(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント素地の補強用コードであって、前記コードが、一緒に撚り合されてコードを形成する複数の被覆金属フィラメントを含み、前記コードが、断面を有しており、前記断面から見て、前記フィラメントの３本以上が、閉じたサブ構造体を形成しており、前記３本以上のフィラメントの中心に空洞を形成するために、前記閉じたサブ構造体の前記フィラメントが前記閉じたサブ構造体の隣接するフィラメントと接触しているか、または前記閉じたサブ構造体の前記フィラメントが隣接するフィラメントから最大１００μｍ離れており、前記コードが、防食化合物をさらに備えており、前記防食化合物が、前記空洞内に少なくとも存在しており、前記防食化合物が、前記被覆金属要素に陰極防食をもたらすように選択され、
前記被覆金属フィラメントが、亜鉛、アルミニウム、マンガン、またはそれらの合金を含む被膜によって被覆された金属フィラメントを含み、
前記防食化合物が、イミダゾール、トリアゾール、およびテトラゾールからなる群から選択される、コード。
【請求項２】
前記防食化合物は、ベンゾイミダゾールを含む、請求項１に記載のコード。
【請求項３】
前記コードが、同一の撚り長さで同一の撚り方向に一緒に撚り合された少なくとも３本のフィラメントを含む、請求項１または２に記載のコード。
【請求項４】
前記コードが、マルチストランドコードを含み、前記マルチストランドコードが、２本以上のストランドを含み、各ストランドが、３本以上のフィラメントを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のコード。
【請求項５】
前記防食化合物が、１０ｗｔ％から５０ｗｔ％の防食火防物を含む溶液から適用される、請求項１〜４のいずれかに記載のコード。
【請求項６】
前記コードが、値ｃ（容器値）を有し、前記値ｃが、１よりも高く、前記値ｃが、式ｃ＝（ｘ＋ｙ）／ｘに従って計算され、ｘは、コードの個々のフィラメントの全表面に適用される防食化合物の量であり、ｙは、前記コードの前記１つまたは複数のサブ構造体の１つまたは複数の前記空洞内に貯蔵される防食化合物の量であり、ｘおよびｙは、ｇ／ｍ２で表される、請求項１〜５のいずれかに記載のコード。
【請求項７】
前記コードが、２よりも高い値ｃ（容器値）を有する、請求項１〜６のいずれかに記載のコード。
【請求項８】
前記コードが、六価クロムを含まない、請求項１〜７のいずれかに記載のコード。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の複数のコードを含む構造体であって、前記構造体が、織物構造体、編物構造体、編組構造体、溶接構造体、または接着構造体である、構造体。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載のコードによって補強され、および／または請求項９に記載の構造体によって補強されたセメント素地。
【請求項１１】
セメント素地内に埋設された亜鉛被覆フィラメントを含むコードの界面における水素ガスの発生を阻止する方法であって、請求項１〜８のいずれかに記載の少なくとも１本のコードを設けるステップと、前記コードを前記セメント素地内に導入するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともコードの空洞内に存在する防食化合物を有しているセメント素地の補強用コード、および複数のこのようなコードを含む構造体に関する。
【０００２】
本発明は、少なくともこのようなコードを含む補強セメント素地にさらに関する。さらに、本発明は、水素ガスの発生を阻止するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
コンクリート構造体に必要な機械的特性をもたらすために、コンクリート構造体を鋼繊維のような金属要素によって補強することが、一般的に知られている。
【０００４】
裸鋼要素は、腐食を被ることがあるので、これらの鋼要素に長期の耐食性を与えるために、亜鉛メッキされた鋼要素が提案されてきている。亜鉛メッキされた補強用鋼要素は、例えば、プレハブ建造物におけるように、建設が始まる前に風雨に晒されることになる建設用のコンクリートの補強に特に有用である。
【０００５】
しかし、コンクリートに亜鉛メッキ鋼繊維を用いると、以下の問題、すなわち、コンクリートの硬化中に、鋼要素の亜鉛メッキ面がコンクリートのアルカリ環境と反応し、水素ガスの発生を伴う亜鉛塩を生成するという問題が生じることになる。これは、亜鉛、アルミニウム、またはマンガンのような強力な電気的陰性元素が水に晒されたときに生じる現象である．この元素は、規格ＡＳＴＭ  Ｇ１５−９３に規定されている開路電位を有している。高ｐＨ値では、開路電位は、水素発生電位未満に降下し、これによって、水素イオンの還元が開始され、その結果、水素ガスが発生することになる。
【０００６】
水素ガスが発生すると、強度の問題および耐久性の問題のみならず、審美的な問題も生じる。金属要素とコンクリートとの間の界面に水素ガスが発生することによって、金属要素とコンクリートとの間の結合強度が低下する。その結果、補強コンクリートの強度が低下する。耐久性の問題は、アルカリ環境における合金被膜の反応に起因して合金被膜の厚みが薄くなることによって、生じるものである。この合金被膜は、例えば、亜鉛、アルミニウム、またはマンガンを含むものである。
【０００７】
コンクリート内の亜鉛メッキ鋼繊維の問題は、２００４年９月２０日〜２２日に開催された繊維補強コンクリート（ＦＲＣ）に関する第６回ＲＩＬＥＭシンポジウム（ＢＥＦＩＢ２００４）講演集、２３９〜２４８ページの「亜鉛メッキ鋼繊維とコンクリートとの間の化学的および物理的相互反応の影響」（T. Belleze, R. Fratesi, C. Failla）に記載されている。
【０００８】
水素ガスの発生を阻止するために、亜鉛メッキ鋼要素の表面が、不動態化されることがある。これは、亜鉛メッキ鋼要素をクロムを主成分とする化合物によって処理することによって達成することができる。また、コンクリート内に自然に存在するクロム酸塩でも、亜鉛メッキ鋼要素を防食するのに十分である場合がある。
【０００９】
しかし、近年、六価クロムが深刻な環境問題および健康問題を引き起こすことが認められてきている。その結果、多くの工業プロセスおよび多くの工業製品、例えば、セメント、コンクリートなどに用いられる六価クロムの量に厳しい規制が課せられている。
【００１０】
亜鉛メッキ鋼を防食する他の試みとして、亜鉛メッキ鋼上にエポキシ被膜を適用することが挙げられる。エポキシ被膜によって被覆された亜鉛メッキ鋼を用いて、コンクリートを補強する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。しかし、エポキシ被膜は、深刻な欠点を有している。何故なら、エポキシ被膜は、腐食環境に対するバリアとして作用するものだからである。もしエポキシ被膜に欠陥があり、これらの欠陥を通って、侵襲性物質がこのバリアを突き抜けた場合、腐食がこれらの領域に集中的に生じることになる。被膜が損傷した箇所において、局部的な腐食が生じ、これによって、鋼要素が破断する可能性がある。従って、エポキシ被膜は、完全な状態であることが不可欠である。具体的には、この膜には、細孔、亀裂、および損傷領域が存在してはならない。エポキシ被膜は、脆弱である。従って、エポキシ被覆金属要素は、貯蔵中、輸送中、および処理中、極めて注意して取り扱われねばならない。結果的に、コンクリートへの補強要素の混入または敷設が荒っぽい作業であり、補強要素の表面の局部的な損傷が不可避であることから、コンクリートの補強のために、エポキシまたは他の化合物が表面に適用された被覆金属要素を用いることは、良好な選択肢ではない。
【００１１】
当技術分野において周知の多くの腐食防止剤、例えば、リン酸塩、珪酸塩、シラン、炭酸塩および炭酸、硫化物およびメルカプト誘導体、アミン、およびスルホン酸塩が試験に供されてきている。しかし、これらの腐食防止剤は、水素ガスの発生を避けることができないので、十分な結果をもたらしていない。
【００１２】
従って、クロム化合物を用いることなく、かつ１００％閉じたバリア被膜を必要とすることなく、鋼要素、一般的には、被覆金属要素の十分な防食を得ることは、依然として課題とされており、有効な解決策が必要とされている。
【００１３】
本出願者による特許文献２は、セメント素地および亜鉛被覆金属要素を含む補強構造体を記載している。この補強構造体は、前記亜鉛被覆金属要素と前記セメント素地との界面において、前記亜鉛被覆金属要素を陰極防食する化合物によって処理されている。この化合物は、イミダゾール、トリアゾール、およびテトラゾールからなる群から選択されている。前記イミダゾールは、ベンゾイミダゾール（ＢＺＩ）を含んでいる。
【００１４】
しかし、水素ガス発生に対して効力を発揮させるには、十分な量の化合物を表面に施す必要がある。十分な量の化合物を、例えば、亜鉛被覆金属要素の表面に施すためのプロセスが、工業的に困難であるのみならず、前記要素は、貯蔵中、輸送中、および処理中、表面への損傷を防ぐために、十分に注意して取り扱われねばならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭５３−０７８６２５号公報
【特許文献２】国際特許出願公開第２００６／０６７０９５Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、セメント素地の補強用のコードを提供することにある。
【００１７】
他の目的は、少なくとも１本のこのようなコードを含む構造体を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の目的は、少なくとも１本のコードによって補強されたセメント素地を提供することにある。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、このようなコードとセメント素地との界面における水素ガスの発生を阻止するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、セメント素地の補強用のコードが提供される。コードは、コードを形成するために一緒に撚り合された複数の被覆金属フィラメントを含む。ここで、コードを幾何学的な配列構造とみなし、コードの軸と直交する面に沿った一連の断面を想定する。このような断面内において、空洞を包囲する互いに隣接するフィラメントのサブ構造体が認められる。フィラメントは、面がコードの軸に沿って前進しても、互いに隣接したままである。これらのサブ構造体は、直交面がコードの軸に沿って前進する撚り長さごとに一回転する。このようなサブ構造体の存在は、コードの「構造体（construction）」と一般的に呼ばれている配列のコード内にいかにフィラメントが組み入れられているかに依存している。本発明によるコードの断面内において、少なくとも１つの閉じたサブ構造体が存在している。閉じたサブ構造体内において、互いに隣接するフィラメントは、互いに最大１００μｍ離れている。すなわち、閉じたサブ構造体の互いに隣接するフィラメントのそれぞれの外面は、互いに最大１００μｍ離れている。さらに好ましくは、閉じたサブ構造体の互いに隣接するフィラメントは、互いに最大３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、５μｍ、または２μｍ離れている。互いに接触するフィラメントも、勿論、排除されるものではない。このような接触がコードのかなりの長さにわたって生じている場合、「ライン接触（line contact）」と呼ばれている。
【００２１】
フィラメント以外に、コードは、防食化合物も含む。本発明の目的の観点から、「防食化合物」は、被覆金属要素に陰極防食をもたらす任意の化合物をも指している。防食化合物は、好ましくは、イミダゾール、トリアゾール、およびテトラゾールからなる群から選択されている。
防食化合物の主な機能は、補強構造体の混入、注入、凝結および／または硬化中に、被覆金属要素とセメント素地との界面における水素ガスの発生を回避することである。従って、防食化合物が被覆金属フィラメントとセメント素地との界面に存在することが重要である。
金属要素の亜鉛メッキ面が防食を必要とする臨界期間は、セメント素地が硬化する期間、すなわち、打設後の最初の７２時間における最初の２４時間である。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態では、防食化合物は、シリルイミダゾールまたはベンゾイミダゾールのようなイミダゾールを含んでいる。好ましいシリルイミダゾールは、Ｎ−（トリメチルシリル）−イミダゾールを含んでおり、好ましいベンゾイミダゾールは、２−メルカプトベンゾイミダゾールまたは２−メルカプト−１−メチルベンゾイミダゾールを含んでいる。
【００２３】
前述したように、防食化合物は、セメント素地の硬化中、被覆金属フィラメントとセメント素地との界面に存在していることが重要である。被覆金属フィラメントを十分に防食するために、多量の防食化合物が被覆金属フィラメント、特に被覆金属フィラメントとセメント素地との界面に存在していることが必要である。
【００２４】
これらの問題は、防食化合物がコードの１つまたは複数の閉じたサブ構造体の１つまたは複数の１つまたは複数の空洞内に少なくとも存在しているコードを設けることによって、解消されることになる。
１つまたは複数の空洞内の防食化合物は、化合物容器効果をもたらすことになる。この化合物容器効果の利点は、より多くの防食化合物をコア内に貯蔵することができることである。さらに、より多くの防食化合物を貯蔵することができるので、コードがセメント素地に接触したとき、例えば、コードの外周に向かう拡散によって、防食化合物を運ぶことができる。例えば、防食化合物がコードの外周に適用されなかったことによって、またはコードの貯蔵中、輸送中、および／または処理中に、防食化合物が取り去られたことによって、コードがセメント素地内に導入されたときに、防食化合物がコードの外周に存在していなくても、防食化合物は、例えば、コードの外周に向かう拡散によって運ばれるので、被覆金属要素とセメント素地との界面に存在することになる。
【００２５】
本発明によれば、防食化合物は、コードの閉じたサブ構造体の１つまたは複数の空洞内に少なくとも存在している。加えて、防食化合物は、コードの１本または多数本のフィラメント上、例えば、コードの外周に配置されたフィラメント上、すなわち、コードがセメント素地内に埋設された時点でセメント素地に接触するフィラメント上に存在していてもよい。
【００２６】
化合物容器効果は、もし防食化合物を貯蔵するコードの能力が、コードの個々のフィラメントの全表面に防食化合物を貯蔵するコードの能力よりも大きいなら、認められることになる。
本発明の目的の観点から、防食化学物を貯蔵するコードの能力は、値ｃ（容器値）によって表され、式：
ｃ＝（ｘ＋ｙ）／ｘ
によって計算されることになる。
式中、
ｘ＝コードの個々のフィラメントの全表面に適用された防食化合物の量（ｇ／ｍ２）；
ｙ＝コードの１つまたは複数のサブ構造体の１つまたは複数の空洞内に貯蔵されている防食化合物の量（ｇ／ｍ２）
ｘは、フィラメントの直径およびコード構造とは無関係であり、素線、すなわち、フィラメントに適用された防食化合物の量に対応している。
【００２７】
化合物容器効果をもたらすために、ｙの値は、ゼロよりも大きくなっている。換言すれば、化合物容器効果をもたらすために、値ｃは、１よりも高くなっている。さらに好ましくは、値ｃは、１．５よりも高くなっており、最も好ましくは、値ｃは、２よりも高くなっており、さらに、５または１０よりも高くなっている。
【００２８】
値ｃが、コードの構造とは無関係であることに留意することが重要である。
【００２９】
コードの個々のフィラメントの全表面に適用される防食化合物の量（ｇ／ｍ２）およびコードの１つまたは複数のサブ構造体の１つまたは複数の空洞内に貯蔵される防食化合物の量（ｇ／ｍ２）は、防食化合物を施すのに用いられる溶液内の防食化合物の濃度に依存していることは、当業者にとって明らかである。この濃度は、０ｗｔ％から１００ｗｔ％の範囲内にある。０ｗｔ％の濃度は、防食化合物が溶液内に存在していないことを意味しており、１００ｗｔ％の濃度は、純防食化合物が用いられることを意味している。他の全ての百分率は、防食化合物が、防食化合物を含む溶液から適用されることを意味している。本発明では、用いられる溶液内の防食化合物の濃度は、好ましくは、５ｗｔ％から１００ｗｔ％の範囲内、例えば、１０ｗｔ％から５０ｗｔ％の範囲内、または１０ｗｔ％から２０ｗｔ％の範囲内にある。
【００３０】
値ｃは、二回秤量によって、測定されるようになっている。所定長さのコードに防食化合物が適用された後、該コードが秤量される。続いて、防食化合物は、例えば、エタノールによってコードから除去され、再び秤量される。重量差は、（ｇ／ｍ２で表される）ｘ＋ｙに対応している。ｙを決定するために、同じ二回秤量法が、所定長さのフィラメント、すなわち、素線に適用される。防食化合物が適用された後の重量と防食化合物が除去された後の重量との間の差は、（ｇ／ｍ２で表される）値ｘに対応している。この値ｘは、直径とは無関係である。ｘ＋ｙからｘ値（ｇ／ｍ２）を減算することによって、ｙが決定されることになる。
【００３１】
化合物容器効果を得るために、サブ構造体の互いに隣接するフィラメント間の距離がある範囲内にあることが重要である。
もし互いに隣接するフィラメント間の距離が大きすぎると、サブ構造体は、その防食化合物の殆どを失うことになる。従って、互いに隣接するフィラメント間の距離は、好ましくは、１００μｍ未満、より好ましくは、３０μｍ未満、例えば、２０μｍ、１０μｍ、５μｍ、または２μｍである。
【００３２】
請求項１のサブ構造体をコード内にもたらすことができる多数の方法がある。いずれの場合も、必ずしも同一の直径である必要がない少なくとも３本の鋼フィラメントが一緒に撚り合されたとき、サブ構造体が生じることになる。少なくとも３本のフィラメントは、例えば、同一の撚り長さで同一の方向に一緒に撚り合されるようになっている。「撚り方向（lay direction）」は、ストランドまたはコードのフィラメントの螺旋状の撚り配置として、定義されている。ストランドまたはコードは、もし垂直に置かれた場合、ストランドまたはコードの中心軸の周りの螺旋が「Ｓ」字の中心部分に対する斜めの方向と一致しているなら、「Ｓ」撚りまたは左撚りされていることになり、もし螺旋が「Ｚ」字の中心部分に対する斜めの方向と一致しているなら、［Ｚ］撚りまたは右撚りされていることになる。「撚り長さ（lay length）」は、ストランドまたはコードにおいてフィラメントが３６０°回転するのに必要な軸方向距離として、定義されている。
【００３３】
コード構造は、コードを製造する順序、すなわち、最も内側のフィラメントまたはストランドから始まり、外方に移っていく順序に従って、記述されている。コードの完全な記述は、以下の式：
（Ｎ×Ｆ）＋（Ｎ×Ｆ）＋（Ｎ×Ｆ）
によって与えられる。
式中、
Ｎ＝ストランドの数；
Ｆ＝フィラメントの数
（ＮまたはＦが１と等しい場合、ＮまたはＦは、式に含まれない）。
コード構造は、フィラメントの直径を含むことによって完全なものとされ、以下の式：
（Ｎ×Ｆ）×Ｄ＋（Ｎ×Ｆ）×Ｄ＋（Ｎ×Ｆ）×Ｄ
によって与えられる。
式中、
Ｄ＝ｍｍで表されるフィラメントの公称直径
【００３４】
これに関する第１の好ましい実施形態は、３本のフィラメントのみが、機械的な予備成形または曲げを与えることなく、一緒に撚り合されている構造、すなわち、３×１構造の場合である。この実施形態では、対をなすフィラメントは、鋼コードの実質的に全長にわたって互いに線接触している。１つの空洞が、３本のフィラメント間に形成されている。同様に、４×１構造の実施形態は、フィラメント中心が実質的に正方形に配置されるかまたは菱形に配置されるかに応じて、１つの空洞（正方形に配置された場合）または２つの空洞（菱形に配置された場合）を有することになる。同様に、フィラメントがどのように配置されているかに応じて、５×１構造の実施形態は、１つ、２つ、または３つの空洞を有することになり、６×１構造の実施形態は、１つから４つの空洞を有することになる。
７本のフィラメントになると、最も安定した好ましい配置は、１本のフィラメントが中心に配置され、他のフィラメントが中心フィラメントを包囲する場合に、得られることになる。原理的に、フィラメントが無限の撚り長さで撚られてかつ完全に同一の直径を有している場合にのみ、空洞が完全に閉じられ、完全な線接触がもたらされることになる。これらのフィラメントを有限の撚り長さで撚った場合、外側フィラメントが中心フィラメントから離間し、３０μｍ未満に容易に保持可能な距離が、フィラメント間にもたらされることになる。同様に、互いに異なるフィラメントへの負荷分布を均一にするために、中心フィラメントを６本の周囲フィラメントよりも太くすると、有益である。ここでも、中心フィラメントの直径の増大は、外側フィラメント間に形成される間隙が３０μ未満に維持されるように、十分に小さくされているとよい。フィラメントの数がさらに増えると、この内の何本かは、特に製造を安定させるために、外方に突き出ることになる。
・実質的に等しい直径の１２本のフィラメントが、中心の３本のフィラメントが９本のフィラメントによって包囲されるように、１つの撚り長さで一方向に、単一のステップによって一緒に撚り合された場合、１３個の空洞が、フィラメント間に形成されることになる。
・１５本のフィラメントが、中心の小径のフィラメントが５本の最近接フィラメントによって包囲され、次いで、１０本のフィラメントの外側シェルによって包囲されるように、単一のステップによって一緒に撚り合された場合、２０個の空洞がフィラメント間に形成されることになる。このコードは、略５角形の包絡線を有している。
・実質的に等しい直径を有する１９本のフィラメントが、中心の単一フィラメントが６本のフィラメントの第１のシェルによって包囲され、次いで、１２本のフィラメントのシェルによって包囲されるように、同一の撚り長さで同一の撚り方向に、単一のステップによって一緒に撚り合された場合、２４個の空洞が、フィラメント間に形成されることになる。このようなコードの外周が描く包絡線は、実質的に正六角形である。
・実質的に等しい直径の２７本のフィラメントが、中心の３×１が９本のフィラメントの第１のシェルによって包囲され、次いで、１５本のフィラメントのシェルによって包囲されるように、同一の撚り長さで同一の撚り方向に、単一のステップによって一緒に撚り合された場合、３６個の空洞がフィラメント間に形成されることになる。外周が描く包絡線は、六角形であり、その側辺は、交互に４本のフィラメントおよび３本のフィラメントになっている。
このような構造は、一般的にコンパクトコードとして知られている。これらの構造は、（同一の方向に並べられた全てのフィラメントが、同一の撚り方向に撚られる）平行撚りと、互いに等しいフィラメント直径と、によって特徴付けられている。平行撚りを維持しながら、直径を異ならせることによって、極めて高い金属密度によって特徴付けられる他の工業的に重要な構造が得られることになる（「ワイヤロープ（Drahtseile）」：D. G. Shitkow（教授、工学博士）およびI. T. Pospechow（工学専攻）、V. E. B. Verlag Technik 社、ベルリン、１９５７年の該当ページを参照されたい）。
・ウォーリントン型：中心コアが２つの層によって包囲されており、外層が第１の層のフィラメントの数の２倍の数のフィラメントからなっており、外層の直径が交互に小径および大径になっているもの（２５１〜２６３ページ）。
・シール型：中心コアが、同数のフィラメントを有する２つの層によって包囲されており、１つの層内のフィラメントの直径が互いに実質的に等しくなっており、外層のフィラメントの直径が内層のフィラメントの直径よりも大きくなっているもの（２２９〜２３７ページ）。
・フィラー型：中心コアが２つの層によって包囲されており、１つの層内のフィラメントの直径が互いに実質的に等しくなっており、第２の層内のフィラメントの数が第１の層内のフィラメントの数の２倍になっており、２つの層内のフィラメントの位置が細い充填素線の存在によって安定化されているもの（２４１〜２５１ページ）。
上記の型の組合せ、例えば、ウォーリントン−シール型も、同じように良好に適用可能である。
【００３５】
前述したサブ構造体は、コードのさらなる製造において、中間製品として用いられてもよい。これらの中間製品は、例えば、コアとして使用されてもよい。この場合、３＋９＋１５型のコードまたは１＋６＋１５型のコードにおけるように、該コアの周囲に、鋼フィラメントの他の層が、（異なる撚り長さでまたは異なる撚り方向に）、撚り合わされることが可能である。
【００３６】
コードは、少なくとも２本のストランドを含むコードであってもよい。このコードでは、少なくとも３本のフィラメントからなるサブ構造体が、ストランドの内側に存在している。これに関連する構造は、Ｎ×Ｆ型のコードであり、１本のストランドのフィラメントは、同一の撚り方向および同一の撚り長さを有している。以下の構造、すなわち、３×３、７×３、７×４、７×７、７×１９が、特に重要である。これに関して、欧州特許出願公開第０７７０７２６号明細書に記載されているコード構造１２×３、１９×３も、本出願の原理が適用可能なコードである。また、外側ストランドと異なるコアストランドを有するコード、例えば、１×３＋５×７、１９＋８×７も、対象となるコードである。コアは、７×７＋６×１９におけるように、ケーブルであってもよい。
【００３７】
コードに防食化合物を施す好ましい方法は、防食化合物を含む溶液内にコードを浸漬させることによって、または溶融状態にある防食化合物を施すことによるものである。さらに、防食化合物は、噴霧、例えば、防食化合物を含む溶液の噴霧または溶融状態にある防食化合物の噴霧によって、適用されてもよい。
【００３８】
防食化合物が、（例えば、溶液の浸漬または溶液の噴霧によって）、溶液から適用される場合、防食化合物の濃度は、０ｗｔ％から１００ｗｔ％の範囲内にある。さらに好ましくは、防食化合物の濃度は、１０ｗｔ％から５０ｗｔ％の範囲内、例えば、１０ｗｔ％から２０ｗｔ％の範囲内にある。
【００３９】
浸漬は、溶液を含む浸漬タンク内にコードを導くことによって行われてもよいし、または防食化合物を含む溶液が連続的に供給される漏斗内にコードを導くことによって行われてもよい。好ましくは、コードは、この後、防食化合物を含む溶液の流れと反対の方向に導かれることになる。
【００４０】
任意選択的に、防食化合物を含む溶液がサブ構造体内に侵入し、これによって、１つまたは複数の空洞を充填することを可能とするために、１つまたは複数のサブ構造体は、浸漬される間に開拡され、次いで、閉じられるようになっている。代替的に、１つまたは複数のサブ構造体は、浸漬前に開拡されており、浸漬の後に閉じられるようになっていてもよい。
【００４１】
サブ構造体の開拡は、当技術分野において知られている任意の技術によって行われてもよい。
第１の方法は、コードをホイールの周りに繰り返し曲げることによって、１つまたは複数のサブ構造体を開拡し、次いで、閉じることを含んでいる。ホイールは、好ましくは、十分に小さい直径、例えば、コードの直径の１倍から５０倍、より好ましくは、１０倍から４０倍の直径を有している。従って、コードの曲げによって、サブ構造体は、引っ張られて開拡し、防食化合物が、１つまたは複数の空洞に浸透することができる。１つのホイールでも十分な開拡をもたらすことができるが、もし次々に配置された２個から１０個のホイールが用いられるなら、さらに好ましい。ホイールは、ホイールの全てが同じ平面に位置するように取り付けられていてもよいし、または互いに傾斜している平面に取り付けられていてもよい。後者は、より好ましい。何故なら、コードの周囲の全体にわたってより均一な処理が可能になるからである。
【００４２】
サブ構造体を開拡させる第２の方法は、防食化合物がコードの空洞に進入することを可能にするように、サブ構造体を連続的に捩じることを含んでいる。これは、回転している回転拘束装置、すなわち、疑似撚り機内にコードを供給することによって、連続的に行うことができる。
【００４３】
コードの空洞内への防食化合物の進入を改良するための付加的な手段、例えば、超音波振動子またはコード自体の振動による浴の撹拌が、さらに用いられてもよい。
【００４４】
可能であれば、防食化合物が適用された後、コードは、乾燥されるとよい。乾燥は、当技術分野において知られている任意の手段によって、例えば、伝導、対流、または輻射によって行われてもよい。好ましい乾燥として、誘導加熱、赤外線加熱、または温風のような高温ガスによる加熱が挙げられる。
【００４５】
可能であれば、防食化合物を施し（及び、乾燥する）手順は、コード内における防食化合物の全体的な量を増大させるために、繰り返されるとよい。
【００４６】
金属フィラメントは、当技術分野において知られている任意の金属または金属合金から作製されていてもよい。金属フィラメントは、好ましくは、例えば、普通鋼のような鋼から作製されている。このような鋼は、一般的に、０．４０ｗｔ％の最小炭素含量または少なくとも０．７０ｗｔ％Ｃ、最も好ましくは、少なくとも０．８０ｗｔ％Ｃであって最大１．１ｗｔ％Ｃの炭素含量、０．１０ｗｔ％Ｍｎから０．９０ｗｔ％Ｍｎのマンガン含量を有しており、硫黄含量および燐含量は、各々、好ましくは、０．０３０ｗｔ％未満に維持されている。付加的な微小合金元素、例えば、非羅列的に列挙すれば、（０．２０ｗｔ％から０．４ｗｔ％の）クロム、ボロン、コバルト、ニッケル、バナジウムが、加えられてもよい。また、好ましくは、ステンレス鋼が用いられる。ステンレス鋼は、最小１２ｗｔ％Ｃｒおよび十分な量のニッケルを含んでいる。さらに好ましいのは、オーステナイト系ステンレス鋼である。このオーステナイト系ステンレス鋼は、さらに冷間成形されているとよい。最も好ましい組成は、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）３０２、ＡＩＳＩ３０１、ＡＩＳＩ３０４、ＡＩＳＩ３１６として当技術分野において知られているものである。
【００４７】
金属フィラメントは、好ましくは、用途に応じて、０．０４ｍｍから１．２０ｍｍの範囲内にある直径を有している。
【００４８】
被覆金属フィラメントは、亜鉛、アルミニウム、マンガン、またはそれらの合金を含む被膜によって被覆された金属フィラメントを含んでいる。
【００４９】
好ましくは、金属フィラメントは、亜鉛被膜または亜鉛合金被膜が適用されている。亜鉛合金被膜として、例えば、Ｚｎ−Ｆｅ合金、Ｚｎ−Ｎｉ合金、Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｚｎ−Ｍｇ合金、またはＺｎ−Ｍｇ−Ａｌ合金が考えられる。
好ましい亜鉛合金被膜は、２ｗｔ％から１５ｗｔ％のＡｌを含むＺｎ−Ａｌ合金被膜である。
可能であれば、０．１％から０．４％のＣｅおよび／またはＬａのような希土類元素が、添加されていてもよい。
【００５０】
本発明によるコードの大きな利点は、該コードが、六価クロムを含んでいないことである。何故なら、被覆金属フィラメントを防食するのに、六価クロムを必要としないからである。これは、コードおよび／またはフィラメントが、クロムを主成分とする化合物による処理を必要としないことを意味している。
さらに、本発明によるコードがセメント素地の補強に用いられるとき、セメント素地も六価クロムを含んでいない。
【００５１】
本発明の第２の態様によれば、前述した少なくとも１本のコードを含む構造体が提供されることになる。この構造体は、好ましくは、補強構造体、例えば、セメント素地を補強するための構造体である。
【００５２】
この構造体は、本発明による少なくとも１本のコードを含む任意の構造体であってよく、例えば、織物構造体、編物構造体、編組（網状）構造体、溶接構造体、または接着構造体であってもよい。
【００５３】
この構造体は、本発明によるコードから構成されていてもよいし、または代替的に、この構造体は、本発明によるコードと、他のコードおよび／またはフィラメント、例えば、他の金属コードおよび／または金属フィラメントまたは非金属コードおよび／または非金属フィラメントと、を備えていてもよい。
【００５４】
本発明の第３の態様によれば、前述した少なくとも１本のコードによって補強されたセメント素地が提供されることになる。前述したコードは、セメント素地内に導入され、セメント素地によって包囲され、これによって、被覆金属フィラメント−セメント素地の界面が形成されることになる。
【００５５】
本発明によるコードの大きい利点は、該コードが、六価クロムを含んでいないことである。何故なら、被覆金属フィラメントを防食するのに、六価クロムを必要としないからである。これは、コードおよび／またはフィラメントが、クロムを主成分とする化合物による処理を必要としないことを意味している。
本発明による補強構造体のさらなる利点は、六価クロムを含んでいないセメントが用いられる場合にも、被覆金属要素の良好な防食が得られることである。
六価クロムを含んでいるセメントが用いられる場合、クロムを主成分とする化合物が被覆金属要素を防食するために加えられていない場合であっても、被覆金属要素は、セメント内に自然に存在するクロムを利用することができる。
クロム酸塩に関連するアレルギー性皮膚炎の発生を最小限に抑えるために、セメント内の六価クロムの量を制限する新しい法案が課せられている。その結果、セメント素地内の被覆金属フィラメントは、もはやセメント内に自然に存在するクロムを利用することができない。六価クロムを含まないセメントを得るために、セメント製造業者は、硫酸第一鉄の添加のような技術を開発してきている。硫酸第一鉄の添加は、水素ガスの発生量を著しく増大させることになる。
本発明の大きな利点は、六価クロムを含まないセメントが用いられた場合およびセメントに硫酸第一鉄が添加された場合にも、水素ガスの発生が阻止されることにある。
【００５６】
補強されたセメント素地は、当技術分野において知られている任意の用途、例えば、プレハブ建造物、橋、建物、トンネル、駐車場、沖合石油プラットフォーム、などに使用可能である。
【００５７】
本発明の目的の観点から、「セメント素地（cementitious matrix）」は、金属要素とは別の素地材料を意味すると理解されたい。セメント素地は、セメントを含む任意の材料、例えば、コンクリートまたはモルタルを含んでいてもよい。
【００５８】
本発明のさらに他の態様によれば、セメント素地内に埋設された被覆フィラメントを含むコードの界面における水素ガスの発生を阻止するための方法が、提供されることになる。この方法は、前述した少なくとも１本のコードを設けるステップと、前記コードをセメント素地内に導入するステップと、を含んでいる。
【００５９】
以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明によるコードの断面図である。
【図２】本発明によるコードの断面図である。
【図３】本発明によるコードの断面図である。
【図４】未使用の構造素地の電位の測定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図１，２，３を参照して、本発明によるコードのいくつかの実施例について説明する。
【００６２】
［実施例１］
図１は、本発明によるセメント素地の補強用コード１０の断面を示す。コード１０は、一緒に撚り合された３本の亜鉛被覆された金属フィラメント１２を含む。３本のフィラメントは、閉じたサブ構造体１３を形成している。閉じたサブ構造体１３の互いに隣接するフィラメント１２は、互いに最大３０μｍ離れている。これによって、閉じたサブ構造体１３の３本のフィラメント１２の中心に、空洞１４が形成されている。防食化合物、例えば、ベンゾイミダゾールが、前記空洞内に存在している。可能であれば、防食化合物は、亜鉛被覆された金属フィラメント１２の少なくとも一部の上にも存在している。
【００６３】
［実施例２］
図２は、本発明によるセメント素地の補強用コード２０の断面を示している。コード２０は、７本のフィラメント２２を含む。互いに隣接するフィラメントが、閉じたサブ構造体２３，２３’を形成している。閉じたサブ構造体の互いに隣接するフィラメント２２は、互いに最大１００μｍ離れている。閉じたサブ構造体２３，２３’のフィラメントの中心に、空洞２４，２４’が形成されている。防食化合物が、閉じたサブ構造体２３の空洞２４，２４’内に存在している。可能であれば、防食化合物は、亜鉛被覆された金属フィラメント２２の少なくとも一部の上にも存在している。
【００６４】
［実施例３］
図３は、（０．３４＋１８×０．３０）構造を有する真鍮被覆されたコンパクトコード３００の断面を示している。中心のいくらか厚い、具体的には、０．３４ｍｍの直径を有するフィラメント３１０の周囲に、１８本の０．３０ｍｍの直径を有するフィラメントが、２１ｍｍの撚り長さでＺ方向に一回の操作で撚り合されている。このケーブルは、多くの空洞を有している。フィラメント３２０，３３１，３３２は、これらの互いに隣接するフィラメント３２０，３３１，３３２が互いに３０μｍ未満しか離れていないので、空洞３５０を有する閉じたサブ構造体３４０を形成している。同様に、フィラメント３２０，３２１，３３２は、これらの互いに隣接するフィラメント３２０，３２１，３３２が互いに３０μｍ未満しか離れていないので、空洞３５１を有する閉じたサブ構造体３４１を形成している。また、フィラメント３１０，３２２，３３６，３２３は、これらの互いに隣接するフィラメント３１０，３２２，３３６，３２３が互いに３０μｍ未満しか離れていないので、空洞３５２を有する閉じたサブ構造体３４２を形成している。一方、フィラメント３２０，３３０，３３１は、フィラメント３３０，３３１が互いに１００μｍよりも大きく離れているので、閉じたサブ構造体を形成していない。
【００６５】
実施例１，２の素線およびコードに対して、前述した２回秤量の方法によって、ｃ値を測定する。防食化合物は、３つの異なる防食化合物含有溶液を用いて、素線、実施例１のコード、および実施例２のコードに適用されている。用いられた第１の溶液は、５ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含むエタノールであり、第２の溶液は、１０ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含むエタノールであり、第３の溶液は、２０ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含むエタノールである。
【００６６】
表１は、３つの異なる防食化合物含有溶液を用いて試験された３つの試料に対するｘ値およびｙ値を示している。表２は、３つの異なる防食化合物含有溶液を用いて試験されたこれらの３つの試料に対するｃ値を示している。
【００６７】
【表１】
0005663492.tif 000002
【００６８】
【表２】
0005663492.tif 000003
【００６９】
表１から、より高い濃度の防食化合物を含む溶液を用いるとき、ｘ値が大きくなることが結論付けられる。ｙに関して、素線のｙは、０ｇ／ｍ２である。これは、素線の場合、化合物容器効果が認められないことを意味している。
５ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含む溶液が用いられたとき、実施例１のコードのｙ値および実施例２のコードのｙ値は、０ｇ／ｍ２である。その結果、ｃ値は、１である。従って、５ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含む溶液を用いたとき、化合物容器効果が認められなかったことになる。
１０ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含む溶液または２０ｗｔ％ベンゾイミダゾールを含む溶液を用いたとき、コードのｙ値は、ゼロではない。その結果、ｃ値は、１よりも高くなる。これは、化合物容器効果が認められたことを意味している。これから、化合物容器効果が認められるには、最小限の濃度の防食化合物が必要であることが結論付けられる。
【００７０】
本発明による補強構造体では、本発明によるコードまたは本発明による少なくとも１本のコードを含む構造体は、セメント素地、例えば、コンクリート内に埋設されることになる。湿潤コンクリートは、腐食を生じさせる電解質として作用する。
水は、水素と酸素に分解し得る。水の分解は、特定の電位で生じる電気化学的な酸化還元反応である。分解が生じる電気化学的な電位は、ネルンストの法則によるｐＨによって決定される。
【００７１】
水素ガスが生成される水の分解電位は、ネルンストの法則：
Ｅ（Ｈ２）＝Ｅ（Ｈ２０）−０．０５９＊ｐＨ
によって、定められる。式中、標準水素電極に対する電位Ｅ（Ｈ２０）は、Ｅ（Ｈ２０）＝０である。
酸素が生成される水の分解電位は、ネルンストの法則：
Ｅ（Ｏ２）＝Ｅ（Ｏ２０）−０．０５９＊ｐＨ
によって、定められる。式中、標準水素電極に対する電位Ｅ（Ｏ２０）は、Ｅ（Ｏ２０）＝＋１．２２６Ｖである。
【００７２】
Ｅ０または標準電位の一覧は、「化学および物理のハンドブック、電気化学シリーズ」（第６７版、１９８６年）のＤ１５１〜Ｄ１５８ページに見出される。
ｐＨの関数としての水の分解電位は、マルセル・プールべ（Marcel Pourbaix）による「水溶液における電気化学的平衡の図解」（セベロア（Cebelor）、第２版、１９９７年）の第９８〜１０５ページに記載されている。
【００７３】
亜鉛、アルミニウム、またはマグネシウムのような強力な電気陰性元素が水に晒されると、該元素は、規格ＡＳＴＭ  Ｇ１５−９３に規定されているような開路電位を有することになる。開路電位は、自然電極電位または標準電位とも呼ばれている。高ｐＨ値では、開路電位は、水素発生電位未満にまで降下するので、水素イオンの還元が開始され、その結果、水素ガスが発生することになる。水素ガスの発生は、その材料が露出することになる環境のｐＨの測定に基づいて、計算される。
【００７４】
セメント素地のｐＨは、ＡＳＴＭ  Ｇ５１−９５の試験方法に準じて、測定される。この方法は、腐食試験において土壌のｐＨを測定する手順を含んでいる。本出願の目的の観点から、ＡＳＴＭ  Ｇ５１−９５の試験方法を、土壌に代わって、セメント素地に適用させることにする。
（ＡＳＴＭ  Ｇ５１−９５による土壌に替えて）１部のセメントと４部の砂とを含む試料の場合、１３．０４のｐＨ値が測定された。
ネルンストの法則によって、Ｅ（Ｈ２）を計算することができる。
Ｅ（Ｈ２）＝Ｅ（Ｈ０）−０．０５９＊ｐＨ
Ｅ（Ｈ２）＝−０．７６９４Ｖ（標準水素電極電位に対する電位）
【００７５】
これは、この種のセメント素地に導入される補強材料の開路電位が−０．７６９４Ｖの値未満に降下すると、水素ガスが生じることを意味している。
開路電位は、例えば、セメント素地の打設後の最初の数時間以内に、建設材料内において、容易に現場測定することができる。水素ガスの発生が有害となる最臨界期間は、打設後の最初の７２時間における最初の２４時間である。化合物が硬化した時点で、水素ガスの発生の危険は、無視することができる。
【００７６】
開路電位は、規格ＡＳＴＭ  Ｃ８７６に準じて、現場測定することができる。しかし、例えば、図４に示されているような小さい試料において、開路電位を測定すれば、さらに適切である。この機器は、規格ＡＳＴＭ  Ｇ３−８９（９４）に準じて、用いられるものである。本発明によるコード４２は、セメント素地４４内に埋設されている。亜鉛被覆された金属要素４２と参照電極４６との間の電位は、電位計または高インピーダンス電圧計４８によって測定されることになる。
【００７７】
本発明によるコードの性能を評価するために、本発明によるコードは、セメント素地内に埋設されている。試料は、全て、ＣＥＭ  ＩＩ  ４２．５Ｒセメントの１部を４部の砂および５部の水と混合することによって得られたセメント素地からなっている。この試料の開路電位が時間の関数として測定されることになる。本発明によるコードの開路電位は、打設後の最初の７２時間内において水素電位を上回っている。
【図１】
0005663492.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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