JPS5877554A - 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、海上プラントホーム、海底
資源堀削装置、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ート構造
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はＰＩ（
１０〜１３程度の強アルカリ性のコンクリートによって
覆われるだめ、不働態被膜と称される緻密な酸化層によ
っで表面が保護され、通常はほとんど１副食し々いもの
とされている。しかしながら前述のような沿岸もしくは
海洋順境−トあるいは凍結防止塩散布道路沿いの順境下
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
リート中の塩分一度が増大することかあり、この場合コ
ンクリート中の鉄筋表面の不働態被膜が塩分によシ破壊
されて腐食が著しく進行する。このように腐食が進行す
れば、発生した錆によって鉄筋とコンクリートとの間の
付着力が低１し、鉄筋コンクリート構造物の強度を低下
させ、址だコンクリートの剥離を引き起す問題がある。

まだコンクリートのひび割れを伴った鉄筋の孔食し１、
構造物に対して切欠き効果をおよぼし、台風や地震等の
過大応力によシ構造物破壊を引き起す危険性がある。こ
のように鉄筋の塩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−トさせるから、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１れている。

従来のこの釉の防食対策としでは、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
ートのかぶシ厚を増大させたり、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シ、またポ
リマーセメントを使用したシ、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塩分濃
度が増加しないようにする方法が知られており、捷た鉄
筋自体を防食するだめに鉄筋にｚｎメッギやｈｅメッキ
を施したυあるいは鉄筋表面にエポキシ粉体塗装を施し
たりする方法も知られている。し、が［２ながらこれら
の方法ではいずれも充分な防食効果を得ることは困難で
あシ、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。したがって塩分による腐食を防止するために
は、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よって耐食性を附与した
低合金鋼としては、Ｐ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉ　、　Ｃｒ
等を添加した耐候性鋼、Ｃｒ　、　Ｃｕ　、　Ｍｏ等を
添加した耐海水鋼、あるいはＣｕ　、　Ｎｉ等を添加し
た耐硫酸鋼等が知られている。しかしながらこれらの鋼
材の適用環境はＰＨ８以下の中性もしくは酸性環境であ
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環境下とは異なると考えられ
、したかって既存の耐候性鋼、耐海水鋼や耐硫酸鋼に、
ＩＵける成分調整をその丑まコンクリート中の鉄筋に適
用しても、コンクリート中にお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
来の耐食鋼とは異々る成分、７１４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［１的とするものである。

すなわちこの発明は、コンクリート中の（鉄筋の塩分腐
食の発生機構および進行状況を詳細に検討した結果々さ
れたものであシ、本発明者が沿岸、海洋環境あるいは海
水、海水使用施工熔により塩分を多針に含むコンクＩＪ
−１−構造物中の鉄筋の腐食状況を、含ＮａＣ−ｇ飽和
Ｃａ　（ＯＨ）　２溶蔽をＪｆＪいで実験室的に再現さ
せて、鉄筋の塩分腐食の発、生状況および塩分腐食に石
よほす合金成分の影響を詳細に調査横割した結果、鋼中
のＳ含有量を従来の通常の鋼のＳ含有量よりも格段に低
減させるとともにその低Ｓ領域にてＣｒを添加すること
によって、腐食の起点を減少させるとともに不働態被膜
を強化して耐塩性を向上さぜ得ること、またさらにＡｅ
。

Ｃｕ　、　Ｎｉを添加することによって上述の１１νＩ
　塩性効（５） 果を一層向上させ得ることを見出し、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すると、通常の鉄
筋コンク’Ｊ　−ト用棒鋼として使用される熱間圧延材
は、ＪＩＳ規格においで８．０．０５０％以を生じ、熱
間加工性および靭性の低１やｉｔ等の際の切欠き効果に
よりｉ接強度を低下させるものであり、これらの観点か
らＳの上限が（１，０５０％と規定されているのである
。しかし々からこれらの規定は製鋼、熱間加工、浴接等
の面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は何等考慮されていない。

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ため、通常は前述のように不働態
被膜を形成してほとんど腐食され々いが、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
水事情の悪化による海砂や海水使用施工の場合などに５
いては、鉄筋コン（６） 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敲）模が破壊され易く、特に
ＮａＣ（３ＶＣ換算して０１％以％以下ＡＫ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旨いコンクリート中の実環境を含
ＮａＣｅ飽オｌｉ　Ｃａ　（ＯＩＩ　）　２沼沿にてシ
ミュレートして、鉄筋の塩分による腐食発生状況を詳細
に調べた結果、鉄筋の塩分腐食し１非合属介在物、特に
Ｍｎ８等の硫化物系非金属介在物を起点どして発生する
ことを見出し、さらに、ｉｌｔ！Ｉ査を進めたところ、
Ｓが０００５％を越える場合にはｊ＾食の起点が増し、
腐食面積および孔食が増大１．、−Ｃ耐」ム性が低下す
ること、換言すればＳ含有量をｆ蓋来の通常の鋼におけ
る含有１ｉ（００３〜（１０１悌程黒）よりも低い０．
００５　％以１に規制することが耐１原−ｈｂ向十に必
要であることを見出した。そして前記同様に塩分濃度が
高いコンクリート中の実環境を含Ｎａ昨飽オｎ　ｃａ（
ｏＨ）２溶液にてシミュレートして、鉄筋の塩分腐食に
Ｊｊよばず合金成分の影響を詳細に調べた結果、低Ｓ領
域におけるＣｒ　（１）１４＼加れ１コンクリート中の
鉄筋表面の不働態被膜を強固にして錆および孔食の発生
を抑制する顕著な耐塩性向上効果があることを見出した
。さらに上述のような低Ｓ領域に５ｌｒ）るＣｒ添加に
併せて、Ａｌ１　、　Ｎｉ　。

Ｃｕの１８ｆｔだ０２ｓ以上を添加することによっで耐
塩性効果が飛躍的に増大し、コンクリート自体のひび割
れ部分においてもＨ２Ｏ、０２，Ｃβ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　％以下に規制すると同時にＣｒを添
加して優れた耐塩性を与んたものであ）、壕だそれに加
えてｈｅ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉの１梗捷だは２種以上を
添加して耐塩性効果をさらに向」ニさせたものである。

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、Ｃ０３５チ以１、Ｓ＋１．０％以下、Ｍｎ　２
．　Ｏ％以１、Ｐｏ、０５０％以寸、Ｓ　Ｏ，００５％
以下、Ｃｒ０１〜３０％を含有し、残部Ｆｅゎよび不可
避的不純物からなることを特徴とするものである。壕だ
第２番目の発明による鉄筋コンクリート用棒鋼は、上記
各成分のほか、Ａｇ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉのうちから選
はれた１種または２４ｉｌｉ以−１−をそれぞれ１．０
％以下、合計針で０１〜３．０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リート１１１棒鋼１（ｃ　、
（、；ける各成分の挙動および成分限定理由につい−Ｃ
説明する。

Ｃは鋼の強度、靭性、溶接性Ｊ５よび通常の面・１食性
に影響を与える元素であり、０３％以斗であればその影
響は少ないが、０３％を越えて冷力［ヒＪれば靭性、溶
接性および通常の耐食性を低１させる。

したがってＣの下限は０３％とした。

Ｓｉけ脱酸作用を有するものであって、通常の耐食性を
向」＝させるためにある程度含腫れることが好捷しいが
、Ｓｉ含有量が１０係をｄＪ！！；＜−ｔ′＋ば加工性
および溶接性に悪影響を与えるから、Ｓｉの上限ｔ」、
１０チとした。

Ｍｎは脱酸作用を有するものであり、強１Ｇを向上させ
るとともに熱間加工性および溶接性を向上さく９） せる。但しＭｎ　０．２％未満ではこれらの効果が小さ
いので０２チ以上Ｍｎを含有させることが望ましい。

一方Ｍｎが２０係を越えても添加量と比較し熱間加工性
および浴接性向上効果がさほど大きくならないから、経
済的コストの点から上限を２０％とした。

Ｓは前述のようにコンクＩＪ　−１−中における塩分腐
食に対して有害々元素であり、Ｓ含有量を低減すること
によって耐塩性を向上さぜることかできる。Ｓ　Ｏ，０
０５％以下では耐塩性向上効果が著しいが、０．００５
％を越えれば有害な硫化物系非金属介在物を鋼中に多量
に存在せしめて、耐塩性を阻害するから、Ｓの上限をＯ
，ＯＯ５％とした。

Ｐは多量に添加すれば耐塩性が向上されるが、過剰に含
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。

Ｃ【は低Ｓ領域において添加することにより耐塩性効果
を相乗的に増大させるが、０１チ以１ではその効果が小
さく、シたがって下限を０１％とした。またＣｒの添加
量が３俤を越入れば熱間加工性（１０） および靭性が低下し、また耐塩性向−１−効果も添加量
に比べてあ捷り向上せず、コスト高となるからＣｒの上
限を３０％とした。

Ａｇ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉけ低Ｓ領域にてＣｒと併ｔＪ
ニー　ｃ単独も１−＜は複合添加することによシ鉄筋表
向の不働態被膜を強固にしてコンクリートのひび割れ部
における局部腐食を低減し、耐塩性を皆１．＜向−１さ
せる。但し単独添加、複合添加のいずれに４□５い−Ｃ
も０１％未満では面ｊ１福性向士効果か顕著でｔ］なく
、したがって合計添加量の１・限を０１φとした。−力
へ〇の添加量が１０チを越えれば熱間加工１／１．Ｊ、
５よび靭性を低］・させ、−チたＣｕの添加１１１か＋
１）％を越んれば一般的なｌｌｌ−１食性ｔ」増すもの
の、清、ｉｒｉ　、熱間圧延時に表面欠陥や疵を生じ、
歯σノ砲／Ｊｌｌ　ｉｒｉが１０チを越んれは１制珈性
向士効果と比１７て」スｌ−尚となるから、単独添加、
複合添加のいｉ“れの場ｒ１もそれぞれの添力１１曖の
上限を１０％とり、　、＃、、チたＡｇ　、　Ｃｕ　、
　Ｎｉの複合添加の場合、低Ｓ　ｉｉｌ’ｔ　’ａでの
Ｃｒ添加に対する相乗的な向・１」話性向上効果が冷加
用に比べてさほど大きくなら４”、コスト高となるから
合計添加量の上限を３０係とした。なＪ、３　Ａｅ　、
　Ｃｕ　。

Ｎ１はＳ　Ｏ，００５％以−トの低Ｓ領域にてＣｒの祭
加と併せて重加することによりｄじめて銅塩性向上効果
が得られるのであり、Ｓ含有前が高い場合に添加しても
ｌ１ｊ４塩性向上効果ははとんと期待できない。

以下にこの発明の実ｈｔｔｉ例、、１６よび比較例を記
す。

実施例 第１表の試料番号７〜１３に７バせ不発明組成範囲内の
各銅極について１００ゆ鋼塊を溶製して鍛造した後、一
般工程ヒレットに接合して紛引きし、呼び径Ｄ１３の棒
鋼を製造した。このように（〜て得られた鉄筋用棒鋼を
水／セメント比（１６０，１１骨＠６２％、イ用骨刊−
（山砂）３８％、コンクリート中の塩分濃庶（ＮａＣ看
換算）を０２条とした直径５０酊、長さ３００　ｍ＋＋
のコンクｌ）　−トの中心に埋込み、水深４ｍの海中４
．５よび海水飛沫帯に５年間暴露して、試験片回収後鉄
筋の腐食面積率および最犬孔食深を測定した。その結果
を第１表に併せて示す。

比較例 第１表の試料番号１〜６に示す本発明イ、１１成範囲外
の各鋼種について前記同様に鉄筋用棒鋼金製ｉ告ｊ〜、
前記同様にコンクリート中に押込んでｎｉ＋計１同様な
腐食試験を行った。その結果を第１ノ＜にイｆｆせて示
す。

（１：３　） 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４６いても鋼中Ｓを０．００５％以下に規制するとと
もにＣｒを添加することによって、著しく耐塩性が良好
と々ることが明らかである。

またＳ　Ｏ，００５条以１・の低Ｓ領域におりるＣｒ添
加に併せてＡｅ、　Ｃｕ　、　Ｎｉの１棟または２独以
十を添加することによって相乗効果を示して耐Ｊ焦性が
飛躍的に自生することが明らかである。なお比較例３は
尚Ｓ領域に”−ＣＣｒを添加したものであり、捷だ比較
例４〜６は高Ｓ領域ｅ（てＣ［添加と併せてＣｕ　ｒ　
Ｎｒ　＋　ｋｅ　ｋ　ｔ４＞加したものであるが、いず
れの場合も耐塩性の同上り小さく、シたかってＣｒの添
加、およびＣｒとＣｕ　、　Ｎｉ　、　Ａｅ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々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で
潰れた１制食性を有するものであシ、したがって沿岸も
１−くけ海洋１ＪＪＬあるいけ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（１５） 構造物、さらには海砂、ｄσ水を１）Ｉ・ハＩ　１．−
　ｔ’　ｌＡｌ土］〜だコンクリート構造物等に１史用
１“ｆ＋は、ＣＪＩらの構造物の安全性、耐久性を著ｔ
、　＜　１７１４−１さ１１ることができる。

出願人　川崎製鉄株式イＭｌ （１６）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣＯ．３５％（重量％、以下同じ）以下、Ｓｉ１
   ．０％以下、Ｍｎ２．０％以下、Ｐ０，０５０％以下、
   ８０００５％以下、Ｃｒ０１〜３０％を含有し、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銅
   塩性鉄筋コンクリート用棒鋼。
2. （２）　ＣＯ，３５％以＝ト、８４１０％以１、Ｍｎ　
   ２．０チ以下、Ｐ　Ｏ，０５０％以１、Ｓ　Ｏ，００５
   ％以下、Ｃｒ　０．１〜３０％Ｍを含有するとともに、
   Ａβ。 Ｃｕ　、　Ｎｉのうちから選ばれた１棟または２種以上
   をそれぞれ１０％以下、合計量が０１〜３．０％となる
   範囲内で含有し、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。