JPS5877551A - 耐塩性鉄筋コンクリ−ト用棒鋼 - Google Patents

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】 この発明は鉄筋コンクリート構造物に使用される鉄筋用
棒鋼に関し、特に港湾施設、海上プラットホーム、海底
資源掘削装置、海上貯油タンクなど、沿岸もしくは海洋
環境下の鉄筋コンクリート構造物、あるいは凍結防止塩
を散布した道路沿いの鉄筋コンクリ−ト構造物、さらに
は海砂や海水を使用して施工した鉄筋コンクリート構造
物など、塩分による腐食環境下にある鉄筋コンクリート
構造物の鉄筋として好適に使用される鉄筋−ｌンクリ−
ト用棒鋼に関するものである。

周知のように鉄筋コンクｌｊ　−ト構造物中の鉄筋はＰ
ＨＩ　Ｏ〜１３程度の強アルカリイイ１のコンクリート
によって覆われるため、不１ｊ！ｌ＋　？ｌ１４被〜ど
称される緻密な酸化層によって表向が作画され、通常は
ほとんど腐食しガいものとされている。しかしながら前
述のような沿岸もしくＣｎυ洋項境環境・あるいは凍結
防止塩散布道路沿いの環境］・で建設されたコンクリー
ト構造物や海砂、海水を月４いて施工［された鉄筋コン
クＩＪ　−ト禍造物においては、コンクリート中の塩分
濃度が増大することがあり、この場合コンクリート中の
鉄筋表向の不働態被膜が塩分により破壊されて腐食が著
しく進行−４る。このように腐食が進行すれは、発生し
た錆によって鉄筋とコンクリートとの間の付着力が低下
し、鉄筋コンクリート構造物の強度を低−トさせ、捷た
コンクリートの剥離を引き起す問題がある。またコンク
リートのＯ・び割れを伴った鉄筋の孔食け、構造物に対
して切欠き効果をおよほし、台風や地震等の過大応力に
より構造物破壊を引き起す危険性がある。このように鉄
筋の塩分による腐食は構造物の安全性および耐久性を著
しく低下させるから、従来から塩分腐食に対する鉄筋の
防食技術の確立が強く望１れている。

従来のこの種の防食対策として一１コンクＩＪ−ト自体
の施工仕様を改良する方法、例えば鉄筋に対するコンク
リートのかぶり厚を増大させたり、あるいはひび割れ防
止用のインヒビターをコンクリートに添加したり、まだ
ポリマーセメントを使用したり、さらには表面塗装を施
す等の方法によって鉄筋表向近くのコンクリートの塩分
濃度が増加しないようにする方法が知られており、筐だ
鉄筋自体を防食するために鉄筋にＺｎメッキや人ｅメッ
キを施したりあるいは鉄筋表面にエポキシ粉体塗装を施
したりする方法も知られている。しかしながらこれらの
方法でＣいずれも充分外防食効果をイ４Ｊることは１、
ｕ難であり、゛また方法によつ−ＣＶ、ｌ施エコストを
押し士げる問題もあった。しだがって塩分による腐食を
防止するだめにに１１、鉄筋の鋼成分を調整することが
最もイ］望であると考えられる。

ところで従来一般に成分調整によって］１１１１食性を
剛力した低合金鋼としては、Ｐ　、　Ｃｕ　、　Ｎｉ　
、　Ｃｒ等を添加した耐候性鋼、ｃｒ　、　Ｃｕ　、　
Ｍ（１等を除油ｌ〜た耐海水鋼、あるいはＣｕ　、　Ｎ
ｉ等を添加した耐硫酸鋼等が知られている。しかし力が
らこれらの調相の適用順境１ｄ：　ｐ　ｎ　Ｂ以］・の
中性も１〜＜　１．Ｊ：　ｌ’・夜１／１順境であって
、その腐食機構および添加合金７ｃ素の作用が強アルカ
リ性のコンクリ−１・中の順境］・とけ異なると考えら
れ、しだがって１訝４イｆ、の耐１民１牛鋼、１１Ｍｊ
海水鋼や１ｌｌｉ’ｌ硫酸鋼における成分品間整をその
１−まコンクリ−１・中の鉄筋に適用しでも、コンクリ
ート中におりる鉄筋に耐塩性効果を与えることｄ困難で
ある。

この発明６以上の事情に児みてなさｔ’１．　ｆＬ”−
４のであり、従来の耐食鋼とは異なる成分調整によって
コンクリート中の塩分腐食に対する良好な耐食効果を与
えかつコスト的にも安価にした鉄筋コンクリート用棒鋼
を提供することを目的とするものである。

すなわちこの発明は、コンクリート中の鉄筋の塩分腐食
の発生機構および進行状況を詳細に検削した結果々され
たものであシ、本発明者が沿岸、海洋環境あるいけ海水
、海砂使用施工等によシ塩分を多量に含むコンクリート
構造物中の鉄筋の腐食状況を、含ＮａＣ−ｅ飽和Ｃａ　
（ＯＨ）　２溶液を用いて実験室的に再現させて、鉄筋
の禍食発生および進行状況を詳細に追跡した結果、鉄筋
の禍食は非金属介在物、殊にＭｎＳが起点となって孔食
および全面腐食に進展することを知見し、その防食対策
としては鋼中のＳ成分を低下させることが腐食の起点を
減少させる観点から有効であシ、またＣｕ　、　Ｎｉを
添加することにより腐食の起点を減少させるとともに腐
食の伝播速度を小さくすることができることを見出し、
この発明をなすに至ったのである。

上述の知見についてさらに詳細に説明すると、（５） 通常の鉄筋コンクリート用棒鋼として使用される熱間圧
延材は、ＪＩＳ規格においてＩ）　０．０５０％以下、
８０．０５０％以下と規定されている。すなわぢ、Ｐお
よびＳは鋼塊の冷却過程で偏析し、Ｐは　　　−フェラ
イトバンドに現われてブルームやビレット笠の非金属介
在物を生じ、熱間加工併重、５よび靭性の低下や溶接等
の際の切欠き効果により溶接強度を低下させるものであ
り、これらの観点からＰ４６よびＳの上限が０．０５０
％と規定されているのである。しかしながらこれらの規
定り製鋼、熱間加工、溶接等の而から規定されたもので
あって、コンクリート構造物中の鉄筋の塩分縞食につい
ては何等渚１シされていない。コンクリート構造物中の
鉄筋はその周囲のコンクリートが強アルカリ性であるた
め、通常は前述のように不ｌ４ＳＩＩ態被ｊ摸を形成し
てほとんど腐食され々いが、沿岸・？ｆ＋ｊ洋頃境、凍
結防止塩散布道路沿いの環境、あるいは、Ｈ１１骨材や
水事情の悪化による海砂や海水使用施工の場合（６） 々とにおいては、鉄筋コンクＩＪ−１−Ｓ遺物中のコン
クリートの塩分濃度が増大し、そのため鉄筋表向の不働
態被膜が破壊され易く、特にＮａＣ，Ｃ３に換算して０
１％以」−の塩分を含むコンクリート中では著１〜く腐
食が進行する。本発明者争はこのような塩分濃度が高い
コンクリート中の実環境を含ＮａＣ−ｅ飽ｉｌｌ　Ｃａ
　（ＯＨ）　２　浴液にてシミ・、レートシ、鉄筋の腐
食進行状況を詳細に調べだ結果、鉄筋の腐食は非金属介
在物、特にＭｎＳ等の硫化物系非金属介在物を起点とし
て発生して、孔食および全面腐食に至ることを見出した
。そしてこのよう々腐食に対して鋼中のＰはある程度の
耐食性があるため通常のＰ含有量で特に問題け々いが、
鋼中のＳは有害であって、通常の鋼中Ｓ量（ｏ　ｏ　：
ｉ〜００１％程度）では鉄筋の腐食面８ｔおよび孔食が
大きく、耐塩分腐食性が低いことが明らかとなった。そ
こでさらに実験・研究を進めたところ、鋼中のＳを０．
００５％以下に制限することによってコンクリート中の
塩分腐食に対する耐食性を著しく向上させ得ることを知
見したのである。捷たこのような低Ｓ領域において各種
合金元素の添加実験を行ったところ、低Ｓ下ではＣｕ　
、　Ｎｉを単独もしくけ複合添加することによって鉄筋
の腐食の起点の発生および腐食伝播速度を低１させて、
コンクリート中の塩分腐食に対する耐食性をさらに向上
させ得ることを見出した。

１７たがってこの発明の耐塩性鉄筋コンクリート用棒鋼
は、鋼中のＳを０．００５　％以］・−に規制したこと
を特徴とし、またそのよう々低８十にｊ、ｉいてＣｕも
しくはＮｉを単独もｔ、　＜　ｌ−ａ複合添加したこと
を特徴とするものである。

具体的には、第１番目の発明による１制御ｆ、ｆ件鉄筋
コンクリート用棒鋼は、Ｃ０，３５％以−１・、Ｓ＋１
．０頭以下、Ｍｎ　２．０％以−十、Ｐ　Ｏ，０５０％
以上、ＳＯ，００５％以下を含有し、残部がＦ’ｅ４（
）よび不１汀避的不純物からなるものである。また第２
　ｔ’ｌＩ　１１の発明による耐塩性鉄筋コンクリート
用棒鋼は、手記各成分のはか、Ｃｕおよび／−チた←Ｉ
Ｎｉ全Ｎｉで０１〜２０％含有するものである。

次にこの発明の鉄筋コンクリート月ＩＩＩ　ＧＩＡに、
、Ｉ５りる各成分の挙動および成分限定理由について説
、明する。

Ｃは鋼の強Ｉ１１、靭性、浴接性、Ｆ６よび通常の耐食
性に影響を与える元素であシ、０３％以斗であればその
影響は少ないが、（１３％を越えて添加すれば靭性、＃
接性′Ａ６よび通常の耐食性を低−卜させる。

しだがってＣの上限は０３条としだ。

Ｓｉは脱酸作用を翁するものであって、通常の耐食性を
向上させるためにある程度含着れることが好ましいが、
Ｓ１含有量が１０襲を越えれば加工性および溶接性に悪
影響を与えるから、ＳＩの上限は１０条とした。

Ｍｎは脱酸作用を有するものであり、強度を向上させる
とともに熱間加工性および溶接性を向上させる。但しＭ
ｎ　０．２％未満ではこれらの効果が小さいので０．２
　％以上ＭＨを含有させることが望ましい。

一方Ｍｎが２０％を超人ても添加量と比較し熱間加工性
および溶接性向」二効果がさほど大きくならないから、
経済的コストの点から」−眼を２０％とした。

（９） Ｓは前述のようにコンクリート中におりる塩分腐食に対
して有害々元素であシ、８含有団を低減す゛ることによ
って耐塩性を向上させることができる。Ｓ　Ｏ，００５
％以下では耐塩性向上効果が著しいが、０．００５％を
越えれば有害な（６ＩＣ化物系非金属介在物を鋼中に多
葉に存在せしめて’　１ｆｌｌＩ＋＝’Ｎ　ｌｌｈを阻
害するから、Ｓの上限を（１００Ｆｌ　％と１２だ。

Ｐは多］辻に添加すれは証ｊ塩性が向」さ１１るが、過
剰に含有されれは熱間加工１１．１−１ｄｙノｆｌ＋　
、ｊ：；　」：び＊ｉ、１湧性が低下するから、上限を
００５％とした。

Ｃｕ　、　Ｎｉ　ｋ：Ｉ　Ｓ　Ｏ，００５％以−［の低
Ｓ　Ｗ（ｂａにでｉｌ！を独あるいは複合添加すること
により１制」豆汁効果をさらに向上さぜ、その効果は添
加量の増大とともに大きくカる。しかしながらその＋１
ｏ−ｔ　珈＃’」ユ向土効果は単独添加、複合添加のい
ずれの場合も０１％未満では充分に発揮されんいから、
添加総量の下限を０１％としだ。丑たＣｕは而・ｊ塩性
を向−１させるはか、耐候性、（１］を海水性、制酸性
を向上さ−０−る元素として知られているが、１０％を
越えれは造塊、熱間圧延時の表面欠陥あるいは表面疵を
生じ、−手（１０） た１０％を越えた場合コストと対比して耐塩性向上効果
はさほど大きく々らない。−力Ｎ１は耐塩性を向」ニさ
せるほか、熱間加工性や靭性を向上させる元素であるが
、１．０％を越えて添加してもコストと対比して耐塩性
向上効果はさほど大きく在らない。そしてＣｕ　、　Ｎ
ｉを腹合添加する場合も、合計量が２０ｑｂを越えても
添加量に比べて１１ｉＩ塩性向士効果はさほど大きくな
らない。したかつてＣｕ。

Ｎｉはそれぞれ１．０％Ｎ−ト、総址で２０％以下と規
定した。なおＣｕ　、　ＮｉけＳが０．００５　％以下
の低Ｓ領域ではじめて耐塩性向上効果が得られるのであ
り、Ｓ含有量が高い場合にはＣｕ　、　Ｎｉの添加によ
る耐塩性向上効果は期待できない。

以−トにこの発明の実施例および比較例を記す。

実施例 第１表の試料番号７〜１２に示す本発明組成範囲内の各
鋼棟について１００ｋｇ鋼塊を溶製して鍛造した後、一
般工程ビレットに接合して線引きし、呼び径Ｄ］３の棒
鋼を製造した。このようにして得られた鉄筋用棒鋼を水
／セメント比０６０、粗骨材６２≠、細骨材（山砂）３
８％、コンクリ−ト中の塩分濃度（Ｎａ■に換算）を０
２係とした直径５Ｑｍ＋ｎ、長さ３００１１ｕｌのコン
クリートの中心に埋込へ水深４ｍの海中および海水飛沫
イｉ４に５年間暴露１〜だ。試験片の回収後鉄筋の暦食
面檀率および最大孔食深さを測定した。これらの測定結
果を第１表に併すて示り。

比較例 第１表の試料番号１〜６に示す本発明組成範囲外の各鋼
浦についで前記同様な鉄筋用棒鋼を製造し、前記同様に
コンクリ−１・中に埋（へ／１／で前記同様々腐食試験
を行った。その結果を第１表に併せて示せ。

第１表に示される腐食試験結果によれば、鉄筋の腐食は
海水中よりも海水飛沫帯の力か激しいが、いずれの環境
においても鋼中Ｓを（１，００５条以下に規制すること
によって良好々耐塩性がイＵられることが明らかである
。１だｓ　０．００５　％以下の低Ｓ領域にてＣｕ　、
　Ｎｉを単独もしくは複合添加することによって耐塩性
がさらに向上していることが明らかである。なお比較例
３〜６はＳ含有１１〜が高い領域に’、ｆＩｉ；いでＣ
ｕ　、　Ｎｉを単独も［２くはれν合添加したものであ
るが、この場合には耐Ｊｍ性がさほど向上して、ドらず
、したがってＣｕ　、　Ｎｉの離別は低Ｓ領域で有効で
あることが確認された。

以」−の説明で明らかなようにこの発明の鉄筋コンクリ
ート用棒鋼ｆ：Ｊ［、コンクリート中に−ｔ１１りる塩
分による腐食に対して優れた耐食性を廟するものであシ
、したがって沿岸もしくは海洋ｊ教壇あるいは凍結防止
塩散布道路沿いの環境にある鉄筋コンクリート構造物、
さらには海砂、海水を便用しで施工した鉄筋コンクリー
ト構造物等に使用すれば、これらの構造物の安全性、耐
久性を著１．り向上させるととができるものである。

出願人　川崎製鉄株式会社 （１５）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ０，３５チ（重量％、以下同じ）以下、Ｓｉ１
   ．０饅以下、Ｍｎ　２．０％以丁、Ｐｏ、０５０％以下
   、Ｓ　Ｏ，ＯＯ５％以１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１ｆｕ・ｔ　Ｉ
   ！性鉄筋コンクリート用棒鋼。
2. （２）Ｃ０，３５％以下、Ｓｊｌ、０％以下、Ｍｎ　２
   ．０チ以１、Ｐ　Ｏ，０５０％以下、Ｓ　０．００５％
   以下を含有するとともに、Ｃｕ１．０％以Ｔ’　Ｊ３よ
   び／まだはＮｉｌＯ％以下をａ址で０１〜２０％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
   とする耐塩性鉄筋コンクリート用棒鋼。