(57)【要約】【課題】  経済性に優れ、現場で容易に行うことが可能な水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法を提供する。【解決手段】  水中にコンクリート構造物用の型枠１を設置し、この型枠１内に水平材４を有する鋼材２を配置し、型枠１内にトレミー管５を挿入し、このトレミー管５によって型枠１内に下側からコンクリート６を打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法において、鋼材２の腐食を抑制するための鋼材腐食抑制方法を、型枠１内に鋼材２を配置する前に、少なくとも水平材４の下部をセメント系材料で被覆する工程から構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中にコンクリート構造物用の型枠を設置し、
この型枠内に鋼材を配置し、
鋼材を配置した型枠内に注入手段を挿入し、この注入手段によって型枠内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、
型枠内に鋼材を配置する前に、鋼材の表面の少なくとも下部をセメント系材料で被覆する、ことを特徴とする水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法。
【請求項２】
地中にコンクリート構造物用の掘削穴を形成するとともに、この掘削穴内に安定液を入れ、
この掘削穴内に鋼材を配置し、
鋼材を配置した掘削穴内に注入手段を挿入し、この注入手段によって掘削穴内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、
型枠内に鋼材を配置する前に、鋼材の表面の少なくとも下部をセメント系材料で被覆する、ことを特徴とする水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法。
【請求項３】
水中にコンクリート構造物用の型枠を設置し、
この型枠内に、水平材を有する鋼材を配置し、
鋼材を配置した型枠内に注入手段を挿入し、この注入手段によって型枠内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、
型枠内に鋼材を配置する前に、少なくとも水平材の下部をセメント系材料で被覆する、ことを特徴とする水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法。
【請求項４】
地中にコンクリート構造物用の掘削穴を形成するとともに、この掘削穴内に安定液を入れ、
この掘削穴内に、水平材を有する鋼材を配置し、
鋼材を配置した掘削穴内に注入手段を挿入し、この注入手段によって掘削穴内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、
型枠内に鋼材を配置する前に、少なくとも水平材の下部をセメント系材料で被覆する、ことを特徴とする水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法。
【請求項５】
吹き付け装置によってセメント系材料を吹き付けることにより、少なくとも水平材の下部をセメント系材料で被覆する、ことを特徴とする請求項３または４に記載の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海中や泥水中などの水中にコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海中にコンクリートを打ち込んで海洋コンクリート構造物を構築する場合、あるいは、場所打ち杭や地下連続壁等のように、地中の比較的狭い箇所で人工泥水等の安定液中にコンクリートを打ち込んでコンクリート構造物を構築する場合には通常、水中コンクリート工法が適用される。
このような方法では、まず、海中に型枠を設置し、あるいは、地中に掘削穴を形成するとともに、この掘削穴内に安定液を入れる。
次に、型枠内または掘削穴内に鋼材を配置する。
そして、型枠内または掘削穴内に挿入したトレミー管等の注入手段によって、型枠内または掘削穴内に下側からコンクリートを打設していくこととなる。
【０００３】
ところで、このような水中コンクリート工法では、海中にコンクリート構造物を構築する場合にはレイタンスや海水中の不純物などを含んだブリーディング水が、また、地中にコンクリート構造物を構築する場合にはレイタンスや処理しきれなかった掘削土砂などを含んだブリーディング水が、打設したコンクリート上に浮かび上がった状態でコンクリート上面の上昇にともなって上昇していく。
一方で、鋼材は鉄筋篭で構成される場合が多い。
このため、レイタンスなどは、鋼材の下部または下面部、より具体的には水平またはほぼ水平に配置した鋼材の下部、例えば鉄筋篭を構成する水平材の下部に付着しやすい。
レイタンスなどが付着した状態で鋼材がコンクリート内に埋設されると、鋼材を早期に腐食させる大きな要因となる。
そこで、このような問題を解消するものとして、鋼材との接着性に優れ、コンクリートの強いアルカリにも耐え得る化学的安定性を有するエポキシ樹脂によって、鋼材をあらかじめ被覆する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
このような方法を用いることにより、レイタンスなどの鋼材への付着が防止されるため、鋼材の腐食を効果的に抑制することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９７６０号公報（第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたような鋼材をあらかじめエポキシ樹脂等で被覆する方法では、次のような問題点がある。
＜１＞  エポキシ樹脂自体が比較的高価である。
その上、鋼材は鉄筋篭で構成される場合が多く、このような場合には、腐食促進の要因となる電位差が生じないように、レイタンスなどがより付着しやすい水平材だけでなく、垂直材や、水平材及び垂直材を結束する結束線等にもエポキシ樹脂を被覆する必要があることからコスト高となってしまう。
＜２＞被覆するまで工程が煩雑であるため、現場での施工が難しい。
＜３＞エポキシ樹脂は、比較的軟質で傷つきやすいため、施工及び取り扱いに慎重さが要求される。
したがって、鋼材を鉄筋篭で構成する場合には、水平材や垂直材、結束線等をそれぞれ、エポキシ樹脂で被覆してから、鉄筋篭を組み付けるといった手順を採用することもきわめて難しい。
【０００６】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、経済性に優れ、現場で容易に行うことが可能な水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような目的を達成するための本発明の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法は、水中にコンクリート構造物用の型枠を設置し、この型枠内に鋼材を配置し、鋼材を配置した型枠内に注入手段を挿入し、この注入手段によって型枠内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、型枠内に鋼材を配置する前に、鋼材の表面の少なくとも下部をセメント系材料で被覆するものである。
【０００８】
また、本発明の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法は、地中にコンクリート構造物用の掘削穴を形成するとともに、この掘削穴内に安定液を入れ、この掘削穴内に鋼材を配置し、鋼材を配置した掘削穴内に注入手段を挿入し、この注入手段によって掘削穴内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、型枠内に鋼材を配置する前に、鋼材の表面の少なくとも下部をセメント系材料で被覆するものである。
【０００９】
また、本発明の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法は、水中にコンクリート構造物用の型枠を設置し、この型枠内に、水平材を有する鋼材を配置し、鋼材を配置した型枠内に注入手段を挿入し、この注入手段によって型枠内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、型枠内に鋼材を配置する前に、少なくとも水平材の下部をセメント系材料で被覆するものである。
【００１０】
また、本発明の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法は、地中にコンクリート構造物用の掘削穴を形成するとともに、この掘削穴内に安定液を入れ、この掘削穴内に、水平材を有する鋼材を配置し、鋼材を配置した掘削穴内に注入手段を挿入し、この注入手段によって掘削穴内に下側からコンクリートを打設することによりコンクリート構造物を構築する水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、型枠内に鋼材を配置する前に、少なくとも水平材の下部をセメント系材料で被覆するものである。
【００１１】
さらに本発明は、前記の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法であって、吹き付け装置によってセメント系材料を吹き付けることにより、少なくとも水平材の下部をセメント系材料で被覆するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法は、次のような効果を得ることができる。
＜１＞コンクリートとほぼ同質のセメント系材料で鋼材をあらかじめ被覆するだけであり、しかも、鋼材の少なくとも下部、より具体的には水平材の下部を被覆すれば足りるため、鋼材の腐食抑制を低コストで行うことが可能となる。
＜２＞  セメント系材料であるため、現場での混練作業が容易である。
また、セメント系材料による鋼材の被覆は、吹き付け手段により行うことができるので、鋼材を鉄筋篭で構成する場合にも、鉄筋篭の組み付け後の被覆作業も容易となる。
＜３＞セメント系材料は、エポキシ樹脂と比較して高い強度を有するため、コンクリート構造物の施工過程で、鋼材から剥離してしまうといったことがほとんどない。
したがって、施工に際しての管理が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
＜１＞水中コンクリート工法による海洋コンクリート構造物の構築
水中コンクリート工法によって海洋コンクリート構造物を構築する場合には、まず、海中に海洋コンクリート構造物用の型枠１を設置する。
一方、本発明の鋼材腐食抑制方法では、図１（ａ）で示すように、海洋コンクリート構造物を補強するための鋼材２に、急結剤を混入したセメント系材料、例えばセメントペーストまたはモルタルを吹き付け装置３によって吹き付け、鋼材２をセメント系材料で被覆する。
吹き付け装置３による吹き付け後、急結剤によってセメント系材料は急速に硬化する。
セメント系材料の吹き付けは、鋼材２の表面全体が被覆されるように行うことが好ましいが、少なくとも鋼材２の表面の下部または下面部あるいは下向き面部が被覆されるように行えばよい。
すなわち、鋼材２を、水平材４及び垂直材を有する鉄筋篭で構成する場合には、鉄筋篭の組み付け後に、少なくとも水平材４の下部が被覆されるようにセメント系材料の吹き付けを行えばよい。
ここで、水平材の下部とは、水平材の下向き表面部分を意味し、例えば、水平材が長さ方向断面円形状の場合には、長さ方向断面中心部よりもほぼ下側に位置する半円筒状の表面を意味する。
また、水平材とは、水平またはほぼ水平に延びるように設けたものだけでなく、多少斜めに傾いて延びるように設けたものも含む。
吹き付け装置３には、セメントガン等の通常の吹き付け機を適用できる。
次に、図１（ｂ）で示すように、型枠１内に、セメント系材料で被覆した鋼材２を配置する。
そして、図１（ｃ）で示すように、型枠１内にトレミー管５（注入手段）を下側まで挿入し、このトレミー管５によって型枠１内に下側からコンクリート６を所定高さとなるまで打設する。
この際に、コンクリート６の打設高さの上昇にともなって、トレミー管５も、先端部または下端部がコンクリート６の上面よりもやや下側に位置するように上昇させる。
なお、コンクリート６の最終的な打設高さが海水面よりも上側に位置する場合には、型枠１内の海水をポンプ等（図示せず）により徐々に排出しながら、コンクリート６を打設していくことが好ましい。
鋼材２は、少なくとも下部または下面部、あるいは水平材４の下部がセメント系材料で被覆されているため、コンクリート６の打設により生じたレイタンスなどが鋼材２に付着してしまうといったことがない、またはほとんどない。
注入手段としては、トレミー管５のほか、コンクリートポンプ等を用いてもよい。
コンクリート６の打設後、このコンクリート６が硬化したら型枠１を解体することにより、海洋コンクリート構造物の完成となる。
【００１５】
＜２＞水中コンクリート工法による地下コンクリート構造物の構築
水中コンクリート工法によって地下コンクリート構造物を構築する場合には、まず、地中に地下コンクリート構造物用の掘削穴７を形成するとともに、この掘削穴７内に人工泥水、例えばベントナイト溶液などの安定液８を入れる。
なお、ここで、掘削穴とは、窪み状、溝状等の形状を広く含むものである。
一方、本発明の鋼材腐食抑制方法では、図２（ａ）で示すように、地下コンクリート構造物を補強するための鋼材９に、急結剤を混入したセメント系材料、例えばセメントペーストまたはモルタルを吹き付け装置１０によって吹き付け、鋼材９をセメント系材料で被覆する。
吹き付け装置１０による吹き付け後、急結剤によってセメント系材料は急速に硬化する。
セメント系材料の吹き付けは、鋼材９の表面全体が被覆されるように行うことが好ましいが、少なくとも鋼材９の表面の下部または下面部あるいは下向き面部が被覆されるように行えばよい。
すなわち、例えば、鋼材９を、水平材１１及び垂直材を有する鉄筋篭で構成する場合には、鉄筋篭の組み付け後に、少なくとも水平材１１の下部が被覆されるようにセメント系材料の吹き付けを行えばよい。
吹き付け装置１０には、セメントガン等の通常の吹き付け機を適用できる。
次に、図２（ｂ）で示すように、掘削穴７内に、セメント系材料で被覆した鋼材９を配置する。
そして、図２（ｃ）で示すように、掘削穴７内にトレミー管１２（注入手段）を下側まで挿入し、このトレミー管１２によって掘削穴７内に下側からコンクリート１３を所定高さとなるまで打設する。
この際に、安定液８をポンプ等（図示せず）により徐々に排出しながら、コンクリート１３を打設していく。
また、コンクリート１３の打設高さの上昇にともなって、トレミー管１２も、先端部または下端部がコンクリート１３の上面よりもやや下側に位置するように上昇させる。
鋼材９は、少なくとも下部または下面部、あるいは水平材１１の下部がセメント系材料で被覆されているため、コンクリート１３の打設により生じたレイタンスなどが鋼材９に付着してしまうといったことがない、またはほとんどない。
注入手段としては、トレミー管１２のほか、コンクリートポンプ等を用いてもよい。
コンクリート１３の打設後、このコンクリート１３が硬化したら地下コンクリート構造物の完成となる。
【実施例】
【００１６】
＜１＞腐食速度計測実験
次に、本発明の鋼材腐食抑制方法を適用して水中コンクリート工法により構築した、図３に示すようなコンクリート供試体１４（実施例：コンクリート構造物）を用い、このコンクリート供試体１４の内部鋼材１５の腐食速度を計測する実験を行った。
コンクリート供試体１４は、ほぼ４０ｃｍの長さ、ほぼ１０ｃｍの幅、ほぼ１５０ｃｍの高さを有している。
鋼材１５は、長さほぼ１５ｃｍ、直径ほぼ１６ｍｍの円柱状に形成され、コンクリート供試体１４の打設高さ５ｃｍ、７５ｃｍ、１４５ｃｍの位置にそれぞれ、ほぼ１０ｃｍの間隔を設けて２本ずつ、計６本設けてある。
ここでは、鋼材１５の表面全体をあらかじめセメント系材料で被覆して、コンクリート供試体１４を構築した。
実験時の外部環境は、海水中を想定して、コンクリート供試体１４を水中に浸漬するように構成するとともに、海水の干満を想定して、所定時間ごとに浸漬水位を上下するように構成した。
腐食速度は、無抵抗電流計による、同じ高さに設けた鋼材１５、１５同士の間を流れるマクロセル腐食電流密度の計測値と、腐食モニタによるミクロセル腐食電流密度の計測値とから算出した。
また、比較例として、図４に示すようなコンクリート供試体１６を用い、同様にコンクリート供試体１６の内部鋼材１５の腐食速度を計測する実験を行った。
コンクリート供試体１６は、コンクリート供試体１４とほぼ等しい材質及び大きさを有し、コンクリート供試体１４とほぼ等しい位置に鋼材１５が設けてあるが、鋼材１５をあらかじめセメント系材料で被覆するといったことは行わずに構築してある。
それぞれの鋼材１５の中心部には、レイタンスやブリーディング水などにより生じた隙間を想定して、エポキシ樹脂１７が部分的に被覆してある。
このため、コンクリート供試体１６は、エポキシ樹脂１７により鋼材１５とコンクリートとの間に僅かな隙間が生じている。
実験結果を図５に示す。
【００１７】
＜２＞考察
図５に示すように、実施例のコンクリート供試体１４は、比較例のコンクリート供試体１６に比べ、鋼材１５の腐食速度が約１００分の１程度であった。
すなわち、本発明の水中コンクリート工法における鋼材腐食抑制方法を用いることにより、鋼材１５の腐食が大幅に抑制されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の鋼材腐食抑制方法を適用した水中コンクリート工法による海洋コンクリート構造物の構築を説明するための概略図である。
【図２】鋼材腐食抑制方法を適用した水中コンクリート工法による地下コンクリート構造物の構築を説明するための概略図である。
【図３】実施例のコンクリート供試体を示す図である。
【図４】比較例のコンクリート供試体を示す図である。
【図５】鋼材の腐食速度の計測結果を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１              型枠
２、９、１５    鋼材
３、１０        吹き付け装置
４、１１        水平材
５、１２        トレミー管（注入手段）
６、１３        コンクリート
７              掘削穴
８              安定液
１４            コンクリート供試体（コンクリート構造物）
【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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