JPH1137122A - ボルト接合用処理剤及びボルト接合部の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼鉄地金の表面に処理剤を塗布することによ
り、短時間のうちに適切な赤錆を発生させ、高張力鋼ボ
ルトにより強固なボルト接合を可能とすることを目的と
するものである。 【解決手段】 一般構造式 【化１】 で示される化合物を１〜２０％と、過酸化水素を０．１
〜５％とを含有する水溶液を接合面に塗布して乾燥させ
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、橋梁、鉄骨建築物
などの鋼鉄構造物を構築するに際し、鋼鉄構造物をボル
ト接合するに際しての、構築物の処理方法及び構築物に
塗布する処理剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鋼鉄構造物を現地施工により
構築するに際しては、リベット工法や溶接工法が行われ
ていたが、構造物の大型化に伴いこれらの工法では不十
分であり、特に応力の集中する重要な部分に対しては、
高張力鋼ボルトによるボルト接合が行われるようになっ
ている。

【０００３】従来のリベット工法においては、リベット
の剪断に対する抵抗により接合部の応力を伝達している
のに対し、高張力鋼ボルトによる接合においては、高張
力鋼ボルトをその降伏点付近まで締付けることにより生
ずる摩擦力によって応力を伝達するので、接合部におけ
る構造物の摩擦係数が応力伝達に対して極めて重要な要
因となる。

【０００４】而してその接合面は、接合面の全面に密着
して均一な軽度の赤錆が生じた状態が最も摩擦係数が大
きい。接合面にミルスケールや過度の赤錆が生じたり異
物が付着した状態では摩擦係数が低下し、ボルトによる
締付けが緩んで定期的な締めなおしが必要となる。

【０００５】またこれらのミルスケールや過度の赤錆が
生じている場合には、グラインダーやショットブラス
ト、サンドブラスト等により除去することが行われる
が、これらの処理により鋼鉄の地金が露出すると、これ
もまた摩擦係数が小さくなり、締付けが緩む原因とな
る。

【０００６】従って一般には、構造物の鋼鉄素材におけ
る接合面に対して、グラインダー又はブラスト処理など
により鋼鉄地金面を露出せしめた後、それを大気中に放
置して、自然に適度の赤錆が生じるのを待ってボルトの
締付けを行うことが広く行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記方法
では、自然に赤錆が生じるのを待っていたのでは時間が
かかり、施工に長期間を要する。しかも工事の進捗状況
によっては、錆の発生が不十分な状態でボルトの締付け
を行わなければならない場合や、逆にボルトの締付けを
行う前に長期間放置して、過度に錆びて瘤状の錆が生じ
る場合もあり、さらには季節や天候、構造物に置ける位
置などの条件によっても、錆の発生状況は種々異り、常
に理想的な錆が発生した状態でボルトの締付けを行うこ
とができるとは限らない。

【０００８】そのためこれまでにも一部では、グライン
ダー又はブラスト処理した鋼鉄地金面に、海水又は食塩
水などを塗布して屋外に暴露し、錆の発生を促進させる
ことも試みられているが、所望の錆になるのに長時間を
要し、また発生した錆が不均一になるなど、問題の解決
にはならなかった。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、グラインダー又はブラスト処理により鋼鉄地金
を露出せしめ、その表面に処理剤を塗布することによ
り、短時間のうちに適切な赤錆を発生させ、強固なボル
ト接合を可能とすることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】而して本発明の処理剤
は、一般構造式

【００１１】

【化３】 で示される化合物を１〜２０％と、過酸化水素を０．１
〜５％とを含有する水溶液であることを特徴とするもの
である。

【００１２】また本発明の処理方法は、ボルト締め工法
により接合される鋼鉄構造物の接合部表面に、前記一般
構造式化３で示される化合物を１〜２０％と、過酸化水
素を０．１〜５％とを含有する水溶液を塗布した後、乾
燥することを特徴とするものである。

【００１３】すなわち本発明は、前記化３で示されるア
ンモニウム又はアミンの塩化水素塩と、過酸化水素との
水溶液を、鋼鉄構造物の接合部に塗布することにより、
接合部に急速に適度の赤錆を生じさせるのである。

【００１４】本発明に置ける前記一般構造式化３で示さ
れる化合物としては、塩化アンモニウム、モノメチルア
ミン塩化水素塩、モノエチルアミン塩化水素塩、モノプ
ロピルアミン塩化水素塩、モノブチルアミン塩化水素塩
などの第一級アミンの塩化水素塩、ジメチルアミン塩化
水素塩、ジエチルアミン塩化水素塩、ジプロピルアミン
塩化水素塩、ジブチルアミン塩化水素塩などの第二級ア
ミンの塩化水素塩、トリメチルアミン塩化水素塩、トリ
エチルアミン塩化水素塩、トリプロピルアミン塩化水素
塩、トリブチルアミン塩化水素塩などの第三級アミンの
塩化水素塩などを使用することができる。

【００１５】アルキルアミンの塩化水素塩を使用する場
合には、当該アルキル基は炭素数が４以下であることが
必要である。アルキル基の炭素数が５以上となると水に
対する溶解性が低下する。また全体的傾向として、アル
キル基が大きいと発錆までに長くなり、小さいと短時間
で発錆するので、炭素数により発錆に要する時間をある
程度調整することができる。

【００１６】前記一般構造式化３で表される化合物の量
は、１〜２０％であることが必要である。１％未満では
発錆までに長時間を要し、作業性が悪い。また２０％を
超えると不経済であるのみならず、鋼鉄構造物の表面を
過度に錆びさせることになり、好ましくない。

【００１７】本発明において過酸化水素を添加すること
により、発錆に要する時間を短縮することができると共
に、鋼鉄構造物の表面に均一な赤錆を生じさせることが
できる。過酸化水素が０．１％以下ではこれらの効果が
得られず、また５％を超えると水溶液が不安定となって
分解してガスを発生し、また人体に付着したときに過酸
化水素による障害を起こす恐れがある。

【００１８】本発明の処理剤は鋼鉄の表面に赤錆を生じ
させるものであるが、過度の発錆を防止するために、ベ
ンゾトリアゾール化合物、イミダゾール化合物、硝酸塩
などの腐食防止剤を添加することができる。

【００１９】また処理剤を鋼鉄の表面に均一に付着せし
めるために、界面活性剤を添加することができる。界面
活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン
系、両性系のいずれも使用することができるが、ノニオ
ン系のものが良好な結果が得られる場合が多い。

【００２０】ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキ
シエチレンラウリルエーテルなどのポリオキシエチレン
アルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェノ
ールエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルフェノ
ールエーテル類、ポリオキシエチレンモノステアレート
などのポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオ
キシエチレンソルビタンモノラウレートなどのポリオキ
シエチレンソルビタンモノアルキルエステル類などが挙
げられる。

【００２１】またロジン石けんなどのアルキルカルボン
酸塩脂肪酸石けん類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウムなどのアルキル硫酸塩類、アルキルアルコール硫
酸エステル塩などのアニオン系界面活性剤、Ｎ−アルキ
ルトリメチレンジアミン塩類、ジアルキルジメチルアン
モニウムクロライド類、ポリオキシエチレンアルキルア
ミン類などのカチオン系界面活性剤、アルキルベンジル
ジメチルアンモニウム、ラウリルベタイン、イミダゾリ
ニウムベタイン、ジステアリルジメチルアンモニウムク
ロライドなどの両性系界面活性剤を使用することもでき
る。またこれらの界面活性剤は、単独で使用しても良
く、また複数のものを適宜併用することもできる。

【００２２】また本発明の処理剤は、乾燥性を向上させ
るために適宜の溶剤を添加することもできる。その溶剤
としては水可溶性のアルコール類が好ましく、メチルア
ルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、エチレングリコール、グリセリンや、これらの誘導
体を使用することができる。

【００２３】さらに本発明の処理剤には、その性能を損
なわない範囲で、適宜の増粘剤、防腐剤、防黴剤、着色
剤などを加えることもできる。

【００２４】本発明の処理方法は、鋼鉄構造物における
ボルト締め工法を行おうとする接合部の表面に、本発明
の処理剤を塗布し、これを乾燥する。塗布の方法はスプ
レー、刷毛塗りなど適宜の方法で行うことができ、塗布
した処理剤が流れたり垂れ落ちたりしない程度に塗布す
る。また塗布した処理剤は水溶液であるから、自然乾燥
すればよい。

【００２５】

【作用】本発明における前記一般構造式化１の物質は酸
性の塩であり、鋼鉄の表面を活性化して速やかに酸化
し、赤錆を発生させるものと思われる。また過酸化水素
は反応性の高い活性酸素を発生するため、これが鉄と結
合して均一で且つ強固な錆を生じさせるものと思われ
る。

【００２６】

【発明の効果】従って本発明によれば、鋼鉄構造物の接
合面に処理剤を塗布し、これを乾燥することにより、接
合面に短時間のうちに均一な赤錆を生じさせて、この接
合面を高張力鋼ボルトで締付けることにより、適度の摩
擦力が生じて緩みのないボルト締めが可能となるのであ
る。

【００２７】また本発明により生じた赤錆は、鋼鉄構造
物の金属地金に対する密着性が良好であって、同程度の
赤錆であっても空気中に放置して生じた赤錆に比べて摩
擦係数が大きく、接合強度が高くなるという効果があ
る。

【００２８】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。

【００２９】［処理剤の調製］以下の各実施例及び比較
例の処方に基いて、処理剤を調製した。

【００３０】実施例１ 塩化アンモニウム １８％ 過酸化水素 ０．５％ 水 残部

【００３１】実施例２ ジメチルアミン塩酸塩 １５％ 過酸化水素 １％ 水 残部

【００３２】実施例３ トリエチルアミン塩酸塩 ５％ 過酸化水素 ２％ 水 残部

【００３３】実施例４ モノプロピルアミン塩酸塩 ３％ 過酸化水素 ０．５％ エチレングリコール ５％ ベンゾトリアゾール ０．０１％ 水 残部

【００３４】実施例５ ジブチルアミン塩酸塩 １０％ 過酸化水素 ３％ イミダゾール ０．０５％ 水 残部

【００３５】比較例１ 塩化アンモニウム １８％ 水 残部

【００３６】比較例２ 塩化ナトリウム １０％ 水 残部

【００３７】［錆発生試験］前記各実施例及び比較例の
処理剤を、それぞれＳＳ−４１製のボルト継手面に塗布
し、室温で自然乾燥した。

【００３８】［錆の評価］各実施例及び比較例における
錆の発生状況を、表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】なお発生した錆を指で擦ったところ、実施
例１〜５により生じた錆は、指で擦っても容易に取れな
いのに対し、比較例１，２により生じた錆は金属表面に
浮いていて、指で擦っただけで簡単に取れてしまった。

【００４１】［すべり係数の測定］鋼鉄板の表面から油
やゴミなどを除去して清浄にして、それに前記各実施例
及び比較例の処理剤を塗布して乾燥したもの、処理を施
さないもの（比較例３）及び、グリッドブラスト処理し
たのち常温で屋外に２日間放置したもの（比較例４）を
用意した。

【００４２】これらの各鋼鉄板を使用して、図１に示す
ように、二枚の中板１，２の端末を突き合わせ、その突
き合せ部の両面を二枚の側板３で挟み、Ｆ８Ｔ、Ｍ２
０、Ｌ＝２０の高張力高ボルト４を所定のトルクで締付
けて固定した試験体を形成し、その側面に滑り確認のた
めのケガキ線５を描いた。

【００４３】然る後前記試験体における中板１，２の一
方を固定し、他方に引っ張り力を作用させて、中板１，
２間に滑りが生じたときの荷重を測定した。滑りの発生
は、試験機の荷重指針が完全に停止した後に急激に振れ
た時、試験体から金属間の滑り音が発生した時又は、試
験体のケガキ線５が明りょうにずれた時に、滑りが発生
したものと認定した。

【００４４】上記試験により滑り荷重（Ｐ）を測定し、
当該滑り荷重から次の数１の数式により、滑り係数
（μ）を算出した。

【００４５】

【数１】 μ＝Ｐ／ｍ・Ｎ μ：滑り係数 Ｎ：ボルト初期導入軸力の和（ｔｆ） Ｐ：滑り荷重（ｔｆ） ｍ：摩擦面の数（この場合はｍ＝２） ［試験結果］各実施例及び比較例における滑り荷重及び
滑り係数を表２に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】以上の結果からも判るように、本発明の実
施例においてはすべて０．５以上の滑り係数を有してお
り、高張力鋼ボルトによる接合において大きな接合強度
を有していることが理解できる。

【００４８】これに対し比較例１，２においては滑り係
数が小さく、接合強度が不十分である。またブランクの
比較例３においては滑り係数が極端に小さい。さらにブ
ラスト処理後時間をかけて自然に錆を発生させた比較例
４においては、本発明に近い結果が得られているが、手
間がかかることは否めない。

【手続補正書】

【提出日】平成９年１０月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の性能試験を行う試験体を示すもので
あって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】 １，２ 中板 ３ 側板 ４ ボルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般構造式 【化１】 で示される化合物を１〜２０％と、過酸化水素を０．１
   〜５％とを含有する水溶液であることを特徴とする、ボ
   ルト接合用処理剤
2. 【請求項２】 ボルト締め工法により接合される鋼鉄構
   造物の接合部表面に、一般構造式 【化２】 で示される化合物を１〜２０％と過酸化水素を０．１〜
   ５％とを含有する水溶液を塗布した後、乾燥することを
   特徴とする、ボルト接合部の処理方法