JPS5877552A - 耐塩性鉄筋コンクリ−ト用棒鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄筋コンクリート構造物に使用される鉄筋用
棒鋼に関し、特に港湾施設、海上プラットホーム、海底
資源掘削装置、海上貯油タンクなど、沿岸もしくは海洋
環境下の鉄筋コンクリート構造物、あるいは凍結防止塩
を散布した道路沿いの鉄筋コンクリート構造物、さらに
は海砂や海水を使用して施工した鉄筋コンクリ−）　Ｍ
　、ａ物など、塩分による腐食環境下にある鉄筋コンク
リート構造物の鉄筋として好適に使用される鉄筋コンク
リート用棒鋼に関するものである。

周知のように鉄筋コンクリート構造物中の鉄筋［ＰＨ１
０〜１３ｓ度の強アルカリ性のコンクリートによって覆
われるため、不働態被覆と称される緻密な酸化層によっ
て表面が保膿され、通常はほとんど腐食しないものとさ
れている。しかしながら前述のような沿岸もしくは海洋
環境下あるいは凍結防止塩散布道路沿いの環境下で建設
されたコンクリート構造物や海砂、海水を用いて施工さ
れた鉄筋コンクリート構造物においては、コンクリート
中の塩分譲度が増大することがあシ、この場合コンクＩ
Ｊ　−ト中の鉄筋表面の不働態被膜が塩分により破壊さ
れて腐食が著しく進行する。このように腐食が１仏行す
れば、発生した錆によって鉄筋とコンクＩＪ　−トとの
間の付着力が低−トシ、鉄筋コンクリート構造物の強度
を低下させ、捷だコンクリートの剥離を引き起す問題が
ある。またコンクリートのひび割れを伴った鉄筋の孔食
は、構造物に対して切欠き効果をおよぼし、台風や地震
等の過大応力によ如桐造物破壊を引き起す危険性がある
。このように鉄筋の１−分による腐食は構造物の安全性
および耐久性を著しく低下させるから、従来から塩分腐
食に対する鉄筋の防食技術の確立が強く望捷れている。

従来のこの種の防食対策としては、コンクリート自体の
施工仕様を改良する方法、例えば鉄筋に対するコンクリ
ートのかぶり厚を増大させたシ、あるいはひび割れ防止
用のインヒビターをコンクリートに添加したり、またボ
リマーセノントを使用したシ、さらには表面塗装を施す
等の方法によって鉄筋表面近くのコンクリートのｔＨ分
濃１ｎが増加しないようにする方法が知られて土５す、
擾た鉄筋自体を防食するために鉄筋にＺｎメソ・１−や
ＡＣメッキを施したりあるいＯ鉄筋表向にエボ・トシ粉
体塗装を施したりする方法も知られ−（−いる。１〜か
し乃、がらこれらの方法で０いずれも充分な防食効果を
得ることは困難であり、壕だ方法によっては施工コスト
を押し上げる問題もあった。１７たがって塩分による腐
食を防止するためにｔｌ、鉄筋の鋼成分を調整すること
が最も有望であると考えられる。

ところで従来一般に成分調整に↓つ−Ｃ耐食（’Ｉを附
与した低合金鋼としては、Ｐ　、　Ｃｏ　、　Ｎｉ　、
　Ｃｒ等を添加した耐映性鋼、”　ｒ　Ｃｕ　ｒ　Ｍｏ
や１を添〕Ｊ１１シた耐海水鋼、あるいはＣｕ　、　Ｎ
ｉ　＠を添加１−７だ耐硫酸鋼等が知られている。しか
しながらこれらの鋼材の適用環境けＰ）１８以１の中性
もしくｔす酸性環境であって、その腐食機構および添加
合金元素の作用が強アルカリ性のコンクリート中の４１
　、ｔＱ−トとは異なると考えられ、したがって既存の
耐１医性鋼、耐海水鋼や耐＃Ｌ酸鋼における成分調整を
その−ま一層コンクリート中の鉄筋に適用しても、コン
クリート中に石ける鉄筋に耐塩性効果を与えることは困
難である。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、従
来の耐食鋼とは異なる成分調整によってコンクリート中
の塩分腐食に対する良好な耐食効果を与えかつコスト的
にも安価にした鉄筋コンクリート用棒鋼を提供すること
を目的とするものである。

すな４）ちこの発明は、＝］コンクリート中鉄筋の塩分
腐食の発生機ｔａｂよび進行状況を詳細に検討した結果
なされたものであり、本発明者が沿岸、隣洋環境あるい
は海水、海砂使用施工等によシ塩分を多量に含むコンク
リート構造物中の鉄筋の腐食状況を、含ＮａＣ，ｌ飽１
ｕ　ｃａ（ｏＨ）２溶液を用いて実験室的に再現させて
、鉄筋の塩分腐食の発生状況および塩分腐食におよばす
合金成分の影譬を詳Ｍｌに調査検討した結果、鋼中のＳ
含有量を従来の通常（５） 腐食の起点を著しく減少させて孔食や全面腐食に至るこ
とを有効に防止し得ることを見出し、捷たさらにＣｒ　
、　Ａ、＃　、　Ｃｕ　、　Ｎｉを添加することによっ
て鉄筋表面の不１ｌＩｌｌｊ態被膜を強化し、これによ
り耐塩性効果をより一層向」−させ得ることを踏出し、
この発明をなすに至ったのである。

上述の知見についてさらに詳細に説明つると、通常の鉄
筋コンクリート用棒鋼として使用１される熱間圧延材は
、ＪＩＳ規格においてＳ　（１０５０％以を生じ、熱間
加工性および靭性の低″［・や重接等の際の切欠き効果
により溶接強度を低］・さ）トるものであシ、これらの
観点からＳの一１眼が０．０５０係と規定されているの
である。しかしガからこれらの規定はｉ！鋼、熱間加工
、浴接等の曲から規定されたものであって、コンクリー
ト構造物中の鉄筋の塩分腐食についての伺等考慮されで
いない。コンクリート構造物中の鉄筋はその周囲のコン
クリートが強アルカリ性であるだめ、通’ｔ’ｆ、　Ｉ
ｒＪ前述のよ（６） うに不働態被膜を形成してはとんど腐食されないが、沿
岸・海洋環境、凍結防止塩散布道路沿いの環境、あるい
は細骨材や水事情の態化による海砂や海水使用施工の場
合などにおいては、鉄筋コンクリート構造物中のコンク
リートの塩分濃度が増大し、そのため鉄筋表面の不働態
被膜が破壊され易く、特にＮａＣｌ３に換算して０．１
％以上の塩分を含むコンクリート中では著しく腐食が進
行する。本発明者等はこのような塩分濃度が高いコンク
リート中の実環境を含ＮａＣｅ飽和Ｃａ　（ＯＨ）２　
ｆｆ’ｉ液にてシミーレートして、鉄筋の塩分による腐
食発生状況を詳細に調べだ結果、鉄筋の塩分腐食は非金
属介在物、特にＭｎ８等の硫化物系非金属介在物を起点
として発生することを見出し、さらに調査を進めたとこ
ろ、Ｓが０．００５％を越える場合には禍食の起点が増
］７、腐食面積および孔食が増大して耐塩性が低イする
こと、換百すればＳ含有量を従来の通常の鋼にｊ６ける
含有量（０，０３〜００１饅程度）よりも低い０００５
％以下に規制することが耐塩性向上に必要であることを
見出した。ぞして前記同様に塩分＃鹿が高いコンクリー
ト中の実狽境を含ＮａＣ−＆飽オＩｆ　Ｃａ　（ＯＨ）
　２洛液にてシミーレートして、鉄筋の塩分腐食におよ
ぼす合金成分の影響を詳細に調べた結果、低Ｓ領域にお
けるＲＥＭの添加は、コンクＩＪ　−ト中の腐食の起点
となるＭｎＳ等の非金属介在物近傍を不活性にし、錆の
発生Ｊ３よび孔食への進展を著しく押部１１．、耐１ｍ
　（’：ｌ・を−粘しく向上させる効果があることを見
出１７た。さらに上述のような低Ｓ領域におけるＲＥＭ
添加に併ｔ！、−（、ｃｒ　。

ＡＡ　、　Ｎｉ　、　Ｃｕの１柾捷たｒｌＪ２イｉｌＩ
以」を添加−ｌ′ることによって耐塩性効果が飛躍的に
増大１７、コンクリート自体のひび割れ部分に↓５い−
Ｃ−もＨ２Ｏ、０２゜ｃ６等の腐食性物質の侵入に対し
て抵抗性のある不働態被膜が形成されることを見出した
のである。

したがってこの発明の鉄筋コンクリート用棒鋼は、鋼中
のＳを０．００５％以−トに現１ｌＩＩＩすると同時に
ＲＥＭを添加して優れた耐地性を与んたものであり、ま
たそれに加え−ＣＣｒ　、　Ａｅ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉ
の１独または２種以上を添加して耐塩１−１−効果をさ
らに向上させたものである。

具体的には、第１番目の発明による鉄筋コンクリート用
棒鋼は、ＣＯ３５％以下、Ｓｉ１．０％以−ト、Ｍｎ　
２．０　％以下、Ｐｏ、０５０％以下、８０．００５　
％以下を含有し、かつＲＥＭの１種またけ２４’ｉｉ以
上を合計量０００５〜０１チの範囲で含有１〜、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物からなるものである。壕だ第２
番目の発明による鉄筋コンクリート用棒鋼は、前記各成
分のほか、Ｃｒ　３．０　％以］・、Ａ、−ｅ　１．０
襲以下、Ｃｕ１．Ｏ％以″Ｔ：４５よびＮｉ１．０％以
下のうちから選ばれた１種または２種以上を合計量０１
〜３０チの範囲で添加したものである。

次にこの発明の鉄筋コンクＩＪ　−ト用棒鋼における各
成分の挙動および成分限定理由について説明する。

Ｃは鋼の強度、靭性、溶接性および通常の耐食性に影響
を与える元素であり、０３％以下であればその影響は少
ないが、０３％を越えて添ＪＪ［１すれば靭性、溶接性
および通常の削食性を低下さＷる。

したがってＣの下限は０３％とした。

Ｓｉは脱酸作用を有するものであって、通常の耐（９） 食１生を向上させるためにある程ｍ−含１れることが好
せしいが、Ｓｉ含有量が１０％を越んれば加工性および
溶接性に悪影響を与えるから、旧の上限は１．０チとし
た。

Ｍｎは脱酸作用を有するものであり、節用を向」−させ
るとともに熱間加工性および浴接性を向−１させる。但
しＭｎ　０．２チ未満ではこれらの効果か小さいので０
．２％以上Ｍｎを含有さぜることが憤゛チしい。

一方Ｍｎが２０％を越えても、添加鴎と比較し熱間加工
性７Ｆ６よび清接性向」−効果かさはと大きくならない
から、経済的コストの点から」限各２０％とした。

Ｓは前述のようにコンクリート中にＪｉ；　＆Ｊ　；６
塩分腐食に対して有害な元素であり、Ｓ含南ｉを低減す
ることによって耐塩性を向」−させることができる。Ｓ
ｏ、００５％以−ｔでは耐塩ｉ＜を向十効宋が著（２い
が、０．００５％を越えれば有害な硫化！１／／ｊ糸Ｊ
ｌｉ金属介在物を鋼中に多着に存在せしめ−（，１ｌｌ
ｌｉ塩性を阻害するから、Ｓの上限を０．　（ｌ　Ｏ５
％としだ。

Ｐは多量に添加すれば１Ａｌ（塩性が向−１されるが、
（１０） 過剰Ｆ含有されれば熱間加工性、靭性および溶接性が低
下するから、上限を０．０５　％とした。

ＲＥＭに属する元素は、コンクリート中の塩分腐食に対
して有害なＭｎ８％の非金属介在物を無害化して耐塩性
を向上させる効果を示し、この効果は特にＳ　Ｏ，００
５％以下の低Ｓ領域で著しく大きくなる。但しＲＥＶが
０００５％未満ではＲＥＶ添加による効果があまり顕著
ではないから、その添加量の下限を０．００５％とした
。一方ＲＥＭが０．１　％を越えれば熱間加工性や溶接
性を阻害するから、その添加量の上限を０１％とした。

なおＲＥＭに属する元素であればいずれの元素でも上述
の効果が得られ、したがってＲＥＭに属する元素の１褌
または２種以上をその総計が０００５〜０１チの範囲内
で添加すれば良い。具体的にはＲＥＭとしてはミツシー
メタル等を用いれば良い。

Ｃｒ　、　ｈｅ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉはいずれも低５ｆ
ｌＱ域におけるＲＥＭ添加に併せて添加することにより
、コンクＩＪ　−ト中の塩分腐食の起点を減少させ、強
固な不働態被膜を形成して耐塩性を飛躍的に向上させる
元素である。出しこれらの元素は単独添加、複合添加の
いずれにおいても０．１％未満でけ耐塩性向上効果が顕
著ではなく、シたがって合計添加量の下限を０．１チと
した。一方Ｃｒが３０チを越〆一た場合、もしくはＡ４
が１０％を越えた場合にｔｉｔ熱間加工性および靭性を
低下させ、こ扛に対し　＋ＡＩＩｊＡＡ性は添加量に比
べてさほど増大しないから、ＣｒＯ土限上限、０％、Ａ
−６の上限を１０％とした。Ｃｕは耐塩性のほか、一般
の耐食性を向上さぜる元素であるが、１．０％を越えれ
ば造塊あるい１１Ｍ１間圧延時に表面欠陥や疵を生じ、
丑だ１０％を越えで添加しても耐塩性は添加■−と比べ
てさほど増大しないから、Ｃｕの上限を１０％とした。

−また、　Ｎｉ　ｌ；Ｉ耐塩性のほか、熱間加工性、衝
撃特性４５よび一般の耐食性を向上させる元素であるが
、１０係を、１１！んて添加しても耐塩性は添加量と比
べてさほど上昇しないから、コストの点から上限を１０
−と１．た。

さらにＣｒ　、υ、　Ｃｕ　、　Ｎｉの複合添加の場ａ
１添加量の合計が３０φを越えても低Ｓ領域に４５ける
ＲＥＭ添加との相乗的々耐塩性向上効果が添加量に比べ
てさほど大きく々らず、コスト高となるから、これらの
合計徐加量の上限を３０％とした。なおＣｒ　、　Ａ、
ｅ、　Ｃｕ　、　Ｎｉ　ｉｊ：　Ｓ　Ｏ，００５％以１
の低Ｓ領域にてＲＥＭと併せて添加することによりはじ
めて１１を塩性向上効果が得られるものであシ、Ｓ含有
量が高い場合に添加しても耐塩性向上効果はほとんど期
待できない。

身重にこの発明の実施例および比較例を記す。

実施例 第１表の試料番月７〜１３に示す本発明組成範囲内の各
銅極について１００ｋｇ−塊を溶製して鍛造した後、一
般工程ビレットに接合して線引きし、呼び径Ｄ１３の棒
鋼を製造した。このようにして得られた鉄筋用棒鋼を水
／セメント比０６０、粗骨材６２％、細骨材（山砂）３
８％、コンクリート中の塩分濃ｒｋ（ＮａＣ−ｅ換算）
を０．２　％とした直径５０ＩＩｍ１長さ３００ｇのコ
ンクリートの中心に埋込ろ、水深４ｍの海中および海水
飛沫帯に５年間暴臓して、試験片回収後鉄筋の腐食面積
率および最大孔食法を測定した。その結果を第１表に併
せ（１３） て示す。

比較例 第１表の試刺番月１〜６にホず＋発、明糾１戊範囲外の
各鋼種についてｉｉＩ記同様に鉄筋用棒鋼を製造し、前
記同様にコンクリ−１・中に埋込んで前記間様な腐食試
験を行った。その結果を２１’：　］　、４に併せて示
す。

（１４） 第１表に示される腐食試験結果によれば、鉄筋の腐食は
海水中よりも海水飛沫帯の方が激しいが、いずれの環境
においても鋼中Ｓを０００５％以下に規制するとともに
ＲＥＭを冷加することによって、著し７く耐塩性が良好
となることが明らかである。

またＳ　Ｏ，００５％以１の低Ｓ領域におけるＲＥＭ添
加に併せてＡｇ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉのｌ柚または２種
以上を添′加することによって相乗効果を示して耐塩性
が飛躍的に白子することが明らかである。なお比較例３
は高Ｓ領域にてＲＥＭを添加し、たものであり、また比
較例４〜６は高Ｓ領域にてＲＥＭ添加と併せてＣｕ　、
　Ｎｉ　、　ｋ１３を添加したものであるが、いずれの
場合も耐塩性の向上は小さく、シたがってＲＥＭの添加
、およびＲＥＭとＣｕ　、　Ｎｉ　、　局の添加は低Ｓ
領域で有効であることが確認された。

以上の説明で明らかなようにこの発明の鉄筋コンクリー
ト用棒鋼は、コンクリート中の塩分による腐食に対して
優れた耐食性を有するものであシ、したがって沿岸もし
くは海洋環境あるいは凍結防止塩散布道路沿いの環境に
ある鉄筋コンクリート（１６） 構造物、さらには海砂、海水を使用し７て施工したコン
クリート構造物等に１史用すれは、これらの構造物の安
全性、耐久性を著しく向−４−させることができる。

出願人　川崎製鉄株式会？ｌ、 （１７）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ＣＯ，３５％　（重量％、以下同じ）以下、
   Ｓｉ１０％以下、Ｍｎ　２．０９１ｒ以−ト、Ｐｏ、０
   ５０％以下、Ｓ　Ｏ，００５％以下を含有するとともに
   、希土類元素の１種または２種以上を合計ｉ！Ｉ′ｏｏ
   ｏ５〜ｏ１チの範囲で含み、残部がＦｅおよび不可避的
   不純物からなることを特徴とする耐塩性鉄筋コンクリー
   ト用棒鋼。
2. （２）Ｃ０，３５％以１、Ｓｉ１．０％以下、Ｍｎ２．
   ０％以下、Ｐ　０．０５０　％以下、Ｓ　Ｏ，００５％
   以下を含有するとともに、希土類元素の１種また１２種
   以上を合計量０００５〜０．１チの範囲で含み、かつ３
   ．０％以下のＣ「、１０％以下ＯＡ＃、１．０％以下の
   Ｃｕ　Ｂよび］、Ｏ１以下のＮｉのうちから選ばれた１
   ｆ１１または２種以上を合計量で０．１〜３．０％の範
   囲で含有することを特徴とする耐塩性鉄筋コンクリート
   用棒鋼。