高純度鉄の腐食特性およびコンクリート補強材への適応性に関する研究

高纯铁的腐蚀特性及其对混凝土加固的适用性研究

基本信息

批准号：
18H00277
负责人：
平野裕一
金额：
$ 0.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00277/
关键词：
高純度鉄耐食性能コンクリート補強材

项目摘要

適切な設計・施工・維持管理が行われている鉄筋コンクリート構造物は、長期に渡りその形状を維持し機能が保持されるものである。しかし、コンクリートの内的あるいは外的要因によりコンクリート中の鉄筋腐食が生じると、かぶり部分の剥落が生じ、終局的には構造物の崩壊が生じる可能性があり社会的な影響が非常に大きい。ところで、奈良県にある法隆寺の金堂に使用されているような和釘は、千年以上の年月が経過してもほとんど腐食していないことが確認されている。和釘には純度0.1%の高純度鉄が使用されており、高純度鉄は腐食しにくいと言われている。そこで、和釘の特徴を踏まえ高純度鉄のコンクリート構造物への適用を考えてみた。木材中での高純度鉄は普通鋼材よりも高い耐食性能を有していると考えられる。しかし、高アルカリ環境となるコンクリート中における知見はほとんどないのが現状である。本研究では、特に高純度鉄の腐食特性の把握に主眼を置いた。本研究では、水溶液中における表面状態の観察および電気化学的測定により腐食状況を把握し、コンクリート補強材である鉄筋としての適用を見据えた比較、検討を実施した。将来的にコンクリート用の鉄筋としての使用の可能性を検討することを目的として、様々なpHおよび塩化物イオンの環境下における水溶液中での腐食試験を実施した。その結果、高純度鉄はpH11以上の水溶液中で耐食性の酸化皮膜が生じ、塩化物イオンに対する耐食性能も普通鋼材に比べて優れていることが分かった。一旦、耐食性の酸化皮膜が形成されると、水溶液のpHが中性付近まで低下しても耐食効果が維持される結果も得た。高アルカリ環境下において、高純度鉄には、普通鋼材よりも緻密な酸化皮膜が形成される可能性があり、鉄筋コンクリートとしての耐食性能は高くなると考えられる。ただし、コンクリート補強材として検討する上では、加えて力学的性質の把握も必要となる。

正确设计、建造和维护的钢筋混凝土结构将在很长一段时间内保持其形状和功能。但如果由于混凝土内部或外部的因素导致混凝土中的钢筋发生腐蚀，覆盖部分可能会脱落，最终导致结构倒塌，造成非常大的社会影响。顺便说一句，已经证实，日本的钉子，例如奈良县法隆寺大殿所使用的钉子，即使过去了一千多年，也几乎没有被腐蚀。日本的钉子是由纯度为0.1%的高纯度铁制成的，据说高纯度铁不易腐蚀。因此，我们根据日本钉子的特点，考虑将高纯铁应用到混凝土结构中。人们认为，木材中的高纯度铁比普通钢具有更高的耐腐蚀性。然而，目前对于混凝土这种高碱性环境的认识还很少。在这项研究中，我们重点了解高纯铁的腐蚀特性。在本研究中，我们通过观察水溶液中的表面状态和电化学测量来掌握腐蚀状况，并进行比较和研究，以应用于作为混凝土增强材料的钢筋。在不同pH值和氯离子环境下的水溶液中进行了腐蚀试验，目的是研究其未来用作混凝土钢筋的可能性。结果发现，高纯铁在pH值为11以上的水溶液中形成耐腐蚀的氧化膜，其对氯离子的耐腐蚀性也优于普通钢。我们还发现，一旦形成耐腐蚀氧化膜，即使水溶液的pH值降至中性附近，仍能保持耐腐蚀效果。在高碱性环境下，高纯度铁可能会形成比普通钢材更致密的氧化膜，因此认为钢筋混凝土的耐腐蚀性会更高。然而，当将其视为混凝土增强材料时，也有必要了解其力学性能。