(57)【要約】【課題】特別な装置を設置することなく、塩害環境の厳しい海洋においても長期の耐久性を有する構造物部材とすることができる耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体を提供すること。【解決手段】鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記鉄筋が表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有することを特徴とする耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体を用いる。表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有する鉄筋に、さらにシランカップリング剤層が積層されていることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記鉄筋が表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有することを特徴とする耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項２】
鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記鉄筋が表面にシランカップリング剤層を有することを特徴とする耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項３】
表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有する鉄筋に、さらにシランカップリング剤層が積層されていることを特徴とする請求項２に記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項４】
鉄筋が、鉄筋の表面にＨ3ＰＯ4：2〜15mol/lおよびＶ2Ｏ5：0.1〜300ｇ/ｌを含有する処理液を塗布した後に洗浄して乾燥し、さらにシランカップリング剤：0.1〜2mass%を含有する処理液を塗布して洗浄した後に、60〜200℃で加熱して得られる酸化物層とシランカップリング剤層とを積層した鉄筋であることを特徴とする請求項３に記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項５】
シランカップリング剤がアミノ系シランカップリング剤であることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項６】
かぶりが２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項７】
鉄筋の長さ方向に垂直な断面において水和硬化体の面積に対する前記鉄筋の面積率が０．２〜１０％であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項８】
水和硬化体における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項９】
水和硬化体が、さらにフライアッシュを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項１０】
水和硬化体におけるフライアッシュの含有量が５０〜３００ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする請求項９に記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【請求項１１】
水和硬化体が、さらにアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋環境等の腐食の極めて厳しい環境で用いる構造物での利用に好適な耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートは、コンクリート中の高アルカリによって鉄筋の表面に不動態皮膜が形成されるため鉄筋が防食され、長期に渡って強度と耐久性を発揮する構造部材である。
【０００３】
しかしながら、近年のコンクリートは、骨材の入手事情が悪化し、例えば、アルカリ骨材反応を生じる可能性がある安山岩や、塩分を含む海砂等を骨材として使用せざるを得ない場合がある。良質な骨材を使用したコンクリートと比較して、これらの骨材を使用した場合、耐鉄筋腐食性に劣る等の問題があった。また良質な骨材を使用したコンクリートの場合であっても、これを海洋構造物に適用した際には、コンクリートを透過した塩化物イオンによって鉄筋表面の不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、発生した錆に起因する体積膨張によってコンクリートが剥落する。当然のことながら、鉄筋と外界との間に存在するコンクリートの厚み（かぶり厚）を増大させることにより、塩化物イオンが鉄筋の表面に到達する時間を遅延させることができるが、コンクリートのかぶり厚の増大により構造物が大型化するためコストが増大するという問題がある。
【０００４】
上記のような鉄筋コンクリートの塩害を克服する手段としては、例えば以下の（ａ）〜（ｃ）の公知の技術が上げられる。
【０００５】
（ａ）犠牲陽極を用いてコンクリート中の鉄筋をカソードに分極し、防食する技術：犠牲陽極を用いてコンクリート中の鉄筋をカソードに分極する際に、鉄筋コンクリート構造物の海水浸漬面上の気中部である飛沫帯から海上大気部についてはコンクリートの乾燥により電気抵抗が高くなるために電気防食が困難であるが、ポンプで海水をくみ上げ、予め構造体の気中部の表面を覆った保水材で電解質となる海水を保持してコンクリートの電気抵抗を減じることにより、電気防食を有効にする技術である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
（ｂ）鉄筋の表面にエポキシ樹脂とシランカップリング処理層を積層する技術：鉄筋の表面にエポキシ樹脂とシランカップリング処理層を積層することにより、コンクリート中の鉄筋の耐塩害性を向上させる技術である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
（ｃ）鉄筋の表面に亜鉛・アルミニウムの擬似合金を溶射することにより、耐塩害性を向上させる技術：鉄筋の表面に亜鉛・アルミニウムの擬似合金を溶射することにより、耐塩害性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平６−６５９３６号公報
【特許文献２】特開平５−９７６０号公報
【特許文献３】特開平９−４１１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、（ａ）犠牲陽極を用いてコンクリート中の鉄筋をカソードに分極し、防食する技術を実際の構造物で実施するためには極めて大掛かりな装置が必要となり、このような装置を長期間に渡って運転・管理・維持することは非常にコスト高である。
【０００９】
また、（ｂ）鉄筋の表面にエポキシ樹脂とシランカップリング処理層を積層する技術では、エポキシ樹脂が硬く破断伸びを数％程度しか有していないため、鉄筋を曲げた際に、エポキシ層にクラックや剥離が発生し、その部分の耐食性が失われてしまうという問題がある。またエポキシ樹脂で被覆した鉄筋は溶接性が悪く溶接欠陥が発生するだけでなく、溶接部は樹脂層が焼失するため耐食性が劣るという問題がある。
【００１０】
さらに、（ｃ）鉄筋の表面に亜鉛・アルミニウムの擬似合金を溶射することにより、耐塩害性を向上させる技術では、溶射皮膜が金属間化合物を形成するため極めて脆く、鉄筋を曲げ加工した際には溶射皮膜にクラックが発生したり、溶射皮膜が剥落して、防食性が失われるという問題が生じる。
【００１１】
このように従来の技術を用いてコンクリートやモルタル等の水和硬化体中の鉄筋の腐食を防止して、鉄筋を有する水和硬化体の塩害を克服することは困難である。
【００１２】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、特別な装置を設置することなく、塩害環境の厳しい海洋においても長期の耐久性を有する構造物部材とすることができる耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記鉄筋が表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有することを特徴とする耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（２）鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記鉄筋が表面にシランカップリング剤層を有することを特徴とする耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（３）表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有する鉄筋に、さらにシランカップリング剤層が積層されていることを特徴とする（２）に記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（４）鉄筋が、鉄筋の表面にＨ3ＰＯ4：2〜15mol/lおよびＶ2Ｏ5：0.1〜300ｇ/ｌを含有する処理液を塗布した後に洗浄して乾燥し、さらにシランカップリング剤：0.1〜2mass%を含有する処理液を塗布して洗浄した後に、60〜200℃で加熱して得られる酸化物層とシランカップリング剤層とを積層した鉄筋であることを特徴とする（３）に記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（５）シランカップリング剤がアミノ系シランカップリング剤であることを特徴とする（２）ないし（４）のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（６）かぶりが２０ｍｍ以上であることを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（７）鉄筋の長さ方向に垂直な断面において水和硬化体の面積に対する前記鉄筋の面積率が０．２〜１０％であることを特徴とする（１）ないし（６）のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（８）水和硬化体における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（９）水和硬化体が、さらにフライアッシュを含有することを特徴とする（１）ないし（８）のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（１０）水和硬化体におけるフライアッシュの含有量が５０〜３００ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする（９）に記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（１１）水和硬化体が、さらにアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）ないし（１０）のいずれかに記載の耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、内部の鉄筋に対する防食性に優れた水和硬化体が得られる。このため、塩害により従来の鉄筋コンクリートが短期間で崩壊するような海洋環境においても、長期間の使用が可能な構造物を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、水和硬化体の配合原料を最適化することにより、従来のセメント等を結合材として用いたコンクリートよりも緻密な組織を有する水和硬化体を得て、これを鉄筋と組み合わせることで、塩害環境の厳しい海洋においても長期の耐久性を有する構造物部材として使用できることを見出し、本発明を完成した。まず水和硬化体の配合原料について説明する。
【００１６】
水和硬化体は、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有する。
【００１７】
水和硬化体の原料のうち、製鋼スラグは骨材および結合材として作用する。骨材として作用させるための製鋼スラグの粒度分布は、コンクリート用の細骨材や粗骨材に相当するような粒度とし、粒径が０．０７５ｍｍ以上程度、また最大粒径が４０ｍｍ以下程度とすることが好ましい。また、結合材として作用させるための製鋼スラグは微粉であることが好ましく、粒径が０．１５ｍｍ未満程度であることが好ましい。したがって、結合材としての粒径と骨材としての粒径をそれぞれ満足するスラグ粒子が含まれている適当な粒度分布を有する製鋼スラグ（例えば、或る条件で粉砕処理した製鋼スラグやその粉砕処理後に篩分した製鋼スラグ）を使用することが望ましい。
【００１８】
製鋼スラグは長期間に渡り弱アルカリ性を持続することから、鉄筋の耐腐食性に対して極めて高い効果を発揮する。これは製鋼スラグの塩基度（ＣａＯ/ＳｉＯ2）が大きいほど効果が高い。なお、水和硬化体の材料として使用する製鋼スラグの塩基度は、通常１〜３の範囲である。また、製鋼スラグは通常の砂利等の骨材と異なりアルカリ骨材反応を起こさないため、水和硬化体そのものの耐久性が優れるだけでなく、アルカリ骨材反応に起因するひび割れも抑制できるので、ひび割れを介した酸素や塩化物イオンの浸透が起こらず、水和硬化体中の鉄筋の防食の観点からも好ましい。
【００１９】
水和硬化体の原料として高炉スラグ微粉末を用いるのは、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末が製鋼スラグによりアルカリ刺激を受け効率的に水和反応するためだけでなく、従来のコンクリートよりも硬化物が緻密な組織を有するため、水和硬化体中の鉄筋の腐食に有害な酸素や塩化物イオンの透過を著しく抑制できるからである。また、高炉スラグ微粉末と製鋼スラグ中の遊離ＣａＯ（free-CaO）が反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するためである。高炉スラグ微粉末としてはJIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」を特に好ましく用いることができる。
【００２０】
高炉スラグ微粉末の水和硬化体中の配合量は、１００〜６００ｋｇ／ｍ3であることが好ましい。１００ｋｇ／ｍ3未満ではコンクリート代替として必要な１８Ｎ／ｍｍ2以上の圧縮強度が得られない場合があり、６００ｋｇ／ｍ3を超えると強度の増加はほとんど無く不経済となるためである。高炉スラグ微粉末のより好ましい配合量は、２００〜４００ｋｇ／ｍ3である。
【００２１】
水和硬化体は、さらにフライアッシュを含有することが好ましい。
【００２２】
水和硬化体の原料としてフライアッシュを用いるのは、製鋼スラグ中のＣａ成分とフライアッシュが効率的に反応することによりフライアッシュのポゾラン反応が進むためである。また、フライアッシュと製鋼スラグ中の遊離ＣａＯが反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するためである。さらに、フライアッシュの適量の配合でワーカビリティを向上させる効果もある。フライアッシュはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」を用いることが好ましいが、原粉および加圧流動床灰の使用等も可能である。
【００２３】
フライアッシュの水和硬化体中の配合量は、５０〜３００ｋｇ／ｍ3であることが好ましい。５０ｋｇ／ｍ3未満では製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果が低く、３００ｋｇ／ｍ3を超えると水を加えて練混ぜた後のフレッシュな状態の粘性が高くなり、ワーカビリティが悪化するため、また製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果も変わらず不経済であるためである。フライアッシュのより好ましい配合量は、５０〜１５０ｋｇ／ｍ3である。この範囲の配合量では、製鋼スラグの水和膨張抑制効果に加えて、大きなワーカビリティ向上効果が得られる。
【００２４】
水和硬化体の原料として、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、および各種セメントから選ばれる１種または２種以上を含有することが好ましい。
【００２５】
水和硬化体の原料として、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、および各種セメントから選ばれる１種または２種以上を使用する場合、高炉スラグ微粉末に対して、質量比で１％以上配合することが好ましい。これは、高炉スラグ微粉末が有する潜在水硬性を効率的に発現させるためのアルカリ刺激材として配合するものであり、製鋼スラグのアルカリ刺激だけでは不足する場合に配合することが望ましい。１mass%以上としたのは、１mass%未満ではアルカリ刺激としての効果が低いためである。上限は特に設定しないが、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物の場合、１００mass%を超えて配合してもアルカリ刺激効果が変わらず不経済となる。アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物配合の場合、好ましくは、５〜２０mass%の配合とする。なお、各種セメントの場合は、高炉スラグ微粉末に対するアルカリ刺激だけでなく、セメント自体の水硬性も発揮されるため、１００mass%を超えて配合しても圧縮強度が増加する効果を有する。各種セメント配合の場合、好ましくは１０〜１５０mass%の配合とする。
【００２６】
なお、各種セメントとは、JIS R 5210「ポルトランドセメント」、JIS R 5211「高炉セメント」、JIS R 5212「シリカセメント」、JIS R 5213「フライアッシュセメント」、JIS R 5214「エコセメント」のことである。
【００２７】
次に、水和硬化体中の鉄筋について説明する。
【００２８】
本発明の水和硬化体は、鉄筋が表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有する、または鉄筋が表面にシランカップリング剤層を有するものである。表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層を有する鉄筋に、さらにシランカップリング剤層が積層されていることが好ましい。
【００２９】
鉄筋の表面に酸化物層とシランカップリング剤層とを積層する際には、鉄筋の表面にＨ3ＰＯ4：2〜15mol/lおよびＶ2Ｏ5：0.1〜300ｇ/ｌを含有する処理液を塗布した後に洗浄して乾燥し、さらにシランカップリング剤：0.1〜2mass%を含有する処理液を塗布して洗浄した後に、鉄筋を60〜200℃で加熱して製造することが望ましい。また、シランカップリング剤はアミノ系シランカップリング剤を用いることが好ましい。
【００３０】
水和硬化体中の鉄筋の腐食は、水和硬化体と鉄筋との界面で発生する場合が多い。これは、水和硬化体が完全な遮断層でないため、外部から浸入して水和硬化体を長期間に渡って拡散する、水、酸素およびイオンなどが水和硬化体と鉄筋表面との界面に到達する結果、鉄筋表面（あるいは表面上の処理層）と水和硬化体との間の接着結合が破壊されるとともに、鉄筋表面上で腐食反応が起きることが原因と考えられる。従って、まず鉄筋の表面を表面処理層によって保護するとともに、水和硬化体と鉄筋表面との界面において容易に破壊できない強い結合を造ることが、耐端面剥離性や二次密着性を向上させることにつながる。
【００３１】
そこで、本発明では、鉄筋の表面にＦｅとＰとＶとを含む酸化物層、またはシランカップリング剤層を形成する。特に好ましくは、鉄筋の表面にＦｅ、ＰおよびＶを含む酸化物層、シランカップリング剤層の順に表面処理層を積層し、この表面処理層を介して、水和硬化体と鉄筋とを結合させる。
【００３２】
まず、Ｆｅ、ＰおよびＶを含む酸化物層について説明する。この酸化物層は、Ｈ3ＰＯ4とＶ2Ｏ5とが添加された処理液を鉄筋表面に適用して得られる被膜であり、次の作用がある。
【００３３】
すなわち、Ｈ3ＰＯ4は、鉄筋表面をエッチングし鉄筋表面に極薄い酸化層を生成させる。一方、Ｖ2Ｏ5は、りん酸と錯体を形成するものや単独で溶解するものが混在し、鉄筋表面にバナジウムが吸着する結果、該表面を不導態化させる。かような両者の働きがバランスして、鉄筋の表面に酸化層が成長するが、この成長過程で、りん酸、バナジウム錯体やバナジウムが酸化皮膜に取り込まれ、Ｆｅ、ＰおよびＶを含む酸化物層が形成される。
【００３４】
この酸化物層は非常に薄いが、鉄筋表面で強固でかつ不導態化された酸化皮膜となり、鉄筋の腐食に対する感受性を低下させる機能を有する。
【００３５】
ここで、この酸化物層の形成に用いる処理液における、Ｈ3ＰＯ4添加濃度が２mol／ｌ未満では十分なエッチング効果が得られず、一方15mol／ｌを超えると逆に鉄筋表面が不導態化してしまいエッチングが進行しないため、Ｈ3ＰＯ4添加濃度を２〜15mol／ｌの範囲に規制する必要がある。
【００３６】
また、Ｖ2Ｏ5は、難水溶性の酸化物であり、水溶液中ではｐＨの低下ないしは上昇により、溶解量が増加する。このＶ2Ｏ5の溶解量は多ければ多いほど効果は高いことから、飽和するまで添加することが好ましく、具体的には、0.1〜300ｇ／ｌで添加する必要がある。すなわち、Ｖ2Ｏ5の添加濃度が0.1ｇ／ｌ未満では、鉄筋の表面に吸着あるいは、酸化物層に取り込まれるバナジウムが十分な効果を示す量にいたらず、一方300ｇ／ｌを超えると、Ｖ2Ｏ5の溶解量を超えるため、結果的に鉄筋表面に吸着あるいは酸化層に取り込まれるバナジウム量が飽和し、それ以上の効果を期待できない。さらに、十分な酸化物層が得られず、性能が低下してしまう。
【００３７】
なお、鉄筋表面に上記の処理液を付着させる際、その処理時間は特に規定しないが、好ましくは、30秒〜300秒の間である。すなわち、処理時間が短すぎると酸化物層が生成せず、長すぎると不安定な酸化物層が生成してしまうからである。更に処理液の付着後に適当な処理時間を経て、鉄筋の表面を洗浄（水洗）することが必要であるが、これは酸化層に取り込まれなかった余分なりん酸やバナジウムを除去するためである。この洗浄がないと、鉄筋表面に残留したりん酸やバナジウムが、界面の不安定層を形成することになるため、洗浄により除去することが必要になる。洗浄の後、洗浄水などを除去するために乾燥する。
【００３８】
次に、シランカップリング剤層について説明する。シランカップリング剤は鉄筋と水和固化体との密着性を改善するのに有効である。また、上記の酸化皮膜には密着に有用な極性基が少ないため、上記の酸化物層上にシランカップリング剤処理液で処理を行い、水和硬化体との密着に有効でかつ結合エネルギーの高いシランカップリング剤層を形成して、不足する密着性を補うことができる。
【００３９】
シランカップリング剤をアミノ系シランカップリング剤とすることが好ましい。特に上記の酸化物層上に形成する場合に最も適しているのが、アミノ系のシランカップリング剤である。なぜなら、アミノ系シランカップリング剤はアミンを有し、このアミン部分が酸化物層上のＯＨ基、水和硬化体中の極性基（グリシジル基、水酸基、カルボキシル基など）と反応性が高く、かつ結合エネルギーも高いからである。また、シランカップリング剤が有するシラノール基も同様で、アミノ系シランカップリング剤を用いるとアミンとシラノール基のどちらの極性部分が酸化物層に吸着しても安定した密着性が得られるためである。また、シランカップリング剤の中でも、溶液中の安定性が高く、使用し易いためである。
【００４０】
酸化物層の上に、シランカップリング剤層を設ける際には、このシランカップリング剤層は、上記の酸化物層を形成した鉄筋に、シランカップリング剤： 0.1〜２mass％を含有する溶液を付着させ、洗浄後に鉄筋を60〜200℃の温度域に加熱することによって形成する。まず、シランカップリング剤の溶解量が0.1mass％未満では、付着後に吸着するシランカップリング剤が少なくなり所期する効果が得られず、一方２mass％を超えると、自己縮合により溶液安定性の劣化、つまりシランカップリング剤分子が自己縮合により、２量体、３量体など多量体となるため、液中での沈殿、あるいはゲル化が生じる。さらに、分子量が大きくなるために、酸化物層上への吸着阻害が起きて、適正な処理ができなくなるため、0.1〜２mass％に限定する。
【００４１】
ここで、シランカップリング剤を含む溶液の溶媒としては、純水に、酢酸水溶液、塩酸水溶液および硝酸水溶液の１種または２種以上か、或いはさらにエタノールを加えたものが適している。なぜなら、シランカップリング剤は、溶媒中で脱アルコール反応およびシラノール基の自己縮合反応による安定性の問題があるからである。すなわち、シラノール基の自己縮合反応速度および最終的に安定する平均分子量は、溶液中のｐＨに依存する。これは、シランカップリング剤の構造に起因しており、その構造によって最適なｐＨ範囲（主に酸性域に存在）が存在している。このｐＨ域に溶媒をコントロールする必要があるので、酸溶液によりコントロールすることが好ましい。また、エタノールは、鉄筋に塗布する場合には、表面の濡れ性を向上させるため、あるいは最適ｐＨ域でも自己縮合反応が非常に速い場合には、これを抑制する為加えることが好ましい。
【００４２】
この溶液を鉄筋に付着させた後、該溶液中のシランカップリング剤が酸化物層側に吸着されるための時間を取る必要があり、この時間は好ましくは５秒〜300秒程度である。さらに、先の処理と同様に洗浄（水洗）する必要があるが、これは未反応のシランカップリング剤を除去するためであり、洗浄処理がないと未反応のカップリング剤が残留してしまい不安定な界面を形成してしまう。
【００４３】
次いで、焼き付け並びに乾燥の鉄筋の温度を、60〜200℃に限定したのは、シラノール基は酸化物層の表面に吸着した状態で存在し、これを加熱すると、シラノール基と酸化物表面の水酸基とが脱水縮合し、より強い結合になるためである。すなわち、加熱温度が60℃未満では、この効果が顕著でなく、一方200℃を超えると、シランカップリング剤の一部が分解してしまう。好ましくは、80〜120℃の範囲とする。
【００４４】
なお、シランカップリング剤には、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラアミン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）テトラアミン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１．３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカップリング剤、３−グリシドキシプロピルメチルエトキシシランなどのエポキシ系シランカップリング剤、又は、３−メルカプトプロピルトリエトキシシランなどのメルカプト系シランカップリング剤を用いることができる。
【００４５】
鉄筋の表面から水和硬化体外面までの厚さであるかぶり（以下、「かぶり厚」と記載する。）は、２０ｍｍ以上とすることが好ましい。かぶり厚が２０ｍｍ未満の場合には、外界から浸透する腐食因子である塩化物イオンを十分に遮断できない場合があるからである。
【００４６】
水和硬化体に占める鉄筋の割合が、鉄筋の長さ方向に垂直な断面において、水和硬化体部分の断面積に対して鉄筋の断面積が０．２〜１０％の面積率となるように配筋する。本発明の鉄筋を有する水和硬化体で構造物を製造する場合、構造物の断面において硬化体の断面積に対して鉄筋の断面積が０．２％未満の場合には、鉄筋配合による耐力の増強効果が得られず好ましくない。また、構造物の断面において硬化体の断面積に対して鉄筋の断面積が１０％を超える場合には、資材コストに見合った効果が得られないだけでなく、作業効率が著しく低下するので好ましくない。
【００４７】
水和硬化体は、上記の原料を配合して、水を加えて混練して、所定の型枠等に打ち込んで養生して製造する。打ち込みの際に酸化物層、シランカップリング剤層の表面処理層を有する鉄筋を配筋して、鉄筋を有する水和硬化体とする。
【００４８】
水和硬化体の養生方法は、所定の強度が確保できれば、水中養生、現場養生、蒸気養生等の通常用いられる何れの方法をも用いることができる。
【実施例１】
【００４９】
各種濃度のＨ3ＰＯ4水溶液にＶ2Ｏ5を0.05〜320ｇ／ｌ添加し、25℃で172時間攪拌して種々の処理液を作製した。作製した各処理液を、表面をスチールグリッドでブラスト処理した鉄筋の表面に塗布し、2分間静置した後、純水で洗浄し、60℃の熱風で乾燥させた。
【００５０】
その後、γ−アミノプロビルトリエトキシシラン（シランカップリング剤：ＳＣ−Ａ）を純水（溶媒）に対して0.05〜2.5mass％の各種濃度で溶解し、60分間マグネチックスターラで攪拌した溶液と、0.5mass％酢酸水溶液に10mass％のエタノールを添加した溶媒に、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラアミン（シランカップリング剤：ＳＣ−Ｂ）を各種濃度で溶解し、120分マグネチックスターラで攪拌した溶液と、0.5mass％酢酸水溶液に３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン（シランカップリング剤：ＳＣ−Ｃ）を0.5、2.0mass％の各種濃度で溶解し、120分間マグネチックスターラで攪拌した溶液とを、先に処理した鉄筋表面にそれぞれ塗布し、2分間静置した。そして、シランカップリング剤を溶解した溶媒と同じ溶媒で表面を洗浄し、110℃に設定した電気炉中で鉄筋表面温度が100℃（一部の鉄筋では温度を変更）に達するまで加熱した（表面処理Ｎｏ．１〜１９、但し、Ｎｏ．１８は酸化物層無し、Ｎｏ．１９は酸化物層、ＳＣ剤層ともに無し）。各表面処理におけるりん酸添加濃度、Ｖ2Ｏ5添加濃度、ＳＣ剤種類、ＳＣ剤添加量、加熱温度を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2006273693.tif 000002
【００５２】
製鋼スラグは表２に示す化学成分、物性値（最大粒径、粗粒率、細骨材率、表乾密度）のものを用いた。粗粒率とはＪＩＳ Ａ ０２０３に記載の番号３１１５の粗粒率のことである。細骨材率とは全粒度の製鋼スラグ量に対する粒径５ｍｍ以下の製鋼スラグ量の絶対容積比を百分率で表した値である。
【００５３】
【表２】
2006273693.tif 000003
【００５４】
高炉スラグ微粉末はJIS A 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」における高炉スラグ微粉末4000を、フライアッシュはJIS A 6201「コンクリート用フライアッシュ」におけるII種を使用した。アルカリ刺激材は、JIS R 5201に適合する普通ポルトランドセメントまたは、JIS R 9001に適合する工業用消石灰・特号を使用した。混和剤は、JIS A 6204に適合するポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤を使用した。
【００５５】
表３の配合により水和硬化体原料を練混ぜ、養生してコンクリートＮｏ．１〜８の圧縮強度測定用のテストピースを製作した。圧縮強度の測定は、JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方法」にしたがって行った。養生条件は標準養生２８日とした。圧縮強度の測定結果を表３に合わせて示す。
【００５６】
【表３】
2006273693.tif 000004
【００５７】
また、表２の水和硬化体原料の配合で、表１に記載の表面処理を施した鉄筋を、鉄筋の長さ方向に垂直方向での水和硬化体の断面積に対して２％になるような条件でかぶり厚を２０ｍｍとして配し、１００×１００×４００ｍｍの型枠に打込んだ。供試体は脱枠後２０℃の水中で材齢２８日まで養生を行い、かぶり厚を２０ｍｍとした１面を残し、他の面を全てエポキシ樹脂で被覆した。６０℃の３％ＮａＣｌ水溶液に３日間浸漬した後に６０℃、５０％ＲＨの恒温恒湿槽で４日間乾燥することを１サイクルとする、乾湿繰り返しによる腐食促進試験を行った。腐食促進試験を１００サイクル実施した後に水和硬化体を破壊して鉄筋を取り出し、鉄筋を１０mass%の二水素クエン酸アンモニウム水溶液で除錆し、腐食面積率と最大腐食深さをマイクロメーターで測定した。同様の試験を表４に記載の組成を有する従来のコンクリート（コンクリートＮｏ．９〜１２）に対しても、かぶり厚を２０ｍｍとして行った。
【００５８】
【表４】
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【００５９】
これらの鉄筋を有する（有筋の）水和硬化体の腐食促進試験の結果を表５に示す。
【００６０】
【表５】
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【００６１】
水和硬化体の原料として、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末と水を用い、所定の表面処理層を有する鉄筋と組み合わせた場合には、かぶり厚が２０ｍｍの場合でもいずれも良好な耐食性を示し、腐食促進試験１００サイクル後においても硬化体中の鉄筋には何ら腐食が認められなかった（本発明例１〜２５）。一方、普通セメント或いは高炉セメントＢ種を用いた従来のコンクリートを用いた場合は、かぶり厚２０ｍｍではいずれの水和硬化体中の鉄筋も表面処理層を有するにもかかわらず腐食し、耐食性が劣っていた（比較例２〜５）。また、表面処理層を形成しない場合には、鉄筋に腐食が認められ、十分な耐食性が得られなかった（比較例１）。