JPS6092447A - 耐食性の優れたコンクリ−ト用鉄筋 - Google Patents

耐食性の優れたコンクリ−ト用鉄筋

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JPS6092447A
JPS6092447A JP20179483A JP20179483A JPS6092447A JP S6092447 A JPS6092447 A JP S6092447A JP 20179483 A JP20179483 A JP 20179483A JP 20179483 A JP20179483 A JP 20179483A JP S6092447 A JPS6092447 A JP S6092447A
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concrete
corrosion resistance
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corrosion
reinforcing bars
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Hideaki Yuki
英昭 幸
Hayao Kudo
工藤 赴夫
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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、コンクリ−1・構造物に使用される棒鋼、
型鋼或いは鋼線等の鉄筋、特に塩化物による腐食環境下
においても極めて良好な耐食性を示すコンクリート用鉄
筋に関するものである。
一般に、鉄筋コンクIJ −ト構造物中の鉄筋は、正常
状態では1)1113程度のアルカリ性を呈するコンク
リートによって覆われているので不働態化しており、腐
食が発生しないものとされている。
ところが、近年、コンクリートの材料である海砂の供給
量不足が深刻化し、代替品である海砂の使用量が増大し
てくるにつれて、この海砂の中に含まれる塩化物によっ
てコンクリート中の鉄筋が腐食し、鉄筋コンクリート構
造物の耐用年数が低下するのではないかとの懸念が強ま
ってきた。即ち、コンクリート中に塩素イオンが存在す
ると鉄筋の不働態被膜が破れて腐食が進行することとな
り、発生する錆によって鉄筋とコンクリートとの付着力
が低下し、コンクリート構造物の強度低下やヒビ割れ、
或いは剥離を生ずるからである。
もちろん、これは、海砂を配合したコンクリート構造物
のみに限らず、海水の影響を受ける海洋環境下や海岸地
帯における鉄筋コンクリート構造物、又はその他の塩化
物環境中で使用する鉄筋コンクリート構造物に共通する
問題でもあった。
更に、長期的にみると、コンクリートは空気中に含まれ
る炭酸ガスの作用によって中性化されてし捷うので、こ
の点からも鉄筋の腐食防止は非常に困難な問題だったの
である。
従来、このようなコンクリート用鉄筋の防食対策として
、 ■ コンクリート中にインヒビター(硝酸ナトリウム等
)を添加して環境を制御する方法、■ 鉄筋に表面処理
(表面塗装、エポキシ樹脂コーティング、亜鉛メッキ、
アルミニウムメッキ等)を施す方法、 等の手段が採用されていたが、前記0項で示したインヒ
ビター添加法は、期間の経過につれて雨水や海水がコン
クリート中へ浸入するので、これによってコンクリート
中のインヒビターが系外へ拡散してしまい、インヒビタ
ーとしての有効濃度を保持しつづけることが極めて困難
となって、結局は防食効果が劣化してしまうという問題
があシ、他方、前記0項で示した表面処理法のうちの表
面塗装を施す方法では効果が長期にわたって持続されず
、エポキシ樹脂コーティングによる方法では溶接部が裸
になってしまうので、その部分からの腐食を避けること
ができず、まだ亜鉛やアルミニウムメッキによる方法ヲ
」、短ルJ的FCVJ、非常に有効な手段であるがJ(
期的には完全な防食対策とは言えず、しかも、エポキシ
樹脂コーティングや金属メッキ法には処理コストが極め
て高いという問題点があって、いずれも満足できるもの
ではなかったのである。
このようなことから、最近、鉄筋の成分自体を調整して
その耐食性を従来鉄筋の2〜3倍に上昇させ、これによ
りコンクリート構造物の強度低下につながる錆発生量を
極力抑えて寿命延長を図ろうとの提案がみられるように
なり(例えば、特開昭5.6−152944号公報、特
開昭58−77551号公報、特開昭58−’7’75
52号公報、特開昭58−77554号公報、特開昭5
8−83°152号公報等)、比較的良好な結果が報告
されてはいるが、これまで提案された成分調整耐食鉄筋
は高価な特殊元素の添加が必須であったり、或いは耐食
性に今−歩不満が残るものであって、より廉価で、かつ
塩化物等が含まれているコンクリート中においても十分
に満足できる耐食性を有する鉄筋の開発が待たれている
のが現状であった。
本発明者等は、上述のような観点から、塩化物等を含有
するコンクリート中であっても優れた面j食性を示し、
塩化物環境におけるコンクリート構造物寿命の飛躍的延
長を図り得るコンクリート用鉄筋を、コスト安く提供す
べく、まず、コンクリート中のアルカリ環境では、中性
環境におけるような全面腐食型のものとは異なって孔食
タイプの腐食が問題になるのであり、従って鉄筋の耐食
性に及ぼす合金元素の効果も一般環境中での鋼における
場合とは異なるということをふまえて、特にアルカリ性
環境下での鉄筋の孔食発生現象に関する基礎的な仙究を
爪ねたところ、 (a) アルカリ性環境で発生する鋼の孔食には、腐食
の起点となシやすい硫化物系介在物(特にMn5)を鋼
中にて形成する8分が大きく影響するものであシ、従っ
て、コンクリート中での鉄筋の腐食防止にはS含有量の
抑制が欠かせないこと、(b) このように8含有量を
極力抑えだ鋼中に所定量のCuを添加含不さぜると銅の
配孔食性が一層向上し、塩化物含有コンクリート環境中
においても優れた向・1食に1を発揮するようになるこ
と。
(C) 前述のような、S含有量を抑えた上でC11を
含有せしめた鋼に、史にV、 P、 Zr、 Sn、 
Y、 AiN及びT1のうちの1種又は2種以上を添加
し共存させると、コンクリート用鉄筋としての耐食性が
一段と改善され、塩化物を含有するコンクリート中での
腐食がほとんど起らなくなって、鉄筋コンクリート構造
物の寿命延長に顕著な効果が得られ、耐久性、安全性が
より以上に確実化すること、以上(a)〜(c)に示さ
れる如き知見を得るに至ったのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 コンクリート用鉄筋を、 C: 0.001〜0.300%(以下、成分割合を表
わすチは重量基準とする)。
Si:1.0%以下。
Mn:1.’i’チ以下。
S : 0.0001〜0.0100%を含有するか、
更に必要により Cu: 0.03〜0.60% をも含有し、かつ、 V:0.02〜0.50%。
P:0.05%を越え0.15%以下。
Zr: 0.02〜0.80%。
Sn: 0.02〜0.60%。
Y : 0.0 1〜030 %。
At : O,02〜1.00 チ。
N : O,O’L〜o、 o 5 qb *’I’i
: 0.0 2〜0.3 0 %。
のうちの1種以上をも含み、 Fe及びその他の不1jJii):不純物:残り。
から成る成分組成で構成することによって、特に塩化物
に対する耐食性を格段に向上させた点に特徴を有するも
のである、。
次に、この発明のコンクリート用鉄筋において成分含有
割合を前記の如くに数値限定した理由を説明する。
a) C Cは、塩化物による鉄筋の腐食を助長する有害な元素で
あり、特に0.30%を越えて含有させると多量のFe
5Cの析出により耐食性が急激に劣化することがらC含
有量の上限を0.30%と定めた。
一方、C含有i+1を0.001%未満にまで低減する
ことは、経済的な鋼製造の限界を越えるものであること
から、C含有量の下限を0.001%と定めだ。
b) 5i S1成分は、鋼の脱酸剤として有用な元素であるでの用
途をも考慮してSi含有量を手中→−]、 #と定めた
C)Mn Mnは、一般には鋼の強度確保のために重宝されている
元素であるが、Sとともに腐食の起点となりやすいMn
S非金属介在物を形成することから、本発明鉄筋では極
力低減する方が望ましい。特にその含有量が1. ’7
 fiを越うると耐食性劣化傾向が著しくなることから
、Mn含有量を17%以下と定め牟・ d) S Sは、鋼中において腐食の起点となりゃすい硫化物系介
在物(主としてMn5)を形成するので、該介在物の生
成を抑えるためにもその含有量な極力低くする心安があ
る。特に、0.0100%を越えてSが含有されるとH
[望のi1食性を確保することができないので、S含有
量の上限を0.010’0チと定めた1、一方、)−:
含有量をO,OOO1%未満にまで低減することは鋼の
製造能率並びに製造コストの大幅な悪化をもたらすので
、経済性を考慮してS含有量1の下限を0.0001%
とした。
e) cυ Cu成分は、銅の1m・1食性改善、特に耐孔食性改善
に優れた効果を発揮し、■成分との共存下では一層その
効果が顕著となるので、必要により含有せしめられるも
のであるが、その含有量が0.03%未満では耐食性改
善効果が十分でなく、一方0.50チを越えて含有させ
ようとしても鋼中に固溶しないことから、Cu含有I1
1は0.03〜0.60%と定めた。
f) v、p、 Zr、S++、y、Ag、、N、及び
Tiこれらの成分には、それぞれ、低S化、低地化、低
C化、そしてC1l添加と相俟って鋼の面]食性を一段
と改善し、塩化物含有コンクリート中においても十分に
耐え得るだけの性能なイ」与するという同等の作用があ
るので、これらの中から1種以上を含有させるものであ
るが、それぞれの成分について、その含有量の限定理由
を以下に詳述する。
■ V V成分には、低S化した鋼のアルカリ性環境での配食性
を一段と改善する作用があり、あるが、その含有量が0
.02 %未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方、050チを越えて含有させると熱間加工性に悪影
響が出てくることから、■含有量を0.02〜050%
と定めた。
@ P P成分は、耐食性改善に非常に有効な元素であるが、そ
の含有量が0.05%未満では所望の耐食性改善効果が
得られず、一方0.15チを越えて含有させると溶接性
の悪化を招くことから、P含有量を0.05%を越え0
.15−以下と定めた。
θ Zr Zr成分は、難溶性の硫化物を形成することで耐食性に
寄力する元素であるが、その含有量が0.02%未満で
は所望の耐食性改善効果が得られず、一方080チを越
えて含有させるとPと同様、溶接性の劣化を招くことか
ら、Zr含有fj4’、を0.02〜0.80%と定め
た。
@511 811成分は、0.0にチ以上の添加によって所望の耐
食性改善効果を発揮するものであるが、0.60%全越
えて含有させると熱間加工性が悪化して製造」1問題を
呈するようになることから、;;11含イjJiiを(
1,(J 2〜060チと定めた。
@ Y Y成分は、硫化物を形成することで脱硫を行い、これに
よって鋼の耐食性を向上する元素であるが、その含有量
が0.01 %未満では所望の耐食性向上効果が得られ
ず、一方0.30チを越えて含イ〕させると溶接性の劣
化を来たすことから、Y含有量を0.01〜0.30%
と定めた。
 Ae M成分は、0.02%以上の添加によって所望の耐食性
改善効果を発揮するものであるが、1.00%を越えて
含有させると、やはり溶接性が劣化することから、Ae
含有量を0.02〜1.00%と定めた。
■ N N成分は、溶解によってアンモニウムイオンを形成する
ことで耐食性に寄与する元素であるが、その含有量が0
.01%未満では所望の耐食性改善効果が得られず、一
方0.05%を越えて含有させようとしても鋼中に完全
に固溶しないことから、N含有量を0.01〜005%
と定めた。
■ Tl T1成分は、難溶性硫化物を形成することでSを固定し
、安定化することによって腐食の起点となるMnSの生
成を防止する元素であるが、その含有量が0.02%未
満ではMnSの生成を防止して所望の耐食性を得る効果
が十分に得られず、一方030チを越えて含有させると
溶接性の劣化を招くことから、T1含有量を0.02〜
0;うOチと定めた。
なお、以上の成分のほかに、0.005〜0.0!50
チのNb、及びO,OOU 3〜O,OO50%のBの
うちのlf!I!又は2種を含イJさせると、耐食性に
悪影舎を及ぼすことなく強度を向上できるので、より高
強度拐を必要とする場合には好ましい手段である。
また、この発明のコンクリート用鉄筋を使用するに際し
て、+111鉛メッキ或いはアルミニウムメッキを施し
ておりば、コンクリート構造物の耐久性がより一層改前
されることはもちろんのことである。
そして、この発明のコンクリート用鉄筋は、炉外精錬等
をも含む通常の溶解、@造、圧延の工程で十分に製造で
きるものである。
次いで、この発明を、実施例により比較例と対比しなが
らよシ具体的に説明する。
実施例 まず、炉外精錬をも含む通常の方法で第1表に示される
如き成分組成の鋼を実験室的に500 kg溶製し、常
法通りに熱間圧延して直径が20Mの鉄筋1〜20を製
造した。
続いて、このようにして得られた各鉄筋について次の2
つの条件の腐食試験を実施し、その腐食状況を調査した
○ 試験条件 A 第1表に示される成分組成の各鉄筋の中央部から幅:1
0mm、長さ:50myn、厚さ13間の試験片を切シ
出し、320番エメリー研摩及び脱脂を順次線してから
、これを、P H12に調整した飽和Ca(OH)2水
溶液にNaC4を05%添加して成る液温、50℃の試
験液に30日間浸漬する。
○ 試験条件 B 長さ:200+u+の鉄筋のま捷の試験片を、03%N
aC1を含有したコンクリート(砂、ポルトランドセメ
ント、砂利、及び水よシ成るもの)中に埋め込み、海岸
地帯の屋外に6ケ月間曝露。なお。
このとき使用したコンクリートの水・セメント比は06
であり、カプリ厚は10Wu!Lであった。
得られた腐食試験結果を、第1表に併せて示した。なお
、腐食状況の評価は、試験条件Aのものについては試験
後その捷ま、また試験条件Bのものについては試験後コ
ンクリートを解体して鉄筋を取り出し、それぞれ、錆発
生の面積率及び最大孔食深さを測定して行った。
第1表に示さハる結果からも、本発明鉄筋は従来使用さ
れていた比較鉄筋に比して格段に耐食性の優れているこ
とがわかる。特に、最大孔食深さを比較すると、本発明
鉄筋は比較鉄筋の約1/2〜1/3程度以下にしか達し
ないことが認められ、塩化物による腐食に対して極めて
優れた抵抗力を有していることが明白である。
上述のように、この発明によれば、塩化物等を含有する
コンクリート中においても極めて優れた耐食性を示す鉄
筋を比較的安価に得ることができインヒビターの注入や
鉄筋の表面処理等の格別な付随的対策を講じることなく
、塩化物環境を余儀なくされるコンクリート構造物の耐
久性をも十分に向上することが可能になるなど、産業上
有用な効果がもたらされるのである。
出願人 住友金属工業株式会社 代理人 富 1) 和 夫 ほか1名

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合で、 C:0.001〜0.3.00%。 Sj:i、0%以下。 Mn:1.7%以−1・。 S:U、0001〜0.0100% を含有するとともに、 ■:00に〜0.50%。 P : 0.05チを越え0.15%以下。 Zr:0.02〜080チ。 811 : 0.02〜060%。 Y:0.01〜030%。 AU : 0.02〜1.00 %。 N:rJ、01〜005%。 Ti:0.02〜0.30 % のうちの1種又は2種以上をも含み、 Fe及びその他の不可避不純物:残り。 から成ることを特徴とする、塩化物に対する耐食性の優
    れたコンクリート用鉄筋。
  2. (2)M量割合で、 C:0.001〜0.300%。 Si:1.Oチリ下。 Mn:1.7−以下。 S:O,0OO1〜0.0100%。 Cu: 0.03〜0.60 %。 を含有するとともに、 V:0.02〜0.50%。 P:0.05%を越え0.15チ以下。 Zr: 0.02〜0.80%。 Sn: 0.02〜0.60%。 Y:0.01〜030チ。 AQ、: 0.02〜1.00%。 N:0.01〜0.05%。 Ti:0.02〜0.30%。 のうちの1秒又は2種以上をも含み、 Fe及びその他の不可避不純物:残シ。 から成ることを特徴とする5塩化物に対する耐食性の優
    れたコンクリート用鉄筋。
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