JP2003520718A - 強化コンクリートにおける強化材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、鋼材強化材の表面にてコンクリートにおけるボイドの含有量が鋼材の面積にて０．８％未満、好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．２％未満であると共に、好ましくは鋼材表面に少なくとも厚さ１μｍの密実アルカリの層が存在することを特徴とする向上した腐食耐性を有する強化コンクリートを提供する。強化コンクリートは好ましくはセメントの少なくとも０．５重量％、好ましくは少なくとも０．８重量％のクロライド閾値レベルを有する。さらに本発明はコンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させる方法をも提供し、この方法は鋼材表面におけるボイドが０．５容量％未満であると共に鋼材表面に密実アルカリの層が存在し、この層が少なくとも厚さ１μｍであると共に鋼材表面の少なくとも２０％を覆う強化コンクリートを形成させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野 本発明は、強化コンクリートにおける鋼材強化材の腐食の防止方法、および向
上した耐腐食性を有する新規な強化コンクリートに関するものである。

【０００２】背景技術 コンクリートにおける鋼材強化材は一般に、コンクリートにおけるアルカリ環
境下でその表面に形成する不動性フイルムにより腐食に対し保護される。しかし
ながら、時間の経過と共に大気二酸化炭素の作用によりアルカリ度が損失して、
腐食がこのアルカリ度の損失またはたとえば塩化物（クロライド）のような侵食
性イオンでのコンクリートの汚染から生ずる。これらプロセスの両者は保護不動
フィルムを不安定にする。

【０００３】 コンクリートが極めてアルカリ性であれば、これは鋼材の腐食を開始させるこ
となく小レベルの塩素イオンに耐える。しかしながら、クロライド含有量が高い
程、クロライド誘発腐食の危険性も高くなる。腐食開始をもたらすクロライド含
有量はクロライド閾値レベルと呼ばれる。腐食の開始は電気的に検出することが
でき、電流の急激増加によりマークされる。セメントの０．２重量％より高いク
ロライド含有量は多くの強化コンクリート構造体にて腐食を開始させることが報
告されている。

【０００４】 従って、電気化学的プロセスにより塩化物を除去することが従来提案されてい
る。このプロセスはＷＯ ９８／３５９２２号並びにヨーロッパ特許第２００，
４２８号および第３９８，１１７号に記載されており、たとえば３〜１５ボルト
の電圧を外部の一時的陽極と陰極としてのコンクリートにおける鋼材強化材との
間に印加することにより電流をコンクリートに通過させることを含む。その効果
は、塩素イオンをコンクリートを介し表面まで、この表面に配置された電解質の
層中へ移動させることである。

【０００５】 クロライド汚染コンクリートにて腐食開始に影響する因子は包蔵空気ボイドで
あることが従来報告されている。典型的にはコンクリートは約１．５容量％の包
蔵空気を含有する。鋼材表面におけるボイドの存在は、クロライドイオンの存在
により変化されて不動性フィルムが不安定となる条件を発生するという局部的環
境の危険性を増大させる。これら位置に存在しないセメントの密実水和生成物は
、この種の変化に抗する腐食阻止特性を有するであろう。

【０００６】発明が解決しようとする課題 大気中の二酸化炭素、クロライド汚染およびコンクリートにおけるボイドの存
在の作用によるアルカリ度の損失の作用は、時間の経過と共に鋼材強化材が腐食
を受け易くなることを意味する。本発明はこの問題を減少させる手段を提供し、
腐食に対する鋼材の耐性をコンクリートにおける空気ボイドの量を調節すると共
に鋼材表面における密実アルカリの層を与えることにより増大させる。

【０００７】発明の概要 本発明によれば、鋼材強化材の表面にてコンクリートにおけるボイドの含有量
が鋼材の面積にて０．８％未満、好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．
２％未満であると共に、鋼材表面には密実アルカリの層が存在することを特徴と
する強化コンクリートが提供される。

【０００８】発明の有利な作用 アルカリの層および低いボイド含有量を与えることは、腐食を阻止する作用を
有する。その組合せは、セメントの０．２重量％クロライドの領域から０．５重
量％以上および１．５％もしくは２％以上までクロライド誘発腐食に関するクロ
ライド閾値を上昇させる。これは、強化コンクリートの耐久性を著しく向上させ
る。

【０００９】発明の詳細 密実アルカリという用語は、水における飽和溶液が１０を越えるｐＨを有する
化合物を包含する。この種の化合物は不動性フィルムを安定に維持すると共に、
腐食が生じうる典型的には８．５未満の数値までのｐＨ下降に抗する。その例は
水酸化カルシウム、珪酸カルシウム水和ゲル、各種のアルミン酸カルシウム水和
物および水酸化リチウムを包含する。

【００１０】 本発明におけるセメントという用語は、コンクリートにおける全ての結合材を
包含する。

【００１１】 ボイドという用語は、最大直径が少なくとも１００μｍであるコンクリートの
固相を含有しないキャビティを意味する。疑念を回避するため、ボイドは必ずし
も球形状でなく回転楕円体もしくは不規則とすることもできる。

【００１２】 好ましくはアルカリの層は厚さ１〜５００μｍであり、好ましくは１００μｍ
以下、特に好ましくは厚さ８０μｍ以下である。好ましくは層は鋼材の少なくと
も２０％、より好ましくは少なくとも６０％、特に好ましくは少なくとも７０％
を覆う。

【００１３】 強化コンクリートは好ましくはセメントの少なくとも０．５重量％、好ましく
は少なくとも０．８重量％のクロライド閾値レベルを有する。

【００１４】 本発明の好適具体例によれば、鋼材表面におけるボイドの含有量が鋼材の面積
にて０．８％未満、好ましくは０．５％未満である強化コンクリートは強化材に
接続された１個もしくはそれ以上の電気防食用陽極を有して、鋼材の表面にアル
カリの形成を生ぜしめるが水素ガスの放出を回避するのに充分な電流を発生する
。

【００１５】 他面において本発明によれば、コンクリートにおける鋼材強化材の腐食の減少
方法も提供され、この方法は鋼材表面におけるボイドが鋼材の面積にて０．８％
未満、好ましくは０．５％未満である強化コンクリートを形成させると共に、陽
極と陰極としての強化材との間に直流を流して鋼材表面に密実アルカリの層を形
成させ、層が少なくとも厚さ１μｍであると共に鋼材の少なくとも２０％、好ま
しくは少なくとも６０％を覆うことを特徴とする。

【００１６】 プロセスはヨーロッパ特許第２６４，４２１号または米国特許第号４，８６５
，７０２号に記載されたように行うことができ、コンクリートを浸漬（好ましく
は飽和）させて鋼材表面における包蔵ボイドに気孔溶液を入れる工程を追加する
。

【００１７】 本発明の方法は、新たに設置され或いは老化および炭酸化されるコンクリート
に適用することができる。

【００１８】 本発明の１具体例によれば、強化コンクリートにおける鋼材強化材の耐腐食性
の向上方法は、コンクリートを水で浸漬（好ましくは飽和）して水をコンクリー
トに浸透させると共に、外部陽極と陰極としての鋼材強化材との間に直流を流し
て、電流の通過を強化材の表面に少なくとも厚さ１μｍを有する密実アルカリ（
たとえば水酸化カルシウム）の層を形成させるのに充分な時間にわたり持続させ
ることからなっている。

【００１９】 便利には、水酸化カルシウムもしくは他のアルカリの形成を増大させるには、
次の工程の１つもしくはそれ以上を含ませる： （ｉ）カルシウムイオンの追加供給源をコンクリート形成性混合物或いはコンク
リートを注型する前の鋼材に含ませ、 （ｉｉ）カルシウムイオンの移動を促進する手段をコンクリート形成性混合物に
含ませ、 （ｉｉｉ）水酸化カルシウムの形態を改変させる作用物質をコンクリート形成性
混合物に含ませ、 （ｉｖ）コンクリートを注型する前に密実アルカリを強化材に施し、材料および
その施用を、コンクリートの注型前に空気と接触する際に阻止特性の顕著な損失
に抗するよう設計し、 （ｖ）包蔵空気ボイドを減少させる手段をコンクリート形成性混合物に含ませ、 （ｖｉ）コンクリートにおける気孔溶液と反応する物質をコンクリートの注型前
に強化材に添加して、密実アルカリを強化材上に沈殿させる。

【００２０】 コンクリート形成性混合物に含ませるカルシウムイオンの追加供給源はカルシ
ウム塩、たとえば硝酸カルシウムもしくは亜硝酸カルシウムとすることができる
。

【００２１】 カルシウムイオンの追加供給源とは、一般にポルトランドセメントに存在する
カルシウムイオンの供給源に加え、コンクリート製造に使用されるアルミン酸カ
ルシウムセメントおよびポゾランセメントをも意味する。適する量は、コンクリ
ートにおけるセメントの少なくとも０．１重量％、好ましくは１〜５重量％のカ
ルシウムイオンの量を与えるようにする。

【００２２】 カルシウムイオンの移動を促進する手段は、カルシウムイオンの溶解度を増大
させる任意の作用物質（たとえばエチレンジアミンテトラ酢酸のような金属封鎖
剤）とすることができる。

【００２３】 水酸化カルシウムの形態を改変させる作用物質は多糖類またはたとえばジエチ
レングリコールエーテルのような化合物とすることができる。

【００２４】 水酸化カルシウムとしうるアルカリの層は、たとえば静電気噴霧のようなコー
チング法により強化材に施すことができる。これは、強化材にアルカリの貯蔵部
を与えてアルカリ度を維持する。

【００２５】 コンクリートの気孔溶液と接触させた際に密実アルカリを鋼材上に沈殿させう
る物質は硝酸カルシウムである。これは気孔溶液における水酸化ナトリウムおよ
びカリウムと反応して、微溶性の水酸化カルシウムを生成する。

【００２６】 本発明の他面によれば、強化コンクリートにおける鋼材強化材の腐食の減少方
法は、コンクリートに水を浸漬させて水をコンクリートに浸透させると共に、陽
極と陰極としての鋼材強化材との間に直流を流して、好ましくは少なくとも厚さ
１μｍの密実アルカリの層を鋼材表面に形成させることからなっている。

【００２７】 本発明の他面によれば、強化コンクリートにおける鋼材の腐食耐性を向上させ
る方法は、コンクリートの注型前に鋼材に密実アルカリを施して好ましくは厚さ
少なくとも１μｍかつ５００μｍ未満の層を鋼材表面に与え、次いでコンクリー
トを注型することからなっている。

【００２８】 密実アルカリは、コンクリートの気孔溶液と反応して密実アルカリを形成する
材料を施すことによりその場で形成させることができる。

【００２９】 以下、実施例により本発明をさらに説明する。

【００３０】実施例１〜５に共通の実験的手順 全ての実施例において、コンクリートに埋設された鋼材の腐食を開始させるの
に要するクロライド含有量（クロライド閾値レベル）は、図１に示した装置を用
いて測定した。

【００３１】 中心位置する直径２０ｍｍの軟質鋼材バー（１）を内蔵したコンクリート試料
を１５０ｍｍ立方金型に注型した。

【００３２】 注型前に軟質鋼材バーを清浄して酸化物スケールを除去すると共に、バー端部
をセメント質コーチング（２）を用いて遮蔽することにより遮蔽領域における鋼
材にアルカリを載せ、最後に熱収縮性絶縁カバーで覆った。コンクリートに露呈
されたバーのセクションは長さ１００ｍｍとした。

【００３３】 コンクリート試料を、２７５ｋｇ／ｍ^３セメントを用いて作成した。

【００３４】 セメントは（ｉ）通常のポルトランドセメント、または（ｉｉ）硫酸塩耐性ポ
ルトランドセメント、または（ｉｉｉ）通常のポルトランドセメントと粉末化フ
ライアッシュ（ＰＦＡ）との７０：３０重量配合物、または（ｉｖ）通常のポル
トランドセメントと磨砕粒状化ブラストファーネススラリー（ＧＧＢＳ）との３
５：６５重量配合物とした。セメントの他に６８０ｋｇ／ｍ^３の微細凝集体（等
級Ｍの砂）と１２３０ｋｇ／ｍ^３の１０ｍｍ凝集体とを使用した。自由ｗ／ｃ比
は０．４であった。

【００３５】 このコンクリートミックス設計は、圧縮の程度を変化させることにより実験条
件下で典型的には実際のコンクリート構造体で見られる包蔵空気含有量を再現す
ることができたので選択した。プラスチックに包装した最少１個の口部につき硬
化させた後、各試料のカバーを鋼材バーに並行する立方体の１側部をスライス切
除することにより１５ｍｍまで減少させた。バリヤコーチングを残余の注型表面
に施した。各試料を水で飽和し、次いで塩化ナトリウム溶液（３）を内蔵するタ
ンク（４）に浸漬させた。試料から突出した鋼材の端部を、タンク内の塩化ナト
リウム溶液に浸漬された活性チタンメッシュよりなる外部陰極（１０）に電気接
続した。タンクにおける溶液３を通気装置（５）により通気すると共に、ポンプ
（図示せず）を用いて循環させた。強化材と陰極との間に流れる電流を測定した
。陰極は鋼材を約−１２０ｍＶ（飽和カラメル電極と対比）の電位に維持した。
この配置にて、塩素イオンはタンク内の溶液からコンクリートを介し鋼材の方向
に拡散した。最終的に、鋼材におけるクロライド含有量は腐食を開始させるのに
充分であった。これは鋼材と陰極との間の電流における数マイクロアンペアから
１０倍もしくは１００倍のマイクロアンペアに到る極めて急激な上昇により示さ
れた。各試料を次いでタンクから取出すと共に、鋼材表面の状態を肉眼検査すべ
く引裂いた。これを写真撮影した。ボイドの面積％をコンクリートの注型外部表
面にて定量し、多くの場合はボイドがピクセルの合計数の割合として現しうるビ
ットマップにおける黒色ピクセルに変化した画像分析システムを用いて鋼材表面
にて行った。界面（鋼材表面）におけるボイド％を、図２における注型表面のそ
れと比較した。

【００３６】 タンクからコンクリート試料を除去する２時間以内に深さ１ｍｍずつの増加に
てダスト試料を形成させるべく磨砕することにより、クロライドプロフィルを測
定した。各試料のクロライド含有量は、硝酸溶液における酸可溶性抽出に続く硝
酸銀に対する電位滴定により測定した。これは、試料をタンクから取出した時点
でクロライドプロフィル（深さの関数としてのクロライド）を与えた。

【００３７】 下式により示される拡散プロフィルを次いでこのデータに適合させた： Ｃ（ｘｔ）＝Ｃ_ｓｅｒｆｃ（ｘ／２Ｄｔ）

【００３８】 Ｃ（ｘｔ）が距離ｘおよび時間ｔの関数としてのクロライド含有量である場合
、Ｃ_ｓはコンクリート表面におけるクロライド含有量であると共にＤは見かけ拡
散係数である。次いで、このモデルを使用して、腐食開始が電流測定により検出
された時点の鋼材の深さにおけるクロライド含有量を計算した。

【００３９】 この基礎的実験手順に追加を加えて実施例を行った。

【００４０】実施例１ クロライド閾値レベルに対する鋼材の包蔵空気ボイドの作用 試料の圧縮時間を変化させてコンクリートに可変量の包蔵空気を残し、従って
可変数の包蔵空気ボイドを鋼材−コンクリート界面に生ぜしめた。

【００４１】 図３は、充分圧縮された試料および貧弱に圧縮された試料に関する腐食開始の
時点における計算クロライドプロフィルを示す。１５ｍｍの深さ（鋼材に対する
コンクリートカバー）におけるクロライド含有量は、これら試料につき測定され
たクロライド閾値レベルである。さらに腐食開始および鋼材−コンクリート界面
の状態の写真撮影に対する時間をも含ませる。充分圧縮された試料における鋼材
には顕著に低い包蔵空気しか存在せず、そのクロライド閾値レベルはずっと高く
、その腐食開始に対する時間はずっと長かった。

【００４２】 図４は、ボイドで覆われた鋼材−コンクリート界面の面積％の関数として、こ
れら試料につきクロライド閾値レベルを示す。

【００４３】 これは、約０．８％ボイドにてクロライド閾値が急速に増加し始めると共に、
ボイド含有量をさらに減少させると閾値がセメントの２重量％より大まで増大し
うることを示す。

【００４４】実施例２ 硬化コンクリートに対する電気化学処理：クロライド閾値レベルに対
する作用 クロライド閾値レベルを、電気化学処理されると共に老化したコンクリート試
料につき測定した。これは注型および硬化の後に行ったが、カバーの減少および
更なる試料作成および試験に先立って行った。

【００４５】 電気化学処理は、コンクリートに埋設された鋼材バーの鋼材の４アンペア／ｍ ^２ の電流を１０日間にわたり流すことにした。これは、水および陽極を内蔵する
タンクに試料を入れて達成した。水のｐＨを、少量の硝酸により６の数値まで低
下させた。７日間の老化は、毎日４０分間にわたり４０℃の水に各試料を入れ、
次いで室温で乾燥することにより行った。老化のプロセスおよび電気化学処理に
つき用いたタンクへの硝酸の添加を行って、陰極における電流により誘発される
であろうｐＨ上昇を制限した。

【００４６】 クロライド閾値レベルデータを図５に示し、これは比較のための図４における
データに適合させた傾向ラインをも含む。電気化学処理はクロライド閾値レベル
における顕著な増加をもたらし、２％より高い数値が４個の試料のうち３個につ
き得られた。

【００４７】 鋼材におけるｐＨの表示は、磨砕により鋼材の近傍から除去された約２ｇのコ
ンクリート試料を用いて得られた。各試料を電気化学処理された１つの試料およ
び処理を受けなかったが僅かに老化した１つの試料から取出した。これら試料を
遠沈管における脱イオン水に添加し、これを封止し、振とうし、さらに二酸化炭
素が除去されている封止キャビネットにて２０日間にわたり静置させた。試料と
水との重量比は２：５であった。次いで、これら試料を遠心分離すると共に溶液
のｐＨを測定した。電気化学処理された試料は１２．７１のｐＨを有する試料を
与えたのに対し、未処理の試料は１２．６９のｐＨを有する試料を与えた。

【００４８】 これらｐＨの差は無視しうる。従って電気化学処理および老化の主たる作用は
ｐＨの絶対値を増大させるものでなかった。しかしながら、たとえば包蔵空気ボ
イドの位置にて鋼材における水酸化カルシウムのような水酸化物の沈殿は、約１
２．５の数値より低いｐＨの下降に対し耐性を増大させるであろう。

【００４９】 これは、電液が処理の開始時点で鋼材における所定ボイド領域につきクロライ
ド閾値レベルを増大させることを示す。その結果を図５に示す。

【００５０】実施例３ 硬化前のコンクリートに施した電気化学処理：クロライド閾値レベル
に対する作用 硬化性コンクリート試料を電気化学処理した。処理は、コンクリートを注型す
る０．５時間以内に開始した。

【００５１】 電気化学処理は鋼材を飽和カラメル電極（ＳＣＥ）上に−９００ｍＶで最初に
１８時間にわたり保持することで構成した。次いで電流を次の２４時間にわたり
５００ｍＡ／ｍ^２にて一定に保ち、次いで次の９０時間にわたり３００ｍＡ／ｍ ^２ まで減少させた。試料の作成および試験の残部は、全実施例に共通の実験手順
にて上記した通りとした。

【００５２】 通過させた合計電荷は鋼材１ｍ^２当たり毎日１．７ａｍｐとし、これは硬化試
料につき鋼材１ｍ^２当たり毎日４０ａｍｐと比較することができる。硬化前にコ
ンクリートに加えた処理は、ずっと低い電荷を有する顕著な利点を与えたことは
予想外であった。その結果を図５に含ませ、これはクロライド閾値レベルが約１
％のボイド含有量にて比較的小さい電荷にて増大したことを示す。

【００５３】実施例４ クロライド閾値レベルに対するコンクリート注型前のジエチレングリ
コールエーテルに懸濁された水酸化カルシウムによる鋼材の被覆の作用 クロライド閾値レベルを、ジエチレングリコールエーテルにおける水酸化カル
シウムの懸濁物で被覆された鋼材を内蔵するコンクリート試料につき測定した。
このコーチングは、鋼材を清浄した後であるがコンクリートの注型前に施した。
このコーチングは、コンクリートを注型した後のｐＨ下降に対する耐性を示すべ
く選択した。さらにコーチングの炭酸化は水の不存在により制限されるであろう
。

【００５４】 クロライド閾値レベルデータを、比較のための図４におけるデータに適合させ
た傾向ラインと一緒に図６に示す。鋼材表面におけるボイドは、コンクリートコ
ーチングのため正確には測定できなかった。すなわち、このデータは注型表面に
おけるボイド％に対しプロットする。コーチングは所定の包蔵空気ボイド含有量
につきクロライド閾値レベルにおける増加をもたらした。その結果を図６に示す
。

【００５５】 これは、鋼材における密実アルカリのコーチングが鋼材における所定ボイド領
域につきクロライド閾値レベルを増大させることを示す。

【００５６】実施例５ 包蔵空気ボイド含有量を減少させるスーパープラスティサイザ・コン
プラストＭ４の使用 クロライド閾値レベルを、ホスロック・インターナショナル社から得られたコ
ンプラストＭ４として知られるスルホン化メラミンホルムアルデヒド・スーパー
プラスティサイザを使用してコンクリート振動助剤につき必要性を最小化させる
水減少剤もしくは作用物質としてのその共通用途に対比し作業性を向上させるこ
とにより包蔵空気ボイド含有量を減少させるコンクリート試料につき測定した。
セメントの１重量％コンプラストＭ４を、コンクリート試料の注型前にコンクリ
ートミックスに添加した。このスーパープラスティサイザは、コンクリートで反
応してガスを形成しないので選択した。

【００５７】 クロライド閾値レベルデータを比較のための図４におけるデータに適合させた
傾向ラインと一緒に図７に示す。スーパープラスティサイザは、スーパープラス
ティサイザの不存在下にコンクリート圧縮により達成しうるものと比較した場合
、ボイドの減少およびクロライド閾値レベルの増加をもたらした。

【００５８】 これは、スーパープラスティサイザが鋼材におけるボイド領域を減少させると
共にクロライド閾値レベルを増大させうることを示す。

【００５９】走査型電子顕微鏡検査に関する実験の詳細 実施例６、７、８および９に共通の詳細 直径７２ｍｍの円筒状コンクリート試料を中心位置する鋼材リボン（幅１７ｍ
ｍｘ長さ７０ｍｍ、コンクリートに埋設された長さ）と共に注型した。０．４自
由水／セメント比のコンクリートは２７５ｋｇｍ^―３の通常のポルトランドセメ
ント（ＯＰＣ）と６８０ｋｇｍ^―３の微細凝集体（等級Ｍの砂）と１２３０ｋｇ
ｍ^―３の１０ｍｍ凝集体（テイムズ・バレー砂利）とを含有した。これら試料を
２週間にわたり硬化させた。試料作成は、鋼材を含有するセグメントを切断し、
乾燥させ、樹脂を減圧含浸させ、重ねると共に研磨することで構成した。

【００６０】 ＳＥＭ検査につきコンクリートにおける鋼材の研磨断面積を生ぜしめる予備的
試験は、界面に微細な亀裂をもたらした。この種の問題は他の検査を混乱させた
。欠陥部の可能な原因は異なる硬度の切断用および研磨用材料、試料をオーブン
乾燥させた際の小さな膨張差、セメントペーストの乾燥収縮、および研磨の際の
可溶性物質のリーチングである。これら作用を制限すべく多くの工程を行った。
薄い（５０μｍ）鋼材リボンを用いて切断および研磨の悪作用を制限した。各試
料を研磨に際し堅固に支持すると共に、油系侵食媒体を使用した。乾燥の必要性
は、試料を９Ｐａの圧力にて低減圧ＳＥＭで検査した際に減少した。各試料の制
限された乾燥を室温にて行った。さらに低減圧条件は、試料の導電性コーチング
が必要とされなかったことを意味する。その結果、良好な鋼材−コンクリート界
面を有する試料が絶えず生成された。

【００６１】 ＪＥＯＬ ５４１０ＬＶ ＳＥＭを用いた。

【００６２】 ＳＥＭの装置パラメータは次の通りとした： 加速電圧＝２０ｋＶ； 負荷ビーム電流＝５５□Ａ； ビームスポット寸法（ＳＳ）設定＝１２。

【００６３】例６ 比較例 比較のための比較試料（ＰＳＩ）を、上記実験方法に何らの追加なしに注型し
た。

【００６４】 これを、コンクリートにおける鋼材の研磨セクションの走査型電子顕微鏡で得
られた後方散乱電子画像である図８に示す。これら画像における灰色尺度は材料
の電子密度に依存する。その鮮明度に関し等級化された興味ある相は鋼材（最も
明るい）＞非水和セメント粒子＞水酸化カルシウム＞ゲル（主として珪酸カルシ
ウム水和物（ＣＳＨ）およびアルミン酸塩含有水和物および凝集体＞多硬度およ
びボイド（最も暗い）。鋼材には水酸化カルシウムの優先的形成が一般に示され
なかった。

【００６５】実施例７ 気孔溶液との反応により密実アルカリを形成する反応体の使用 硝酸カルシウムを脱イオン化水に溶解させて飽和溶液を形成させた。鋼材表面
を脱イオン水で湿式砂吹きにより清浄して、水が液滴を形成するよう収縮する代
わりに鋼材表面を濡らすようにした。次いで鋼材を硝酸カルシウム溶液に浸漬し
、次いでオーブン乾燥させると共に試料を作成し、上記のように試験した。その
結果を写真ＣＴ１−１に示す。これは、鋼材における硝酸カルシウムが鋼材にお
ける密実アルカリの形成を促進しうることを示す。

【００６６】 その結果を図９に示し、これはコンクリートにおける鋼材の研磨セクションの
走査型電子顕微鏡にで得られた後方散乱電子画像である。

【００６７】 より多量の水酸化カルシウムが鋼材の近傍に形成されたと言う一般的示唆が存
在する。鋼材表面の約５０％が水酸化カルシウムにより覆われ、水酸化カルシウ
ムの厚さは約２０μｍであった。

【００６８】 特徴標識Ａは比較的純粋（シリカ汚染なし）であって、水和用セメントの気孔
溶液との硝酸カルシウム結晶の反応から生ずることができる。

【００６９】実施例８ 気孔溶液との反応および電気化学処理により密実アルカリを形成する
コンクリートミックスにおける反応体の使用。 試料（ＥＴＣ１−２）を、鋼材リボンを包囲した試料の外周に位置するチタン
メッシュ対向電極と共に注型した。固化寒天ゲル（２％寒天）と塩化カリウム（
３％）とが充填されたラギン毛細管を、鋼材と対向電極との間でコンクリートに
部分埋設した。セメントの５重量％硝酸カルシウムを含有する水溶液を注型前の
コンクリートミックスに添加した。飽和したカラメル比較電極を、試料の注型後
にラギンプローブに取付けた。次いでコンクリートが固化すると共にコンクリー
トの注型の０．５時間以内に開始して硬化する間にポテンシオスタットを用いて
飽和カラメル電極比較電極に対し−８００ｍＶに鋼材の電位を保持することによ
り、電流を鋼材に流した。電流を時間の関数として入力すると共に、時間の関数
として流れた電荷を計算した。通過した合計電荷は鋼材１ｍ^２当たり毎日０．３
５アンペアであった。

【００７０】 これは、電流が硝酸カルシウムをコンクリートミックスに添加した際に鋼材表
面に水酸化カルシウムの層をもたらしうることを示す。

【００７１】 その結果を図１０に示し、この図はコンクリートにおける鋼材の研磨セクショ
ンの走査型電子顕微鏡で得られた後方散乱電子画像である。

【００７２】 鋼材には水酸化カルシウムの層の形成が明瞭に示される。鋼材表面の約７０％
が層により覆われると共に、層の厚さは約１０μｍであった。

【００７３】 さらにセメントペーストには、一般に一層多量の水酸化カルシウムが存在する
。

【００７４】実施例９ 気孔溶液との反応により密実アルカリを形成するコンクリートミック
スにおける電気防食用陽極および反応体としての亜鉛の使用。 直径４５ｍｍおよび厚さ５ｍｍの亜鉛ディスクを内蔵する試料を注型した。亜
鉛を縁部に位置せしめると共に、鋼材をコンクリート試料の中心に位置せしめた
。セメントの５重量％の硝酸カルシウムを含有する水溶液を注型前のコンクリー
トミックスに添加した。亜鉛を電流測定装置を介し鋼材に接続した。電流を時間
の関数として入力すると共に、時間の関数として通過した電荷を計算した。

【００７５】 通過した電荷を図１１に示し、この図は時間に対する鋼材１ｍ^２当たりのクー
ロンの数を示し、これを通過した電荷と比較することができる。

【００７６】実施例８ 図１１は、試料をコンクリートに直接設置された亜鉛陽極に結合した際に通過
した電荷と比較して、電気化学処理により−８００ｍＶに保持された試料まで流
した電荷（ＳＣＥ）（ＥＴＣ１−２）を示す。これは、電気防食用陽極を用いて
電荷を鋼材に流しうることを示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例で用いた装置の略図である。

【図２】 注型表面におけるボイドと鋼材−コンクリート界面におけるボイドとの間の検
量を表わしている。

【図３】 実施例１で得られた結果を表わしている。

【図４】 実施例１で得られた結果を表わしている。

【図５】 実施例２で得られた結果を表わしている。

【図６】 実施例３および４で得られた結果を表わしている。

【図７】 実施例４で得られた結果を表わしている。

【図８】 コンクリートにおける鋼材の研磨セクションの走査型電子顕微鏡
で得られた後方散乱電子画像図であって、比較例６の結果を示す。

【図９】 コンクリートにおける鋼材の研磨セクションの走査型電子顕微鏡
で得られた後方散乱電子画像図であって、実施例７の結果を示す。

【図１０】 コンクリートにおける鋼材の研磨セクションの走査型電子顕微
鏡で得られた後方散乱電子画像図であって、実施例８の結果を示す。

【図１１】 実施例９で通過した電荷を示す特性曲線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 レディー，バーティ イギリス国、エヌ22 ５エスエル、ミドル セックス、ロンドン、ウッド グリーン、 ホワイトハート レーン 27 (72)発明者 ブーンフェルド，ニコラス，ロバート イギリス国、ティーダブリュー10 ７エイ ゼド、サリー、ピーターシャム、サドブロ ック レーン １、ザ オールド ポスト オフィス (72)発明者 ヴィルス，ロバート，フランクリン イギリス国、ビー76 ９エイチアール、ウ ェスト ミッドランズ、サットン コール ドフィールド、カードワース、ザ マウン ト 52 Ｆターム(参考） 4G058 GA01 GB01 GB02 GD04 GF03 4K062 AA08 BA11 CA02 FA08 FA20 GA01

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材強化材の表面にてコンクリートにおけるボイドの含有量
   が鋼材の面積にて０．８％未満、好ましくは０．５％未満であると共に、鋼材表
   面には密実アルカリの層が存在することを特徴とする強化コンクリート。
2. 【請求項２】 層が厚さ１〜１００μｍであって、鋼材表面の少なくとも２
   ０％を覆う請求項１に記載の強化コンクリート。
3. 【請求項３】 層が鋼材表面の少なくとも６０％を覆う請求項２に記載の強
   化コンクリート。
4. 【請求項４】 クロライド閾値レベルがセメントの少なくとも０．５重量％
   である請求項１または２に記載の強化コンクリート。
5. 【請求項５】 鋼材の表面にてコンクリートにおけるボイドの含有量が鋼材
   の面積にて０．８％未満、好ましくは０．５未満であると共に、１個もしくはそ
   れ以上の電気防食用陽極が鋼材強化材に接続され、ガルバーニ作用が鋼材の表面
   におけるアルカリの生成を生ぜしめる水素ガスの放出を回避するのに充分な電流
   を発生することを特徴とする強化コンクリート。
6. 【請求項６】 コンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させるに際し
   、鋼材表面におけるボイドが鋼材の面積にて０．８％未満である強化コンクリー
   トを形成させ、陽極と陰極としての強化材との間に直流を流して鋼材表面の密実
   アルカリの層を形成させ、層が少なくとも厚さ１μｍであると共に鋼材表面の少
   なくとも２０％を覆うことを特徴とする鋼材強化材の腐食の減少方法。
7. 【請求項７】 強化コンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させるに
   際し、コンクリートを注型する前に鋼材にアルカリを加えて好ましくは少なくと
   も厚さ１μｍの層を形成させると共に鋼材表面の少なくとも２０％を覆い、さら
   にコンクリートを注型すると共に注型条件を調節して、鋼材表面にてコンクリー
   トにおけるボイドの含有量が鋼材表面の面積にて０．８％未満、好ましくは０．
   ５未満となるようにすることを特徴とする鋼材強化材の腐食の減少方法。
8. 【請求項８】 強化コンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させるに
   際し、コンクリートを水で浸漬して水をコンクリートに浸透させると共に、陽極
   と陰極としての鋼材強化材との間に直流を流して、好ましくは少なくとも厚さ１
   μｍの密実アルカリの層を鋼材表面に形成させることを特徴とする鋼材強化材の
   腐食の減少方法。
9. 【請求項９】 強化コンクリートにおける鋼材の腐食を減少させるに際し、
   コンクリートが硬化する前に陽極と陰極としての強化材との間に直流を流して好
   ましくは少なくとも厚さ１μｍの密実アルカリの層を鋼材に形成させると共に、
   各条件を調節して水素ガスの放出を回避することを特徴とする鋼材の腐食の減少
   方法。
10. 【請求項１０】 陰極の電位を、水素ガスの放出を回避するレベルに維持す
    る請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 アルカリを形成するよう反応する作用物質を、コンクリー
    トの注型前にコンクリートミックスに添加する請求項９または１０に記載の方法
    。
12. 【請求項１２】 鋼材に接続された１個もしくはそれ以上の電気防食用陽極
    により電流を供給する請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 【請求項１３】 コンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させる電気
    化学方法において、陽極と陰極としての鋼材強化材との間に、強化材の表面に密
    実アルカリを形成させるのに充分な時間にわたり直流を流すと共に、次の工程：
    （ｉ）コンクリート形成性混合物におけるカルシウムイオンの追加供給源を設け
    、 （ｉｉ）カルシウムイオンの移動を促進する作用物質をコンクリート混合物に含
    ませ、 （ｉｉｉ）水酸化カルシウムの形態を改変させる作用物質をコンクリート形成性
    混合物に含ませ、 （ｉｖ）コンクリートを注型する前に強化材にアルカリリッチ材料のコーチング
    を施し、 （ｖ）陰極還元の生成物と反応する材料を鋼材上に戴置して鋼材に密実アルカリ
    を発生させ、 （ｖｉ）コンクリートを注型する前にコンクリートの気孔溶液と反応する作用物
    質を鋼材に添加して鋼材に密実アルカリを形成させ、 （ｖｉｉ）鋼材界面まで移動する作用物質をコンクリート混合物に添加し、ここ
    で沈殿させて密実アルカリを形成させる 各工程の１つもしくはそれ以上により密実アルカリの形成を増大させることを特
    徴とする電気化学的方法。
14. 【請求項１４】 強化コンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させる
    に際し、コンクリートの注型前に密実アルカリを鋼材に施して好ましくは厚さ少
    なくとも１μｍかつ５００μｍ未満の層を与え、次いでコンクリートを注型する
    ことを特徴とする鋼材強化材の腐食の減少方法。
15. 【請求項１５】 アルカリを非水性液における分散物として鋼材に施す請求
    項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】 硬化コンクリートにおける鋼材強化材の腐食を減少させる
    に際し、コンクリートの注型前に鋼材の表面にコンクリートの気孔溶液と反応す
    る作用物質を加えて、鋼材に好ましくは少なくとも厚さ１μｍの層の形態で密実
    アルカリを形成させ、次いでコンクリートの注型することを特徴とする鋼材強化
    材の腐食の減少方法。