JPS6018132B2 - コンクリ−ト構造物用高Ｍｎ系非磁性鋼材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、表面に防錆性を有するか、又は防錆性と電
気絶縁性との両者を兼ね備えた被覆層を有するコンクリ
ート構造物用高Ｍｎ系非磁性鋼材に関する。

非磁性鋼材とは、外部磁場によって磁化されることのな
い鋼材である。

たとえば核融合実験設備、磁気浮上式鉄道の路床のよう
に、強力な外部磁場の影響をうけるコンクリート構造物
に使用される鉄骨、鉄筋等の素材として、非磁性、即ち
透磁率山の小さい材料が要求される。非磁性鋼として、
従来広く知られているのは、１舷ｒ−鮒ｉ鋼を代表とす
るオーステナィトステンレス鋼であるが、これらはＮｉ
を多量に含むため高価であり、又、降伏強度が低いとい
う点からも、コンクリート補強用の鉄骨、鉄筋等の材料
としては不適当である。

本発明者は、先に、安価で、機械的性質もすぐれた非磁
性鋼として、Ｍｎ５〜３０％を含有する鋼を提案した（
特顕昭５１一６８３１１号）。

この鋼は、Ｎｉを多量に含有しないため、上記Ｃｒ−Ｎ
ｉ系オーステナィト鋼に比較して低廉であるのみならず
、塑性加工に対しても、熱に対しても安定して、低い透
磁率を保持するものであるから、前記のごとき用途に広
い利用が期待される。即ち、この鋼は熱間圧延によって
捧鋼等に加工されたままの状態で、通常、非磁性鋼の仕
様基準とされている仏ＳＩ．０２を満足し、一般的な非
磁性鋼の用途には十分な性能をもっている。しかし、最
近、たとえば、地磁気観測用試験設備のように、きわめ
て微弱な磁気変化を問題とする構造物、或いは、核融合
実験設備のように強力な交番磁界を使用する構造物等の
特殊な用途には、単に、素材としての透磁率が４・さし
、ことだけでなく、構造物への組込みまで、及び構造物
としての使用中に問題が生じないこと、が要求されるよ
うになって来た。

かかる問題としてあげられるのは次の２点である。【１
｝ 非磁性鋼材の表面に発生する錆に起因する透磁率の
上昇、‘２） コンクリートに組込まれた鋼材、特に鉄
筋に流れる誘導電流による発熱、まず、｛１ーの錆に起
因する問題は、非磁性鋼材といえども、それに発生する
錆は強磁性の酸化鉄を主体とするものであるということ
にある。

即ち、銭の発生した鋼材のみかけの透磁率〃１ま次式で
表わされる。．ム＝・十（１−Ｃ）ＸＩ十ＣＸ２ ここで、ｘ，＝鋼材の磁化率 ね＝錆の磁化率 Ｃ＝錆の生成率（鋼材の重量に対する発 生した錆の重量の比） 上式において「非磁性鋼におけるｘ，は極く小さい（母
０，０１）が、これに比較してｘ２は１０前後と桁違い
に大きい。

従って、錆の発生量がわずかで、Ｃが小さい場合でも、
鋼材全体の見かけのムは大きな値となり、前記のごとく
、微小な磁気を問題にする用途では好ましくない影響を
生じることになる。ところが、従来非磁性鋼材における
錆の影響については、何ら検討がなされておらず、従っ
て非磁性鋼に防錆処理を行った例は全く知られていない
。しかし、鋼材の保管、運搬、或いは工事現場での取扱
い中に、幾分かの発錆は当然に予想され、又、コンクリ
ート中に埋め込まれて使用中にも、長年月の間には発錆
する可能性は多分にある。そして、そのわずかな錆であ
っても、非磁性鋼という特殊な材料においては大きな問
題となるものであることは前記のとおりである。次に、
誘導電流について述べる。

非磁性鋼材といえども、電気伝導材であるから、これが
ひとつの電気回路を形成していれば、これを磁場内にお
いたときには、誘導電流が発生する。コンクリート中に
埋め込まれた非磁性鋼材も、ひとつひとつが隔離されて
、即ち相互に接触しない状態であれば問題はない。しか
し、多数の鉄筋等を全て非接触の状態に施工するのは事
実上困難であり、どうしても、コンクリート内に鉄筋等
の電気的な閉回路が構成される。そして、このような糠
造体がアルミニウム電解精錬設備のような大電流の使用
によって生じる強磁場、或いは核融合設置のごとき強磁
場内にあると、鉄筋に発生する譲導電流も大きなものと
なり、そのための発熱による鋼材の膨張とコンクリート
の加熱奥危化のために、構造体を破壊に導くおそれがあ
る。この発明は、上記のような非磁性鋼材に特有の問題
点を解決することを目的としてなされたものである。

本発明者は、上認１’の問題点を解決するためには、非
磁性鋼材の表面に鋼材のみかけの透磁率を上昇させるお
それがなく、しかも錆発生を有効に防止できるような保
護被覆を施すのが最もよく、又■の問題点を解決するた
めには、非磁性鋼材の表面に、電気絶縁性の被覆を施す
のが有効であることをつきとめた。

特に、非磁性であり、かつ防錆性と絶縁性を兼備した被
覆を施こすことがきわめて望ましいが、地磁気観測用試
験設備のような誘導電流による発熱が起らないような設
備では防錆性を有する被覆のみで十分である。まず、防
錆を目的とする被覆としては、Ｚｎ、Ａ夕、Ｓｎ等の金
属被覆「リン酸塩、シュウ酸塩等の無機化合物を主体と
する被覆、合成樹脂等の有機系被覆及び油脂、石油精製
副産物のごとき防錆剤が使用できる。

金属被覆は、いうまでもなく、それ自体非磁性の金属で
なければならない。

被覆方法としては、溶融金属中に非磁性鋼材を浸糟する
方法、電気メッキ法、或いはＡそ等では溶射法やカロラ
ィジング法等も利用できる。これらの被覆法は、一般の
鋼材に行われているものと同様の工程で行いうるが、非
磁性鋼を対象にするということから、被覆前の処理とし
て、デスケーリングを十分完全に行っておくことが肝要
である。次に、絶縁を目的とする被覆について述べる。

先にも述べたとおり、絶縁被覆は、コンクリート構造物
中に埋め込まれた鉄筋等が相互に接触しても、電気的に
絶縁された状態に置くためのものである。従って、接触
が予想される部分のみを被覆すれば、電気絶縁は達成さ
れるが、同時に防錆も必要なので非磁性鋼の全表面を被
覆することになる。防錆性と電気絶縁性の両者を兼ね備
えた被覆材料としては、ゴム或いは、綿布、麻布、ジュ
ート、紙、これらにグリースやタールを含浸させたもの
、各種合成樹脂等が使用できる。

これらの被覆は、通常の被覆法によって鋼材の全面に施
す。上言己被覆材のうち合成樹脂による被覆は、防錆用
としても、又絶縁材としてもすぐれた性質を有するもの
であり、被覆方法も比較的簡単で、かつ被覆層の強度、
被覆後の鋼材の取扱いやすさという点でもすぐれている
。合成樹脂被覆材としては、塩化ビニル樹脂、ェポキシ
樹脂、ポリオレフイン系樹脂、たとえばポリエチレン、
ポリプロピレン等が使用でき、その被覆方法としては粉
体塗装焼付法、液状樹脂塗装法、溶融押出被覆法等があ
る。

被覆を施される非磁性鋼の材質については、特に限定を
要しない。

ただ、この発明の被覆層を有する非磁性鋼材が、前記の
ような用途を指向するものであることから、安価で、機
械的性質その他において、最も実用性にすぐれた高Ｍｎ
系の非磁性鋼を対象とするのがよい。さらに、高Ｍｎ系
非磁性鋼としては、前掲出願（特豚昭５１−６８３１１
号）による本出願人の発明した鋼、即ち、ＣＯ．２〜１
．５％、Ｍｎ５〜３０％、Ｓｉｏ．１〜１．５％を含有
し、学。

〔ｃ〕＋２皿≧２５を満足する鋼、或いはこれに１５％
以下のＣｒ、５％以下のＮｉ、１％以下のＣｕ、５％以
下のＭｏ、及び少量のＴｉ、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒ等を含
有させた鋼が望ましい。即ち、この銭は上記出願の明細
書にも託したとおり、特にコンクリート構造体用非磁性
鉄筋として、多くのすぐれた特性を備えているからであ
る。非磁性鋼材の形状についても特に限定する必要はな
い。

コンクリート構造体に使用される形態としては、鉄筋、
鉄骨材用となる榛鋼、異形榛鋼、形鋼等が多いが、外に
線村、或いはファイバー等各種の成品があり、これらに
おいても、その表面に被覆層を形成することによって、
この発明の効果は同様に発揮される。以下実施例によっ
て、被覆の具体例、並びにその効果を説明する。

第１表に示す組成の非磁性鋼を用いて、各種の被覆と、
その防錆効果および絶縁効果に関する試験を行った。

第１表 供試材成分燐 ※１０５０℃溶体化処理後の磁場強さ １０００ｅにおける透磁率 ‘ィ｝ 防錆試験 第１表の鋼Ａ〜Ｆを１０側めの直榛に熱間圧延し、自然
放冷したものについて、第２表に示す表面被覆を施しＬ
大気中及び人工海水中で試験した。

被覆の方法は次のとおりである。無 処 理・・・酸洗
デスケールのまま Ｚｎメッキ・・・酸洗デスケール後溶融Ｚｎ浸糟防 錆
油・・・酸洗デスケール後水溶性防錆油塗布ェポキシ
樹脂被覆・・・ショットブラストデスケール後、駿無水
物硬化型ビスフェノールェポキシ樹脂を静電粉体塗装 ２４０００×３０分暁付け 膜厚 １７０〜２００〃 塩化ビニル樹脂被覆・・・醗洗デスケール後、１００℃
に子熱、塩化ビニル樹脂を静電粉体塗装 ２２０ｑｏ×３０分 暁付け 膜厚 約１７０一 試験結果を第２表に示す。

豹２鼓班鱗拭磯結果 なお、錆発生量は、試験前の試料（ＩＱ岬Ｊ）の重量を
測定し、試験後はクエン酸アンモニウム水溶液で錆を除
去して重量を測定し、その重量差を試料の平均直径減少
量（柵）に換算した。

又、透磁率は、１０肋ぐｘ３仇蚊の試料により磁気天秤
で測定した。

第２表の結果から、被覆を施していないものは大気中１
ケ月の放置ですでに錆発生による山の増加が１．０２を
超えていることがわかる。

又、防錆油による塗装は、大気中では相当の効果を示す
が、人工海水中では殆んど効果がない。これに対して、
Ｚｎメッキ及びェポキシ樹脂、塩化ピニル樹脂被覆材は
、大気中及び人工海水中いずれでも良い結果を示し、特
に後２者には全く錆の発生がなく、従って透磁率仏の上
昇は完全に防止されていることが分る。‘ロー 絶縁性
試験 第１表の鋼Ａ、Ｃ、Ｄから熱間圧延によりＤ２２の異形
鉄筋を製造し、第３表に示す表面被覆を施した後、第１
図及び第２図に示す試験法によつて、電気抵抗を測定し
た。

即ち、さ７００側の謙片１及び９０Ｗ舷の謎片１′を第
１図に示すように５００凧間隔のィゲタ状に組み、交点
２〜４を軟鋼線又はナイロンザイルでいまりつけ、交点
５はゴム管によって絶縁した。これを第２図に示すコン
クリートスラブ６（８００×８００×５仇岬）に埋め込
み、Ａ機とＢ端の間の電気抵抗を抵抗計７によって測定
した。なお、試験は、１種類につき５ケのコンクリート
スラブを作製して行った。試験結果を第３表に示す。

圧延のままの鉄筋では、交点の電気抵抗は小さく、鉄筋
相互の接触によって電気的閉回路が形成される可能性が
きわめて大きいことがわかる。

又、タールによる塗装は、軟鋼線によろいよりつけによ
って被覆層がやぶれて、絶縁不良となる場合があり、実
際の施工法を考慮すれば、絶縁用被覆としては適当でな
い。これに対して、合成樹脂による被覆はすべて電気抵
抗が無限大、即ち完全絶縁となっており、そのすぐれた
性能が確認された。

第３表絶縁試験結果 先の防錆試験の結果と合せて、成樹脂被覆が防錆および
絶縁のいずれの目的にもきわめてすぐれていることが明
らかである。

上記実施例では、ヱポキシ樹脂及び塩化ビニル樹脂を代
表として例示したが、このような効果は、先に記載した
各種の合成樹脂被覆でも蓬せられることが確認されてお
り、かかる合成樹脂被覆は曲げ或いは衝撃等に対する機
械的特性にもすぐれているから、非磁性鋼材の被覆とし
て最もすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施による表面被覆非磁性鋼材を使
用した非磁性鉄筋格子の一部を示す平面図、第２図は第
１図の鉄筋格子を有するコンクリートスラブの電気抵抗
を測定するための説明図である。 図中１・・・試片、２，３，４，５・・・交点、６・・
・コンクリートスラブ、８・・・電気抵抗計。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面に防錆性を有するか、あるいは防錆性と電気絶
   縁性を兼ね備えた被覆層を有することを特徴とするコン
   クリート構造物用高Ｍｎ系非磁性鋼材。