(57)【要約】【課題】鋼などの金属材料から構成された部材における水素脆性を抑制する。【解決手段】金属材料より構成された第１部材１０１と、同一の環境下で第１部材１０１と離間して配置されて上記金属材料よりイオン化傾向が低い導電性材料より構成された第２部材１０２と、第１部材１０１および第２部材１０２を電気的に接続する第１接続部材１０３とを備える。第１部材１０１における金属の化学反応により生成されるｅ-は、第１部材１０１の金属材料よりイオン化傾向が低く、同一環境下で第１部材１０１に対して貴な電位を示す第２部材１０２に、第１接続部材１０３を介して伝導する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料より構成された第１部材と、
同一の環境下で前記第１部材と離間して配置されて前記金属材料よりイオン化傾向が低い導電性材料より構成された第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材を電気的に接続する第１接続部材と
を少なくとも備えることを特徴とする構造体。
【請求項２】
請求項１記載の構造体において、
同一の環境下で前記第１部材と離間して配置されて前記金属材料よりイオン化傾向が高い導電性材料より構成された第３部材と、
前記第１部材および前記第３部材を電気的に接続する第２接続部材と
を備えることを特徴とする構造体。
【請求項３】
請求項１または２記載の構造体において、
前記第１部材および前記第２部材の間に配置されて水素の透過を抑制する水素透過抑制部材を備えることを特徴とする構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体において、
前記第１部材は、鉄筋コンクリートの鉄筋であることを特徴とする構造体。
【請求項５】
請求項４記載の構造体において、
前記第２部材は、前記第１部材とともに前記鉄筋コンクリートの中に配設されていることを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリートなどの鋼を部材として用いている構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼は、鉄骨や鉄筋などとして建築物などの建築要素（固定構造体）の部材として用いられている。この鋼が、構造体が配置されている環境の影響で発生した水素により脆化して特性を失うことがあることが知られている（非特許文献１参照）。この、水素による金属部材の脆化は、水素脆性と呼ばれている。
【０００３】
例えば、鋼の水素脆性は、以下に示す鉄および水における化学反応により発生する水素が、鋼中に侵入することにより発生するものと考えられている。
【０００４】
Ｆｅ→Ｆｅ2+＋２ｅ-・・・（１）
Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-・・・（２）
２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2・・・（３）
【０００５】
上述した化学反応により発生した水素ガスが鋼の表面に付着し、付着した水素ガスが鋼中に侵入することで、鋼の脆化が発生するものと考えられている。
【０００６】
上述した水素脆性を抑制するために、鋼などの金属材料よりなる部材を用いた構造体への水素侵入の軽減や、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、例えば鉄鋼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きた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】大村朋彦著、「大気環境における水素侵入挙動と高力ボルトの遅れ破壊」、平成２０年度ウェザリング技術研究成果発表会テキスト，ｐｐ．８７−９４、２００８年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した技術では、いずれにしても鋼などの金属材料を用いているため、環境によっては、前述した化学式で示した化学反応が進行し、水素ガスが発生し、発生した一部の水素ガスや、水素ガスが発生する過程で生成される水素イオンが、発生している近傍の鋼に拡散・吸収され、水素脆性を引き起こす発端となり得る。このように、上述した技術では、金属材料よりなる部材から構成された構造体上での水素の発生が抑制できないため、水素脆性が引き起こされてしまうという問題がある。
【０００９】
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、鋼などの金属材料から構成された部材における水素脆性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】
【００１０】
本発明に係る構造体は、金属材料より構成された第１部材と、同一の環境下で第１部材と離間して配置されて金属材料よりイオン化傾向が低い導電性材料より構成された第２部材と、第１部材および第２部材を電気的に接続する第１接続部材とを少なくとも備える。
【００１１】
上記構造体において、同一の環境下で第１部材と離間して配置されて金属材料よりイオン化傾向が高い導電性材料より構成された第３部材と、第１部材および第３部材を電気的に接続する第２接続部材とを備えるようにしてもよい。
【００１２】
上記構造体において、第１部材および第２部材の間に配置されて水素の透過を抑制する水素透過抑制部材を備えるようにしてもよい。また、上記構造体において、第１部材は、例えば、鉄筋コンクリートの鉄筋である。また、第２部材は、第１部材とともに鉄筋コンクリートの中に配設されていればよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、同一の環境下で第１部材と離間して配置されて金属材料よりイオン化傾向が低い導電性材料より構成された第２部材を、第１部材に電気的に接続した状態で設けるようにしたので、鋼などの金属材料から構成された部材における水素脆性を抑制できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における構造体の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における構造体のより詳細な構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における構造体の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における構造体の構成を示す構成図である。この構造体は、金属材料より構成された第１部材１０１と、同一の環境下で第１部材１０１と離間して配置されて上記金属材料よりイオン化傾向が低い導電性材料より構成された第２部材１０２と、第１部材１０１および第２部材１０２を電気的に接続する第１接続部材１０３とを備える。
【００１７】
ここで、上記金属材料が鋼の場合、第２部材１０２としては、ニッケルやコバルト、あるいはニッケル−鉄合金、コバルト−鉄合金などが挙げられる。また、第２部材１０２として、白金などの貴金属を用いてもよい。第２部材１０２は、上述した金属より構成してもよく、また、絶縁材料を基体とし、これにめっきなどにより上記金属の被膜を形成したものとしてもよい。また、電気化学的に強制的に電位を制御し、第１部材１０１に対して第２部材１０２を貴な電位を示す状態としてもよい。
【００１８】
このように構成した本実施の形態によれば、金属材料が鋼の場合、第１部材１０１における金属の化学反応「Ｆｅ→Ｆｅ2+＋２ｅ-・・・（１）」が起きると、生成されるｅ-は、Ｆｅよりイオン化傾向が低く、同一環境下で第１部材１０１に対して貴な電位を示す第２部材１０２に、第１接続部材１０３を介して伝導する。このため、電荷（ｅ-）が与えられることにより起きる化学反応により水素ガスの発生や水素イオンの発生が起こる箇所は、第２部材１０２となり、第１部材１０１においては、水素イオンや水素ガスが発生しない。この結果、第１部材１０１に対する水素の進入による第１部材１０１の水素脆性が抑制できるようになる。
【００１９】
例えば、第１部材１０１は、鉄筋コンクリートを構成する鉄筋であり、第２部材１０２は、ニッケルから構成されたニッケル線であり、第１接続部材１０３は、上記ニッケル線の一部であればよい。例えば、図２に示すように、コンクリート２０１の中に配設されている複数の鉄筋２０２を囲うように複数のニッケル線２０３を配置し、ニッケル線２０３の一部が各々の鉄筋２０２に接触しているようにすればよい。ここで、複数のニッケル線２０３が、籠のように編まれて固定されているとよい。これらの場合、第２部材と第１接続部材がニッケル線２０３として一体に構成されているものといえる。
【００２０】
ここで、第２部材は、電気的に接続が可能な範囲で第１部材から遠くに隔離して配置した方がよい。前述したように、第２部材において水素イオンや水素ガスが発生するようになるので、第２部材を第１部材より隔離して配置することで、第１部材に対する水素イオンや水素ガスの進入がより抑制されるようになる。また、同様の観点から、第１部材と第２部材との間に、水素の透過を抑制する水素透過抑制部材を配置するとより好ましい。
【００２１】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図３は、本発明の実施の形態２における構造体の構成を示す構成図である。この構造体は、鋼などの金属材料より構成された第１部材１０１と、同一の環境下で第１部材１０１と離間して配置されて上記金属材料よりイオン化傾向が低い導電性材料より構成された第２部材１０２と、第１部材１０１および第２部材１０２を電気的に接続する第１接続部材１０３とを備える。これらの構成は、前述した実施の形態１と同様である。
【００２２】
本実施の形態では、上述した構成に加え、同一の環境下で第１部材１０１と離間して配置されて上記金属材料よりイオン化傾向が高い導電性材料より構成された第３部材３０１と、第１部材１０１および第３部材３０１を電気的に接続する第２接続部材３０２とを備える。
【００２３】
このように、第１部材１０１に対し、同一の環境下で卑な電位を示す第３部材３０１を接続することで、第２部材１０２がカソードとなり、第３部材３０１がアノードとなり、第１部材１０１は、上記アノードとカソードの間で電流を通過させる導線の役目を行うのみとなる。この電流の電位を適宜設計すれば、第２部材１０２において水素ガスや水素イオンが生成される過程では、第３部材３０１が溶出することになり、第１部材１０１が溶出することが抑制されるようになり、より好ましい。
【００２４】
ここで、上記金属材料が鋼の場合、第３部材３０１としては、亜鉛やアルミニウム、マグネシウムおよびそれらの合金などが挙げられる。また、電気化学的に強制的に電位を制御することで、第１部材１０１に対し、第２部材１０２が貴な電位を示し、第３部材３０１が卑な電位を示すようにしてもよい。
【００２５】
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、多くの変形が実施可能であることは明白である。例えば、上述では、第２部材としてのニッケル線が、第１部材である鉄筋とともにコンクリートの中に配置されるようにしたが、これに限るものではなく、一部のニッケル線が、コンクリート（鉄筋コンクリート）の外部に配置されてもよい。
【００２６】
また、複数の第２部材を用いるようにしてもよく、同様に、複数の第３部材を用いるようにしてもよい。また、第１部材と第２部材とは、複数の第１接続部材で接続させるようにしてもよい。同様に、第１部材と第３部材とは、複数の第２接続部材で接続させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０１…第１部材、１０２…第２部材、１０３…第１接続部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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