結論

本 論 文 は ， 電 気 防 食 が 適 用 さ れ た 港 湾 施 設 の 維 持 管 理 を 効 率 的 か つ 適 正 に 行 う こ と を 目 的 と し ， 鋼 構 造 物 と コ ン ク リ ー ト 構 造 物 に 対 し て 電 気 防 食 シ ス テ ム の 運 用 上 の 課 題 を 抽 出 し ， 実 験 室 試 験 お よ び 実 構 造 物 試 験 を 通 し て 検 討 を 行 っ た ．

港 湾 鋼 構 造 物 で は ， 流 電 陽 極 法 の 維 持 管 理 手 法 に つ い て 検 討 し た ． 電 気 防 食 シ ス テ ム を 適 正 に 維 持 し ， 計 画 的 に 更 新 し て い く た め に は ， 定 期 的 な 点 検 に よ っ て 施 設 の 防 食 状 態 と 電 気 防 食 シ ス テ ム の 寿 命 を 把 握 し て お く 必 要 が あ り ，Ec-Iaプ ロ ッ ト に よ る シ ス テ ム 状 態 の 確 認 手 法 と 陽 極 寿 命 の 簡 易 推 定 手 法 を 提 案 し た ． ま た ， 過 剰 設 計 と な る 可 能 性 も あ る 現 状 の 更 新 設 計 法 を 見 直 し ， 修 正 設 計 法 を 提 案 し た ．

港 湾 コ ン ク リ ー ト 構 造 物 で は ， 電 気 防 食 の 評 価 方 法 に つ い て 検 討 し た ． 道 路 橋 に 比 べ て 港 湾 の 桟 橋 施 設 は 潮 流 の 影 響 を 受 け る な ど ， 環 境 も 様 々 で あ る ． そ こ で ， 飛 沫 帯 と 干 満 帯 に お け る 電 気 防 食 特 性 の 確 認 と 電 気 防 食 評 価 方 法 の 検 討 を 行 い ， 鉄 筋 表 面 の 環 境 改 善 効 果 を 考 慮 し た 設 計 方 法 と ， 湿 潤 環 境 下 に お け る 電 気 防 食 基 準 （-650mV vs.Ag/AgCl(sat.KCl)） を 提 案 し た ．

以 下 に 本 研 究 で 得 ら れ た 結 論 を 示 す ．

≪ 港 湾 鋼 構 造 物 の 維 持 管 理 手 法 に 関 す る 検 討 ≫

第 3 章 で は ，電 気 防 食 が 適 用 さ れ た 港 湾 鋼 構 造 物 の 維 持 管 理 手 法 に つ い て 検 討 を 行 っ た ． 3.2 で は ， 実 構 造 物 の 電 気 防 食 試 験 に よ っ て 得 ら れ た デ ー タ を 用 い ， 電 気 防 食 シ ス テ ム の 維 持 管 理 手 法 に つ い て 検 討 し た ． 得 ら れ た 知 見 は 以 下 の 通 り で あ る ．

1）10 年 経 過 し た 大 井 埠 頭 新 5 バ ー ス 下 部 工 の 電 気 防 食 試 験 に お い て ，カ ソ ー ド 電 位 -ア ノ ー ド 電 流 プ ロ ッ ト （Ec-Iaプ ロ ッ ト ） は 直 線 状 に 分 布 し て お り ， 時 間 の 経 過 と と も に 卑 電 位-低 電 流 側 に 変 化 す る 傾 向 を 示 し た ．こ れ は ，カ ソ ー ド 側 に エ レ ク ト ロ コ ー テ ィ ン グ が 生 成 し ， カ ソ ー ド 分 極 抵 抗 が 経 時 的 に 増 大 し た た め と 考 え ら れ る ． 電 流 低 減 率 は 設 計 値 の 0.50 に 対 し ， 実 構 造 物 で は 0.15 ま で 減 少 し て お り ， ア ル ミ 陽 極 の 寿 命 は 設 計 寿 命 を 大 幅 に 上 回 る こ と を 確 認 し た ．

2）Ec-Iaプ ロ ッ ト は ，卑 電 位-低 電 流 側 に な る に 従 い 理 論 Ec-Ia線 か ら ず れ る 傾 向 が 見 ら れ た ．こ の 原 因 は ，ア ノ ー ド 電 位 の 経 時 的 な 変 化 と 考 え ら れ る ．現 地 計 測 に お い て ， ア ノ ー ド 電 位 は-980～-1020mV（ 平 均 値：-1005mV）の 間 で 変 動 し て お り ，設 計 値 の

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-1060mV に 対 し 40mV 以 上 も 貴 な 電 位 を 示 し て い た ．

3） 理 論 Ec-Ia線 を 用 い た ア ル ミ 陽 極 の 消 耗 量 推 定 で は ， 計 測 し た ア ノ ー ド 電 流 よ り 求 め た 陽 極 消 耗 量 と 大 き な 差 が 生 じ た ．一 方 ，Ec-Iaプ ロ ッ ト を 最 小 二 乗 近 似 し て 得 ら れ た 近 似 線 よ り 求 め た ア ル ミ 陽 極 の 消 耗 量 は ， 供 用 初 期 に お い て 計 測 し た 値 と 差 が 生 じ て い た が ， 供 用 5 年 以 降 か ら 推 定 誤 差 が 10%以 下 と な っ た ． 近 似 線 の 切 片 は ， 現 地 計 測 し た ア ノ ー ド 電 位 の 平 均 値 と ほ ぼ 一 致 し て お り ，実 施 設 の Ec-Ia線 と 見 な す こ と が で き る ．こ の 実 施 設 の Ec-Ia線 を 用 い る こ と に よ り ，カ ソ ー ド 電 位 計 測 に よ る ア ル ミ 陽 極 の 消 耗 量 推 定 が 10%程 度 の 誤 差 で 可 能 と な り ， 電 気 防 食 シ ス テ ム の 効 率 的 な 維 持 管 理 手 法 と し て 期 待 さ れ る ．

4） 実 施 設 の Ec-Ia線 を 求 め る た め の 手 段 と し て ， ア ル ミ プ ロ ー ブ 法 を 提 案 す る ． 本 手 法 は ア ル ミ プ ロ ー ブ を 電 流 計 を 介 し て 構 造 物 と 短 絡 し ， 計 測 さ れ る 短 絡 電 流 に 換 算 係 数 を 乗 じ て ア ル ミ 陽 極 の ア ノ ー ド 電 流 を 推 定 す る 方 法 で あ る ． 実 構 造 物 デ ー タ が 少 な い た め ， 今 後 も 様 々 な 施 設 で デ ー タ 収 集 を 行 い ， 換 算 係 数 の 信 頼 性 を 向 上 さ せ る こ と が 今 後 の 課 題 で あ る ．

5） 潮 位 に よ り 電 気 防 食 特 性 が 変 動 す る 施 設 （ 飛 沫 ･干 満 部 に 金 属 被 覆 が 適 用 さ れ た 施 設 ） に お い て ア ノ ー ド 電 位 や プ ロ ー ブ 電 流 を 計 測 す る 場 合 ， 一 日 を 通 し て 潮 位 変 動 の 少 な い 小 潮 の 日 に 計 測 す る の が 適 切 で あ る ．

6）カ ソ ー ド 電 位 の 計 測 は ，照 合 電 極 と 電 位 差 計 が あ れ ば ，港 湾 管 理 者 で も 容 易 に 計 測 す る こ と が で き る ． 本 手 法 を 用 い れ ば ， 定 期 的 に 電 位 計 測 を 実 施 す る こ と に よ り ， 電 気 防 食 シ ス テ ム の 効 率 的 な 維 持 管 理 が 可 能 に な る と 考 え ら れ る ．

3.3 で は ， 流 電 陽 極 方 式 に よ る 港 湾 鋼 構 造 物 の 電 気 防 食 に 対 し て 陽 極 更 新 時 の 設 計 手 法 を 提 案 し ， 検 証 試 験 を 実 施 し た ． 得 ら れ た 知 見 は 以 下 の 通 り で あ る ．

1） 陽 極 更 新 時 に 設 計 防 食 電 流 密 度 の 低 減 が 期 待 で き る の は ， カ ソ ー ド 電 位 が-925mV vs.Ag/AgCl[sw]よ り 卑 化 し て い る 場 合 で あ る ．更 新 後 に お い て も-925mV 以 下 に 維 持 す る た め に 必 要 な 最 小 設 計 防 食 電 流 密 度 は ， 防 食 対 象 物 に 対 す る 通 電 履 歴 に 依 存 す る こ と が 分 か っ た ． 通 電 履 歴 に 関 係 な く 更 新 後 も カ ソ ー ド 電 位 を 設 計 上 の 維 持 管 理 電 位（-925mV）以 下 に 維 持 す る た め に は ，更 新 前 の 定 常 カ ソ ー ド 電 流 密 度 を 2 倍 し た 値 を 設 計 防 食 電 流 密 度 に す れ ば よ い ．

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2） 東 京 国 際 空 港 D 滑 走 路 連 絡 誘 導 路 の 下 部 工 （ 鋼 管 杭 ） に 対 し て ， 提 案 す る 更 新 設 計 法 の 検 証 試 験 を 実 施 し た 結 果 ，更 新 設 計 適 用 後 の Ec-icプ ロ ッ ト は ，設 計 し た 直 線 上 を 変 化 し て い た こ と か ら ， 本 設 計 手 法 の 妥 当 性 が 確 認 さ れ た ．

≪ 港 湾 コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 維 持 管 理 手 法 に 関 す る 検 討 ≫

第 4 章 で は ， 電 気 防 食 が 適 用 さ れ た 港 湾 コ ン ク リ ー ト 構 造 物 の 維 持 管 理 手 法 に つ い て 検 を 行 っ た ．

4.2 で は ， 電 気 防 食 に よ っ て 生 じ る 鉄 筋 表 面 の 環 境 改 善 効 果 を 考 慮 し た 設 計 方 法 に つ い て 検 討 し ， 提 案 す る 設 計 手 法 の 検 証 試 験 を 実 施 し た ． 得 ら れ た 知 見 は 以 下 の 通 り あ る ．

1）コ ン ク リ ー ト 中 鉄 筋 に 電 気 防 食 を 適 用 し た 場 合 ，鉄 筋 表 面 で は 経 時 的 に 塩 化 物 イ オ ン 濃 度 の 減 少 お よ び pH の 上 昇 が 生 じ る が ，と り わ け pH の 上 昇 が 顕 著 に 現 れ る こ と が 分 か っ た ．

2） コ ン ク リ ー ト 中 鉄 筋 に 対 す る 電 気 防 食 設 計 法 と し て ， 鉄 筋 表 面 の Cl^-と OH^-の 濃 度 比 （r_ce） が し き い 値 （r_{c r it}） 以 下 に な る ま で の 期 間 （t_a） を 評 価 し て 通 電 電 流 密 度 を 決 定 す る 新 し い 設 計 手 法 を 提 案 し た ．

3）鉄 筋 腐 食 が 生 じ て い る コ ン ク リ ー ト 試 験 体 を 用 い ，考 案 し た 設 計 法 の 検 証 試 験 を 実 施 し た ．数 値 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 推 定 し た taよ り も 実 測 値 は 若 干 大 き い 値 を 示 し た が ， 概 ね 整 合 し て お り ， 本 設 計 法 の 妥 当 性 を 確 認 で き た ．

本 設 計 法 は ，rc r it 値 の 設 定 や 実 構 造 物 に 対 し て の 検 証 試 験 な ど さ ら に 検 討 す べ き 課 題 は 多 い が ， コ ン ク リ ー ト と い う 特 性 を 有 効 利 用 し た 省 エ ネ ル ギ ー 効 果 の 高 い 防 食 法 と な る 可 能 性 が あ る ．

4.3 で は ， 湿 潤 環 境 下 に お け る 100mV シ フ ト 基 準 未 達 現 象 に つ い て ， 実 験 室 試 験 お よ び 飛 沫 ・ 干 満 帯 を 模 擬 し た 環 境 下 で 電 気 防 食 試 験 を 行 い ， 鉄 筋 の 腐 食 特 性 と 電 気 防 食 特 性 の 把 握 と 電 気 防 食 基 準 に つ い て 検 討 し た ． 得 ら れ た 知 見 は 以 下 の 通 り で あ る ．

【 Er 測 定 】

1)ア ル カ リ 環 境 下 に お け る 鋼 材 の 再 不 動 態 化 電 位（ER）測 定 で は ，[Cl^-]＝500ppm 以 上 の 条 件 に お い て ア ノ ー ド 分 極 線 上 に 孔 食 電 位 が 確 認 さ れ た ． 孔 食 電 位 は[Cl^-]の 増 加 と と も に 卑 化 す る 傾 向 を 示 し た ．

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2）100～50000ppmの 範 囲 で ER測 定 を 行 っ た 結 果 ， 同 条 件 で も ば ら つ き が 大 き く ，ER

値 に[Cl^-]依 存 性 は 認 め ら れ な か っ た ．試 験 結 果 を 安 全 側 に 評 価 し ，-650mV を 新 し い 防 食 基 準 値 と し た 場 合 ， こ の 値 は ISO や ASTM に お け る 評 価 基 準 値 （-720mV， Ag/AgCl/0.5MKCl=55mV） と も 対 応 し て い た ．

【 飛 沫 環 境 】

1）通 電 初 期 に お い て ，100mVシ フ ト 基 準 を 満 足 し た の は ，設 定 電 位-650mVと-725mV で あ っ た ． 通 電 オ フ 24 時 間 後 の カ ソ ー ド 復 極 量 は ， い ず れ の 設 定 電 位 に お い て も 経 時 的 に 増 加 す る 傾 向 を 示 し た ．設 定 電 位-550mV と-600mV は 時 間 を 要 し た が ，通 電 終 了 時 に は い ず れ も 100mV 以 上 を 示 し て い た ．100mV 以 上 の カ ソ ー ド 復 極 量 を 得 る た め に 必 要 な 電 流 は 3μA/cm²（30mA/m²） で あ り ， 一 般 的 な 防 食 電 流 密 度 と 同 等 の 値 で あ っ た ．

2） 通 電 オ フ 24 時 間 後 の 鉄 筋 の 自 然 電 位 は ， い ず れ の 設 定 電 位 に お い て も 時 間 の 経 過 と と も に 貴 化 す る 傾 向 を 示 し た ． こ れ は ， 防 食 電 流 の 供 給 に よ っ て 鉄 筋 表 面 の pH が 上 昇 し ， そ の 影 響 に よ っ て 再 不 動 態 化 し た た め と 考 え ら れ る ．

3）カ ソ ー ド 復 極 量 と 腐 食 速 度 と の 間 に は 負 の 直 線 関 係 が 認 め ら れ た ．カ ソ ー ド 復 極 量 を 100mV以 上 確 保 で き れ ば ，腐 食 速 度 は 0.2μA/cm²以 下 に 抑 え る こ と が で き ，100mV シ フ ト 基 準 の 妥 当 性 を 確 認 す る こ と が で き た ．

【 湿 潤 環 境 】

1）通 電 初 期 に お い て ，100mVシ フ ト 基 準 を 満 足 し た の は ，設 定 電 位-600mV，-650mV，

-725mV で あ っ た ． 設 定 電 位-550mV に お い て は ， 飛 沫 環 境 と 同 様 に カ ソ ー ド 復 極 量 は 増 加 す る 傾 向 を 示 し ，100日 で 100mV 基 準 値 に 到 達 し た ．し か し な が ら ，設 定 電 位-650mV と-725mV は 経 時 的 に 減 少 す る 傾 向 を 示 し ， 通 電 終 了 時 点 で い ず れ も 100mV 基 準 値 を 大 き く 下 回 っ た ．

2）通 電 オ フ 24 時 間 後 の 鉄 筋 の 自 然 電 位 は ，設 定 電 位-400～-600mV は 時 間 の 経 過 と と も に 貴 化 す る 傾 向 を 示 し た が ，設 定 電 位-650mV と-725mV は そ れ と は 逆 に 卑 化 す る 傾 向 を 示 し た ． 湿 潤 環 境 特 有 の 現 象 と 考 え ら れ る ． 電 位 が 卑 化 す る 原 因 は ， カ ソ ー ド 通 電 に よ り 鉄 筋 表 面 の 溶 存 酸 素 の 消 費 速 度 が 供 給 速 度 を 上 回 る 状 態 す な わ ち 脱 気 状 態 に 起 因 す る と 考 え ら れ る