JPH086462B2 - 塩化物除去による鉄筋コンクリート修復方法 - Google Patents
塩化物除去による鉄筋コンクリート修復方法Info
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Description
修復する方法に関し、電解質材料の付着性剤塗布剤を鉄
筋コンクリート表面に一時的に被覆することから成る。
は内部補強材の腐食問題である。補強材の腐食は大抵の
場合塩化物汚染によって生じ、この汚染は時間経過に伴
う塩化物の漸進的な吸収から、又ある場合には、凝固を
加速するため元のコンクリートに塩化物を添加すること
から起こる。塩化物に汚染されたコンクリートを修復す
る為の従来技術は、汚染物を物理的に除去し、新しいコ
ンクリートを補填することから成る。この解決方法によ
れば、経費がかかり、少なくとも垂直面および頂部平面
に対して破損をもたらすこと明らかである。
電解技術による方法が提案されてきた。このような方法
をジェ・イー・スラッター(J.E.Slatter)が1976年に
彼の論文“材質特性”第21頁−第26頁で説明しており、
この方法は、内部補強材と、コンクリートの表面に収容
した液状電解質の中に漬けられる表面電極との間に、電
圧を加えることから成る。表面電極を電解の正極にする
と、コンクリート内の負塩化物イオンがコンクリート中
を通って外方の電解質の中へ泳動され、そこで酸化され
て正電極上に塩素ガスを発生するか、又は電解質中の成
分と化学的に反応する。
れ、補強材が腐食した橋梁デッキについて実施された実
験が記載されている。この実験では、橋梁デッキ部分を
3.5m2の区画に分割し、各区画毎に個別に処理された。
これらの区画には液状電解質の溶液を収容するシールさ
れた液溜めが設けられ、使用液状電解質として、いわゆ
るイオン交換体を伴って、又はイオン交換体伴わずに水
酸化カルシウム溶液が使用された。又、100V及至200Vの
間の電圧、及び区画毎に28A及至100Aの間で変動する電
流が使用された。スラッタの実験によれば、24時間の間
にコンクリート内の塩化物の90%までを除去することが
できた。イオン交換体なしで電解質が用いられた場合、
塩素ガスが白金鍍金チタン電極上で発生し、遊離塩素ガ
スとして放出された。
未だ商業的に成功していない。その理由の一つとして、
スラッター提示の電圧で作業する時には安全上の対策が
必要不可欠である。さらに重要なことは、スラッターの
方法は塩化物を水平スラブの上向き表面から除去する場
合にのみ有効である。しかしながら、上向きの水平スラ
ブを取り扱う時は、コンクリートを除去する旧来の方法
の方が相対的に簡単で廉価である。スラッターの方法は
以前の従来技術よりも経費がかかると言える。
去する経済的な電解方法を提供するものであって、安全
でかつ妥当な電気エネルギー必要量で実施でき、重要な
ことは、垂直面および下向き面に利用できる電解方法を
提供するものである。本発明による方法の重要な点は、
電解質材料を付着性塗布剤の形で用いて、垂直面又は下
向き面にすら被覆できるようにしたことである。又、分
散電極手段を被覆塗布剤の中に埋設し、電気系統の正端
子としている。処理が終了した時点で、すなわち、塩化
物汚染の程度が所要値まで減少した時点で、被覆塗布剤
および電極手段の双方をコンクリートの表面から取り外
すことにしている。この点に関し、本発明の方法は、例
えば内部補強材と表面電極手段との間に電位差を継続的
に維持するため、装置を恒久的に設置している陰極伝防
食とは著しく異にしている。
4)に於いて、凝結抑制グナイトのような材料が、適度
な導電性を有し、かつ処理の完了後に取除き可能なの
で、付着性電解質塗布剤として使用するに適した材料の
一つとして開示したが、本発明による特に好ましい方法
においては、付着性電解質塗布剤として、コンクリート
表面に対し自己固着性を有する、セルロースパルプ繊維
と水その他の溶液との混合質を使用している。前記パル
プ繊維は、再生新聞用紙から有利に得られるが、噴出ノ
ズルの出口で溶液と混合され、これら繊維−液体の予備
混合質が、処理される部分の表面に噴射され、一方、コ
ンクリートの表面は噴射された混合質から溶液の一部を
吸い込み、混合質はコンクリート表面に固着される。
は、内部試料を取り出して塩化物含有量について検査さ
れる。これらの初期検査から、塩化物減少の所要値に達
するまでの大略の時間を推定でき、処理は見込み時間が
経過するまで継続される。その後、内部試料を追加して
取り出し、最終的な処理状態を確定する。
に、以下の好ましい実施例の説明、及び添付図面が参照
されるべきである。
は頭上構造物の形態をした鋼材鉄筋コンクリート構造物
の本体を包括的に示す。コンクリート壁面には慣用の鋼
材鉄筋11が埋設されている。
終的には構造物の、とりわけ最も汚染られている表面に
付着性電解質塗布剤12を被覆することにより修復でき
る。導電性線材から成る、好ましくは格子状構造物の形
をした暫定的分散電極手段13を電解質塗布剤12の中に埋
設している。直流電圧源14を内部鉄筋11と暫定的電極構
成物13の間に接続している。これによって、コンクリー
ト壁に於ける鉄筋11に近隣する内部領域から電解質媒体
12に向かう塩化物イオンの電解的泳動が電界により時間
の経過を伴って行われる。本発明によれば、更に、コン
クリートの塩化物含有量が十分に減少するに至る予じめ
設定された時間経過後、電源14の接続が断線され、又、
電極13と電界質媒体とが取り外され、更に通例、塩化物
含有成分の将来の混入を抑制するため外表面15がシール
膜(図示せず)で被覆される。
第1の組の線材16と第2の組の線材17とを互いに直角に
配置し、交差する個所をスポット溶接してなる格子構造
のものを利用するのが特に好ましい。その特に有利な形
をした電極構成物13は、図示される如く直径約6mmのワ
イヤ16,17を用いて、一辺が約10−15cmの空隙を伴う格
子に組立てられたものである。この特定形状の電極構成
物は、勿論処理されるべき表面全体にわたって電極構成
物が均一に分散される限り、変更してもよい。
電気防食方法又は上述したスラッター論文の方法に於い
ては、外部電極手段は、泳動塩化物イオンに対し反応し
ないプラチナ鍍金チタンのような材料から形成されてい
る。本発明の方法に於いて使用する分散電極は、適切な
状況下でなら同じ材料により形成してよい。しかし、こ
の種材料は、或る種のイオン交換材を用いなければ、周
囲に遊離塩素ガうを放出するという欠点がある。よく知
られている如く、塩素ガスの放出は、換気が充分でなけ
れば安全上危険をもたらす。他方、イオン交換材の使用
は経費追加となる。
材から形成している。処理作業中遊離塩素イオンは鋼材
と反応して鋼材を腐食させる。これによって、遊離塩素
ガスの放出を実質上最低限に抑える。時間が経過するに
つれて、腐食生成物により個々の線材は断面積を減少す
るが、通例、電圧を幾分増加して、所要の電気密度を維
持する必要が生ずる。塩化物汚染の問題が特に深刻であ
る場合には、腐食生成物の形成により、分散電極構成物
は、実際に導電的い破断される虞れがあり、この場合電
極13を交換しなければならない。本発明の特に好ましい
実施例では、線材格子電極13は、コンクリート構造物の
前面15から僅かに間隙をあけて、通例、一辺が2cmの角
材状の木の押当て材18で支持されている。この押当て材
18は、第1図に示す如く、例えば、一辺約2mの格子状に
して、鉄筋コンクリート構造物の面に取り付けられる。
次いで、分散電極構造物13が押当て材18に股釘その他の
適当な手段で固定され、この結果、外部電極は、コンク
リート構造物の表面15に対して適切な距離をおいて支持
される。
着性材料から形成され、水分を帯びた状態で適当な導電
度を有するものである。この材料として、処理の過程中
に凝固しないように抑制したある種のグラウトを用いて
もよい。しかし、当該電解質媒体としては、紙粘土状の
セルロース材料から成るもの、即ち、セルロースパルプ
と、水又は他の溶液、例えば水酸化カルシウム溶液との
混合質によるものが使用されるのが好ましい。セルロー
ス材料として、慣用の紙製造用パルプが利用されるが、
或いは好ましくは再生紙が利用される。セルロースパル
プ材料は、混合ノズル19内部で溶液と混合され、ノズル
19から混合質をノズル19から噴射することによりコンク
リート構造物表面に被覆される。
の塗布に備えて、湿潤率を最初に検査しておき、必要と
あれば調整して、準備しておく。この検査は、コンクリ
ートの適切な個所に窪みを作り、次いで窪みの出口を封
止し、この窪み内の空気が一定の相対的湿度を示すまで
行われる。この空気の相対湿度は、慣用の計器類で測定
される。湿度が90%以下であれば、飽和点になるまでコ
ンクリート構造物の外部表面に水を吹き付けることが望
ましい。表面水分が吸収されるまで短時間保留してから
セルロースパルスと水又は他の溶液の混合質が湿気を帯
びたコンクリートの表面に噴射される。コンクリートは
多孔質特性を有するので、パルプ混合質の液体をコンク
リートの細孔に吸収する。それ由、セルロースパルプと
水、股はパルプと溶液との混合質が表面15に確実に固着
される。
gに対して重量比約2.7倍及至約4.0倍の水その他の溶液
が均一に混ぜられて成るものが好ましい。その2つの成
分材は混合ノズル19で一緒にされるが、パルプ繊維は供
出チューブ22を通って空送されると共に、液体成分がチ
ューブ23を通って供給されることにより、パルプ繊維と
混合ノズ19で合流する。パルプと溶液の混合質は、紙粘
土材の形態をとって急早に積み上げられ、コンクリート
に対し自ら固着する。又、内部相互凝結性が高い。好ま
しくは、紙粘土状材料の第一層がコンクリート表面に木
製押当て材18の厚さとほぼ等しい深さ(例えば約2cm)
になるまで吹きつけられる。この第一層が被覆された
後、分散電極格子13が押当て材の露出面24に、かつ被覆
第一層の上に横たえて、取付けられる。その後、パルプ
と溶液の混合質が分散格子構成物の上面に追加して吹付
けられ、全体としてその厚さが約4−5cmの層を作る。
パルプ繊維と溶液との混合質は、乾燥繊維がコンクリー
ト表面一平方メータ当たり約5.0kg及至6.0kgに対し、水
その他の溶液がコンクリート表面一平方メータ当たり16
及至20の割合で、コンクリート表面に全体的に被覆
される。
の故に、十分に高い導電性を有し、処理が有利に実施さ
れることを可能にしている。従って、電源14はパルプ液
体の混合質が上述の形で被覆された直後に接続するとよ
い。勿論、紙粘土状媒体12内部の水分を一定割合に維持
することが必要であり、これは、必要な回数、電解質媒
体12の表面に水を吹付けることにより行われる。通常、
1日2回が適当である。
塩化物割合が許容値に減少するまで維持される。通常、
内部試料のサンプルが処理の開始前に選択された個所で
採取され、これらの初期の試料サンプルから測定された
塩化物含有量から、修復処理に必要とされる時かをおよ
そ推定できる。その見込み時間に達した時、任意に別の
組の内部試料サンプルを採取し、コンクリートの塩化物
割合を所定の満足すべき値まで下げるのに必要とされる
残りの処理を正確に確定する。通例、電源14により加え
られる電圧は、必要に応じて調整し、内部と外部電極間
の電流密度がコンクリート表面一平方メータ当たり約1A
及至5Aになるよう維持している。尚、電圧は、安全上の
対策からいかなる場合も40ボルト以下に維持される。
置を設けて、前記鋼材の分極を回避するようにしてもよ
い。特わけ、プレテンション又はポストテンションを被
ったコンクリート構造物に於ける如く鉄筋鋼材が引張力
の作用を受けている場合、その鉄筋鋼材は水素脆化の虞
れがあるので、今まで述べてきたような方法の使用は、
通常考えられない。つまり、このような状態で処理が継
続されるにつれ鉄筋鋼材は徐々に分極される。分極が臨
界域に達した時に、通例の処理では二週間以内に起こり
得るが、水素の発生が促され、引張力を受けた鋼材は水
素脆化を被むる虞れがある。このような条件は、明らか
に引張力負荷構造物にとって極めて有害である。
状態は、定期的に監視される。分極が危険域に達した場
合、分極が消失するまでの間処理が中断されるか、或い
は分極を早急に消失させるため、電流の方向を短時間逆
にする。
準半電池25は鉄筋に近接させてコンクリート中に埋装さ
れる。鉄筋と基準半電池との間に現れる電圧(以下基準
電圧と呼ぶ)が、分極の臨界域を示す所定値に達した場
合、所要の処理変更(例えば、電圧中断、又は電圧の向
きを逆にすること)が行われる。例えば、基準半電池25
が銅と硫酸銅から成る電池25の場合、マイナス1000ミリ
ボルトの電圧が測定されたら、危険状態に達しているこ
とを示しており、この時点で処理は一時的に中断する
か、又は電流の向きを短時間逆にしなければならない。
又基準半電池25が鉛と配化鉛から成る電池の場合、マイ
ナス500ミリボルトの電圧が測定された場合、危険域に
あることを示している。
に測定するためには、外部電源14からの基本処理電圧を
遮断する必要がある。従って、本発明の好ましい実施例
に於いては、外部電圧は定期的に、例えば10分毎に遮断
される。第3図に示すように、外部電圧が遮断される
と、基準電圧は、曲線30に沿って、最初急速に、次いで
真の基準電圧を表す限界状態に近付くにつれて遅い割合
で降下する。5秒及至10秒間の遮断後、曲線は平坦化し
始め、所定電圧値31に基準電圧が到達しつつあるか否か
が観測者に対して明らかになる。尚、その所定電圧値は
基準半電池の成分の関数である。第3図に於いて、3つ
の遮断周期が図示されている。第1の遮断周期の終わり
で、基準電圧は番号32で示される値を示し、所定危険値
よりかなり上にある。従って、電源14から外部電圧が再
度印加される。約10分後の第2の遮断周期の終わりにお
いて、基準電圧減衰曲線33は危険値に近接するが届かな
い。よって、外部電圧がさらに次の周期のため再度印加
される。第3の遮断周期の終わりにおいて、電圧減衰曲
線34は、内部鉄筋鋼材の危険状態を示すものとして注意
を要するラインより下を通る様子が示されている。この
時点で、外部電圧は、鋼材の分極が消失するに十分な時
間にわたって中断されるか、或いは外部電圧が短時間に
わたって方向を逆にして印加される。
御により容易行うことができる。例えば外部電圧を所定
周期で遮断させ、基準電圧の減衰曲線を監視するように
設計された簡単なマイクロプロセッサ回路により行うこ
とができる。
に張力がかかっているか否かにかかわらず、任意の内部
鉄筋構造物と関連して用いることができる。ただ、この
ような制御手段は、張力がかかっている鉄筋材と関連し
て使用することで、意義が増大する。
は、勿論、例示的なものであって、開示の明確な示唆か
ら逸脱することなくある種の変更態様は可能である。従
って、本発明の全範囲を決定するには特許請求範囲を参
照すべきである。
の塩化物を、実質上破壊を伴わずに除去する特に有益で
効果的な方法を提供できる。又、電解質表面媒体とし
て、自己固着性を有し、取除き可能な材料を使用してい
るので、垂直面ならびに下向きの頭上面における電解技
術の実施が可能となる。自己固着性媒体は、十分な水分
を保持して適切な程度の導電性を備え、同時に、使用中
固着性並びに内部相互結合性を留め、処理の完了時に容
易に取除ける。
粘土状材料、通例剪断パルプ繊維から成る新聞用紙用パ
ルプから形成していることは、有益である。パルプ繊維
は新品でも良いが、経費の点から再生新聞用紙がさらに
望ましい。パルプ材料は現場で液体と混合され、少なく
とも約90%の相対湿度まで加湿して準備されたコンクリ
ートの表面に吹き付けられる。現場で被覆される紙粘土
状材料は、重要な利点として、コンクリート表面に対し
すぐれた自己固着性を有するので、垂直面および/又は
頭上面上での使用を容易なものとしている。同様に、こ
の材料は本質的に重量が軽く、垂直および頭上面でのそ
の使用を可能なものとしている。コンクリート表面への
紙粘土状電解質媒体の塗布は、噴出ノズルにより材料の
混合と付着の双方が実施されるが、簡単かつ安価に行え
る。紙粘土状材料は、本質的に軽量特性を有するので、
このような材料を使用する時には、通例外部電極格子を
別に支持することが望ましく、これは木製の押当て材又
は他の比較的非導電性の材料により行われる。
であり、定期的に追加の水分その他の溶液を吹付けるこ
とにより容易に再加湿できる。この材料は、通例2週間
から8週間かかる処理時間の間に、容易に所定の場所に
保持できる点で極めてすぐれた耐久性がある。更に、特
に重要な点として、紙粘土状材料は処理の完了時に例え
ば高圧噴射機を用いて容易に取除くことができ、従っ
て、使用した材料の処分は簡単かつ比較的安価に行え
る。
る外部格子電極として鋼材から形成したものを使用して
いるので有益である。即ち、鋼材電極格子を利用して、
コンクリートから遊離し電解質媒体に向かって泳動する
塩化物イオンにより鋼材を腐食させ、よって鋼材に関
し、遊離塩素ガスを放出すると言うよりもむしろ腐食生
成物生じせしめる。なぜなら、多くの状況に於いて、安
全上の理由から遊離塩素ガスの大量の放出は許されな
い。鋼材電極格子の使用は、電極が腐食生成物によって
消耗させるけれど、例えばイオン交換体を供給する解決
法よりも優れている。殆どの場合、腐食生成物の成長を
電圧値(40ボルトの最大所要値まで)を増加することで
食い止めることができる。特に腐食がひどい場合は、処
理が完了する前に電極格子を交換する必要が生じ得る。
本発明の処理は、慣用の白金鍍金チタンのような電極材
料の使用を妨げないけれど、鋼材電極の使用が殆どの場
合について好ましく有益である。
分極を監視して、制御が行えるようにしている。この点
に関して、水素脆化の虞れの故に、本発明に於ける塩化
物除去の電解方法のような処理を、内部鉄筋鋼材が張力
のかかった状態で保持されている場合、特にプレテンシ
ョン又はポストテンション構造物の場合には、従来利用
することができないと考えられてきた。本発明の方法
は、分極の状態を埋込み基準半電池のような手段を介し
て監視することも含んでいる。本発明による処理が続行
されるにつき、内部鉄筋の分極が増加するけれど、この
分極は定期的に監視される。分極が水素ガスの発生を促
す程度に達し、従って張力下にある鋼材の水素脆化が起
こる虞れにある時点で、処理を所要期間中断するか、或
いは印加電圧の極性を短時間逆向きにさせて、分極状態
を散逸させる。この監視手段により、処理は張力下にあ
る構造物に対しても安全に実施できる。
鉄筋コンクリート壁の一部切欠き部分正面図。 第2図は図1の線2−2についての拡大部分断面図。 第3図は被処理鉄筋コンクリートの補強鋼材の状態を判
定するために監視された基準電圧の基準的な電圧対時間
曲線を示した簡略図。
Claims (5)
- 【請求項1】鉄筋コンクリートの外表面に電解質材から
成る付着性塗布剤を一時的に被覆し、この被覆塗布剤に
分散電極手段を埋設して、前記コンクリートの内部鉄筋
と前記分散電極手段との間に直流電圧を印加して、前記
コンクリート内部から前記電極手段に向かって塩化物イ
オンを泳動せしめ、塩化物が充分に除去された後に電圧
を中断し、しかる後前記分散電極手段と前記塗布剤を取
除くことから成る塩化物除去による内部鉄筋コンクリー
ト修復方法であって、 (a)前記電解質材をセルロースパルプ繊維から形成
し、 (b)前記パルプ繊維に液体を予じめ混合して、自己固
着性材料を形成しめて、 (c)この自己固着性材料を前記コンクリート外表面上
に吹き付け、 (d)コンクリート外表面に対する被覆後、外自己固着
性材料を定期的に再加湿する ことによって特徴づけられる塩化物除去による内部鉄筋
コンクリート修復方法。 - 【請求項2】(a)前記コンクリート外表面に相対的非
導電性の押当て材を間隔を空けて取付け、 (b)前記コンクリート外表面に前記付着性塗布剤の第
一層を被覆せしめ、 (c)しかる後、前記押当て板及び前記第一層の外側に
前記電極手段を設置し、 (d)しかる後、前記電極手段の上に前記付着性塗布剤
の第二層を被覆せしめる ことによって特徴付けられる特許請求の範囲第1項記載
の内部鉄筋コンクリート修復方法。 - 【請求項3】(a)前記電極手段と前記内部鉄筋との間
に、約1アンペア/m2乃至5アンペア/m2の電流を供給す
るのに充分な直流電圧を印加し、 (b)前記電圧を必要に応じて適宜調整して、当該電流
を一定に維持せしめた ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内部鉄筋
コンクリート修復方法。 - 【請求項4】(a)前記パルプ繊維は、外繊維2.5kg乃
至3.0kgにつき概略約8から約10の液体で予じめ混
合せしめられ、 ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内部鉄筋
コンクリート修復方法。 (b)前記パルプ繊維は、前記コンクリート外表面に対
し厚みが約4cm乃至5cmの層状に被覆せしめられる ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内部鉄筋
コンクリート修復方法。 - 【請求項5】(a)基準電極に対する前記内部鉄筋の電
位差を処理中定期的に測定し、 (b)前記内部鉄筋の水素脆化の可能性に導くことにな
る水素発生を促す状態を前記電位差が示した時点で、前
記直流電圧の印加を一時点に中断し、 (c)前記直流電圧の印加の一時的中断の間、前記内部
鉄筋と前記電解質塗布剤との間に反対極性の直流電圧を
随意に印加せしめる ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内部鉄筋
コンクリート修復方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35226689A | 1989-05-16 | 1989-05-16 | |
| US352266 | 1989-05-16 | ||
| US07/366,204 US5198082A (en) | 1987-09-25 | 1989-06-09 | Process for rehabilitating internally reinforced concrete by removal of chlorides |
| US366204 | 1989-06-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02302384A JPH02302384A (ja) | 1990-12-14 |
| JPH086462B2 true JPH086462B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
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