(57)【要約】 【課題】  陽極層の導電性を確保しつつ強度を高く保持し、且つひび割れの発生を防止できる鉄筋コンクリート防食システムを安価に提供する。【解決手段】  鉄筋コンクリート内の鉄筋４を陰極とし、鉄筋コンクリート表面に陽極層６を形成して電流を流す鉄筋コンクリート防食システム１において、セメント、砂、水及び親水性カーボンブラックより構成される導電性混合体を形成し、その導電性混合体を用いて上記陽極層６を形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート内の鉄筋を陰極とし、鉄筋コンクリート表面に陽極層を形成して電流を流す鉄筋コンクリート防食システムにおいて、セメント、砂、水及び親水性カーボンブラックより構成される導電性混合体を形成し、その導電性混合体を用いて上記陽極層を形成したことを特徴とする鉄筋コンクリート防食システム。
【請求項２】
上記親水性カーボンブラックが、カーボンブラック、水分及びフミン酸より構成される請求項１記載の鉄筋コンクリート防食システム。
【請求項３】
上記親水性カーボンブラックは、カーボンブラック４０〜５０ｗｔ％、水分４０〜５０ｗｔ％、フミン酸５〜１０ｗｔ％より構成される請求項１または２記載の鉄筋コンクリート防食システム。
【請求項４】
上記導電性混合体は、上記親水性カーボンブラックが１０〜２０ｗｔ％の混入率で形成される請求項１から３いずれかに記載の鉄筋コンクリート防食システム。
【請求項５】
上記導電性混合体からなる導電性モルタルとコンクリート層との間に、カーボンを格子状に配列してなるカーボン繊維を介設した請求項１から４いずれかに記載の鉄筋コンクリート防食システム。
【請求項６】
上記カーボン繊維部分が１次陽極となり、上記導電性モルタル部分が２次陽極となる請求項５記載の鉄筋コンクリート防食システム。
【請求項７】
上記鉄筋に照合電極が設けられ、その照合電極により検出される電位差に応じて、鉄筋コンクリートに流す防食電流を調整する請求項１から６いずれかに記載の鉄筋コンクリート防食システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート内の鉄筋を陰極とし、鉄筋コンクリート表面に陽極層を形成して電流を流す鉄筋コンクリート防食システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塩害及び中性化によるコンクリートの補修工法としては、劣化した箇所をはつり取り、断面修復材（ポリマーセメント系モルタル）で充填するのが主流であった。
【０００３】
しかし、上記補修工法では、はつりが不十分であったり、断面修復材とコンクリートとの付着状態が悪いと、再劣化を起こす現象が見られた。
【０００４】
そこで、鉄筋を電気化学的に不活性にし、例えコンクリート中に腐食因子（塩化物イオン等）が侵入しても腐食を発生させないような電気防食システムが近年注目されている。
【０００５】
電気防食システムは、陽極材の種類により工法が分かれるが、最も汎用的な工法は、チタンメッシュ工法である。
【０００６】
このチタンメッシュ工法は、鉄筋コンクリート内の鉄筋を陰極とし、鉄筋コンクリート表面に陽極層を形成して電流を流して、鉄筋の腐食を防止する鉄筋コンクリート防食システムであり、図３に示すようなものがあった。
【０００７】
この鉄筋コンクリート防食システム５１は、外部電源５２の陰極がコンクリート５３内の鉄筋５４に接続されている。コンクリート５３表面には陽極層として、チタンメッシュ５５が敷設されており、このチタンメッシュ５５に外部電源５２の陽極が接続されている。チタンメッシュ５５の表面には、これを保護するために、セメントモルタル或いはコンクリートオーバーレイによって、保護層５６が形成されている。
【０００８】
そして、外部電源５２によって、チタンメッシュ５５から鉄筋５４へと電流を流し、電気化学的に鉄筋を不活性状態にして、防食するようになっている。
【０００９】
しかしながら、上述の鉄筋コンクリート防食システム５１では、陽極層として使用しているチタンメッシュ５５が高価であると共に、チタンメッシュ５５を接合するためにコンクリート５３表面を平坦にするため修復材を充填する必要があった。そのため施工期間が長くなり結果としてコストアップを招いてしまうといった問題があった。
【００１０】
その上、陽極層をオーバーレイするモルタル若しくはコンクリートは、それ自体の抵抗率が高いため、防食するのに十分な電流を流していない部分が生じることになる。
【００１１】
そこで、セメントに粉状のカーボンを混ぜ合わせた導電性混合体を形成し、その導電性混合体を用いて陽極層を形成した鉄筋コンクリート防食システムが発明された（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
上記構成によれば、比較的安価なセメントとカーボンとからなる導電性混合体を用いて陽極層を形成しているので、材料費が安価であると共にコンクリート表面を平坦にする必要もなく、短時間で且つ容易に施工でき、さらに、陽極層表面の保護層が不要となるので、防食するのに十分な電流をコンクリート全体に流すことができる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−１１３４８４号公報
【特許文献２】特許第３２９５１２１号公報
【特許文献３】特許第３２９５１２２号公報
【特許文献４】特開平６−３２２５６６号公報
【特許文献５】特開平４−２４７８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述の鉄筋コンクリート防食システムでは、セメントとカーボンとから導電性混合体を構成しているので、カーボンがセメントになじみにくく、水セメント比を下げることができない。そのため、陽極層の強度が余り高くないといった問題があった。
【００１５】
また、セメントとカーボンのみで導電性混合体を構成しているので、セメント硬化による自己収縮が起こり、陽極層にひび割れが発生してしまうといった問題もあった。
【００１６】
そこで本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、陽極層の導電性を確保しつつ強度を高く保持し、且つひび割れの発生を防止できる鉄筋コンクリート防食システムを安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、鉄筋コンクリート内の鉄筋を陰極とし、鉄筋コンクリート表面に陽極層を形成して電流を流す鉄筋コンクリート防食システムにおいて、セメント、砂、水及び親水性カーボンブラックより構成される導電性混合体を形成し、その導電性混合体を用いて上記陽極層を形成したものである。
【００１８】
そして、上記親水性カーボンブラックが、カーボンブラック、水分及びフミン酸より構成されるものが好ましい。
【００１９】
また、上記親水性カーボンブラックは、カーボンブラック４０〜５０ｗｔ％、水分４０〜５０ｗｔ％、フミン酸５〜１０ｗｔ％より構成されるものが好ましい。
【００２０】
さらに、上記導電性混合体は、上記親水性カーボンブラックが１０〜２０ｗｔ％の混入率で形成されるものが好ましい。
【００２１】
また、上記導電性混合体からなる導電性モルタルとコンクリート層との間に、カーボンを格子状に配列してなるカーボン繊維を介設したものが好ましい。
【００２２】
さらに、上記カーボン繊維部分が１次陽極となり、上記導電性モルタル部分が２次陽極となるものが好ましい。
【００２３】
また、上記鉄筋に照合電極が設けられ、その照合電極により検出される電位差に応じて、鉄筋コンクリートに流す防食電流を調整するものが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、陽極層の導電性を確保しつつ強度を高く保持し、且つひび割れの発生を防止できる鉄筋コンクリート防食システムを安価に提供することができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１は本発明に係る鉄筋コンクリート防食システムの好適な実施の形態を示した構成図、図２は本発明に係る鉄筋コンクリート防食システムの好適な実施の形態を示した要部斜視図である。
【００２７】
図示するように、鉄筋コンクリート防食システム１は、鉄筋コンクリート内に電流を流す外部電源２を備えている。この外部電源２は、直流電源或いは交流を整流する電源が用いられる。外部電源２には、電流計１２が設けられており、電流を調整できるようになっている。
【００２８】
外部電源２の陰極は、コンクリート３内に配設されている鋼材である鉄筋４に接続されている。鉄筋４はコンクリート３内で格子状に組まれており、陰極と鉄筋４とを結ぶ導線５は、鉄筋４の配筋時に鉄筋４に所定ピッチで予め接続されており、その周囲にコンクリート３を打設するようになっている。
【００２９】
外部電源２の陽極に接続される陽極層６は、セメント、砂、水及び親水性カーボンブラックより構成される導電性混合体を形成し、その導電性混合体を用いて形成されている。
【００３０】
親水性カーボンブラックは、カーボンブラック、水分及びフミン酸より構成されており、これらの重量比率は、カーボンブラック４０〜５０ｗｔ％、水分４０〜５０ｗｔ％、フミン酸５〜１０ｗｔ％となっている。本実施の形態では、カーボンブラック４０ｗｔ％、水分５０ｗｔ％、フミン酸１０ｗｔ％の重量比率で混ぜ合わされて親水性カーボンブラックが形成されている。
【００３１】
導電性混合体は、親水性カーボンブラックの混入率が１０〜２０ｗｔ％（セメント、砂、水分からなるモルタルと親水性カーボンブラックとの重量比率が８０〜９０：１０〜２０）となるように混ぜ合わされてなる導電性モルタルにて構成されている。なお、親水性カーボンブラックの混入量が多くなると、流動性が低下するため、減水剤（粉体型分散剤）を混入して流動性を回復させる。ここで、導電性モルタルの流動性を高めるには加水することも考えられるが、加水すると強度が低下してしまうため、強度を低下させずに流動性を上げる減水材を混入する。
【００３２】
セメントは平均粒径１３μｍのものが用いられ、カーボンブラックは平均粒径１０〜３０ｎｍのものが用いられて形成されている。砂は粒径５ｍｍ以下のものが用いられている。
【００３３】
これによって、導電性モルタルは、セメント及び砂の粒子の周囲にカーボンブラックが配列されて、カーボンブラックを介して電流が流れるようになっている。
【００３４】
陽極層６は、導電性混合体をコンクリート３の表面に１０〜２０ｍｍ程度の厚さに吹付けて形成されている。なお、陽極層６は、吹付けの代わりに左官作業にて形成してもよい。
【００３５】
導電性混合体からなる導電性モルタル（陽極層６）と、コンクリート３層との間には、カーボン繊維７が介設されている。カーボン繊維７は、棒状のカーボン８を格子状に配列して構成されている。カーボン８は、幅５ｍｍのものが用いられ、縦横に５ｃｍ間隔でメッシュ状に配列・接合されている。カーボン繊維７は、その表面が絶縁体にて被覆されており、所定間隔で絶縁体が剥がされ、その上部に導電体９が設けられている。そして、導電体９を覆うように導電性モルタルが吹き付けられ、陽極層６が形成されており、カーボン繊維７と陽極層６とが電気的に接続されている。
【００３６】
カーボン繊維７には、外部電極２の陽極が接続されており、導電体９を含むカーボン繊維７部分が１次陽極１５を構成し、その上部を覆う導電性モルタル（陽極層６）が２次陽極１６を構成している。これによって、陽極層６内の抵抗を小さくすることができ、陽極層６全体に防食電流を流すことが可能となる。すなわち、防食電流は、外部電源２から１次陽極１５を介して２次陽極１６となる陽極層６全面からコンクリート３へと流れるので、鉄筋４全体に防食電流を円滑に流すことができる。
【００３７】
鉄筋４には、照合電極１１が設けられており、この照合電極１１により検出された鉄筋４と照合電極１１間の電位差に応じて、鉄筋コンクリートに流す防食電流を外部電源２で調整するようになっている。具体的には、過防食を防止すべく電位差が１００〜１０００ｍＶの範囲になるように調整する制御装置（図示せず）が照合電極１１及び外部電源２間に接続されている。
【００３８】
上記構成の鉄筋コンクリート防食システム１における導電性混合体の試験体と、従来の鉄筋コンクリート防食システム（特許文献１記載のセメントとカーボンとから導電性混合体を構成したもの、具体的にはセメントとカーボンとの重量比率は７０：３０である。）の導電性混合体の試験体を形成して、圧縮強度及び抵抗率をそれぞれ測定したところ、上記構成の陽極層６は、圧縮強度２０Ｎ／ｍｍ2 （材齢２８日）、抵抗率１００Ωｃｍ以下で、従来の陽極層は、圧縮強度３Ｎ／ｍｍ2 （材齢２８日）、抵抗率６０Ωｃｍ程度という結果が得られた。
【００３９】
以上のように、上記構成の鉄筋コンクリート防食システム１によれば、陽極層６は、従来の陽極層の６倍以上の圧縮強度を得ることができる。これは、親水性カーボンブラックを用いたことによって、セメントに砂と水を混入したモルタルと混ぜ合わせることができると共に、水セメント比を下げることができたので、強度を高くすることができたからであると考えられる。このように、陽極層６の強度が強くなるので、断面修復材（補強材）としての役目も果たす。
【００４０】
また、モルタルを用いることにより、セメント硬化による自己収縮を低減でき、陽極層６のひび割れを抑制することができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、導電性モルタル（陽極層６）と、コンクリート３層との間に、カーボン繊維７を介設したことによって、導電性モルタルとコンクリート３層との付着力が増加し、さらなる陽極層６の強度向上が図れる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、用いられている材料は、比較的安価なセメント、砂、水及び親水性カーボンブラックであるので、特許文献１記載の鉄筋コンクリート防食システムと同様にコストアップを防止できる。
【００４３】
さらに、陽極層６の吹き付け或いは左官による施工が可能となるので、コンクリート３の表面が平面状でなくても短時間で容易に施工でき、また、陽極層６の強度向上によってその表面のオーバーレイによる保護が不要となるので、施工コストの低減が達成される。さらに、陽極層６の強度向上によって、その施工厚さを自由に設定することができる。
【００４４】
抵抗率は１００Ωｃｍとなり、従来のものよりも若干大きくなっているが、防食電流を流す抵抗率としては、十分に許容範囲であり、上記構成によれば、陽極層６の導電性を確保しつつ強度を向上させることができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る鉄筋コンクリート防食システムの好適な実施の形態を示した構成図である。
【図２】本発明に係る鉄筋コンクリート防食システムの好適な実施の形態を示した要部斜視図である。
【図３】従来の鉄筋コンクリート防食システムを示した一部破断斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  鉄筋コンクリート防食システム
３  コンクリート
４  鉄筋
６  陽極層
７  カーボン繊維
８  カーボン
１１  照合電極
１５  １次陽極
１６  ２次陽極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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