JPS645099B2

JPS645099B2 -

Info

Publication number: JPS645099B2
Application number: JP11304780A
Authority: JP
Inventors: Haruo Shimada; Yoshiaki Sakakibara
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-08-19
Filing date: 1980-08-19
Publication date: 1989-01-27
Also published as: JPS5748054A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はコンクリート用鉄筋の耐食性向上、特
に最近海砂使用の増大にともなつて不安がもたれ
ている海砂中の塩分による鉄筋の局部腐食の軽減
に関するもので、海浜地帯の橋梁用コンクリー
ト、土木建築コンクリート等に使用される鉄筋の
開発を目的としたものである。一般にコンクリートは打設時のPH値が約12.5
で、大気に曝らされている場合の建築用コンクリ
ートで使用基準に合格しているもののコンクリー
トのPH値は、約12前後であるということが一般的
である。このような高PH値では塩分が存在しない場合に
はコンクリート中の鉄筋表面は不働態被膜でおお
われ腐食が進行しない。しかしこのようにPH値が
高くても鉄筋周辺のコンクリート中に塩分が存在
すると、塩分によつて不働態被膜の一部が破壊さ
れ、その部分で鉄の腐食が著るしく進行し局部腐
食を誘発する。したがつて従来腐食がほとんど問題とされてい
なかつたコンクリート用鉄筋も、海砂のように塩
分を含む砂をコンクリート原料として使用するに
つれて、最近急速に塩分によるコンクリート鉄筋
の局部腐食の問題がクローズアツプされてきた。本発明はこれらの社会的事情の変動に応じて、
コンクリート用鉄筋の耐塩性を著るしく向上させ
ることを目的としたもので、その特徴は鉄筋自身
に耐食性をもたせ、とくに孔食、局部腐食を軽減
させることにより、上記の問題点を本質的に改善
したものである。さらに必要に応じて亜鉛メツキ被覆をして使用
するもので、前述したコンクリート中の高PH領域
で塩分が存在する腐食環境中においてすぐれた耐
食性をもち、かつ用途に応じて必要な機械的性質
および経済性を有する鉄筋に関するもので、Ｃ：
0.001〜1.0％、Si：0.005〜0.05％、Mn：0.01〜
1.2％、Ｐ：0.005〜0.05％、Ｓ：0.0005〜0.003％、
Al：0.001〜0.08％、Ca：0.0002〜0.001％含有し、
残部鉄および不可避的不純物からなり、PH12前後
のコンクリート中に海砂起因の塩分が存在する場
合の耐食性に優れた鉄筋に関するものを第１発明
とし、機械的特性たとえば低温靭性などを考慮し
てNb、Ｖ、Ti、Niを添加したものを第２、第３
発明とし、又コンクリートに打設されるまでの耐
候性を保証するためにCuを適宜添加したものを
第２発明としている。従来、鋼中の添加元素によつてコンクリート中
鉄筋の耐塩性を向上させたものとしては、特公昭
55−22546号があるが、これはＷを添加しコンク
リート中で生成するタングステン塩によつて、孔
食の発生を防止するというのが主な技術思想であ
る。本発明はこれに対して現行の普通鉄筋にCaを
添加して、鋼中のＳを著るしく低下させると同時
に、鋼中のSi量を可能なかぎり低下させて、鉄筋
表面の被膜中で塩分の被膜損傷を誘発する硫化物
の化学的特性を、より耐塩性の強いものに変化さ
せると同時に、被膜中に存在するSi化合物の量を
著るしく軽減させて、耐塩性に優れた不働態被膜
を形成させる点にその特徴がある。したがつて鋼中のSi量とＳ量を可能なかぎり低
下させ、且つ硫化物の性状を変えるためにCaを
比較的少量添加したことが最大の特徴であるが、
本発明の狙いはコンクリートのようにPH12前後の
高PH領域で塩分が存在する場合に焦点を合せてい
ることである。以下にその詳細について述べると共に、前記の
ように本発明の鉄筋の成分範囲を定めた理由を説
明する。ＣはMn量の上限を1.2％に規定した場合、機械
的強度の上昇に必須であるので上限を1.0％とし
た。又下限を0.001％としたのは鉄筋を結線する
際の軟鋼線用に軟かい細径の鋼線を必要とするた
めである。 Siはコンクリートに埋め込まれた鉄筋表面の不
働態被膜を劣化させる傾向があるので、可能なか
ぎり低下させることが望ましいが、製鋼上混在は
避けられず、且つ介在物制御等から極端に減らす
ことができない。したがつて下限を0.005％とし
上限を0.05％とした。より好ましい範囲は0.005
〜0.02％である。 Mnは一般に鋼の強度上昇と硫化物生成に与か
ることが知られている。硫化物としてはコンクリ
ート中に埋め込まれた鉄筋表面の不働態被膜を破
壊する起点となる硫化マンガン系の硫化物は、可
能なかぎり少ない方が望ましい。したがつてMn
量は低い方が望ましいが、必要な機械的強度を確
保するために下限を0.01％とし、上限を1.2％と
した。Ｐは一般に耐海水性を向上する元素として知ら
れているが、Ｐの量を増すと溶接性を劣化させ
る。したがつて下限を0.005％とし上限を0.05％
とした。Ｓは前記のようにコンクリート中の塩分による
不働態被膜の破壊を招くので可能なかぎり低下さ
せることが望ましい。しかし0.0005％以下に低下
させることは経済的に不利である。したがつて下
限を0.0005％、上限を0.003％とした。最も好ま
しい範囲は0.001〜0.002％である。 Alは耐食性とは本質的に関係がないが、鋳造
法の相違による脱酸力調整のため低下させたもの
で、下限はリムド鋼ベースのものを考慮して
0.001％とし、上限は連鋳材等でAlを多量に添加
することを考慮して0.08％とした。 Ca添加の最大の狙いは、鋼中の脱硫によりＳ
量を著しく低減させることにあるが、同時にMn
量が高い場合でも残存する硫化物が完全なαMnS
になることを避け、Caを含む硫化物に変化させ
てその化学的性状を変化させ、耐塩性が向上する
ことも期待して添加したものである。下限は必要
最小限の含有量であり、上限は硫化物の性状を著
しく変化させるために規定したもので、0.0002〜
0.001％の範囲とした。第２発明のNb、Ｖ、Tiの添加は高張力耐塩鉄
筋の開発を狙いとして、機械的強度を高めるため
にこれら析出硬化と細粒効果を目的とした炭窒化
物生成元素を添加したところに特徴がある。下限
を0.005％としたのは、これ以下ではその効果が
認められないためであり、上限を0.2％としたの
はこれ以上では鋼の脆化をもたらすためである。 Cu量の添加は耐候性を必要とした場合を考慮
したもので、下限はその効果の現われる最小必要
量で、上限は鋼の脆化をもたらす量をしめしてお
り、0.03〜0.5％とした。第３発明のNi添加は本鉄筋を寒冷地のコンク
リート用鉄筋として使用した場合の低温靭性の向
上を併せて狙つたものである。 Niは1.0％以上で良好な特性が認められ、5.5％
以上では経済的に不利になるためにNi量を限定
した。本発明に従い前記の化学成分で構成された鋼は
転炉、電気炉、平炉等で溶製され、次いで造塊、
分塊の工程を終るか、あるいは連続鋳造後、圧延
された後に、必要に応じてパテンテイング等の熱
処理が施されあるいは線引きされて鉄筋として供
される。又必要に応じて表面に亜鉛メツキ被覆を
施すこともできる。実施例１第１表に転炉で本発明の成分範囲の鋼を溶製
し、造塊、分塊後、線引きした鉄筋と従来鋼から
なる鉄筋との成分および腐食試験結果を示した。第１表に示した鉄筋の中央部より巾25mm×長さ
60mm×厚さ２mmの試片を採取し、機械研削して表
面を研磨した。他方コンクリートの主成分であるCaOを0.2％
NaCl水溶液中に溶解させてPH12のCa（OH）₂＋
NaCl水溶液を準備した。しかる後前記のように表面研削し、測面と裏面
をシリコンゴムレジンで被覆した試片を、ベンゾ
ール脱脂、アセトン脱脂後、乾燥し、直ちに上記
のCa（OH）₂＋NaCl水溶液中に浸漬した。なお液の表面を流動パラフインでシールし、３
日毎に液を置換して20日間連続浸漬し、錆の発生
状況を観察した。表中(A)は錆の発生の有無、表中(B)は局部腐食の
深さmmを示す。なお参考までにこれら試片の若干のものについ
て前述のPH12のCa（OH）₂＋NaCl水溶液中で陽分
極特性をしらべた。その結果を第１図に示す。第１図より第１表で錆発生のみとめられなかつ
たものは、錆発生の認められたものより電位が貴
であることがわかる。これはコンクリートのよう
な高PH領域の液中で生成する鉄筋の不働態被膜
が、NaClによつて破壊され難い現象を証明して
いる。実施例２砂中のNaCl（％）を0.2％とした塩分を含んだ
砂、ポルトランドセメント、水、砂利からなるコ
ンクリートモルタルに第１表の成分からなる鉄筋
（９mmφ）をうめ込み、28日間常温養生した後、
海浜地帯に１年間曝露した。なおコンクリートの水、セメント比は0.65、カ
ブリ厚さは２cmとした。また鉄筋は熱間圧延鉄筋である。１年間曝露後コンクリートを破砕して鉄筋の発
錆状況をしらべた。その結果を第１表(C)に示す。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図はCa（OH）₂＋0.2％NaCl水溶液（PH12）
中で、25℃において測定した供試鋼の陽分極特性
を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.001〜1.0％、Si：0.005〜0.05％、
Mn：0.01〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：
0.0005〜0.003％、Al：0.001〜0.08％、Ca：
0.0002〜0.001％を含有し、残部鉄および不可避
的不純物からなり、コンクリート中に塩分が存在
する場合の耐食性に優れたコンクリート用鉄筋。２Ｃ：0.001〜1.0％、Si：0.005〜0.05％、
Mn：0.01〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：
0.0005〜0.003％、Al：0.001〜0.08％、Ca：
0.0002〜0.001％およびNb、Ｖ、Tiを単独ないし
複合添加で0.005〜0.2％含有し、さらにCuを0.03
％〜0.5％含有し残部鉄および不可避的不純物か
らなり、コンクリート中に塩分が存在する場合の
耐食性に優れたコンクリート用鉄筋。３Ｃ：0.001〜1.0％、Si：0.005〜0.05％、
Mn：0.01〜1.2％、Ｐ：0.005〜0.025％、Ｓ：
0.0005〜0.003％、Al：0.001〜0.08％、Ca：
0.0002〜0.001％およびNiを1.0〜5.5％含有し、残
部鉄および不可避的不純物からなり、コンクリー
ト中に塩分が存在する場合の耐食性に優れたコン
クリート用鉄筋。