(57)【要約】【課題】コンクリートに埋設して用いられる鋼材における水素脆化を抑制する。【解決手段】まず、第１工程Ｓ１０１で、鋼材の表面を疎水化する。例えば、鋼材の表面をシランカップラーで修飾して疎水化すればよい。次に、第２工程Ｓ１０２で、表面が疎水化された鋼材をコンクリート中に埋設してコンクリート構造を作製する。これにより、作製されたコンクリート構造においては、コンクリートに埋設されている鋼材の表面を覆う状態に水の膜などが形成されにくくなり、水の存在による、鋼材への水素侵入が抑制されるようになる。【選択図】  図１
2014133911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面を疎水化する第１工程と、
表面が疎水化された前記鋼材をコンクリート中に埋設してコンクリート構造を作製する第２工程と
を少なくとも備えることを特徴とする水素脆化の抑制方法。
【請求項２】
請求項１記載の水素脆化の抑制方法において、
前記第１工程では、前記鋼材の表面をシランカップラーで修飾して疎水化することを特徴とする水素脆化の抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリートの鉄筋などの鋼における水素脆化を抑制する水素脆化の抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建造物などの構造物では、遅れ破壊が問題となることがある。遅れ破壊とは、静的な負荷を受けているある条件下で使用している鋼材などが、ある時間の経過後、外見上ではほぼ塑性変形を伴うことなく、突然脆性的に破壊する現象である。この遅れ破壊のメカニズムは十分に解明されていないが、水素が金属に侵入して延性が失われることによる水素脆性によるものと考えられている。例えば、鉄筋コンクリートの鉄筋などのコンクリートに埋設されている鋼材では、アルカリ性と推定されるコンクリートの中の環境で、応力・鉄鋼種別などにより、水素脆化が生じるとする報告と生じないとする報告があり，検討が続けられている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】齋藤博之、藤本憲宏、澤田孝、「高強度鋼への水素侵入効率」、電気化学会第７９回大会講演予稿集，２０５頁、２０１２年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した水素脆性を抑制するために、水素が侵入しても金属組織内に強く束縛されて金属組織に影響しない材料の検討、また、鋼材の合金組成を検討するなど、種々の水素脆性対策技術が模索されている。しかしながら、いずれにしても鋼材を用いている場合、コンクリート内という環境であっても鋼材の表面で水素が発生可能性は現段階では否定できない。これが鋼材に吸着し、鋼種によっては水素脆性を引き起こす発端となり得る。
したがって、条件によっては水素脆性が引き起こされてしまう可能性があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、コンクリートに埋設して用いられる鋼材における水素脆化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水素脆化の抑制方法は、鋼材の表面を疎水化する第１工程と、表面が疎水化された鋼材をコンクリート中に埋設してコンクリート構造を作製する第２工程とを少なくとも備える。
【０００７】
上記水素脆化の抑制方法において、第１工程では、鋼材の表面をシランカップラーで修飾して疎水化すればよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、鋼材の表面を疎水化するようにしたので、コンクリートに埋設して用いられる鋼材における水素脆化が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における水素脆化の抑制方法を説明するフローチャートである。
【図２】図２は、鉄筋１０１が埋設されているコンクリート１０２の一部構成を示す断面図である。
【図３】図３は、鉄筋１０１が埋設されているコンクリート１０２の一部構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における水素脆化の抑制方法を説明するフローチャートである。この水素脆化の抑制方法は、まず、第１工程Ｓ１０１で、鋼材の表面を疎水化する。例えば、鋼材の表面をシランカップラーで修飾（シランカップラー剤を塗布）して疎水化すればよい。次に、第２工程Ｓ１０２で、表面が疎水化された鋼材をコンクリート中に埋設してコンクリート構造を作製する。
【００１１】
上述した実施の形態によれば、作製されたコンクリート構造においては、例えば、コンクリートに埋設されている鋼材の表面を覆う状態に水の膜などが形成されにくくなり、水の存在による、鋼材への水素侵入が抑制されるようになる。
【００１２】
コンクリート中は、アルカリ性と考えることができ、このような環境下では、鋼材表面に存在する水が電子を受け取って水素と水酸化物イオンとを生成し、この水素が鋼材に侵入することで水素脆性が発生するものと考えられる（非特許文献１参照）。このため、コンクリート内の鋼材に対する水素侵入は、水の存在による上述した生成反応で律速されることになる。従って、この反応が抑制できれば、水素侵入が抑制できる。
【００１３】
上述した反応は、鋼材表面に水が接して存在するために発生するため、この水を減じることがひとつの解決方法としてあげられる。コンクリート中には、一般に気泡と水が同時に存在している。これに対し、鋼材の表面を疎水性にすれば、水の濡れが悪くなり気泡に由来する空気と接する表面積を、水と接する表面積より大きくすることが可能と考えられる。
【００１４】
従って、コンクリート構造体を作製する時に、鉄筋などの鋼材をコンクリートに埋設する前に、鋼材表面を疎水化する。疎水化は、よく知られた既存の方法を利用すればよいが、一例として、鋼材の表面にシランカプラーを修飾すればよい。鋼材表面の一部または全部をシランカプラーで修飾すれば、鋼材表面の疎水性を向上させることが可能である。例えば、シランカップラーを用いることで、水接触角１２０度近辺まで鋼材の表面を疎水化できる。
【００１５】
コンクリートは、絶対乾燥状態（０％）から完全湿潤状態（１００％）まで水を含有し得る（飽水率）が、通常の環境では、これらの中間の値をとる。一般の屋外環境では、雨天および晴天などの天候により変動するが、５０〜７０％前後の飽水率である。
【００１６】
このとき、図２に示すように、鉄筋１０１を埋設しているコンクリート１０２の細孔１０２ａは、平均として体積で５０〜７０％が水で埋まり、残りが空気により満たされる。コンクリート１０２は、複数の細孔１０２ａを備える多孔体である。ただし、通常は、鉄筋１０１の表面は親水性であるために水に濡れ、鉄筋１０１の近辺のコンクリート１０２における細孔１０２ａのほぼ１００％が、水１１１で満たされ、水１１１の層が鉄筋１０１の表面を覆っている。このように、水１１１と接する部分が電気化学反応（電荷の移動）に寄与し、この反応で水素が発生する。
【００１７】
この状態では、図３に示すように、鉄筋１０１の表面にシランカップリング層１０３が形成されているなどにより疎水化されていると、鉄筋１０１の表面近傍にあるコンクリート１０２の細孔１０２ａにも、水１１２と空気１１３の層が生じる。接触角１２０度の疎水性（撥水性）の表面が形成されていると、体積で５０％程度までの空気１１３が入り得る。
【００１８】
このような状態では、鉄筋１０１において、空気１１３がある面は電気化学反応には寄与せず、水１１２と接する部分のみが電気化学反応に寄与して水素が発生する。この場合では、水素発生の電気化学反応を起こす部分が減少する。
【００１９】
電荷の移動による抵抗は、電気化学的には電荷移動抵抗（分極抵抗）として測定され、疎水化していない鉄筋をコンクリートに埋設して１か月の屋外暴露をした場合には、０．６ＭΩｃｍ2であったが、鉄筋表面を疎水性にしてからコンクリートに埋設して１か月の屋外暴露をした場合には１ＭΩｃｍ2の程度であった。
【００２０】
鉄筋表面が疎水性とされている場合、電気化学反応の電荷移動抵抗が大きくなるので、水素の発生反応は抑制される。水素ガスの鉄筋表面付近の濃度ｐH2と侵入水素量ｐsolは、ジーベルツ則により「ｐsol∝ｐH21/2」の関係で相関することが知られている。水素発生が抑制されれば、鋼材に対する侵入水素量も抑制されることになる。従って、水素脆化の原因である水素の鋼材への侵入量が小さくなり、水素脆化が抑制されるようになる。
【００２１】
以上に説明したように、本発明では、コンクリートに埋設される鋼材の表面を疎水化しておくようにしたので、鋼材表面における水が電子を受け取って水素と水酸化物イオンとを生成する反応が抑制でき、鋼材における水素脆化が抑制できるようになる。
【００２２】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００２３】
１０１…鉄筋、１０２…コンクリート、１０２ａ…細孔、１０３…シランカップリング層、１１１…水、１１２…水、１１３…空気。
【図１】
2014133911.tif 000003
【図２】
2014133911.tif 000004
【図３】
2014133911.tif 000005