JPH0493203A - 腐食防止法 - Google Patents

腐食防止法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 外部環境内の金属材料のマクロセル腐食を防止すること
を特徴とする腐食防止法。
(2)塩基性構造材がコンクリートまたはセメントモル
タルであり、この中の金属材料が鉄または鉄鋼製の鉄筋
またはガス管であり、外部環境が土壌または水であり、
かつ外部環境内の金属材料が鉄または鉄鋼製のガス管で
あることを特徴とする請求項1の腐食防止法。
等の様なより塩基性が弱い外部環境中に配置されたガス
管等の金属層設備とが導通している場合に、塩基性構造
材と外部環境との間の水素イオン濃度の違いにより両者
内部の金属材料の間に電位差が生じ、これに起因する電
流が生じて外部環境中の金属設備が腐食する現象を防止
する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
塩基性構造材中の金属材料と、外部環境中の金属材料が
接触すると、塩基性構造材中の金属材料が貴電位側、外
部環境中の金属材料が卑電位側になり、両者の間に電流
が流れて、卑電位側の外部環境中の金属材料の腐食が進
む現象(本明細書ではマクロセル腐食と称し、またこの
時流れる電流をマクロセル腐食電流と称する)が生じる
。これを塩基性構造材としてコンクリート建築物、この
に示すように、コンクリート建築物l内に充填された鉄
筋6とこの建築物内を通るガス管2が接触し導通してい
ると、土壌3よりもコンクリートの塩基性が強いために
鉄筋の電位が土壌中のガス管より貴となり、鉄筋6とガ
ス管2との間にマクロセル腐食電流5が流れ、この電流
がガス管より土壌中に流れ出す部分4でガス管の腐食、
すなわちマクロセル腐食が進行する。
上記はガス管が鉄筋と接触している場合であるが、この
両者の接触が無くても、ガス管自身が建築物中でコンク
リート面に接触している場合でもこれと同様に土壌中の
ガス管にマクロセル腐食が生じる。
このようなマクロセル腐食を防止する従来の方法として
は、例えば「空気調和、衛生工学」第59巻1号63〜
70頁(昭和60年1月)に記載されたように、第4図
に示す如く土壌中ガス管の表面にポリエチレン等の樹脂
コーティング8を行うことによりガス管表面から土壌中
に流れるマクロセル腐食電流を#@縁し、ガス管の腐食
を防ぐ方法があった9また、同じく上記文献に記載され
ているように、コンクリート建築物に穴7をあけ、この
中を通してガス管を配管することによりガス管とコンク
リート或は鉄筋との接触を防ぎ、土壌中のガス管にはマ
クロセル腐食が生じないようにする方法があった。
尚2コンクリート建材に腐食目的の薬剤を加える方法と
しては、コンクリート混線時に亜硝酸塩を加えることに
より鉄筋自体の防食を図る方法があったが、これは鉄筋
自体の防食には効果があるが、鉄筋と導通する土壌中の
ガス管等の金属材料のマクロセル腐食を防止する効果は
無い。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の土中ガス管の表面に樹脂コーティングを行うこと
によりガス管表面から土壌中に流れるマクロセル腐食電
流を絶縁する方法では、万−何らかの原因で樹脂コーテ
ィングの一部しこ傷がつくと。
前記の電流がこの部位に集中し、かえって大きな腐食を
受けるという問題があった。また、コンクリート建築物
に穴を設け、この中にガス管を通す方法は工事が複雑に
なるという問題があった。
本発明は、簡便、かつ確実で恒久的なマクロセル腐食防
止法を提供することをその課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果
、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、内部に金属材料を有する塩
基性構造材と、前記塩基性構造材外部に配置され、中性
、酸性、または前記塩基性構造材より弱い塩基性を示す
外部環境と、この外部環境の中に配置され前記塩基性構
造材内部の金属材料と導通する金属材料とで構成される
構造材/外部環境系において、前記塩基性構造材中の金
属材料表面でカソード反応として生ずる水酸イオン生成
反応を抑制することにより、外部環境内の金属材料のマ
クロセル腐食を防止することを特徴とする腐食の原因と
なる電気化学反応、すなわち、金属材料表面でカソード
反応として生ずる水酸イオン(OH−)生成反応を抑制
することを特徴とする。
一般に、塩基性環境下にある金属材料では、その表面で
次のような反応が進行する。
(カソード反応) 0、、+2H,O+4e−−+  40H−(1)(ア
ノード反応) M → M”+  me−(2) ここに、Nは金属、M層+はこの金属イオンを示す。
1はこの金属イオンの価数である。これら二つの電気化
学反応の速度、すなわちこれらの反応に伴う電流と、金
属電位の間の関係を第1図に示す。
これら二つの反応に伴う電流と金属電位との間には一般
に第1図の実線で示す関係があり、反応(1)によるカ
ソード電流■と反応(2)によるアノード電位は低くな
って、両者の間に電位差が生まれる。
この電位差により開環境内の金属材料が接触し導通して
いる場合には両者の間に電流が流れる。このとき塩基性
の強い環境下では主として反応(1)が進行し、より塩
基性の弱い環境下では主として反応(2)が進行する。
従って塩基性の弱い環境下の金属材料では反応(2)に
基づき腐食が進行する。
これがマクロセル腐食であり、この時両者の間に流れる
電流がマクロセル腐食電流である。塩基性性環境下では
反応(2)で生じた金属イオンが水酸イオンと反応して
水酸化物M(OH)、となり、緻密な皮膜を形成して反
応(2)の進行を抑制している。
このため反応(2)による電流は第1図のアノード電流
■のようになり電位は食倒であるE2に変化する。
このようにして塩基性の強い環境下で金属材料の電位は
高く、塩基性の弱い環境下では金属材料の反応(1)を
抑制することにより外部環境内の金属材料のマクロセル
腐食を抑制する。すなわち、第1図のカソード電流■の
ように塩基性の強い環境側の金属材料のカソード電流を
抑制するとともにその電位を低下させる。上記の説明で
は塩基性の強い環境側の反応(1)のみを選択的に抑制
するものとして説明したが、反応(1)、(2)両方を
抑制してもよい。
本発明において、前記反応(1)で示されろ水酸イオン
生成反応を抑制するためには、種々の方法が考えられる
が、一般には、金属材料表面に化学的または物理的吸着
性を有する極性有機化合物を構造材中に添加することに
より達成される。この場合、構造材は塩基性であること
から、極性有機化合物はアルカリ可溶性のものであるこ
とが必要である。このような極性有機化合物は、従来の
有機系金属腐食防止剤の中などから選ぶことができる。
この極性有機化合物は、その極性基(リンや、酸素、窒
素、イオウ、ケイ素等の原子を含む基)の作用により、
主として金属材料表面上の前記反応(1)が進行してい
る部分に吸着して0□が金属材料表面に接近するのを妨
害し1反応(1)の進行を抑制する。
本発明において好ましく用いられる極性有機化合物は、
リン酸基に炭素が直接結合した有機リン化合物である。
この有機リン化合物は、アルカリ可溶性であるため、容
易に塩基性構造材中に均一分散させることができる。こ
の有機リン化合物には、有機ホスホン酸及びこのナトリ
ウム塩やカリウム塩、アンモニウム塩等の各種の塩が包
含される。これらの有機リン化合物は、コンクリート等
のカルシウムイオンの存在する塩基性構造材中に対する
添加剤としては特にすぐれた効果を示す。
すなわち、構造材中に、カルシウムイオンがある場合に
は、反応(1)で生じた水酸イオンと空気中の炭酸ガス
がカルシウムイオンと反応してカッ−本発明で使用され
るアルカリ可溶性極性有機化合物の具体例を示すと、例
えば、次のようなものが挙げられる。
(アミノメチレンホスホン酸) (1−ヒドロキシエチリデン1,1−ジホスホン酸?H (アミノメチルフォスフオン酸) 本発明を実施するには、コンクリート建築物建造時にお
いて、コンクリート混線時に、セメント、細骨材、粗骨
材とともに加える水の中に極性有機化合物を添加し、こ
れをよく混練したものを用いて、通常の工事方法により
コンクリート建築物を建造すればよく、その実施は容易
である。
〔実施例〕
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
(1−アミノエチルフォスフオン酸) 本発明においては、極性有機化合物が金属材料表面に吸
着することを助長するために、亜鉛イオン等の金属イオ
ンを含む化合物、例えば、Zn (NO3)2等を併用
することができる。
本発明における極性有機化合物の添加量は、構造材がコ
ンクリートの場合、セメント重量に対して、 10−’
〜1o−1重量%、好ましくは10−3〜101重量%
の割合量で十分である。
ン生成反応(1)の抑制実験 この実験を行うために、フラスコ内にコンクリート中の
間隙水の主要成分であるCa(OH)z水溶液(p!(
=12.6)に極性有機化合物を溶解したものを入れ、
この水溶液中に鉄鋼(鉄筋用鋼材)と白金電極を浸漬し
、この鉄鋼電位と、鉄鋼と白金電極との間に流れる電流
との間の関係を求めた。この場合、基準電極を用い、鉄
鋼電位はこの基準電極に対する電位で表わした。また、
ポテンシオスタットを用いて基準電極に対する鉄鋼の電
位を変化させ、この時に流れる電流を求めた電位−電流
曲線を求めた。
(2)外部環境中金属材料のマクロセル腐食電流の測定 この実験をモデル的に行うために、フラスコ内に土壌中
水モデルとして2 、5 X 10”” 阿Na25o
4水溶液(2)で得た電位−電流曲線の交点の電流をマ
クロセル腐食電流値として評価した。また、このマクロ
セル腐食電流値と、極性有機化合物の濃度との関係を求
め、これを第2図に示した。
なお、第2図は、極性有機化合物として、前記化合物(
1)のアミノメチレンホスホン酸を用いて得られたもの
であるが、他の極性有機化合物1例えば前記化合物(2
)で表わされる有機リン化合物を用いても同様の結果を
得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、簡便、かつ、確実に恒久的なマクロセ
ル腐食を防止することができ、その産業的意義は多大で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は金属材料電位と、金属材料表面で進行する電気
化学反応に伴う電流との間の関係を示す図、第2図は本
発明によるマクロセル腐食電流抑制効果を示す図、第3
図はマクロセル腐食を説明する図、第4図はマクロセル
腐食防止に係わる従来の技術を説明する図である。 1・・・コンクリート建築物 2・ガス管 3・・・土壌 4・・・土壌中へのマクロセル腐食電流流出部(マクロ
セル腐食部) 5・・・マクロセル腐食電流 6・・・鉄筋 7・・・穴 8・・・樹脂コーティング。 特許呂願人 工業技術院長 杉 浦 賢 第2 図 JICJ #IO+ (fmdAl−’)第1 図 青 A立

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内部に金属材料を有する塩基性構造材と、前記塩
    基性構造材外部に配置され、中性、酸性、または前記塩
    基性構造材より弱い塩基性を示す外部環境と、この外部
    環境の中に配置され前記塩基性構造材内部の金属材料と
    導通する金属材料とで構成される構成材/外部環境系に
    おいて、前記塩基性構造材中の金属材料表面でカソード
    反応として生する水酸イオン生成反応を抑制することに
    より、外部環境内の金属材料のマクロセル腐食を防止す
    ることを特徴とする腐食防止法。
  2. (2)塩基性構造材がコンクリートまたはセメントモル
    タルであり、この中の金属材料が鉄または鉄鋼製の鉄筋
    またはガス管であり、外部環境が土壌または水であり、
    かつ外部環境内の金属材料が鉄または鉄鋼製のガス管で
    あることを特徴とする請求項1の腐食防止法。
  3. (3)塩基性構造材中の金属材料表面でカソード反応と
    して生する水酸イオン生成反応を抑制するために、該構
    造材中に該金属材料表面に吸着性を示す極性有機化合物
    を添加する請求項1の方法。
  4. (4)該極性有機化合物が、リン酸基のリン原子と炭素
    とが直接結合したアルカリ可溶性構造を有する有機リン
    化合物を用いる請求項3の方法。
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