JPS6092448A - 耐食性の優れたコンクリート鉄筋 - 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、コンクリート構造物に使用される棒鋼、型
鋼或いは鋼線等の鉄筋、行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ケ示すコンクリート用鉄筋
に関するものである。

一般に、鉄筋コンクリート溝端物中の鉄筋は。

正常状態ではｐＨ１３程度のアルカリ性會呈するコンク
リートにＬって覆われているので不開帳化しており、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
教不足が深刻化し、代替品である海砂の使用箪が増大し
てくるにつれて、この海砂の中に含まれる塩化物に１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
造物の制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
リ、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、
或いは剥離ケ生ずるからである。

もちろん、これは、海砂ケ配合したコンクリート構造物
のみに限らず、海水の影＃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１境中で使用する鉄筋コンクリート構造物ＶＣ−１１
−通ずる間１ｊｌでもあった。

更に、長期的Ｖこみると、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まうので、
この点からも鉄筋の一食防止は非常に困難な問題だった
のである。

従来、このＬす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
＞ｋ：１６よ加して環境音制御する方法、■　鉄筋に表
１ｆｉｉ処理（表面塗装、エポキシ樹脂コーティング、
−ｒｌｌｊ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１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葡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
があり、他方、前記０項で示した表面処理法のうちの表
面塗装ケ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葡避けること
ができず、また亜鉛やアルミニウムメッキによる方法は
短期的には非常に有効な手段であるが長期的には見金な
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〃）つた
のである。

この工うなこと力島ら、最近、鉄筋の成分自体ケ調整し
てその耐食性ヶ従来鉄筋の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惜
ｒ（傘力抑えて寿命延長ケ図ろうとの提案がみられるよ
うになり（例えば、特開昭５６−１５２９４４号公報、
特開昭５８−７７５５１号公報、特開昭５８−７７５５
２号公報、特開昭５８−７７５５４号公報、特開昭５８
−８３７５２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Ｊ足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１．ｃ９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ｔイ１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ｔｅｌ１、」−述のような両点から、塩化物
等會含有するコンクリート中であっても優れた面４食性
ケ示し、塩化物１穿境におけるコンクリート構造物寿命
の飛躍的延長上図９得るコンクリート用鉄筋ケ、コスト
安く提供すべく、まず、コンクリート中のアルカＩＪ　
Ｓ境ては、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に及ばず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ケふま
えて、特にアルカリ性環境下での鉄筋の孔食発生現象に
関する基礎的な研究ケ行ったところ。

（ａ）アルカリ性環境で発生する鋼の孔食には。

腐食の起点となりやすい硫化物系介在物（特にＭｎＳ　
）　ｆ鋼中にて形成する８分が大きく影・ヤするもので
あＶ、従って、コンクリート中での鉄筋の腐食防止には
Ｓ含有址の抑制が欠かせないこと、（ｂ）　この工うに
Ｓ含有城葡極力抑えた鋼中に所定風のＮｉ及びＣｕｋ複
合添加すると、硫化物系介在物等を起点として生成した
孔食部におけるｐｉ−１の低下を防ぎ、食孔内外の酸素
濃淡電池の形成ケ防止するため、孔食の成長上節く抑制
することとなって鋼の耐食性が一層同上し、塩化物含有
コンクリート環境中においても優れた耐食性奮発Ｊ″Ｉ
Ｉｌするようになること。

（Ｃ）前記のような、Ｓ含有に’を仰えた上でＮｉ及び
（支）の複合添加會行った鋼に、更に１ｌｌｉ及びＰの
１括η糾りｑｓｒシ択（＋＋＋ｌ用二左シ訃ムμ　１・
／　／／　ＩＩ　Ｌ用鉄筋としての釦食性が一段と改善
され、塩化物音含有するコンクリート中での腐食がを１
とんど起らなくなって、鉄筋コンクリート構造物の寿命
延長に顕著々効果が（４ｊられ、耐久性、安全性が、ｃ
ｖ以上に確実化すること、 以上（ａ）〜（Ｃ）ｋこ示される如き知見ケ得るに至っ
たのである。

この光間ｉＬ、Ｊ−記知ν、にｊルづいてなされたもの
であり。

コンクリ−１・用鉄ｉ’ｌ／ノ釦。

Ｃ：０．００１〜０．３００’％（以下、成分′＾す合
葡表わす％は車１１糸準とする）。

Ｓｉ：１．０　９６　以　ト　。

Ｍｎ：１．７係以下。

Ｎｉ：０．０７〜１．．００％。

Ｃｕ：　０．０３〜０．６０％。

Ｓ　：　０．０００１〜０．０１００チ。

全含有する１Ｊ１、更に必要にエリ。

Ｖ　：　０．０２〜０．５０％。

Ｔｉ　：　０．０２〜０．３０％。

Ｐ　：　０．０５％會越え０．１５％以下のうちの１種
又は２種以上ケも含み。

Ｆｅ及びその他の不可避不純物：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
ケ格段に同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ｒ前記の如くに数値限定した理由ケ説明する。

ａ）　Ｃ Ｃは、塩化物による鉄筋の）戊食奮助長する有害な元素
であり、特に０．３０％ケ越えて含有させると多量のＦ
ｅ５Ｃの析出により耐食性が急激に劣化することたらＣ
含有量の上限’ｋＯ，３０％と冗めた。

一方、Ｃ含有檜ｉ０．００１％未満にまで低減すること
は、経済的な鋼製造の限界ケ越えるものであることから
、Ｃ含有清の下限全０．００１％と定めた。

ｂ）　８ｉ Ｓｉ成分は、鋼の脱酸剤として有用な元素であるが、そ
の含有清か０．１５１未満では脱酸作用が不での用途ｔ
も考慮して８ｉ含有量を也小−６ネ１　％と定めた。

ｃ）　Ｍｎ Ｍｎ１Ｊ、一般にｔｉｔ　Ｍ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ＭｎＳ非金鳥フｉ゛在物を形成することから、本発
明鉄筋では（狙カイ１い＞ｋ、−Ｊ−る方が望ましい。

１時にその含有鎖が１．７チケ越えると１射食性劣化傾
向が著しくなることから、Ｍｎ含有Ｊ＃に１．７％以下
と足めた。

ｄ）　Ｎｉ 共存下で優れた腐耐抑制作用ケ呈するものである。

また、Ｎｉの／＋１≦加により鉄筋の表面肌の発生が抑
制されるという・ｌｌ１１　端上の利点もあるが、その
含有量が０．０７チ未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１．００１　ｆｆｉ越えて含有させても前
記効果が飽和してしまうことから、経済性ケも考慮しテ
、Ｎｉ含有量？！−０，０７〜１．００％と足メ７ｊ。

ｅ）　Ｃｕ α成分は、鋼の孔食の成長業抑制させる作用ケの耐食性
葡一層顕著に改善する元素であるが、その含有量が０．
０３チ未満では耐食性改善効果が十分でなく、一方０．
６０％を越えて含有させようとしても鋼中に固溶しない
上、熱間加工性葡劣化するようになることから、１含有
量ｉ０．０３〜０．６０チと定めた。

ｆ）　Ｓ Ｓは、鋼中において鳥食の起点となりやすい硫化物系介
在物（主としてＭｎ５）２形成するので。

該介在物の生成ケ抑えるためにもその含有量？Ｉ−極力
低くする必要がある。特に、０．０１００％ｔ−越えて
Ｓが含有されると所望の耐食性葡確保することができな
いので、Ｓ含有量の上限に０．０１００チと定めた。一
方、Ｓ含有竜’ｔ　Ｏ，０００１−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葡も
たらすので、経済性葡考慮してＳ含有１１．の下限’１
　ｏ、ｏ　Ｏｏ　１　％とした。

ｇ）Ｖ、Ｔｉ、及びＰ これらの成分に１よ、それぞれ、低Ｓ化、低陽化。

低Ｃ′化、そしてＮｉ−０ｕ複合添加と相俟って鋼の耐
食性ケ一段と改善し、塩化物含有コンクリート中におい
ても十分に−［［えイ（するだけの性能を付与するとい
う同等の作用があるので、その１種又は２種會含有させ
るものであるが、それぞれの成分について、その含有ｍ
°の限定理由を以下に詳述する、［株］　■ ■成分には、ｆｎ　ＩＪ’Ｆ　して生成するバナジン酸
イオンが低Ｓ化した鋼のアルカリ性環境での耐貴性會一
段と改善する作用があり、加えてか、その含有用が０．
０２％未満では前記作用に所憧の効果が得られず、一方
、０．５０％を越えて含有さ吹ると鋼が脆化して熱間加
工性に悪影響會及はすように々ること〃・ら、■含有ｊ
ｌ？］−０，０２〜０．５０チと冗めた。

＠Ｔｉ Ｔｉ成分は、ｓ中において難溶性硫化物を形成すること
で８２固定し、安定化することによって腐食の起点とな
るＭｎ　Ｓの生成會防止する元素であるが、その含有量
が０．０２１未満ではＭｎ　Ｓの生成葡防止して所望の
耐食性葡得る効果が十分に得られず、一方０．３０１に
越えて含有させると溶接性の劣化ケ（８くことから、　
Ｔｉ含有箪’ｉ０．０２〜０．３０％と足めた。

θ　Ｐ Ｐ成分は、防食効果のある緻密な錆の生成を促進させ、
鋼の耐共性改善に非常に有効な元素であるが、その官有
量がｏ、０５チ以下では所望の耐食性改善効果が得られ
ず、一方０．１５１　ｋ越えて含有させると溶接性の悪
化を招くことη為ら、Ｐ含有′＃、荀０．０５チを越え
０．１５チ以下と定めた。

なお１以上の成分のほかに、０．００５〜０．０５０俤
のＮｂ、及び０．０００３〜０．００５０　％のＢのう
ちの１種又は２種葡含有させると、耐食性に悪影響を及
はすことなく強度ケ同上できるので、より高強度相を必
快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全使用するに際し
て、　、１ｌｌｉ鉛メッキ或いはアルミニウムメッキを
施しておけ汀、コンクリート構造物の耐久性が、ｃｖ一
層改傅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
ｔも；１む１ｔｆｔ常の？８解、鋳造、圧延の工程で十
分に製′Ａ１１できるものである。

次いで、この発明欠％実施例にニジ比較例と対比しなが
らエリ具体的に説明する。

実施例 まず、炉外鞘錬葡も含む通常の方法で＠１表に示される
如き成分組成の鋼を冥験室的に５００Ｋｆ溶製し、常法
曲りに熱間出廷して直径が２０＋ａ＋の鉄筋１〜１８’
ｌ製造した。

続いて、この工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上実施し、その腐食状況音調査した
。

○　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：　
１０　ｗａｓ＋　、長さ：　５０　ｗａｘ　、厚さ：３
鰭の試験片を切り出し、３２０番エメリー研摩及び脱脂
ヶ順次施してから、これｙ、−、ｐＨ１２に調整した飽
和Ｃａ　（ＯＨ）２水溶液にＮａＣ６’（０，５％添加
して成る液温：５０℃の試験液に３０日間浸漬する。

Ｏ試験条件　Ｂ 長さ：２００鴎の鉄筋のままの試験片會、０．３−Ｎａ
ＣＬ　ｆ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、、ｃり成るもの）中に埋め込み
、海岸地帯の屋外に６ケ月間曝蕗。なお。

このとき使用したコンクリートの水・セメント比は０．
６であり、カプリ厚は１０１１１ｍであった。

得られた腐食試験結果ｔ％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
後そのまま、また試験条件Ｂのものについては試験後コ
ンクリート欠解体して鉄筋全敗り出し、それぞれ、錆発
生の面積率及び最大孔食深さｔ測定して行った− 第１表に示される結果からも１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、最大孔食深さで比較すると１本発明
鉄筋株比較鉄筋の約騒〜騒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
抗力葡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
筋會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伺随的対策會講じることな
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ｔも十分に向上することが可能になるなど、＆５
］上有用な効果がもたらされるのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量割合で。 Ｃ：　０．００１〜４）、３００％。 Ｓｊ：１．０チ以下。 Ｍｎ：　１．７１ｂ以下。 Ｎｉ：　０．０７〜１．００チ。 Ｃｕ：　０．０３〜０．６０９＆　。 Ｓ　：　０．０　（１０１〜０．０１００チを含有する
   とともに、 ｖ　：　０．０２〜０．５０％。 Ｔｉ　：　０．０２〜０．３０％。 Ｐ　：　０．０５−會越え０．１５チ以下のうちの１紳
   又は２１に１以上會も含み。 ＴＩ−−ＩＬ　プｅ　２＋　７７％　７１ｈ　ｎｓ　ｒ
   　？’Ｔゴ碓）Ｃｍ市ａ＋ｉｙ＋　’　ｈ總１１　−か
   ら成ることｔ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。