NAKABOHREPORT

創造にチャレンジして社会貢献する

2018
No.53

NAKABOH REPORT第 53 号2018 年－目 次－●巻頭言·····························································································································１
技術管理部 篠田 吉央
●技術報告
《事例１》
特殊ウレタン系樹脂被覆工法の最新動向および防食事例の紹介·····························································································································２
技術統括部 技術部 技術一課 町田 勇太《事例２》
鉄筋の防食状態を把握したコンクリート構造物の電気防食管理方法·····························································································································８
技術開発センター 板谷隼人 大谷俊介
若林 徹 望月紀保《事例３》
外部電源方式の電気防食採用··························································································································１５
名古屋支店 杉岡 享
《事例４》
平成 29 年度亀津大船築地線橋梁補修工事（新里橋）
ポストテンションコンクリート橋に適用した TC ユニット方式電気防食工法··························································································································２５
九州支店

奥野 太康

NAKABOH

REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

巻頭言2018 年も自然災害に悩まされた 1 年でした。6 月には大阪府北部で震度 6 弱の地震、7 月には西日本豪雨災
害、9 月には台風 21 号が近畿地方を直撃、さらに北海道で震度 7 の地震が発生しました。10 月に入っても台風
24 号と 25 号が続けて襲来しました。
今年程、自然災害の脅威を感じた事はありません。私の郷里岡山市でも家内の実家近くの足守川があと少しで氾濫というところまで水位が上昇しました。一方、岡山市の西北に位置する真備町では小田川が決壊し大きな被害を受けました。小田川の河川改修工事は今年度に着工する予定だったと聞いております。幸い足守川は昨年度までに河川改修工事が終わり大災害には至りませんでした。とても他人事とは思えず、私も夏休みを利用し真備町にボランティア活動に赴いた次第です。
自然の猛威の前には人間の力で為す術はないのかも知れません。しかし、何らかの対策を打っておけば、被害を軽減できた災害もあるはずです。
私達、防食会社のできる事は少ないですが、インフラの維持延命の一助にはなっていると考えています。弊社の技術が自然災害に直接対峙できるものではありませんが、港湾やガス・水道管、発電設備、橋梁などインフラ設備の健全度を維持・延命することで社会貢献を果たすべく、今後も愚直に取り組んでいく所存です。本号では、そうした技術の中から下記の 4 つをご紹介します。
1. 油分を使わない環境に優しいウレタン樹脂を使った水力発電所取水口鋼材の被覆防食技術。
2. 2018 年度コンクリート工学年次講演大会で若手技術者に与えられる年次論文奨励賞を受けたコンクリー
ト中鋼材の電気防食時の腐食速度を推定する技術。
3. 消波ブロックに覆われた発電所護岸鋼材を効率よく電気防食するための複式外部電源方式技術。
4. コンクリートをなるべく傷つけず簡易に電気防食材を設置できるユニット型の外部電源方式電気防食技術。

2018 年の自然災害で被害にあわれた方々に心よりお見舞い申し上げます。また、2019 年は少しでも復興が進
み、自然災害が軽減することを切に望みます。それを実現するために私達の防食技術が少しでもお役に立てるよう、今後ともご指導・ご鞭撻のほど、よろしくお願い申し上げます。
文責 ナカボーレポート編集発行人

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REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

特殊ウレタン系樹脂被覆工法の最新動向および防食事例の紹介
技術統括部 技術部 技術一課 町田 勇太
1.はじめに

特殊ウレタン系樹脂被覆工法は 2004 年度から実用

激しい腐食環境に晒される海洋・港湾鋼構造物の飛化され、月日を重ねるごとに施設や防食対象の適用範

沫・干満帯には長期耐久性に優れた被覆防食が施され囲を増やしてきた。対象施設の実績は河川・湖沼環境ており、その工法は種々存在し新設・既設により使いの鋼管杭の他にマリーナ係留施設の係留杭が多く、近分けられている。一方で河川・湖沼環境は閉鎖系水域

隣に漁港・漁場が存在する施設やダム施設においてもに相当する場合があり、開放系である海洋・港湾環境

実績が有る。防食対象鋼材は鋼管杭が主であるが、近向けの被覆防食工法をそのまま河川・湖沼環境に適用

年は鋼矢板や鋼管矢板への適用実績もある。

できるとは限らない。

水質環境の影響に対して高い意識を要する施設でそのため、河川・湖沼環境にある鋼管杭にも適用で主に採用されてきたが、今後その様な例は増えてくるきる被覆防食工法として特殊ウレタン系樹脂被覆工法

ものと考える。
特殊ウレタン系樹脂被覆工法の実績写真を写真１を開発した。これは耐水性があるウレタン系樹脂を防～写真３に示す。

食層とし、ＦＲＰカバーを保護層とした被覆防食工法
であり、湿潤・没水環境でのウレタン系樹脂の付着性を向上させるための工夫(吸水性高分子の添加※湿潤・没水しない場合はプライマーを鋼材面へ塗布)を施している。
この工法に関する紹介は NAKABOH REPORT 第45 号 (2005 年発行)(1)や第25 回防錆防食技術発表大会(2005 年開催)(2)等で既に行ったが、その後は施工実績を積み重ね工法改良と評価試験を粛々としてきた。
本稿では本工法の施工実績、工法改良、評価試験に

写真１ 湖沼施設(橋脚)鋼管杭の例

ついて報告し、最後に近年の防食事例を紹介する。
2.施工実績
本工法の実績を表１に示す。
表１ 特殊ウレタン系樹脂被覆工法の実績表
施設

防食対象

施工年度

湖沼橋脚(道路橋)

鋼管杭2004 年

マリーナ係留施設

係留杭

2007～2008 年

マリーナ係留施設

係留杭2007 年

橋脚(近隣に漁港有)補強鋼板

2007 年

湖沼橋脚(道路橋)

鋼管杭

2009～2010 年

LNG 施設鋼管杭2011 年

マリーナ係留施設

係留杭

2013～2016 年

湖沼橋脚(水管橋)

鋼管杭2014 年

マリーナ係留施設

係留杭

2014～2016 年

発電所灰捨場鋼矢板

2012～2013 年

水力発電所取水口

鋼管矢板2016 年

係留施設(近隣に漁場有)

鋼管杭2018 年

写真２ マリーナ係留杭の例

写真３ 湖沼施設(水管橋)鋼管杭の例
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3.工法改良REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

4.評価試験

開発当初の基本的な被覆構成は図１の通りである。

長期耐久性を評価するため、特殊ウレタン系樹脂被防食層は特殊ウレタン系樹脂であり、保護カバーは半覆を施した試験体の実暴露試験(継続中)を行っている

割り形状のＦＲＰ製である。保護カバーの締結にはスので、その途中結果を紹介する。また、開発当初に水テンレスリベットを用いており、ステンレスリベット

質環境への影響を確認するため、人の健康の保護に関の防錆処理は特殊ウレタン系樹脂を充填した当板を被する環境基準項目の測定を(一社)東京食品衛生協会に覆する方法とし、保護カバー端部は水中硬化形エポキ

依頼したが、これも併せて紹介する。

シ樹脂にてシールする被覆構成である。

4.1.実暴露試験
試験場所は静岡県にある海洋技術総合研究施設(3)であり、2004 年度に特殊ウレタン系樹脂被覆を施した試
験体を設置した。2013 年度に試験体を回収し、詳細調査として防食層の目視観察と試験鋼管の現有肉厚測定を行った。なお、試験体は開放部を特殊ウレタン系樹
脂＋ＦＲＰ保護カバーにて補修した後に再暴露する。
写真５はＦＲＰ保護カバー開放時の特殊ウレタン系樹脂の状況および特殊ウレタン系樹脂除去後の鋼材面の状況である。

図１ 開発当初の被覆構成
この被覆構成ではステンレスリベットの防錆処理(すき間腐食対策)を行うため施工に手間を要した。そこで、海洋環境でも高い耐食性を有するチタン製のリ

写真５ ウレタン層の状況(上)鋼材面の状況(下)ベット(写真４)を使用することとした。これにより施

特殊ウレタン系樹脂は飛沫帯下部から海水中にか工の負担が軽減され材料数量も削減することができた。

けて全体に黒色に呈していた。鋼材表面への水分や腐その他、リベット締結数を実暴露試験や強度試験の結食因子の侵入は認められなかった。

果より見直した。現在の被覆構成は図２の通りである。

また、特殊ウレタン系樹脂を除去してみたが、密着性は良好であり、鋼材表面に対し十分な付着力と柔軟性を保有していることが確認された。(写真６)

写真４ チタンリベット

写真６ 特殊ウレタン系樹脂の付着状況
試験材を部分開放し、試験鋼管の現有肉厚測定した
結果を表２に示す。
被覆材設置前に測定した箇所とは若干異なる測定点の現有肉厚値であるが、2004 年度(被覆前)とほぼ同値であり暴露期間中(9 年間)の腐食による肉厚減少は
図２ 現在の被覆構成

認められなかった。
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表２ 試験鋼管の現有肉厚測定結果

REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

るため、腐食因子(水、酸素)が侵入しないものとして防食対象外である。

以上の結果から、試験鋼管は特殊ウレタン系樹脂被覆により良好な防食状態に維持されていたことが確認
された。

防食対象

4.2.環境への影響
特殊ウレタン系樹脂の人の健康の保護に関する環図４ 施工対象(鋼管矢板)

境基準項目の測定の結果は図３の通りである。
5.2.被覆構成

全ての項目において分析結果が基準値以下であり、環境に影響を及ぼす化学物質は溶出しないことが確認

今回の被覆構成は図５の通りである。防食層は特殊された。なお、特殊ウレタン系樹脂に添加する吸水性

ウレタン系樹脂であり、鋼管本体用保護カバーは半割

高分子も同様に環境に影響を及ぼす化学物質は溶出しり形状、継手部用保護カバーは 1 枚物のＦＲＰ製であないことが同試験機関の試験結果より確認された。

る。保護カバーの締結にはチタンリベットを用いており、鋼管矢板への固定はスタッドボルト付平鋼を用いて行う。保護カバー端部は水中硬化形エポキシ樹脂にてシールする。
従来の鋼管矢板用保護カバーの締結はボルト方式のみであったため、ボルト締付部に締め圧が集中し特
殊ウレタン系樹脂が絞り出されるという問題があった。
そこで、近年開発したチタンリベットにて締結するペトロラタム被覆向け鋼管矢板用保護カバー(4)を参考にして本工法の保護カバーを設計した。

図３ 特殊ウレタン系樹脂の試験結果成績書
5.防食事例の紹介
最後に、特殊ウレタン系樹脂被覆工法を鋼管矢板へ適用した事例を紹介する。
開発当初は鋼管杭のみを防食対象と想定しており、鋼矢板や鋼管矢板への適用は被覆構成が複雑になると予想されたため防食対象としていなかった。しかし、技術的検討を重ねた結果、鋼矢板や鋼管矢板へも適用可能な被覆構成を見出すことができた。
2016 年度に水力発電所取水口の鋼管矢板へ特殊ウ
レタン系樹脂被覆工法を適用した事例を紹介する。
5.1.対象施設
施工対象は水力発電所取水口を囲んでいる鋼管矢板(図４)であり、施工範囲は干満帯の鋼管矢板外面で
図５ 鋼管矢板用の被覆構成ある。なお、鋼管矢板内部はコンクリートにて封され4

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5.3.施工方法

REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

３）素地調整施工フローを図６に示す。

被覆防食施工範囲の鋼管矢板表面にある錆コブ等の付着物をスクレッパー、ケレンハンマー等の手工具お1)事 前 調 査

よびケレン用エア工具を使用して除去した。(写真８)
素地調整グレードは ISO-St2(3 種ケレン)以上とし、

2)仮設足場設置

浮さび、浮黒皮(浮塗膜)は除去するものとし、作業完了後の写真撮影にて仕上がりを確認した。

3)素 地 調 整

4)スタッドボルト取付

5)ウレタン樹脂塗布

6)保護カバー取付

7)端 部 処 理

写真８ 素地調整(下地処理)状況
8)仮設足場撤去

４）スタッドボルト取付
スタッドボルト付平鋼を鋼管矢板の所定の位置に溶

9)完 成

接にて取り付けた。(写真９)

図６ 施工フロー１）事前調査
防食対象の鋼管矢板の現状について、手持ち図面との相違および施工上の支障等を目視調査と寸法計測により確認した。この調査により手持ち図面に記載されていない石積が防食範囲まで存在していた箇所がある
ことを確認した。
写真９ スタッドボルト付平鋼取付状況

これらの調査結果を踏まえ、防食範囲および保護カ

５）ウレタン樹脂塗布

バーの形状を見直した。

特殊ウレタン系樹脂に吸水性高分子を添加して撹拌２）仮設足場設置
被覆防食施工範囲の鋼管矢板にアングルを水中溶接した後、ＦＲＰ保護カバー裏面に貼り付けた樹脂保持にて取り付け、単管及び足場板を用いて作業用足場をシートに特殊ウレタン系樹脂を所定量塗布した。(写設置した。(写真７)

真１０)なお、樹脂使用量管理は空缶管理で行った。

写真７ 仮設足場設置状況

写真１０ ウレタン樹脂塗布状況
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６）保護カバー取付

REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

９）完成

特殊ウレタン系樹脂を塗布したＦＲＰ保護カバーを施工完了後、完成写真を撮影し持込んだ資機材の撤

鋼材表面に樹脂が充分に密着するように仮固定し、鋼収および作業範囲の清掃を行った。(写真１４、写真

管本体用カバーをチタンリベットにて締結した後にス

１５)なお、ＦＲＰ製保護カバーは指定に近い色に着

タッドボルト部のボルト・ナットを本締めした。(写色できるため、保護カバーの色は景観に配慮して茶色

真１１)

とした。

保護カバー取付完了後、水中硬化形エポキシ樹脂を内部に充填したボルトキャップをスタッドボルトに取り付けた。

写真１４ 完成写真(始点)写真１１ ＦＲＰ保護カバー取付状況
７）端部処理水中硬化型エポキシ樹脂を陸上にて十分に混合した
後、ＦＲＰ保護カバーの上下端部および継手部の狭部に水中硬化型樹脂を充填した。(写真１２)

写真１５ 完成写真(終点)5.4.施工管理
特殊ウレタン系被覆工法は従来の現地被覆工法と似た様な要領で施工管理(品質管理、出来形管理、工程
管理、安全管理等)ができる。本工事では、「港湾工事
写真１２ 端部処理状況

共通仕様書 国土交通省監修」、「港湾鋼構造物 防食・

８）仮設足場撤去

補修マニュアル（2009 年版）沿岸技術研究センター」、

仮設足場材を撤去し引揚回収した。(写真１３)「港湾構造物 新しい防食工法・補修工法・維持管理 実
務ハンドブック-2013 年度版- 防食・補修工法研究会」
および本工事の特記仕様書に基づき施工計画書を作成
し施工管理を行った。
今回は本工事で実施した特殊ウレタン系被覆工法の品質管理と出来形管理について紹介する。なお、工程管理と安全管理の内容は従来の現地被覆工法と同じであるが、工程管理は工事の進捗具合を把握しつつ日々の施工方法や工程等の打合せを密に行う要領で行

写真１３ 仮設足場撤去状況
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い、安全管理は朝礼、危険予知活動(KY)、始業前点検、

REPORT 第 53 号 2018 年 12 月

この工法の開発者の多くは定年退職や間接部門配安全巡視等を行い無事故・無災害を達成した。

属等で第一線を退いているが、開発初期当時を知る数

１）品質管理少ない生き残りの一人は「この工法は不死鳥の如く復品質管理は表３の通りに行った。

活した知る人ぞ知る工法」と表現している。

表３ 品質管理基準表
区分
管理項目 管理内容 管理方法
ポリウレタン樹脂 材質
種類
観察
品質
ＦＲＰカバー

材質

種類

材質

チタンリベット

材質

種類

結果の整理方法

JIS A 5758
JIS A 1439

搬入時、ロット毎

試験成績表（検査報告書）
を提出

JIS K 7017
JIS K 7164
JIS Z 3101

搬入時、ロット毎

JIS Z 3101

搬入時、ロット毎

品質

材質

用は初の試みであったが、筆者が積み重ねた被覆防食

品質証明書を提出

設計経験と現地技術者の現場力により苦労はしたが無

施工中適宜

観察

搬入時、ロット毎

種類

現地技術者が調査・施工を担当した。鋼管矢板への適試験成績表（検査報告書）
を提出

施工中適宜

品質
水中硬化型
エポキシ樹脂矢板へ適用した事例においては、筆者が設計を担当し

施工中適宜

観察

種類

今回紹介した特殊ウレタン系樹脂被覆工法を鋼管

測定頻度
施工中適宜

観察

品質
ベースプレート

品質規格

観察

事に完工できた。

品質証明書を提出

筆者は実際に現地に赴き、作業状況の確認や作業員

施工中適宜

品質

搬入時、ロット毎

試験成績表（検査証明書）
を提出のヒアリングをした結果、本工法の課題を見出すこと

２）出来形管理ができた。環境に配慮した工法等の立ち位置でこの工出来形管理は表４の通りに行った。また、写真撮影法に需要がある限り、引き続き改良・改善と用途拡大計画表(表５)を作成し撮り忘れの無いようにした。

等に努めていきたいと思う。

表４ 出来形管理基準表
工種
素

地

調

測定方法

管理項目

整

施工長

測定密度

測定単位

結果の整理方法

参考文献

社内目標範囲＋ 規定しない－0

箱尺、テープ等により測定

施工上端及び下端

ベ ー ス プ レ ー ト 取付高さ 箱尺、テープ等により測定 完了後、上端・下端高さ※4箇所(50㎡に1箇所
取
付 取付上端及び溶接ﾋﾟｯﾁ程度)
施工長 箱尺、テープ等により測定
FRP カ バ ー 取 付
上流側外面：１箇所
施工上端及び下端
上流側内側：１箇所
ボルトキャ ップ
下流側外面：１箇所
外観
写真撮影
取
付
下流側内面：１箇所
端 部 処 理外観
写真撮影m(1) 大野泰彦、田中一弘、小松秀樹、志鶴真介、中村

±0.05
測定表を
作成し提出

＋ 規定しない－0

定好：NAKABOH REPORT 第 45 号 特殊ウレタン系

全ボルトに取付けられている-樹脂による鋼構造物の被覆防食、2005

隙間なく全周充填されている

表５ 写真撮影計画表
撮影種類

撮影区分

着手前及び完成写真

着手前
完成
工事施工中
安全管理

施工状況写真安全管理写真

工種
被覆防食

撮影区分
施工管理

撮影項目

撮影時期

着手前 1回完成後 1回工事は種別毎 1回
種類毎に1回各種保安施設の設置状況

種類毎に1回

設置後

撮影基準
撮影箇所

撮影時期

クレーン付トラック、溶接機 設置時
他

製品（ＦＲＰ）

下地処理

回防錆防食技術発表大会(予稿集)ウレタン系樹

撮影頻度

全景又は代表部
着手前
全景又は代表部完成後施工中の写真（工種、種別毎） 施工中
各種標識類の設置状況
設置後

撮影項目
使用機械

(2) 志鶴真介、大野泰彦、中村定好、石井辰弥：第 25
脂による既設鋼構造物の長期防食工法の開発、
2005(3) (国研)土木研究所、(一社)日本鉄鋼連盟：海洋鋼

注意事項
使用する機械等が判明できるように取付前、取付後

施工状況

設置状況

取付時

品質管理

形状寸法

測定状況

測定時

出来高管理

出来高の確認 取付完了状態

取付完了時

施工管理

使用機械

手工具、エアー工具等

施工時

出来高管理

完成

完成全景

完了時

構造物の耐久性向上技術に関する共同研究報告書(飛沫部及び干満部における鋼構造物の防食技

ＦＲＰ被覆材の設置状況を撮影

術に関する研究 第 1 分科会) －暴露期間 20 年経使用する機械等が判明できるように過後までの研究成果－、p241-244、2005(4) 中村定好、志鶴真介、引藤勝美、町田勇太：鋼管
矢板 の被覆防食方 法、特許 第 5507439 号 、

6.おわりに2014.5.28

筆者が特殊ウレタン系樹脂被覆工法に関与したの(5) (財)沿岸技術研究センター：港湾鋼構造物防食・は 2011 年頃からであったが、その当時はペトロラタム

補修マニュアル(2009 年版)、付 10-6、2009

被覆等の既存工法に対する有意性が見いだせず作業性が良くない等の理由により下火の状態であった。しかし、環境に優しい現地被覆防食工法の需要は根強くあるためなのか施工実績は着実に増えてきている。港湾
鋼構造物防食・補修マニュアル(2009 年版)(5)でその他の有機被覆(特殊有機被覆工法)として本工法が紹介されたことも一因かも知れない。

7

～第４０回コンクリート工学講演会「年次論文奨励賞」の受賞～
この賞は 2018 年度の標題講演会において、発表が講演内容・方法ともに特に優秀と認められた若手技術者に贈られるものです。
コンクリート工学年次論文集 1147：Vol.40,No.1,pp915-920(2018)「論文」鉄筋の防食状態を把握したコンクリート構造物の電気防食管理方法
技術開発センター 板谷隼人 大谷俊介 若林 徹

望月紀保

要旨：干満部より上部のコンクリート構造物に対する電気防食は，復極量 100 mV を基準とする管理方法が採用されている。しかし，干満部においては基準となる復極量が得られ難いという問題点がある。また，大気部においては鉄筋の再不働態化が進行し，腐食速度が十分低減しているにもかかわらず 100 mV 基準を確保しなければならないとする不経済な面もある。本試験では，復極量が 100 mV 未達時における鉄筋の防食状態の評価法を考案しその確認試験を行うとともに，考案した評価法を取り入れた新たな電気防食の維持管
理評価方法を構築し，その適用性を検討した。
キーワード：電気防食，維持管理，評価フロー，腐食速度
1. はじめに取り入れた新たな電気防食維持管理評価フローを考案

干満部より上部のコンクリート構造物の電気防食は，し

復極量 100 mV の有無から防食状態の良否を判定していた。本試験では，モルタル試験体を用いて電気防食適用

る。復極量の解釈は，鉄のアノード反応のターフェル勾下の腐食速度評価法の妥当性を検討するとともにコン

配を 100 mV/decade と仮定した場合，腐食速度が約 1/10

クリート試験体を用い，考案した電気防食維持管理評価

1)以下に低減されることを意味している 。しかしながら，フローの適用性についても通電試験により検討した。

干満部のような湿潤環境においては，防食状態が良好であるにも関わらず鉄筋表面への溶存酸素の供給速度が

2. 電気防食適用下の腐食速度評価法の確認試験

小さいために 100 mV 基準を満たさないことも有り得る。

2.1 試験体

この場合，電流密度を増大することで 100 mV 基準を満

図－1(a)にモルタル試験体の形状を示す。試験体はたす調整が行われている。過剰な電流密度での通電は鉄φ50 mm，高さ 100 mm の円柱で，W/C = 0.5，[Cl-] = 15

筋の腐食速度は十分低減されるものの，鉄筋の不働態化

kg/m3 として作製した。鉄筋は長さ 100 mm の炭素鋼(み機能の消失や陽極およびその周囲の充填モルタルなど

がき丸鋼 SS400，φ16 mm)を用いて供試長さ 60 mm(供試の劣化を招く恐れがあり，電気防食システムが早期に劣面積 30.1 cm2)となるように両端を絶縁処理して埋設し化することも考えられる。湿潤環境における電気防食のた。通電用の陽極には亜鉛テープを使用し，電解質ゲル管理方法として，防食基準電位を-850 mV vs. CSE 2)まを介して試験体表面に貼り付けた。試験体は打設した翌

3)

たは-770 mV vs. CSE とする絶対値管理による方法が日に脱型し上下面を樹脂被覆した後，材齢 5 日から通電提案されているが，絶対値管理を行うべき電気化学的条試験を開始した。

件が十分には整理されていない。
一方，大気部では干満部と異なり溶存酸素の供給速度が大きい。電気防食を行うと鉄筋周囲の環境改善が進行
し再不働態化が進行する 4)。NACE 規格では再不働態化
した鉄筋(自然電位が-200 mV vs. CSE より貴電位である)においては，復極量 100 mV 基準は適用されないとしている 5)。しかしながら，現状は 100 mV 基準の確保を前提とした通電電流調整が行われており，過度な電流
密度の通電による不経済な電気防食となっている。
著者らは，復極量が 100 mV 未達時における鉄筋の防食状態を判定する方法として，
電気防食適用下の腐食速度を直接評価する方法を考案した。そして，本評価法を

8

図－1 モルタル試験体の形状(a)と通電試験

2.2 電気防食適用下の腐食速度評価試験
表－1 に試験条件を示す。通電試験は有意な質量減を得る目的で，鉄筋の自然電位に対して 10～50 mV カソ
ード分極する電流密度で定電流通電を行った。100 mV
カソード分極した場合，鉄筋の防食状態は良好であり腐食の進展は生じないと判断できることから，分極量 100
mV 未満の 3 水準を選定した。各水準の試験体数は 2 体とした。図－1(b)に通電試験方法を示す。ポテンショガ
ルバノスタット(P/G stat.)にファンクションジェネレー
タ(FG)を接続した。通電試験は，40℃・70%R.H.の恒温

図－2 電気防食適用下の腐食速度測定方法

恒湿槽内で行い，試験期間中，任意の間隔で電気防食適
用下の腐食速度を測定した。その後，測定した腐食速度の経時データを台形則により積分し，電気防食適用下の2.3 結果と考察

腐食量を算出した。この値と，鉄筋の質量減から求めた

図－3 に本評価法から求めた推定腐食量と質量減から

実腐食量を比較することで本評価法の妥当性を検討し求めた実腐食量との関係を示す。両者は，相対比 r(推定た。

腐食量/実腐食量)が 1 の直線に近似でき，ほぼ 1：1 の

図－2 に電気防食適用下における腐食速度測定の概比例関係であることが確認できた。以上から，本評価法

念図を示す(以下，電気防食適用下の腐食速度を icorr, CP

は電気防食適用下の腐食速度を良好に評価しているもと称する)。icorr, CP は，電気防食適用下の分極曲線を測定のと考える。

することで求めた。まず icorr, CP の測定前に，各設定分極

本評価法を用いることで鉄筋の防食状態の判定が可量での通電時のオン電位(Eon)，インスタントオフ電位能となり，過度な電流を供給することがなくなると考え(Eio)，通電電流(I)を測定した。その後，開始電位を通電られる。

時のオン電位，掃引速度 100 mV/min でアノード方向に電位掃引することで電気防食適用下の分極曲線を測定500した。終了電位は，カソード電流からアノード電流に切推定腐食量 / mg

替わる電位(自然電位：Ecorr)から 120 mV 分極した電位とした。式(1)に基づき環境抵抗 Rs を算出し，この値と分極試験時の印加電流を用いて測定した分極曲線の IR補正を行い真の分極曲線を得た。
Rs =|𝐸𝐸𝑜𝑜𝑜𝑜 −𝐸𝐸 𝑖𝑖𝑖𝑖|

(1)

𝐼𝐼

r=1

400
300
200
100

ここで，Eon：通電時のオン電位，Eio：通電時のインス
タントオフ電位，I：通電電流である。icorr,CP は，Ecorr か0

ら 50～80 mV 分極した電位－log 電流密度データの直線
近似線をターフェル直線として評価し，通電時のインス
タントオフ電位に対応する電流密度を腐食速度として

0100

200 300 400
実腐食量 / mg500

図－3 電気防食適用下の腐食速度評価法
から求めた推定腐食量と質量減から求めた実腐食量との関係

図より読み取った。電位は飽和 KCl 銀塩化銀電極を用いて測定した。試験開始から 112 日後に通電を停止し，はつり出した鉄筋を塩酸と腐食抑制剤の混合溶液に浸漬させ，錆層を除去した後の試験前後の鉄筋の質量減か

3. 電気防食維持管理評価フローの構築

ら実腐食量を求めた。

前章の結果より，電気防食適用下の腐食速度評価法を

表－1 試験条件

取り入れることで，従来にない新たなコンクリート構造
物の電気防食維持管理方法が可能と考えられる。図－4

試験体No.
12
3
456

目標分極量[mV]に考案した電気防食維持管理評価フローを示す。以下に50

評価フローの考え方を述べる。
[STEP 1]：鉄筋の自然電位による判定

25
10

9

通電を停止してから 24 時間後の鉄筋の自然電位がより卑な電位域では濃度分極の影響を受けるものと考-200 mV vs. CSE より貴電位の場合，鉄筋は不働態化しえられる。本評価フローにおいては，復極量未達の要因ていると評価される 6)。この場合，復極量が 100 mV 基が溶存酸素の濃度分極に起因すると判断するための基準として，自然電位-400 mV vs. CSE を設定した。

5)

準未達の場合においても通電電流調整は不要とする 。
一方，復極量が 100 mV 以上の場合には電流密度を低減させる。鉄筋は不働態状態にあることから，電流密度を低減することで不働態皮膜機能の低下を抑制することを考慮した対応である。
[STEP 2]：復極量による判定
STEP 1 において，自然電位が-200 mV vs. CSE より卑電位の場合には，復極量により防食状態を判定する。土
木学会基準では，復極量 100 mV 以上を評価基準として設けている。150 mV より大きな復極量が得られた場合には電流密度を低減し，100 mV 以上 150 mV 以下の場
合は電流調整を不要とした。コンクリート中鉄筋の電気防食において，大きな復極量(150 mV 以上)が得られたということは，環境改善による再不働態化への移行が確実に進展したとの考え方から，本評価フローでは電流密度を低減する閾値を復極量 150 mV とした。上記の考え方は，腐食環境を問わず，同一腐食環境下で復極量の増加が生じたということは，鉄筋のアノード分極特性の増大，すなわち再不働態化が進行したという考えに基づいている。
[STEP 3]：鉄筋の自然電位による再判定
復極量が 100 mV 基準未達の場合は，電流密度を増大

図－4 電気防食維持管理評価フロー(Ecorr：自然電位，⊿E：復極量，icorr,CP：電気防食適用
下の鉄筋腐食速度)して対応するのが一般的な方法となる。しかし，復極量の未達要因が鉄筋表面への溶存酸素供給速度の低下，すなわち濃度分極に起因する場合には，電流密度の増大は

400

ンクリート中において，溶存酸素の濃度分極の影響が現200れると考えられる条件を把握するために，内部カソード

0

電位 / mV vs. CSE

かえって復極量の減少を招く恐れがある 7)。そこで，コ分極曲線のシミュレーションを式(2)，式(3)に基づき行った 8)，9)。
𝐸𝐸𝑒𝑒𝑒𝑒 = 1.228 − 0.059pH + 0.015 log 𝑃𝑃𝑂𝑂

𝑖𝑖𝑐𝑐 = 𝑖𝑖0 �1 −𝑖𝑖𝑐𝑐

𝑖𝑖𝐿𝐿,𝑐𝑐−(1−𝛼𝛼)𝑛𝑛𝑛𝑛

� exp �𝑅𝑅𝑅𝑅

2

�𝐸𝐸 − 𝐸𝐸𝑒𝑒𝑒𝑒 ��

-200
-400
-600

(2)

-800

(3)

-1000
0.0001

ここで，式(2)における Eeq：平衡電位，PO ：酸素分圧(=0.22

i ：2 μA/cm

2

i ：5 μA/cm

2

L,c
L,c

i ：10 μA/cm

2

L,c

0.001

0.01
0.1
1
-2
電流密度 / μA cm

10

100

図－5 溶存酸素の内部カソード分極曲線
シミュレーション結果

atm)，pH は 12.4 とし，式(3)における ic：電流密度，i0：
交換電流密度(= 10-4 μA/cm2)，iL,c：拡散限界電流密度(= 2，
5，10 μA/cm2)，α：移動係数(= 0.88)，n：反応電荷数(= 4[STEP 4]：電気防食適用下の腐食速度による判定

eq/mol)，F：ファラデー定数(= 96500 C/eq)，R：気体定

復極量が 100 mV 基準未達時の鉄筋の防食状態は，数(= 8.314 J/K mol)，T：絶対温度(= 298 K)，E：電極電

前章で検討した電気防食適用下の腐食速度評価試験か位である。

ら判定することとする。

シミュレーション結果を図－5 に示す。コンクリート

STEP 3 において，測定された自然電位が-400 mV vs.

中において，濃度分極の影響を受けはじめる電位は iL,c

CSE よりも貴な場合，復極量の基準値未達の要因は濃が大きいほど卑化するが，おおむね-400 mV vs. CSE

10

4.1 試験体

度分極の影響とは考え難く，供給する電流密度の不足に起因していると思われる。しかし，電気防食により鉄筋

図－6(a)にコンクリート試験体の形状を示す。試験体表面の環境改善が進行し，経時的な自然腐食速度の低減

は 100×100×200 mm の角柱とし，W/C = 0.55，[Cl-]が生じているならば復極量が 100 mV 未満でも電気防= 5kg/m3 として作製した。鉄筋は長さ 230 mm の炭素

食効果は十分達成されていると考えられる。

鋼(みがき丸鋼 SS400，φ16 mm)を用いて供試長さ 180

一方，判定電位よりも卑な場合は，濃度分極に起因す

mm(供試面積 90.4 cm2)となるように両端を絶縁処理しる復極量の低下である可能性が高い。この場合，電流密て埋設した。試験体は材齢 26 日まで湿布養生を行い両度の増大は復極量のさらなる低下を招く恐れがある。し端を樹脂被覆した後，材齢 28 日から 40℃・70%R.H.

かし，濃度分極により鉄筋表面への酸素供給速度が小さければ，必ずしも 100 mV 基準にこだわる必要は無く
100 mV 基準以下の運用でも十分に防食効果は得られると思われる 10)。本評価フローでは，濃度分極の有無
で評価基準とする電気防食適用下の腐食速度をそれぞれ以下の考えに基づき設定した。
一般的に，分極抵抗を用いると腐食電流密度(腐食速度)は式(4)，式(5)から求められる 8)。
K(4)𝛽𝛽𝑎𝑎 ∙𝛽𝛽𝑐𝑐(5)𝑖𝑖𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =

K=

R𝑝𝑝

2.303(𝛽𝛽𝑎𝑎 +𝛽𝛽𝑐𝑐 )ここで，icorr：腐食電流密度，Rp：分極抵抗，K：比例

図－6 コンクリート試験体の形状(a)および通電試験方法(b)定数，𝛽𝛽𝑎𝑎 および𝛽𝛽𝑐𝑐 ：アノード，カソード反応のターフェル勾配である。不働態状態において，𝛽𝛽𝑎𝑎 は∞となるため，𝛽𝛽𝑐𝑐 を 120 mV/decade とすると K 値は 52 mV となの恒温恒湿槽中で腐食促進養生を行い，材齢 56 日よりる。また，このときの鉄筋の分極抵抗は 130 から 260

定電流通電試験を開始した。

kΩcm2 以上である 11)。分極抵抗値を 260 kΩcm2 として式(4)を用いて腐食電流密度を算出すると 0.2 μA/cm2，

4.2 通電試験

腐食速度では 0.002 mm/y が得られる。すなわち，0.002(1) 試験条件

mm/y 以下の腐食速度では，腐食の進展は生じないと判表－2 に試験条件を示す。通電試験は室内で行い大気断できる。

環境を模擬した。図－6(b)に通電試験方法を示す。通電

濃度分極の影響が生じる場合には，鉄筋界面における試験は，ポテンショガルバノスタット(P/G stat.)を用い

溶存酸素濃度は非常に小さくなるため，腐食形態はコンて定電流通電を行った。図－7 に通電試験フロー図を示

クリート中においても全面腐食形態へと移行することす。維持管理評価フローに基づく通電電流調整を実施す

から，管理腐食速度としては海水中鋼材に対する防食基る前に，無通電試験体を除く試験体 2 体に関しては 28

準である 0.01 mm/y 以下で運用することで実用上の防日間の初期通電期間を設けた。初期通電期間中は，試験食は可能と考えられる。以上の理由から，腐食速度の基開始時に 150 mV 分極する電流密度を分極曲線から決準値として自然電位が-400 mV vs. CSE より貴電位で定し，18 日間の通電を行った。その後，一旦通電を停ある場合は 0.002 mm/y，卑電位である場合は 0.01

止し復極量を求めた後，式(6) 12)に基づき 150 mV

mm/y をそれぞれ設定した。

分極する電流密度を算出しさらに 10 日間の通電を行った。

4. 電気防食維持管理評価フローの適用性の検討
𝐼𝐼𝑐𝑐 = 𝐼𝐼0 ×

前章で述べた電気防食維持管理評価フローに関して，コンクリート試験体を用いて通電試験を行い，評価フローに基づく通電電流調整を実施することでその適用性

∆𝐸𝐸0

∆𝐸𝐸𝑚𝑚

(6)

ここで，𝐼𝐼𝑐𝑐：調整する電流，𝐼𝐼0：現在流れている電流，を検討した。

∆𝐸𝐸0 ：目標の電位変化量(復極量)，∆𝐸𝐸𝑚𝑚 ：測定された電位変化量(復極量)である。

11

通電試験開始後 28 日目 からは， 2 章の手順に従い条件下で外部カソード分極曲線をシミュレーションし，

電気防食適用下の腐食速度を測定した後に通電を停止

直線近似した場合に評価される電流密度 ip,lin と真の分し，No. 1 試験体については図－4 に示した維持管理評

極曲線より求まる電流密度 ip,real を比較すると，分極量価フローに基づく通電電流調整を，No. 2 試験体につい(復極量)と icorr / iL,c が分かれば，ip,lin / ip,real を一意的ては式(6)に基づき 150 mV を目標値とする通電電流調に求められることが分かった。実際の系では icorr / iL,c

整を任意の間隔で実施した(現行の通電電流調整方法をを評価することは容易ではないため，icorr / iL,c に代わ模擬)。

るパラメータとして Ecorr を適用し表－3 に示す補正式にまとめた。本補正式を適用した場合の評価電流密度

表－2 試験条件
試験体No.

通電電流調整方法

1
2

評価フロー使用

3

ip,comp と ip,real の比は図－8 に示すように 1 近傍の値

試験環境(6)式適用(⊿E0 = 150 mV)
無通電となり，妥当な補正ができていると判断できる。なお，
シミュレーションの詳細および補正式導入過程につい大気ては紙面の関係上省略する。

維持管理評価フローに基づく通電電流調整は，測定され3た復極量に基づき，後述する方法で必要とするカソード
電流密度(補正後の電流密度 ip,comp)を求め，その値に調ip,comp / ip,real

整した。カソード電流密度は鉄筋面積当りの値とし，システムの安定性を確保するために，カソード電流密度には上限値(50 mA/m2)，下限値(1 mA/m2)を設定した。電位は飽和 KCl 銀塩化銀電極を用いて測定し，式(7)より

2
1.5
1
0.5
0

飽和硫酸銅電極基準(CSE)に換算した。

𝐸𝐸𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝐸𝐸𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 − 120.1 − 2.00 × (𝑡𝑡25)

icorr / iL,c : 0.03, Ecorr : -213 mV
icorr / iL,c : 0.1, Ecorr : -253 mV
icorr /iL,c : 0.5, Ecorr : -368 mV
icorr /iL,c : 0.83, Ecorr : -425 mV

2.5

(7)

0

50

100

η : mV150

200

図－8 補正後の電流密度 ip,comp と真の値 ip,real との比較

ここで，𝐸𝐸𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶：飽和硫酸銅電極基準の電位，𝐸𝐸𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆：飽和KCl 銀塩化銀電極基準の電位，𝑡𝑡：測定時の気温(℃)である。
試験体No. 1，No. 2
分極曲線測定初期定電流通電

18日間

通電停止
再定電流通電10日間

初期通電期間4.3 結果と考察
図－9 に各試験体の電流密度，復極量および自然電位

電気防食適用下の腐食速度評価の経時変化を示す。初期の自然電位はいずれも-350

通電停止
試験体No. 1

mV vs. CSE よりも卑電位であり，ASTM 規格によれば試験体No. 2

腐食域となる電位を示した。試験開始時の 150 mV の維持管理評価フロー適用

電位変化量を得るための電流密度は No. 1 試験体の方再通電(定電流)が大きかったが，評価フローによる管理に移行後は，
No. 1 試験体は No. 2 試験体と同様に 100 mV 基準を上

図－7 通電試験フロー

回る復極量を満足しながら電流密度が低減した。また，いずれの試験体においても自然電位の貴化が進行し良(2) 通電電流密度の補正

好な防食状態を示した。

式(6)は，外部カソード分極特性をインスタントオフ
電位 Eio と復極後のオフ電位 Eoff とを結ぶ直線(直線分

No. 1 試験体の 28 日後のデータを例に，図－4 に示し極)で定義し，比例配分により電流密度を決定する方法

た維持管理評価フローの見方を説明する。まず，自然電である。しかし，本来非線形である分極特性を線形で近位は-200 mV vs. CSE よりも卑電位であるため，STEP 2

似した場合の誤差の影響を考慮する必要がある。種々の復極量による判定に移行する。
復極量は 313 mV を示し，12

この値は 150 mV 以上であることから，「電流密度の低速度評価法を考案し，その妥当性を検討した。また，上減」という評価になる。以降も，同様にして維持管理評

記評価法を取り入れた新たな電気防食維持管理評価フ

価フローに従った通電電流調整を実施した。

ローを考案し，その適用性を検討した。

28 日後の通電電流調整の結果，No. 1，No. 2 試験体

1)

電気防食適用下の腐食速度から評価した推定腐食の電流密度は大きく異なり，それぞれ 3.9 mA/m2，9.2

量と質量減から求めた実腐食量とは，ほぼ 1：1 のmA/m2 を示した。その後，両試験体ともに電流密度の比例関係が得られた。

経時的な低減が図れたが，116 日後の電流密度は No. 1，

2)

電気防食適用下の腐食速度評価法は，100 mV 基準

No. 2 試験体でそれぞれ 1 mA/m2，4.7 mA/m2 を示した。

未達時における鉄筋の防食効果判定手法として適

しかし，電流密度を小さく運用した No. 1 試験体におい用が可能であることが示唆された。

ても，維持管理評価フローの適用以降も復極量は 100

3)mV 基準を満足した。自然電位は両試験体ともに同程度

電気防食適用下の腐食速度評価法を取り入れた
電気防食維持管理評価フローの考え方を提案した。

の貴化傾向を示した。一方，無通電試験体である No. 34)電気防食維持管理評価フローは良好に機能し，電は，75 日後に一時的な貴化が認められるが，その後電流密度を抑えつつ，既存の復極量に頼る調整方法

位は卑化したことから経時的な自然電位の貴化は生じと同等の電気防食効果が得られた。

ていないと判断できる。通電を行った No. 1，No. 2 試

5)電気防食維持管理評価フローを用いることで，鉄験体における自然電位の貴化現象は，鉄筋周囲の環境改

筋の防食状態に応じた適切な維持管理が可能にな

善に起因しており，電気防食が良好に機能していること

ることが示唆された。

を意味する。
本試験では，維持管理評価フロー中の STEP 2：復極

参考文献
1)

量による判定のみの評価に留まる結果とはなったもの

望月紀保：コンクリート中鉄筋のカソード防食について，材料と環境，Vol. 59，pp. 121-128，2010．

の，現行の維持管理方法に比べて電流密度を抑えた効率的な運用を行える可能性が示唆された。今後は STEP 1，

2)

山本悟ほか：湿潤環境にあるコンクリート中鋼材のSTEP 4 での適用性の評価を行う必要はあるが，本評価

電気防食基準に関する検討，コンクリート工学論文

フローを用いることで鉄筋の防食状態に応じた適切な集，Vol. 22，No. 3，2011．
3)

電気防食の維持管理が可能になると考えられる。

電気防食特性と維持管理，材料，Vol. 64，No. 12，

自然電位 / mV vs. CSE

復極量 / mV

電流密度 / mA m-2

50
No. 1(評価フロー使用)
No. 2(未使用)4030

pp. 976-980，2015．
4)

評価フロー使用開始

20

工学年次論文集，Vol. 34，No.1，pp. 1030-1035，2012．

0400

No. 1(評価フロー使用)
No. 2(未使用)

300

5)

NACE, Standard Practice 0290, 2007.

6)

ASTM C 876-91：Standard Test Method for Half-Cell
Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete,

200

Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03. 02, pp-457,

100 mV基準

1999.

0
-100

7)

不働態域

-200

-400
-500

腐食域
0

20

板屋隼人，大谷俊介，篠田吉央，望月紀保：大気暴
露コンクリート中鉄筋が低カソード分極特性を示

不確定域

-300

-600

大谷俊介，小林浩之，若林徹，望月紀保：鋼材表面の環境改善を考慮した電気防食試験，コンクリート

10

100

小林浩之ほか：塩害を受けたコンクリート構造物のす要因特定とその際の電気防食維持管理方法の検討，コンクリート工学年次論文集，Vol. 38，No. 1，

No. 1(評価フロー使用)
No. 2(未使用)
No. 3(無通電)

40
60
80
経過日数 / day100

pp. 1179-1184，2016．

120

図－9 各試験体の電流密度，復極量
および自然電位の経時変化

8)

腐食防食協会編：材料環境学入門，丸善，1993．

9)大谷俊介，小林浩之，若林徹，望月紀保：コンクリート中鋼材のカソード分極特性と電気防食に関する考察，コンクリート工学年次論文集，Vol. 35，
No. 1，pp. 1063-1068，2013．

5. まとめ
本試験では，復極量が 100 mV 未達時における鉄筋の10) 篠田吉央，望月紀保，高久豊広，小林浩之：湿潤環防食状態を評価する手法として，電気防食適用下の腐食

境下コンクリート電気防食の防食評価方法に関す

13

る検討，コンクリート工学年次論文集，Vol. 33，
No. 1，pp. 1157-1162，2011．
11) CEB Working Party V/4.1：Strategies for Testing andAssessment of Concrete Structures Affected byReinforcement Corrosion (draft4) BBRI-CSTC-WTCB,
1997.
12) 土木学会編：電気化学的防食工法設計施工指針(案)，
土木学会，2001

14

外部電源方式の電気防食採用
名古屋支店 杉岡 享
認は有限要素法による数値解析（FEM 解析）、
現地にて仮設電源装置と仮設電極を使用した通電試験を行った。
またセル護岸近傍に橋脚が隣接しており、「外部電源方式」適用により隣接する橋脚への「干渉」が懸念されたため、現地にて干渉調査もあわせて行うこととなった。
調査検討後、2 期に分けて工事を実施し、1期工事で№24 セル～№32 セル、2 期工事で№
33 セル～№76 セルを行った。
2. 防食対象物
防食対象はセル式護岸に設置された直線型鋼
矢板の海側面である。防食範囲を図 2 に示す。
C 護岸：№24 セル～№27 セル
D 護岸：№28 セル～№76 セル

1. はじめに
中部電力株式会社碧南火力発電所殿は国内最大クラスの石炭火力発電所であり、地域のベース電源の役割を担っている施設である。
発電所構内の一部は灰捨地になっており、外周は遮水性の高い直線型鋼矢板によるセル式護岸となっている。海に面している護岸前面には波浪の影響を抑制するために根固め石および消波ブロックが上部工下端まで設置されている。
海側前面の直線型鋼矢板には海水による腐食防止のため建設当初より「流電陽極方式」
「外部
電源方式」
の 2 工法について検討が行われたが、
当時は消波ブロックなどの遮蔽物がある構造物への「外部電源方式」における前例もなく設計手法も確立していなかったため、耐用年数 20
年のアルミニウム合金陽極を使用した「流電陽極方式」による電気防食が採用された。
その後 20 年程度経過し更新時期に近づいた。
流電陽極方式で更新を行う場合には護岸前面の消波ブロックおよび根固め石を撤去しアルミニ
ウム合金陽極を設置後、また根固め石および消波ブロックを復旧する必要がある。膨大な費用と工事期間の長期化、大規模な工事範囲等の問題が浮上した。また、工事範囲の大規模化および工事期間の長期化により周囲を往来する船舶への影響が懸念された。図 1 に断面図を示す。

図 2 セル護岸平面図
3. 設計検討
3.1 複式変圧外部電源方式の採用について
外部電源方式には単式変圧外部電源方式（以下「単式外部電源方式」）と複式変圧外部電源方式（以下「複式外部電源方式」）があり、配線系
統図の違いを図 3.1 に、項目別に比較したもの
を表 3.1 に示す。

図 1 セル護岸断面図
このことから、消波ブロックや根固め石の存在する環境で、消波ブロックや根固め石を撤去復旧することなく装置を設置し、その後も同様に更新ができる「外部電源方式」について再度見直されることとなった。
「外部電源方式」適用にあたり前述したとおり消波ブロック等がある構造物への適用事例が無く設計手法もその後進展していなかったことから、「外部電源方式」適用により防食効果が得られることを改めて確認する必要があった。確図 3.1 単式変圧外部電源方式と複式変圧外部電源方式の配線系統図

15

項 目
防食電
流
の規模
電源装
置
の種類
入力交
流
電源
出力回
路

表 3.1 各方式の特徴
単式変圧
複式変圧
外部電源方式
外部電源方式
中規模
中規模(350～700A 程(350～700A 程
度)
度)
以下
以上
直流電源装置
制御変圧器＋小型整流器
交流配線：
単相 100V，単相 200V，
三相 220V
直流配線：
60V 以下交流配線：
三相 220V，
三相 440V
1 次側交流配線：
三相 20～220V，
三相 40～440V
2 次側直流配線：
60V 以下

図 3.1 および表 3.1 から、単式外部電源方式の場合は交流を受電して直流電源装置からの防食回路は直流となる。複式外部電源方式では制御用変圧器で交流を受電し小型整流器までは交流であり小型整流器からの防食回路は直流となる。
単式外部電源方式では直流電源装置にて各回路の直流出力調整を行い、直流電源装置に自動制御回路を組み込み防食対象物に照合電極を設置すれば自動制御も可能となる。
複式外部電源方式では制御用変圧器にてその回路にある全ての小型整流器への交流出力電圧を調整することにより小型整流器の直流出力を変化させるものであり、出力調整を行った後は一定出力で電気防食を行う。
このような特徴から防食対象物が小さい場合、防食対象物が複雑形状な場合、海水・河川水の流入により明らかに環境の違いがある場合、防食対象物に水素脆化や過防食が懸念される異種金属が何種類か存在する場合等にはデリケートな出力調整が必要となるため、それぞれの防食対象物や環境にあわせて各回路の調整を行える
単式外部電源方式のほうが適切である。
それに対し港湾鋼構造物は、防食対象物の規模が大きく鋼材だけで構成されており、施設延
長方向に対して一定形状であり、防食対象物が暴露されている環境の変化もあまり無く、防食
16

対象物への細かい調整が要求されないことから複式外部電源方式が適している。
なお両方式ともに「出力回路：直流配線 60V
以下」となっているが、これは電気設備技術基準第 199 条電気防食設備において電気防食回路（電気防食用電源装置から陽極および被防食体（防食対象物）までの電路をいう）の使用電圧
は直流 60V 以下であることと定められているためである。
3.2 公的基準等による防食設計計算（1）設計条件
・適用範囲
M.L.W.L.（K.P.＋0.74m）以下の海水中、根固め石および海土中に露出する鋼矢板の海側表面・環境条件
海水：30Ω・cm（清浄海水）
・防食方式
外部電源方式
・防食電流密度
根固め石：0.100A/㎡
海土中 ：0.020A/㎡（2）防食面積
C 護岸
根固め石
342.1 ㎡
海土中1572.9 ㎡
側面ロス部（海土中） 1860.9 ㎡
D 護岸
根固め石
6049.5 ㎡
海土中22146.3 ㎡（3）防食電流（下面内面へのロス電流 30％増し）
C 護岸：（34.2A+31.5A）×1.3+37.2A ×1.3
＝123A
D 護岸：
（605.0A+442.9A）×1.3＝1362A（4）直流電源装置容量（防食電流の 20％増し）
C 護岸：123A×1.2＝147.6A≒150A
D 護岸：1362A×1.2＝1634A≒1650A（5）電極個数
ここで電極の発生電流は 1 個当たり 25Aとする。
C 護岸：150A÷25[A/個]＝6 個
D 護岸：1650A÷25[A/個]＝66 個

（6）電極取付間隔
C 護岸：75ｍ÷（6 個－1 個）＝15ｍ
D 護岸：975ｍ÷（66 個－1 個）＝15ｍ
よって電極配置は 15ｍ間隔となる。
3.3 FEM 解析
3.3.1 幾何学的境界条件
幾何学的境界条件を以下に示す。
防食対象： C 護岸および D 護岸 セル鋼矢板
C 護岸 M.S.L.(K.P.+1.3m～K.P.－24.0m)
D 護岸 M.S.L.(K.P.+1.3m～K.P.－25.0m)
電極形状：φ240×L600mm
電極配置：電極間隔 20m 間隔
電極設置深度：K.P.－5.0m
防食対象からの距離：18.0m
モデル形状：図 3.3.1.1 及び図 3.3.1.2

環境抵抗率：海水中、ブロック、捨石、
海土中
電
位：自然電位、防食電位
3.3.3 解析結果
図 3.3.3.1.に C 護岸の解析結果を、図 3.3.3.2に D 護岸の解析結果を示す。防食電位-780ｍVを満足している箇所を青、満足していない箇所を赤で示す。これらの図から C 護岸ならびに D
護岸海側の防食対象面は防食電位－780mV を満たしており、20m 間隔以下の電極配置であれば防食が可能であると判断できる。

図 3.3.3.1 C 護岸解析結果

図 3.3.1.1 モデル形状
セル

アーク

通電電極

図 3.3.3.2 D 護岸解析結果
3.4 通電試験
3.4.1 試験概要
公的基準等による防食設計計算および FEM
解析により事前検討した条件(通電電流値、電極間隔)で実際に通電試験を行い、通電電流値および鋼矢板の対海水電位の計測並びに電極間隔の確認を行った。
図 3.4.1.1～図 3.4.1.3.に試験概要を示す。試験地点は D 護岸 №29、№54、№72 セル付近の3 地点とし、通電電極(仮設電極)は各試験箇所の消波ブロック法じり付近に 15m 間隔で 3 本設

図 3.3.1.2 モデル形状
3.3.2 電気化学的境界条件
電気化学的境界条件項目を以下に示す。
アノード分極抵抗
カソード分極抵抗：防食対象海水中、防食対象
海土中、非防食対象
17

置し、仮設の直流電源装置を用いて通電電極から護岸鋼矢板全長に対して通電を行った。
仮設電極形状は、本設で想定している通電電極（発生電流 30A、20 年耐用）と同じ形状とした。
電位測定は、海水塩化銀照合電極(SSE)を基準に通電前電位を測定したのち、段階的に通電電流を増加させ、約 10 分経過した時点での鋼矢板の電位の測定を行った。照合電極は既設の電位測定孔内に 3 箇所(上：水深+1.0m、中間：－
1.0m、底：－3.0m)設置した。同一セル内 灰捨て場側(陸側)にも電位測定孔がある場合にはさらに 1 箇所 (底－3.0m)に照合電極を設置した。
また、通電電極からの電極発生電流は、回路内に分流器(60mV-100A)を設け、通電時の電圧降
下から各電極の発生電流値を算出した。

ケーブル(樹脂管)

300

根固捨石

通電電極

直線鋼矢板

図 3.4.1.3 電極設置断面図
3.4.2 試験結果
本試験では設置した 3 本の通電電極のうち、中央をメイン電極(主電極)とし、両側をバック
アップ電極(補助電極)と位置づけた。したがって、データ整理はメイン電極の電極発生電流値(電流密度)と電位の関係として整理した。また、
本設通電電極発生電流 30A を図中に示した。図3.4.2.1.に、№29 セル地点における電極発生電流および電位の経時変化を示す。同様に、図3.4.2.2 に№54 セル地点の経時変化を、図3.4.2.3 に№72 セル地点の経時変化を示す。試験結果から得られた値より図 3.4.2.4 に№29 セル地点の電流密度と電位の関係(分極曲線)を示す。図 3.4.2.5 に№54 セル地点、図 3.4.2.6 に№
72 セル地点の分極曲線を示す。この図には比較対象として室内試験で得られた海水中における炭素鋼の分極曲線（黒実線）をあわせて示した。
これらの図から得られたデータは 3 水深ともに室内試験と比較し低い電流密度で電位が卑化している。これは新設当初より設置されていた
アルミニウム合金陽極による電気防食を長年適用してきた防食効果の結果、海水中の成分により鋼矢板表面に形成したエレクトロコーティン
グ（石灰質被覆物 CaCO3・Mg(OH)2）が海水中の溶存酸素の拡散障壁として作用し、電流密度を低減させていると考えられる。
これまでの、公的基準に従った電気防食設計
値、FEM 解析、通電試験の結果から、既設に適用されている流電陽極方式から外部電源方式切り替えた場合、防食効果は望めると判断する。

通電電極

法じり
消波ブロック

鋼管矢板部
セル

アーク

電位測定孔

分流器
(60mV-100A)

EPR

ターミナル
(排流端子）
（＋）

（－）
電位測定孔

直流電源装置(DC50V-300A)

図 3.4.1.1 平面配線図

EPR
電位測定孔
アーク

セル

測定端子

照合電極
▽+1.0m(上)▽－1.0m(中間)▽－3.0m(底)図 3.4.1.2 電位測定要領図

18

総電流
メイン電極電流30A

0電位, Ec / mV(vs.SSE)

電極発生電流, I / A

No29.セル

10

20

30

40

50

60

70
水深 +1.0m

-800
-900
-1000

10

20

30

40

50

60

70

80
電位, Ec / mV(vs.SSE)

電位, Ec / mV(vs.SSE)

総電流
メイン電極電流
30A

10

20

水深 -1.0m

-800
-900
-1000

20

30

40

50

60

70

80

水深 -3.0m

-800
-900
-1000

電位, Ec / mV(vs.SSE)

10

0

10

20

30

40

50

60

70

70

80

水深 +1.0m

-600
-700

-700

0

10

20

30

40

50

60

70

80

水深 -1.0m

-800
-900
-1000

-700

0

10

20

30

40

50

60

70

80

水深 -3.0m

-800
-900
-1000

0

80

10

20

300
250
200
150
100
50
0
-50

30

40

50

60

70

80

経過時間, ｔ / min

図 3.4.2.1 №29 セル経時変化

図 3.4.2.3 №72 セル経時変化-300

No54.セル

No.29

総電流

-400

メイン電極電流
30A

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-700
水深 +1.0m

-800
-900
-1000
-1100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-500

90

90

水深 -1.0m

電位 E

-800

/ mV（vs.海水塩化銀電極)

電極発生電流, I / A

60

-500

経過時間, ｔ / min

電位, Ec / mV(vs.SSE)

50

-1100

-1100

電位, Ec / mV(vs.SSE)

40

-1100

-700 0

-700

30

-400

-800

0

-1100
電位, Ec / mV(vs.SSE)

No.72セル

0

-1100

-700

300
250
200
150
100
50
0
-50

80

-700

電位, Ec / mV(vs.SSE)

電極発生電流, I / A

300
250
200
150
100
50
0
-50

-900
-1000

-600
-700
防食電位(-780mV)

-800
-900
-1000

電位, Ec / mV(vs.SSE)

-1100
-700

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

水深 -3.0m

-800

-1100

-900

-1200
1010-40

-1000

10
10-31

10
10-22

10
10-13

1014

10
1015

-1100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

経過時間, ｔ / min

電流密度, i / mAm-2
凡例：○－1.0m+1.0m ○－3.0m（－1.0m
凡例:○＋1.0m

図 3.4.2.2 №54 セル地点の経時変化

30Ａ/本）－3.0m （ ：実験室データ
30A/本）

図 3.4.2.4 №29 セル地点分極曲線
19

3.5 橋脚基礎影響試験
3.5.1 試験概要
セル護岸に隣接する橋梁の橋脚部における鋼
管矢板基礎に対し電気防食装置の通電電流が影響を与えるか否かを確認するために実施した。
ボンド鉄筋および照合電極配置を図 3.5.1.1に、通電電極の配置を図 3.5.1.2 に示す。鋼管
矢板を電気的に一体化させるために、鋼管矢板にボンド鉄筋(φ13mm)を水中溶接にて取付けた。
この図に示すように、鋼管矢板のほとんどは砕石に埋まっており、鋼管矢板の露出部はボン
ド鉄筋の溶接を行ったが、埋まっている部分に関しては橋脚の周囲を鉄筋で囲うような形で鋼管矢板を模擬した。照合電極はボンド鉄筋に個縛する形で東西南北の 4 箇所に配置した。試験方法としては、№29 セル前部に配置した 3 組の通電電極を使用し、ON-OFF を繰返しながら通電を行い、鋼管矢板の電位変化を記録した。

-300
No.54

-400

電位 E

/ mV（vs.海水塩化銀電極)

-500
-600
-700
防食電位(-780mV)

-800
-900
-1000
-1100
-1200
1010-40

10
10-31

10
10-22

10
10-13

10
1015

1014

電流密度, i / mAm-2
凡例:○＋1.0m

凡例：○－1.0m+1.0m○－3.0m（ 35A/本）－1.0m－3.0m （

：実験室データ

35Ａ/本）

図 3.4.2.5 №54 セル地点分極曲線
-300
No.72

-400

電位 E

/ mV（vs.海水塩化銀電極)

-500
-600
-700
防食電位(-780mV)

図 3.5.1.1 ボンド鉄筋および照合電極配置図

-800

西
南

-900

通電電極

P5

北
東

-1000
-1100

No.29セル-1200
1010-40

10
10-31

10
10-22

10
10-13

1014

10
1015

電流密度, i / mAm-2：実験室データ
凡例： ○－1.0m－1.0m ○－3.0m（－3.0m 30A/本）（ 38Ａ/本）

凡例:○＋1.0m

図 3.4.2.6 №72 セル地点分極曲線20

図 3.5.1.2 通電電極配置図
3.5.2 試験結果
通電電極に近い橋脚の南側と東側において、通電を ON にした状態で電位の卑化(下降)が認められた。この変化に追随して北側と西側において電位の貴化(上昇)が認められた。南側と東電極総発生電流, I / A

側において電流の流入がおき、北側と西側において電流の流出がおきている兆候が認められた。
結果を図 3.5.2.1 に示す。
120
100
80
60
40
20
0
-20

西

ON

P5

南

OFF

通電電極

0

2

4

6

北
東

No.29セル

8
-650

-650
東側

-700

-700

電位, E / mV (vs.SSE)

ON

-750

-750

OFF

OFF

西側

ON

-800

-800
-650

-650
南側

-700

-700
ON

OFF

-750

-750

OFF

ON

-800

北側

-800

0

1

2

3

4

5

経過時間, ｔ / min

6

7

8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

経過時間, ｔ / min

図 3.5.2.1 橋脚基礎影響試験結果
3.5.3 影響対策検討
試験結果では西側で+15ｍV、北側で+10ｍVの流出が確認されたことから、橋脚基礎へのボンド工事をすることなく影響を最小限に抑える検討を行った。橋脚近傍に設置する電極は当初15ｍ間隔で 25A×2 本＝50A であったが、7.5ｍ間隔で 12.5A×4 本＝50A とし 1 本あたりの通電電流を半減させる検討を行った。検討は電極 1 本で 25A 通電した場合と電極 2 本で 25A
通電した場合について有限要素法にて行い結果を図 3.5.3.1 に示す。
検討の結果、電極 2 本で 25A 通電した場合、
電極 1 本で 25A 通電した場合と比較し橋脚基礎への影響は 0.009 倍～0.036 倍と非常に小さくなることが確認された。よって橋脚基礎近傍での電極配置は 7.5ｍ間隔で 4 本設置することとした。

なお装置設置後に影響試験を確認した結果、通
常運転では－5mV～－33mV、定格運転では－
5mV～－43mV の電位変化量といずれも流入となり橋脚基礎への影響が無いことが確認された。
4.施工
4.1 通電電極設置
事前の設計検討を踏まえ、通電電極の取付間
隔は 15ｍとした。通電電極を含めた装置配置図を図 4.1 に示す。護岸には消波ブロックが設置されているため、通電電極は海上よりクレーン
台船にて吊り降し、潜水士にて設置を行った（写
真 4.1.1）。1 期工事では高珪素鋳鉄電極（写真4.1.2）を海底土中にジェットポンプにて埋設設置した。2 期工事では、ジェットポンプ使用による海洋汚濁を低減するために白金チタン電極（2 本／1 組）をコンクリート架台に取り付けたもの（写真 4.1.3）を海底面に設置した。通電電極の仕様を表 4.1 に示す。
表 4.1 通電用電極仕様
項目

1 期工事

2 期工事

名称

高珪素鋳鉄電極

白金チタン電極形状

φ360×1030mm

φ20×850mm

質量

406 ㎏

460 ㎏(架台含む)

発生電流

25A/本

12.5A/本(25A/組)

設計寿命

20 年

20 年

設置数量

16 本

124 本（62 組）

図 4.1 装置配置図

25A×1 本通電

12.5A×2 本通電

図 3.5.3.1 有限要素法による影響

21

表 4.2.制御用変圧器仕様
項目

1 期工事

2 期工事

入力

AC440V3φ60Hz

AC440V3φ60Hz

出力AC100V～440V

AC100V～440V

3φ60Hz

3φ60Hz

回路数

1 回路

3 回路

容量

14.2KVA

59KVA

外形

H2300×W1200

H2300×W2000

×D880mm×D880mm1000 ㎏

1800 ㎏

質量

4.3 小型整流器設置
護岸上に専用のコンクリートベースを打設後、コンクリートベース上に小型整流器を設置し、通行車両から保護するために装置の周囲はガードポールを設置した。小型整流器の仕様を表に示す。
表 4.3 小型整流器仕様

写真 4.1.1 通電用電極設置状況項目

1 期 2 期工事共通

入力

AC100V～440V

出力

DC15V

回路数

1 回路

容量

1.25KVA

外形

H400×W600×D400mm

質量

120 ㎏

1φ60Hz50A(440V 入力時)

写真 4.1.2 高珪素鋳鉄電極

写真 4.3 小型整流器
4.4 配線配管
陸上気中部は波しぶき等の影響を受けるために配管および配管固定金具、プルボックス等は材質を SUS304 とし、エポキシ塗装を施した（写
真 4.4.1）。配管は波返しブロック側面に設置し、上部工継ぎ目部は将来的な沈下変位を考慮し被覆付ステンレス可とう電線管とした。通電電極
からセル護岸までは、波付硬質ポリエチレン管

写真 4.1.3 白金チタン電極
4.2 制御用変圧器設置
制御用変圧器は電気室内に設置した。1 期工
事では出力 1 回路、2 期工事では出力 3 回路とした。設置後、入出力配線を配線し、接続した。
制御用変圧器の仕様を表に示す。

22

5.防食効果の確認
1 期工事は 2012 年 8 月に運転開始、2 期工事
は 2015 年 8 月に運転開始し、保守点検として半年に一度、海水塩化銀照合電極(SSE)を使用
し電位測定を実施している。№29 セルの運転開始からの電位経時変化を図 5.1 に、№54 セルの電位経時変化を図 5.2、№72 セルの電位経時変化を図 5.3 に示す。電位測定値は通電直後より防食電位である－780mV を満足しており、施設は良好な防食状態であることがわかる。

をステンレスサドルにて消波ブロックに固定した。
（写真 4.4.2）

写真 4.4.1 陸上気中部配管

図 5.1 電位経時変化№29 セル

写真 4.4.2 水中～消波ブロック配管
配線は、制御用変圧器から小型整流器までの幹線ケーブルは 600V 特殊耐熱ビニル絶縁ビ
ニルシースケーブル（SHVV）（写真 4.4.3）、小型整流器から電極までのケーブルは 600V 架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル(CV)を使用した。

図 5.2 電位経時変化№54 セル

図 5.3 電位経時変化№72 セル
写真 4.4.3 制御用変圧器～小型整流器配線
23

6.まとめ(1)施工後の電位の経時変化より、本環境での外部電源方式による電気防食によって十分な防食効果が得られることが確認できた。
このことから、公的基準に従った電気防食設計値、FEM
解析、通電試験のいずれの設計手法も有効であることがわかった。
(2)橋脚基礎への影響試験結果から、電極数を増加し電極 1 本あたりの出力電流を抑えること
により、近隣施設への影響を大幅に低減させる
ことができた。
(3)通電電極は、高珪素鋳鉄電極、白金チタン電
極いずれも本施設のような海水環境において防食効果が得られることから、施工条件や設置
環境にあわせて選定することが望ましい。
(4)通電試験の結果から長年の電気防食適用によって海水中の成分により鋼矢板表面に形成したエレクトロコーティング（石灰質被覆物）
が海水中の溶存酸素の拡散障壁として作用し、電流密度を低減させていると考えられる。
(5)消波ブロックを撤去することなく施工できたことにより、
流電陽極方式による更新工事よりも大幅に工期を短縮することができた。

7.今後の課題
本報告で紹介したような鋼材が消波ブロック等に覆われて流電陽極方式の電気防食装置の新規設置や更新が行えない施設は多く存在する。
複式変圧外部電源方式の採用により良好な防食効果を得られた。本施設に類似した防食対象物への電気防食の適用が期待できる。今後消波ブ
ロックを撤去することなく、通電電極を含めた装置類の更新が可能であることから維持管理コ
ストも低減できる。
通電電極の形状、設置方法等により施工規模、施工期間が更に短縮できることから、今後検討していくことが必要と考える。
8.謝辞
本稿を作成するにあたり、関係者の方には貴重な情報を御提供頂き、本施工時には多大な御協力を受け賜りました。
ここに記して心より感謝申し上げます。

24平成 29 年度亀津大船築地線橋梁補修工事（新里橋）
ポストテンションコンクリート橋に適用した TC ユニット方式電気防食工法
九州支店
はじめに
工事箇所は、図 1 に示す鹿児島の南南西 492km、奄美群島のほぼ中央に位置する徳之島である。新里橋は 1977 年に架設され供用 40 年を超え、海岸線に近いこともあり塩害を受けて速やかに補修を行う必要があると判定された。
新里橋は徳之島町の中心街に位置するため、橋を供用しつつ補修できる工法が望まれた。このため、なるべく断面修復量が少なくでき、塩分が残存していても確実に鋼材の腐食を抑制することができる電気防食工法が同島で初めて採用された。
さらに、街中という環境を考慮し粉塵や騒音をなるべく抑え、また遠隔離島という物流面も考慮し一般的な工具・機器類で施工できる工法が望まれた。
従来のコンクリート中鋼材の電気防食工法は、粉塵や騒音の発生源となるコンクリートカッターやチッパー、特殊な機器として専用スポット溶接機、それらの動力源として大型の発電機
やエアコンプレッサーを必要とする。
一方、今回採用された図 2 に示す TC ユニット工法は防食電流の供給源となる陽極がコンクリート表面に設置される薄い樋状のユニットとなっており、ユニットの取り付けはＭ５六角端部を持つチタン製タッピングネジ（以下、Ｍ５チタン製ビス）で締付け固定するので一般的なハンディタイプの工具・機器類で十分に施工ができ、騒音や粉塵も抑えられる。
なお、TC ユニット工法は、オリエンタル白石と当社で平成
27（2015）年度に共同開発された最新工法である。新里橋は国
内では 2 例目の施工である。

奥野 太康

1.

図 1 工事箇所

NETIS：QS-150011-A
図 2 TC ユニット方式電気防食工法(外部電源方式)
25

2. 工事概要
2.1. 防食対象構造物
図 3 に新里橋の着工前全景と完成後の写真を示す。同橋は橋長 40.7m・全幅員 7.2m のポストテ
ンション方式 PC 単純 T 桁 4 主桁 2 径間で、電気食適用範囲は主桁・間詰床板および中間横桁･端部横桁である。

図 3 新里橋 (左)着工前 (右)完成後
2.2.電気防食設計
電気防食設計概要を表 1 に示す。
表 1 電気防食設計概要
1 径間

項目

2 径間

合計

防食面積

[m2]

310

310

620

設計最大防食電流密度[A/m2]

0.03

0.03

－

所用設計最大防食電流

[A]

9.3

9.3

18.6

TC ユニット方式陽極

[m]

1170

1170

2340

排流端子

[個]

8

8

16

測定端子

[個]

2

2

4

二酸化マンガン照合電極

[個]

2

2

4

直流電源装置 15[V]×10[A]

[基]

1

1

2

TC ユニットは図 4 に示すような断面構造を有している。白金系貴金属酸化物をコーティングしたチタン製ラス材線状陽極の周囲には、電子電導性を有するコークスを主成分とする 1 層目の充填材が設置されている。
2 層目の充填材はイオン電導性を有する低抵抗の保水材のため、より小さな印加電圧での通電を可能にした他、コンクリート表面に露出した金属類と陽極本体の短絡を防止する機能も有する。
充填材とチタン陽極を保護するための FRP 保護カバーは幅 136[mm]×
高さ 25[mm]、充填材のコンクリート
表面への有効接触幅は約 86[mm]あり、
図 4 TC ユニット方式陽極構造
陽極設置間隔も広げることができる。
また FRP 保護カバーのフランジ部を利用してチタンビスにて陽極ユニットを簡易に取り付けることも可能にした。
26

これらにより、従来の線状陽極よりも陽極総量を減じることができ、また施工も簡便となるため
約 20%程度のコストダウンも図れた。ただし、図 3 に示すように外観的には劣る面がある。
3.

施工方法
図 5 に TC ユニット方式電気防食工法の施工フローを示す。
着工
1)マーキング工
2)金属片除去工(省略可能)

9)TCユニット組立工

3)端子･照合電極取付部はつり工
4)排流･測定端子取付工

電気防食の品質管理試験
5)鋼材間導通確認試験①6)照合電極取付工
7)照合電極作動確認試験②8)はつり部復旧工
10)TCユニット設置工
11)プルボックス設置工12)TCユニット端部処理工
13)陽極鋼材間絶縁確認試験③14)配管配線工
15)陽極間導通確認試験④16)仮通電試験⑤17)直流電源装置設置工18)通電調整試験⑥19)通電開始
20)復極量確認試験⑦
完成

1) マーキング工
鉄筋探査し排流端子、測定端子、照合電極設置位置をマーキングした。TC ユニット陽極とプルボックス設置位
置は設計図に基づき取付位置のマーキングを行った。この際、目視観察によりコンクリート表面にある結束線や型枠支持用セパ筋、落とし金物などもマーキングした。
（図 5.1）
2) 金属片除去工
金属片はコンクリート表面から 3cm 程度まではつり込み除去した後、金属片頭部をエポキシ樹脂にて被覆し電気的な絶縁処理を行った。これは陽極と陰極となる防食対象
鋼材（鉄筋）との短絡を防止するためで、外部電源方式で
図 5.1 マーキング工
は重要な工種である。しかし、TC ユニット工法においては図 4 に示す通り、陽極（チタン製ラス材）は 2 層目保水性充填材により電気的に金属片と絶縁されるため、当該工種を省略することができる。本工事では既に発錆を呈した明らかに表面に露出した金属片のみ除去した。これは完成後の見栄えおよび電食防止のためである。

27

3) 端子・照合電極取付部はつり工
排流端子、測定端子、照合電極の取付箇所コンクリー
トをはつり取り、鋼材（鉄筋）を露出させた。
4) 排流･測定端子取付工
排流端子、測定端子は鋼材にアーク溶接にて取り付けた。
5) 鋼材間導通確認試験（品質管理①）
排流端子、測定端子および劣化部ではつり出した鋼材との相互の電位差を電圧計により測定した。電位差１[mV]未満を全ての箇所で確認した。
6) 照合電極取付工
照合電極は防食電流分布の障害にならないように鉄筋に電極先端部を出来るだけ近づけ樹脂製のケーブルタイ
により固定した。また、照合電極先端部は固定後、速やかに無機系モルタルで鋼材とともに養生した。
7) 照合電極作動確認試験（品質管理②）
測定端子と照合電極間の電位差を高入力抵抗電圧計にて測定し測定値が安定していることを確認した。
8) はつり部復旧工
はつり部を電気防食用補修モルタルにて修復した。は
つり面は十分に湿潤させドライアウト防止を図った。
9) TC ユニット組立工
本工種は 2)～8)作業と並行して行った。これにより工期短縮も図れる。
①FRP 保護カバー（FRP トレイ）加工
定尺 2.8[m]の FRP トレイ（図 5.2）を現地設置寸法に合わせて加工した。
②端蓋設置
ポリエチレン製端蓋をプルボックス設置側には１枚、それ以外は 2 枚設置した。
③1 層目充填材の作成
1 層目充填材（図 5.3）の紛体と定量の水道水を全体が均一に混ざるまで撹拌した。1 層目充填材の練り混ぜ状
態はモルタルフロー試験にて確認した。
④1 層目充填材・チタン製ラス材陽極の設置
1 層目充填材を左官コテ等で充填高さが 15mm 程度になるよう充填し、中心線にチタン製ラス材陽極を埋設設置した（図 5.4）。
⑤2 層目充填材充填
幅 74[mm]×高さ 13[mm]×長さ 2800[mm]の型枠内にプレミックスタイプ（水分も所定量含有）の 2 層目充
填材（図 5.5）を敷均し、左官コテを用いて圧密充填し細長い平板を作成した。長さは①寸法に合わせて調整した。型から外した細長い平板状 2 層目充填材を 1 層
目充填材上に設置して TC ユニットは完成である（図5.6）。

図 5.2 FRP トレイ加工

図 5.3 1 層目充填材

図 5.4 1 層目充填・チタン設置

図 5.5 2 層目充填材

28
図 5.6 2 層目設置・完成

10) TC ユニット設置工①チタンビス固定箇所の削孔
TC ユニットの設置位置に合わせてφ6[mm]×深さ 35[mm]の下孔を削孔し、樹脂プラグを設置した。下孔間隔は300[mm]以内とした。
②シリコンシーラント塗布
TC ユニットのフランジ（耳部）にシリコンシーラントを塗布した。
③TC ユニット設置
図 5.7 TC ユニット設置
TC ユニット設置前にコンクリート表面に散水し十分に湿潤させた後、削孔部に合わせて TC ユニットを設置、M5×。
30[mm]チタン製ビスにて固定した（図 5.7）
④TC ユニット接続
TC ユニットの全長が定尺 2.8[m]を超えるものについては、接続部を設けスポット溶接にてチタン製ラス材同士を接続し、長さ 100[mm]に加工した FRP トレイ（接続トレイ）
で接続部を保護した。なお、スポット溶接機が無い場合は、市販のチタン製 M5 六角ボルト・ナットにて接続することも可能である。なお、接続に際してはチタン製 t1[mm]×幅
13[mm]のバーを短く切ってチタン製ラス材間に挿入し補図 5.8 プルボックス設置
強した。
11) プルボックス設置工
プルボックス設置位置に合わせてφ6[mm]×深さ 35[mm]の下孔を削孔し、樹脂プラグを設置した。削孔部に合わせてプ
ルボックスを M5×30[mm]チタン製ビスにて固定した。TC ユ。
ニット間を所定のケーブルにて接続した（図 5.8）
12) TC ユニット端部処理工
本工種も他作業と並行して行った。端部処理を行う範囲に
養生テープを貼り付けた。プライマー塗布後、TC ユニットとプルボックス外周にシリコンシーラントを塗布した。
図 5.9 端部処理
13) 陽極鋼材間絶縁確認試験（品質管理③）
陽極と鋼材間の電位差を電圧計により測定した。電位差10[mV]以上を全ての箇所で確認した。
14) 配管配線工
TC ユニット同士を所定のケーブルで接続した。陽極の幹線
ケーブルと接続する前に 15)の陽極間導通確認試験を行った。
また、排流端子、測定端子照合電極の各ケーブルも幹線ケーブルと接続し直流電源装置まで配管配線した。ケーブルの接
続は結線を間違えないように各ケーブルに行く先記号を付した。
図 5.10 配管配線
15) 陽極間導通確認試験（品質管理④）
陽極間の電位差を電圧計により測定した。電位差 1[mV]未満を全ての箇所で確認した。
16) 仮通電試験（品質管理⑤）
乾電池等を利用して各部位毎に仮通電試験を行い、全ての箇所で鋼材電位がマイナス方向にシフトすることを確認した。
2917) 直流電源装置設置工
予め協議された位置に直流電源装置を設置した。設置後、一次側電源および防食対象橋梁からの各種ケーブルを接続した。
18) 通電調整試験（品質管理⑥）
通電電流を対数的に段階増加させ、その時の通電電圧と鋼材電位を記録した。鋼材電位は高入力抵抗の鋼材スタントオフ電位差計（当社開発製品 msPOT）を用い、コンクリート抵抗による IR 損失分を補正しながら計測した。通電前の鋼材自然電位より 100[mV]以上のマイナス側に分極するインスタントオフ鋼材電位時の通電電流を記録した。表 2 と図 6 に結果を示す。初期防
食電流密度は確実に 100[mV]を満足するように 7[mA/m2]とした。
表 2 通電調整試験結果①

測定年月日： 2018(H30)年02月24日
防食
通電電流 通電電圧
電流密度[mA/m2]

電気防食面積：294 [m2]

気温：

鋼材InstantOff電位

鋼材On電位

20 [℃]

鋼材分極量[mVvsMnO2][mVvsMnO2][mVvsCSE]

№1

№2

№1

№2

№1

№2

備考

[mV]

[A]

[V]

0

0.00

－

－

－

-358

-327

-270

-239

0

0 自然電位

1

0.29

0.25

-393

-389

-384

-383

-296

-295

26

56

3

0.88

0.57

-457

-477

-433

-459

-345

-371

75

132

5

1.47

0.92

-518

-538

-476

-508

-388

-420

118

181

7

2.06

1.20

-564

-578

-507

-537

-419

-449

149

210

10

2.94

1.64

-625

-630

-542

-571

-454

-483

184

244

15

4.41

2.35

-711

-701

-587

-613

-499

-525

229

286

19) 通電開始
通電調整試験で決めた通電電流値にて通電を開始した。

図 6 通電調整試験結果②
30

№1

№2

20) 復極量確認試験（品質管理⑦）
通電調整試験で決定した通電電流で約 1 ヶ月程度通電した後、鋼材のインスタントオフ電位を計測し通電を遮断した。通電遮断し 24 時間後の鋼材オフ電位を記録し、24 時間前のインスタ
ントオフ電位との差が 100[mV]以上あることを確認した。結果を表 3 に示す。
表 3 復極量試験結果

気温
測定年月日

防食
通電 通電
電流
電圧 電流
密度

鋼材On電位[℃] [V] [A] [mA/m2]

鋼材InstantOff電位

鋼材自然電位
鋼材24時間後Off電位[mVvsMnO2] [mVvsMnO2] [mVvsCSE] [mVvsMnO2] [mVvsCSE]
№1

№2 №1

№2

№1

№2

№1

№2

№1

鋼材
分極量
復極量

備考

[mV]

№2 №1 №2

2018(H30)年02月24日

20 1.20 2.06

7 -564 -578 -507 -537 -419 -449 -358 -327 -270 -239 149 210 分極量2018(H30)年03月13日

22 1.20 2.06

7 -570 -539 -515 -509 -429 -423

2018(H30)年03月14日

22-354 -299 -268 -213

161 210 復極量

通電約 1 カ月後の復極量は 100[mV]を満足しており防食状態は良好であった。また、鋼材のオフ電位は若干プラス方向に変化していた。この時点では鋼材オフ電位（自然電位）は ASTM
C876 による判定で腐食不確定域にあるが、今後通電を継続していくと腐食無しの領域に移行する可能性もある。今後、引き続き定期点検を持続し、防食状態の経過観察を行いたい。
4.

おわりに
入社 3 年目の私にとっては最初のコンクリート電気防食工事であった。九州支店に配属され電気防食や被覆防食の基本となる港湾鋼構造物の調査・設計・工事をようやく覚えたばかりで不安であったが、お客様や協力会社、社内の協力を得て無事に完成できた。大学では土木を学んできたので多少は橋梁に親しみを感じて接することができた。しかし、予備知識もなく工事監督することに不安は感じていたので、日本エルガード協会が主催する電気防食施工管理技術者試験を事前に勉強し受験、合格して臨んだ。座学や実習で習った事を、時をおかずに実体験できたことは、自分にとっても大きな価値であった。
徳之島も初めての土地であった。南国らしく水が綺麗で、見たこともない動植物も目にすることができ、緊張が続く現場作業の合間に心癒されるものがあった。名前を知らない青い鳥が川の擁壁に当たったのか、弱って現場近くに落ちていたのを救って看病したが、亡くなってしまったのは残念であった。
離島という現場では材料の調達にも心を砕く。島中を駆け巡ってマスキングテープやドリルの刃を買い占めたので島民の方に迷惑をかけたかもしれない。今後は材料の準備を怠りなくしたい。自分なりに感じた創意工夫点、例えば TC ユニットの充填材を均す治具を金属製に変えて擦り減りを軽減する等の工夫を関係者に伝えて本工法をより良いものにしたいと考えている。また本工事では現場見学会も行われ、技術の普及に努め、その事は新聞記事にもなり、貴重な体験もできた。ここでの経験を今後の電気防食や被覆防食業務に活かしいくことを決意し筆をおくことにする。

5.

謝辞
最後に、本工事を遂行するにあたり、徳之島町建設課、株式会社福永建設、渕上建設工業株式会
社、オリエンタル白石株式会社の方々には多大なるご協力を賜りました。記して心より感謝申し上げます。また、事故も災害もなく、安全に完工して頂いた全ての工事関係者に敬意を表します。

31

NAKABOH REPORTNAKABOH REPORT№53 2018 年 12 月 3 日発行
編集発行人 篠田 吉央（非売品，無断転載を禁ず）
発行所 株式会社ナカボーテック
事業統括本部 技術管理部〒104-0033
東京都中央区新川 2 丁目 5 番 2 号
Tel.03-5541-5826
Fax.03-3555-9300ⓒ2018 NAKABOHTEC CORROSIONPROTECTING CO.,LTD.

第 53 号 2018 年 12 月