(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートまたはモルタル層中に、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片を、分散させた耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物であって、前記金属片がFe含有量：70質量％以上の鉄合金であると共に、前記金属片として平均粒径：0.01〜0.05 mm の金属片と平均粒径：0.1 〜5.0 mmの金属片とを分散させたことを特徴とする耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物。
【請求項２】
前記金属片の量が0.1 〜５体積％である請求項１記載の鋼／コンクリート港湾構造物。
【請求項３】
30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に、該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片よりなるコンクリート添加用材料であって、前記金属片がFe含有量：70質量％以上の粒状の鉄合金よりなると共に、前記金属片が平均粒径：0.01〜0.05 mm の金属片と平均粒径：0.1 〜5.0 mmの金属片とからなることを特徴とする港湾構造物コンクリート添加用材料。
【請求項４】
請求項３記載の港湾構造物コンクリート添加用材料を0.1 〜50体積％含有することを特徴とする港湾構造物用セメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物および港湾構造物コンクリート添加用材料ならびに港湾構造物用セメントに関する技術分野に属し、特には、鋼／コンクリート港湾構造物（即ち、港湾構造物であって鉄筋や鋼板等の鋼材が補強材として埋め込まれたコンクリートまたはモルタル）の補強材（補強鋼材）の防食技術、この補強鋼材の防食による鋼／コンクリート構造物の耐久性の向上技術に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート等の鋼／コンクリート構造物は、土木や建築構造物として広く使用されている。かかる鋼／コンクリート構造物においては、コンクリート表面のひび割れ発生による耐久寿命の低下が問題となる場合が極めて多い。このコンクリート表面のひび割れ発生は、コンクリート内部の補強鋼材の腐食が原因となる場合が多い。つまり、補強鋼材が腐食したときに形成される鉄錆は、それ自体の体積が元（腐食前）の約2.5 倍となるために、鋼材腐食部分に局所的な体積膨張圧が発生し、コンクリートにひび割れを生じさせるのである。
【０００３】
特に、護岸やケーソン等の港湾構造物においては、鋼材の主な腐食要因であるNaClやMgCl2 等の塩化物が多いため、コンクリート内部への塩化物浸入により補強鋼材が著しく腐食し、施工後数年でコンクリート表面のひび割れ発生に至る場合がある。
【０００４】
上記の如きコンクリート表面のひび割れ発生が起こると、ひび割れ部分から塩化物や酸素等の鋼材腐食促進物質がコンクリート内部へ浸入しやすくなり、そのため補強鋼材の腐食が促進されて、局所的な体積膨張がさらに顕著になり、ひいては鋼／コンクリート構造物の損傷や破壊が加速される。
【０００５】
かかる鋼／コンクリート構造物の損傷及び破壊の防止、即ち、鋼／コンクリート構造物の耐久性向上のための補強鋼材の防食に関する技術として、下記(1) 〜(6) の如き技術が公知である。
【０００６】
(1) コンクリートの水セメント比を小さくすることによるもの〔腐食防食協会編：防食技術便覧，日刊工業新聞社，p290（1986）参照〕。
(2) かぶり厚（即ち鋼材を覆うコンクリートの厚さ）を大きくすることによるもの〔腐食防食協会編：防食技術便覧，日刊工業新聞社，p290（1986）参照〕。
(3) 合金成分の最適化による補強鋼材の耐食性改善に係るもの〔特開平9-263886号公報、特公昭64-5099 号公報、特開昭58-77551号公報等参照〕。
(4) 表面処理による補強鋼材の耐食性改善に係るもの。
(a) 鋼材表面を規定された錆層で被覆する〔特開平8-74070 号公報参照〕。
(b) 鋼材表面に含酸素マンガン化合物皮膜を形成する〔特許第1129118 号参照〕。
(c) 鋼材表面をエポキシ樹脂によって被覆する〔腐食防食協会編：防食技術便覧，日刊工業新聞社，p290（1986）参照〕等。
(5) コンクリート中への防錆剤（防食剤）の混和によるもの。
(a) シラン化合物を添加する〔特開平6-305800号公報等参照〕。
(b) 犠牲防食作用を有する金属粉末を添加する〔特開平6-345512号参照〕。
(c) ジカルボン酸化合物を主成分とする混練物を添加する〔特開平10-95650号公報参照〕。
(d) 亜硝酸塩とポリカルボン酸塩を併せて添加する〔特開昭54-72222号公報参照〕。
(e) ニトロ基を含有する安息香酸およびその塩の添加〔特開昭58-32049号公報参照〕等。
(6) 電気防食による補強鋼材の腐食抑制によるもの。
(a) 外部電源により補強鋼材を陰極に保持する〔特開平8-319590号公報等参照〕。
(b) 流電陽極により補強鋼材を陰極に保持する〔特開平10-245280 号公報等参照〕。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の補強鋼材の防食技術によれば、ある程度は、コンクリート中の補強鋼材の腐食を防ぐことができ、鋼／コンクリート構造物のひび割れ損傷や破壊を抑制し得る。
【０００８】
しかしながら、この補強鋼材の腐食の抑制及びこれによる鋼／コンクリート構造物の耐久性の向上は未だ充分ではなく、特に、海浜環境の鋼／コンクリート構造物においてはまだまだ不充分であり、前記従来の補強鋼材の防食技術には問題がある。この詳細を、以下説明する。
【０００９】
前記(1) の技術の如くコンクリートの水セメント比を小さくしても、鋼材の主な腐食要因であるNaClやMgCl2 等の塩化物が鋼／コンクリート構造物のコンクリート表面から内部へ浸入することは避けられず、このため補強鋼材の防食効果は小さい。
【００１０】
前記(2) のかぶり厚の増大による技術では、かぶり厚を極端に大きくすれば、コンクリート表面から浸入する塩化物の補強鋼材への到達を防ぐことができ、それにより補強鋼材の腐食抑制が可能である。しかし、現実的に許容し得る範囲内でのかぶり厚の増大ではその腐食抑制の効果は非常に小さい。
【００１１】
前記(3) の合金成分の最適化による補強鋼材の耐食性改善に係る技術は、補強鋼材が鉄筋である場合に実際に適用され実用化されており、この技術が適用された鉄筋は耐塩性鉄筋といわれている。しかし、この技術にも、下記のような幾つかの問題点がある。即ち、実機において多く使用されているミルスケール（酸化皮膜）付きの鋼材では、スケール表面のピンホールや傷などの欠陥部分から露出した地鉄とスケールとの電位差に起因した腐食が発生する場合が多い。通常、このミルスケール皮膜には非常に多くのミクロ的な欠陥を有しており、耐塩性鉄筋においてもスケール欠陥の全くないケースはなく、地鉄とスケールとのミクロセル形成は避けられず、このためミルスケール付き鋼材に対してはあまり効果的でない。又、ミルスケールを除去した鉄筋（鋼材）においても、塩化物環境では生成錆の緻密化が不充分であり、耐塩性鉄筋といえども充分でないために、耐食性改善には限度がある。
【００１２】
前記(4) のエポキシ樹脂被覆等の表面処理による補強鋼材の耐食性改善に係る技術は、非常に有効な防食手段であり、海浜環境等の厳しい腐食環境において実用化されている。しかしながら、エポキシ樹脂被覆皮膜等の被膜に傷が入れば、その部分から容易に腐食してしまうため、取り扱い（作業性）の容易さを最重視する（即ち、多少乱暴に扱う）鋼／コンクリート構造物、特に大型構造物に対しては、実用的ではない。又、補強鋼材に大きな引っ張り歪みを作用させるプレストレストコンクリートにおいては、エポキシ樹脂皮膜や錆層等の表面被覆層が補強鋼材の歪みに追随できずに、剥離してしまうため、適用できない場合が多い。更に、前記表面処理による技術は、表面処理コストが高く、経済性の点で問題がある。
【００１３】
前記(5) のコンクリート中への防錆剤（防食剤）の混和による技術においては、防食剤の防食成分が鋼／コンクリート構造物外へ拡散したり、コンクリート内で化学反応を引き起して防食効果が消失する場合が多く、長期的に安定した防食効果が得られない場合が多い。水溶液環境のように防食剤の追加補充できないコンクリート環境では、防食剤は使い勝手が悪い。
【００１４】
特に、犠牲防食作用を有するZnやAl等の金属粉末を添加する方法〔(5)-(b) 〕においては、初期には優れた防食効果が得られるのであるが、コンクリート特有のアルカリ環境ではZnやAlは耐食性に劣ることに加えて、流電陽極として加速溶解するため、比較的短期間で腐食溶失する。また、この方法は金属粉末の犠牲防食作用によるものであり、そのメカニズムから明らかであるが、補強鋼材とZnやAl等の金属粉末とが物理的に接触していなければ、犠牲防食作用は得られない。よって、補強鋼材と接触している金属粉末が腐食溶失した時点で該金属粉末の犠牲防食作用が消失するため、防食効果を長期間持続できないという問題がある。更に、この方法においては、卑なZnやAl等の金属粉末により補強鋼材の電位は卑側に移行するために補強鋼材上での水素発生反応が促進され、そのため補強鋼材の水素脆化が起こり易くなる場合が多く、これは機械的強度が非常に重要である鋼／コンクリート構造物においては致命的な問題点である。
【００１５】
前記(6) の電気防食による補強鋼材の腐食抑制に係る技術においては、補強鋼材が陰極に保持され、該鋼材の電位が卑となるので、上記(5)-(b) の場合と同様に補強鋼材の水素脆化が起こり易くなるという問題点がある。
【００１６】
更に、前記(6) の技術の中、(6)-(a) の外部電源による方法の場合には、電力コストの問題がある。即ち、長さが数kmに及ぶ場合も多々ある護岸等の大型港湾施設では防食のために莫大な電力が必要であり、又、適切な防食条件を保持するためのモニタリング装置やその維持管理等も必要であるため、コストが非常に高くなり、実用的ではない。
【００１７】
また、(6)-(b) の流電陽極による方法は、流電陽極の表面を腐食生成物や海中微生物が覆い、犠牲陽極として作用しなくなることが多い。補強鋼材の腐食反応を引き起こすマクロセルの形成状況は経時的に変化するものであり、効果的な防食のためには、その状況変化に応じて防食条件を微妙にコントロールすることが望ましいが、本法はそのコントロールが困難である。従って、補強鋼材を長期間にわたって効果的に防食することは困難である。又、この方法においては、防食効果の維持のためには犠牲陽極として溶出し消耗する流電陽極を定期的に交換する必要があるが、構造物の幾何学的形状によっては、この交換のための作業が不可能である場合もあるので、この方法の適用可能な鋼／コンクリート構造物は限定される。
【００１８】
本発明はかかる事情に着目してなされたものであって、その目的は、前記従来の技術の有する問題点を解消し、鋼／コンクリート港湾構造物の大きさ等の種類にかかわらず、補強鋼材の水素脆化を招くことなく、実用的且つ経済的に補強鋼材が長期間にわたって防食され、ひいては補強鋼材の腐食によるひび割れ等の損傷が長期間にわたって起こり難くて耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物、及び、かかる鋼／コンクリート港湾構造物を得るためのコンクリート添加用材料（港湾構造物コンクリート添加用材料）ならびにセメント（港湾構造物用セメント）を提供しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る鋼／コンクリート港湾構造物および港湾構造物コンクリート添加用材料ならびに港湾構造物用セメントは、請求項１〜２記載の鋼／コンクリート港湾構造物、及び、請求項３記載の港湾構造物コンクリート添加用材料、並びに、請求項４記載の港湾構造物用セメントとしており、それは次のような構成としたものである。
【００２０】
即ち、請求項１記載の鋼／コンクリート港湾構造物は、コンクリートまたはモルタル層中に、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片を、分散させた耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物であって、前記金属片がFe含有量：70質量％以上の鉄合金であると共に、前記金属片として平均粒径：0.01〜0.05 mm の金属片と平均粒径：0.1 〜5.0 mmの金属片とを分散させたことを特徴とする耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物である（第１発明）。
【００２１】
請求項２記載の鋼／コンクリート港湾構造物は、前記金属片の量が0.1 〜５体積％である請求項１記載の鋼／コンクリート港湾構造物である（第２発明）。
【００２２】
請求項３記載の港湾構造物コンクリート添加用材料は、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に、該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片よりなるコンクリート添加用材料であって、前記金属片がFe含有量：70質量％以上の粒状の鉄合金よりなると共に、前記金属片が平均粒径：0.01〜0.05 mm の金属片と平均粒径：0.1 〜5.0 mmの金属片とからなることを特徴とする港湾構造物コンクリート添加用材料である（第３発明）。
【００２３】
【００２４】
請求項４記載の港湾構造物用セメントは、請求項３記載の港湾構造物コンクリート添加用材料を0.1 〜50体積％含有することを特徴とする港湾構造物用セメントである（第４発明）。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は例えば次のようにして実施する。
鋼／コンクリート構造物建築用の型枠内に鉄筋等の補強鋼材を配置する。
【００２６】
次に、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0 mm/yである金属片であって、Fe含有量：70質量％以上の粒状の鉄合金よりなると共に、平均粒径：0.01〜0.05 mm の金属片と平均粒径：0.1 〜5.0 mmの金属片とからなる金属片を準備する。この金属片は、本発明に係るコンクリート添加用材料の一例に相当する。
【００２７】
この金属片即ちコンクリート添加用材料をセメントに添加し、混合する。このとき、コンクリート添加用材料の配合率を0.1 〜50体積％にすると、本発明に係るセメントとなる。
【００２８】
上記セメントと砕石等の粗骨材及び海砂等の細骨材とを水と混合し、傾動ミキサー等の混合機を用いて練り混ぜて生コンクリートを得る。
【００２９】
この生コンクリートを前記型枠内に打ち込む。しかる後、これを養生する。そうすると、本発明に係る鋼／コンクリート港湾構造物の一例に相当するものが得られる。
【００３０】
以下、本発明について主にその作用効果を説明する。
【００３１】
鋼／コンクリート構造物（即ち、補強鋼材が埋め込まれたコンクリート又はモルタル）において、コンクリート又はモルタル（以下、総称してコンクリートという）中には、セメントの水和により生成した水酸化カルシウム水溶液で満たされた多数の毛細管空隙が存在し、このためコンクリート中の液性はpH12〜13程度のアルカリ性となっている。このようなアルカリ性の環境の中で、補強鋼材は下記式[1] で示される如き鉄の溶解反応（アノード反応）と下記式[2] で示される如き溶存酸素の還元反応（カソード反応）によって腐食が進行しているが、この進行速度（腐食速度）は非常に小さいと考えられる。これは、コンクリート中のアルカリ性環境においては補強鋼材が不働態域にあり、その鋼材の表面に強固で安定な不働態皮膜が形成され、鉄の溶解反応（式[1] の反応）が抑制されているためと考えられる。
【００３２】
Fe→Fe2+＋２ｅ-    ---------------- [1]
1/2 O2＋H2O ＋ｚｅ- →２OH-  ------ [2]
Ｍ→Ｍz+＋ｚｅ-    -------------------- [3]
ｚ/4 O2 ＋ｚ/2 H2O＋ｚｅ- →ｚOH-  ---- [4]
【００３３】
しかし、細骨材としての海砂の使用や海塩粒子の侵入等によりNaClやMgCl2 等の塩化物がコンクリート中の補強鋼材表面に存在すると、該鋼材表面の不働態皮膜が破壊されるため、鉄の溶解反応（式[1] の反応）が加速されて、該鋼材の腐食速度が増大すると考えられる。又、大気中のCO2 ガスの作用等によるコンクリートの経時的な中性化現象も腐食速度増大の原因となり、補強鋼材の腐食速度が増大する。
【００３４】
本発明者らは、かかる補強鋼材の腐食速度の増大を抑制すべく鋭意検討を行った結果、コンクリート中に塩化物が比較的多く侵入した場合においては、前記式[2] のカソード反応（溶存酸素の還元反応）が補強鋼材の腐食速度を律速しており、従ってコンクリート中の溶存酸素を除去することにより、補強鋼材の腐食を大きく抑制することができるという知見を得た。
【００３５】
そして、かかるコンクリート中の溶存酸素の除去に対して、コンクリート中に金属片を分散させて該金属片の腐食作用により溶存酸素を消費することが有効であり、この溶存酸素の消費により補強鋼材の腐食を抑制し得ることがわかった。
【００３６】
即ち、コンクリート中にｚ価の金属Ｍを存在させると、金属Ｍの表面において上記式[3] で示される如き金属Ｍの溶解反応（アノード反応）と上記式[4] で示される如き溶存酸素の還元反応（カソード反応）が起こって金属Ｍが腐食する。そうすると、この金属Ｍの腐食に伴って金属Ｍの周囲の溶存酸素が還元されて消費される。つまり、コンクリート中において金属Ｍが溶存酸素を消費又は除去する物質（溶存酸素除去作用物質）として働くのである。
【００３７】
かかる溶存酸素除去作用を有する金属を金属片の状態でコンクリート中に分散させて存在させておくと、各金属片の周囲の溶存酸素が消費され除去される。そうすると、コンクリート中に存在する溶存酸素の補強鋼材表面への到達が阻害され、コンクリート中に侵入してきた溶存酸素の補強鋼材表面への到達も阻害される。その結果、補強鋼材の腐食速度が低下し、極めて低い水準に維持され、補強鋼材の腐食が抑制される。以上のようなことがわかった。
【００３８】
そこで、本発明に係る鋼／コンクリート港湾構造物（以下、鋼／コンクリート構造物という）は、コンクリート（コンクリートまたはモルタル）層中に、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片を、分散させている。
【００３９】
ここで、コンクリート層中に分散させる金属片についての30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極（SCE)基準で−0.80Ｖ〔−0.80Ｖ(SCE) 〕以上であることとしているのは、−0.80Ｖ(SCE) 未満である場合には補強鋼材と接触した金属片が該補強鋼材の水素発生反応を促進し、このため該補強鋼材の水素脆化が起こり易くなるという支障が生じ、−0.80Ｖ(SCE) 以上である場合にはかかる水素発生反応による補強鋼材の水素脆化が起こり難くなるからである。
【００４０】
コンクリート層中に分散させる金属片についての３％NaCl水溶液中での腐食速度（以下、腐食速度Ａという）が0.001 〜1.0mm/y であることとしているのは、下記の理由による。
【００４１】
即ち、コンクリート中の液の如きアルカリ性もしくは中性の水溶液における金属の腐食速度は、電気化学的には溶存酸素の消費速度に概ね等しいと考えられるので、コンクリート中での金属片周囲の溶存酸素の消費速度は金属片の腐食速度に比例する。この金属片の腐食速度が前記腐食速度Ａで0.001 mm/y未満に相当する腐食速度である場合には、金属片周囲の溶存酸素の消費速度が低く、ひいては補強鋼材の腐食の抑制が不充分となるので、前記腐食速度Ａで0.001 mm/y以上とする必要がある。この金属片の腐食速度が高くなるほど金属片周囲の溶存酸素の消費速度が高くなるが、前記腐食速度Ａで1.0mm/y 超の場合には金属片の腐食による溶失までの期間が短く、補強鋼材の腐食を抑制し得る期間が短くて不充分となるので、前記腐食速度Ａで1.0mm/y 以下にする必要がある。つまり、この金属片の腐食速度を腐食速度Ａで0.001 〜1.0mm/y とした場合には、補強鋼材の腐食を充分に且つ長期間にわたって抑制し得る。以上の如き理由により、金属片の腐食速度が腐食速度Ａで0.001 〜1.0mm/y であることとしているのである。
【００４２】
上記の如き金属片をコンクリート層中に分散させることは、鋼／コンクリート構造物の大きさ等の種類にかかわらず実施し得、例えば護岸等の大型港湾施設としての鋼／コンクリート構造物に対しても実施し得る。又、かかる金属片の分散による本発明の手段は、補強鋼材へのエポキシ樹脂被覆等の表面処理の場合の如き取り扱い面の問題がなくて実用的であり、経済的でもある。更に、かかる本発明の手段においては、コンクリート中への防食剤の混和による場合よりも長期間優れた防食効果が得られ、補強鋼材の合金成分の最適化による場合よりも防食効果が極めて優れており、又、電気防食による場合の如きランニングコストは不要であり、経済性に優れている。
【００４３】
従って、本発明に係る鋼／コンクリート構造物は、鋼／コンクリート構造物の大きさ等の種類にかかわらず、補強鋼材の水素脆化を招くことなく、実用的且つ経済的に補強鋼材が長期間にわたって防食され、ひいては補強鋼材の腐食によるひび割れ等の損傷が長期間にわたって起こり難くて耐久性に優れている。
【００４４】
前記金属片の腐食速度については、金属片周囲の溶存酸素の消費速度をさらに高め、ひいては補強鋼材の腐食をより確実に抑制するために、前記腐食速度Ａで0.05mm/y以上であることとすることが望ましい。一方、補強鋼材の腐食の抑制可能な期間をより長期間にするためには、前記腐食速度Ａで0.5mm/y 以下であることとすることが望ましい。
【００４５】
前記金属片についての３％NaCl水溶液中での自然電位に関しては、前記の如き水素発生反応による補強鋼材の水素脆化をより起こり難くするために、−0.75Ｖ(SCE) 以上であることとすることが望ましく、更に、かかる水素脆化を確実に抑制するために−0.70Ｖ(SCE) 以上であることとすることが好ましい。しかし、かかる金属片の自然電位が貴である場合、貴であるほど前記式[4] の如き溶存酸素の還元反応が起こり難く、溶存酸素の消費速度が低下して不充分となり、又、補強鋼材と接触した金属片と該補強鋼材との間に異種金属接触腐食（ガルバニック腐食）が形成され、これにより補強鋼材の腐食が促進される恐れがあり、これを抑制するという点からすると金属片の自然電位は−0.2 Ｖ(SCE) 以下、更には−0.4 Ｖ(SCE) 以下であることとすることが望ましい。
【００４６】
上記の如き異種金属接触腐食の形成による補強鋼材の腐食を防止するという点からすると、前記金属片としては補強鋼材と同等の自然電位を有することが望ましく、更に補強鋼材と同様の化学成分を有することが望ましい。かかる点から、前記金属片としてはFe含有量：70質量％以上の鉄合金よりなるものを用いることが望ましい（第１発明）。より確実に異種金属接触腐食の形成を防止するにはFe含有量：90質量％以上、更にはFe含有量：95質量％以上の鉄合金よりなるものを用いることが望ましい。かかる金属片としては炭素鋼、低合金鋼、鋳鉄等を例示することができる。
【００４７】
前記金属片の形状については特には限定されず、種々の形状のものを用いることができ、例えば粒状のもの、板状のもの、薄片状のもの、針状のもの、針金状のもの、繊維状のもの等を用いることができる。
【００４８】
これらの種々の形状の金属片の中、鋼繊維（スチールファイバー）はコンクリートの機械的特性向上のために用いられることがあるが、この場合はコンクリートとの付着性向上のために異形加工により表面に凹凸が形成された鋼繊維が用いられる。かかる鋼繊維を溶存酸素の消費による補強鋼材の腐食の抑制の目的で用いた場合、鋼繊維の凸部は腐食速度が大きいので腐食溶失しやすく、鋼繊維の腐食反応による溶存酸素の消費の効果は比較的早期に失われる場合が多い。又、鋼繊維を添加したフレッシュコンクリート（生コン）中においては鋼繊維同士が絡み合い、このため流動性が極度に低下して作業性低下や打設ムラが生じる場合が多い。更に、溶存酸素の消費効率の点から、金属片はコンクリート中に均一に分散させることが好ましいが、鋼繊維の場合には鋼繊維同士が絡み合うために均一に分散させることは困難である。この他、何らかの原因でコンクリート表面に露出した鋼繊維が人間の手足や自動車のタイヤに突き刺さるという安全上の問題があり、又、鋼繊維を用いることはコストが非常に高くなる。
【００４９】
粒状の場合には、上記鋼繊維の場合のような問題点がなく、溶存酸素の消費の効果は長期間持続し、フレッシュコンクリートの流動性劣化の問題がなく、コンクリート中に均一に分散させ易く、安全性に優れている。よって、金属片としては粒状金属片を用いることが望ましい。
【００５０】
前記金属片の大きさについては特には限定されず、種々の大きさのものを用いることができる。しかし、コンクリート中での金属片の腐食により、酸化物や水酸化物等の腐食生成物が形成される場合には、この体積は元の金属片よりも大きくなり、体積が膨張するため、コンクリート中に応力が生じ、ひいてはコンクリートにひび割れを発生させる恐れがあり、これを防止するためには金属片が全て腐食生成物となった場合にもその体積膨張によるコンクリート中発生応力が無視できる程度に小さいことが必要であり、このためには金属片の大きさは小さい方がよく、金属片として平均粒径5.0 mm以下の粒状金属片を用いればよく、更には平均粒径3.0 mm以下のものを用いることが望ましい。但し、粒状金属片の平均粒径が0.1 mm未満の場合、その腐食速度が大きく、腐食溶失までの期間が短いため、溶存酸素の消費の効果の持続期間が短くて不充分となり、又、粉塵による作業環境の悪化が起こるようになり、かかる点から平均粒径0.1 mm以上の粒状金属片を用いることが望ましく、更には平均粒径１mm以上の粒状金属片を用いることが望ましい。
【００５１】
前記金属片として小サイズ片と大サイズ片とを混合したものを用いると、溶存酸素消費速度の大きい小サイズ片がコンクリート打ち込み時等にコンクリート中に導入された初期の溶存酸素を効率よく消費し、溶存酸素消費速度が小さく腐食溶失し難い大サイズ片がコンクリートの外部から内部に侵入してくる溶存酸素を消費するため、補強鋼材を常に且つ長期間にわたって防食し得る。かかる効果を発揮するための小サイズ片としては平均粒径：0.01〜0.05 mm のもの、大サイズ片としては平均粒径：0.1 〜5.0 mmのものが好適である（第１発明）。
【００５２】
前記金属片の量に関し、これが0.1 体積％に満たない場合には、溶存酸素の消費量が小さいために補強鋼材の防食効果が小さく、５体積％を超える場合には、フレッシュコンクリートの軟らかさ（流動性）を低下させる場合があるため、施工性の劣化を招くことがある。よって、前記金属片の量は0.1 〜５体積％にすることが望ましい（第２発明）。尚、金属片の体積％は、金属片を含むコンクリートの単位体積当たりの金属片の体積の割合のことである。
【００５３】
本発明に係る港湾構造物コンクリート添加用材料（以下、コンクリート添加用材料という）は、前述の如く、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が−0.80Ｖ(SCE) 以上であると共に該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片よりなるコンクリート添加用材料であって、前記金属片がFe含有量：70質量％以上の粒状の鉄合金よりなると共に、前記金属片が平均粒径：0.01〜0.05 mm の金属片と平均粒径：0.1 〜5.0 mmの金属片とからなることを特徴とするものである（第３発明）。このコンクリート添加用材料をセメントに混合し、これを骨材及び水と混合し、練り混ぜて生コンクリートを得ることや、このコンクリート添加用材料を生コンクリート中に添加し混合することにより、生コンクリート中に分散させて存在させ、この生コンクリートを用いて鋼／コンクリート構造物の建造を行うと、本発明に係る鋼／コンクリート構造物を得ることができる。
【００５４】
前記金属片がFe含有量：70質量％以上の粒状の鉄合金よりなるので、補強鋼材と接触した個所での異種金属接触腐食の形成による補強鋼材の腐食が起こり難くなる（第３発明）。
【００５５】
本発明に係る港湾構造物用セメント（以下、セメントという）は、前述の如く、上記の本発明に係るコンクリート添加用材料を0.1 〜50体積％含有することを特徴とするものである（第４発明）。このセメントを骨材及び水と混合し、練り混ぜて生コンクリートを得、この生コンクリートを用いて鋼／コンクリート構造物の建造を行うと、本発明に係る鋼／コンクリート構造物を得ることができる。ここで、セメント中のコンクリート添加用材料の含有量を0.1 〜50体積％としているのは、50体積％超にすると、鋼／コンクリート構造物の建造の際にフレッシュコンクリート中におけるコンクリート添加用材料（金属片）の量が５体積％超となり、フレッシュコンクリートの流動性の低下による施工性の劣化を招くことがあり、一方、0.1 体積％未満にすると、コンクリート中におけるコンクリート添加用材料の量が0.1 体積％未満となり、溶存酸素の消費量が小さいために補強鋼材の防食効果が小さくなるからである。尚、コンクリート添加用材料の体積％は、該材料を含むセメントの単位体積当たりの該材料の体積の割合のことである。
【００５６】
本発明において、コンクリートはコンクリート及びモルタルの総称であり、コンクリートだけではなく、モルタルも含む。鋼／コンクリート構造物でのコンクリートはコンクリート又はモルタルである。コンクリート添加用材料でのコンクリートはコンクリート又はモルタルである。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
【表２】
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【００５９】
【表３】
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【００６０】
【表４】
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【００６１】
【表５】
0004460083.tif 000006
【００６２】
【表６】
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【００６３】
【表７】
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【００６４】
【表８】
0004460083.tif 000009
【００６５】
【表９】
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【００６６】
【表１０】
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【００６７】
【表１１】
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【００６８】
【表１２】
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【００６９】
【表１３】
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【００７０】
【実施例】
（実施例Ａ）
補強鋼材としてミルスケール付き異形棒鋼よりなるサイズ：D16 の鉄筋を３種類準備した。この鉄筋の組成は表１に示す通りである。
【００７１】
一方、セメントとして普通ポルトランドセメント、粗骨材として砕石（大きさ10〜15mm）、細骨材として海砂を準備すると共に、コンクリート添加用材料として種々の金属片を製作し準備した。
【００７２】
上記セメント、粗骨材、細骨材、コンクリート添加用材料と、腐食促進のためにNaClを水道水に対して３質量％の量で添加してなる水道水（食塩水）とを混合し、傾動ミキサーを用いて練り混ぜて生コンクリートを得た。このとき、水セメント比（100 ×Ｗ／Ｃ）は55％とし、スランプ（ワーカビリティの一般的な指標である）は10±２cmとなるように各材料の単位量を調整した。コンクリート添加用材料（金属片）についての材質、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位（SCE 基準）、３％NaCl水溶液中での腐食速度、サイズ、及び、コンクリート中での含有量は、表２〜３に示す通りである。
【００７３】
次に、かぶり厚が２cmとなるように15cm×15cm×50cmの型枠内に前記鉄筋を配置し、この型枠内に前記生コンクリートを打ち込み、しかる後、28日間の水中養生を行うことにより、鉄筋コンクリートよりなる試験材を製作した。又、比較例として、コンクリート添加用材料を添加せず、この点を除き上記と同様の方法により得た生コンクリートを用い、上記と同様の方法により試験材を製作した。
【００７４】
この養生の終了後直ちに、試験材の試験面（鉄筋に対するかぶり厚が２cmとなる面）以外をシリコンシーラントで被覆し、24時間以上乾燥させた。
【００７５】
上記乾燥後の試験材を岸壁（波により海水が散布される海岸付近）に２年間暴露し、この後、試験材の試験面を目視にて観察してコンクリートのひび割れ発生の有無を調べ、更に、試験材から鉄筋を取り出し、目視にて観察して鉄筋の腐食状況（発錆面積率）を調べた。
【００７６】
この結果を表４〜５に示す。比較例に係る試験材（No.1〜3 ：コンクリート添加用材料を添加しないコンクリートを用いて得られた試験材）の中、鉄筋として普通鉄筋を用いた場合（No.1）には、鉄筋は全面が発錆し、発錆による体積膨張に起因すると考えられるコンクリートのひび割れが発生しており、又、耐塩性鉄筋を用いた場合（No.2及び3 ）は、上記No.1の場合に比べると鉄筋の発錆面積率が小さい傾向が認められるが、コンクリートのひび割れの発生が認められた。
【００７７】
これらに対し、参考例（本発明の基礎部分の構成要件を有するもの、即ち、コンクリートまたはモルタル層中に、30℃の大気開放の３％NaCl水溶液中での自然電位が飽和カロメル電極基準で−0.80Ｖ以上であると共に該３％NaCl水溶液中での腐食速度が0.001 〜1.0mm/y である金属片を、分散させた鋼／コンクリート港湾構造物の例）に係る試験材（No.4〜16）においては、鉄筋の発錆面積率が極めて小さく、鉄筋が腐食していないものもあり、又、いずれの場合もコンクリートのひび割れの発生は全く認められなかった。
【００７８】
（実施例Ｂ）
補強鋼材としてミルスケール付きの熱延鋼板（５mm×100mm ×500mm の0.10C-0.25Si-0.40Mn 鋼）を用いた。コンクリート添加用材料として表６〜７に示す金属片を用いた。生コンクリートを得る際の水セメント比は58％とした。これらの点を除き、前記実施例Ａの場合と同様の方法により、生コンクリートを得、鋼板コンクリートよりなる試験材を製作した。尚、No.1〜4 は比較例であり、いずれもコンクリート添加用材料は添加していない。この中、No.3及び4 では、補強鋼材である熱延鋼板表面のスケールを除去した後にエポキシ樹脂を被覆し、No.4のものに対しては実機施工時のスリ傷あるいはひっかき傷を模擬するためにカッターナイフによりエポキシ樹脂被覆層に傷を形成させた。
【００７９】
上記試験材の試験面以外をシリコンシーラントで被覆し、24時間以上乾燥させた後、この試験材について実施例Ａの場合と同様の方法により、岸壁での２年間の暴露試験、暴露試験後の試験材の調査を行った。
【００８０】
この結果を表８〜９に示す。比較例に係る試験材（No.1〜4 ：コンクリート添加用材料添加なし）の中、No.1及び2 の場合には、補強鋼材の熱延鋼板は全面が発錆し、発錆による体積膨張に起因すると考えられるコンクリートのひび割れが発生していた。No.3の場合（エポキシ樹脂被覆）には、補強鋼材の発錆も、コンクリートのひび割れも認められなかった。No.4の場合（エポキシ樹脂被覆後に傷を形成）には、傷部を中心とした補強鋼材の発錆が認められ、この発錆に起因すると考えられるコンクリートのひび割れが発生していた。実際の鋼板コンクリート構造物の建造時、特に大型の鋼板コンクリート構造物の建造時に、補強鋼材としてエポキシ樹脂を被覆したものを用いた場合、エポキシ樹脂被覆層に傷を付けずに建造作業を行うことは実際には不可能であることから、エポキシ樹脂被覆による補強鋼材の防食効果は実質的には上記No.4の場合と同程度であると考えるべきである。
【００８１】
本発明の実施例に係る試験材（No.16 〜18）および参考例（No.5〜15、19〜21）に係る試験材においては、補強鋼材の発錆面積率が極めて小さく、補強鋼材が腐食していないものもあり、又、いずれの場合もコンクリートのひび割れの発生は全く認められなかった。
【００８２】
（実施例Ｃ）
補強鋼材としてミルスケール付き異形棒鋼（SD345 ）よりなるサイズ：D13 の鉄筋を用いた。モルタル添加用材料の金属片として表10〜11に示す金属片を用いた。水セメント比は60％とした。スランプは12±２cmとなるように各材料の単位量を調整した。これらの点を除き、前記実施例Ａの場合と同様の方法により、生状態のモルタルを得、鉄筋モルタルよりなる試験材を製作した。但し、骨材は添加していない。なお、No.1〜6 は比較例であり、いずれも金属片は添加していない。この中、No.4〜6 のものは表12に示す防食剤をモルタル中に混和させた。比較例の一部のものについては水セメント比は40％、50％とした。
【００８３】
上記試験材の試験面以外をシリコンシーラントで被覆し、24時間以上乾燥させた後、この試験材について実施例Ａの場合と同様の方法により、岸壁での２年間の暴露試験、暴露試験後の試験材の調査を行った。
【００８４】
この結果を表12〜13に示す。比較例に係る試験材（No.1〜6 ：金属片の添加なし）の中、No.1〜3 の場合には、鉄筋の発錆面積率が高く、モルタルのひび割れが発生していた。No.4〜6 の場合（防食剤の混和あり）には、鉄筋の発錆面積率が少し低下するが、モルタルのひび割れが発生していた。
【００８５】
これらに対し、本発明の実施例に係る試験材（No.15 〜16、18）および参考例（No.7〜14、17）に係る試験材においては、鉄筋の発錆面積率が極めて小さく、鉄筋が腐食していないものもあり、又、いずれの場合もモルタルのひび割れの発生は全く認められなかった。
【００８６】
以上の如く、本発明の実施例はいずれも鋼／コンクリート構造物の補強鋼材の防食およびコンクリート（或いはモルタル）のひび割れの抑制の効果が非常に大きく、鋼／コンクリート構造物の耐久性向上に極めて有効であることが確認できた。
【００８７】
尚、上記本発明の実施例は、鉄筋コンクリート、鋼板コンクリート、或いは、鉄筋モルタルへの適用例であり、上記の如き効果を奏したが、本発明はプレストレストコンクリート、鋼管コンクリート、繊維強化コンクリート等の様々な鋼／コンクリート構造物に適用することができ、いずれの場合も同様に優れた耐久性向上効果を発揮する。これは、本発明の作用機構から明らかである。
【００８８】
又、本発明においてコンクリートの打ち込み方式は制限されず、現場打ち、工場打ち（プレキャスト）等を採用することができるが、いずれの場合も同様の優れた耐久性向上効果が得られる。更に、セメントや細骨材等のコンクリート用材料の種類や使用量、工法、養生方法等にかかわらず、優れた耐久性向上効果が得られる。
【００８９】
本発明は、その作用機構より明らかなように、卑金属による犠牲防食の場合と異なり、防食対象の補強鋼材と金属片とは接触する必要がないので、施工上の理由等によりコンクリート表層部分のみにしか金属片を混在させることができないような場合にも適用し得、この場合にも本発明の優れた耐久性向上効果が得られる。
【００９０】
コンクリート表面に露出した金属片の腐食による美観の損失を避けたい場合には、コンクリート表層部に金属片を存在させず、コンクリート内部に金属片を混在させるようにすればよく、この場合にも本発明の効果が得られる。
【００９１】
既存の鋼／コンクリート構造物を補修する場合においても本発明を適用することができる。即ち、補修部分に金属片を分散させた状態で混在させる。この場合にも本発明の効果が得られ、これは本発明の作用機構から明らかである。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼／コンクリート港湾構造物の大きさ等の種類にかかわらず、補強鋼材の水素脆化を招くことなく、実用的且つ経済的に補強鋼材が長期間にわたって防食され、ひいては補強鋼材の腐食によるひび割れ等の損傷が長期間にわたって起こり難くて耐久性に優れた鋼／コンクリート港湾構造物を得ることができるようになる。