(57)【要約】【課題】コンクリート中に埋設されている鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるようにする。【解決手段】鉄筋１０１が埋設されたコンクリート構造体１０２と、コンクリート構造体１０２に鉄筋１０１とともに埋設された複数の電圧印加部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄとを備える。電圧印加部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄは、各々が、参照極１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄおよび対極１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを備える。制御部１０６は、複数の電圧印加部毎に、参照極と鉄筋１０１との間の電位差が、Ｆｅのプルーベダイヤグラムより規定されるＦｅの安定域の電位となる状態に、鉄筋１０１と対極との間の電位を制御する。【選択図】  図１
2015090041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材が埋設されたコンクリート構造体と、
前記コンクリート構造体に前記鋼材とともに埋設され、参照極および対極からなる複数の電圧印加手段と、
前記電圧印加手段毎に、前記参照極と前記鋼材との間の電位差が、Ｆｅのプルーベダイヤグラムより規定されるＦｅの安定域の電位となる状態に、前記鋼材と前記対極との間の電位を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする腐食防止システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造体など、コンクリート中に鋼材を埋設している構造体における鋼材の腐食を防止する腐食防止システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、架空構造物の一つであるコンクリート柱は，地上に存在し，通信線を支持する設備であり、電柱，つり線，支線，金物類から構成されている。架空構造物は、通信サービスを提供するための基盤となるインフラ設備を安全に構築するように設計されている。
【０００３】
一方、長期に利用されてきた社会基盤（インフラ設備）の損傷事例が現出し始めている。通信サービスを提供するためのインフラ設備は、全国津々浦々に設置されており、これらを適切な時期に交換することは必要不可欠である。コンクリート柱は、いわゆる鉄筋コンクリート製であり、内部に緊張筋および非緊張筋などの鉄筋が埋設され、下部は、地面に挿設されている。
【０００４】
このような設備は、長期間使用による経年劣化は避けられず、例えば、コンクリート内の鉄筋の腐食が進行することにより折損する場合がある（特許文献１参照）。このため、コンクリートに埋設されている鋼材の腐食状況を調査し、この調査の結果をもとにコンクリート柱の交換を行い、劣化による破損を防ぐ措置をとっている。ただし、この技術は、構造体の保全を、適切な交換によって行うものであり、構造体の経年劣化を防ごうとするものではない。
【０００５】
これに対し、鋼材の電位を制御して防食する電気防食がある。通常、コンクリートのｐＨは１２前後のアルカリ性であるが、コンクリートが中性化すると、ｐＨが８程度まで低下する。また、ひび割れにより外部と通じる状態となると、外界の中性領域の水や空気などが鉄筋にまで浸入してくる。図２に示すように、鉄筋の主成分であるＦｅは、水と共存するとイオン化し、「水素発生領域」で水より水素を発生させて腐食する。
【０００６】
電気防食では、鋼材（鉄筋）の電位を制御し、図２における酸化物が安定な領域とすることで防食する。このような電位の制御のために、鉄筋コンクリート構造体の電気防食では、コンクリートの内部に対極（陽極），参照極を設け、鉄筋を作用極とし、参照極で測定される電位をもとに、作用極と対極との間の電位を制御し、鉄筋を防食している（非特許文献１参照）。また、この技術においては、複数の参照極を設け、各部位での確認を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２２０２９５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】松浦  聰、「橋梁保全のための電気防食工法の施工」、電気化学的防食工法 設計施工指針、土木学会、中国自動車道 足谷橋電気防食試験工事 工事報告書、中国アーテック（株）千代田事業所、２００３年、（http://www.fujii-kiso.co.jp/topics/forum/kenshuu/2010/27.pdf）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した技術では、コンクリート構造体の全域にわたって広範囲に埋設されている鋼材（鉄筋）に対し、等電位とされた対極で防食しているため、次に示すような問題が発生していた。
【００１０】
コンクリート構造体では、埋設されている鋼材の全域に腐食が発生するものではなく、例えばコンクリートに亀裂が形成されて鋼材に外気が接触可能となる箇所が発生するなど、鋼材周囲のｐＨがアルカリ状態より中性に近い状態となった箇所に腐食が発生する。このように局所的に発生する腐食に対し、従来では、平均的な値による電気防食となり、特に腐食が進んでいる箇所に対して腐食を防止するための適切な電位制御ができず、腐食を抑制できない場合が発生するという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、コンクリート中に埋設されている鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る腐食防止システムは、鋼材が埋設されたコンクリート構造体と、コンクリート構造体に鋼材とともに埋設され、参照極および対極からなる複数の電圧印加手段と、電圧印加手段毎に、参照極と鋼材との間の電位差が、Ｆｅのプルーベダイヤグラムより規定されるＦｅの安定域の電位となる状態に、鋼材と対極との間の電位を制御する制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したことにより、本発明によれば、コンクリート中に埋設されている鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における腐食防止システムの構成を示す構成図である。
【図２】図２は、Ｆｅのプルーベダイヤグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における腐食防止システムの構成を示す構成図である。このシステムは、鉄筋（鋼材）１０１が埋設されたコンクリート構造体１０２と、コンクリート構造体１０２に鉄筋１０１とともに埋設された複数の電圧印加部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄとを備える。コンクリート構造体１０２は、例えば、鉄筋コンクリート製のコンクリート柱である。
【００１６】
ここでは、４つの電圧印加部を備える場合について説明している。電圧印加部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄは、各々が、参照極１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄおよび対極１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄを備える。複数の電圧印加部は、鉄筋１０１が延在する方向に配列されていればよい。また、各対極は、鉄筋１０１の延在方向に対して平行な状態に配置すればよい。
【００１７】
なお、電圧印加部は、４つに限るものではなく、防食対象となる鋼材の長さに適合させて、配置する数を適宜に設定すればよい。各対極は、電流が流れれば足り、防食対象の鋼材と同種の鋼材から構成すればよい。また、炭素電極、白金などのコンクリートのアルカリ性に耐える材料を適宜に選択し、各対極の材料として用いてもよい。
【００１８】
各参照極は、銀塩化銀電極，カロメル電極など一般に使用されているものから適宜選定すればよい。ただし、参照極は、塩化物イオンを生成しないものであることがより好ましく、この観点では、イリジウム／イリジウム酸化物電極を用いるとよい。
【００１９】
また、このシステムは、参照極と鉄筋１０１との間で測定される電位により、鉄筋１０１と対極との間の電位を制御する制御部１０６を備える。制御部１０６は、電圧印加部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ毎に、参照極１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄと鉄筋１０１との間の電位差が、Ｆｅのプルーベダイヤグラムより規定されるＦｅの安定域の電位となる状態に、鉄筋１０１と対極１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄとの間の電位を制御する。なお、各電極および鉄筋１０１は、導線を絶縁被覆したリード線を用いて制御部１０６に接続すればよい。また、鉄筋１０１は、アースを経由して制御部１０６に接続してもよい。
【００２０】
ここで、図２に示すＦｅのプルーベダイヤグラム（電位−ｐＨ図）より、鋼製既設物品を構成する鋼材の主要成分であるＦｅは、水と共存するとイオン化し、「水素発生腐食域」で水素を発生して腐食する。この腐食を防止するためには、図２において、Ｆｅがイオンなどとならない安定な領域として規定される状態に、鋼材の電位を制御すればよいことがわかる。
【００２１】
例えば、コンクリート構造体１０２を二酸化炭素ガス中に配置することで強制的に中性化してｐＨが９程度とし、鉄筋１０１の腐食が開始させる。このようにして腐食を開始させた時点で、制御部１０６の制御により、Ｆｅ（ＯＨ）3が安定となる領域まで、鉄筋１０１をアノード側に分極する。具体的には、鉄筋１０１の電位を＋０．３Ｖ（対標準水素電極ＳＨＥ換算，以下同じ）とする。
【００２２】
以上のことにより，鉄筋１０１は、アノードとして電流を流失するが，実際にはＦｅ（ＯＨ）3が安定な被膜となるので流失する電流は極めて小さい。実際には，実験上，流失する電流は０．１μＡ・ｃｍ-2以下となった。これは平均的には年に１μｍ程度以下の腐食速度である。
【００２３】
ここで、実際の鉄筋コンクリート構造では、必ずしも均一に中性化が生じるわけではなく、ひび割れを起点とする短回路拡散で局所的な部分が優先的に中性化することも多い。これに対し、実施の形態では、複数の電圧印加部を設け、これらを各々個別に局所的に電位制御するようにしているので、局所的に発生する腐食に対して局所的に電気防食できる状態となる。なお、上記のアノード側への分極は本質ではなく、カソード側に分極することも考えられる。カソード側では、還元反応が生じるので、鉄筋１０１をカソード側に分極すると、この表面での鉄の酸化反応は極めて生じにくくなると考えられる。
【００２４】
以上に説明したように、本発明によれば、参照極および対極からなる複数の電圧印加部を、鋼材とともにコンクリート構造体に埋設するようにしたので、鋼材の腐食を、電気防食により、適切に抑制できるようになる。また、本発明によれば、ｐＨ低下領域が局所的に発生した場合に対し、全域に電気防食を実施するのではなく、局所的に電気防食が実施できるので、電力のむだが抑制できるようになる。
【００２５】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１…鉄筋（鋼材）、１０２…コンクリート構造体、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ…電圧印加部、１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ…参照極、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ…対極、１０６…制御部。
【図１】
2015090041.tif 000003
【図２】
2015090041.tif 000004