JP4796422B2 - 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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(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、さらに前記鉄筋が質量%でC:0.001mass%超、0.3mass%未満、N:0.001mass%超、0.3mass%未満、Cr:5.0mass%超、15.0mass%未満、Si:0.1mass%超、4.0mass%未満、Mn:0.1mass%超、4.0mass%未 満、Co:0.01mass%超、1.0mass%未満、Al:0.04mass%未満、P:0.04mass%未満、およびS:0.03mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる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添加鋼がさらに、V:1.0mass%未満、W:1.0mass%未満のいずれか1種以上を含有する。
(3)Cr添加鋼がさらに、Ni:3.0mass%未満、Cu:3.0mass%未満、およびMo:3.0mass%未満の中から選ばれる1種又は2種以上を含有する。
(4)Cr添加鋼がさらに、Nb:1.0mass%未満、Ti:1.0mass%未満、Ta:1.0mass%未満、Zr:1.0mass%未満およびB:0.01mass%未満の中から選ばれる1種又は2種以上を含有する。
(5)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、前記鉄筋が質量%でC:0.001mass%超、0.3mass%未満、N:0.001mass%超、0.3mass%未満、Cr:5.0mass%超、15.0mass%未満、Si:0.1mass%超、4.0mass%未満、Mn:0.1mass%超、4.0mass%未 満、Co:0.01mass%超、1.0mass%未満、Al:0.04mass%未満、P:0.04mass%未満、およびS:0.03mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる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、オーステナイト相および炭化物の生成元素である。オーステナイト相は、溶接部において、マルテンサイト組織を生じて強度を向上させ、また微細炭化物も強度の向上に寄与する。しかしながら、C含有量が0.001mass%以下ではオーステナイト相および炭化物の生成量が少なすぎて強度不足となり、一方0.3mass%以上では硬くなり過ぎて靱性の劣化を招く。従って、C量は0.001mass%超、0.3mass%未満の範囲に限定する。
Nも、オーステナイト相および窒化物の生成元素であり、オーステナイト相は溶接部において、マルテンサイト組織を生じて強度を向上させ、また微細窒化物も強度を向上させる。しかしながら、N含有量が0.001mass%以下ではオーステナイト相および窒化物の生成量が少な過ぎて強度不足となり、一方0.3mass%以上になると硬くなり過ぎて靱性の劣化を招く。従って、N量は0.001mass%超、0.3mass%未満の範囲に限定する。なお、特に強度を高めたい場合には、C、Nをそれぞれ0.02mass%以上、より好ましくは0.03mass%以上とすることが望ましい。
Crは、本発明における耐食性の改善成分として重要な元素である。本発明で対象にする鉄筋として、コンクリート中において長期使用が可能となるレベルの耐食性を確保するためには、少なくとも5.0mass%超のCrが必要である。一方、Cr量が15.0mass%以上になると、耐食性は良くなるものの、コストアップになるだけでなく、フェライト相の生成量が多くなって溶接部の靱性不足となる。従って、Cr量は5.0mass%超、15.0mass%未満の範囲に限定する。
Siは、脱酸剤として有用な元素であるが、含有量が0.1mass%以下では十分な脱酸効果が得られず、一方4.0mass%以上になると硬くなって機械的性質の劣化を招く。従って、Si量は0.1mass%超、4.0mass%未満の範囲に限定する。
Mnも、Cと同様、オーステナイト相生成元素であるが、含有量が0.1mass%以下ではオーステナイト相の生成が不十分となるため、溶接部のマルテンサイト組織が少なくなって、強度不足となる。一方、Mn含有量が4.0mass%以上になると鋼中に残存する介在物が多くなって耐食性が劣化する。従って、Mn量は0.1mass%超、4.0 mass%未満の範囲に限定する。
Coは、本発明の重要な成分であり、このCo添加によってコンクリート中でのCr添加鋼素地の腐食速度を低減して耐食性の向上を図ることができる。少量のCoによるこのような耐食性の向上効果は、アルカリ環境で、しかも溶存酸素によるカソード反応も制限されるコンクリート中において初めて見出されたものである。ここに、Co含有量が0.01mass%以下では上記の効果を十分に得ることができず、一方1.0mass%以上になると上記の効果は飽和に達し、むしろコストの上昇を招くので、Co量は0.01mass%超、1.0mass%未満の範囲に限定する。
Alは、脱酸剤として有用な元素である。Siによる脱酸が不十分な場合にはAlによる脱酸が行われるが、その含有量が0.04mass%以上になると介在物が多くなって耐食性が劣化する。従って、Alは0.04mass%未満で含有させることとする。
P含有量が0.04mass%以上になると、靱性等の機械的性質の劣化が顕著になるので、P量は0.04mass%未満に制限する。
Sは、Mnと結合してMnSを形成し、初期発銹起点となる。またSは、結晶粒界に偏析して、粒界脆化を促進する有害元素でもあるので、極力低減することが好ましい。特にS含有量が0.03mass%以上になるとその悪影響が顕著になるので、S量は0.03mass%未満に制限する。
Vを添加することにより、Cr炭窒化物の析出が少なくなって、耐食性が向上する。また、Vは、Cr添加鋼素地の耐食性の向上にも寄与する。特にコンクリート中という腐食環境では、Vは少量の添加でも耐食性向上に有効に寄与するという知見が得られた。しかしながら、含有量が1.0mass%以上になると上記の効果は飽和に達し、むしろコストの上昇を招くことになる。従って、Vは1.0mass%未満で含有させることとする。
Wは、Vと同様、Cr炭窒化物の析出を少なくして耐食性を向上させるだけでなく、Cr添加鋼素地の耐食性の向上にも寄与する。特にコンクリート中という腐食環境では、Wは、Vと同様、少量の添加でも耐食性向上に有効に寄与するという知見が得られた。しかしながら、含有量を1.0mass%以上にすると機械的性質の劣化を招くので、Wは1.0mass%未満で含有させることとする。
Niは、Cr添加鋼の活性溶解を低減して耐食性を向上させる有用元素であるが、含有量を3.0mass%以上にするとコストの上昇を招くので、Niは3.0mass%未満で含有させることとする。
Cuも、Cr添加鋼の活性溶解を低減して耐食性を向上させる作用があるが、含有量が3.0mass%以上になると逆に耐食性が劣化する傾向にあるので、Cuは3.0mass%未満で含有させることとする。
Moも、Cr添加鋼の耐食性を向上させる上で極めて有効な元素であるが、3.0mass%以上の添加はコストの上昇を招くため、Moは3.0mass%未満で含有させることとする。
Nb、Ti、TaおよびZrはいずれも、Cr炭窒化物の析出を少なくして耐食性を向上させる働きがある。しかしながら、いずれも1.0mass%以上では機械的性質を劣化させるので、これらの元素は単独添加、複合添加いずれの場合にも1.0mass%未満で含有させるものとする。
Claims (5)
- 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、さらに前記鉄筋が質量%でC:0.001mass%超、0.3mass%未満、N:0.001mass%超、0.3mass%未満、Cr:5.0mass%超、15.0mass%未満、Si:0.1mass%超、4.0mass%未満、Mn:0.1mass%超、4.0mass%未 満、Co:0.01mass%超、1.0mass%未満、Al:0.04mass%未満、P:0.04mass%未満、およびS:0.03mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる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添加鋼がさらに、V:1.0mass%未満、W:1.0mass%未満のいずれか1種以上を含有す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、Ni:3.0mass%未満、Cu:3.0mass%未満、およびMo:3.0mass%未満の中から選ばれる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。
- Cr添加鋼がさらに、Nb:1.0mass%未満、Ti:1.0mass%未満、Ta:1.0mass%未満、Zr:1.0mass%未満および B:0.01mass%未満の中から選ばれる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ないし請求項3のうち、いずれか1項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、前記鉄筋が質量%でC:0.001mass%超、0.3mass%未満、N:0.001mass%超、0.3mass%未満、Cr:5.0mass%超、15.0mass%未満、Si:0.1mass%超、4.0mass%未満、Mn:0.1mass%超、4.0mass%未 満、Co:0.01mass%超、1.0mass%未満、Al:0.04mass%未満、P:0.04mass%未満、およびS:0.03mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる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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