(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物から、前記鉄筋コンクリート構造物の製造時にコンクリートを流し込む工程において、前記コンクリートに含まれる骨材により加えられた損傷を含む鉄筋を取り出すステップと、
前記鉄筋をアルカリ性の溶液に浸漬するステップと、
前記溶液に浸漬させた鉄筋に電気化学的に水素をチャージし、力学的な負荷を加えて試験を行うステップと、
を含んだことを特徴とする水素脆化特性評価方法。
【請求項２】
前記試験は、前記鉄筋の破断試験であり、前記破断試験により前記鉄筋が破断したときの応力値により、前記鉄筋の水素脆化特性評価を行うことを特徴する請求項１に記載の水素脆化特性評価方法。
【請求項３】
前記試験は、前記鉄筋の引張試験であり、前記引張試験により前記鉄筋が破断したときの応力値、歪み量、および、断面収縮率の少なくともいずれかにより、前記鉄筋の水素脆化特性評価を行うことを特徴とする請求項１に記載の水素脆化特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素脆化特性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材は水素を含むと延性が失われ、強度が著しく低下する。この現象は水素脆化と呼ばれている。
【０００３】
従来、高力ボルトの水素脆化の試験結果から、高力ボルトのねじ（切欠き）部分において水素侵入が顕著であり、切欠き形状が鋭角であるほど局所的な水素侵入量は大きくなることが知られている。また、腐食反応等により切欠き部分の角度が鈍化すると元の形状に比べて局所的な水素侵入量が小さくなることが知られている。
【０００４】
ＰＣ（プレストレストコンクリート）に用いられる鉄筋（以下、ＰＣ鉄筋と略す）の水素脆化特性の評価では、酸性溶液中での腐食反応により試験片に水素をチャージし、この試験片に荷重をかけ、荷重をかけてから破断するまでの時間を測定する。ＰＣ鉄筋は、一般的に丸棒状のものが多く、局所的に水素が侵入し凝集されるような部位はない。したがって、ＰＣ鉄筋の場合、前記した高力ボルトのように材料が腐食されても、評価結果に影響を及ぼさない。このことから、上記のような鉄筋を腐食させる溶液中を用いた水素脆化特性の評価であっても、製品として使用される前、すなわち新品材料の水素脆化特性の評価方法としては、充分な方法であると言える。
【０００５】
しかし、ＰＣ構造物の製造時のコンクリートを流し込む工程において、コンクリートに含まれる骨材により鉄筋に損傷が発生することがある。ここでコンクリート中の雰囲気は中性またはアルカリ性であるため、鉄筋の腐食反応は抑制され、鉄筋に形成された損傷の形状は変化せず、損傷として形成された切欠き部の水素侵入量は大きくなると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】南雲道彦、「鋼の力学的挙動に及ぼす水素の影響」、鉄と鋼、Vol.90(2004)、No.10、p766-775、2004年
【非特許文献２】「高力ボルトの遅れ破壊特性評価ガイドブック」、JSSCテクニカルレポートNo.91、p7、p126、社団法人日本鋼構造協会、2010年
【非特許文献３】「２０％チオシアン酸アンモニウム溶液中でのＰＣ鉄筋の水素脆化試験方法」、p1、p3、社団法人腐食防食協会、JSCE  S  1201(2012)、2012年
【非特許文献４】「大日ポール・各製造工程」、[online]、[平成26年12月16日検索]、インターネット<URL：http://www.dainichi-x.co.jp/technology/seizou.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のＰＣ鉄筋等、鉄筋コンクリート構造物に用いられる鉄筋の水素脆化特性の評価では、鉄筋コンクリート構造物の製造工程における鉄筋の損傷を考慮しておらず、実際の使用環境下での水素脆化特性の評価を行うことはできなかった。そこで、本発明は、前記した問題を解決し、鉄筋コンクリート構造物の製造工程における鉄筋の損傷を考慮した水素脆化特性を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した課題を解決するため、本発明は、鉄筋コンクリート構造物から、前記鉄筋コンクリート構造物の製造時にコンクリートを流し込む工程において、前記コンクリートに含まれる骨材により加えられた損傷を含む鉄筋を取り出すステップと、前記鉄筋をアルカリ性の溶液に浸漬するステップと、前記溶液に浸漬させた鉄筋に電気化学的に水素をチャージし、力学的な負荷を加えて試験を行うステップと、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の製造工程における鉄筋の損傷を考慮した水素脆化特性を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態の水素脆化特性評価方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】図２は、評価試験装置の模式図である。
【図３】図３は、本実施形態の水素脆化特性評価方法による実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されない。
【００１２】
（実施形態）
本実施形態の水素脆化特性評価方法の手順を、図１を用いて説明する。まず、評価者は、製品化した鉄筋コンクリート構造物（例えば、ＰＣ構造物）のコンクリートを、ハンマー等を用いて粉砕し、鉄筋コンクリート構造物から鉄筋を取り出す（Ｓ１）。次に、評価者は、取り出した鉄筋を溶液に浸漬させる（Ｓ２）。この溶液は、鉄筋が腐食しない溶液であり、例えば、中性やアルカリ性水溶液である。その後、評価者は、溶液内の鉄筋の電位を制御することにより、電気化学的に鉄筋に水素をチャージし、鉄筋に力学的な負荷を加えて破断試験を行う（Ｓ３）。なお、鉄筋の力学的な負荷は予め適宜決めればよいが、例えば、鉄筋に所定の荷重をかければよく、そのときの荷重は実設備の負荷（鉄筋の引張強度に対して応力比０．７程度）を基準に決定すればよい。また、破断試験は、鉄筋への水素のチャージをした後で行ってもよいし、水素のチャージをしながら行ってもよい。
【００１３】
このようにすることで、鉄筋コンクリート構造物の製造工程において鉄筋に生じる損傷が及ぼす鉄筋の水素脆化特性への影響を定量的に評価することできる。その結果、鉄筋コンクリート構造物に用いる材料を適切に選定することができる。
【００１４】
（実験結果）
次に、本実施形態の水素脆化特性評価方法による実験結果を説明する。鉄筋は、組織の違いにより硬さの異なる鉄筋Ａ，Ｂそれぞれについて、鉄筋Ａは引張強度σＢ＝１４５０ＭＰａ、φ＝９ｍｍ、鉄筋Ｂは引張強度σＢ＝１６２０ＭＰａ、φ＝７ｍｍの新品丸棒鉄筋と、ＰＣ構造物から取り出した鉄筋（新品丸棒鉄筋と同じ鋼種）とを用いた。鉄筋の長さはそれぞれ全長４５ｃｍ、鉄筋のうち溶液に浸漬される部位の長さは３ｃｍとした。
【００１５】
図２に評価試験装置の模式図を示す。この評価試験装置により、鉄筋（試験片５）を容器１内の溶液に浸漬させ、試験片５を作用極とし、ポテンショスタット２、参照極３および対極４を用いて水素のチャージを行った。そして、試験片５に水素のチャージをした状態で、おもり６等により引張方向に負荷をかけた。
【００１６】
容器１内の溶液は、１ｗｔ％ＮＨ４ＳＣＮを添加した１Ｍ  ＮａＨＣＯ３水溶液（ｐＨ８．３）を用いた。また、参照極３として銀塩化銀電極(ＳＳＥ)を用い、対極４として白金線を用いた。電位は、ポテンショスタット２により、−１０００ｍＶｖｓ．ＳＳＥに制御した。このような環境下で、試験片５の表面に水素を発生させ、試験片５に水素をチャージした。そして、この水素がチャージされた試験片５への荷重は引張強度に対する荷重（応力比）０．５５〜０．９とした。そして、この試験片５への荷重（応力）を０．５５から０．０５ずつ増やし、各応力条件について３回ずつ試験を実施し、３回すべてで試験時間２００ｈを越えて破断しない荷重を調べた。
【００１７】
図３に、上記の条件での実験結果を示す。図３に示すグラフの横軸は鉄筋の破断時間、縦軸は応力比を示す。グラフ上のプロットは破断した時の結果である。鉄筋Ａでは新品丸棒鉄筋は０．８５σＢ、ＰＣ構造物から取り出した鉄筋は０．５５σＢまで破断しなかったのに対して、鉄筋Ｂでは新品丸棒鉄筋、ＰＣ構造物から取り出し鉄筋ともに０．８σＢまで破断しなかった。
【００１８】
この結果は、鉄筋Ａでは製造工程において生じた損傷が鉄筋の水素脆化特性を低下させることを示している。これに対して、鉄筋Ｂでは製造工程における損傷の程度が鉄筋Ａに比べて小さく、新品丸棒鉄筋と比べても水素脆化特性に大きな違いが見られなかったと推測される。
【００１９】
また、本実施形態の水素脆化特性評価方法を用いることで鉄筋コンクリート構造物における鉄筋の材料の違いによる損傷の程度の違いが水素脆化特性に及ぼす影響を定量的に評価することが可能であることを示している。
【００２０】
一方、従来の酸性溶液中で鉄筋の水素のチャージを行った場合、製造工程において生じた鉄筋の損傷は腐食反応により鈍化するため、このような明確な差は生じない。特に、比較的低い荷重で破断を起こすような鉄筋について、鉄筋の損傷の影響を反映した結果を得ることができない。
【００２１】
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、鉄筋コンクリート構造物からの鉄筋の取り出しを、コンクリートを流しこむ工程の後等、鉄筋コンクリート構造物の製造工程の途中で行ってもよい。また、鉄筋の力学的な負荷は引張試験により行ってもよく、この場合、破断したときの応力値や歪み量、破断したときの断面収縮率等を指標に評価すればよい。
【符号の説明】
【００２２】
１      容器
２      ポテンショスタット
３      参照極
４      対極
５      試験片
【図１】
0006342820.tif 000002
【図２】
0006342820.tif 000003
【図３】
0006342820.tif 000004