JPH07291769A - 強化コンクリート構造体 - Google Patents

強化コンクリート構造体

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JPH07291769A
JPH07291769A JP2688495A JP2688495A JPH07291769A JP H07291769 A JPH07291769 A JP H07291769A JP 2688495 A JP2688495 A JP 2688495A JP 2688495 A JP2688495 A JP 2688495A JP H07291769 A JPH07291769 A JP H07291769A
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JP
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concrete
metal
coating
coated
titanium
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JP2688495A
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English (en)
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Carl W Brown Jr
カール・ダブリュー・ブラウン，ジュニアー
John E Bennett
ジョン・イー・ベネット
John J Bartholomew
ジョン・ジェイ・バーソロミュー
Barry L Martin
バリー・エル・マーティン
Thomas J Schue
トーマス・ジェイ・シュー
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Original Assignee
Eltech Systems Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強化材としてコンクリートに埋め込まれた金
属の腐食を抑制するシステムを提供する。 【構成】 熱吹き付けされた密着性で耐食性の電気化学
的に活性な金属被覆で被覆された被覆コンクリートおよ
びその製法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属被覆を有する強化
コンクリート構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属でコンクリートを内的に強化する他
に、金属をコンクリート表面に施すことが公知である。
米国特許第１，８９８，８６４号には、金属を表面に張
った建築用ユニツトが製造されている。建築用ユニツト
はコンクリートまたはセメントのような物質のものであ
る。金属表面仕上材、例えば鋼表面仕上材は、建築用単
位のコンクリートまたセメント体に密着させることがで
きる。コンクリートが強化コンクリートであり、そして
コンクリートに埋められた強化材の腐食が懸念される場
合、コンクリート表面に施された金属は、金属強化材の
腐食を遅らせるためのものである。米国特許第４，５０
６，４８５号には、亜鉛のような導電性金属をコンクリ
ートの新たに露出された表面にフレーム吹き付けするこ
とが教示されている。コンクリートは強化材として鋼を
中に埋め込むことができる。吹き付けられた金属カバー
および埋め込まれた鋼は、電気回路につながれる。その
ような手段は、埋め込まれた強化材の劣化を妨げるのに
有用である。
【０００３】コンクリート表面をフレーム吹き付け亜鉛
でカバーし、そして亜鉛をコンクリートの鋼強化材と電
気的に接続することによって、アセンブリーは、埋め込
まれた強化材を陰極的に保護する亜鉛の犠牲的な特性を
利用する。これは亜鉛が徐々に減少したり、陰極的保護
の有効性が減少することにつながる。この減少を避けた
りまたは妨げることは好ましいことである。さらに、コ
ンクリートと施された金属との効果的な結合強度と、素
早い塗布および長期間の保護とを組み合わせたシステム
を提供することは望ましいことである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強化
材としてコンクリートに埋め込まれた金属の腐食を抑制
するシステムを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この度、強化材としてコ
ンクリートに埋め込まれた金属の腐食を抑制するシステ
ムを見いだした。このシステムは大きな潜在的経済性を
有するものである。このシステムはまた潜在的な効率と
経済性とを合わせもっている。このシステムは、コンク
リート表面に施された金属（非常に薄く施された金属層
である）に用いる。金属は非常に長い寿命を有する。こ
のように長い寿命の間、システムの性能は均一であり、
システムには初期破損ばかりでなく、ゆっくりした性能
減衰（この減衰は埋め込まれた強化材の劣化を促進させ
る）もない。簡単に言えば、本発明の特定の態様は、熱
吹き付けされた耐食性で密着性の電気化学的に活性な金
属被覆で被覆された被覆コンクリートに関するものであ
る。本発明のこの態様の一部として、コンクリート上に
は、コンクリート粗面上の多孔質チタン被覆が含まれ
る。
【０００６】本発明の別の態様は、耐食性金属および活
性物質の熱吹き付けされた密着性被覆で被覆された被覆
コンクリートであって、金属および活性物質の一方また
は両方がコンクリート表面に熱吹き付けされている上記
の被覆コンクリートに関するものである。金属が表面活
性化層上にオーバーレイを形成しても、あるいは金属お
よび活性物質がコンクリート上に共に熱吹き付けされて
もよい。本発明のさらに別の態様は、コンクリート表面
上の陰極的保護被覆で強化コンクリートを保護する方法
であって、活性物質および耐食性金属をコンクリート表
面に共に熱吹き付けすることよりなる上記の方法に関す
る。本発明の別の態様は、初めに、被覆のための活性成
分に変わりうる先駆体組成物を表面に有する金属を含有
する金属含有被覆として、コンクリート表面上に存在す
る、耐食性で電気化学的に活性な被覆で、強化コンクリ
ートを陰極的に保護する方法に関する。この発明の態様
は、コンクリート上に、先駆体組成物よりなるそのよう
な被覆を施し、被覆の金属を電気回路において接続し、
そして金属を陽極的に分極させて先駆体組成物を活性成
分に変えることよりなる。
【０００７】本発明の別の態様は、密着性で耐食性の電
気化学的に活性な金属被覆を、コンクリート体の表面に
施す方法であって、この方法は、該コンクリート表面を
研磨することによって該コンクリート表面を粗くし、コ
ンクリート表面を新たに露出させ；そして得られた粗面
に金属をスプレーガンで、吹き付け金属の厚さが約２０
ミクロン−約２００ミクロンとなる量で熱吹き付けす
る、ことよりなり、該吹き付けは、該金属を該コンクリ
ートに、該コンクリート表面から約２ １／２インチな
いし約６インチの距離で施し；同時に該吹き付けを、約
１００−約８００ｍｍ／秒の速度でコンクリート表面を
横切る塗布速度にて行う、ことよりなる、上記の方法に
関する。
【０００８】本発明のさらに別の態様は、一体的に付着
した電気化学的に活性な酸化物被覆で被覆された被覆コ
ンクリートに関する。本発明が熱吹き付けされた耐食性
で密着性の電気化学的に活性な金属被覆を包含する場
合、金属被覆は、例えば電気化学的に活性な被覆を施す
ことによって、活性物質で活性化される金属である。従
って、ここで用いるように、「金属被覆」という語は、
活性化されている金属を指すことができる。上記のよう
に、活性物質を用いるならば、そのような物質および金
属の両方、または金属は熱吹き付けされ、これは別々に
または一緒に吹き付けてもよい。別々に吹き付けると
き、活性物質、あるいは物質の１種以上の先駆体は金属
の前、もしくは金属の後、または前および後の両方で施
しうる。
【０００９】金属被覆は、一般に都合上ここでは「コン
クリート」と呼ぶ下にある物質の表面に施す。しかしな
がら、モルタルおよびグラウトを含めた他の類似組積造
物質を用いうることは無論のことである。グラウトおよ
びモルタルはセメントを含んでおり、コンクリート上の
オーバーレイとして用いてもよい。金属被覆が考えられ
るコンクリートには、一般的にポルトランドセメントコ
ンクリートばかりでなく、構造用コンクリート、易混合
コンクリート、低スランプコンクリートおよび重合体変
性コンクリートが含まれる。考えられるセメントには、
早強ポルトランドセメント、ポルトランド−ポゾランセ
メントおよびメーソンリーセメント（モルタル）のよう
な認められている種類のどのようなセメントも含まれ
る。強化のためには、コンクリートは通常、埋め込まれ
た強化材、またはワイヤもしくは「リバー」と呼ばれる
バーのような強化形物を有している。これらは一般的に
は鉄材の金属強化材であり、最も一般的には鋼強化材で
ある。
【００１０】金属を吹き付けるコンクリート表面は汚れ
も傷もない表面でなければならない。新たにつくりだし
た表面を、圧縮空気でブラストすることによって汚れを
落とす。通常、クリーニングはサンドブラスト、ウォー
ターブラスト、スカリフィケーション、ショットブラス
ト、および他の類似の方法で行われる。これらの方法に
よって、汚れがないばかりでなく、新たに露出された粗
いコンクリート面が得られる。汚れのないコンクリート
表面を得る特に望ましい方法の１つは、グリットブラス
トである。そのような目的に有用なグリットは、酸化ア
ルミニウム、鋼粒ショット、スラグ、珪砂、シリカおよ
び炭化珪素等である。サンドブラストまたはグリットブ
ラストを用いる場合、この後にグリットの除去のため
に、ウォーターブラストを行うか、または圧縮空気での
クリーニングを行う。これによって、コンクリートと施
される金属層との間の結合強度を高めるために適した好
ましい汚れのない粗面がもたらされる。
【００１１】表面の準備では、ブラスト媒質で表面を粗
くするのが好ましい。これによってコンクリートの研磨
によるような表面のテクスチャーを得ることができる。
しかしながら、過度の研磨はコンクリートを劣化し、弱
めることになる。従って、約１／８−１／１６インチの
表面の研磨部分を除去するのが通常有用である。得られ
た表面テクスチャーは、その後コンクリートに施される
被覆の密着性および一体的付着性を高め、並びにコンク
リートと施された被覆との間の電気的接触を良好なもの
にする。
【００１２】新たに露出した汚れのない粗面が得られた
ら、表面被覆をコンクリートに施す。金属被覆の場合、
それは熱吹き付けされた、耐食性で電気化学的に活性な
金属被覆である。耐食性であるには、少なくとも約１０
ｍＡ／ｍ2の電流密度で陽極的に分極したときの表面被
覆の金属の腐食速度は約０．０５ミル／年未満でなけれ
ばならない。従って、そのような条件下で約１ミル／年
の腐食速度を有する亜鉛のような金属は全く適していな
い。０．０５ミル／年より速い腐食速度を有するマグネ
シウムおよびアルミニウムのような他の金属、並びに亜
鉛−アルミニウム合金、バビット、３１６ステンレス鋼
または４２０ステンレス鋼のような合金は用いられな
い。耐食性、すなわち、上で限定された遅い腐食速度の
金属は、強化コンクリート金属の陰極的保護に有用に用
いることができる。そのような陰極的保護はそのような
強化金属および施された金属被覆を電源を含めた電気回
路において接続する。
【００１３】コンクリートに施した被覆が活性金属被覆
であるということもまた重要なことである。ここで用い
られる語のように、「活性」であることによって、金属
被覆は、陽極電流を長時間、一般には数年、例えば２−
５年またはそれ以上自由にかつ容易に通過させることが
でき、同時に、強化材および金属被覆を電気接続すると
耐食性である。上で説明したように、そのような活性金
属被覆は、活性化されている金属である。活性化されて
いる金属の例は、電気化学的に活性な被覆を施した金属
である。特に関心が持たれる金属はチタン金属である。
陽極的に分極したときのチタン金属の腐食速度は０．０
５ミル／年である。後でさらに詳しく説明するように、
適した活性金属被覆として、チタン金属は、例えば電気
化学的に活性な被覆を金属に施すことによって、実質的
に常に活性化されると考えられている。
【００１４】一般に、チタンの他に、適した金属にはア
ルミニウム以外のバルブメタルがある。さらに詳しく
は、チタンの他のこれらのバルブメタルはタンタル、ニ
オブ、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデンおよびタ
ングステンである。さらに、これらの金属はそれらの合
金また金属間混合物として用いてもよい。これらバルブ
メタル自体の中での、並びに他の金属との合金または混
合物でもよい。これらは、合金または混合物が耐食性で
あるというような適当な基準を満たしている限り用いら
れる。これらのバルブメタルまたは合金等はいずれも電
解被覆を施すことによって活性化されうる。経済性並び
に陰極的保護の効率のためには、チタンが好ましいバル
ブメタルである。ここでは金属、特に活性化される金属
を明記するときチタンを参照するが、チタン以外の金属
も用いうることは無論のことである。チタンに言及する
とき、それは通常は「代表的な」金属と呼ぶ。
【００１５】金属の混合物も用いうることは無論のこと
である。金属の混合物の場合、混合物はドーピングの形
をとってもよい。代表的なものとして、金属は一般には
２重量％から２０重量％までのまたはそれ以上の追加金
属でドープされていてもよい。例として、チタンをニッ
ケル、クロム、マンガン、スズまたは鉄の１種以上でド
ープしてもよい。代表例としては、米国特許第４，８４
９，０８５号では、９％ニッケル粉末および９１％チタ
ン粉末の粉末混合物をフレーム吹き付けすることが論じ
られている。
【００１６】金属被覆は、熱吹き付けを含む手段によっ
て行われる。これはたいていはフレーム吹き付けまたは
電気アーク吹き付けである。従って、供給物質はたいて
いワイヤ状であるが、ロッド状のような類似の形で用い
ることも考えられる。電気アーク吹き付けではワイヤ、
好適には２つの消耗しうるワイヤを電極として作用させ
うる。例えば合金としての活性金属を熱によって付着さ
せる場合、ワイヤは合金の形でもよい。場合によって
は、熱吹き付け操作にプラズマ吹き付けを選択してもよ
い。例えば、金属が微粒子の形、例えば元素状、または
ニッケルおよびチタン金属粉末の混合物で代表されるよ
うな混合物で容易に入手しうる場合、そのような微粒子
状物質をプラズマ吹き付けするのが最も有用である。ま
た、酸化物物質の吹き付けはたいていプラズマ吹き付け
によって行われる。酸化物物質、またはここでは都合上
「セラミック酸化物」とも呼ばれるまさしく「酸化物」
は活性物質として有用であり、後でさらに詳しく論じ
る。
【００１７】金属供給物質がワイヤ状等であろうと微粒
子状であろうと、コンクリートに密着している金属は、
溶融金属または可塑性状の半溶融金属の小滴のような微
粒子状である。従って、都合上、ここでは微粒子状で施
された物質について述べる。プラズマ吹き付けでは、金
属を、溶融し、そして任意に水素またはヘリウムのよう
な添加ガスを少量含有する、アルゴンまたは窒素のよう
なイオン化不活性ガスのアークで高温に加熱することに
より生じたプラズマ中で吹き付ける。そのような吹き付
け、さらに詳しくはアーク吹き付けおよびフレーム吹き
付けでは、他のガスを混合していない窒素が好ましい不
活性ガスである。「熱吹き付け」という語のここでの用
いられ方から、好ましいのは電気アーク吹き付けである
が、この語は、便宜上一般的に用いているのであり、高
速酸素燃料吹き付け、フレーム吹き付け、プラズマ吹き
付け、またはデトネーションガン吹き付けを含めた意味
をもつことを理解すべきである。また、吹き付けは「溶
融吹き付け」とも呼ばれる。
【００１８】吹き付けの量および温度、吹き付け距離、
吹き付け成分の供給速度等のような吹き付けパラメータ
ーは、金属の吹き付けの場合、吹き付け流によっておよ
びこの流れの中で溶融し、そしてまだ実質的に溶融した
形のもしくは半可塑性の形の間に、コンクリート表面に
付着させるように選択する。代表的な吹き付けパラメー
ターには、距離を約２ １／２ないし６インチにするこ
とが含まれる。距離が約２ １／２インチ未満である
と、表面加熱によるよくない影響が及ぼされ、スポーリ
ングまたは亀裂のような支持体の劣化を伴う。距離が６
インチを越えると、付着効果がなかったり、粒子の支持
体への付着が不十分となる。通常、吹き付けガンはコン
クリート表面を約１００−約８００ｍｍ／秒、さらに一
般的には約２００−約５００ｍｍ／秒のガン速度で進
む。この速度と物質供給速度およびガンがコンクリート
の同じ領域を通過する数とは、得られる被覆の厚さの決
定に大きな役割を果たす。一般に、代表的なチタン金属
を吹き付けるとき、ガンは約１００−約４００ｍｍ／秒
のガン速度で１−３回通過させる。しかしながら、薄い
被覆の場合、１回か２回だけの通過でより速いガン速度
が好ましい。一般には、実施例で用いられるこれらのよ
うな吹き付けパラメーターは満足な結果をもたらす。通
常、溶融吹き付け中のコンクリート表面は、周囲温度付
近に維持される。周囲温度に維持するには、通常、吹き
付けと吹き付けとの間で支持体を空気冷却するだけで十
分である。場合によっては、例えば低い周囲温度で行っ
たり、または水分含有率の高い支持体である場合、熱吹
き付けする前に支持体表面を予熱すると有効的である。
これは物質を供給せずに、吹き付け装置を用いて行うこ
とができるが、他の手段も考えられる。支持体の予熱に
よって、施された金属被覆と支持体との間の結合を増強
することができる。
【００１９】吹き付け供給物質は他の形、例えば微粒子
状であってもよいが、一般にはワイヤ状である。代表的
な金属チタンの場合、それは一般に直径が約０．０５−
約０．２インチのワイヤである。活性金属被覆がよく付
着するように、ワイヤを予熱してもよい。アーク吹き付
け用のチタン供給ワイヤの前処理については、米国特許
第５，０６６，５１３号に記載されている。粉末状で
は、チタンは粒度が０．１−５００ミクロンでなければ
ならない。粒度の異なる微粒子状金属は、容易に吹き付
けられるかぎり同様に適してしる。粒子の構成は通常、
全てまたは実質的に全てが金属である。粒子またはワイ
ヤとしてのチタンの場合、チタンはいくつかのグレード
の１つ、たいていはグレード１のチタンまたチタン合金
である。
【００２０】コンクリート上の熱吹き付け金属の厚さ
は、約２０ミクロンから１５０ないし約２００ミクロン
程度までである。被覆の厚さが約２０ミクロン未満であ
ると、被覆は不均一となり、そして被覆の電気抵抗が高
くなる。他方、経済性のために、施す金属の厚さは約２
００ミクロンを越えない。代表的なチタン金属の場合、
被覆の厚さは約２５−約１００ミクロンであるのが好ま
しい。チタン粉末のプラズマ吹き付けでは、これは一般
的には、吹き付けガンをコンクリート表面に例えば４０
０ｍｍ／秒の速度で１−２回通過させることで簡単に行
うことができる。当然の注意を払わなければ、被覆の厚
さが約１５０ミクロンより厚くなってチタン金属の金属
層剥離を招く可能性が出てくる。従って、被覆の厚さを
約１５０ミクロンより厚くすることはあまりない。経済
性および効率を高め、そして施した金属の陰極的保護を
長時間保つには、金属をコンクリート表面上に約２５−
約１００ミクロンの厚さで存在させるのが有利である。
【００２１】施された金属被覆の多孔度は一般に少なく
とも約５％であるが、約３０％を越えてはいけない。多
孔性の特徴は、活性物質が施されている金属に特に役立
つ。多孔性は、施された活性化被覆が施された金属中に
浸透するのを促し、従って被覆全体の電気化学的活性を
高める。施された金属の多孔度が約５％未満であると、
活性化被覆を好ましく浸透させるのに不十分である。他
方、金属の多孔度が約３０％を越えると、活性被覆を金
属上へよりもコンクリート上へ施すことになり不経済で
ある。活性被覆の付着を増すには、金属の多孔度は約１
０％−約２５％であると都合がよい。施された金属と下
にあるコンクリートとの結合強度は少なくとも約５０ポ
ンド／平方インチ（ｐｓｉ）でなければならない。さら
に、摩擦または粗くするための他の処理を施した表面、
特に非水平表面において良好な被覆結合性を維持するに
は、施された金属と下にあるコンクリートとの結合強度
が少なくとも約１００ｐｓｉであると有利である。しか
しながら、金属被覆が下にある表面とより大きな結合強
度、例えば２００−５００ｐｓｉまたはこれ以上の結合
強度で付着することはまれなことではない。ここで述べ
る結合強度は、実施例と関連して以下に述べるように、
エルコメーター付着試験器で測定することによって得た
強度である。
【００２２】汚れのないまたは新たに露出させた汚れの
ない下層コンクリート表面を準備したら、まず活性物質
を施し、次に初めに施した活性物質の上に導電性被覆を
施すことによって被覆を開始する。コンクリートの被覆
を活性物質で始める場合、得られるコンクリートをここ
では「活性コンクリート表面」と呼ぶ。この表面活性化
の場合、コンクリート表面に、通常は先駆体組成物とし
て液体の形のまたは固体の形の活性物質を施す。いずれ
の形でも、得られる被覆は付着性でコンクリートと電気
的に接触することができるものである。固体の形で施す
例として、新たに準備したコンクリート表面に固体セラ
ミック酸化物被覆を施すことができる。これには、熱吹
き付けまたは他の塗布方法による塗布が含まれる。従っ
て、熱吹き付けでは、マグネタイトのような固体物質
が、準備したコンクリート表面に熱吹き付けされた第１
の層となる。液体を施すことによる表面活性化の代表例
として、硝酸コバルト６水和物の溶液をコンクリートに
施すことができる。この種の活性化については以下にさ
らに詳しく記載する。液体または固体の形で施した後、
例えば熱吹き付けによって、金属のオーバーレイを施
す。そのような被覆オーバーレイには代表的なチタン金
属を用いることができる。最初に施された被覆は添加剤
を含有する活性被覆、例えば、ドーパントとしてのニオ
ブまたはスズと共に施した酸化物の吹き付けである。
【００２３】最初に施された被覆が固体の形で施された
活性被覆、例えば熱吹き付けされた密着性の表面活性層
である場合、それは施された金属の特性を有するはずで
ある。従って、それはコンクリート支持体に対して少な
くとも５０ｐｓｉの付着力を有する。それは非常に薄
い、すなわち約２０ミクロン程度の被覆でありうる。通
常、経済性の点から、そのような最初に施される活性被
覆の厚さは約１００ミクロンを越えない。しかしなが
ら、そのような最初に施される固体の形の活性被覆は広
範囲な多孔度、例えば約５０％以上までの多孔度を有し
ていてもよい。しかしながら、経済性の理由で一般には
避けるが、完全に非孔質の固体の形の第１被覆を用いて
もよいことは無論のことである。
【００２４】最初に施された被覆が活性被覆であり、そ
してその上に金属を重ねるとき、前記のように活性被覆
をその後処理するような場合は、そのような金属は多孔
質であり、あるいは例えば活性被覆をさらに処理しない
場合は、それは非孔質である。活性化は金属を施す前に
開始されるので、その後に施される金属内の活性物質の
付着は通常考慮されない。金属が活性層のオーバーレイ
であるとき、金属トップコートの厚さは、約２０−約２
００ミクロンの最初に施された被覆と同程度の厚さでよ
い。そのような金属トップコートの付着力はまた、少な
くとも固体下層がコンクリート支持体へ付着している付
着力程度であって、被覆全体の寿命の間、結合性を維持
しなければならない。また、密着性の金属オーバーレイ
を表面活性層に設けることによって、一体的な付着ばか
りでなく、コンクリートからオーバーレイへの好ましい
電気的接触が維持される。活性層は最初に施された被覆
であり、次の層は金属オーバーレイであるが、これらの
層の間にはっきりした差異はなく、これらの物質がある
程度混ざっているのは無論のことである。そのような物
質の混ざり合いは、第１層の多孔性によって高められ
る。
【００２５】下層コンクリートの被覆準備がととのった
ら、活性層および金属を同時に施すことも考えられる。
これはまた、施された物質を混合することにもなる。従
って、熱吹き付け法のような方法を用いる場合、固体状
の活性物質をコンクリートに熱吹き付けすると同時に、
金属をコンクリートに吹き付けする。得られる全体の被
覆は非孔質であるが、被覆方法によってある程度、例え
ば１％ないし５％程度の多孔度が被覆に存在してもよ
い。活性層と金属とを共に施したとき、得られる同時被
覆の下層コンクリートに対する付着力は、一般には個々
に施した被覆の場合と同じ、すなわち少なくとも約５０
ｐｓｉの結合強度を有する。物質を同時に施した場合の
被覆の厚さは、層を個々に施した場合の厚さよりも高い
レベルとなり、同時に施した被覆の厚さは例えば１００
−２００ミクロン程度となる。
【００２６】ここでは「導電性酸化物」とも呼ばれ、そ
して溶融吹き付けに用いられる、セラミック酸化物の固
体の形の活性物質は、酸化チタン粉末のような微粒子の
形でもよい。そのような粉末は市販の非導電性酸化物の
形で吹き付けてもよいが、導電性亜酸化物として付着さ
せうる。これは使用温度によって影響され、そしてプラ
ズマ吹き付けのような吹き付けでは、プラズマガスの組
成によって影響される。粉末としての酸化物は、相当す
る金属を吹き付けるならば用いられる粒度と一般に相互
関連する粒度を有する。例えば、酸化チタン粉末は０．
１−５００ミクロンの粒度でなければならない。酸化粉
末の大きさを溶融吹き付け操作において変化させると、
得られる酸化物層の密度を調整することができる。微細
な粉末であるほど、密度がより高く、多孔度がより低い
層となる。バルブメタル酸化物、例えば亜酸化チタン、
酸化タンタルおよび酸化ニオブをもたらす熱吹き付けの
他に、これらに限定されないが、チタネート、スピネ
ル、マグネタイト、酸化スズ、酸化鉛、二酸化マンガン
およびペロブスキー石を含めた他の物質を熱吹き付けす
ることも考えられる。
【００２７】また、活性物質および金属を共に熱吹き付
けすることも考えられる。従って、金属および活性物質
の混合物、例えば単一吹き付けガンから吹き付けられた
配合粉末のプレミックスのような混合物を施してもよ
い。代表的なものとして、チタンは少なくとも１種の他
の金属との混合物の形でもよく、この混合物は少なくと
も１種の金属酸化物を含めたものまで広げることができ
る。また、金属および活性物質は、例えば、別のガンか
ら同時にそれぞれ吹き付けて、コンクリート表面で共に
混合するような同時吹き付けでも、あるいは例えば、吹
き付けした酸化物層上に金属層を吹き付けるような層状
吹き付けてもよい。吹き付けを層状にする場合、トップ
層は金属または同時吹き付け層になる。
【００２８】コンクリートを被覆のために準備し、そし
て金属を施す場合、その後の処理は金属被覆上で活性化
のために行われる。これは、液体状の活性物質を施すこ
とである。そのような手順では、液状の活性物質がコン
クリートへまたはコンクリートに施された金属へ直接施
されるかどうかに関係なく、そのような処理は液体被覆
を支持体表面に付着させるのに有用などのような方法で
も行うことができると考えられる。たいていはブラシま
たは吹き付けによる塗装が用いられる。これらの方法は
また、活性物質がコンクリートへ直接施され、そして金
属被覆が施される場合にも有用であるが、その後、活性
被覆処理が行われる。そのような方法は、最初に施した
活性物質の下層活性化を最良なものにするための多孔質
チタン被覆について、さらに水のような液体を施すとき
に用いることができる。
【００２９】施した被覆は次のように硬化することがで
きる。例えば、代表的なチタン金属被覆をまずコンクリ
ートに施し、次に活性物質に変えうる液体先駆体組成
物、例えば硝酸コバルト６水和物の先駆体組成物溶液を
用いる場合、施した組成物を熱活性化させる。この結
果、電気化学的に活性な被覆はチタン金属上に熱付着す
る。加熱によって、先駆体組成物中の金属イオンが、電
気化学的に活性な金属または金属酸化物、例えば酸化コ
バルトへ効果的に熱変換することになる。この熱変換
は、例えば火炎または赤外線加熱によって行われる。他
の液体先駆体組成物も用いることができる。コバルトの
他に、これらは被覆成分、例えばマンガン、鉄、スズ、
および白金のような貴金属等で代表される金属を溶液中
に含んでいてもよい。
【００３０】活性物質のための先駆体組成物がコンクリ
ートまたは金属またはこれらの両方に施される場合、金
属を陽極的に分極して、電気化学的に活性な形での（例
えば、酸化物として）活性物質の付着に影響を及ぼすこ
とは特に興味のあることである。例えば、硝酸コバルト
６水和物先駆体組成物は水溶液として、熱によって施さ
れた代表的なチタン金属に施すことができる。次に、チ
タン金属は陽極的に分極されることによって励起される
と、チタン金属表面での酸化コバルトの付着に影響を及
ぼす。あるいは、コバルト溶液をコンクリートに施して
もよい。これはコンクリート中にしみ込み、その後、熱
によって施された金属、例えば代表的なチタン金属が上
記のようにコンクリートに好ましく付着する。その後、
チタン金属は励起され、コンクリートに面しているチタ
ン金属部分上の酸化コバルトの付着に影響を与える。効
率の点から、金属が少なくとも約０．００１ｍＡ／ｃｍ
2（約１ｍＡ／ｆｔ2）の電流密度で分極されるような陽
極分極が有利である。
【００３１】使用しうる活性物質の代表例、例えば金属
に施されるものは（それらの中のいくつかは、前に記載
されている）、白金または他の白金族金属から得られる
ものであるか、あるいはそれらは白金族金属酸化物、マ
グネタイト、フェライト、コバルトスピネルまたは混合
金属酸化物被覆のような活性酸化物被覆である。そのよ
うな被覆は一般に、工業電気化学産業における陽極被覆
として用いられるために開発されてきた。この種の適当
な被覆については１つ以上の米国特許、例えば米国特許
第３，２６５，５２６号、第３，６３２，４９８号、第
３，７１１，３８５号および第４，５２８，０８４号に
概略記載されている。混合金属酸化物被覆は、少なくと
も１種のバルブメタルの酸化物および少なくとも１種の
白金族金属の酸化物を有することができる。混合酸化物
には白金、パラジウム、ロジウム、イリジウムおよびル
テニウムを含めた白金族金属またはこれらの混合物、並
びに他の金属との混合物がしばしば含まれる。別の被覆
は酸化スズ、二酸化マンガン、二酸化鉛、酸化コバル
ト、酸化第二鉄、ＭXＰｔ3Ｏ4（Ｍはアルカリ金属であ
り、Ｘは一般には約０．５である）のような白金酸塩被
覆、ニッケル−酸化ニッケルおよびニッケルと酸化ラン
タンよりなる。
【００３２】コンクリートへ、例えば、金属またはセラ
ミック酸化物を吹き付ける場合、上記のような多孔性の
被覆ではなく、ほとんどは本質的に連続した被覆が得ら
れる。しかしながら、連続した被覆以外に、例えば、吹
き付けられたストリップの間に吹き付けられていない領
域があって、吹き付けられたストリップ間にコンクリー
トの露出領域を有するグリッドを形成するようなストリ
ップ状に施しても、あるいは支持体上をいくつかの他の
部分被覆パターン状に施してもよいと考えられる。コン
クリート表面の被覆を完了したときの被覆の電気抵抗は
約０．１−約２０オーム／ｓｑ．にすべきである。すな
わち、被覆後の１平方センチメーターの抵抗は、平方の
１ｃｍの寸法を横切って測定したときそのような範囲内
でなければならない。約０．１オーム／ｓｑ．未満の電
気抵抗は経済的ではない。約２０オーム／ｓｑ．を越え
る電気抵抗は、過度の電圧損失なしで電流を流すには不
十分である。代表的な金属チタンを用いる活性金属被覆
の場合の被覆の電気抵抗は、約０．１−１．０オーム／
ｓｑ．である。
【００３３】コンクリート上の被覆が陽極手段として働
く場合、被覆をカバーしてもよい。それは例えばペイン
トまたはコンクリートのカバーである。また、被覆が陽
極として働く場合、陽極に導線、例えば金属ワイヤまた
はストリップを接続してもよい。次に、この陽極を電気
回路において導線によって電源におよびコンクリート強
化材に接続する。コンクリートの被覆を活性物質を施す
ことによって始めた場合、次に施す層は導電性オーバー
レイであり、これは実質的に常に金属オーバーレイであ
る。しかしながら、そのような次に施される層は金属以
外のもの、例えば、混合金属酸化物含有ペイントおよび
炭素含有ペイント（酸化物および炭素のような物質はペ
イントに均質に混合されている）を含めたセラミック酸
化物含有ペイントのようなペイントを含めた導電性ペイ
ントも考えられる。どのような場合においても、活性層
およびオーバーレイは互いに付着性で導電性の接触状態
にある。
【００３４】得られる被覆は、有用である他に、装飾的
であることも無論のことである。それゆえ、コンクリー
ト上のチタン被覆は、コンクリート表面に満足のいくメ
タリックブルーの仕上がりをもたらす。被覆コンクリー
トの他の色合いにはグレーおよびゴールドの色合いがあ
る。次の実施例は本発明の実施方法を示すものであり、
本発明を限定するものではない。
【００３５】
【実施例】実施例１ 試験目的のために、タイプ１ポルトランドセメント、珪
砂細骨材および１インチマイナスの粗骨材から、１立法
ヤード当たり、１：２：２．９５のセメント対砂対粗骨
材の重量割合で製造した、コンクリートブロックを使用
した。各ブロックは１平方フィート×６インチ厚さであ
った。これによって各コンクリート試験ブロックから１
平方フィートの試験面が得られた。各ブロックはブロッ
クの長さ方向に貫通しそしてバーの各端のブロックから
外側に延びている８本の鋼強化バーを含んでいた。１組
の４本の鋼バーは試験面の下１インチに置き、バーは２
１／２インチのセンターライン間隔で間隔をあけた。第
２の組の４本のバーは、最初の組に対して平行であり、
ブロックの底面の上１インチにあった。ブロックの１平
方フィート試験面をグリットブラストしてレイタンスを
除去した。さらに詳しくは、試験面を４インチの距離を
おいて角度４５゜−６０゜で７０ｐｓｉにてＮｏ．２０
Ａｌ2Ｏ3のグリットを用いてブラストした。次に、得
られた面を圧縮空気を用いてグリットを落としてきれい
にした。
【００３６】コンクリート試験ブロックを圧縮空気でク
リーニングした後、直径３．２ｍｍグレード１ チタン
ワイヤ供給材料を含む酸素−アセチレンフレームおよび
Ｍｅｔｏｃｏ １０Ｅフレーム吹き付けガンを用いてフ
レーム吹き付けした。フレーム吹き付けの場合、使用ガ
スおよび条件は、Ｎｏ．１５の流量計からの酸素３０ｐ
ｓｉ；Ｎｏ．３０の流量計からのアセチレン１５ｐｓ
ｉ；Ｎｏ．５３の流量計からの圧縮空気６５ｐｓｉであ
った。チタン金属はガン速度３００ｍｍ／秒、距離６イ
ンチで４回施した。消費したチタン金属の重量は７０．
８ｇ／ｆｔ2であった。フレーム吹き付けされたチタン
層とコンクリート支持体との間の結合強度を求めた。こ
れは、被覆にエポキシ接着された試験ドーリーを支持体
から引っ張ることによって付着力を試験する、エルコメ
ーター付着試験器モデルＮｏ．１０６によって行った。
このようにして製造された被覆の結合強度は、エルコメ
ーター付着試験器で測定して、２０８ｐｓｉであり、抵
抗は０．１５オーム／ｓｑ．であった。被覆は多孔質で
あり（顕微鏡写真から８０％の密度であると推定され
た）、横断面の顕微鏡写真目盛りを用いて測定した厚さ
は１００ミクロン（４ミル）であった。従って、フレー
ム吹き付けガンへのワイヤ供給材料としてのチタン金属
は、コンクリートへうまく施すことができる。許容され
る付着性、多孔性および被覆の厚さを有する有用なチタ
ン金属被覆が得られる。
【００３７】次に、上記のコンクリートおよびチタン金
属被覆は、電流が一定の電源の一方の導線を被覆にそし
て他方の導線をコンクリート強化材へ取り付けることに
よって、電流密度２．０ｍＡ／ｆｔ2にて屋外試験場で
陽極的に励起した。１カ月つないでおいた後、コンクリ
ートブロックは２．５−４．０ボルトの電圧で作動して
いた。チタン被覆の電極電位は飽和カロメル基準電極に
対して１２３０ｍＶであり、電極電位は時間と共に徐々
により陽極的になった。２００日つないだ後、電圧は６
ボルトに上がり、被覆電位は基準電極に対して１８００
ｍＶであった、それゆえ、触媒されていないチタンの電
位は高く、時間と共に徐々に不動態化していくので、触
媒されていないチタンは限界のある陰極的保護をもたら
すにすぎない。
【００３８】実施例２ 実施例１に記載のようなコンクリートブロックを実施例
１に記載のようにグリットブラストし、次に汚れを落と
した。ワイヤ供給材料およびＭｅｔｏｃｏ １０Ｅフレ
ーム吹き付けガンを用い、同時に実施例１に記載のよう
な酸素、アセチレンおよび空気条件を用いて、グレード
１ チタンでフレーム吹き付けを行った。チタン金属は
ガン速度５００ｍｍ／秒、距離４−１／２インチで３回
施した。消費されたチタン金属は４２．５ｇ／ｆｔ2で
あった。このようにして製造された被覆の結合強度は１
００ｐｓｉであり、抵抗は０．１７オーム／ｓｑ．であ
った。被覆は多孔質であり（８０％の密度であると推定
された）、実施例１のように測定した厚さは７５ミクロ
ン（３ミル）であった。次に、チタン金属被覆を、３０
０ｇ／リットルの硝酸コバルト、（Ｃｏ（ＮＯ3）2）・
６Ｈ2Ｏ、を含有する水溶液で塗布した。この被覆を空
気乾燥し、同じ溶液の第２の被覆を施した。全部で１４
−１／２ｍｌの溶液を使用した。これは０．８８ｇ／ｆ
ｔ2のコバルトをチタン金属被覆に施したことになる。
【００３９】次に、コンクリートブロックを実施例１の
ように電流密度２ｍＡ／ｆｔ2で屋外試験場にて陽極的
に励起した。この分極によって、酸化コバルトはチタン
金属被覆内におよびこの被覆の電気化学的に活性な表面
に付着した。コンクリートブロックおよび被覆をこの励
起状態に維持し、１カ月つないでおいた後、ブロックは
１．３ボルトの電圧で作動していた。活性化被覆の電極
電位は飽和カロメル基準電極に対して５８０−６００ｍ
Ｖであり、時間に対して安定していた。１５０日つない
だ後、電圧は依然として１．３ボルトであり、被覆電位
は基準電極に対して６００ｍＶであった。この実施例か
ら、どのようにして、コバルト活性化フレーム吹き付け
されたチタン金属被覆が低電圧、低電位および安定した
作動でブロックの陰極的保護をもたらすかが分かる。
【００４０】実施例３ 実施例１のようなコンクリートブロックをＮｏ．４０ブ
ラックスラググリットを用い８０ｐｓｉでブラストして
コンクリートを粗くし、そして新しい表面を露出させ
た。圧縮空気でクリーニングした後、超微細Ｒｅｄ Ｎ
ｏｚｚｌｅ吹き付け先端を有するＨｏｂａｒｔ−Ｔａｆ
ａ Ｍｏｄｅｌ ８８３０電気アークガンを使用して電
気アーク吹き付けを行った。空気は６０ｐｓｉの圧力で
３５ＣＦＭ（ｆｔ3／分）使用した。直径１．６ｍｍの
２本のワイヤとしてグレード１ チタン供給材料をコン
クリートにガン速度１６４ｍｍ／秒および距離６インチ
で１回吹き付けた。これらの条件下で消費したチタンは
８９．７ｇ／ｆｔ2であった。このようにして製造され
た被覆の結合強度は２６９ｐｓｉであり、抵抗は０．３
５オーム／ｓｑ．であった。
【００４１】次に、チタン金属被覆を、３００ｇ／リッ
トルの硝酸コバルト６水和物を含有する水溶液で塗布し
た。この被覆を空気乾燥し、同じ溶液の第２の被覆を施
した。全部で３３．７ｍｌの溶液を使用した。これは
２．０４ｇ／ｆｔ2のコバルトをチタン金属被覆に施し
たことになる。次に、コンクリートブロックを実施例１
のように電流密度２．０ｍＡ／ｆｔ2で相対湿度８０−
９０％のチャンバー内で屋内励起した。この分極によっ
て、酸化コバルトはチタン金属被覆内におよびこの被覆
の電気化学的に活性な表面に付着した。コンクリートブ
ロックおよび被覆をこの励起状態に維持した。２０日つ
ないでおいた後、ブロックは１．６５ボルトの電圧で作
動していた。被覆は飽和カロメル基準電極に対して７３
０ｍＶの電極電位で作動し、時間に対して安定してい
た。この実施例から、どのようにして、コバルト活性化
電気アーク吹き付けされたチタン金属被覆が低電圧、低
電位および安定した作動で強化コンクリートブロックの
陰極的保護をもたらすかが分かる。
【００４２】実施例４ 実施例１のようなコンクリートブロックをＮｏ．２０酸
化アルミニウムグリットでブラストしてコンクリートを
粗くし、そして新しい表面を露出させた。圧縮空気でク
リーニングした後、Ｈｏｂａｒｔ−Ｔａｆａ Ｍｏｄｅ
ｌ ８８３０電気アークガンを使用して電気アーク吹き
付けを行った。ワイヤ状のグレード２チタンを金属吹き
付けた。金属はコンクリートにガン速度約１０インチ／
秒、距離６インチおよび電流１５０アンペアで２回吹き
付けた。これらの条件下で消費したチタンは５６ｇ／ｆ
ｔ2であった。このようにして製造された被覆の結合強
度は２１０ｐｓｉであった。
【００４３】上記のような被覆のために、さらに２つの
コンクリートブロックを製造した。一つのブロックに
は、チタン被覆を行う２４時間前にコンクリートブロッ
クを実施例３のように硝酸コバルト６水和物で塗布し
て、コンクリートに１．３ｇ／ｆｔ2のコバルトの被覆
を施した。さらに別のコンクリートブロックを、チタン
被覆を行う１５分前にブロックに１．３ｇ／ｆｔ2のコ
バルト被覆を施す以外は同様にして製造した。次に、両
方のブロックに上記のようにチタンを施した。
【００４４】次に、チタン被覆を直接コンクリートに有
する、上記のように最初に製造したブロックを、硝酸コ
バルト６水和物溶液をチタン金属被覆上に塗布すること
によって処理して、１．３ｇ／ｆｔ2のコバルトをチタ
ン金属に施した。次に、３つのコンクリートブロック全
てを実施例１のように電流密度２．０ｍＡ／ｆｔ2にて
屋内で励起した。この試験を５日間続け、その後、ブロ
ックをセル電圧についてモニターした。チタン金属被覆
上に施されたコバルト含有被覆で活性化されたブロック
は、１．８ボルトのセル電圧で作動していた。チタン被
覆の前にコンクリートブロックに直接施されたコバルト
被覆を有する２つのブロックは、許容できない読みを示
した。チタン金属吹き付け被覆を行う２４時間前にコバ
ルト含有被覆を被覆したブロックの電圧は７．２ボルト
であり、チタン被覆を施す１５分前にコバルト溶液を被
覆したブロックの電圧は７．０ボルトであった。
【００４５】許容できない電圧を有するこれらの２つの
ブロックには、ブロックの露出したチタン表面に栓から
出した水を吹き付けた。次に、チタン層の上にコバルト
溶液が施されたブロックについてセル電圧を２日後に測
定したところ、まだ許容される１．６２ボルトが得られ
た。他の２つのブロックも許容される電圧を示した。チ
タンを施すよりも２４時間早くコバルト溶液を被覆した
ブロックの電圧は２．０３ボルトであり、一方、チタン
を施すよりも１５分早くコバルト溶液を被覆したブロッ
クの電圧は１．８８ボルトであった。さらに１週間後、
これらの３つのブロックの電圧はそれぞれ１．５８ボル
ト、１．７９ボルトおよび１．８２ボルトであった。従
って、この実施例は、チタン金属を吹き付ける前にコン
クリートに直接溶液を施すことが、コンクリート表面の
活性化を成功させることであることを示している。しか
しながら、水での活性化が一番うまくいく。
【００４６】実施例５ 各８個のコンクリートブロックについて、実施例１のよ
うに製造した１平方フィートのコンクリートブロック試
験面上にチタン金属の被覆を製造した。使用した供給金
属は粒度が２００−３２５メッシュのチタン粉末であっ
た。粉末は９９．５％がチタンであり、残部の不純物は
鉄、炭素、窒素、酸素および水素であった。ＧＨ吹き付
けノズルを備えたＭｅｔｃｏプラズマ吹き付けガンを使
用して、試験面を金属で被覆した。吹き付け条件は次の
通りであった：電流５００アンペア；電圧４５−５０ボ
ルト；アルゴンおよびヘリウムよりなるプラズマガス；
チタン供給速度３ポンド／時；横断吹き付け速度４０
０、５００または８００ｍｍ／秒；１個のブロック当た
り１回さらす；および距離２．７５（４個のブロック）
または４（４個のブロック）インチ。２個のコンクリー
トブロックの試験面はチタン層のプラズマ吹き付けを行
う前に予熱した。予熱は１回の通過によって行い、プラ
ズマ吹き付けガンは４００ｍｍ／秒の横断速度であり、
距離は一方のブロックに対しては４インチそして他方の
ブロックに対しては２．７５インチであった。
【００４７】被覆表面はいずれも外観検査によると表面
に欠陥がなく均質に見えたが、多孔性被覆であり、コン
クリート支持体からの被覆の離層はない。第２の組みの
コンクリートブロックを被覆する場合、３２５メッシュ
の中程度の粒度を有する市販のチタン粉末を使用した。
１つのブロックに、ブロック当たり２回通過させてさら
し、そしてこのブロックにチタン金属を横断速度４００
ｍｍ／秒および距離２．７５インチで施す以外は、同じ
吹き付け条件を用いた。これらの試料の付着試験結果か
ら、チタン層とコンクリート支持体との間の付着力は２
７５ｐｓｉ−４００ｐｓｉで変わることが分かった。こ
の実施例は、どのように粉末としてのチタン金属をコン
クリートにプラズマ吹き付けすると、電気化学的に活性
な金属被覆を得る準備として望ましい金属被覆をもたら
すことができるかを示している。チタン金属被覆は様々
な塗布条件下でコンクリートとの望ましい結合強度をも
つことができる。
【００４８】実施例６ 実施例１のようなコンクリートブロックを実施例１の方
法で準備し、グリットブラストを２分１０秒間プラスマ
イナス５秒間行った。第１の試験ブロックは、距離が３
インチである以外は、実施例５のように予熱した。その
後、コンクリートブロック試験面上に施される被覆は、
全ての粒子が−４４ミクロン、＋５．６ミクロン（４４
ミクロンよりも大きくないが、５．６ミクロンよりも大
きい）の微細な酸化チタン粉末で始めた。吹き付けガン
および吹き付けの条件は、プラズマ吹き付けガスがアル
ゴンおよび水素よりなり、距離が３インチであり、そし
て酸化チタン供給速度が７ポンド／時である以外は、実
施例５の通りであり、例えば、１回の通過での塗布、４
００ｍｍ／秒の横断ガン速度であった。この塗布の後、
得られた亜酸化チタン層に、チタン金属の上層を実施例
５の初めに記載のような粉末を用いて施した。このチタ
ン金属粉末は実施例５のようにプラズマ吹き付けガンで
３回吹き付けた。
【００４９】その後、さらに３個の試験ブロックをこの
亜酸化チタン第１層、チタン金属オーバーレイの組み合
わせで製造した。これらのブロックをそれぞれ、横断吹
き付けガン速度５００ｍｍ／秒で上記のように予熱し
た。亜酸化チタンを施す場合、吹き付けガン横断吹き付
け速度は１個のブロックに対しては４００ｍｍ／秒、そ
して２個のブロックに対しては８００ｍｍ／秒であり、
距離はいずれも３インチであった。チタン金属粉末トッ
プ被覆は、吹き付けガンを３回通過させることを含め
て、この実施例で前に記載したように施した。
【００５０】選んだ表面の場合、コンクリートブロック
表面上の亜酸化チタン下層およびチタン金属オーバーレ
イの組み合わせ層の厚さは約１００ミクロンであること
が分かった。実施例１のように測定したこれらのブロッ
クの被覆付着力は２００ｐｓｉ−３００ｐｓｉで変化す
ることが分かった。この実施例は、どのようにしたらそ
のような組み合わせ層をプラズマ吹き付けを用いてコン
クリート上に望ましく製造することができるかを示して
いる。組み合わせ層は被覆の厚さも結合強度も共に望ま
しいものを示す。
【００５１】実施例７ 実施例１のようなコンクリート試験ブロックにチタン金
属層を実施例５のような方法で施した。コンクリート上
にプラズマ吹き付けしたチタン金属層の厚さは約３０ミ
クロンであり、コンクリート表面への付着力は約３００
ｐｓｉであった（いずれも前記のように測定した）。次
に、チタン層を、１００ｇ／リットルの硫酸マンガン
（ＭｎＳＯ4）を含有するＭｎＳＯ4の水溶液で被覆し
た。この被覆には、１平方フィートのチタン金属当たり
１．１ｇのＭｎが含まれていた。次に、電流密度２．０
ｍＡ／ｆｔ2で被覆を陽極的にすることによって試験ブ
ロックを励起した。励起すると、被覆は２．０ｍＡ／ｆ
ｔ2、飽和カロメル基準電極に対して単一電極電位５４
５ｍＶで作動し、チタン金属の良好な活性化を確認し
た。
【００５２】実施例８ 実施例１のようなコンクリートブロックをグリットブラ
ストし、次に汚れをおとした。グリットブラストを９０
゜の角度で行った以外は、いずれも実施例１のようにし
た。直径１．５９ｍｍのグレード１ チタンワイヤ供給
材料を、グリーンエアーキャップおよびラージクロスポ
ジショナーを取り付けたＨｏｂａｒｔ−Ｔａｆａ Ｍｏ
ｄｅｌ ９０００ワイヤアークガン中で用いて、ブロッ
クをアーク吹き付けした。微粒化チタンをコンクリート
表面に噴射するキャリヤーガスは６０ｐｓｉの空気であ
った。ガン速度はインデックス（ジャンプ）９ｍｍおよ
び距離約４インチ（１０ｃｍ）にて２００ｍｍ／秒であ
った。これらの条件下で消費されたチタンは３１．４ｇ
／ｆｔ2であった。被覆の結合強度は２８３ｐｓｉおよ
び抵抗は０．３３オーム／ｓｑ．であった。チタンを施
す前後のブロックの重量測定によって、チタンの重量増
加は２３．９２ｇ／ｆｔ2であり、付着効率が７６．２
％であることを示している。
【００５３】第２のコンクリートブロックは上記のよう
に製造し、そしてガンの距離が４．５インチであり、窒
素をキャリヤーガスとして使用する以外は上記の条件を
用いてチタンを施した。これらの条件下、施されたチタ
ン被覆の電気抵抗は０．２０オーム／ｓｑ．であった。
結合強度は依然として望ましい２３３ｐｓｉであった。
さらに、電気抵抗が改良された他に、チタンの重量増加
は測定したところ２７．２０ｇ／ｆｔ2であった。これ
は付着効率が８６．６％であることを示している。これ
らの試験は、窒素ガスをキャリヤーガスとして使用する
と、より効率的にチタンが付着し、空気をキャリヤーガ
スとして使用する被覆よりも厚くそして導電性のよいチ
タン被覆が得られることを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール・ダブリュー・ブラウン，ジュニア ー アメリカ合衆国オハイオ州44077，レロ イ・タウンシップ，キャロー・ロード 8260 (72)発明者 ジョン・イー・ベネット アメリカ合衆国オハイオ州44024，チャー ドン，ホーソーン・ドライブ 10039 (72)発明者 ジョン・ジェイ・バーソロミュー アメリカ合衆国オハイオ州44060，メンタ ー，レイクショアー・ブールバード 9005 (72)発明者 バリー・エル・マーティン アメリカ合衆国オハイオ州44060，コンコ ード，サウス・キャリオット 8132 (72)発明者 トーマス・ジェイ・シュー アメリカ合衆国オハイオ州44046，ハンツ バーグ，マディソン・ロード 11670

Claims (62)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱吹き付けされた密着性で耐食性の電気
    化学的に活性な金属被覆で被覆された、被覆コンクリー
    ト。
  2. 【請求項２】 該金属被覆が該コンクリートの粗面上に
    被覆されている、請求項１の被覆コンクリート。
  3. 【請求項３】 該粗面が、アルミナ、鋼粒ショット、珪
    砂、シリカ、スラグまたは炭化珪素の１種以上をブラス
    トすることによって粗くされた表面である、請求項２の
    被覆コンクリート。
  4. 【請求項４】 該粗面が研磨されかつ予熱されている、
    請求項２の被覆コンクリート。
  5. 【請求項５】 該密着性金属被覆が、少なくとも約５０
    ｐｓｉの結合強度でコンクリートに付着している、請求
    項１の被覆コンクリート。
  6. 【請求項６】 該密着性金属被覆が、約１００ｐｓｉ−
    約５００ｐｓｉの結合強度でコンクリートに付着してい
    る、請求項１の被覆コンクリート。
  7. 【請求項７】 該密着性金属被覆が、付着性の電気的接
    触で該コンクリートに一体的に付着している、請求項１
    の被覆コンクリート。
  8. 【請求項８】 該金属被覆が多孔質である、請求項１の
    被覆コンクリート。
  9. 【請求項９】 該金属被覆の多孔度が約５％−約３０％
    である、請求項８の被覆コンクリート。
  10. 【請求項１０】 該金属被覆の厚さが約２０ミクロン−
    約２００ミクロンである、請求項１の被覆コンクリー
    ト。
  11. 【請求項１１】 該金属被覆の厚さが約２５ミクロン−
    約１００ミクロンである、請求項１の被覆コンクリー
    ト。
  12. 【請求項１２】 少なくとも約１０ｍＡ／ｍ2の電流密
    度で陽極的に分極させたときの該耐食性金属被覆の腐食
    速度が０．０５ミル／年未満である、請求項１の被覆コ
    ンクリート。
  13. 【請求項１３】 該金属被覆の電気抵抗が約０．１−約
    ２０オーム／ｓｑ．である、請求項１の被覆コンクリー
    ト。
  14. 【請求項１４】 該金属被覆が、フレーム吹き付け、電
    気アーク吹き付け、プラズマ吹き付け、高速酸素燃料吹
    き付け、またはデトネーションガン吹き付けの１つ以上
    によって熱吹き付けされている、請求項１の被覆コンク
    リート。
  15. 【請求項１５】 熱吹き付け用金属がワイヤ状である、
    請求項１４の被覆コンクリート。
  16. 【請求項１６】 ワイヤ状の金属が前処理されている、
    請求項１５の被覆コンクリート。
  17. 【請求項１７】 該熱吹き付けが窒素ガスを用いて行わ
    れている、請求項１４の被覆コンクリート。
  18. 【請求項１８】 該被覆がモルタル、グラウトまたはコ
    ンクリートの１種以上に熱吹き付けされている、請求項
    １の被覆コンクリート。
  19. 【請求項１９】 該金属被覆が、金属チタン、タンタ
    ル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、モリブデン、
    タングステン、これらの合金およびこれらの金属間混合
    物の１種以上よりなる被覆である、請求項１の被覆コン
    クリート。
  20. 【請求項２０】 該金属被覆が、元素チタン金属、チタ
    ン金属合金またはチタン含有金属間混合物の１種以上の
    金属被覆である、請求項１９の被覆コンクリート。
  21. 【請求項２１】 該チタン被覆が、チタンと、ニッケ
    ル、クロム、マンガン、スズまたは鉄の１種以上とを含
    有する金属間混合物である、請求項２０の被覆コンクリ
    ート。
  22. 【請求項２２】 該金属被覆が、活性コンクリート表面
    上のオーバーレイよりなる、請求項１の被覆コンクリー
    ト。
  23. 【請求項２３】 該活性コンクリート表面が、該コンク
    リート表面上の亜酸化チタン、マグネタイト、酸化コバ
    ルト、二酸化マンガンまたは酸化鉛の１種以上よりな
    る、請求項２２の被覆コンクリート。
  24. 【請求項２４】 該電気化学的に活性な金属被覆が、活
    性物質で活性化される金属よりなる、請求項１の被覆コ
    ンクリート。
  25. 【請求項２５】 該金属が該活性物質の活性化で湿らさ
    れる、請求項２４の被覆コンクリート。
  26. 【請求項２６】 該活性物質が、白金族金属よりなる
    か、または白金族金属酸化物、マグネタイト、並びにコ
    バルト、マンガンおよび鉛の酸化物よりなる群から選ば
    れる少なくとも１種の酸化物を包含する、請求項２５の
    被覆コンクリート。
  27. 【請求項２７】 該活性物質が、少なくとも１種のバル
    ブメタルの酸化物および少なくとも１種の白金族金属の
    酸化物の混合酸化物物質を包含する、請求項２６の被覆
    コンクリート。
  28. 【請求項２８】 該コンクリートが強化コンクリートで
    あり、該金属被覆が電気回路において強化材と接続され
    る、請求項１の被覆コンクリート。
  29. 【請求項２９】 該金属被覆が陽極手段よりなる、請求
    項１の被覆コンクリート。
  30. 【請求項３０】 該金属被覆が、下にあるコンクリート
    に接しているストリップ間のオープンスペースでストリ
    ップのグリッドを形成するストリップとして該コンクリ
    ート上に存在する、請求項１の被覆コンクリート。
  31. 【請求項３１】 コンクリート表面上に、熱吹き付けさ
    れた密着性の表面活性化層、そして該表面活性化層上
    に、熱吹き付けされた密着性および耐食性の金属オーバ
    ーレイが被覆されている被覆コンクリート。
  32. 【請求項３２】 該表面活性化層が、コンクリート表面
    上の熱吹き付けされた亜酸化チタン、マグネタイト、酸
    化コバルト、二酸化マンガンまたは酸化鉛の１種以上よ
    りなる、請求項３１の被覆コンクリート。
  33. 【請求項３３】 該密着性の金属オーバーレイが、付着
    性の電気的接触で該コンクリートに一体的に付着してい
    る、請求項３１の被覆コンクリート。
  34. 【請求項３４】 該金属オーバーレイが多孔質である、
    請求項３１の被覆コンクリート。
  35. 【請求項３５】 該金属オーバーレイの多孔度が約５％
    −約３０％である、請求項３４の被覆コンクリート。
  36. 【請求項３６】 該金属オーバーレイの厚さが約２０ミ
    クロン−約２００ミクロンである、請求項３１の被覆コ
    ンクリート。
  37. 【請求項３７】 該金属オーバーレイの厚さが約２５ミ
    クロン−約１００ミクロンである、請求項３１の被覆コ
    ンクリート。
  38. 【請求項３８】 少なくとも約１０ｍＡ／ｍ2の電流密
    度で陽極的に分極させたときの該耐食性金属オーバーレ
    イの腐食速度が約０．０５ミル／年未満である、請求項
    ３１の被覆コンクリート。
  39. 【請求項３９】 該金属オーバーレイの電気抵抗が約
    ０．１−約２０オーム／ｓｑ．である、請求項３１の被
    覆コンクリート。
  40. 【請求項４０】 耐食性金属と活性物質とが共に該コン
    クリートの表面に熱吹き付けされている、耐食性金属お
    よび活性物質が熱吹き付けされた密着性の被覆で被覆さ
    れている、被覆強化コンクリート。
  41. 【請求項４１】 該金属被覆が、フレーム吹き付け、電
    気アーク吹き付け、プラズマ吹き付け、高速酸素燃料吹
    き付け、またはデトネーションガン吹き付けの１つ以上
    によって熱吹き付けされている、請求項４０の被覆コン
    クリート。
  42. 【請求項４２】 該金属と活性物質との混合物が該コン
    クリート表面に熱吹き付けされている、請求項４０の被
    覆コンクリート。
  43. 【請求項４３】 該金属の熱吹き付けが該コンクリート
    表面で、該活性物質の別の熱吹き付けと混ざっている、
    請求項４０の被覆コンクリート。
  44. 【請求項４４】 強化コンクリートを該コンクリート表
    面の陰極的保護被覆で保護する方法であって、活性物質
    と耐食性金属とを該コンクリート表面上に共に熱吹き付
    けすることよりなる、上記の方法。
  45. 【請求項４５】 該金属と活性物質との混合物を該コン
    クリート表面に熱吹き付けすることよりなる、請求項４
    ４の方法。
  46. 【請求項４６】 該混合物がチタンと共に、金属間混合
    物として、少なくとも１種の他の金属と、または少なく
    とも１種の金属酸化物とからなる、請求項４５の方法。
  47. 【請求項４７】 該金属の熱吹き付けが該コンクリート
    表面上で、該活性物質の別の熱吹き付けと混ざる、請求
    項４４の方法。
  48. 【請求項４８】 該活性物質が、白金族金属を包含する
    か、または白金族金属酸化物、マグネタイト、並びにコ
    バルト、マンガンおよび鉛の酸化物よりなる群から選ば
    れる少なくとも１種の酸化物を包含する、請求項４７の
    方法。
  49. 【請求項４９】 強化コンクリートを、該コンクリート
    表面上に金属含有被覆として存在する耐食性の電気化学
    的に活性な被覆で陰極的に保護する方法において、該被
    覆が初めは該被覆のための活性成分に変わりうる先駆体
    組成物を表面に有する金属を含有する、上記の方法であ
    って、該方法の改良点が、該コンクリート上に該先駆体
    組成物よりなるそのような被覆を施し、被覆の該金属を
    電気回路において接続し、そして該金属を陽極的に分極
    して該先駆体組成物を活性成分に変える、上記の方法。
  50. 【請求項５０】 該被覆が、電気回路において該コンク
    リートの強化材と接続されるチタン金属よりなる、請求
    項４９の方法。
  51. 【請求項５１】 該先駆体組成物よりなる物質が該金属
    表面に塗装または吹き付けの１つ以上によって施され
    る、請求項４９の方法。
  52. 【請求項５２】 該先駆体組成物よりなる物質が溶液の
    形のコバルト、マンガン、鉄およびスズの１種以上の金
    属を包含し、そして該活性成分が電気化学的に活性な形
    の該金属を包含する、請求項４９の方法。
  53. 【請求項５３】 該金属表面が少なくとも約１ｍＡ／ｆ
    ｔ2の電流密度で陽極的に分極されている、請求項４９
    の方法。
  54. 【請求項５４】 密着性で耐食性の電気化学的に活性な
    金属被覆をコンクリート体表面に施す方法であって、該
    方法は、該コンクリート表面を研磨することによって該
    コンクリート表面を粗くし、コンクリート表面を新たに
    露出させ；そして得られた粗面に金属をスプレーガン
    で、吹き付け金属の厚さが約２０ミクロン−約２００ミ
    クロンとなる量で熱吹き付けする、ことよりなり、該吹
    き付けは該金属を該コンクリートに、該コンクリート表
    面から約２ １／２インチないし約６インチの距離で施
    し；同時に該吹き付けを、約１００−約８００ｍｍ／秒
    の速度でコンクリート表面を横切る塗布速度にて行う、
    ことよりなる、上記の方法。
  55. 【請求項５５】 該吹き付けは、厚さが約２５−約１０
    ０ミクロンとなる量の金属を付与し、この金属の量は約
    ２００−約５００ｍｍ／秒のガン速度で施される、請求
    項５４の方法。
  56. 【請求項５６】 一体的に付着された電気化学的に活性
    な酸化物被覆で被覆された被覆コンクリート。
  57. 【請求項５７】 該活性酸化物被覆が、亜酸化チタン、
    マグネタイト、酸化コバルト、二酸化マンガン、酸化鉛
    またはこれらの混合物の１種以上である、請求項５６の
    被覆コンクリート。
  58. 【請求項５８】 該酸化物被覆が該コンクリートと付着
    性の電気的接触の状態にある、請求項５６の被覆コンク
    リート。
  59. 【請求項５９】 該活性酸化物被覆が導電性オーバーレ
    イと共に該コンクリート表面上に存在する、請求項５６
    の被覆コンクリート。
  60. 【請求項６０】 該オーバーレイが金属またはペイント
    の１種以上よりなる、請求項５９の被覆コンクリート。
  61. 【請求項６１】 該活性酸化物被覆および該オーバーレ
    イが互いに付着性の導電性接触の状態にある、請求項５
    ９の被覆コンクリート。
  62. 【請求項６２】 該活性酸化物被覆が該コンクリート表
    面上に、ペイント被覆中に均質混合された活性酸化物と
    して存在する、請求項５６の被覆コンクリート。
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