JP2002012458A - コンクリート構造物中の鋼材の防錆剤、該防錆剤を含有するコンクリートまたはモルタル組成物およびその調製方法。 - Google Patents
コンクリート構造物中の鋼材の防錆剤、該防錆剤を含有するコンクリートまたはモルタル組成物およびその調製方法。Info
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Abstract
材の腐食に対して、塩化物イオンが存在する条件で、p
Hが低下した状況においても充分な防錆効果を有し、か
つ人的被害やコンクリートまたはモルタルの硬化遅延な
どの問題がない防錆剤の提供。 【構成】 タングステン酸またはモリブデン酸のいずれ
か1種以上とクエン酸との錯塩からなる鋼材の防錆剤お
よびこの防錆剤を含有するコンクリートまたはモルタル
の組成物。タングステン酸またはモリブデン酸のいずれ
か1種以上とクエン酸との錯塩を防錆剤として0.01
mol/L〜0.5mol/L添加した水をコンクリー
トまたはモルタル混練時に使用するか、該錯塩をセメン
トに対して0.02mol/Kg〜1mol/Kg添加
する。
Description
構造物の補強材である鋼材の腐食を抑制する防錆剤、該
防錆剤を含有するコンクリートまたはモルタル組成物お
よびその調製方法に関する。
ンネルなどの多くのコンクリート構造物において、コン
クリート中に埋設された鋼線材や棒鋼、形鋼、鉄網、P
C鋼材などの腐食によるコンクリートのひび割れ、剥
離、落下、ひいては、強度低下による早期使用不可など
が極めて重大な社会問題となっている。例えば、商業ビ
ルやマンションなどでは、鉄筋などの鋼材の腐食による
コンクリートの様々な劣化によって、通常考えられる鉄
筋コンクリート構造物の耐用年数(50年)よりもはる
かに短い期間で使用不能に陥ったり、大規模な補修・改
修を余儀なくされている例がある。また、新幹線の橋梁
やトンネルなどでは、鋼材の腐食によりコンクリートが
落下し、人身に関わる極めて重大な事故を引き起こす危
険性を生じている。
におけるコンクリートのpHが12以上の高アルカリ環
境であるため、鋼材表面に形成される保護皮膜(水酸化
鉄を主成分とする)が継続的な鉄の腐食を防止する。し
たがって、コンクリート構造物中に埋設された鋼材の腐
食によって、上記のような問題を引き起こす可能性は低
いと考えられてきた。
おいても、コンクリート打設時に、セメント、骨材とと
もに混合される砂に塩分が含まれていると、鋼材の腐食
は急激に促進されることが知られている。したがって、
コンクリートに使用する砂には、塩化物イオン濃度につ
いての規制がなされているが、このような規制が充分に
守られず、鋼材の腐食が進行してコンクリートが早期劣
化することが重大な問題を引き起こしている。
場合にも、コンクリート構造物の立地が海岸に近い場所
である場合には、飛来塩分によってコンクリート中の塩
分濃度が増加し、結果的に鋼材の腐食によるコンクリー
トの劣化を引き起こす原因となっている。さらに、鋼材
の腐食は、塩化物イオン濃度だけでなく、本来変化が小
さいと考えられていたコンクリートのpHの影響も極め
て大きいことが明らかになってきた。
に進入する炭酸ガスや硫酸ガス、亜硫酸ガスなどの影響
によって、建設時には12以上であったpHが経時的に
低下する場合がある。例えば、コンクリートの劣化が認
められた構造物の例では、pHが9〜10になる、いわ
ゆる中性化によって、高アルカリ環境の場合には鋼材表
面に形成される保護皮膜が破壊されて機能しなくなり、
鋼材の腐食が急速に進行してコンクリートを劣化させる
原因となっている。
の劣化に対して、鋼材の腐食を防止するコンクリート用
防錆剤が開発されてきた。例えば、亜硝酸ナトリウムや
亜硝酸リチウムなどの亜硝酸塩を主成分とする防錆剤、
または、これをセメントに予め混交した防錆セメントが
すでに市販されている。これ以外にも、鋼材表面への吸
着作用によって、防錆効果が期待されるホスホン酸塩、
アミン塩などの有機物や有機金属塩、さらに、鋼材表面
に沈殿皮膜を形成する作用によって防錆効果が期待され
るりん酸塩や有機系キレート剤などが知られている。こ
れらは、新規コンクリート構造物の建設時にコンクリー
ト中に混合して使用されるか、または、コンクリート構
造物を補修する際に、コンクリートまたはモルタルに混
合して使用されている。
防錆剤は、その評価において、高アルカリ環境下を前提
とした上で、塩分濃度の影響のみを考慮していたため、
コンクリート構造物の中性化が起こった場合には全く効
果を有しないという極めて重大な問題があった。したが
って、従来のコンクリート用防錆剤を使用したコンクリ
ート構造物における防錆効果は、立地条件などによる影
響が極めて強く、再現性に乏しい上、多くの場合防錆効
果は不十分であった。
る亜硝酸塩については、これまで国内外における使用例
があるが、米国やECにおいては発癌性のためにその使
用を禁止する措置が取られつつある。
コンクリートの塩害腐食及びコンクリートの中性化によ
る劣化を防止するとともに、アルカリ骨材化反応を抑制
するセメントモルタルの発明が開示されている。その特
徴として、アミン類を含むことが挙げられているが、ア
ミン類はモルタルまたはコンクリート混練時に発泡させ
るため、硬化を遅延させる欠点がある。したがって、モ
ルタルまたはコンクリート打設時の硬化時間が長くな
り、作業性が低下するという欠点があった。また、アミ
ン類以外のホスホン酸塩やリン酸塩などの有機物や有機
金属塩についても、同様な発泡作用、硬化遅延作用があ
り、実際の使用に対して大きな問題となっていた。
のpHの低下に対しては防錆効果を有しないため、実用
上、防錆剤としての機能は極めて不十分であった。ま
た、一部の防錆剤の使用は人的被害を誘起する危険性が
あった。また、モルタルやコンクリートでの使用に対し
て打設時の作業性を低下させるという問題があった。
食をコンクリートのpHが低下した状況においても防止
または抑制することが可能で、かつ人的被害やコンクリ
ートの硬化遅延などの問題がないコンクリート用防錆剤
は開発されていない。
おける鋼材の腐食に対して、塩化物イオンが存在する条
件で、コンクリートのpHが低下した状況においても充
分な防錆効果を有し、かつ人的被害やコンクリートの硬
化遅延などの問題がないコンクリート構造物中の鋼材の
防錆剤、該防錆剤を含有するコンクリートまたはモルタ
ル組成物およびその調製方法を提供することである。
で、塩化物イオンが存在する条件で、アルカリ性から中
性領域までの幅広いコンクリート模擬環境下において、
鉄の腐食を防止または抑制する防錆剤を開発するための
研究を重ねた結果、タングステン酸およびモリブデン酸
のいずれか1種以上とクエン酸との錯塩は、塩化物イオ
ン濃度が高く、かつpHが低くなった場合にも、鉄の腐
食に対して極めて高い防錆効果を維持できることを見出
し、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。
はモリブデン酸のいずれか1種以上とクエン酸との錯塩
からなるコンクリート構造物中の鋼材の防錆剤である。
タングステン酸またはモリブデン酸のいずれか1種以上
とクエン酸のモル比は1:1であることが最も好まし
い。また、本発明は、この防錆剤を含有することを特徴
とするコンクリートまたはモルタル組成物である。
リブデン酸のいずれか1種以上とクエン酸との錯塩を防
錆剤として0.01mol/L〜0.5mol/L添加
した水をコンクリートまたはモルタル混練時に使用する
ことを特徴とするコンクリートまたはモルタルの調製方
法である。
モリブデン酸のいずれか1種以上とクエン酸との錯塩を
防錆剤として、セメントに対して0.02mol/Kg
〜1mol/Kg添加することを特徴とするコンクリー
トまたはモルタルの調製方法である。
とクエン酸との錯塩、モリブデン酸とクエン酸との錯塩
は、それぞれ、以下に示すようなタングステン酸類とク
エン酸類、モリブデン酸類とクエン酸類を水溶液中で混
合し、蒸発乾固する方法などにより得られる。蒸発乾固
は80℃以下の低温で蒸発させるのが望ましいが、特に
これに限らず、一般的に蒸発乾固に採用される手段を適
宜採用できる。
酸、タングステン酸カルシウム、タングステン酸ナトリ
ウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸リチウ
ムなどのいずれか1以上が挙げられる。モリブデン酸類
としては、モリブデン酸、モリブデン酸カルシウム、モ
リブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブ
デン酸リチウムなどのいずれか1以上が挙げられる。
エン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、クエ
ン酸水素二アンモニウム、クエン酸一カリウム、クエン
酸カルシウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三ナトリ
ウム、クエン酸三リチウム、クエン酸水素二ナトリウ
ム、クエン酸二水素カリウムなどのいずれか1以上が挙
げられる。また、これらのクエン酸類の他に、クエン酸
第二鉄やクエン酸第二銅のようなクエン酸の遷移金属塩
を用いても良い。
ン酸は、幅広いpH領域において錯体を形成するため、
中性から高アルカリ性までの水溶液中で安定に存在す
る。さらに、この錯体は、鉄表面へ容易に吸着する。こ
の錯体の吸着によって、塩化物イオンが存在する状況下
においても、鋼材表面の腐食が抑制される。さらに、詳
細は明らかではないが、タングステン酸またはモリブデ
ン酸は鋼材表面において鉄との化合物を形成し、これが
防食性皮膜として機能する。これらの効果により、鋼材
の腐食が抑制される。
とクエン酸類を水溶液中に溶解させた状態でも生じるた
め、この水溶液の状態でそのままコンクリートまたはモ
ルタル混練時に使用してもよく、また、モリブデン酸類
とクエン酸を水溶液中に溶解させた状態でも生じるた
め、この水溶液の状態でそのままコンクリートまたはモ
ルタル混練時に使用してもよい。また、コンクリートま
たはモルタル中に埋め込む鋼材の表面にこの錯塩または
該錯塩を含有する水溶液を付着または塗布させてもよ
い。
の新設時だけでなく、劣化した鉄筋コンクリート構造物
の補修においても有効である。すなわち、劣化したコン
クリート部分を取り除き、その部分をコンクリートまた
はモルタルで埋め戻す際に、鋼材の錆落としをした後
に、本発明の防錆剤または該防錆剤を含有する水溶液を
鋼材表面に付着又は塗布する等の方法で鋼材を防錆する
ようにしてもよい。また、既設のコンクリート表面に本
発明の防錆剤を含む水溶液を塗布してコンクリート中に
含浸させてもよい。さらに、本発明のコンクリートまた
はモルタル組成物を既設のコンクリート構造物の表面に
塗布して防錆剤の浸透によりコンクリート構造物中の鋼
材を防錆するようにしてもよい。
テン酸またはモリブデン酸の少なくとも1種以上とクエ
ン酸とのモル比が、1.5:1〜1:1.5が好まし
く、最も好ましくは、1:1である。モル比を1:1と
することによって、最適の割合で錯体を形成し、防錆剤
を水に混合して使用する場合に最も安定な状態に保つこ
とができるとともに、防錆剤の使用重量を少なくしなが
ら、最も高い防錆効果を実現することができる。本発明
の防錆剤には人的被害を引き起こす物質は含まれていな
い。
体でセメントと混合した後、コンクリートまたはモルタ
ルの他の構成成分と混練して用いても、コンクリートま
たはモルタルに用いる水に溶解した状態で混練して用い
ても良い。防錆剤の使用時において、クエン酸はタング
ステン酸及び/またはモリブデン酸と錯体を形成してい
るため、クエン酸によるコンクリートまたはモルタルの
硬化遅延を生じない。
タルの組成物に水溶液として混合させるときは、その使
用量は、コンクリートまたはモルタル混練時に使用され
る水に対して0.01mol/L〜0.5mol/Lが
望ましい。特に、0.05mol/L〜0.2mol/
Lがより望ましい。0.0lmol/Lよりも少ないと
中性化した場合に十分な防錆効果を発揮できず、0.5
mol/Lより大きいと防錆効果に差がないため、防錆
剤の無駄が多くなる。特に、0.05mol/L〜0.
2mol/Lにおいては、pHが9のような厳しい中性
化条件下においても十分な防錆効果を発揮し、さらに、
その防錆効果を発揮するための必要最適量での使用が可
能となる。
はモルタルの組成物に固体として混合させるときは、そ
の使用量は、セメントに対して0.02mol/Kg〜
1mol/Kgが望ましい。特に、0.1mol/Kg
〜0.4mol/Kgがより望ましい。0.02mol
/Kgよりも少ないと中性化した場合に十分な防錆効果
を発揮できず、1mol/Kgより大きいと防錆効果に
差がないため、防錆剤の無駄が多くなる。特に、0.1
mol/Kg〜0.4mol/Kgにおいては、pHが
9のような厳しい中性化条件下においても十分な防錆効
果を発揮し、さらに、その防錆効果を発揮するための必
要最適量での使用が可能となる。
錆剤)に規定された鉄筋の塩水浸漬試験方法(JISA620
5,5.1)で用いられる水酸化カルシウム溶液をコンクリ
ート模擬環境として用いた。まず、水酸化カルシウムを
蒸留水に溶解し、飽和水酸化カルシウム溶液を作製し
た。これに、表1に示されるようにNaCl(対水重量
比)および各防錆剤を所定濃度で添加した。また、Na
Clを加えた後、防錆剤を添加していない溶液も準備し
た。防錆剤を添加していない飽和水酸化カルシウム溶液
のpHは12.4であるため、一部の溶液については硫
酸を加えてpHを調整し、pH=11、10、9の溶液
とした。
ラフロロエチレン棒中に埋設し、下端面のみを露出した
もの試験極として、各溶液300mL中に浸漬した。な
お、試験極は予め研磨紙#2000まで研磨し、アセト
ン中で10分間超音波洗浄した後、1N−H2 SO4 中
で1分間エッチングしてから使用した。各溶液中での鉄
棒端面の形状変化を目視により観察し、その結果を表1
に示した。なお、表1中のM=mol/Lである。
抑制効果の無いpH=9においても鉄の腐食を抑制し、
かつ塩化物イオン濃度が極めて高い場合においてその防
錆効果は維持された。
リート構造物中における鋼材の腐食に対して、塩化物イ
オンが存在する条件で、コンクリートのpHが低下した
状況においても、充分な防錆効果を有し、かつ人的被害
やコンクリートの硬化遅延などの問題がないコンクリー
ト構造物中の鋼材の防錆剤、該防錆剤を含有するコンク
リートまたはモルタル組成物およびその調製方法を提供
することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 タングステン酸またはモリブデン酸のい
ずれか1種以上とクエン酸との錯塩からなるコンクリー
ト構造物中の鋼材の防錆剤。 - 【請求項2】 タングステン酸またはモリブデン酸のい
ずれか1種以上とクエン酸のモル比が1:1であること
を特徴とする請求項1記載の防錆剤。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の防錆剤を含有す
ることを特徴とするコンクリートまたはモルタル組成
物。 - 【請求項4】 タングステン酸またはモリブデン酸のい
ずれか1種以上とクエン酸との錯塩を防錆剤として0.
01mol/L〜0.5mol/L添加した水をコンク
リートまたはモルタル混練時に使用することを特徴とす
るコンクリートまたはモルタルの調製方法。 - 【請求項5】 タングステン酸またはモリブデン酸のい
ずれか1種以上とクエン酸との錯塩を防錆剤として、セ
メントに対して0.02mol/Kg〜1mol/Kg
添加することを特徴とするコンクリートまたはモルタル
の調製方法。
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JP2000191921A JP3926086B2 (ja) | 2000-06-26 | 2000-06-26 | コンクリート構造物中の鋼材の防錆剤、該防錆剤を含有するコンクリートまたはモルタル組成物およびその調製方法。 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006016261A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 吹付け組成物、吹付けペースト、及びそれを用いた防錆処理方法 |
JP2007186770A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Kao Corp | 防錆剤 |
-
2000
- 2000-06-26 JP JP2000191921A patent/JP3926086B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006016261A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 吹付け組成物、吹付けペースト、及びそれを用いた防錆処理方法 |
JP2007186770A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Kao Corp | 防錆剤 |
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