JPH0430464B2

JPH0430464B2 -

Info

Publication number: JPH0430464B2
Application number: JP11754086A
Authority: JP
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1992-05-21
Also published as: JPS62274050A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、海浜地帯に設置されるコンクリート
建造物、海洋に設置されるコンクリート構造物
等、および海塩粒子、海水の飛沫に曝らされる鉄
筋コンクリート構造物、コンクリート橋などに使
用され、その劣化防止作用が飛躍的に優れた耐海
水鉄筋に関するものである。（従来の技術）最近、海砂を使用した鉄筋コンクリート建築物
や海浜地帯に設置されたコンクリート建造物、コ
ンクリート橋のヒビ割れ劣化が各方面で問題にな
つており、種々の防止法が提案されたり、実施に
移されている。このコンクリート劣化の最大の原因は海砂中に
含まれている塩分や、海浜地帯、海洋でコンクリ
ート壁を浸透してくる海塩粒子に基づく塩分によ
つてコンクリート中に埋設された鉄筋が腐食し、
その体積が約2.2倍になるため、その膨脹力に耐
え切れなくなつて埋設鉄筋に沿つたコンクリート
に亀裂が発生する。その亀裂が0.2mm以上になる
と外部の腐食因子たる酸素や、塩分、空気中の炭
酸ガスがこの亀裂を通してより容易に内部の埋設
鉄筋付近に浸透し、さらに一層鉄筋の腐食を助長
したり、コンクリートの中性化を促進してコンク
リートの劣化を早めることになる。本発明者らはこのようなコンクリートの劣化を
防止するために鉄筋自体の化学組成を制御し、鉄
筋自体の耐塩性を向上する研究を実施し、その成
果として耐塩性を著しく向上したコンクリート用
鉄筋（特開昭57−48054号公報、特開昭59−44457
号公報）を開発し、これらの内容はすでに他の各
方面でも公表されている。（“OFFSHORE GOTEBORG‘81“PaperNo.
42Goteborg SWEDEN 1981年、“セメントコン
クリート”No.434（1983）P.23／31、“コロージヨ
ンオブラインフオースメントインコンクリ
ートコンストラクシヨン（Corrosion of
Reinforcement in Concrete Construction）”
P.419 1983年、“建築の技術施工”1985年No.229号
１月号P155／164、彰国社）。又、鉄筋自体の耐塩性向上に寄与する鉄筋の鋼
成分の初期の段階での耐塩機構についても、これ
らの公表論文の中に詳細に記載されている。（発明が解決しようとする課題）本発明は従来の耐塩性コンクリート鉄筋の開発
を軸にして最近、とくに問題となつてきたコンク
リート壁を浸透してくる海塩粒子や海水飛沫等の
フリーなCl^-の状態で存在する塩分による鉄筋の
腐食とそれにともなうコンクリートの亀裂発生お
よび劣化を防止することを目的とするものであ
る。現在各方面で問題となつている10年以上経過し
たコンクリート構造物の埋設鉄筋近傍のフリー塩
分は厳しい海洋環境ではNaCl換算で1.0％にも達
して鉄筋の著しい腐食とそれに伴うコンクリート
の亀裂発生、成長を惹き起こしている。したがつ
てこのような高濃度の塩分でも埋設鉄筋棒鋼の腐
食が完全に停止し、コンクリートの亀裂発生を停
止することが望ましい。（課題を解決するための手段）本発明の前記の目的は下記のとおりの構成の鉄
筋棒鋼を提供することによつて達成される。 (1) Ｃ；1.0％以下、Si；0.25％以下、Mn；2.0％
以下、Al；7.0〜20.0％、Ｐ；0.015％以下、
Ｓ；0.005％以下、Cr；0.5超〜5.5％を含有し、
残部鉄および不可避的不純物からなる耐海水鉄
筋棒鋼。 (2) Ｃ；1.0％以下、Si；0.25％以下、Mn；2.0％
以下、Al；7.0〜20.0％、Ｐ；0.015％以下、
Ｓ；0.005％以下、Cr；0.5超〜5.5％、さらに
Ti、Nbを単独あるいは併用して0.01〜0.5％含
有し、残部鉄および不可避的不純物からなる耐
海水鉄筋棒鋼。本発明の最大の特徴は鋼中にAlを7.0〜20.0％
と多量に含有させ、高濃度の塩分に曝らされるコ
ンクリート中の埋設鉄筋に強力な不働態被膜を生
成させ、発錆を殆んど皆無にし、コンクリートの
劣化を完全に防止させることにある。すなわち従
来の発明の如く、錆の成長を抑制するという思想
ではなく、上記のような高濃度の塩分でも錆の発
生を皆無とするかないし抑制するようにしたもの
である。この原因については現在、検討中であり
明瞭なことは判明しないが、本発明による合金か
ら溶け出したAl³⁺がCl^-と反応して生成した
AlCl₃が水中のOH^-と反応して直ちに極めて安定
なAl（OH）₃に変化し、これが成長し、腐食因子
を遮断することにあると推定される。このことは
3.6％NaCl含有のPH12のCa（OH）₂水溶液中での鉄
筋の表面電位が日数の経過につれて急速に貴の方
にずれていくことでも立証される。以下に本発明における各成分の限定理由を説明
する。Ｃ量を1.0％以下に限定した理由はＣ量が1.0％
を超えると脆化を惹き起こすためである。Ｃ量は
低い方がよく、好ましくは0.1％以下である。 Mn量を2.0％以下に限定した理由は2.0％を超
えると脆化を惹き起こすためで、好ましい範囲は
0.8％以下である。より好ましくは、0.3％以下で
ある。 Si量を0.25％以下とした理由はSi量が0.25％を
超えると鋼中のセメンタイトのグラフアイト化を
著るしく促進し加工性が劣化するためである。一
般にSi量を下げれば下げるほど錆発生を低減させ
るのでSi量の低い方が望ましい。最も望ましい範
囲はSi量0.05％未満である。 Alは本発明のカギを握る重要な元素で、とく
に極めて高濃度の塩分でも錆発生を抑制する効果
がある。この効果はAl量7.0％未満では期待でき
ず、20.0％超では経済的に不利になるのみならず
金属間化合物を生成して脆化する場合がある。最
も好ましい範囲はAl量8.0％以上18％以下の範囲
である。Ｐを0.015％以下とした理由は、P0.015％超で
はコンクリートのようなアルカリ性雰囲気で錆生
成を抑制する効果がなく、むしろ助長する傾向が
あるためである。 Cr量を0.5％超とした理由は、Al量が7.0％以上
の場合、熱間圧延性能が向上するためであるが、
5.5％を超えると逆に脆化する場合が認められた
のでCr量を0.5超〜5.5％とした。最も好ましい範
囲は0.7〜2.0％の範囲である。Ｓ量を0.005％以下と限定した理由は、錆の発
生起源であるMnS量を減らすことにあり、この
Ｓ量低下のために脱硫剤として使用されるCa化
合物、希土類元素によりMnSが（Mn、Ca）Ｓ等
に変化することによる耐食性向上効果も期待でき
る。また鋼中のＳ量を低下するために上記のよう
な操業を行なうことは常識となつているので、若
干のCa、Ce等が混入してくることがあるが、こ
れらの元素は耐食性などに悪影響を及ぼすもので
はないので、脱硫のために添加される量程度の混
入は差し支えがない。本発明においては、上記の基本的な成分に加え
て、さらにTi、Nbを単独あるいは併用して0.01
〜0.5％の範囲で含有させることによつて、鉄筋
の強度等の特性を向上させることができる。特に本発明のようにAlを多量に含有させた場
合に、固溶度の低下するＣを炭化物とすることに
有利に作用する。また、本発明の鋼の塩分に対する耐腐食性とコ
ンクリートの亀裂発生および劣化防止の性能は、
前記の基本的な成分系によつて良好に保たれるた
め、微量成分として添加されるＶ、Ｗ、Co、Mo
は、悪影響を及ぼすものではないので、0.5％以
下の存在は差し支えがない。本発明に従い前記の化学成分で構成された鋼
は、転炉、電気炉等で溶製され、次いで造塊、分
塊の工程を経るか、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、線引きされた鉄筋として使用に供され
る。又、必要に応じて亜鉛メツキ、有機被覆を施
すこともできる。（実施例）実施例１表１に記載した成分の鋼を真空溶解炉で溶製
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。準備した鉄筋の中央部より幅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3.6
％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、側面と裏
面をシリコンレジンで被覆した試片を脱脂後、乾
燥し、直ちに上記のCa（OH）₂＋NaCl水溶液中に
浸漬した。なお試験中は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)は錆の発生面積（％）、表中(B)は局部腐
食の深さmmを示す。実施例２ NaClを1.0％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表
１の成分からなる熱延鉄筋（９mmφ）を埋め込
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0.60、カ
ブリ厚さは２cmとした。１年間曝露後コンクリートを破砕して鉄筋の発
錆状況を調べた。その結果を表１中の(C)に示し
た。表１の(A)，(B)，(C)から本発明の鉄筋はコンクリ
ート中の塩分が砂中NaCl換算で1.0％の高濃度、
水中で3.6％NaClの高濃度でも錆発生が皆無であ
ることが明瞭に認められ、錆発生、錆成長に伴な
うコンクリートの劣化を完全に停止できることが
判つた。従つて、極めて厳しい海洋環境において
もコンクリートの劣化を完全に抑止することが推
定される。実施例３表２に示す成分の熱延鋼板から引張試験片を準
備し、JIS Ｚ 2241に規定する方法で引試験を行
つた。その結果を表２に示した。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は今後ますます問題になる塩害、海水飛
沫に曝らされるコンクリート構造物の耐久性を維
持するのに画期的に有効なコンクリート用鉄筋と
して役立つものである。本発明の耐海水鉄筋棒鋼を使用することによつ
て、コンクリート構造物の長寿命化、安定性の向
上を図ることが可能で、各種用途に使用すること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ；1.0％以下、Si；0.25％以下、Mn；2.0％
以下、Al；7.0〜20.0％、Ｐ；0.015％以下、Ｓ；
0.005％以下、Cr；0.5超〜5.5％を含有し、残部鉄
および不可避的不純物からなる耐海水鉄筋棒鋼。２Ｃ；1.0％以下、Si；0.25％以下、Mn；2.0％
以下、Al；7.0〜20.0％、Ｐ；0.015％以下、Ｓ；
0.005％以下、Cr；0.5超〜5.5％、さらにTi、Nb
を単独あるいは併用して0.01〜0.5％含有し、残
部鉄および不可避的不純物からなる耐海水鉄筋棒
鋼。