JPH0813528A - 金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属製支柱コンクリート埋込み部における防
食を適切に行なうことのできる方法を提供する。 【構成】 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱の端部を
コンクリート中に埋め込んで設定するに当り、該支柱の
地覆部内に犠牲陽極を設け、前記支柱構成金属の腐食電
位または孔食電位より１００ｍＶ以上卑な電位を保持さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属製支柱コンクリート
埋込み部の防食方法に係り、金属製支柱コンクリート埋
込み部における防食を適切に図ることのできる方法を提
供しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】金属製支柱として高欄支柱などは従来か
ら広く採用されているところであるが、このような金属
製支柱の地覆コンクリートとの接合方法として従来から
採用されているものは以下の如くである。 表面処理された鋼製基礎部体にアルミニウム角パイ
プをボルトで固定したもの。 鋼製ベースアングルを取付けたアルミニウム製角パ
イプをコンクリート中に直接埋込んだもの。 表面処理された鋼製パイプをコンクリート中に直接
埋込んだもの。

【０００３】なお、アルミニウム支柱のベースアングル
やコンクリート中鉄筋等との異種金属間における接触腐
食を防止するために、ベースアングルや取付ボルト、ナ
ット等の絶縁処理をなすことが近年提案されており、勿
論鋼製高欄などにおいて粉体塗装の如きによる厚膜塗覆
をなすようなことについても検討がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の技術の
によるものでは、鋼製基礎を加工した後に再び表面処
理することが不可能であり、また斯うした構造では水が
溜り易い構造的欠点があることから短期間に発錆し、そ
れに伴って鋼を防食すべくアルミニウム支柱が腐食して
貫通孔を生じたり、腐食生成物の体積膨脹により支柱自
体が破壊されて使用に耐えなくなるなど問題点を有す
る。

【０００５】またによるものでは表面処理された鋼
製支柱は損傷を受け易く、しかも腐食速度を決定する有
害陰イオン供給の多いコンクリート地覆部界面などにお
いて発錆が生じ易く、頻繁な塗り替えを必要とし、更に
支柱内面は防食が困難で一般的に無防食であり、水や電
解質の浸入炭酸ガスや海塩粒子の浸透などによって長期
的に発錆が著しいし、またコンクリート中の鉄筋がベー
スアングルと短絡し、支柱自体も腐食する欠点がある。
何れにしても腐食生成物による体積膨脹によって図４に
示すように支柱１０の角部などを起点としたひび割れ１
１が発生することは周知の如くで、斯様なひび割れ１１
により地覆部のコンクリート５における強度は急激に低
下し、安全性において大きな問題となり、その修復には
コンクリートを破壊し鉄筋などを交換し、場合によって
は支柱１０自体も新しいものと交換することが必要であ
って、著しい工数と費用を必要とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
従来のものにおける技術的課題を解決することについて
検討を重ね、鉄鋼またはアルミニウムによる金属製パイ
プによる支柱を用い、該金属製パイプの地覆部内に犠牲
陽極を取付けることによって的確な防食を図り、このよ
うな支柱の耐用性を有効に向上することに成功したもの
であって、以下の如くである。

【０００７】(1) 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱
の端部をコンクリート中に埋め込んで設定するに当り、
該支柱の地覆部内に犠牲陽極を設け、前記支柱構成金属
の腐食電位または孔食電位より１００ｍＶ以上卑な電位
を保持させることを特徴とする金属製支柱コンクリート
埋込み部の防食方法。

【０００８】(2) 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱
の地覆部内に陽極を設け、該陽極に外部電源を取付け、
外部電源方式により支柱構成金属の腐食電位または孔食
電位より１００ｍＶ以上卑な電位を保持することを特徴
とする金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。

【０００９】(3) 地覆部支柱内部の犠牲陽極または耐
久性陽極の周囲にバックフィル材を充填して接地抵抗を
減ずることを特徴とする前記（１）または（２）項の何
れかに記載の金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方
法。

【００１０】(4) バックフィル材に石膏、ベントナイ
ト、硫酸ナトリウムの１種または２種以上を添加し、接
地抵抗を３００Ω・cm以下とすることを特徴とする前記
（３）項に記載の金属製支柱コンクリート埋込み部の防
食方法。

【００１１】鉄鋼またはアルミニウムによる支柱の端部
をコンクリート中に埋め込んで設定するに当り、該支柱
の地覆部内に犠牲陽極を取付け、前記支柱構成金属の腐
食電位または孔食電位より１００ｍＶ以上卑な電位を保
持させることによって金属パイプ柱の内面を主体とした
全般に有効な腐食防止を図ってコンクリート層における
ひび割れの発生防止および耐用性の向上を得しめる。犠
牲陽極の電位が卑な電位として１００ｍＶ未満の場合に
はそれらの効果が不充分である。このような犠牲陽極材
の電位について更に説明すると、例えば0.３％の海塩粒
子を含むモルタル抽出水における鉄鋼の腐食電位は約−
５８０ｍＶ vs ＳＣＥ、６０６１押出形材支柱およびＡ
Ｃ４Ｃ鋳物支柱の孔食電位は前記腐食液中で約−７００
ｍＶ vsＳＣＥであるから本発明による犠牲陽極材の電
位はそれら被防食材の腐食電位または孔食電位より１０
０ｍＶ卑な電位であることが必要である。なお設定電位
の下限値は−２０００ｍＶ vs ＳＣＥであり、この値以
下であると却って生成するアルカリによってアルミニウ
ム高欄支柱などの腐食が進行する恐れがあり、また鋼製
高欄支柱では水素吸蔵の恐れがある。

【００１２】金属支柱より電位が卑な犠牲陽極金属とし
てアルミニウム、亜鉛、マグネシウムおよびそれらの合
金を用いることによって上記電位差を適切に得しめる。
マグネシウム合金および亜鉛合金はアルカリ中で不働態
化し、犠牲陽極としての性能を示さないが、海塩粒子の
供給によって腐食が進行するため犠牲陽極として使用可
能である。

【００１３】鉄鋼またはアルミニウムによる支柱の地覆
部内に陽極を設け、該陽極に外部電源を取付け、外部電
源方式により支柱構成金属の腐食電位または孔食電位よ
り１００ｍＶ以上卑な電位を保持することにより多数の
支柱に対し簡易に適切な電位差を採った防食設備を形成
せしめる。本発明による防食法では陽極として白金めっ
きチタン陽極、炭素系、鉛合金系及び珪素鉄系の耐久性
陽極を用いて、外部電源から通電する方法が好ましい。
但し外部電源を用いる場合には、陽極と高欄支柱が電気
的に接触すること（短絡）を避ける必要がある。また前
記犠牲陽極に外部電源により通電して防食することもで
きる。

【００１４】地覆部支柱内面の犠牲陽極または耐久性陽
極の周囲にバックフィル材を充填して接地抵抗を減ずる
ことによって犠牲陽極の安定した防食効果を発揮させ
る。

【００１５】前記バックフィル材としては保水性の良好
なカルボキシメチルセルローズ、澱粉、ポリアクリル酸
塩、イソブチル−マレイン酸共重合物の単独およびそれ
らの混合物に代表される高分子吸収体を必須成分とし、
比抵抗の小さい電気良導体としての性能を安定的に発揮
させる。

【００１６】なお前記バックフィル材に石膏、ベントナ
イト、硫酸ナトリウムの１種または２種以上を添加し、
コンクリートと犠牲陽極の接地抵抗を３００Ω・cm以下
とすることにより防食目的を支柱外コンクリート地覆部
界面まで安定的に達する。この接地抵抗値より大きい値
であると犠牲陽極の防食効果が、犠牲陽極からの最遠防
食目標である支柱外コンクリート地覆部界面まで安定的
に及ばない。なおこのバックフィル材は、支柱内面に直
接犠牲陽極を埋め込む形で充填してもよく、また布製或
は長期間破けることのない通気性のある紙製の袋に犠牲
陽極を取り囲む形で充填してもよい。

【００１７】

【実施例】上記したような本発明によるものの具体的実
施例について説明すると、先ず本発明における陽極２の
取付位置は図１に示すように、支柱パイプ１内のコンク
リート５地覆界面より下部に設定しなければならない。
通常地覆界面近傍には水抜き穴があいており、これより
高い位置では陰極防食が実質的に不可能である。またこ
のような犠牲陽極の設置方法は、支柱内部のコンクリー
ト地覆部界面以下の場所ならば何処の部位でもよいが、
地覆部コンクリートと、犠牲陽極或は充填剤または支柱
金属と直接接触することが必須条件である。具体的な取
付は図２、図３に示すようにボルト４、ナット６や、ビ
ス等により支柱本体１と電気的導通状態に保たれ支持金
具７を配設して定着され、支柱１の地覆部コンクリート
５より水抜孔８を設ける。また図１に示したようにリー
ド線８を用いて支柱１に導通させてもよい。耐久性陽極
を用いた外部電源による陰極防食の場合には、該耐久性
陽極と高欄支柱、レール等金属構成物と短絡させてはな
らない。

【００１８】本発明に用いられるコンクリート地覆埋め
込み部高欄支柱内部に設置される犠牲陽極或は耐久性陽
極が基礎コンクリート上に置かれ支柱内部に土壌等の導
電物質がない場合は、そのままの状態では電気的な抵抗
が大きく、犠牲陽極としての性能を発揮し難いため、犠
牲陽極とコンクリート地覆部の接地抵抗を減ずるため、
陽極周囲を充填材で包囲する。所謂バックフィル材を使
用することは前述の如くである。

【００１９】具体例として一辺が１０cmの角形鉄製高欄
支柱の腐食電位、Ａ６０６１Ｓ−Ｔ６アルミニウム合金
製高欄支柱及びＡＣ４Ｃアルミニウム鋳物合金の孔食電
位を、0.３％ NaCl を含むモルタル抽出液中（１０ｇの
ポルトランドセメントを２５mlの純水に溶解させ、その
後濾過して抽出液とした）で求め、一方、細骨材中に0.
３％の NaCl を添加し、モルタルと細骨材の混合比１：
３で混ぜ合わせ、さらに水を加えてコンクリートを養生
し、前記鉄製支柱、６０６１支柱、ＡＣ４Ｃ鋳物支柱を
図２に示すような状態で海浜から５ｍの塩粒子の供給の
非常に多い地点で該コンクリート中に打設し、その際、
コンクリート中には鉄筋を入れて、支柱と鉄筋の接触有
無の条件下で暴露試験を実施した。即ちこのような暴露
試験実施条件及び試験結果を本発明例および比較例につ
いて示すと次の表１および表２の如くである。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】上記したような表１の結果から明らかなよ
うに、本発明による試料番号１〜１８のものは、何れの
防食法もコンクリート中における自然電位は、腐食電位
或は孔食電位より卑に分極し、且つ支柱本体に腐食は発
生せず、従ってコンクリート割れも認められないという
安定した防食状態を示すことが確認された。またバック
フィル材の効果も十分であって、例え支柱内の陽極が防
食のために消耗しても、陽極を取り替えて引続き防食作
用の維持されることが確認された。

【００２３】これに対し比較例１９〜２１の無防食状態
のアルミ支柱には鉄筋との接触による異種金属接触腐食
が発生し、コンクリートの地覆部割れを誘発する結果と
なり、この状態では地覆部の強度低下を免れない。また
鋳鉄高欄は支柱内面からの腐食が進行する結果となっ
た。また比較例２２〜２４のコンクリート地覆部内部に
犠牲陽極を埋め込む場合には、支柱自身の防食状態は良
好であったが犠牲陽極の消耗が激しく、その結果として
犠牲陽極表面に腐食生成物の付着が著しく、この腐食生
成物の堆積膨脹によってコンクリートの割れを誘発する
結果となった。

【００２４】以上説明したように本発明によるものは、
金属製高欄支柱などの防食技術として支柱内部に直接あ
るいは間接的（バックフィル材を介し）に犠牲陽極を取
付けることにより有効な防食を図らしめ、絶縁工法のよ
うに施工ミスによる鉄筋との短絡がないため、異種金属
接触腐食による支柱の消耗、コンクリート地覆部割れが
ないこと、さらには支柱内部の腐食が防止できること、
厳しい腐食環境では犠牲陽極の取り替えも可能であるた
め、長期耐食性も保証される等の特性を備えており、金
属製高欄支柱などについての長期防食方法として、きわ
めて有利、且つ有用な方法であることが確認され、工業
的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による外部電源方式の金属製支柱コンク
リート埋込み部防食方法実施態様の断面的説明図であ
る。

【図２】本発明による金属製支柱コンクリート埋込み部
防食状態を示した部分的な縦断面図である。

【図３】図２に示したものの横断面図である。

【図４】従来技術による金属支柱設定部における腐食に
伴うコンクリートのひび割れ発生状態を示した斜面図で
ある。

【符号の説明】

１ 金属中空柱 ２ 陽極 ３ バックフィル材 ４ ボルト ５ コンクリート ６ ナット ７ 外部電源 ８ 水抜孔 １０ 支柱 １１ コンクリートに発生したひび割れ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱の端
   部をコンクリート中に埋め込んで設定するに当り、該支
   柱の地覆部内に犠牲陽極を設け、前記支柱構成金属の腐
   食電位または孔食電位より１００ｍＶ以上卑な電位を保
   持させることを特徴とする金属製支柱コンクリート埋込
   み部の防食方法。
2. 【請求項２】 鉄鋼またはアルミニウムによる支柱の地
   覆部内に陽極を設け、該陽極に外部電源を取付け、外部
   電源方式により支柱構成金属の腐食電位または孔食電位
   より１００ｍＶ以上卑な電位を保持することを特徴とす
   る金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。
3. 【請求項３】 地覆部支柱内部の犠牲陽極または耐久性
   陽極の周囲にバックフィル材を充填して接地抵抗を減ず
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製支
   柱コンクリート埋込み部の防食方法。
4. 【請求項４】 バックフィル材に石膏、ベントナイト、
   硫酸ナトリウムの１種または２種以上を添加し、接地抵
   抗を３００Ω・cm以下とすることを特徴とする請求項３
   に記載の金属製支柱コンクリート埋込み部の防食方法。