JPH0380754B2 - - Google Patents

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JPH0380754B2
JPH0380754B2 JP59083892A JP8389284A JPH0380754B2 JP H0380754 B2 JPH0380754 B2 JP H0380754B2 JP 59083892 A JP59083892 A JP 59083892A JP 8389284 A JP8389284 A JP 8389284A JP H0380754 B2 JPH0380754 B2 JP H0380754B2
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steel
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/60—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only artificial stone
    • C04B41/61—Coating or impregnation
    • C04B41/70—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は塩素イオン濃度の高い無機質材中の
鋼材を防錆する方法に関するものである。 鋼材は元来、コンクリートのような無機質材中
の高アルカリの環境下では、極めて腐食し難いこ
とが知られており、鋼材に対して何ら防錆手段を
購じなくても発錆することはない。 しかし鋼材の周囲の無機質材中の塩素イオン濃
度が高いと、たとえ中性化していない高アルカリ
性環境下においても鋼材は比較的容易に腐食す
る。 これは普通次のように説明される。 高アルカリ性環境下で鋼材はその表面にγ―
Fe2O3の酸化皮膜を形成しており、これが鋼材の
腐食を阻止している。これを不動態化と呼ぶ。し
かし、もしここに塩化物などの混入による塩素イ
オンなどがあるとこの不動態皮膜が破壊される。 この場合、不動態皮膜は通常局部的に破壊され
て鋼材が露出し、この狭い部分がアノード、他の
不動態皮膜に覆われた広い部分がカソードとな
り、両者の間に大きい電位差が生ずるので、腐食
は狭い部分のアノードに集中し、しばしば孔食と
呼ばれる形態の腐食を鋼材表面の各所に引き起こ
すものである。 この孔食は鋼材の有効断面を急速に減少させる
もので、仮にその発生数が少ない場合でも危険な
ものである。またその数が著しく増大した場合に
は連続した腐食部分によつて鋼材表面が覆われる
ことになる。 鋼材が腐食するとその第一段階では酸化第一鉄
Fe（OH）2を生成するが、これは不安定で酸化さ
れ易いので、すぐにα―FeOOHやFe3O4などの
錆の主成分となる酸化鉄に変わる。この錆の生成
過程で体積膨張が起こるが、鋼材によつて補強さ
れた無機質材が鉄筋コンクリートの場合にはこの
膨張がコンクリートによつて拘束されるために鉄
筋周辺のコンクリートには大きな膨張圧が作用
し、往々にして被覆コンクリートに鉄筋部分に沿
つたひび割れを発生させることになる。さらにこ
れが進めばこのかぶりコンクリートは欠落するこ
とになり、鉄筋の発錆はますます激しく進行し、
鉄筋の断面欠損はさらに大きくなり、ついには構
造部材の崩壊を招くことになる。 このように鋼材を内蔵する無機質材（以下鉄筋
コンクリート等ともいう）に重大な損傷を与える
塩素イオンが無機質材中に導入される原因として
はいくつか考えられるが、細骨材としての海砂
使用、海洋環境へのコンクリート構造物の進
出、融氷剤の散布、大量の塩化物を含有した
化学混和剤の使用などがある。このうち細骨材と
して海砂を使用する場合には、これを水洗いする
ことによつて塩分を除去することができるので無
害化する方法はあるが、その完全実施は実際には
困難であり、現実には実施されない場合が多い。
コンクリート混和剤に、かつてその硬化促進性付
与のために、多用された塩化カルシウム等は、現
在では減少する傾向に転じているが、過去20数年
にわたつて使用された鉄筋コンクリートが残存し
ている。また、海洋環境におけるコンクリート構
造物はメンテナンスの容易さなども評価されて今
後ますます増加する方向にあるが、この場合は外
部から絶えず塩分が供給されることになり、完全
な不透水性の被覆を施す以外はその防護方法はな
い。 さてこのように鉄筋コンクリート等の構造物の
組織中に塩分の侵入が防止できないとすれば、塩
分が侵入した場合でも鋼材を発錆させない方法を
検討し、これを実施しなければならない。 海砂などを使用して、どうしても有害量の塩素
イオンなどの含有が避けられない鉄筋コンクリー
ト等に対してはその内部の鉄筋の防錆を目的とす
るコンクリート混和剤が既に特許第937065号、同
第941253号等により公知であり、これをもとにし
てJIS Ａ 6205「鉄筋コンクリート用防錆剤」が
制定されるなど、その効果に対する評価も定着し
ている。 しかしこの種の防錆剤はコンクリートを打設す
る際に、他の無機質材と混練して使用するもので
あり、既設の鉄筋コンクリート等に対する補修
（補強）処置剤または補修処置方法として考慮さ
れたことは、、これまで皆無であつた。 本発明者らは、既に打設された鉄筋コンクリー
ト等中に有害量の塩分が含有されている場合に、
この種の防錆剤を無機質材の表面に塗布含浸せし
めることによる鉄筋防錆効果について、長期間に
わたり試験研究を行つた結果この方法が鉄筋防錆
上極めて有効であることを見出し、また防錆剤の
水溶液は乾燥後も水への溶出性があるため、塗布
含浸しただけではその効果を持続することができ
ないので、防錆剤を塗布含浸させた後その表面に
セメント系組成物を塗布被覆するとよいことを見
い出して先に特許出願した。 また、一方鉄筋コンクリート等が中性化し、劣
化した場合には水溶性ケイ酸塩化合物の水溶液を
塗布含浸することによつて、劣化部分を回復する
と同時に中性化した鉄筋被覆コンクリートにアル
カリ性を付与し、その鉄筋防錆効果を回復させる
方法が評価され実施されてきた。しかし、この方
法では、海砂の使用あるいは海水の浸透による塩
分や、硬化促進剤などの塩化カルシウムなどの塩
素イオンに起因する鉄筋防錆効果は期待されな
い。 そこで、発明者等は更に有効な無機質材中の鋼
材の防錆方法を研究した結果、前記防錆剤（例え
ばJIS Ａ 6025「鉄筋コンクリート用防錆剤」）の
塗布含浸に先立ち、あるいはこれの後に中性化及
び劣化回復剤である水溶性ケイ酸塩化合物の水溶
液を塗布含浸すると、両者の効果が相乗的に作用
して鉄筋の防錆効果が著しく高められること、ま
た、両者を塗布含浸した後の無機質材の表面に更
にセメント系組成物を上塗すると、両者が水によ
つて無機質材中から流出することがなく効果が半
永久的に持続することを発見して本発明を完成し
た。 すなわち、この発明は鋼材を内蔵する無機質材
表面に、前記鋼材に対して防錆効果を有する無機
塩類の水溶液を塗布含浸させる(A)工程及び水溶性
ケイ酸塩化合物の水溶液を塗布含浸させる(B)工程
を任意の順序で行なうこと、また前記第１発明に
係る(A)工程及び(B)工程を経た鋼材を内蔵する無機
質材の表面に、更にセメント系組成物を上塗する
ことによつて、鉄筋コンクリート等を打設した後
であつても、塩素イオン濃度の高い無機質材中の
鋼材を防錆し、しかもその防錆効果を永続させる
ことができるようにした無機質材中の鋼材を防錆
する方法を提供することを目的として開発したも
のである。 この発明において鋼材を内蔵する無機質材とは
鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、ラス
モルタル、スチールフアイバーコンクリート等を
いう。 この発明において防錆効果を有する無機塩類
（コンクリート等の防錆剤）とは、腐食環境にそ
の少量を添加することによつて鋼材面のアノー
ド、カソードに防食皮膜を形成させて電気化学的
な腐食反応を抑制することができる薬剤のこと
で、鋼材面を直接あるいは間接に酸化することに
よつてその表面に金属酸化物の緻密な皮膜を形成
してアノード反応を抑制する亜硝酸塩やクロム酸
塩などの酸化剤に代表される陽極型防錆剤、及び
腐食環境中に共存する他のイオンと作用して水に
難容性の塩類の皮膜を鋼材表面（カソード部）に
形成することによつてカソード反応を抑制する炭
酸塩、リン酸塩、およびポリリン酸塩などに代表
される陰極型防錆剤をいう。そしてこれらの防錆
剤の塗布量を既設のコンクリート等の無機質材中
に含有されている塩素イオン量（但し食塩に換算
した量）に対して示すと次のとおりである。 亜硝酸カルシウム ３％以上 亜硝酸塩ナトリウム ３％以上 リン酸カルシウ（Ca3（PO4）2） ４％以上 クロム酸ナトリウム ２％以上 これらの防錆剤の量は、コンクリート等の無機
質材の中性化が進行していないPHが高いときは
少量でよいが、中性化が進行している場合は多量
に必要とする。 この発明において、水溶性ケイ酸塩系化合物と
は、一般式M2O・nSiO2で表わされるケイ酸塩単
味あるいは混合物である。ただし、前記一般式に
おいてＭはLi，Na，Ｋ，Csまたはアンモニウム
成分であり、ｎは整数である。アンモニウム成分
としては、例えばメチルアミン、エチルアミン等
の第１級アミン、ジメチルアミン、ジイソプロピ
ルアミン等の２級アミン、トリメチルアミン、ト
リエタノールアミン等の第３級アミン、モノメチ
ルトリエタノールアンモニウム、テトラエタノー
ルアンモニウム等４級アンモニウムおよびアンモ
ニアがあげられる。またｎの値は好ましくは１〜
５程度であるが、特に限定しない。実際に使用す
る際の水溶性および浸透性に支障ない範囲であれ
ばよい。さらに、乾燥硬化後の水溶性ケイ酸塩系
化合物の耐水性を上げるための硬化剤等の添加剤
を作業性、浸透性に支障のない範囲で配合しても
よいが、単味で使用する場合は比較的耐水性の良
いケイ酸リチウムを使用することが好ましい。し
かして、使用に際してケイ酸塩系化合物の水溶液
の濃度は特に限定しないが、通常30％以下とす
る。 この発明において、塗布含浸した無機塩類及び
水溶性ケイ酸塩化合物の流出を防止するために、
無機質材の表面に上塗するセメント系組成物と
は、セメントとしてポルトランドセメント、ポル
トランド系混合セメント、超速硬セメント（ジエ
ツトセメント）または白色セメントを用い、これ
に適量の水を加えペースト状に練つたものであ
り、このセメント系組成物には、作業性に合わせ
て細骨材をセメント量に対し150％程度まで混合
して使用してもよい。また、この発明において、
このセメント系組成物の防水性を向上させるため
に用いるポリマーデイスパージヨンを含有するセ
メント系組成物は、次に示す高分子デイスパージ
ヨンを混入したセメント系組成物である。高分子
デイスパージヨンの前記セメントに対する混入量
は、高分子デイスパージヨンの種類により異なり
特に限定しないが、通常セメント量に対して固形
分で0.5〜25％混入することが好ましい。高分子
デイスパージヨンとしてはスチレンブタジエンゴ
ムデイスパージヨン（SBRラテツクス）が最も
適しているが、他にパラフインエマルジヨン、ア
スフアルトエマルジヨン、ゴムアスフアルトエマ
ルジヨン、酢酸ビニル系エマルジヨン、エチレ
ン・酢酸ビニル共重合系エマルジヨン、アクリル
樹脂系エマルジヨン、エポキシ樹脂系エマルジヨ
ン、NBRラテツクス、天然ゴムラテツクス、ク
ロロプレンラテツクスおよびMMA・Ｂ・ラテツ
クスなども適当で、セメントに混入して異常を起
こさない程度に乳化剤、安定剤などで調製された
ものを用いればよい。また、特に鉄筋の露出部分
や海洋構造物においては、このセメント系組成物
に市販の鉄筋コンクリート防錆剤等を添加した方
がより顕著な効果を期待できる。 この発明において、鋼材を内蔵する無機質材表
面に塗布する亜硝酸塩等の無機塩類の溶液と水溶
性ケイ酸塩化合物の水溶液が防錆作用において相
乗効果を有する理由は次のように考えられる。 元来、水溶性ケイ酸塩化合物の水溶液は化学薬
品に対して不安定な物質であり、水溶性ケイ酸塩
化合物の水溶液と亜硝酸塩などを含有する防錆剤
の水溶液を液状のまま混合すれば、直ちにゲル化
反応を起し固形物を析出するに至る。 従つて、この両者の水溶液をそれぞれ単独に連
続してコンクリート中に含浸せしめる時は、コン
クリート組織中でこのゲル化反応を起し、両者の
薬液成分はコンクリート組織中に固定されること
になる。 このため、水溶性ケイ酸塩化合物の水溶液と防
錆剤を連続して塗布含浸した場合、それぞれ単独
の使用で期待される中性化コンクリートへのアル
カリ性付与、コンクリート劣化部の固化増強、塩
素イオンの鉄筋発錆作用の障害防除の効果を有効
に発揮するばかりでなく、コンクリート組織の空
隙部の充填、さらにはコンクリートに発生したひ
び割れの充填、縫合修復効果をも同時に発揮する
ことが期待されるのである。 次に塩素イオン濃度の高い無機質材中の鋼材の
発錆状況並びに本発明に使用する防錆効果を有す
る無機塩類及び水溶性ケイ酸塩化合物の鋼材に対
する防錆効果を知るために、次のようなモデル実
験を行つたのでその結果を示す。 [1] 実験方法 (イ) 1.3％（13g／）食塩水中に亜硝酸カルシ
ウムを0g／〜24g／及びケイ酸リチウム
0g／〜16g／の範囲で含有する溶液をビ
ーカーに１ずつ12種類つくり、これに同
形、同重量の鉄筋（ｄ＝10mm，Ｌ＝100mm）
を浸す。なお、本実験を1.3％の食塩水中で
行つた理由は、過去において施工された鉄筋
コンクリート等に含有されている塩素イオン
の量が、実際の分析データからも、また海砂
及び化学混和剤の使用量から理論的に計算し
て得た数値からも、食塩として2.4Kg／m3程
度かまたはこれより少ないからである（単位
水量を180Kgとすると2.4Kg／180Kg＝0.013）。 (ロ) (イ)の12種類と同組成の水溶液に、水酸化カ
ルシウムを飽和させた溶液を12種類つくり、
同様に鉄筋を浸す（水酸化カルシウムはコン
クリート内部の雰囲気に近づけるために添加
する）。 (ハ) ８日後、浸した鉄筋を引き上げ錆の量を計
量する。 [2] 実験結果 前記実験の結果を次の表に示す。発錆量は１
cm2あたりの錆のmgで表わした。
【表】
【表】 前記表からケイ酸リチウムと亜硝酸カルシウ
ムが鋼材の発錆を相乗的に防止することが知ら
れる。 実施例 １ 打設後15年経過した地上７階、地下１階の打ち
放しコンクリート仕上げの建物（３階以下普通コ
ンクリート、４階以上軽量コンクリート）はコン
クリート表面が粉状化し、ひび割れ、コンクリー
トの浮き、鉄筋の露出箇所が多くなつたため補修
工事が行なわれることになつた。 この建物のコンクリートは塩分含有量が0.042
％（細骨材に対して0.16％）あり、中性化深さは
25〜35mmあつた。この工事においてコンクリート
表面を高圧水洗浄乾燥後、亜硝酸カルシウムを30
％含有する鉄筋防錆剤をローラー刷毛にて追い掛
け２回塗布含浸（400g／m2）後、その上にリチ
ウムシリケートを12％含有する表面補強・アルカ
リ付与剤をローラー刷毛にて追い掛けて２回塗布
含浸（400g／m2）し、その乾燥後、更にその上
に吹付タイルを吹き付けて仕上げた。 補修１年後に調査を行なつたところ何の異常も
認められなかつた。 実施例 ２ 実施例１の建物において実施例１と同様に高圧
水洗浄、鉄筋防錆塗布含浸、表面補強・アルカリ
付与剤塗布含浸し、その上に鉄筋防錆剤を含有す
るポリマーセメントモルタル（ポリマーの種類：
S.B.R.、ボリマーの含有量：固形分で4.5％、セ
メント：砂＝１：１）を２mm厚さに吹き付け、そ
の硬化後、更にその上に吹付タイルを吹き付けて
仕上げた。 補修１年後に調査を行なつたところ何の異常も
認められなかつた。 以上のように、この発明に係る無機質材中の鋼
材を防錆する方法によれば、塩分含量の高い既設
の無機質材中の塩分（塩素イオン）を容易に無害
化できるので、簡便な補修工事により無機質材中
の鉄筋（鋼材）の保護防錆を容易に行うことがで
きるという効果を有する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼材を内蔵する無機質材の表面に、次の(A)工
    程及び(B)工程を任意に順序で経ることを特徴とす
    る無機質材中の鋼材を防錆する方法。 (A)工程：前記鋼材に対して防錆効果を有する無機
    塩類の水溶液を塗布含浸させる工程。 (B)工程：水溶性ケイ酸塩化合物の水溶液を塗布含
    浸させる工程。 ２ 無機塩類が亜硝酸塩である特許請求の範囲第
    １項記載の無機質材中の鋼材を防錆する方法。 ３ ケイ酸塩化合物がケイ酸リチウムである特許
    請求の範囲第１項記載の無機質材中の鋼材を防錆
    する方法。 ４ 鋼材を内蔵する無機質材の表面に、次の(A)工
    程及び(B)工程を任意の順序で経た後、更にセメン
    ト系組成物を上塗する(C)工程を経ることを特徴と
    する無機質材中の鋼材を防錆する方法。 (A)工程：前記鋼材に対して防錆効果を有する無機
    塩類の水溶液を塗布含浸させる工程。 (B)工程：水溶性ケイ酸塩化合物の水溶液を塗布含
    浸させる工程。 ５ 無機塩類が亜硝酸塩である特許請求の範囲第
    ４項記載の無機質材中の鋼材を防錆する方法。 ６ ケイ酸塩化合物がケイ酸リチウムである特許
    請求の範囲第４項記載の無機質材中の鋼材を防錆
    する方法。 ７ セメント系組成物がポリマーデイスパージヨ
    ンを含有するセメント系組成物である特許請求の
    範囲第４項記載の無機質材中の鋼材を防錆する方
    法。 ８ ポリマーデイスパージヨンがスチレン・ブタ
    ジエンゴムデイスパージヨンである特許請求の範
    囲第７項記載の無機質材中の鋼材を防錆する方
    法。
JP59083892A 1984-04-27 1984-04-27 無機質材中の鋼材を防錆する方法 Granted JPS60231478A (ja)

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