JPS60231478A - 無機質材中の鋼材を防錆する方法 - Google Patents

無機質材中の鋼材を防錆する方法

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JPS60231478A
JPS60231478A JP59083892A JP8389284A JPS60231478A JP S60231478 A JPS60231478 A JP S60231478A JP 59083892 A JP59083892 A JP 59083892A JP 8389284 A JP8389284 A JP 8389284A JP S60231478 A JPS60231478 A JP S60231478A
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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】 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講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。
これは普通法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
よっ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、鋼材によっ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って
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
に泊っ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
とによっ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、かってその硬化促進性伺与のた
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数年にわたって使用さ
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　６２０
５ｒ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
った。
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った結
果この方法が鉄筋防錆を極めて有効であることを見当、
シ、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
メシ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
とによって、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−シ、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　
６０２５ｒ鉄筋コンクリート用防糸剤」）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」二塗すると、両者が
水によっ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って、鉄筋コンクリー
ト等を打設した後であっても、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、ことが受きるように、した無機ｉ’ｈｔ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
ールファ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
ことによっ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、＃ｌ材面を直接あるいは間接に酸化す
ることによっ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溶性の塩類の
皮膜を鋼材表面（カソード部）に形成することによって
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（但し食墳に換算
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 亜硝酸ナトリウム　３％以上 リン酸カルシウム（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で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Ｍ２０・ｎｓ　ｉ０２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Ｌ
ｉ、Ｎａ、に、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第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（ジェットセメント）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ったもので
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ィ
スパージョンを含有するセメント系組成物は、次に示す
高分子ディスパージョンを混入したセメント系組成物で
ある。高分子ディスパージョンの前記セメントに対する
混入量は、高分子ディスパージョ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。高分子ディスパ
ージョンとしてはスチレンブタジェンゴムディスバージ
ョン（ＳＢＲラテックス）が最も適しているが、他にパ
ラフィンエマルジョン、アスファルトエマルジョン、ゴ
ムアスファルトエマルジゴン、酢酸ビニル系エマルジョ
ン、エチレン・酢酸ビニル共重合系エマルジョン、アク
リル樹脂系エマルジョン、エポキシ樹脂系エマルジョン
、ＮＢＲラテックス、天然ゴムラテックス、クロロブレ
ンラテックスおよびＭＭＡ＠Ｂ・ラテックスなども適当
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４６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。
従って、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ったのでその結果を示
す。
［１１実験方法 （イ）１．３％（１３ｇ／文）食塩水中に亜硝酸カルシ
ウムをＯｇ／４１〜２４　ｇ／ｌ及びケイ酸リチウムを
Ｏｇ／ｌ〜１６　ｇ／Ｈの範囲で含有する溶液をビーカ
ーにｔｉずつ１２種類つく・す、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％の食塩水中で行った理由は、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／ｒｎ’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＝Ｏ，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０発錆量は１ｃｍ′あた
りの錆のｍｇで表わした。
発錆量（ｍｇ／ｃｍ’） 前記衣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
が多くなったため補修工事が行なわれることになった。
この建物のコンクリートは塩分含有量がｏ、０４２％（
細骨材に対して０．１６％）あり、中性化深さは２５〜
３５　ｍ　ｍあった。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／ｍ′）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（４ｏ　ｏ　ｇ／ｒｎ
’）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年後に調査を行なったところ何の異常も認められ
なかった。
［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、
鉄筋防錆剤塗布含浸、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，、ポリマーの
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年後に調査を行なったところ何の異常も認められ
なかった。
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】 （Ｖ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。 ■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。 ■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。 ■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」二塗する（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。 （ゆ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。 ＋ｉ＋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。 ■セメント系組成物がポリマーディスパージョンを含有
    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。 ■ポリマーディスパージョンがスチレン１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。
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