NAKABOHREPORT

第 48 号№48 2008

NAKABOHREPORT

2008 年 12 月

NAKABOH

NAKABOH REPORTREPORT

第 48 号

第 48 号－目

2008 年 12 月

2008 年

次－●巻頭言······························································································································2
取締役

池谷

充

●技術報告
《施工事例１》
共同溝に適用した電気防食工法の事例···········································································3
事業推進部

矢島

秀治

《施工事例 2》
電気防食機能を付加した海生生物付着防止装置·······························································7
事業推進部

大庭

忠彦，矢島

東北支店

鈴木

達朗

秀治

《施工事例 3》
宇部興産大橋Ｐ２橋脚被覆防食更新工事······································································ 11
中国支店

多田

太

●技術紹介
【第 55 回材料と環境討論会（長崎）発表】
海水中における流電陽極法の設計について··································································· 16
技術研究所

1

望月

紀保，池谷

充

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巻頭

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第 48 号

2008 年 12 月

言取締役 技術研究所長
池谷充

維持管理時代における防食技術向上への取り組み
増え続けてきた社会資本ストックの維持管理が重要となった現在，構造物に対する防食技術の更なる向上が求められています．特に，道路，港湾，下水道，河川については維持・更新需要の増加が見込まれると言われており，国土交通省の技術基本計画（平成 20 年 4 月）においても，「急速に増加する老朽化ストック」への対応が緊急８課題の中に含まれています．
そしてこれら課題への取り組みに際しては産学官が連携しつつ，効率的・効果的に技術開発を推進することが記載されており，民間の役割分担では，公的研究機関や大学と連携しつつ経済活動の一環として得意分野を生かし，独自に創意工夫を行って技術力の差別化につながる技術研究開発への取り組みが期待されています．
構造物の延命化に対する防食技術の役割は大きく，これまでも施設の重要度や腐食環境に応じて様々な防食仕様が検討され適用されてきました．近年の性能規定化の流れの中で防食技術を改めて整理してみますと，ライフサイクルコストのミニマム化，発生頻度の低い偶発作用に対する要求性能の引き下げ，構造部材の各部位における維持管理レベルの設定などの考え方が加わったことにより，今後はこれまで
以上に分類された要求機能を満たす防食仕様の多様化が進むのではないかと考えています．また，防食材料の選定や施工時における環境負荷軽減への対応，資源エネルギーの枯渇問題なども研究開発に当たって配慮すべき点と考えています．
今回の NAKABOH REPORT は３件の施工事例と 1 件の技術紹介をさせていただきます．
施工事例の一つ目はコンクリート中への塩分浸透プロセスが大気中の海塩粒子の表面付着や海砂の使用などとは異なる要因でコンクリート中に浸透した塩分で鉄筋腐食が生じ始めた構造物への電気防食適用例です．２つ目は海水熱交換器に対して海生生物の付着を抑制する防汚効果と，腐食を抑制する
電気防食効果を兼ね備えた技術の適用例です．３つ目は大口径の基礎鋼管杭に対して適用された被覆防食の更新工事に関する報告です．いずれの報告もこれまでの防食技術の改善・改良経験を生かし，それぞれの対象物に適した工夫を加え，防食材料の選定や施工技術面での新仕様による適用事例です．
また，技術紹介では海水中の鋼構造物に流電陽極方式で電気防食設計を行う場合の考え方についての解説を掲載させていただきました．
今後も維持管理に対する基本的な考え方を学ぶと共に，多くの方々のご意見を賜って防食技術の向上を目指したいと考えておりますので，よろしくお願いいたします．

2

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共同溝に適用した電気防食工法の事例
事業推進部

１．はじめに矢島

秀治

場合もある．この腐食（マクロセル腐食）を防

横浜駅前の共同溝は国土交通省関東地方整備

止できる唯一の工法が電気防食工法である．電局横浜国道事務所が維持・管理・整備を行って気防食工法とは，コンクリートの表面に設置しいる．この共同溝には深さ地下6階におよぶ立坑

た陽極とコンクリート内部の鋼材の間に直流電が近接していて，その立坑はシールドマシンと流を流し，鋼材表面あるいはコンクリート内部呼ばれる機械を地下へ運び発進させるためのもに発生する電気化学的反応を利用して鋼材を防のである．

食する方法である．

横浜国道事務所は当該地域開発工事に先立ちこうした背景から，横浜駅前の立坑において立坑のみを築造し，地域開発工事終了後にシーコンクリート劣化部を補修し，さらにこの立坑

ルドを掘進し，共同溝を構築した．このとき立内部に電気防食工法を施工した．以下にその概坑築造からシールド掘進までの約3年間にわた要を紹介する．

って海水を満たしたことから，立坑内壁のコンクリート中に塩分が浸透し事前の調査結果では，

２．工事概要

鉄筋のかぶり位置において腐食発生限界以上の＜電気防食工＞

3

塩化物イオン濃度（1.2kg/m ）が検出された．

防食面積

924.5㎡

また，漏水等による水分を絶えることなく吸い

電源方式

外部電源方式込んだことで鉄筋が腐食し，供用開始から20数

陽極

チタンリボンメッシュ

年が経過した今日，コンクリート表面にひびわ

0.6mm厚×13mm幅

れやはく離・はく落が生じた．その状態を写真1

防食回路

7回路

に示す．

直流電源装置30V-5A

6台

30V-10A 1台＜躯体補修工＞
ひびわれ充填工： 131m
断面修復工：

98.8㎡（平均t=88mm）

漏水対策工

導水工115.7m
縦樋工179.1m

３．工事報告本工事は総合評価方式対象工事であり，競争
参加資格確認資料に記述した施工計画に基づき，
写真 1 施工対象箇所

施工計画書を作成し実施した．

このような鋼材腐食を伴ったコンクリート構

１）電気防食工

造物の劣化を補修する手段の一つに，断面修復施工手順を図1，電気防食工の模式図を図2に示工法がある．しかし断面修復工法は劣化部のみす．

補修を行うため，補修部と未補修部との間に鉄①準備工

筋の電位差が生じ，未補修部の鉄筋が腐食する

排流端子，測定端子および照合電極の設置位置
3

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2008 年 12 月の位置決めは，設計図書に図示されたそれらの②排流端子，測定端子および照合電極の設置工設置位置に鉄筋が有るかを鉄筋探査計により確

コンクリートをはつりとり鉄筋を露出させ，そ認してから行った．その状態を写真2示す．

の鉄筋露出位置に排流端子，測定端子および照コンクリート表面に存在している金属なども合電極を設置し，その後無収縮モルタルで埋め

撤去した．

戻した．
③鉄筋間導通確認試験
各防食回路に対して，排流端子と鉄筋間の電位差を直流電圧計により測定し，電気的導通を確認した．
④陽極設置工
チタンリボンメッシュ陽極およびコンダクタ

写真 2 鉄筋探査状況

ーバー設置用の溝を切削し，この溝内に陽極およびコンダクターバーを設置し，その後無収縮準備工

モルタルで埋め戻した．
⑤陽極間導通確認試験

排流端子、測定端子および照合電極の設置工

各防食回路に対して，陽極の両端部および各陽極間の電位差を直流電圧計により測定し，電鉄筋間導通確認試験

気的導通を確認した．
⑥陽極鉄筋間導通確認試験

陽極設置工

各防食回路に対して，各陽極と排流端子間の電位差を直流電圧計により測定し，電気的な絶陽極間導通確認試験

縁の確保を確認した（電位差10mV以上）1)．その状況を写真3に示す．

陽極鉄筋間導通確認試験⑦直流電源装置の設置工
各直流電源装置を壁面に固定した．電源装置の直流電源装置の設置工

入力側および出力側において配線配管を行った．

通電調整試験

図 1 施工工程図

図 2 電気防食工模式図
4

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し，直流電源装置の通電を開始した．

コンダクターバー

チ）一定期間経過後に電源装置をオフにして，排流端子

鉄筋電位の変化量（復極量）が100mV以上確保していることを確認した．
-200

RE4-1
RE4-2

写真 3 陽極鉄筋間絶縁確認⑧通電調整試験
各防食回路において通電調整試験を行った．
その状況を写真4に示す．

インス タントオフ電位 （mV）

-300
-382 （自然電位）-386-415 （自然電位）

-418

-397

-400

-428
-467

-425
-446

-500

-470
-509

-600

-700
0.01

イ）鉄筋の自然電位を測定．

-499
-524
-549
-568
-570
-585
-592
-601
-613
-615
-632
-650

-541

一例として照合電極位置RE4-1,RE4-2における手順と測定データを示す．

電位変化量100mV以上

0.1

1
10
100
電流密度 （mA/㎡） 各照合電極位置で電位変化量100mV以上を満たす電流密度8.3mA/㎡で通電開始

RE4-1:-382(mVvs.MnO2)
RE4-2:-415(mVvs.MnO2)

図3 通電調整試験

ロ）鉄筋に一定の防食電流を流し続ける．
ハ）通電時の電位（Eon）を測定．

２）躯体補修工ニ）通電遮断直後の電位(Eio)を測定．

①ひびわれ充填工

通電遮断直後の電位(Eio)とは，後述するよひびわれが発生している部分はＵ字状にカッ

うに「電圧降下の影響を除いた真の鉄筋電トし，その後無収縮モルタルで埋め戻した．

位」を指し，例えば0.9mA/㎡を通電したとき②断面修復工のこの電位(Eio)は，RE4-1で-397(mVvs.MnO2)，

浮きのある部分は除去し，鉄筋を防錆処理した

RE4-2で-425(mVvs.MnO2)を示した．

後無収縮モルタルで埋め戻した．

ホ）電流密度を増加させ，Eon，Eioの測定（ロ③漏水対策工～ニ）を繰り返した．

本立坑は地下構造物であり，また川に隣接しヘ）上記データをもとに片対数グラフを作成．

ているため，地下2階以降の各階で漏水，エフロ

ト）片対数グラフより，各照合電極位置（RE4-1,

レッセンスを確認した．漏水対策として導水工

RE4-2）での鉄筋電位変化量（分極量）がおよび縦樋工により補修を行った．導水工はひ100mV以上になる電流密度（8.3mA/㎡）を選定

びわれ部に追従できる導水用ネットホースを採用した．その状況を写真5に示す．

写真 5 導水工施工
写真 4 通電調整試験

5NAKABOH

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４．維持管理本工事の竣工状況を写真6に示す．
電気防食工法を適用した立坑の維持管理は，その立坑内の鉄筋に対して適切な防食電流が流れ続けていることを確認することで行う．具体
的には，電気防食装置の稼動状況については，
直流電源装置のランプや指示メーターを確認し，

写真 7 インスタントオフ電位計

防食効果については，コンクリート中に埋設しノイズの影響が小さく操作が簡単であり，瞬時た照合電極を用いて，電位変化量を測定する．

の電位を保持できるインスタントオフ電位計(m

この電位変化量とは防食電流遮断直後の電位

sPOT:登録商標,milli second instant-off pot（インスタントオフ電位Eio）と一定の時間が経

entiometer）を弊社は開発した3)．

過した後の電位（Eoff）との差であり，『電位主な特徴は次のとおり．

変化量が100mV以上であれば防食状態』という防イ）電気防食を行いつつ，電圧降下分を除いた

食基準が広く用いられている．またこの一定の電位（インスタントオフ電位）が測定可能．

時間とは4～24時間を示し，鋼材表面が自然電位

ロ）同期積分により，測定値が安定．

2)に戻る時間である ．

ハ）市販のデータロガーを用いることにより，

今後の定期点検は，初年度に3回（3,6,12ヵ月

インスタントオフ電位の記録が可能．

後），次年度以降は年1回を計画している．

本工事では，このインスタントオフ電位計を用いることにより，高精度のインスタントオフ電位を測定することが実現できた．
６．おわりに
公共工事の品質確保法が施行されて3年が経過し，その法律を根拠とした総合評価方式により発注される場合をしばしば見受ける．
本工事は，この総合評価方式により実施され弊社の技術的能力および技術提案が評価・活用

写真 6 竣工状況された事例である．
防食技術者として，この工事に止まらずこれからも適正な施工管理や技術力の向上に取り組

５．インスタントオフ電位計測器
土壌，コンクリートまたは淡水のように電気み継続的に成長し，発注者側に「技術提案」を

伝導度の低い腐食環境における防食電位の測定行うことによって，コンクリート構造物の長期は，通電時の電圧降下（IRドロップ）が測定電保全に貢献したいと考えている．

位に加算されてしまうため，カレントインタラ

参考文献

プト法（前述した防食電流遮断直後の電位を読1） 日本エルガード協会；コンクリート構造物のQ&A,P1

み取る方法）による補正が必要となる．しかし

47-168,(2004)

ながら，この方法では測定者の目読により測定2)するため読み取り値に個人差が生じたり，環境(社)土木学会；電気化学的防食工法設計施工指針(案),P53-106,P203-216,(2001)

によってはノイズの影響を受けて測定値がばら

3) 小玉俊明,篠田吉央,田中一弘；第55回 材料と環境討つくことがある．この問題を解決するべく，論会講演集,(社)腐食防食協会,P269-272,(2008)

6

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電気防食機能を付加した海生生物付着防止システム

海生生物付着防止対策として，これまで種々の研究開発が進められているが，環境に優しく，低コストで長期に亘り確実に防汚効果を発揮する技術は，いまだ実用化されていない．このため発電所では，フジツボやイガイなどの海生生物が海水系機器内で付着・繁殖し，その定期的な清掃作業の実施が必要とされている．また，取り除いた海生生物を産業廃棄物として処理するのに多大な労力と費用を要している．付着防止対策としては，塩素注入や防汚塗料の塗布が行われてきたが，環境問題や長期効果が得られない等の課題を抱えている．
当社はこのような課題に対し，塩素不要とする
環境への配慮や防汚塗料の塗替え周期を考慮した
長期寿命化および LCC の低減に主眼を置き，㈱東芝との共同開発により，電気化学的手法に基づく付着防止装置を開発した．当該装置は，触媒をコーティングしたチタンシートから微弱な電流を流すことで，海生生物の付着防止を図るもので，チタンシートを電極とすることで電気防食機能を兼ね備えるものである*)．このたび 60 万 Kw 国内火力発電所の海水熱交換器に本装置を適用したことから，その概要を紹介する．

事業推進部

大庭

忠彦，

東北支店

鈴木

達朗

矢島

が着生･繁殖し，スライム層を形成する．ここまで有機物が付着してからほぼ数時間で完結する.１）
続いてスライム層の上に藻類が着生し，藻類を足掛りとしてフジツボやイガイ類など海生生物の稚貝（幼生）が付着・繁殖・成長する．一方，対象物表面から発生する活性な酸素は，バクテリアの着生および繁殖に優れた抑制効果を持つことが知られている.２）本システムはこの酸素の抑制効果に着目し考案したもので，上述のメカニズムの初期段階で進行を断ち切ることにより，海生生物の付着・繁殖を防止するものである．
２．システム構成
海生生物付着防止システムを海水熱交換器に適用した概要を図 2 に示す．本システムは，白金系触媒をコーティングしたチタンシート（チタン*)特許第 3769394 号，第 4028169 号

１．付着防止原理
海生生物の付着防止メカニズムを図１に示す．
はじめに，海水に接する構造物の表面に有機物が付着し，この有機物を足掛りとして，バクテリア

酸素発生
図 2 海生生物付着防止システムの概要
図 1 海生生物の付着メカニズム
7

秀治

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厚さ 0.3 ㎜），陰極部用電極，照合電極および直流電源装置で構成される．管板面に貼り付けたチタ
ンシートは，絶縁シートを貼り合わせたもので，機器本体と絶縁されている．また，チタンシートの接着には，海水温度 50℃まで安定した接着強度を持つ，変性シリコンポリマーとエポキシ樹脂を主成分とした接着剤を選定した．
海水熱交換器に貼り付けたチタンシートを陽極として電流を陰極に流し，海水の電気分解反応により，チタンシート表面において酸素を継続的に発生させることで付着を防止する．この時のチタンシートの制御電位を 1.2V より低く維持することにより，塩素の発生を抑制する．なお，酸素の発生は，微弱な電流を通電する極表層（数μm）の界面において発生し消滅しており，目視で確認できない．環境のｐＨと電位の関係の制御範囲概念を図３に示す．

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３．工事概要作業時水室
折返し水（ヒンジ付き）
放
海水入口座

出入口水室

海水出口

作業時水室
放
（ヒンジ付き）：陰極設置部位
鏡板曲面

蓋板：チタンシート貼付部
マンホール内面：照合電極設置部

図４ 海水熱交換器チタンシート施工対象位置

平成 20 年 3 月からの発電所内定期事業者検査
工事において，3 台（A～C）の海水熱交換器のう
ちの 1 台（C 号機）を対象として，海生生物付着防止システムを設置した．
本システムは，直流電源装置，チタンシート，
陰極，照合電極，陽極引出し金具および配線配管

電位[vsSSE]

塩素発生域

約 1.2V[vsSSE]ａ以上

等により構成している．施工対象位置は図 4 のと２Ｃl-→Ｃl2＋２eａ

おり，出入口，折返し水室および各水室管板面，マンホール内面，蓋板とした．はじめに，各水室

酸素発生域

電位

内面および蓋板のゴムライニング部を平滑化処理

ａ～ｂ間

制御範囲

２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４e-

し，ピンホール検査を実施した．折返し水室の鏡部には，円錐状に加工した FRP 成型品を設置し，

約 0.5Vｂ[vsSSE]７８

その上にチタンシートを貼付けた．また，管板面
ｐＨには絶縁シートを貼り合せたチタンシートを貼り

海水のｐＨ

図 3 制御範囲概念図付けた．チタンシート同士はスポット溶接により電気的導通を確保した．図 5 に施工フローおよび
写真 1～7 に施工写真を示す．

本システムの特徴は次の通りである．
① 海生生物に対する付着防止の効果が極めて優

水室内面ゴムライニング平滑化加工れる② 海生生物付着防止を極表層の酸素によって行

水室部チタンシート接着

うため，環境面に対し非常に優れる③ 防汚効果が長期にわたり持続する

管板部チタンシート接着（電極寿命約 20 年以上）
④ チタンシート電極は電気防食装置との併用がチタンシート接続

可能である⑤ メンテナンスが容易⑥ 運転コストが安価

チタンシート導通確認

熱交－チタンシート絶縁確認8

図 5 施工フローNAKABOH

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写真 4 チタンシート接続

写真 1 水室内面ゴムライニング平滑化加工

写真 5 チタンシート導通絶縁確認
写真 2 水室部チタンシート接着

写真 6 出入口側水室設置完了

写真 3 管板部チタンシート接着

写真 7 入口側４ヶ月後の結果

9

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直流電源装置は，海生生物付着防止用として定この装置の特長は，チタンシート間に陰極部を電流式電源装置，電気防食用として定電位式電源設けている点である．2 年間の運転結果を次に示装置を設置した．試運転調整において，チタンシす．

ートの陽極電位を 0.5～1.2V 間で設定した．通水

１）チタンシートには海生生物の付着は認めら

3 週間後に，水室を開放し，防汚効果の状況およれず，優れた防汚効果が維持された（写真 8）．

びチタンシートの接着状況について点検を行なっ２）装置の周囲にはムラサキイガイが大量に付たところ，海生生物の付着は見られず，またチタ

着しており，効果の差は歴然であった（写真

ンシートの剥がれもなく正常に稼動していること

9）．
３）チタンシート表面の触媒を分析した結果，消が確認できた．

耗がほとんど無く，長期耐久性を有することが実機で確認できた．

４．海水取水口での適用事例
発電所の機器冷却用海水設備に海生生物付着防止システムを適用した例を報告したが，発電所

５．まとめ

では海水を取り込む取水路でも海生生物の付着に

2 件の海生生物付着防止システムに関する実機よる大きな問題を抱えている．次に示すのは，60

適用事例を紹介したが，いずれも海生生物の付着

万 Kw 国内火力発電所の取水路に適用した例であ防止対策として，本システムが有効であることがる．

実証された．今後はさらなる機能向上とコストダウンを図り，電気防食と生物付着防止を同時に実施できる環境に優しいシステムとして，広く適用いただけるよう努力していく所存である．
参考文献
1）川辺充志；“海洋生物の付着現象とその本質，海生生物付着防止装置”，P1-29 , 1991-05
2）片山義章，大庭忠彦；“海生生物付着防止装置”，
火力原子力発電大会研究発表，2008

写真 8 取水路天井部

写真 9 チタンシートとその周囲

10

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宇部興産大橋Ｐ２橋脚被覆防食更新工事
中国支店

多田

太

1．はじめに宇部興産専用道路は山口県宇部市から同県美祢

本報告は更新工事に際して行なった既設保護カ

市に至り，全長 28.27km に及ぶ日本最長の私道であバー，防食材および鋼管杭表面の点検と，新たな仕る．その一部である興産大橋は沖の山地区と西沖の様を適用した被覆防食工事についてまとめたもの

山地区を結ぶ全長 1020ｍの鋼製トラス橋で，1982である．

年に開通した．興産大橋の基礎鋼管杭（φ2500）には敷設当初より防食工事が施されてきた．表 1 に防2．工事概要

食経歴を示す．

2.1 工事目的
表１

施工年
1981 年
1983 年
2000 年

防食履歴

工法

本工事は興産大橋基礎鋼管杭（φ2500）の被覆防食更新として P2 橋脚について行ったものである．

適用範囲

電気防食

MSL(+2.120m)(10 年耐用)

鋼管杭根入れ

被覆防食

上部工下端(+3.00)(10 年耐用)+1.00m

電気防食更新+1.00m(10 年耐用)

鋼管杭根入れ被覆防食更新(FRP ｶﾊﾞｰ)

2.2 工事対象
表 2 に工事概要の一覧，図 1 に橋梁概略図を示す．
表 2 工事概要
P2 橋脚
主宇部興産株式会社

上部工下端(+3.00m)

受注先

大成建設株式会社

L.W.L(±0.00m)

対 象

鋼管杭，φ2500mm，12 本

防食方法

ペトロラタム被覆(PTC 工法)

2006 年に行った海上橋脚 PC 底版・鋼管杭部点検

防食範囲+3.00m～±0.00m

調査工事において保護カバーの一部に衝撃痕と思

防食面積

282.6 ㎡

2008 年

施

2008.07.28～

われる損傷が見つかり，また施工後約 24 年を経過
工事期間したことから，被覆防食の更新をすることとなった．

2008.09.25

1020000

沖の山側
30000 30000 30000 30000

90000

170000西沖の山側

20000017000010500010500030000 30000

H.W.L +3.700

A2

P9

P8

P7

P6

P5

+3.000

P4

P3

施工対象

図 1 橋梁概略図

11

P2

P1

P0

A1

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3．既設被覆工の状況

REPORT

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2008 年 12 月

衝撃痕

被覆防食を更新するにあたり，各被覆材の状況および鋼管杭の防食状況を目視観察した．その結果を表 3 に示す．
表 3 被覆防食状況
対

象

結 果

保護カバーのほぼ全面に海生生物が付着していたが，大きな亀裂や損傷は生じていなかった．しかし漂流物の衝撃痕と思われる小さな損傷（写真１）が複数認保護カバーめられた．FRPP 製の保護カバーの適用事
例は少ないが，保護カバーとして長期使用に耐えられることがわかった（写真
２）．

写真１

漂流物の衝撃痕

写真 2

既設保護カバー

防食テープ 部分的に変色や若干の油分減少が認められたが，全体的にはほぼ当初の状態が維持されていた（写真３）．
鋼管杭表面 防食テープ除去後の鋼表面は全体的に黒色化しており，錆層の形成など被覆下の腐食は見受けられなかった（写真４）．

写真 3

既設防食テープ除去後

写真 4 既設防食テープ撤去時の鋼管杭表面

12NAKABOH

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4．設計概要第 48 号

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鋼管杭4.1 防食方式
ナカボーペトテープ

海洋環境の既設鋼構造物に対する防食方法として

手塗り後巻き付け（ナカボーペトペ－ストを）PTC 工法は数多くの実績がある．しかし，φ2500 を

発泡ポリエチレンシート
t10

FRP当板
t1

超える大口径鋼管杭の防食工事は施工実績が少ない
ため，先に実施した大口径（φ3500）被覆防食工事

ＦＲＰカバー t2（ナカボーマルチカバーＦ）

Ａ

である大島大橋橋梁補修工事（山口県）１）を参考にＡして設計および施工方法を決定した．施工対象の P2取付ボルト・ナット
M12×100(SUS316L)

橋脚を写真 5 に示す．また被覆図を図 2 に，更新にあたっての被覆防食仕様の変更比較を表 4 に示す．
ストッパ－バンド
Ｌ40×40×5

20

6箇所

ナカボーペトペースト＋ナカボーペトテープ＋発泡ポリエチレンシート＋ＦＲＰカバー

500
φ2
杭
鋼管

写真 5

P2 橋脚

B部

図 2 被覆図
表 4 既設と更新の被覆防食仕様の比較とその理由
変更点

1

2

3

既設

+3.00m～+1.00m（カバー長：2.00m）

更新+3.00m～±0.00m（カバー長：3.00m）

既設

円周方向 ：2 分割
縦方向
：2 分割

更新

円周方向 ：3 分割
縦方向
：分割無し

適用範囲

保護カバー
形状

保護カバー
材質

既設
更新

理由
・ 干満差の大きな海域での防食を考慮し，被覆範囲を 1ｍ下げた．
・ 作業効率の向上の観点から保護カバーの連結部を無くした．
・ 保護カバーは大島大橋の経験から 3 分割とし，締め付け部が増してフィット性が向上す
る被覆構造とした．

FRPP（ガラス繊維で補強されたポリプ
ロピレン樹脂製）
・ 過酷な海洋環境における適用実績の多いポリエステル樹脂製の FRP に変更した．
FRP（ガラス繊維で補強された不飽和ポ
リエステル樹脂製）
・ 水中部および締潤面への接着性に優れるため変更した．

既設 ウレタン系シーリング材

4

端部処理材

5

締付ボルト

6

既設 円周方向：4 分割
ストッパー
バンド
更新 円周方向：3 分割

更新 水中硬化形エポキシ樹脂

・ 真ちゅうは海水中での長期使用時に脱亜鉛腐食が認められるため SUS 製とした．

既設 真ちゅう製
更新 SUS316L 製

・ 作業性の向上ため 3 分割とした．なお，固定はフランジのボルト固定に加え，水中部で点溶接を行なった．

13

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第 48 号

2008 年 12 月

4.2 防食仕様
防食仕様を表 5 に示す．
表 5 防食仕様
工
素

種
地

下

調
塗

品

名

仕

整 手 工 具 ・ エ ア ー 工 具

ISO St2 以上

り ペトロラタム系防食ペースト

0.4kg／m2

様

防

食

被

覆 ペトロラタム系防食テープ

ｔ2.2 ㎜

保

護

被

膜 Ｆ

FRP 2.0 ㎜＋発泡ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ 10 ㎜

被

覆

固

定 ス ト ッ パ ー バ ン ド∟40×40×5

端部

処

理 水中硬化形エポキシ樹脂

0.8kg／m

Ｒ

Ｐ

カ

バ

ー

5．施工概要施工フローを図 3 に示す
準備 工

単管足場設置
既設 FRPP カバー撤去
既設防食材撤去
延長部素地調整
防食ペースト塗布（写真 6）

防食テープ巻付（写真 7）

FRP カバー取付（写真 8）

写真 6 防食ペースト塗布完了

写真 7 防食テープ巻付完了

写真 8 ＦＲＰカバー取付状況

写真 9 ＦＲＰカバー取付完了

ストッパーバンド取付
端部処理
〔完

成〕

(写真 9)

図 3 施工フロー

14

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施工手順については一般的な PTC 工法であり，既

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2008 年 12 月

6．おわりにに報告してあるため１）略す．

PTC 工法は適用開始後既に 30 年以上を経過し，最大島大橋の事例では激しい潮流の中での作業を考近では更新工事が少しずつ発生している．更新に際慮し，鋼製水中ステーションを鋼管杭に取付け工事

しては，今回の興産大橋のように調査および点検評を行なったが，本工事では大きな潮流速とならない

価が多くの場合実施される．我々防食技術者は，環ため，関係者と協議の上，通常の単管足場にて工事

境によって異なる防食工の劣化度を適確に評価し，を実施した．しかしながら保護カバーは約 8 ㎡もあ施設の維持管理上最も適切な時期に防食工の更新がる大きなカバーであるため，作業性，安全性を考慮行なわれるように働きかけ，貴重な社会資本の長期し取付けに際しては，通常の 50～80％増しの作業者

維持に協力したいと考えている．

数にて対応した．

本工事にあたり，宇部興産株式会社および大成建

一般にペトロラタム被覆を施工する場合，作業者

設株式会社の関係各位に多大なるご協力をいただい同士が視界に入るため，作業確認のための決められたことに対し，厚く御礼申し上げます．

た声掛けは行なわないが，本工事では杭径が大きく作業者同士が見えないため，作業状況について各段
階で声掛け確認を行ないながら進めた．作業手順，

参考文献

注意事項については作業前打合せにて周知徹底した

１） 多田 太；ナカボーレポート No.46，P2，（2006）

が，この声掛けは特に３分割保護カバーの円滑な取付け施工に効果があった．

西沖の山側

沖の山側
15

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2008 年 12 月

【 第 55 回 材 料 と 環 境 討 論 会 （ 長 崎 ） 発 表 】

海水中における流電陽極法の設計について
技術研究所

望月紀保
池谷

充

1. は じ め に現在の流電陽極法の設計では，陽極取り付け個数を算出する場合，1 個の陽極の発生電流値から全体の総取り付け個数を算出する方法（発生電流設計と称する）と，耐用年数から計算される総電気量から算出する方法（電気量設計と称する）の 2 種類が用いられている ． 前 者 は ， 港 湾 鋼 構 造 物 防 食 ･補 修 マ ニ ュ ア ル １ ） に 準 じ た 方 法 で は あ る が ， 後 者 に つ いてはその手法を文書化した文献等はない．本報告では，両設計法の比較の中で，電気防食設計の妥当性を考察する．

2. 現 在 の 設 計 法 と 課 題
現行の設計フローの概要を図 1 に示す．発生電流設計では，陽極の 1 本当りの発生電流
1（ I ad ） を 計 算 す る フ ロ ー は あ る が ， 陽 極 の 耐 用 年 数 （ T ） に 関 わ る 項 目 は な い ． 一 方 ，
電気量設計では，耐用年数に関する設計手順は明記されているものの，1 個当りの陽極の発生電流については何の検討もされていない．
防食対象面積算出 〔 Sc 〕

被防食体の防食面積 Sc を求める
防食電流密度 ip を決定する
所要防食電流 Ip を求める

平均防食電流密度決定 〔 ipav 〕

I p = i p × Sc

所要防食電流算出 〔Ipav 〕

I pav = i pav × Sc

耐用年数決定 〔T 〕

陽極仕様の選定
所要陽極質量算出 〔 Wat 〕

使用する陽極の発生電流

1
I ad= ΔE / Rs

陽極仮選定

陽極数量算出1
N = I p / I ad

陽極数量算出 〔N 〕

yes

yes

陽極仕様見直し

陽極仮選定見直し

nono
陽極仕様・個数決定

陽極仕様・個数決定（ａ）発生電流設計（ b） 電 気 量 設 計
16

Wat = I pav ⋅ T / Q
Q：有効電気量Wa1 ：陽極1個の正味質量
N = Wat / Wa1

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図1

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流電陽極法における現行の設計フローの概要

実 際 の 設 計 で は ，（ 環 境 抵 抗 率 が 固 定 さ れ た 条 件 の 中 で ）1 本 当 り の 発 生 電 流 と 耐 用 年 数が決められた陽極が種々用意されているため，そのメニューの中から陽極選定が可能であ
れば両設計法間には整合性が得られるはずである．
しかし，防食対象物によっては物理的空間の制約等の問題からメニューからの陽極選定ができない場合もあり，両設計法間に整合性が得られない場合も生じている．このような場合，実務上は電気量設計で対応することが多いが，その妥当性については明確な解釈がなされていない．
3. 電 気 防 食 の 設 計 法 に 対 す る 考 察
電気防食の設計防食電流は下記の 3 条件を満たす値でなければならない．
【 条 件 1】 (陽 極 １ 個 の 設 計 発 生 電 流 )-(1 個 の 陽 極 が 担 う 初 期 防 食 電 流 )＞ 01
I ar
< ΔE / R s

1
1
I ad
− i p ⋅ S c1 = ΔE / R s − I ar>0

【 条 件 2】 (１ 個 の 陽 極 が 担 う 初 期 防 食 電 流 )－ (陽 極 使 用 限 界 電 流 密 度 ×1 個 の 陽 極 面 積 )＜ 01
I ar
− ia ,crit ⋅ S 1a < 01I ar< I a ,crit【 条 件 3】 (１ 個 の 陽 極 質 量 )－ (平 均 防 食 電 流 と 耐 用 年 数 か ら 計 算 さ れ る 陽 極 質 量 )＞ 0
1
1 r p ⋅ I ar ⋅ T
Wa −
>0

Q

W a1 ⋅ Q
1
I ar <rp ⋅ T〔記号説明〕
1 ： 陽極1個の設計発生電流 I 1
I ad
ar ： 実際の陽極1個が担う初期防食電流 ΔE ： 有効電位差i p ： 設計防食電流密度 S 1 ： 陽極1個が担う防食面積 S 1 ： 1個の陽極面積acRs ： 極間抵抗（陽極接地抵抗） ia ,crit ： 陽極使用限界電流密度 Wa1 ： 1個の陽極質量
Q ： 有効電気量 T ： 耐用年数 r p ： 防食電流密度低減率

取り扱いの簡便さから陽極を半球として上記 3 条件を図示した一例を図 2 に示す．陽極はアルミニウム合金陽極で，詳細な解析条件は図中の条件に記した通りである．
図 2 より，陽極 1 個が担う設計防食電流の算出は，条件 1 と条件 3 の交点を境にして，
陽 極 形 状 が 小 さ い 時 に は 条 件 3（ 電 気 量 設 計 ）を ，大 き い と き に は 条 件 1 を 満 た す 設 計（ 発
生電流設計）をすればよいことが分かる．一方，現設計法は，条件 1 と条件 3 が等号で成17

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立する条件（交点）に近似した陽極形状を製作して対応している．
交 点 よ り 大 き い 形 状 の 陽 極 を 使 用 し た 場 合 ，図 1(a)の 発 生 電 流 設 計 で 陽 極 個 数 を 算 出 す
ることになるが，得られる結果は，陽極寿命が設計耐用年数以上になってしまうことが分かる．すなわち，上記 3 条件は満たすものの，実用上は過剰な陽極取り付けということになる．
1.E+03発生電流/A

1
I ar

条件

条件 2

1.E+02

陽極：Al合金陽極
E 0.25V
ΔE：
環境抵抗率（ρ）：30Ωcm
i a,crit ： 6.8mA/cm2

1.E+01
1.E+00〔A〕 1.E-01

条件 1

Q ：2600Ah/kg：
ｄ ：2.7g/cm3
ｒp：0.5
T : 30年

1.E-02条件 3

1.E-03
1.E-04
1

10

100

半径/cm

図2

一方，交点以下の陽極形状を使用する場合，設3 条件の図示（半球陽極の場合）

陽極1個が担う防食面積下のカソード分極（全電流･電位）曲線

計 は ， 条 件 3（ 電 気 量 設

電位計）より陽極取り付け個Ep数を算出するが，１個のEc1接地抵抗R1の陽極を付けた時の発生電流とカソード電位の関係

R2

陽 極 の 設 計 発生電 流
1（ I ad ） は ， 条 件 3 か ら

接地抵抗R2の陽極を付けた時の発生電流とカソード電位の関係

R1

ΔE
Ec 2

求められる陽極１個が担1う 防 食 電 流 （ I ar ） よ りEa

常に大きい値となる．しかし，溶存酸素の拡散限1
I L I ad1

界電流が防食電流を支配

1
I ad
2

電流

している通常の電気防食
系では，陽極１個当りの1発 生 電 流 I ar は ， 溶 存 酸
素 の 拡 散 限 界 電 流 IL を超えることはない．

図3

1 個の陽極の発生電流とその陽極が担う防食面積の拡散限界電流との関係

Ea： 陽 極 電 位 , Ec： 陰 極 電 位 , Ep： 防 食 電 位 , IL： 拡 散 限 界 電 流
添 字 1,2： 接 地 抵 抗 の 異 な る 陽 極 1,2 に 対 応 す る 当 該 パ ラ メ ー タ の値を示す
18NAKABOH

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1

設 計 上 の 発 生 電 流 I ad が I L よ り 大 き い 場 合 ， 図 3 に 示 す よ う に 陰 分 極 が 進 行 し ， 発 生 電
1

流 は I L に 維 持 さ れ る ．す な わ ち ， I ad は ，防 食 対 象 物 が 防 食 電 位 E p に 達 し た 時 に 通 電 可 能
な最大電流値という意味合いを持つ数値で，実際に流れる電流とは必ずしも対応するものではない．本条件のように，１個の陽極が担う防食対象面積の防食電流（拡散限界電流）
1

1が I ad 以 下 で あ れ ば ，実 際 に 流 れ る 防 食 電 流 は I ar で あ る た め ，電 気 量 設 計 で 陽 極 取 り 付 け
数を決定しても良いと考えられる．本解析によれば，電気防食設計は図 2 の交点以下の陽極形状について可能であり，その手法は条件 3 による設計（電気量設計）でよいということになる．
4. 新 設 計 法 の 提 案
防食対象面積算出 〔 Sc 〕

上記考察より，電気防食設計は
条件 1 と条件 3 の交点以下の陽極

平均防食電流密度決定 〔 ipav 〕

形状を使い，電気量設計を適用す
ればよいことが示された．この点

I pav = i pav × Sc

所要防食電流算出 〔 Ipav 〕

を考慮し，図 4 に示す設計フロー
耐用年数決定 〔T 〕

を新たに提案したい．破線で示す
領域までは従来の電気量設計と同

Wat = I pav ⋅ T / Qt
所要陽極質量算出 〔 Wa 〕

（ Q ：有効電気量 ）様であるが，その後に示す条件式（ I ad > I ar ）で 図 2 の 交 点 以 下 か
1

1

陽極仮選定

否かを判定している．
陽極数量算出 〔N 〕

本設計法の適用により同一設計
条件下でも選択可能な陽極種類は増大する．

Wa1 ：陽極1個の正味質量
N = Wat / Wa1

1
陽極１個が担う初期防食電流算出 〔 I ar 〕
1

陽極１個当たりの発生電流算出 〔 I ad 〕

参考文献

no

1
I ad
= ΔE / Rs

1
1
I ad≥ I ar1) 沿 岸 開 発 技 術 研 究 セ ン タ ー：港yes

湾 鋼 構 造 物 防 食・補 修 マ ニ ュ アル (1997)．

1
I ar= I p / N / rp
（ r p ：低減率 ）yes

陽極仮選定見直し

no陽極仕様・個数決定

図4

(注 )

新設計法のフロー

本 報 告 は 2008 年 度 第 55 回 材 料 と 環 境 討 論 会 (長 崎 )に て 発 表 し た も の で す 。

19

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REPORTNAKABOH REPORT№48，2008 年 12 月 17 日発行
編集発行人 大野 泰彦（非売品，無断転載を禁ず）
発行所 株式会社ナカボーテック
技術統括部〒104－0033
東京都中央区新川２丁目５番２号
Tel.03-5541-5814
Fax.03-5541-5835

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2008 年 12 月