質問: 鉄筋の不導体被膜について コンクリートがアルカリ性を保っていると鉄筋は腐食しなくて、中性化すると鉄の不導体被膜が壊れて腐食する仕組みを知りたいです
回答: コンクリートの中性化は空気中の二酸化炭素co2が、コンクリート中に多量に存在する水酸化カルシウムca(oh)2 を ca(oh)2 + co2 → caco3 + h2o の反応で炭酸化して、コンクリートの表面からだんだんと中性化していく現象です、 https://ja.wikipedia.org/wiki/%e4%b8%ad%e6%80%a7%e5%8c%96 コンクリート系の文献ではあまりその記述がないのですが、単に鉄筋の近傍が酸性環境に成ってもそれだけで腐食が進行するのではないです。 不動態皮膜はある程度の酸になら耐えます。 前にもコンクリート構造物で問題になったことがあるのですが、海砂などの塩素clを含んだ細骨材を使用していると、塩素イオンが不働態皮膜に対して破壊する作用を起こし、鉄筋の腐食を進行させます。 また、塩素がなくても、鉄筋とコンクリートの微小な空間に、上記の反応で生じた水が存在すると、 h2o → h+ + oh- 1 の 水が分解してイオンが生じて、 この時生じた 水酸化物イオンoh- が鉄筋との間で腐食生成物を造ります。 腐食生成物の形態や組成は非常に難しく条件によって10種類以上あるのですが、ざっくり行ってしまうと feooh のような腐食生成物(錆ですね)を生じます。 1の式で 水がイオンとなり、feoohのようなサビを生じるのですから、1式の 右辺の 水素イオンh+ が鉄筋とコンクリートの隙間に残ることになります。 すなわち更に、鉄筋近辺のphが、酸性側にシフトしていくことになります、元々の不働態が強固で有っても、酸が強くなる方向に働くので、不動態皮膜が破られて腐食が進行することになります。 このような現象をすきま腐食と言い、腐食科学では教科書に基礎として載っていますね。 海砂を使ったコンクリートの場合、更に不動態皮膜の天敵である塩素イオンが存在するので、より腐食が進行することになります。 wiki のリンクまではコンクリート系の文献に述べられているのですが、後半の腐食に関する事は腐食の文献を観ないとなかなか無いですね