JP4796421B2 - 耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
一方、製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを主原料とし、コンクリートの代替が可能な水和硬化体が特許文献1及び非特許文献1に開示されている。
(1)鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも、ポルトランドセメント、JIS R5213「フライアッシュセメント」に適合するB種のフライアッシュセメント、消石灰の中から選んだ1種または2種以上と、CaO/SiO2が質量比で1.5未満またはCaO濃度が25質量%未満の製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとを含有し、「ポルトランドセメント(kg/m3)+フライアッシュセメント(kg/m3)×0.85+消石灰(kg/m3)」が55kg/m3以上であり、前記鉄筋がC:0.09mass%以下、N:0.09mass%以下、Cr:4mass%以上、15mass%以下を含有するCr添加鋼であり、製鋼スラグの含有量が2239kg/m 3 以上であり、前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が100〜600kg/m 3 であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
(2)Cr添加鋼が、C:0.001mass%以上、0.09mass%以下、N:0.001mass%以上、0.09mass%以下、Cr:4mass%以上、 10mass%以下、Si:0.01mass%以上、2.0mass%以下、Mn:0.01mass%以上、2.0mass%以下、Al:0.1mass%以下、P:0.05mass%以下、S:0.05mass%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。
(3)Cr添加鋼がさらに、Cu:0.5mass%未満、Ni:2.0mass%以下、およびMo:2.0mass%以下の中から選ばれる1種又は2種以上を含有する。
(4)耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体の製造方法であって、鉄筋を内部に有する水和硬化体が、「ポルトランドセメント(kg/m3)+フライアッシュセメント(kg/m3)×0.85+消石灰(kg/m3)」が55kg/m3以上になるように、少なくとも、ポルトランドセメント、JIS R5213「フライアッシュセメント」に適合するB種のフライアッシュセメント、消石灰の中から選んだ1種または2種以上と、CaO/SiO2が質量比で1.5未満またはCaO濃度が25質量%未満の製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとを水と混合し、得られた混合物を硬化するステップを含み、前記鉄筋がC:0.09mass%以下、N:0.09mass%以下、Cr:4mass%以上、15mass%以下を含有するCr添加鋼であり、製鋼スラグの含有量が2239kg/m 3 以上であり、前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が100〜600kg/m 3 であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体の製造方法。
Cは、0.09mass%超ではCr炭化物の生成量が多くなり、カソード反応が促進されて鉄筋腐食が促進する。本発明において、C量を0.09mass%以下とすることは非常に重要である。また、0.001mass%未満では強度が不足する場合がある。したがって本発明で用いるCr添加鋼は、Cを0.09mass%以下、好ましくは0.001mass%以上、0.09mass%以下、特に好ましくは0.001mass%以上、0.03mass%以下の量で含有する。
従来の防食性コンクリート鉄筋では、Nに着目したものは見当たらない。本発明者らの知見によれば、0.09mass%超ではCr窒化物の生成量が多くなり、カソード反応が促進されて鉄筋腐食が促進する。本発明において、N量を0.09mass%以下とすることは非常に重要である。また、Nは0.001mass%未満では強度が不足する場合がある。したがって本発明で用いるCr添加鋼は、Nを0.09mass%以下、好ましくは0.001mass%以上、0.09mass%以下、さらに好ましくは0.001mass%以上、0.03mass%以下の量で含有する。
従来のステンレスを除く鉄筋では、塩化物による孔食を受けやすくなるとし、通常は、Cr量を3.00mass%以下としていた。本発明では、Crは防食鉄筋として必要な耐食性を確保するために不可欠な元素である。水和硬化体中において鉄筋の長期使用が可能となるレベルの耐食性を確保するため、少なくとも4mass%のCr量が必要である。このCr量は15mass%であれば、アノード反応は充分に低減され、これより多くてもアノード反応の低減効果は飽和状態である。一方、Cr量が10mass%を超えると靭性が劣化する場合があり、またコストアップとなるため、Cr量の上限は15mass%、好ましくは10mass%以下が適正である。したがって本発明で用いる鉄筋は、Crを4mass%以上、15mass%以下、好ましくは4mass%以上、10mass%以下、さらに好ましくは6mass%以上、10mass%以下の量で含有する。
Siは脱酸剤として有用な元素であり、その含有量が0.01mass%以上であれば充分な脱酸効果を発現することができる。一方、Si含有量が2.0mass%を超えると硬くなって靭性が劣化する傾向がある。このため本発明で用いるCr添加鋼は、Siを0.01mass%以上、2.0mass%以下の量で含有することが好ましく、より好ましくは0.1mass%以上、1.0mass%以下の量で含有する。
Mnは脱酸剤および熱間加工性改善に有用な元素であり、その含有量が0.01mass%以上であれば充分な脱酸効果と熱間加工性改善を発現することができる。一方、Mn含有量が2.0mass%を超えるとMnSなどの介在物が増加して耐食性を低下させる傾向がある。このためMn含有量は0.01mass%以上、2.0mass%であることが好ましく、より好ましくは0.1mass%以上、1.0mass%以下の量で含有する。
上記Siによる脱酸では不充分な場合には、脱酸剤としてAlを利用することができるが、Al含有による介在物が増加して耐食性を低下させる傾向があるため、Al含有量は0.1mass%以下とすることが望ましい。
Pは、靭性・延性等の機械的性質を劣化させるばかりでなく、耐食性に対しても有害な元素である。本発明において、P含有量が特に0.05mass%を超えると、その影響が顕著になるため、P含有量は0.05mass%以下に制限する。
Cuは、Cr添加鋼のアノード反応を低減して耐食性を向上させる。しかし、その含有量が0.5mass%以上になると、熱間圧延においてゴマヘゲと呼ばれる表面欠損を生じる。このためCu含有量は0.5mass%未満とすることが望ましい。
NiもCr添加鋼のアノード反応を低減して耐食性を向上させる。しかし、その含有量が2.0mass%を超えるとコストが大幅に増加するので2.0mass%以下とすることがことが望ましい。
Moも耐食性を向上させることに極めて有効であるが、2.0mass%を超えるとコストが大幅に増加するので2.0mass%以下とすることがことが望ましい。
Claims (4)
- 鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも、ポルトランドセメント、JIS R5213「フライアッシュセメント」に適合するB種のフライアッシュセメント、消石灰の中から選んだ1種または2種以上と、CaO/SiO2が質量比で1.5未満またはCaO濃度が25質量%未満の製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとを含有し、「ポルトランドセメント(kg/m3)+フライアッシュセメント(kg/m3)×0.85+消石灰(kg/m3)」が55kg/m3以上であり、前記鉄筋がC:0.09mass%以下、N:0.09mass%以下、Cr:4mass%以上、15mass%以下を含有するCr添加鋼であり、製鋼スラグの含有量が2239kg/m 3 以上であり、前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が100〜600kg/m 3 であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
- Cr添加鋼が、C:0.001mass%以上、0.09mass%以下、N:0.001mass%以上、0.09mass%以下、Cr:4mass%以上、10mass%以下、Si:0.01mass%以上、2.0mass%以下、Mn:0.01mass%以上、2.0mass%以下、Al:0.1mass%以下、P:0.05mass%以下、S:0.05mass%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1に記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
- Cr添加鋼がさらに、Cu:0.5mass%未満、Ni:2.0mass%以下、およびMo:2.0mass%以下の中から選ばれる1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
- 耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体の製造方法であって、鉄筋を内部に有する水和硬化体が、「ポルトランドセメント(kg/m3)+フライアッシュセメント(kg/m3)×0.85+消石灰(kg/m3)」が55kg/m3以上になるように、少なくとも、ポルトランドセメント、JIS R5213「フライアッシュセメント」に適合するB種のフライアッシュセメント、消石灰の中から選んだ1種または2種以上と、CaO/SiO2が質量比で1.5未満またはCaO濃度が25質量%未満の製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末とフライアッシュとを水と混合し、得られた混合物を硬化するステップを含み、前記鉄筋がC:0.09mass%以下、N:0.09mass%以下、Cr:4mass%以上、15mass%以下を含有するCr添加鋼であり、製鋼スラグの含有量が2239kg/m 3 以上であり、前記混合物中における高炉スラグ微粉末の含有量が100〜600kg/m 3 であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体の製造方法。
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