JCMA 2019 フォーラム
JCMA：一般社団法人コンクリートメンテナンス協会主催
コンクリート構造物の補修・補強に関するフォーラム2019

鉄筋防錆の観点からコンクリート構造物の健康寿命を考える

電気化学的防食技術と健康寿命
ＣＰ工法研究会・日本エルガード協会© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

1内容
１．電気防食の学協会
２．腐食コスト（電気防食適用環境）
３．腐食とは？
４．塩害コンクリートの予防保全補修工法
５．電気防食とは？
１）実際の電気防食のご紹介
2)電気防食の設計施工
３）電気防食Ｑ＆Ａ
４）電気防食のトピックス© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

2

はじめに

電気防食にかかわる
学協会の簡単なご紹介© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

3

ＣＰ工法研究会
コンクリート構造物の電気化学的防食工法研究会
Electrochemical Corrosion Prevention Method of Concrete Structures• コンクリート構造物の劣化を電気化学的な原理により防止する工法（電気化学的防食工法）の普及・発展のため創られた研究会• 脱塩、再アルカリ、電気防食の３工法• 発足：1992年，現在の会員会社：19社
会 長

宮川豊章（京都大学 特任教授）

顧 問

関 博（早稲田大学 名誉教授）
福手 勤（東洋大学 教授）
武若 耕司（鹿児島大学 教授）
濵田 秀則（九州大学教授）

事務局

東亜建設工業(株)内

主な活動内容•普及活動の実施•学術研究の実施(土研･土木学会)•設計施工マニュアルの作成•工法別施工実績調査

HPアドレス http://www.cp-ken.jp/© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

4日本エルガード協会• エルガード工法(IrO2/Ti陽極)を核とした電気防食工法の普及と技術の研鑽• 発足：2001年，現在の会員会社：23社• 電気防食技術研究会：22社(コンサルタント)
会 長
副会長

住友大阪セメント(株)ショーボンド建設(株)顧問

福手 勤（東洋大学 教授）
宮川 豊章（京都大学 特任教授）

理事

五洋建設㈱
東洋建設㈱
㈱ナカボーテック
三井住友建設㈱日本防蝕工業㈱HPアドレス http://www.elgard.com/

主な活動内容•特別記念講演•電気防食施工管理技術者認定試験(合格者554名)•共同研究(土研、材料学会、東洋大、岐阜大、鹿児島大、JCI)•技術講習会、ディスカッション
セミナー、発注者セミナー•次世代技術者の会© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

5公益社団法人腐食防食学会• 英語名Japan Society of Corrosion Engineering(JSCE)は
土木学会Japan Society of Civil Engineers(JSCE)と同じ！
• 発足：1933年，法人会員：約200団体、会員数：約1300人

建設系研究者・技術者の方々の入会歓迎します！
海水練コンクリートでJCIとクウェートPJでコラボ
会 長
副会長

日本原子力研究開発機構
東京工業大学・JFEテクノリサーチ・東京大学

主な活動内容•春(関東)、秋(地方:学会員
でなくても発表可)で学術講日立製作所・大阪府立大学・広島工 演会•腐食防食に関するシンポジウ
業大学・琉球大学・電力中央研究
ム、セミナー、フォーラム、入門
所・関西電力・東京工業大学・富山
理事
大学・小山工業高等専門学校・新日 講習会等をほぼ毎月開催•腐食専門士試験
鐵住金・日本防蝕工業・東京電力•腐食センター(各種腐食防食
ホールディングス・秋田大学・三菱マの相談受付)
テリアル･日本電子電話•建設小委員会、電気防食小HPアドレス https://www.jcorr.or.jp/
委員会など各種あり
会長・副会長・理事は２年毎に半数改選© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

6腐食防食の概要

腐食コストと電気防食が適用される環境© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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日本の腐食コスト
Uhlig式：防食方法に関する生産･製造面から直接的な腐食対策費を単純加算したもの
腐食防食学会/腐食コスト調査委員会：”わが国における腐食コスト”材料と環境Vol.50,№11(2001)
約20年毎に調査、現在最新版を調査中！
*:内閣府 http://www5.cao.go.jp/j-j/wp/wp-je12/h10_data01.html

防食対策

1997(H9)年[10億円]

1975(S50)年[10億円]

表面塗装

2,299.5

58.4%

1,595.5

62.5%

1.441

金属の表面処理1,013.5

25.7%

647.6

25.4%

1.565

耐食材料

443.2

11.3%

238.8

9.4%

1.856

防錆油

63.7

1.6%

15.7

0.6%

4.069

インヒビター

44.9

1.1%

16.1

0.6%

2.789

電気防食

21.7

0.6%

15.8

0.6%

1.376

腐食研究費

41.7

1.1%

21.5

0.8%

1.936

腐食調査費

9.6

0.2%

－

0.0%

－

3,937.7

100.0%

2,550.9

100.0%

1.544

382,294.5 1.0%(②/①) 123,990.7 2.1%(②/①)

3.083③GDP(国内総生産)* 521,295.4 0.8%(③/①) 156,080.2 1.6%(③/①)

3.340

①合計
②名目国民所得*‘97/’75比率

シェアは僅かだが生き残っているのは、電気防食が得意とする環境があるから。
© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

8電気防食が最も得意とする環境

羽田Ｄ滑走路海です！（海中の鋼材）
干潮面直下付近の集中腐食

アルミニウム合金陽極

腐食しやすい。しかし電気は流れやすい。
亜鉛陽極

潜水士 水中溶接© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

9電気防食が次に得意とする環境

土です！（土中配管）

マグネシウム合金陽極

埋設配管
コンクリート/土壌の埋設管貫通部腐食

腐食はする。電気は流れにくい。
しかし塗覆装と併用で効果絶大！

貴金属酸化物陽極

直流電源装置ボーリング工事© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

10電気防食がその次に得意とする環境
河口堰
海側：アルミニウム合金陽極
川側：マグネシウム合金陽極

水を使う機械装置です！
熱交換器の異種金属接触腐食/すき間腐食
日本材料学会/腐食防食部門委員会編
事例で学ぶ腐食損傷と解析技術,さんえい出版(2009)

色々な腐食ある。しかし設計の自由度あり！
近年では耐食材料の普及で若干減少気味。

白金めっきチタン陽極

大型直流電源装置© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

11電気防食が適用され成功した新しい環境

コンクリートです！
亜鉛板を貼ったら
意外や、電気が流れた！

塩害等で腐食大きい。電気は最も流れにくい。
アルカリ・固体環境だからできる！
直流電源装置

共同溝縦坑エルガードリボン

橋梁外付け陽極方式© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

12腐食(錆びる)って何？

勝つため(防食する)には、まず敵(腐食)を知る！

© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

13

なぜ鉄は錆びる（腐食する）？

鉄：Fe

錆：Fe(OH)2等

錆(さび）を分析すると鉄の水酸化物であることが分かる。
すなわち鉄Feに酸素Oと水素Hが付くと錆Fe(OH)2になる！

回答
地球には、酸素(O2)と水(H2O)があるから。
仮にどちらかが無ければ錆ない。
© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

14腐食は自然現象
鉄は鉄鉱石(酸化鉄)を高温(1500℃以上)で製錬(還元)して製造します。
実は製錬された鉄はエネルギーが高く不安定です。
だから鉄は安定した元の状態(さび≒酸化鉄)に戻ろうとします。
つまり、鉄がさびる(腐食する)ことは自然なことです。
鉄Fe
製錬：還元反応(化学反応)
2Fe2O3＋3C→4Fe＋3CO2
エネルギー高い(不安定)⊿G0 =0

Fe＋H2O＋1/2O2→Fe(OH)2CO2O2 , H2O

C

OH－

エネルギー低い(安定)
酸化鉄：鉄鉱石Fe2O3⊿G0 =-727⊿G0 [J･mol-1]
標準自由エネルギー

腐食＝酸化反応(電気化学反応)

これがなぜ電気化学反応？

酸化鉄：さびFe(OH)2→水分失いFe2O3
参考：鋼材倶楽部：土木構造物の腐食・防食Q＆A，p3 （1992）© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会15腐食(錆び)は電池です！

豆電球(-) BATTERY (+)

スイッチ

乾電池に豆電球をつなぎスイッチを入れれば光る！
この時、乾電池の中では何が起こっているのだろう？

© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会16電池の電気の源は腐食です！
一般に電気の世界では電池の外から見る

CSE:飽和硫酸銅照合電極
電気：＋（正極） →鉄で作ったもの
スイッチ

材料：炭素棒/二酸化マンガン

絶縁材＝+0.5[V vs. CSE]
電気化学：カソード･陰極←電流(電子→)H2O＋1/2O2＋2e-→2OH-

豆電球

防食（還元反応）
電解質：塩化亜鉛 →海や土など
電流(イオン)

腐食・電気防食の世界では電池の中から見る

塩化アンモニウム・水

1.5[V]
電気：-（負極） →亜鉛など
材料：亜鉛＝-1.0[V vs. CSE]

世の中には電池の中身が変わった形で現れている

電気化学：アノード･陽極

Zn→Zn2+＋2e腐食（酸化反応）© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

17

鉄筋コンクリート乾電池？！
スイッチ

鉄筋： -0.20[V vs. CSE]以上
H2O＋1/2O2＋2e-→2OH防食（還元反応）

豆電球

陰極(カソード)

正極(＋)

健全コンクリート（塩なし）
鉄筋は鉄容器より-0.20[V]-（-0.35[V]）＝0.15[V]高く
0.15[V]の乾電池の完成

塩入りコンクリート
陽極(アノード)
負極(－)

鉄の容器： -0.35[V vs. CSE]以下
Fe→Fe2+＋2e腐食（酸化反応）
参考：電機計算2018年5月号ｐｐ28-34(電気書院)© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

18

鉄筋コンクリート乾電池の形を変える
鉄筋コンクリート乾電池の一部を切り取っても電池の機能は変わらない！

カソード

正極(＋)

鉄筋
（陽極/アノード）

豆電球を取っても電流は流れる。

塩入りコンクリート

健全コンクリート鉄筋（陰極：カソード）

正極(＋)

負極(－)

電線を鉄筋に替え鉄筋位置を移しても電池機能は変わらない！
（教科書で見る腐食の原理図）
塩入りコンクリート

健全コンクリート

イオン伝導
アノード
負極(－)

カソード

アノード
Fe→Fe2+＋2e-腐食

鉄筋

H2O＋1/2O2＋2e-→2OH-防食(－) (＋)
電子伝導© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

鉄筋19

腐食電池の種類
マクロセル

ミクロセル

巨大(目に見える)電池

微小(目に見えない)電池＞＞特徴＜＜
腐食箇所が固定され局部的に腐食する。
＜＜例＞＞
塩害コンクリート
塩入りコンクリート
健全コンクリート
鉄筋腐食
鉄筋防食＞＞特徴＜＜
腐食箇所が次々交替し全面的に腐食する。
＜＜例＞＞
私達が良く目にする錆
ある湿度以上の大気中
水中(完全没水)海水

ピンホールで激しい腐食

塗装鉄板

異種金属接触腐食
水溶液
ステンレス鋼防食

腐食 防食 腐食 防食 腐食 防食 腐食 防食
腐食/防食箇所が交替
防食 腐食 防食 腐食 防食 腐食 防食 腐食

酸素濃淡電池(すき間腐食)
粘土(湿潤)
鋼管腐食

砂質(乾燥)
鋼管防食

Fe→Fe2+＋2e-

H2O＋1/2O2＋2e-→2OH-

結果全面均一に腐食© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

腐食
20

腐食と防食の条件
№

腐食条件
錆びる

防食条件
錆びない

①

水分があること。
（電解質：イオン）

乾燥していること。
(湿度約65％以下)②

酸素があること。

酸素がないこと。

(例外：酸素濃淡では防食)(例外：酸素濃淡では腐食)①と②の両方が揃うこと。

①と②の片方が無いこと。

③

えっ！ 塩（塩化物イオンＣｌ－）は関係ない？
© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

21

コンクリートの塩害メカニズム
コンクリート内部

コンクリートpH12.5以上

コンクリート内部
腐食電池形成不動態皮膜(丈夫な錆膜)

(＋)
腐食
電流

鉄筋

陽極

不動態皮膜破壊

健全

潜伏期

-

進展期 Cl 浸透(塩害)

コンクリート表面

コンクリート内部(－)

陰極

コンクリート表面

劣化期

加速期

コンクリート内部

不安定な錆が生長し膨張

水や酸素も侵入
かぶりコンクリート剥落

ひび割れ発生

コンクリート表面

コンクリート表面© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

参考：電機計算2018年5月号ｐｐ28-34(電気書院)

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コンクリートと海水の違い 環境
コンクリート(大気暴露)
密度：2.3[g/cm3]
物質移動
固相のため遅い
電気抵抗30～100[kΩ･ｃm]
1.2～2.0*1 [kg/m3]
Cl0.05～0.08[mass%]
500～800[ppm]
2.0～3.3[kg/m3]
NaCl
0.09～0.14[mass%]
900～1400[ppm]
水分量5.5[mass%]
0.2～2[%]
Ｏ2
2,000～20,000*2 [ppm]環境*１：発錆限界Cl-濃度

海水
密度：1.0[g/cm3]
液相のため速い
0.03[kΩ･ｃm]
19.0[kg/m3]
1.900[mass%]
19,000[ppm]31.3[kg/m3]
3.130[mass%]
31,300[ppm]
100[mass%]
0.001[%]
10[ppm]*2：大気酸素濃度20[%]・コンクリート空隙量1～10[%]と仮定© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

23コンクリートと海水の違い 腐食速度
海水中

鋼材の腐食速度： 0.1[mm/年]＝0.01[cm/年]

1[cm2]当り： 1[cm2]×0.01[cm/年]＝0.01[cm3/年]

鉄の比重： 7.86[g/cm3]

1[年]・1[cm2]当り腐食減量 ： 0.01[cm3/年･cm2]×7.86[g/cm3]＝0.0786[g/年･cm2]＝78.6[mg/年･cm2]≒100[mg/年･cm2]
ファラデーの法則： Ｗ[g]＝I[Ａ]×Ｔ[ｓｅｃ]×ｅｑ[ｇ]／96500[Ｃ]([Ａ・秒])

鉄の電気化学当量(ｅｑ)： 28[ｇ] （Ｆｅの原子量56、Ｆｅ→Ｆｅ2+＋2e-、2価でeq=56/2）

電流値に換算：I[A]＝0.0786[g/年･cm2]×96500[A･秒]×10,000[cm2/㎡]
365[日/年]×24[時/日]×60[分/時]×60[秒/分]×28[g]＝0.0859[A/㎡]≒0.10[A/㎡]
防食電流密度
コンクリート中 ひび割れ発生鉄筋腐食量
電流値に換算： 100[mA/㎡]
10[mg/cm2](10[mA/㎡])(海水中の約1/10)：
1[mA/㎡]不動態維持電流：
I[A]＝

0.01[g/年･cm2]×96500[A･秒]×10,000[cm2/㎡]
365[日/年]×24[時/日]×60[分/時]×60[秒/分]×28[g]＝0.0109[A/㎡]≒0.01[mA/㎡]
防食電流密度： 10[mA/㎡]© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会24塩害コンクリートの補修工法

コンクリートの予防保全補修工法© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会25塩害コンクリートの補修・補強対策
コンクリート内部

コンクリートpH12.5以上

不動態皮膜(丈夫な錆膜)健全コンクリート打設
W/C小、かぶり大Cl－侵入しても腐食に必要な
水と酸素が
供給不足

鉄筋

健全

潜伏期
コンクリート表面

加速期

コンクリート内部
不安定な錆が生長し膨張

H2 O

コンクリート内部
腐食電池形成表面塗装
Cl－の侵入防止

陰極

(＋)
腐食
電流

(－)

陽極

不動態皮膜破壊-進展期 Cl 浸透(塩害)

断面修復＋表面塗装/含浸剤
Cl－の除去と侵入防止
以下、断面修復不要
LiNO2注入強力な不動態化剤
含浸剤、再アルカリ化・脱塩
環境改善(再不動態化)
電気防食
腐食抑制
環境改善(再不動態化)

コンクリート表面

劣化期

コンクリート内部
さらに錆が膨張O2

ひび割れ発生

かぶりコンクリート剥落

コンクリート表面

コンクリート表面

FRP接着・外ケーブル・巻立
補強
ひび割れ補修+断面修復+表面塗装
Cl－の除去と侵入防止
以下、断面修復や補強と併用
LiNO2注入強力な不動態化剤
含浸剤、再アルカリ化・脱塩
環境改善(再不動態化)
電気防食
腐食抑制、環境改善(再不動態化)© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

26

電気防食って何？

電気防食とは？
腐食と防食は必ず対で起こる！

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27

電気防食の歴史 それは電気の歴史
イタリア
ルイージ・ガルバーニ医師

銅

亜
鉛
お亡くなり
になった
カエル

1780年
イタリアの医師ルイジ・ガルバーニがお亡くなりになったカエルの足に
亜鉛と銅の電極を当てるとピクピクと動くことを発見した！
電気が流れ筋肉が刺激された！
電池の原理！
© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

28

電気防食の歴史 それは電池の歴史
1800年 イタリアのボルタ伯爵が亜鉛と銅と希硫酸で構成したボルタ電池を発明した。
形を変えれば基本的に乾電池と同じ構成！

亜鉛

陽イオンが運ぶ

陰イオンが運ぶ

Zn2+

正極 (＋)
陰極(カソード)

陽極(アノード)

H2

電流

電池は電気を得るものだが、観点変え電池の中では
亜鉛は溶けて腐食している。

負極 (－)
電流

イタリア
ボルタ伯爵(物理学者)

電流

電子(e-)が運ぶ

電
流
銅

逆に
銅は溶けずに防食される。

H+
希硫酸

H+

https://受験理系特化プログラム.xyz/theory/volta-cell© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

29電気防食の歴史 電池を自然界に応用
イギリス
デイヴィ準男爵

1824年 イギリスのデイヴィ男爵がボルタ電池の電解液を海水に置き換え、銅板に直接亜鉛や鉄板を貼り付けても、銅板が防食されることを発見！
電気防食(陰極防食/カソード防食、流電陽極方式)の始まり！
ただし、船速遅くなり評判は悪かった。
海水

陰極
ボルタ電池

陽極
(－)
亜鉛or鉄板銅板(＋)
軍艦の銅外板に亜鉛板を付け、亜鉛が溶ける代わりに銅外板を守った！
海水は電気を通し易いので小さな亜鉛板で広い範囲の銅板を防食できた。

© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

30

2000

1950

1900

西
暦

1850

電気防食の歴史海外1824年：英国でDavyが軍艦銅外板を鉄犠牲陽極で電防したのが起源
1928年：米国でKuhnが埋設ガス管に電防適用
1933年：Kuhn電気防食基準-850mVvsCSEを提唱
1973年：米国でStratfullがコンクリート橋梁に導電塗料
1982年：FHWAが電防効
果を確認

国
内

1919年：日本では帝国海軍が戦艦三笠に電防用Zn犠牲陽極を艤装
1930年：埋設管の電防研究開始
1946年：天然ガス油井管に電防適用
1952年：尼崎港の防潮堤閘門にMg陽極適用
1962年、Al合金陽極・水中溶接の開発により、電防急速発展
1986年、土研が旧洞川橋梁で外電電防試
海中や土中の電防の歴史は古く豊富な実績
験
がある。
1988年、清水港桟橋に亜鉛板電防をコンクリート構造物中の鋼材の電気防食への適用
技術展開も海外で40年以上、国内で32年に1997年、大井埠なる。
頭にエルガード
外電電防適用凡例
海水
土壌
コンクリート© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

参考：電機計算2018年5月号ｐｐ28-34(電気書院)

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コンクリートの流電(犠牲)陽極方式電気防食
ガルバーニのカエル実験、ボルタ電池と原理は同じ。
すなわち、約200年前のデイヴィ男爵発明の電気防食と同じ。
腐食電池の陽(ー)極の代りに、もっと強力な陽(ー)極を準備し腐食電池につなげる。
（鉄筋よりもっと腐食しやすい金属を持ってきて、腐食を肩代わりさせるイメージ）
海水中の鋼材で最も普及している。
亜鉛板には腐食しやすいように電解質を含んだ保水性のある粘土を塗る。
その反対側面は亜鉛が腐食しないようにFRP板を貼る。
コンクリートは抵抗が高いためほぼ全面に亜鉛パネルを貼る。
コンクリート内部
腐食電池形成陰極:-0.20[V vs. CSE]

(＋)
腐食
電流

コンクリート内部
腐食電池解消鉄筋陰極:－0.20～-0.35[V vs. CSE]
(＋)

(－)

陽極：-0.35[Ｖ vs.CSE]

不動態皮膜破壊-進展期 Cl 浸透(塩害)
コンクリート表面

亜鉛陽極:-1.0[VvsCSE](－)
コンクリート表面

亜鉛保護FRP板© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

参考：電機計算2018年5月号ｐｐ28-34(電気書院)

32

コンクリートの外部電源方式電気防食
流電陽極では、陽極が消耗する。また電池と同じなので電圧調整できない。
そこで、白金などの不溶性陽極と、直流電源装置による電気防食が考案された。
しかし、白金は鉄筋よりも腐食しにくく、短絡すれば鉄筋が腐食し、白金が防食され、鉄筋腐食は促進されてしまう！
したがって、逆向きに電流を流すことは必須で、このため外部に直流電源装置を必ず備えねばならない。腐食電池を充電するイメージ！
不溶性陽極と鉄筋は必ず絶縁する。
コンクリート抵抗は高いため不溶性陽極も全面に設置するが、電圧調整できるので多少陽極の間隔は開けられる。
不溶性陽極はモルタル等で被覆しコンクリートとの接触抵抗を下げる。
コンクリート内部
腐食電池形成コンクリート内部
腐食電池促進コンクリート内部
腐食電池解消陰極:-0.20[V vs. CSE]

鉄筋陽極:-0.20～-0.35[Vvs.CSE]

鉄筋陰極：-0.20～-0.35[Vvs.CSE]

(＋)
腐食
電流

(－)
(－)
陽極：-0.35[Ｖ vs.CSE]

(－)

外部
電源
1.1[V]

不動態皮膜破壊-進展期 Cl 浸透(塩害)
コンクリート表面

不溶性電極(陰極) (＋)+0.1[Vvs.CSE]
コンクリート表面© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

不溶性陽極+0.1-1.1＝-1.0[VvsCSE]
コンクリート表面
参考：電機計算2018年5月号ｐｐ28-34(電気書院)

(＋)

33

電気防食のメリット●電気防食は腐食反応を直接的に抑制する！
●コンクリートでは鉄筋の再不動態化も担う！
１）腐食による再劣化はしない

電流を供給している間は腐食は進行しない
２）多量の塩分が存在する環境でも防食可能
所定の防食電流を供給すれば腐食は進行しない

３）塩分を含有するコンクリートの除去が不要
塩分の存在は電気防食上は全く問題ない
４）鉄筋の防錆処理が不要

鉄筋の表面に錆びがあっても防食可能※但し，できる限り取り除くことが望ましい
５）防食効果の確認が容易

鉄筋の電位計測によって確認できる© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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電気防食のデメリット
１）イニシャルコストが割高である
約10万円/㎡２）維持管理が手間である（よく分からない）
外部電源方式は電源保守必須・流電陽極方式も定期点検実施はベター（→ある意味、定期健診は健康維持には不可欠でメリット？）３）電気代がかかる
外部電源方式の場合
４）陽極材の定期的な交換が必要
流電陽極材の定期的な交換が必要
５）陽極被覆材の劣化が起こる場合がある
外部電源方式の陽極表面では水の電気分解反応が起こる。
H2O→1/2O2↑＋2H+
この時発生する酸(H+)で、陽極被覆材が劣化する場合がある。
通常はコンクリートの主成分Ca(OH)2で中和される。
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電気防食の実際

実際の電気防食のご紹介© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

36適用できるコンクリート構造物

道路橋･鉄道橋

ボックスカルバート

荷役桟橋

揚油桟橋

ロックシェッド

ドルフィン上部工・一般的な鉄筋コンクリート構造物であれば、ほとんど適用可能
・大気中、飛沫帯、（干満帯）等の環境に応じて防食方式を選定
・水中部は基本的に電気防食不要(Cl－と水が豊富にあっても、酸素不足で腐食しない！)
・供用しながらの補修が可能
・他の補修工法との併用可能
・部材単位での適用可能© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会37どのような調査が必要か？

特別な調査は不要！
基本的に塩害対策・最低限必要な調査は①①外観目視によるひび割れ・浮き確認！
最低限の断面修復量を確認（できれば打検）②鋼材位置での塩化物イオン量
フィック拡散式で供用年数内に発錆するか予測する
発錆するようならば電防は補修対策として有効③腐食が顕在化していない場合は電気化学的測定
鉄筋腐食速度を推定し、ひび割れ発生が予測されれば電防は補修対策として有効© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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電源は？
流電(犠牲)陽極方式では電源不要
外部電源方式の場合
電柱や変圧器の有無を確認
上記無くても心配無用
施設近傍までの配電設備は電力会社負担
受電設備のみ利用者負担
どうしても電源が無い場合
ソーラーや風力などの自然エネルギーも利用可能© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

39電気化学的防食工法の施工実績推移(件数)
■電着

10件

■再アルカリ

102件

■脱塩

84件

■電気防食

737件

合計

933件

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電気化学的防食工法の施工実績推移(面積)■電着7,493㎡■再アルカリ

71,583㎡■脱塩21,981㎡■電気防食

393,980㎡

合計

495,037㎡© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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電気化学的防食工法の地域別施工実績© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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電気防食の設計・施工

Ｈｏｗ to 電気防食？

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電気防食のマニュアル類① 「電気化学的防食工法設計施工指針（案）」（改訂作業中）
土木学会：コンクリートライブラリ107, 2001/11② 「電気防食工法研究委員会報告書」
日本コンクリート工学会, 1994/10③ 「桟橋劣化調査・補修マニュアル」
東京港埠頭（株）, 2012/11④「コンクリート構造物の電気防食Ｑ＆Ａ」
新建新聞社，日本エルガード協会編，2008/5①②© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

③

④
44

電気防食設計の急所①陽極の配置1)１台の電源の防食範囲は500㎡以下が目安。
2)環境別に陽極が区画化されているか？
コンクリートの湿潤状態により電気回路抵抗が変わるので回路を分けておく必要がある。
3)配筋量・腐食程度に応じて陽極数量を変えているか？
配筋量が多ければ必要な防食電流も増えるので陽極数量も増加する。
②電線の太さ・配置
1)電線の太さは適当か？
電線の布設長さが長くなれば、電線抵抗も増すので、電線の径は太くなる。
2)電線の配置はある程度細かいか？
陽極配置は①により区分されているので、それに応じた電線配置になる。
© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会45

施工の実際1/2①モニタリング装置設置工マーキング②モニタリング装置設置工端子取付部はつりモニタリング装置や陽極の設置位置をマーキングする．

マーキング位置のコンクリートをはつり出し鉄筋を露出させる．

③モニタリング装置設置工端子類取付け④モニタリング装置設置工鉄筋間導通確認

排流･測定用端子を溶接する．
照合電極を鉄筋の近傍に設置する．

マルチメータを用いて排流線と鉄筋間の導通を確認し，1mV未満であれば合格．

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施工の実際2/2⑤モニタリング装置設置工はつり部復旧⑥陽極設置工溝切り,陽極設置,埋戻し

コンクリートと同程度の抵抗率を有する無収縮のモルタルで埋戻す．

陽極を埋込むために溝切りを行う．陽極･コンダクターバーを設置し修復材で埋戻す．

⑦配線配管工配線配管⑧直流電源設置工:電源設置,電流調整

コンダクターバーとリード線をプルボックス内で結線し，直流電源装置まで配線配管を行う．

直流電源装置の設置，配線の接続を行う．通電調整試験に
よって防食電流を決定し，通電する．

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電気防食に関する疑問

電気防食Ｑ＆Ａ© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会48電気代はどの程度？
1人暮らし向けの冷蔵庫
75L：年間消費電力243kWh
243kWh×25.91円＝6,296円

電気防食
500㎡：年間消費電力219kWh
219kWh×25.91円＝5,674円© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会49

適用後に管理者がやるべきことは？
点検

日 常

定 期

詳 細

概

要

頻度

維持管理者が定期的に目視可能な箇所について点検記録する
1回／月
直流電源装置の運転ランプが点灯し管理者ていることを確認する。
専門知識を有する調査員が定期的に1回／1～2年
異常個所の有無を点検記録する専門メーカー
専門家による電位変化量の確認と適コンサル
切な電流調整専門知識を有する調査員が定期的に1回／5年
異常個所が確認された場合や天災な （異常時）
どの異常時に実施する専門メーカーコンサル© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会50

管理者の点検
日常点検で受電ランプと運転ランプの点灯を確認する。
受電ランプ

運転ランプ

柱上（ちゅうじょう）型

受電ランプ

運転ランプ

自立（じりつ）型

施工者は管理者がランプを目視確認しやすいように
電源装置の立地・方向性を管理者と協議し設置する。
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電気防食の種類？ その違い？
面状陽極

防食対象に対して陽極材を面状に設置

防食電流の均一性に優れる
複雑な形状の構造物への設置は難しい場合がる
死荷重が増加する場合がある

美観に優れる
表面塗装の撤去必要
線状陽極

防食対象に対して陽極材を線状に設置

配筋量などに応じた陽極設置が可能
複雑な形状の構造物への設置は概ね容易
死荷重が増加はあまりない

線状の模様が付く
工法によっては表面塗装の撤去不要

いずれも防食効果に違いは無い！
※図：コンクリート構造物の電気防食 Q&A 日本エルガード協会編から一部抜粋© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会52

電気防食に失敗はないか？
あります！ 陽極配置不足による防食効果不足
電気防食：外部電源方式

点状陽極

防食効果
範囲
剥離・剥落箇所発錆
防食効果不足対策：点状陽極追加© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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他に電気防食に失敗はないか？
あります！ 陽極充填モルタルの変色 ただし防食効果はあり！
鉄筋腐食は無し

無防食部

原因 外電不溶性陽極による電気化学反応：H2O→1/2O2↑＋2H+＋2e(流電陽極方式では陽極自体が溶けるため、この現象は起こらない。)
陽極電流密度高くH+(酸性イオン)が増加・中性化しモルタルが劣化・変色
通常はコンクリートのアルカリ(OH-)と中和し変色は顕在化しない陰極(鉄筋)電気化学反応：H2O＋1/2O2＋2e-→2OH-⇒OH-は不足なし
対策 陽極かぶり不足→陽極かぶりを十分にとる
陽極電流密度増大 →陽極設置数量を増やす
充填モルタルの改良→耐酸性モルタル
定期的な補修→陽極は健全なので定期的にモルタルを充填する

現在では変色無し！
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その他の問題は？
自然災害等の不可抗力
原因：落雷
対策：取替
予防：避雷器類

原因：台風
対策：修理
予防：材質変更
(金属製)
設置位置
(物陰)

落雷による過大電流で電子部品焼損

流木が衝突しプルボックス破損

経年劣化
原因：紫外線対策：修理
予防：材質変更
材料変更
(エルボ)
設置位置
(物陰)
経年劣化で応力負荷部劣化

原因：経年劣化対策：取替予防：定期清掃
定期取替

経年劣化でゴムパッキン劣化© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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トピックス

電気防食の最近の研究って何？

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56公益団体との共同研究
土木学会(CP工法研究会・エルガード協会他)
コンクリートライブラリー107「電気化学的防食工法設計施工指針(案)」の改訂

土木研究所(東北大学・CP工法研究会・エルガード協会他)
電気防食工法を用いた道路橋の維持管理手法に関する研究
電気防食適用橋梁の実態調査
電気防食工の技術整理、間欠通電適用検討、電気防食システム標準化(新たな活用)日本コンクリート工学会-JCI-(エルガード協会他)
軍艦島共通試験

東洋大学(エルガード協会)
干満帯の電気防食基準 ConMat2016で成果発表

岐阜大学(エルガード協会)
電気防食のLCM研究、電気防食の効果は何に影響されるか？

© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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ＪＣＩ公募「軍艦島共通試験」
トピックス

世界遺産・軍艦島での電気防食の長期性能検証試験に チャレンジ！！
日本エルガード協会
東洋建設
ショーボンド建設
ナカボーテック
日本防蝕工業住友大阪セメント© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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JCMA 2019 フォーラム

ご清聴ありがとうございました。

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JCMA2019 広島フォーラム

付属資料© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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ＣＰ工法研究会詳細
時期 平成4(1992)年4月

設
立 目的 電気化学的防食工法の普及調査・診断から補修、効果の測定、保守管理までトータルなシステムの整備
エステック
オリエンタル白石
国際建設技術研究所
五洋建設
住友大阪セメント
大日本塗料
デンカ
東亜建設工業
東洋建設
飛島建設

組
織
・
会
員

普及活動の実施活動 学術研究の実施
概
要 技術指針類の作成
施工実績の調査

ナカボーテック
日本防蝕工業
ニューテック康和
ピーエス三菱BASFジャパン
本間組
三井住友建設みらい建設工業
若築建設(以上19社)

技術講演会の開催、学協会主催の技術講演会等での工法展示、技術紹介論文の発表、専門誌・新聞等への広告
自主研究、土木学会、日本材料学会、JCI等との共同研究
設計施工マニュアルの作成、学協会等による指針作成の支援「コンクリートライブラリー107電気化学的防食工法設計施工指針(案)」
工法別の施工実績調査（毎年）© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

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日本エルガード協会詳細
時期 2001年

設
コンクリート構造物の塩害対策である電気防食法「エルガードシステム」の普及を立 目的目的とした協会
電気防食技術研究会会員：24社
会長：住友大阪セメント・副会長：東洋建設
アースデザインエンジニアリング CORE技術研究所
日本工営
東コンサルタント
シーテック
日本港湾コンサルタント
アジア技術コンサルタント
中研コンサルタント
ニュージェック
いであ千代田コンサルタント
パシフィックコンサルタント
オリエンタルコンサルタンツ
ドラムエンジニアリング ビューテック
キタコン
ニシキコンサルタント
保全技術
建設技術研究所
西日本技術開発
ポートコンサルタント
コサカ技研
日本海洋コンサルタント みちのく計画

組
織
・
会
員

特別会員A：13社
IHIインフラ建設
あおみ建設
エスイーリペア
五洋建設(理事・技術)
ショーボンド建設(副会長)
フジタ
東亜建設工業
東洋建設(理事・LCM)
奈良建設
日本ピーエス
富士ピーエス
三井住友建設(理事・施工)
若築建設

協会会員：23社
正会員：7社
SNC
エステック
化工建設
関西化工建設ナカボーテック(理事・広報)
日本防蝕工業(監事)ニューテック康和

日本エルガード協会
会長
副会長

住友大阪セメント
ショーボンド建設

総会

賛助会員：5社
エステック
化工建設
関西化工建設ナカボーテック
日本防蝕工業
準会員：2社
ケミカル工事
中部化工建設特別会員B：1社
住友大阪セメント(会長)

理事会
監事：1社

福手勤(東洋大学)顧問
宮川豊章(京都大学)

理事：6社

事務局 住友大阪セメント

技術委員会
次世代技術者の会

施工委員会

広報委員会

LCM特別施工委員会© 2019 CP工法研究会 & エルガード協会

特別記念講演2001年より毎年1回
計16回
技術講習会
2003より1～6回/年計30回開催･全国14箇所
活 ディスカッションセミナー
2006年より
動
計7回・全国7箇所
概 電気防食管理技術者
要 2004年より毎年1回
東京・大阪にて554名(2018年3月現在)
共同研究
土木研究所、材料学会、
東洋大学、東北大学、岐阜大学、JCI、CP研
62