JPS6067681A - プレストレスコンクリ−トの防食方法 - 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】 本発明は張力を与えられた鉄筋鋼材を用いて施工製造さ
れたプレストレスコンク・リート構造物の防食方法に閃
する。

プレストレスコンクリートには、コンクリートを硬化さ
せる前に鋼材に張力をかけるいわゆるブリテンション型
プレストレスコンクリート、貫通した孔を持つ硬化した
コンクリに調整して流し込み硬化させるいわゆるボスト
テンション型プレストレスコンクリート及びこれらの中
間領域のプレストレスコンクリートがある。

従来これらに使用される鋼イ口ｒは≦ユく防食処理がさ
れておらず、コンクリ−１・への海砂の使用及び使用さ
れる海浜Ｒ境での風雨中になっている。これらを防止づ
るためにはペイントを塗布することができるが、本［１
的に使用される鋼材は引張張力が加えられ伸びを生する
ため、ペイントの樹脂もこれに追従しなければならない
。この点でエポキシ樹脂等の反応硬化型は不適当であり
、水エマルジヨン類が好ましい。しかし一般には合成樹
脂エマルジョン中には樹脂分以外に種々の添加剤や残留
モノマーが含有されている。添加剤としては乳化剤、増
粘剤、ｐＨ調整剤、連鎖移動剤、粘度調整剤、防カビ剤
、凍結防止剤、造膜剤などがあり、これらの中にはｐＨ
が酸性のものがあったり、ハロゲン元素を含有している
ものもあり、金属材料を腐食させることが多い。また残
留モノマーは樹脂の種類によっても異なるが、有機酸の
場合もあり、これらも腐食の原因となる。またセメント
を塗剤北 に混入する場合、長期の使用が可鞄であるようにセメン
トの硬化遅延剤を用いるが、これふ らも有機酸であることが多く、やはり腐食も誘発する。

一方金属の防食剤として亜硝酸塩の利用は公知である。

例えば、特公昭８　Ｂ　−９４０号には亜硝酸ナトリウ
ムによるコンクリ−１・の鉄筋、鉄骨の防錆法が示され
ている１、しかしこれらはセメントに混合して使用され
ているため過酷な塩分が浸入する環境条件では有効な方
法とは言えないっ ま゛た、亜硝酸塩のうち亜硝酸ナトリウムを含有させた
場合、当該合成樹脂エマルジョンメント系製品と混線な
どをした場合、セメント中の硫酸根とナトリウムイオン
が反応し。

硫酸ナトリウムを生成【７．このＮａｚＳＯ＋　ハ結晶
粒子が粗大なので混線乾燥品の表面に白い粉が生成する
、いわゆる白華現象を呈し好ましくない。

そこで白華現象を生じなく、゛コンクリートの組成に近
いカルシウムの化合物である亜硝酸カルシウムを用い、
鋼材とコンクリ−１・の接着をより密にし、かつ鋼材の
伸縮にも追従し、亜硝酸カルシウムを保持するのに合成
樹脂エマルジョンを配合することが効果があることを見
い出し本発明に至った。すなわち本発明はプレストレス
コンクリート内の鉄筋鋼材の表面と合成樹脂エマルジョ
ンと亜硝酸カルシウムを主成分とする防食剤で囲んで施
工することを特徴とする鉄ｆＩｒＪｔＲ材の防食方法で
ある。

本発明に用いる防食剤としては、合成樹脂エマルジョン
の樹脂固型分１００重九部当り亜硝酸カルシウム０２〜
４０重量部の割合であるものが好ましい。

さらに防食剤が合成樹脂エマルジョンの樹脂固型分１０
０］ｉ量部当り亜硝酸カルシウム０２〜４０正足部と気
化性防錆剤を０．０１〜５重量部を含むものかさら１（
好ましい。

不発明番ごおいて用いられる合成樹脂エマルジョンとし
ては、例えば酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ｌｌｎ化ビ
ニリデン系、スチレン系、エチレン系、アクリル系、ニ
トリル系、ブタジェン系、ベメバ系、ウレタン系、エポ
キシ系、アルキッド系などの合成樹脂のホモポリマーお
よび２種以上のコポリマーなどの水性の樹脂エマルジョ
ンが挙げられる。

酢酸ビニル−エチレン共重合エマルジョンスチレン−ア
クリル共ｍ６エマルジヨンはいずれもセメント、コンク
リートとの接Ｈ性が良く、また塗布股上へのコンクリー
トの接着も良く、本目的には最も好ましいエマルション
といえる。

また、さらに第２の防食剤として気化性防錆剤が有効で
ある。すなわち、亜硝酸カルシウムは鉄類を不働態化環
境におくことを目的とするが塗膜がコンクリート内で剥
離した場合には効果が減少する。この場合には気化性防
錆剤が存在していれは銅に表面吸着層を形成し防錆する
ことがＣ’Ｊ　８Ｂとなる。一般にプレストレスコンク
リ−１・ではコンクリートに収縮亀裂を生ずることが少
いので、外力により塗膜の剥離づることは少ないか、水
剤の使用により防錆効果は完全となる。

気イ詑錆剤にはベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾ
トリアゾール及びそのカリウム塩、ナトリウム塩やジシ
クロヘキシルアミン、シクロへキシルアニリン及びその
酸塩、例えば亜硝酸塩などが特に経済的にも有効である
。

その他トリエタノールアミン、ジェタノールアミン、脂
肪族アミン及びそれらの酸塩及び塩基性リン酸アルミニ
ウム等も主要な防錆剤ではないが使用しうる。

プレストレスコンクリートに適用する具体的な手段とし
てはプリテンシゴン型の場合は水、セメント、セメント
の凝結遅延剤からなるセメント組成物１００重量部に対
し、本発明の防食剤０５〜１００重量部を混合ｌ、てな
るスラリーを鋼材（高張力鋼が多い）全面に付着させて
固める。

この鋼材に張力を与えた状態で型枠内に存置し、コンク
リート打設して硬化させることにヨリ、プレストレスコ
ンクリートとなす。

ボストテンション型の場合は、硬化したコンクリートに
貫通した孔を持ち、（この孔はシースでなる場合が多い
が）この孔に鋼材（高張力鋼が多い）を通し、−張力を
かけた状態にして、この鋼材とコンクリートの間隙ｊこ
水、セメント及び膨張促進剤（金凧アルミ粉）等からな
るセメントミルクを充填するが、本発明はこのセメント
ミルクｌ０（）重量部当り防食剤０．５〜５０重量部混
合したスラリーを充填することによって行うことができ
る。

第１表は固型分濃度４５％に調整した合成樹脂エマシン
ョン１００重爪部に、２型肌部−の亜硝酸カルシウムを
加えて混合した液を３倍に水で希釈したものを鋼板に１
２０２／ゴの割合で塗布し、８時間後にモルタルを２０
５ｍ厚みで打設し１４日間室内養牛した後引張剥離強度
を測定したものである。、この試験によりエマルジョン
と亜硝酸カルシウムの混合適合性も判断しうる。

酢酸ビニル−エチレン共重合エマルジョン、スチレン−
アクリル共重合エマルジョンが特に高い接着強度を示し
た。

水性合成樹脂エマルジョンに対し亜硝酸カルシウムを加
えて防錆効果を判定することに正。

よって、遺勲混合量は決定される。防錆効果を与えるた
めに水性、合成樹脂エマルジョンに混入する亜硝酸カル
シウムの濃度はエマルジョンの種類や、濃度、電解質の
種類や濃度、残存モノマー屋、ｐＨ１添加剤の種類や濃
度、さらに材料としての金属の組成によってｊ’、ｌる
。

従って通常は、ＪＩＳＡ６２０５−１９８２の附！ｔｆ
４書ｌ［鉄筋の塩水浸せき試験」に準拠して、該当水性
合成樹脂エマルジョンと収納する金属材料と同一の金属
片との間て発生ずる自然型ｔ！！Ｉｌｔ位の経時変化を
測定することによって決める。すなわちＪＩＳ八〇へ０
５−１９８２の附属書ｌに準拠し８．２．２の試験用塩
水に代えて該当木−性合成樹脂エマルジョンに所定の濃
度になる様亜硝酸カルシウムを加えた液を用い、４の鉄
筋に代えて収納する金属材料と同一の金属片を用い、５
の試験方法に準拠して行う。そして附属書１図８に示す
ごとく７日後の自然電極電位が「貝」の側に移行してお
れば、該水性合成樹脂エマルジョン中の亜硝酸カルシウ
ム濃度で防蝕効果が有ると見做す。

最初の試験での亜硝酸カルシウムの濃度はｏ、　ｌ　ｉ
景％程度とし、以後は適宜増減して試験をくり返し適正
値をめる。

防蝕に必要な量より多く亜硝酸カルシウムを含有させて
も経済的でなく、大過剰となると、エマルジョン中の樹
脂分が凝集する場合もあり好ましくない。

酢酸ヒニルーエチレン共重合エマルシ、ンを用いて亜硝
酸カルシウムの必要混合量の最低限界を知る方法を第２
表に示した。防錆性はおよそ０．１：ｇｉ％以上の添加
、すなわち樹脂固形分換算約０．２重ｆｆｉ％以上で発
揮できていることがわかるが腐食速度はやや高い傾向に
あり零値が限界である。上限界は使用環境にも佇キ関連
するが予示に加えると塗膜の強度が低下するのが一般で
ある。従ってそれは１↓ エマルジョンによっても異り、−概にも決め難いが、セ
メントを加えてミルクとして使用する場合には樹脂固形
分換算で最高４０重量外まで、単独に塗膜として使用す
る場合には１０重量％以下が好ましく、塗膜としてはさ
らに５〜１重量７０程度が最適である。第８表にはさら
に過酷な条件として銅棒に塗布したものを６時間空気乾
無しさらに５０℃で５時間乾煙し３％食塩水に浸漬し、
その効果を確認したものを示す０これにより本発明の効
果は明らかであるが、さらに気化性防錆剤がこの効果を
高めていることがわかる。゛ Ａ：メルカプトベンゾトリアゾールナトリウム塩 Ｂニジシクロヘキシルアミン ×　全面腐食（浸漬１日後より） △　健全（黒錆Ｉ〜３個） ○　ｌｌ　（２週間後点錆１個） ◎　ｌｌ　（２週間後も発錆なし） ※ｌ　住友化学工業製−スミ力フレックス※２　中央理
化工業製−リカボンド ※Ｂ　住人ノーガタック製−ラチクリート※４　ダイセ
ル化学製−セビアン−Ａ ×５　白木エクスラン製 の試験によっても明らかであるっ 普通ポルトランドセメント　１００部 酢酸ビニル−エチレン共重合エマ ルジョン（樹脂固型分４７％）　１０部メチルセルロー
ス　０．５部 水　４５部 上上記酪酸ビニル−エチレン共合エマルジョンは対固型
分５重量％の亜硝酸カルシウムを含み、０．５％のベン
ゾトリアゾールを自むものと、含まないものの２種類か
らなる。そのセメントミルクにそれぞれ線径２９朋のピ
アノ線を浸漬後、空気中で６０分乾燥後、１２０分囲６
ｏ℃の空気中で７１４乾燥し、塗膜準備した←娑弁宇称
操＃。

これを４　ａｍ　Ｘ　４α×１６−のプラスチック型枠
の長手方向に配線した。配線の方法は、４、ｌｌＷ×４
．の端部プラスチックの辺から１６Ｉｎ内側の中央部に
各々直径８闘の孔を４ケ所、両端で合計８ケ所あけて４
本のピアノ線を貫通させた。

このピアノ線を弱く緊張させた後ニ、水／セメント比０
．６５、豊浦標準砂／セメンＨのモルタルを打込んだ。

なお、使用した水はＪＩＳ　Ａ６２０５に従っの使用量
は、使用されるコンクリートの密度によっても異なるが
エマルジョン固型公務こ対して０．０１重量％以上であ
れば一般に有効であるが好ましくは００５％以上で、さ
らに良い効果か期待できる。最大量は経済性及び溶解度
から決まる。従って経済性から約５％が上限であり、好
ましくは２％以下である。

セメント、コンクリートに加えて使用する目的は塗膜厚
みを増加してＩｌ／ｉ＠性を高め、機械的強度及び周囲
のコンクリートとの接着を良くする目的である。特にボ
ストテンションプレストレスコシクリートにあっては樹
脂を含む水密なコンクリートによって周囲が硬められる
ためきわめて有効である。樹脂をセメントに混合するこ
とは特に新規なものではないが、本発明の新規性は防錆
性物質との組み合わせにある。亜硝酸カルシウムがコン
クリート中で有効に防錆性を発面する社から樹脂の混合
比を決定するのが最も良い方法である。

第５表はセメント、コンクリート中に存在する自由水中
に１．５６％の食塩が溶は込んだものと仮定したセメン
ト抽出液に銅平板を１週間浸漬して得られた発錆状況で
ある。（食塩の発錆力は１〜８％程度が一般に最適であ
るため１．５５％液を用いた。） 第　５　表 ※２０℃に於るセメント抽出液及びＣＯ２ガス吹込み中
性化液 これによりセメントが中性化するまでの長期間防錆性能
を確保するためには０．１％以上の亜硝酸カルシウムが
必要であることがわかる。前記のように樹脂固型分当り
の亜硝酸カルシウム必要量は０．２〜２０Ｍｍ％（外数
）であるから従って、コンクリート又はモルタルに対す
る樹脂エマルシコン（固型分換算）必要量は６（ｌｉ量
％〜０，５重猷跨となる。

実際のエマルジョンは約５０重量％固型分であるから必
要量は約１００重態％から約１重量％の間となる。

塩分の少ない場合を考慮すると０．５重量％の場合でも
有効である。ま′た、ボストテンシ７ンプレストレスコ
ンクリートの場合の注入用セメントミルクの場合及び躯
体コンクリートに含ましめる場合には最大量は５０重ｊ
１％まで減少しても効果は下らず経済的である。

ボストテンシコンプレストレスコンクリート用ｌこ使用
する。４場合にはピアノ線を囲む層の厚みは、塗膜の範
囲を越える厚さになるため、その公聴錆性は確保される
のでセメント、コンクリートに対するエマルジョン量（
固型分換算）は経済性を考慮すると２へ・Ｊ　１１％ま
で低下させることが出来る。

凝結遅延剤には塗３１すの使用期間を長くするためセメ
ントの凝結を遅ら刊るもので、グルコン酸、潤石酸、テ
゛キストリン、砂糖等かありまた膨張促進剤にはアルミ
ニウム粉末がある１、以下に実施例を挙げて本発明を−
さらに具体的に説明するが本発明はこれらの実施例によ
って限定されるものではなく、秤々応用実／７１［ｉで
きる。

実施例１〜４及び比較例１〜２ 第６ジくに示さイする防食剤人りセメン１−組成物を用
いｈ食ナストを行ｊＬった。

上記セメント組成物に線径２，９ｆｌのピアノ線を浸漬
へ後、空気中で２　ｈｒ乾燥後、１２０℃で１０分間乾
燥し゛て塗膜−を硬化させた。これを１６０寵ロＸ　２
０００　ｍ　Ｌの型枠の長手方向に配線した。配線の方
法は１６０Ｘ１６０ｍの端部から２０鱈内側の中央部に
各々直径８寵の孔を４ケ所、両端で合計８ケ所あけて４
本のピアノ線を貫通させた。このピアノ線を弱く緊張さ
せた後水／セメント比０，４０、単位セメント量４５０
Ｐｆ／−ｒ、単位粗骨材ｆｆ１ｌ１２０を／ｄ、単位細
骨材！１６８０Ｉ！ｆ７ｒｉのコンクリートを打ち込ん
だ。コンクリートを打ちこんでから棒状バイブレータ−
で締め固め、Ｈｈｒ後常圧でｌ　Ｏｈｒ　蒸気養生して
からピアノ線に８００Ｐｆの張力をかけ、そのままの状
態で２週間放置後応力をとり除いた。その後ピアノ線の
端部を切断し、モルタル端を含めてエポキシ樹脂で塗装
した。このようにして得られた試験体をＪＩＳ　Ａ６２
０５−８．２　で定められた塩分溶液に材令２８日で浸
漬し、１２ケ月後にとり出し開破してピアノ線をとり出
しその状態を観察した。結果を第７表に示す。

第　７　表 実施５ｉ　１〜５はいずれもすぐれた防食効果を示した
。比較例１は防錆剤の量が不足のだめ局部的な錆が発生
したものであり、比較例２はエマルジョンに対して亜硝
酸カルシウムし の量が多すぎるため、エマルシヨンが凝集１正常な塗膜
が形成されず錆が発生したものである。

実施例５〜８ 第８表に示す防食剤入りセメント組成物を用いて腐食テ
ストを行った。

１６（Ｌ＋ａ＋口Ｘ２０００鰭りの型枠の１６０Ｘ１６
０鵡の端部から２０囚の内側の中央部に２８　ｔａｒ　
ｅの゛鋼管を４ケ所通して設置する。その後この型枠に
水／セメント比０．４０．単位セメントゑ４５０Ｋｐ／
ｙ＋ｆ、単位粗骨柑量１１２０即／ゴ、単位細骨材風６
８０〜／曾のコンクリートを打ち込んだ。棒状バイブレ
ータ−で締め固め８ｈｒ　後に常圧でｌ　Ｏｈｒ　養生
してからＷ４管を引き抜いて穴をあけた。そのままの状
態で２週間放置後１’　６　ｍ　ＩｆのＰＣ鋼棒をその
穴に通し８ｏｏＸＰの張力をかけ端部を固定した。

その後人とＰＣｆｉ４棒のすき間に第８表に示す混合剤
を注入した。その後モルタル端、金属露出部はエポキシ
樹脂で塗装した。この様にして得られた試験体をＪＩＳ
　Ａ６２０５．８．２で定めら゛れた塩分溶液に材令２
８日で浸漬し、１２ケ月後にとり出し開破してＰＣｗ４
棒をとり出しその状態を観察した。

結果を第９表に杢すり− 第　９　表

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　プレストレスコンクリート内の鉄筋鋼材の表面
   を合成樹脂エマルジョンと亜硝酸カルシウムを主成分と
   する防食剤で囲んで施工することを特徴とする鉄筋鋼材
   の防食方法。
2. （２）防食剤が合成樹脂エマルジョンの樹脂固型分１０
   ０爪沁部当り亜硝酸カルシウム０．２〜４０重社部の割
   合である特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）防食剤が合成樹脂エマルジョンの樹脂固型分１０
   ０重量部当り亜硝酸カルシウム０゜２〜４０重量部とさ
   らに気化性防錆剤を０、Ｏ１〜５重Ｅ部を含む特許請求
   の範囲第１項記載の方法。