JP2000313976A - 地中埋設用流電陽極材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造時や埋設時の作業性が容易で量産性に優
れ、従来品と同等若しくはそれ以上の性能を有する地中
埋設用流電陽極材を提供する。 【解決手段】 マグネシウム等の金属又は合金の陽極
と、その陽極を被覆して所定形状に成形固化されたバッ
クフィル成形体とからなる。この流電陽極材のバックフ
ィル成形体は、木屋式硬度計による破壊強さが５０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²以上であるか、密度が１.５ｇ／ｃｍ³以上で
ある。このため、製造時や埋設時に粉塵の発生がなく、
作業性及び量産性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設された
ＬＰＧタンクや埋設管等の鋼製地中構造物の防食に使用
される流電陽極材に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に埋設された埋設管、その他の鋼製
地中構造物を腐食から保護するため、従来から電気防食
法の一つである流電陽極法が一般的に使用されている。
特に、ＪＩＳ Ｈ ６１２５に規定されている防食用マグ
ネシウム陽極は、地中に埋設された鋼製構造物や埋設管
等の金属の防食や温水ボイラーの防食等に広く用いられ
ており、今後もその需要の増加が期待されている。

【０００３】流電陽極法の防食原理は、自然電極電位が
被防食構造物よりも卑な金属又は合金を陽極とし、この
陽極を被防食構造物と電気的に接続させ、陽極と被防食
構造物との組合せにより形成される電池反応によって、
被防食構造物を陰極とし、腐食から保護するものであ
る。また、この流電陽極法に用いる陽極としては、ＪＩ
Ｓ Ｈ ６１２５に規定されている防食用マグネシウム陽
極が一般的である。

【０００４】通常、マグネシウム陽極のような流電陽極
を地中に埋設して使用する場合は、接地抵抗の軽減及び
陽極のマグネシウムを均一に溶解させる目的で、ベント
ナイト、石膏、硫酸ナトリウム等の各粉末を任意の割合
で混合したバックフィル内に陽極を包み込んだ状態で設
置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、マグ
ネシウム陽極等の流電陽極はバックフィル内に包み込ん
た状態で地中に埋設する必要があるが、バックフィルは
ベントナイトを主成分とする粉末であるため、布袋の中
に陽極がほぼ中心に来るように粉末状のバックフィルを
手作業で詰め込んで流電陽極材としている。

【０００６】しかしながら、このバックフィルは微粉末
であるため、舞い上がる粉塵により作業者にとって極め
て劣悪な作業環境となっているばかりか、粉末の取り扱
いにくさのため量産性にも極めて乏しいという欠点があ
った。また、地中に埋設する際にも、布袋が破れたり、
粉末のバックフィルが布袋の中で片寄ったりするため、
これを修繕又は修復してから埋設しなければならず、極
めて作業効率が悪いという問題を抱えていた。

【０００７】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
陽極をバックフィルで包み込んだ流電陽極材であって、
製造時や埋設時の作業性が容易で量産性に優れ、従来品
と同等若しくはそれ以上の性能を有する地中埋設用流電
陽極材を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する地中埋設用流電陽極材は、金属又
は合金の陽極と、該陽極を被覆して所定形状に成形固化
されたバックフィル成形体とからなり、該バックフィル
成形体の木屋式硬度計による破壊強さが５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²以上であることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の地中埋設用流電陽極材は、
金属又は合金の陽極と、該陽極を被覆して所定形状に成
形固化されたバックフィル成形体とからなり、該バック
フィル成形体の密度が１.５ｇ／ｃｍ³以上であることを
特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の地中埋設用流電陽極材に
おいては、ベントナイト、石膏、硫酸ナトリウム等を主
成分とする通常は粉末状態のバックフィル（以下、バッ
クフィル粉末という）を成形固化し、そのバックフィル
成形体の中に金属又は合金からなる陽極を包み込んでい
る。尚、使用する陽極としては、ＪＩＳ Ｈ ６１２５に
規定されるマグネシウム陽極のほか、流電陽極として使
用できるものであれば材質及び形状共に制限はない。

【００１１】バックフィル粉末は、従来からマグネシウ
ム陽極等の流電陽極の被覆に使用されていたものであ
り、一般的にはベントナイトを２０〜８０重量％、石膏
を３０〜８０重量％、硫酸ナトリウムを０〜２０重量％
の割合で混合したものである。これら各成分の混合割合
は使用目的により変えることができ、これら各成分以外
の無機成分や有機成分を任意に添加することもできる。

【００１２】本発明の地中埋設用流電陽極材を製造する
には、上記各成分を十分混合したバックフィル粉末に水
を添加混合し、その混練物を外圧を加えて陽極を包み込
むように所定形状に成形する。得られたバックフィル成
形体は、そのぼぼ中心に陽極を包み込んで固化し、木屋
式硬度計における破壊強さが５０ｋｇｆ／ｃｍ²以上と
なる。また、バックフィル成形体の密度としては、１.
５ｇ／ｃｍ³以上とすることが好ましい。

【００１３】水を添加したバックフィル粉末が加圧によ
り所定形状に固化するのは、層状粘土鉱物であるベント
ナイトが含水して膨潤し、平行な層の並びが崩れた状態
で成形圧力が加わるので、各層がずれて互いに絡みあっ
た状態となることが、主な要因であると考えられる。ま
た、バックフィル成形体を大気中に放置すると、水の蒸
発に伴って重量減少と体積収縮が起こり、さらに固化が
進行して、密度及び破壊強さ共に向上する。

【００１４】尚、使用する水は特に限定されず、例えば
脱イオン水、蒸留水、水道水、工業用水、海水等を使用
して実施することができる。水の添加量は、バックフィ
ル粉末１００重量部に対して、０.５〜５０重量部の範
囲が好ましい。水の添加量が５０重量部を越えると、成
型時の外部圧力により混練物から水だけが分離するた
め、成形並びに固形化が困難となる。また、水の添加量
が０.５重量部未満では粉塵の舞い上がりがあるなど作
業性が悪いうえ、バックフィル成形体に充分な強度又は
密度が得られず、取り扱い性の点で実用に供し得ない。

【００１５】バックフィル粉末と水の混練は、例えば、
リボンブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘ
ンシェルミキサー、スーパーミキサー等の混合機、ある
いは、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダ
ールーダー、単軸押出機、二軸押出機等の混練機を使用
して実施することができる。その混練物は、ビーズ、ペ
レット又はこれらの混合物等の形で得られるが、取扱い
易い点でペレットが望ましい。

【００１６】また、得られた混練物の成形は、各種の成
形機を用いて、好ましくは加圧圧縮成形機、射出成形
機、押出成形機等により行う。バックフィル成形体の形
状は特に限定されないが、通常は陽極が棒状であること
が多いので、これを被覆するように円柱状に成形するこ
とが一般的である。

【００１７】このようにして得られる本発明の流電陽極
材では、バックフィル成形体が破壊強さ５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²以上、密度１.５ｇ／ｃｍ³以上にまで、緻密化され
且つ固化されている。従って、従来のようにバックフィ
ル粉末を布袋に詰める面倒な作業が必要なく、地中への
埋設作業も簡単であるうえ、粉塵の舞い上がりによる環
境汚染の問題もない。

【００１８】しかも、本発明の流電陽極材は、従来のマ
グネシウム陽極とバックフィル粉末を布袋に詰めたもの
と比較して、鋼製地中構造物に対して何ら遜色ない防食
作用を発揮する。即ち、電気的性能において、接地抵抗
に殆ど差異はなく、陽極電位と電流もほぼ同程度であ
る。また、本発明の流電陽極材を地中に１週間以上埋設
すると、バックフィル成形体は従来のバックフィル粉末
と同様にペースト状になっている。

【００１９】

【実施例】ベントナイト、石膏、及び硫酸ナトリウムの
各成分を下記表１に示す配合割合で混合した各バックフ
ィル粉末に、それぞれ電気伝導率１μｓ／ｃｍ以下のイ
オン交換水を霧吹きを用いて添加し、その添加量をバッ
クフィル粉末１００重量部に対して表１に示すように変
化させた。各試料のイオン交換水を添加したバックフィ
ル粉末を、ポリ容器に入れて回転式混合機で３０分混合
撹拌した。

【００２０】これらの混練物を、株式会社東京衡機製造
所製の３０ｔアムスラー万能材料試験機を用いて加圧圧
縮成型し、直径２５ｍｍ×長さ１０ｍｍのバックフィル
成形体を作製して硬さ測定用試料とした。また、接地抵
抗測定用試料としては、導線を取り付けた直径２５ｍｍ
×長さ４５ｍｍのマグネシウム陽極が中心となるよう
に、その周囲を上記各混練物で包み込み、直径８７ｍｍ
×長さ７７ｍｍの円柱形のバックフィル成形体を上記と
同様にして作製した。

【００２１】得られた硬さ測定用試料の各バックフィル
成形体について、密度を測定すると共に、木屋式硬度計
を用いて直径５ｍｍの端子を試料に押しつけ、試料が破
壊に至るまでに必要な圧力を測定した。得られた測定値
を端子表面積で除し、破壊強さを求めた。また、接地抵
抗測定用試料の各バックフィル成形体については、横川
電気株式会社製の接地抵抗計３２３５を用いて接地抵抗
を測定した。得られた結果を下記表１に示した。

【００２２】更に、比較例として、ベントナイト、石
膏、硫酸ナトリウムを混合したバックフィル粉末を、従
来と同様に布袋に手詰めした試料１０を用意した。ま
た、試料１１は、上記と同じ配合のバックフィル粉末を
水を添加することなく、上記実施例と同様に加圧圧縮成
形した。試料１２では、上記と同じ配合のバックフィル
粉末に過剰の水を添加し、混練物を上記と同様に加圧圧
縮成形した。しかし、試料１１のバックフィル成形体は
殆ど形状を維持することができず、また試料１２では成
形そのものが不可能であった。これら比較例の各試料１
０〜１２についても、可能な範囲で上記と同様に密度、
破壊強さ、接地抵抗を測定し、得られた結果を下記表１
に併せて示した。

【００２３】

【表１】 ハ゛ックフィル粉末(重量部) 水添加量 密 度 破壊強さ 接地抵抗試料 ヘ゛ントナイト 石 膏 Na₂SO₄ (重量部) (cm^-3) (kgf/cm²) (Ω) 1 60 30 10 0.7 1.8 53 250 2 60 30 10 0.8 2.5 55 250 3 60 30 10 3 3.8 76 260 4 60 30 10 5 5.7 153 280 5 60 30 10 10 6.0 ＞180 280 6 60 30 10 20 6.2 ＞180 300 7 60 30 10 45 6.1 ＞180 450 8 50 50 − 10 5.8 162 300 9 20 75 5 10 4.6 85 540 10＊ 60 30 10 − − − 245 11＊ 60 30 10 − 形状維持できず − 12＊ 60 30 10 60 成形不可能 − （注）表中の＊を付した試料は比較例である。

【００２４】本発明の各試料１〜９は、バックフィル粉
末を布袋に詰めた従来のものに比較して、接地抵抗が同
等又は若干高いが、通常は埋設後１週間経過後の接地抵
抗の測定値が６００Ω以下であれば問題ないことが既に
確認されているので、実用上十分に使用可能である。

【００２５】本発明の各試料とバックフィル粉末を布袋
に手詰めする従来の試料１０を比較すると、製造時の作
業性においては、本発明では粉塵の舞い上がりが殆どな
くなり、作業環境の大幅な改善がなされた。また、本発
明によれば製造歩留りも良好で量産性に優れているが、
従来の布袋詰め作業では本発明の１／１０以下の量産性
に過ぎない。更に、地中への埋め込みに際しても、本発
明のものは粉塵の発生がなく、取り扱い性に優れてい
る。

【００２６】尚、比較例の試料１１は、水の添加がない
ため、バックフィル粉末を加圧圧縮成形しても殆ど形状
を維持することができず、製造歩留りが極めて悪いう
え、製造時や埋め込み時に粉塵の舞い上がりが多かっ
た。また、比較例の試料１２は、水の添加が多すぎるた
め、成形そのものが不可能となり、マグネシウム陽極を
包み込む形状のバックフィル成形体を得ることができな
かった。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、通常のバックフィル粉
末を成形固化して流電陽極を包み込んだバックフィル成
形体とするので、製造時や埋設時に粉塵が発生せず且つ
取り扱い性が極めて良く、しかも量産性に優れた流電陽
極材を提供することができる。この流電陽極材は、地中
に埋設したとき良好な接地抵抗を有するので、埋設管そ
の他の鋼製地中構造物の防食に有効である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 勲 千葉県市川市中国分３−18−５ 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者 赤石 治信 東京都台東区池之端２−７−17 住鉱防蝕 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K060 AA02 BA13 BA43 EA06 EA12 FA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属又は合金の陽極と、該陽極を被覆し
   て所定形状に成形固化されたバックフィル成形体とから
   なり、該バックフィル成形体の木屋式硬度計による破壊
   強さが５０ｋｇｆ／ｃｍ²以上であることを特徴とする
   地中埋設用流電陽極材。
2. 【請求項２】 金属又は合金の陽極と、該陽極を被覆し
   て所定形状に成形固化されたバックフィル成形体とから
   なり、該バックフィル成形体の密度が１.５ｇ／ｃｍ³以
   上であることを特徴とする地中埋設用流電陽極材。