(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造体内に埋設されたシースに挿通させたＰＣ鋼材と、前記シースとＰＣ鋼材との間に充填材が充填されてなるＰＣ側充填部とを備え、緊張した前記ＰＣ鋼材によって前記コンクリート構造体にプレストレスが導入されてなるプレストレストコンクリート構造物にあって、前記ＰＣ鋼材の腐食を抑制するためのプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造において、
前記コンクリート構造体の表面より前記シースを貫通して前記ＰＣ鋼材の近傍にまで至る貫通孔と、該貫通孔内に挿入された陽極材と、前記貫通孔と前記陽極材との間に充填材が充填されてなる陽極側充填部とを備え、
前記ＰＣ鋼材と前記陽極材とが接続され、前記ＰＣ鋼材と前記陽極材との電位差を利用して前記ＰＣ鋼材に電流を供給するようにしたことを特徴とするプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造。
【請求項２】
前記ＰＣ側充填部には、互いに塩化物濃度の異なる既存充填部分と再充填部分とを有し、前記貫通孔は、前記既存充填部分と前記再充填部分との境界の近傍に配置されている請求項１に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造。
【請求項３】
前記陽極材は、前記ＰＣ鋼材に対して酸化還元電位が低い金属材により形成された流電陽極である請求項１又は２に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造。
【請求項４】
前記貫通孔内、且つ、前記陽極材の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体を備え、該絶縁被覆体が前記シースの内外に跨って配置されている請求項１〜３の何れか１に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造。
【請求項５】
前記ＰＣ鋼材の長手方向に間隔を置いて前記貫通孔が形成されている請求項１〜４の何れか１に記載のプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にポストテンション方式によってプレストレスが導入されてなるプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物（以下、ＰＣ構造物という）では、コンクリート構造体内に埋設されたシースにＰＣ鋼材を挿通させるとともに、シースとＰＣ鋼材との間にセメント系の充填材（グラウト）を充填し、ＰＣ鋼材とコンクリート構造体とを一体化させている。
【０００３】
その場合、ＰＣ鋼材は、セメント系の充填材に覆われ、高アルカリ性雰囲気中にあって、充填材による被覆と不導態皮膜によって腐食から保護された状態にある。
【０００４】
しかしながら、充填材の充填作業は、シース内に未充填部分が生じぬように行われるが、充填材の材料分離や粘性不足等の原因によってシース内の一部に充填材が充填されずに空隙が形成されてしまう場合がある。
【０００５】
特に、このような未充填部分（空隙）は、高架道路のＰＣ桁のように、ＰＣ鋼材の端部定着部が舗装の下にあってシースの端部が斜め上向きに配置されている場合や、何らかの原因でシースが潰れて充填材の流動が妨げられる場合、シースが波形状に配置される場合等に生じやすくなっている。
【０００６】
また、シース内にＰＣ鋼材を挿通した後、且つ、充填材が充填される前の一定期間、ＰＣ鋼材は、充填材が未充填の状態でシース内に晒される。
【０００７】
シース内に充填材の未充填部分が存在すると、当該未充填部分に飛来塩分や凍結防止剤等が浸入した場合、その塩化物イオンによってＰＣ鋼材が腐食し、ＰＣ鋼材の劣化による強度低下、ＰＣ鋼材の腐食による膨張によってコンクリート構造体のひび割れ等を招くおそれがあった。
【０００８】
そこで、従来では、当該未充填部分に充填材を再充填して修復することによって、ＰＣ鋼材を被覆することで保護する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００９】
一方、コンクリート構造体内に埋設された鉄筋等の鋼材の腐食を防止又は抑制する方法には、コンクリート構造体内の表面部に陽極を埋設し、この陽極と鉄筋との電位差を利用して鉄筋に防食電流を供給することで鉄筋の腐食を抑制する電気防食工法も知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−０２３５６７号公報
【特許文献２】特表平０８−５１１５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の如き充填材の再充填による方法では、充填材によって未充填部分を埋めて修復しても、既に腐食した部分の劣化の進行を阻止することは容易でなかった。
【００１２】
また、このような未充填部分は、その部分を完全に充填材で再充填することは困難であり、特に、ＰＣ鋼材がより線の場合、ＰＣ鋼材を構成する単線間の隙間にまで充填材を充填させることは容易ではなかった。
【００１３】
また、この方法では、充填材の再充填によりＰＣ鋼材が保護され、塩化物イオンによる劣化が回避できた場合であっても、シース内には既存の充填材と新たに充填された充填材とが混在することとなり、両新旧充填材の塩化物濃度が異なると、当該塩化物濃度差によってシース内にマクロセル（巨視的電池）が形成されることによって新たな腐食が引き起こされる懸念があった。
【００１４】
一方、上述の電気防食工法は、コンクリート構造体の比較的表面に近い位置に埋設された鉄筋等の鋼材の腐食を抑制又は防止するものであり、比較的コンクリート構造体の表面から離れた位置に配置されるＰＣ鋼材の腐食に対しては効果が及ばないおそれがあった。
【００１５】
また、この種の電気防食工法では、コンクリート構造体に埋設されたシースが導電性の金属材によって構成されている場合、陽極から流れる防食電流がシースによって遮蔽されてＰＣ鋼材に流れず、電気防食構造として機能しないという問題もあった。
【００１６】
尚、従来、コンクリート構造物の塩害による劣化は、塩化物イオン等の劣化因子がコンクリート構造体の表面から内部に拡散することによって生じることについて広く知られているが、コンクリート構造体の内部から塩化物イオン等の劣化因子が周囲に拡散していく事象については余り知られておらず、このような事象に対する有効な解決策が見出されていない現状にあった。
【００１７】
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、好適にＰＣ鋼材の腐食を抑制できるプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造及びＰＣ鋼材腐食抑制方法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、コンクリート構造体内に埋設されたシースに挿通させたＰＣ鋼材と、前記シースとＰＣ鋼材との間に充填材が充填されてなるＰＣ側充填部とを備え、緊張した前記ＰＣ鋼材によって前記コンクリート構造体にプレストレスが導入されてなるプレストレストコンクリート構造物にあって、前記ＰＣ鋼材の腐食を抑制するためのプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造において、前記コンクリート構造体の表面より前記シースを貫通して前記ＰＣ鋼材の近傍まで至る貫通孔と、該貫通孔内に挿入された陽極材と、前記貫通孔と前記陽極材との間に充填材が充填されてなる陽極側充填部とを備え、前記ＰＣ鋼材と前記陽極材とが接続され、前記ＰＣ鋼材と前記陽極材との電位差を利用して前記ＰＣ鋼材に電流を供給するようにしたプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造にある。
【００１９】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記ＰＣ側充填部には、互いに塩化物濃度の異なる既存充填部分と再充填部分とを有し、前記貫通孔は、前記既存充填部分と前記再充填部分との境界の近傍に配置されていることにある。
【００２０】
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記陽極材は、前記ＰＣ鋼材に対して酸化還元電位が低い金属材により形成された流電陽極であることにある。
【００２１】
請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか１の構成に加え、前記貫通孔内、且つ、前記陽極材の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体を備え、該絶縁被覆体が前記シースの内外に跨って配置されていることにある。
【００２２】
請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜４の何れか１の構成に加え、前記ＰＣ鋼材の長手方向に間隔を置いて前記貫通孔が形成されていることにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造は、上述したように、コンクリート構造体内に埋設されたシースに挿通させたＰＣ鋼材と、前記シースとＰＣ鋼材との間に充填材が充填されてなるＰＣ側充填部とを備え、緊張した前記ＰＣ鋼材によって前記コンクリート構造体にプレストレスが導入されてなるプレストレストコンクリート構造物にあって、前記ＰＣ鋼材の腐食を抑制するためのプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造において、前記コンクリート構造体の表面より前記シースを貫通して前記ＰＣ鋼材の近傍まで至る貫通孔と、該貫通孔内に挿入された陽極材と、前記貫通孔と前記陽極材との間に充填材が充填されてなる陽極側充填部とを備え、前記ＰＣ鋼材と前記陽極材とが接続され、前記ＰＣ鋼材と前記陽極材との電位差を利用して前記ＰＣ鋼材に電流を供給するようにしたことにより、当該電流を防食電流としてＰＣ鋼材の腐食を抑制することができる。
【００２４】
また、本発明において、前記ＰＣ側充填部には、互いに塩化物濃度の異なる既存充填部分と再充填部分とを有し、前記貫通孔は、前記既存充填部分と前記再充填部分との境界の近傍に配置されていることにより、既存充填部分と再充填部分との間に塩化物濃度に差が生じ、その差によって生じるマクロセル腐食を抑制し、充填材の再充填による保護効果を補完することができる。
【００２５】
更に、本発明において、前記陽極材は、前記ＰＣ鋼材に対して酸化還元電位が低い金属材により形成された流電陽極であることにより、発生する電流量は小さいが、十分な腐食抑制効果が期待でき、且つ、外部電源等が不要で導入費用や維持管理費用の低減を図ることができる。
【００２６】
更にまた、本発明において、前記貫通孔内、且つ、前記陽極材の外側に絶縁体からなる絶縁被覆体を備え、該絶縁被覆体が前記シースの内外に跨って配置されていることにより、シースに電流が流れるのを防止し、確実にＰＣ鋼材に電流を供給することができる。
【００２７】
更にまた、本発明において、前記ＰＣ鋼材の長手方向に間隔を置いて前記貫通孔が形成されていることにより、充填材の未充填部分（腐食が懸念される部分）の有無又はその位置が不明であっても好適にＰＣ鋼材の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造の一例を示す縦断面図である。
【図２】同上のＰＣ鋼材腐食抑制構造の概略を示す横断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線矢視拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は同上のＰＣ鋼材腐食抑制構造の構築方法を示す断面図であって、（ａ）は構築前の状態、（ｂ）は貫通孔穿孔工程の状態、（ｃ）は完成した状態を示す図である。
【図５】本発明構造における絶縁被覆体を用いる場合とそうでない場合の電流の流れを比較する為の断面図であって、（ａ）は絶縁被覆体を用いた場合、（ｂ）は同用いない場合である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明に係るプレストレストコンクリート構造物のＰＣ鋼材腐食抑制構造の実施態様を図１〜図５に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はＰＣ桁等のプレストレストコンクリート構造物である。
【００３０】
このプレストレストコンクリート構造物（以下、ＰＣ構造物という）１は、図１に示すように、コンクリート構造体２内に埋設されたシース３に挿通させたＰＣ鋼材４と、ＰＣ鋼材４とシース３との間に充填材５が充填されてなるＰＣ側充填部６とを備え、ＰＣ鋼材４とコンクリート構造体２とが一体化され、緊張したＰＣ鋼材４によってプレストレスが導入されている。
【００３１】
また、このＰＣ構造物１は、ＰＣ鋼材４の端部定着部７がコンクリート構造体２の上面側に位置し、シース３の端部が斜め上向きに配置され、端部定着部７下には、当初のグラウト作業においてシース端部に未充填部分８が生じ、この未充填部分８にセメント系グラウト等の充填材５が再充填されている。
【００３２】
端部定着部７は、コンクリート構造体２の表面に形成した凹部９内に備えられ、ＰＣ鋼材４を緊張定着した後に、グラウト作業と後処理を行い、定着部保護コンクリート１０を打設して凹部９を埋めることにより端部定着部７を保護している。
【００３３】
シース３は、帯状の鋼板を隙間なく螺旋状に巻いた螺旋筒状或いは管状に形成され、コンクリート構造体２の全長方向に亘って埋設されている。
【００３４】
ＰＣ鋼材４は、鋼製の複数の単線４ａ，４ａ...を単に束ねたＰＣ鋼線、単線４ａ，４ａを撚り合わせたＰＣ鋼撚り線又はＰＣ鋼棒によって構成され、シース３内に挿通させた状態でポストテンション方式によりコンクリート構造体２にプレストレスを導入するようになっている。
【００３５】
ＰＣ側充填部６は、先に充填材５が充填された既存充填部分６ａと、シース端部に生じた未充填部分８に充填材５を再充填してなる再充填部分６ｂとを有し、既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとが互いに隣接している。
【００３６】
尚、既存充填部６ａと再充填部６ｂとでは、互いに塩化物濃度が異なり、既存充填部分６ａ側の塩化物濃度が高く、新たに充填された再充填部分６ｂ側の塩化物濃度が低いもとのし、この塩化物濃度差に起因してマクロセルが形成され、このマクロセルにおいて既存充填部分６ａ側が陰極（カソード）、再充填部６ｂ側が陽極（アノード）を成しているものとする。
【００３７】
このＰＣ構造物１のＰＣ鋼材腐食抑制構造は、コンクリート構造体２に形成された貫通孔１１，１１...と、各貫通孔１１内に挿入された陽極材１２と、貫通孔１１と陽極材１２との間に充填材５を充填してなる陽極側充填部１３とを備え、ＰＣ鋼材４と陽極材１２とが接続され、ＰＣ鋼材４と陽極材１２との電位差を利用してＰＣ鋼材４に電流を供給することでＰＣ鋼材４の腐食を抑制するようになっている。
【００３８】
貫通孔１１，１１...は、コンクリート構造体２の表面よりシース３を貫通してＰＣ鋼材４の近傍にまで至る形状に形成され、且つ、シース３の長手方向と交差する方向に向けられ、互いにＰＣ鋼材４の長手方向に適宜間隔を置いて配置されている。
【００３９】
ここでＰＣ鋼材４の近傍とは、充填材５を媒介としてＰＣ鋼材４と陽極材１２との間に電流を流すことが可能な距離を隔てた位置を言うものとする。
【００４０】
この貫通孔１１，１１...は、互いに一定間隔を置いて配置してもよく、予めＰＣ鋼材４の腐食が確認されている場合、その箇所に合わせて設けてもよい。
【００４１】
また、マクロセル腐食が懸念される部分においては、貫通孔１１が既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとの境界６ｃの近傍に配置されることが好ましい。
【００４２】
ここで、境界６ｃの近傍とは、既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとの塩化物濃度差によって、境界６ｃを挟んで既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとに跨って形成されたマクロセルの腐食影響範囲内をいう。尚、本実施例のマクロセル部分における貫通孔１１の配置は、境界６ｃ近傍の既存充填部分６ａ側に配置されているが、境界６ｃを挟んだ既存充填部分６ａ側、再充填部分６ｂ側の何れ側であってもよい。
【００４３】
この貫通孔１１，１１...内には、図２、図３に示すように、その内側、且つ、陽極材１２の外側に絶縁体からなる筒状の絶縁被覆体１４を備え、絶縁被覆体１４がシース３の内外に跨って配置されている。
【００４４】
絶縁被覆体１４の態様は、特に限定されないが、塩化ビニル管等の絶縁体からなる管体をもって構成し、それを貫通孔１１内に挿入してもよく、貫通孔１１の内周面にエポキシ樹脂塗料を塗布してなる絶縁性塗装膜としてもよく、貫通孔１１の内周面にゴムシート等を貼り付けて形成してもよい。
【００４５】
陽極材１２は、亜鉛やアルミニウム等のＰＣ鋼材４に対して酸化還元電位が低い金属により形成された流電陽極を成し、リード線１５及び接続ボックス１６を介してＰＣ鋼材４に対し電気的に接続されている。
【００４６】
陽極側充填部１３は、ＰＣ側充填部６と同様のセメント系の充填材５を充填することにより形成され、シース３を貫通してＰＣ側充填部６、即ち、既存充填部分６ａ又は再充填部分６ｂと一体化するようになっている。
【００４７】
次に、ＰＣ鋼材腐食抑制構造を既存のＰＣ構造物１に適用する場合ついて説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明し、図中符号１は既存のＰＣ構造物である。
【００４８】
このＰＣ構造物１においてＰＣ鋼材４の腐食を抑制するには、先ず、図４（ａ）〜図４（ｂ）に示すように、コンクリート構造体２の表面２ａよりシース３及びＰＣ鋼材４の軸方向と交差する方向に向けてドリル等を用いて穿孔し、コンクリート構造体２の表面からシース３を貫通してＰＣ側充填部６内のＰＣ鋼材４近傍に至る複数の貫通孔１１，１１...をＰＣ鋼材４の長手方向に適宜間隔を置いて形成する。
【００４９】
その際、ＰＣ側充填部６を構成する既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとの境界部分において、貫通孔１１は、その境界６ｃの近傍に配置されるように形成する。
【００５０】
次に、貫通孔１１，１１...が形成されたら、各貫通孔１１，１１...の内側に絶縁被覆体１４を設ける。その場合、絶縁被覆体１４は、図３に示すように、少なくとも先端部分がシース３の内外に跨るように配置する。
【００５１】
そして、図４（ｃ）に示すように、この貫通孔１１，１１...の絶縁被覆体１４の内側にリード線１５に接続した状態で陽極材１２を貫通孔１１の奥側位置、即ち、ＰＣ鋼材４の近傍まで挿入し、リード線１５の他端側を貫通孔１１の開口部より導出させておく。
【００５２】
また、陽極材１２の挿入とともに、貫通孔１１内にセメント系の充填材５を注入し、貫通孔１１，１１...と陽極材１２との間の隙間を充填材５で充填し、充填材５を養生・固化させて各陽極側充填部１３と、既存充填部分６ａ又は再充填部分６ｂとをそれぞれ一体化させる。
【００５３】
しかる後、リード線１５を接続ボックス１６に接続し、接続ボックス１６にリード線１５を介して接続されたＰＣ鋼材４と電気的に接続する。
【００５４】
以上の工程を貫通孔１１，１１...毎に繰り返すことによりＰＣ鋼材腐食抑制構造が構築される。
【００５５】
このように構成されたＰＣ構造物１のＰＣ鋼材腐食抑制構造は、陽極材１２よりＰＣ鋼材４に電流を供給することによって、この電流を防食電流としてＰＣ鋼材４の腐食を抑制することができる。
【００５６】
さらに、このＰＣ鋼材腐食抑制構造では、陽極材１２がＰＣ鋼材４に対して酸化還元電位が低い金属材により形成された流電陽極であるので、発生する電流量は小さいが、十分な腐食抑制効果が期待でき、且つ、外部電源等が不要で導入費用や維持管理費用を安価に抑えることができる。
【００５７】
更にまた、貫通孔１１，１１...内、且つ、陽極材１２の外側に絶縁被覆体１４を設け、且つ、絶縁被覆体１４をシース３の内外に配置したことによって、シース３が導電性の金属の場合であっても、図５（ａ）に示すように、ＰＣ鋼材４に好適に電流ｅを供給することができる。
【００５８】
一方、絶縁被覆体１４を用いない場合には、図５（ｂ）に示すように、導電性金属材からなるシース３に向かって電流ｅが流れ、ＰＣ鋼材４への電流供給が困難となる場合がある。
【００５９】
また、このＰＣ鋼材防食抑制構造では、貫通孔１１がＰＣ側充填部６を構成する既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとの境界６ｃの近傍に配置されることで、境界６ｃを挟んで既存充填部６ａと再充填部分６ｂとに跨って形成されたマクロセルの影響範囲内においてＰＣ鋼材４に好適に電流を供給することができ、既存充填部分６ａと再充填部分６ｂとの塩化物濃度差によるマクロセル腐食を抑制できる。
【００６０】
尚、上述の実施例では、流電陽極方式を採用した例について説明したが、陽極材１２をチタン等の不溶性金属によって構成し、この不溶性陽極と陰極を成すＰＣ鋼材４との間に直流電源装置を接続し、鉄筋に不溶性陽極から電流を供給するようにしてもよい。
【００６１】
この外部電源方式の場合には、安定した電位差を確保できることから、腐食抑制法ではなく電気防食法に分類されるが、ここでは、この種の電気防食法も腐食抑制法に含まれる概念として説明している。
【００６２】
更に、上述の実施例では、傾斜したシース端部の未充填部分に再充填部分６ｂが形成された場合について説明したが、再充填部６ｂの態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、シース３が上下に波打つ形状に配置されている場合におけるグラウトの先流れによって生じる傾斜部の未充填部分に充填材を再充填した再充填部６ｂであってもよい。
【００６３】
尚、上述の実施例では、ＰＣ構造物１としてＰＣ桁を例に挙げて説明したが、ＰＣ構造物１はこれに限定されない。
【符号の説明】
【００６４】
１  プレストレストコンクリート構造物（ＰＣ構造物）
２  コンクリート構造体
３  シース
４  ＰＣ鋼材
５  充填材
６  ＰＣ側充填部
６ａ  既存充填部分
６ｂ  再充填部分
７  端部定着部
８  未充填部分
９  凹部
１０  定着部保護コンクリート
１１  貫通孔
１２  陽極材
１３  陽極側充填部
１４  絶縁被覆体
１５  リード線
１６  接続ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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