JP4146994B2

JP4146994B2 - 電気防食装置

Info

Publication number: JP4146994B2
Application number: JP2000360793A
Authority: JP
Inventors: 治信赤石; 正浩渡辺; 眞人田渕
Original assignee: 建装工業株式会社
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: JP2002167683A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、鋼矢板、鋼管矢板又は鋼管抗等を用いた港湾構造物、護岸構造物又は浮遊構造物等において、水面下にある鋼部材の腐食を電気的に防止する電気防食装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
護岸、桟橋、岸壁等の港湾構造物や浮桟橋、人工地盤として用いられる浮遊函体等に、鋼部材は広く用いられているが、水面下となる部分及び飛沫帯は腐食し易く、特に海水中に設けられている構造物では激しい腐食作用を受ける。このため、様々な防食措置が考えられており、水面下にある部分の防食手段の一つとして電気防食がある。
【０００３】
電気防食は、腐食を防止する鋼部材を陰極とし、この他に陽極を水中に設け、陰極に負の電位を生じさせるものである。陰極に負の電位を生じさせる手段としては、外部からこれらの間に電圧を印加する方法もあるが、陽極（流電陽極）にアルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）又はこれらを主成分とする合金等を用い、イオン化傾向の差による電池作用で、陰極に負電位を発生させる方法が一般に用いられる。
【０００４】
上記流電陽極は、水中の陰極と近接する位置に設けられるものであり、この流電陽極は、例えば、図８に示すように支持される。これは、Ａｌ合金等からなる流電陽極１０１を取り付け用鋼材１０２に固着しておき、この取り付け用鋼材１０２を鋼矢板１０３等の部材に水中溶接によって固定するものである。これにより、流電陽極１０１は、取り付け用鋼材１０２を介して防食すべき鋼部材と電気的に接続され、流電陽極１０１がイオン化しようとする作用によって防食すべき
鋼矢板１０３が負電位となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来から行われている電気防食技術では、次のような問題点がある。
流電陽極は、水中に徐々に溶出するものであり、年月を経ることによって体積が減少する。このため、一定の期間ごとに流電陽極を水中で取り付ける作業が必要となる。この取付作業は、潜水士が水中で溶接を行うものであり、熟練作業員と多くの費用が必要となる。また、作業は危険をともなうこともあり、特に放水路や取水路の護岸等では流速が大きく、潜水士による水中作業が困難な場合もある。
【０００６】
一方、水中溶接は、陸上で行う一般的な溶接に比べて強度が劣るものであり、６０％程度の強度となる。また、流電陽極が取り付けられる鋼矢板等は、水中溶接によって熱影響部が急冷され、脆化が起こりやすい。このため、地震時等に大きな力が作用すると水中溶接部に脆性破壊が生じるおそれがある。
【０００７】
また、流電陽極の取付けに多くの費用等が必要となることから、流電陽極の体積を大きくしておき、新たな流電陽極の取り付け頻度を減らすことが望まれる。しかし、このために構造物付近の水流によって大きな力が作用し、上記水中溶接の強度の問題及び鋼部材の脆化の問題も一層顕著になってしまう。
【０００８】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水中での作業を必要とせず、防食すべき構造物の鋼部材に悪影響を考えることが少ない電気防食装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、水底から立ち上げられた鋼部材で支持される構造物又は水面下に鋼部材を有する浮遊構造物の防食装置であって、前記構造物上における水面上で作業が可能な部分から鉛直下方に設けられた貫通孔に挿通され、下部が水中に突き入れられる金属棒と、前記金属棒の上端部に取り付けられ、該金属棒を吊り下げた状態で、前記貫通孔の上部に係止する支持部材と、前記貫通孔に挿通可能な形状を有し、吊り下げられた前記金属棒の水中に位置する部分に固着され、水中でイオン化して溶出する流電陽極と、前記金属棒と前記構造物の水面下にある部分とを電気的に接続する導電部材とを有する電気防食装置を提供するものである。
【００１０】
この電気防食装置では、貫通孔の水面上にある上側の開口から流電陽極が固着された金属棒を挿入して水中へ突き入れ、金属棒の上端部を貫通孔の上部で支持することができる。そして、この金属棒と水面下にある鋼部材とを電気的に接続することにより、鋼部材が陰極となって電位は負極性に維持される。このように構成することにより、流電陽極は構造物の水面上部分からの作業のみによって容易に設置することができる。また、金属棒を構造物の上から引き上げることによって交換も容易に行うことができる。
また、防食すべき鋼部材に対する溶接等の加工は不要となり、構造的な弱点を生じることもない。
【００１１】
なお、上記金属棒は導電性を有するものであり、腐食しにくい材料からなるものが望ましく、例えばステンレススチールを用いるのが良い。また、流電陽極は、従来から用いられている材料で形成することができ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ又はこれらを主成分とする合金等が用いられる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電気防食装置において、前記貫通孔は、水面下にある鋼部材の上部に支持されたコンクリート部材に設けられ、該貫通孔の軸線が、前記鋼部材の水と接する鉛直面と近接対向する位置にあるものとする。
【００１３】
護岸、岸壁等は、鋼矢板又は鋼管矢板上にコンクリート部材を支持する構造等が多く採用される。また、桟橋も鋼管柱の上にコンクリートの梁及び床版を支持するものが多い。そして、このコンクリート部材は、鋼部材の水と接触する鉛直面より一部が水面上に張り出すように設けられるのが一般的である。このような構造物では、コンクリート部材に鉛直方向の貫通孔を設けると、流電陽極を固着した金属棒を地上部分又は桟橋等の上からの作業によって、この貫通孔に挿通することができる。そして、流電陽極を水面下にある鋼部材と近接対向するように設置することができる。
【００１４】
なお、上記コンクリート部材に設けられる鉛直方向の貫通孔は、コンクリート部材の上方からコアボーリング等によって穿設するものであってもよいし、コンクリート部材を新設する際に、型枠内に管部材を配置しておくことによって設けるものでもよい。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の電気防食装置において、前記導電部材は、前記支持部材と着脱可能なプラグと、これに接続されるケーブルと、前記鋼部材の上部に接合して上方に立ち上げられ、コンクリート部材中に埋め込まれるとともに、上端部が前記ケーブルと接続された棒鋼とを含むものとする。
【００１６】
この電気防食装置では、ケーブルを予め鋼部材に接続しておくと、流電陽極を固着した金属棒を貫通孔に設置した後、ケーブルに接続されたプラグを嵌め合わせることによって、流電陽極と鋼部材とを電気的に接続することができる。また、流電陽極を交換する際には、プラグを取り外して直ちに金属棒を引き上げることができ、作業が極めて容易となる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の電気防食装置において、前記金属棒の上端付近と前記貫通孔の下端付近の内周面と対向する位置に、該金属棒と軸線が一致するように嵌め合わされ、外径が前記貫通孔の内径より小さい円筒状の振れ止め部材が取り付けられているものとする。
【００１８】
このような電気防食装置では、流電陽極を支持する金属棒は、構造物又は構造物に固定された部材によって横方向に拘束され、水流等によって流電陽極が振れるのを防止することができる。さらに、金属棒及び流電陽極の設置及び回収は、金属棒の上端部を引き上げる作業によって容易に行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明の一実施形態である電気防食装置の設置状態を示す立断面図であり、図２は平面図である。
この電気防食装置は、図１に示すように、海水３と接触する鋼矢板１とその頭部に設けられたコンクリート壁体２とを有する護岸構造物において、鋼矢板１の水面下にある部分の防食を行うものである。
【００２０】
この護岸構造物は、鋼矢板１を水底に鉛直に打ち込み、その頭部を覆うようにコンクリート壁体２を構築したものであり、鋼矢板１に係止されたタイロッド４（図２参照）を背面側の埋め戻し土６中に配置することによって、埋め戻し土６の土圧に抵抗し得る構造となっている。
【００２１】
上記コンクリート壁体２は、鋼矢板１と一体となるように形成され、水面上に張り出した部分に鉛直方向に貫通孔５が設けられている。この貫通孔５は、コンクリート壁体２を構築した後にコアボーリング等によって穿設されたものであってもよいし、コンクリート壁体２を構築する際に管部材を埋め込むことによって形成されたものであってもよい。
【００２２】
電気防食装置は、上記貫通孔５に挿通される金属棒１１と、この金属棒１１の下端部に固着されたアルミニウム合金からなる流電陽極１２と、上記金属棒１１の上端部に固着され、貫通孔５の上部側開口部に係止される支持部材１３と、コンクリート壁体２の上部で露出され、鋼矢板１と電気的に接続された電位測定用の端子１４と、この端子と上記支持部材１３とを接続するケーブル１５と、このケーブル１５を支持部材１３に着脱可能に接合するプラグ１６とで主要部が構成されている。
そして、上記流電陽極１２は、護岸構造物に沿って、０．４ｍ〜４．０ｍ程度の間隔で配置される。また、水深に応じて流電陽極の配置高さを複数段に分けて設けることもでき、それぞれの高さの位置に適切な間隔で配置される。
【００２３】
上記金属棒１１は、ステンレススチール（ＳＵＳ３１６）からなり、径が３５ｍｍ程度の丸棒であり、コンクリート壁体２の上面から流電陽極１２を所定の水深に支持することができる長さを有するものである。
【００２４】
上記流電陽極１２は、アルミニウム合金からなる円柱状の部材であり、金属棒１１を軸心上に埋め込むように鋳造されたものである。この流電陽極１２は、図３及び図４に示すように、円形断面を有する貫通孔５の内径ｄ１より小さい径ｄ２を有し、貫通孔５に挿通することができるようになっている。本実施形態では、貫通孔５の内径は７５ｍｍから１５０ｍｍ程度、流電陽極１２の径は４７ｍｍから１２７ｍｍ程度である。
【００２５】
上記支持部材１３は、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）からなり、図４に示すように金属棒１１と垂直に固着された円形プレート１３ａと、この円形プレート１３ａの上面に設けられ、クレーン等の吊り金具を係止することができる係止部１３ｂとを有し、円形プレート１３ａをコンクリート壁体２の上面に当接して、金属棒１１を吊り支持することができるようになっている。
【００２６】
上記金属棒１１の上端付近及び貫通孔５内の下端部付近と対応する位置には、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）からなる振れ止め部材１７が取り付けられている。この振り止め部材１７は金属棒１１と軸心が一致するように嵌め合わされた円筒状の部材であり、その外径は貫通孔５の内径よりやや小さくなっている。この振れ止め部材１７は、金属棒１１が貫通孔５内に挿入されて所定の位置に支持されたときに、貫通孔５内にあってその内周面と当接する。これにより、金属棒１１が横方向に振れるのを有効に拘束するようになっている。
【００２７】
上記電位測定用の端子１４は、図５に示すように、丸鋼１８（φ１６ｍｍ）の一端を鋼矢板１に溶接接合してコンクリート中に埋め込み、コンクリート壁体２の上部に露出した他端に取り付けられており、腐食しないようにステンレススチールが用いられている。なお、符号１９は、端子を納めて保護する端子箱である。
【００２８】
上記ケーブル１５は、護岸構造物の平面形状に沿って配置される複数の流電陽極１２の支持部材１３を互いに接続するものであり、さらにこれらの支持部材１３を電位測定用の端子１４と接続するものである。このケーブル１５と支持部材１３との接続は、プラグ１６によって着脱が可能となっている。
【００２９】
上記のような電気防食装置では、流電陽極１２と鋼矢板１とは、金属棒１１、支持部材１３、ケーブル１５及び電位測定用の端子１４等を介して電気的に接続される。したがって、流電陽極１２は、海水中にイオン化して溶出し、電池作用によって鋼矢板１の電位は負極性になる。これにより、鋼矢板１の腐食は有効に防止される。
【００３０】
さらに、この流電陽極１２は、貫通孔５に挿通されるものであるため、寸法が制限され、海水中への溶出によって比較的短い期間で消滅することになるが、陸上からの簡単な作業で交換及び点検等の維持管理を行うことができるので、一つの流電陽極１２の体積が小さいことによる維持管理費用の増加等も大きくはならない。
また、流電陽極１２は、比較的に径の小さい円形断面となっており、水中に支持したときに作用する流水圧を低減することができる。
【００３１】
上記実施形態は、鋼矢板とコンクリート壁体とを有する護岸構造物の防食を行うものであるが、同じ構成の電気防食装置は、図６又は図７に示すように、桟橋又は浮遊構造物の水面下にある鋼部材の防食にも用いることができる。
図６に示す桟橋は、海底に打ち込まれ、頭部が海面上に突き出した鋼管柱２１で、コンクリートの梁２２及びこの梁と一体となった床版２３を支持するものである。
【００３２】
この桟橋では、コンクリートの梁２２が鋼管柱２１の外周面より張り出した部分に鉛直方向の貫通孔が設けられ、流電陽極２６が固着された金属棒２５は上方からこの貫通孔に挿通される。そして、流電陽極２６が海水２４中に突き入れられ、鋼管柱２１と対峙する位置に支持されるとともに、金属棒２５が鋼管柱２１と電気的に接続される。これにより、鋼管柱２１の海面下の部分は有効に防食される。
【００３３】
一方、図７は、鋼函体からなる浮遊構造物に本願発明に係る電気防食装置を適用したものである。
このような鋼函体は、浮桟橋、浮橋、石油備蓄用貯槽、プラント等のための台船、飛行場等の施設のための人工地盤として用いられることができるものである。
このような浮遊構造物において、水面上の部分に函体３１の側面３１ａより張り出した部分３２を設け、この部分に鉛直方向の貫通孔を設けて流電陽極３４を設置する。貫通孔は、必ずしも一続きに連続したものでなくてもよく、上下に設けられた複数の張り出し部のそれぞれに設けられているものであってもよい。そして、流電陽極３４を支持する金属棒３３を上下に分断された貫通孔のそれぞれによって横方向に拘束し、流電陽極３４を所定の位置に支持することができる。このような浮遊構造物においても、図１から図５までに記載のものと同じ構成の電気防食装置を用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る電気防食装置では、水面上での作業のみによって、流電陽極の設置・交換・点検等を行うことができ、水中溶接が不要となる。したがって、作業効率、安全性、経済性に優れたものとなる。また、水中溶接が不要となることにともない、鋼構造部材に弱点を生じるおそれも解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態である電気防食装置の設置状態を示す立断面図である。
【図２】図１に示す電気防食装置の配置を示す平面図である。
【図３】図１に示す電気防食装置の設置状態を示す平断面図である。
【図４】図１に示す電気防食装置の要部の拡大図である。
【図５】図１に示す電気防食装置で用いる電位測定用の端子を示す概略断面図である。
【図６】本願発明に係る電気防食装置の他の適用例を示す概略図である。
【図７】本願発明に係る電気防食装置の他の適用例を示す概略図である。
【図８】従来の電気防食装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１鋼矢板
２コンクリート壁体
３海水
４タイロッド
５貫通孔
６埋め戻し土
１１金属棒
１２流電陽極
１３支持部材
１４電位測定用の端子
１５ケーブル
１６プラグ
１７振れ止め部材
１８丸鋼
１９端子箱

Claims

水底から立ち上げられた鋼部材で支持される構造物又は水面下に鋼部材を有する浮遊構造物の防食装置であって、
前記構造物上における水面上で作業が可能な部分から鉛直下方に設けられた貫通孔に挿通され、下部が水中に突き入れられる金属棒と、
前記金属棒の上端部に取り付けられ、該金属棒を吊り下げた状態で、前記貫通孔の上部に係止する支持部材と、
前記貫通孔に挿通可能な形状を有し、吊り下げられた前記金属棒の水中に位置する部分に固着され、水中でイオン化して溶出する流電陽極と、
前記金属棒と前記構造物の水面下にある部分とを電気的に接続する導電部材とを有することを特徴とする電気防食装置。
前記貫通孔は、水面下にある鋼部材の上部に支持されたコンクリート部材に設けられ、
該貫通孔の軸線が、前記鋼部材の水と接する鉛直面と近接対向する位置にあることを特徴とする請求項１に記載の電気防食装置。
前記導電部材は、前記支持部材と着脱可能なプラグと、これに接続されるケーブルと、前記鋼部材の上部に接合して上方に立ち上げられ、コンクリート部材中に埋め込まれるとともに、上端部が前記ケーブルと接続された棒鋼とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気防食装置。
前記金属棒の上端付近と前記貫通孔の下端付近の内周面と対向する位置に、該金属棒と軸線が一致するように嵌め合わされ、外径が前記貫通孔の内径より小さい円筒状の振れ止め部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気防食装置。