JP2007269564A

JP2007269564A - 耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体

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Publication number: JP2007269564A
Application number: JP2006097640A
Authority: JP
Inventors: Yukirou Tsuri; 之郎釣; Hisahiro Matsunaga; 久宏松永; Kazuaki Kyono; 一章京野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP4827581B2

Abstract

【課題】中性化が進みやすいような環境条件においても長期の耐久性を有する構造物部材とすることができる、耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体を提供すること。
【解決手段】鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記製鋼スラグのＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上であり、さらに鉄筋が質量％でＣ：0.001〜0.025％、Ｓｉ：0.60％以下、Ｍｎ：0.10〜3.00％、Ｓ：0.01％以下、Ａｌ：0.10％以下、Ｂ：0.0001〜0.0050%を含有し、Ｐ：0.005〜0.030％、Ｎｉ：0.1〜6.0％、Ｃｕ：0.1〜1.5％、Ｍｏ：0.005〜0.5％の中から選ばれる１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる耐候性を有する炭素鋼である、鉄筋を有する水和硬化体を用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、乾湿が繰り返される海岸等の中性化と塩害が進みやすい環境下で用いる構造物での利用に好適な耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体に関するものである。

鉄筋コンクリートは、コンクリート中のアルカリ成分によって鉄筋の表面に不動態皮膜が形成されるため鉄筋が防食され、長期に渡って強度と耐久性を発揮する構造部材である。したがって、コンクリートが中性化すると不動態皮膜が破壊され鉄筋が腐食し、構造物部材として機能しなくなる。

近年は、コンクリートの骨材の入手事情が悪化し、例えば、アルカリ骨材反応を生じる可能性がある安山岩等を骨材として使用せざるを得ない場合がある。アルカリ骨材反応によりコンクリートにひび割れを生じた場合、コンクリートの中性化が急速に進行し、鉄筋が腐食する等の問題がある。また良質な骨材を使用したコンクリートの場合であっても、これを乾湿が繰り返される等の中性化が進みやすい環境下で使用した際には、コンクリートの中性化よって鉄筋表面の不動態皮膜が破壊されて鉄筋が腐食し、発生した錆に起因する体積膨張によってコンクリートが剥落する。当然のことながら、鉄筋と外界との間に存在するコンクリートの厚み（かぶり厚）を増大させることにより、中性化が鉄筋の表面に到達する時間を遅延させることができるが、コンクリートのかぶり厚の増大により構造物が大型化するためコストが増大するという問題がある。

上記のような鉄筋コンクリートの耐中性化性を向上する手段としては、一般に水セメント比を小さくする方法が知られている
一方、製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを主原料とし、コンクリートの代替が可能な水和硬化体が特許文献１及び非特許文献１に開示されている。

これらの水和硬化体をコンクリートの代替として用いることで、製鉄所で大量に発生するスラグを有効利用することができる。
特開２００１−０４９３１０号公報「鉄鋼スラグ水和固化体技術マニュアル」沿岸開発技術研究センター２００３年

しかし、鉄筋コンクリートの耐中性化性を向上させるために水セメント比を小さくする方法は、アルカリ骨材反応を生じることがない良質な骨材を用いたときは有効であるが、アルカリ骨材反応を生じる骨材を用いた場合は効果がない。また、水セメント比を小さくすると高コストとなるばかりでなく、コンクリートの自己収縮が大きくなるという弊害を生じる。

一方、上記の特許文献１、非特許文献１の水和硬化体をコンクリート代替として用いた場合の耐中性化性については、特許文献１に開示された水和硬化体は用途を路盤材、建築・土木材等としている程度で不明瞭であり、非特許文献１に開示された水和硬化体は、対象を鉄筋を含有しない無筋コンクリート代替に限定しているため、どちらについても性能自体が不明である。そこで、これらの水和硬化体の耐中性化性を本発明者らが調べたところ、極めてばらつきが大きく、鉄筋コンクリート代替として安定して使用することが困難であることがわかった。

このように従来の技術を用いては、コンクリートや製鋼スラグと高炉スラグ微粉末等を材料とした水和硬化体の中性化を抑止して鉄筋の腐食を防止することは限界がある。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、中性化が進みやすいような環境条件においても長期の耐久性を有する構造物部材とすることができる耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記製鋼スラグのＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上であり、さらに前記鉄筋が質量％でＣ：0.001〜0.025％、Ｓｉ：0.60％以下、Ｍｎ：0.10〜3.00％、Ｓ：0.01％以下、Ａｌ：0.10％以下、Ｂ：0.0001〜0.0050%を含有し、Ｐ：0.005〜0.030％、Ｎｉ：0.1〜6.0％、Ｃｕ：0.1〜1.5％、Ｍｏ：0.005〜0.5％の中から選ばれる１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる耐候性を有する炭素鋼であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（２）鉄筋が、質量％で、さらに、Ｎｂ：0.005〜0.20％、Ｖ：0.005〜0.20％、Ｔｉ：0.005〜0.20％、ＲＥＭ：0.02％以下の内から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）に記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（３）水和硬化体における製鋼スラグの含有量が５００ｋｇ／ｍ³以上である（１）または（２）に記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（４）水和硬化体における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（５）水和硬化体が、さらにフライアッシュを含有することを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
（６）水和硬化体が、さらにアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。

本発明によれば耐中性化性と耐塩害性に優れることから、鉄筋に対する防食性に優れた水和硬化体が得られる。このため、中性化により従来の鉄筋コンクリートが短期間で崩壊するような環境下においても、長期間の使用が可能な構造物を提供できる。

本発明では、水和硬化体の材料を最適化することにより、従来のコンクリートや製鋼スラグと高炉スラグ微粉末等を材料とした水和硬化体よりも耐中性化性に優れた水和硬化体が得られ、これを所定の成分を有する耐候性を有する炭素鋼からなる鉄筋と組み合わせることで、高塩分濃度を含有し乾湿が繰り返される中性化および塩害の進みやすい環境下においても長期の耐久性を有する構造物部材として使用できることを見出し、本発明を完成した。

まず水和硬化体を構成する材料について説明する。

なお、本発明において、水和硬化体における（水和硬化体中の）含有量（配合量）とは、水和硬化体の配合原料となる各材料（混練用の水や混和剤なども含む）を混合した混合物中における含有量を意味する。本発明における水和硬化体は、配合原料となる材料を混合して形成した混合物を硬化させたものである。

本発明の水和硬化体は、少なくとも製鋼スラグと、高炉スラグ微粉末とを含有し、製鋼スラグはＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上とする。

水和硬化体の材料のうち、製鋼スラグは、骨材および結合材、さらに水和硬化体の中性化抑止材として作用する。骨材として作用させるための製鋼スラグの粒度分布は、コンクリート用の細骨材や粗骨材に相当するような粒度とし、粒径が０．０７５ｍｍ以上程度、また最大粒径が４０ｍｍ以下程度とすることが好ましい。また、結合材として作用させるための製鋼スラグは微粉であることが好ましく、粒径が０．１５ｍｍ未満程度であることが好ましい。したがって、結合材としての粒径と骨材としての粒径をそれぞれ満足するスラグ粒子が含まれている適当な粒度分布を有する製鋼スラグ（例えば、或る条件で粉砕処理した製鋼スラグやその粉砕処理後に篩分した製鋼スラグ）を使用することが望ましい。中性化抑止材として作用させるための製鋼スラグは、製鋼スラグの含有成分であるＣａＯとＳｉＯ₂との質量比であるＣａＯ／ＳｉＯ₂が１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上とする必要がある。ＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上の製鋼スラグは、製鋼スラグ中のＣａＯ成分が長期間にわたり水和硬化体中に含まれる水に溶解し、水和硬化体を弱アルカリ性に保ち、中性化を抑止する。より好ましくは、ＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で２．０以上および／またはＣａＯ濃度が３０質量％以上である。一般にＣａＯ／ＳｉＯ₂、ＣａＯ濃度が高くなると製鋼スラグ中の遊離ＣａＯ（ｆｒｅｅ−ＣａＯ）による水和膨張性が大きくなるが、水和硬化体の膨張安定性が確保されれば問題がないことから、これらの上限値は特に規定しない。なお、本発明におけるＣａＯ濃度が２５質量％以上とは、下記（Ａ）式に示すＣａＯ濃度で２５質量％以上のことである。
ＣａＯ濃度［質量％］＝｛ＣａＯ分析濃度［質量％］／（１００−金属鉄分析濃度［質量％］）｝×１００・・・（Ａ）
（Ａ）式は、酸化物鉱物相を形成しない、かつ濃度の変動が大きな金属鉄の影響を排除した製鋼スラグのＣａＯ濃度に相当するものである。

中性化を抑止するためには、製鋼スラグを水和硬化体中の材料として５００ｋｇ／ｍ³以上用いることがより好ましい。さらにより好ましくは、７００ｋｇ／ｍ³以上である。粒度については特に規定しないが、０．０７５ｍｍから２０ｍｍ程度の粒子が含まれていることが好ましい。微粒分の製鋼スラグは、供用期間の初期におきて中性化を抑止する効果が特にあり、粗粒分の製鋼スラグは供用期間の長期にわたり中性化を抑止する効果が持続するためである。また、５ｍｍ以下の製鋼スラグが５００ｋｇ／ｍ³以上含まれるとより好ましい。

また、製鋼スラグは通常の砂利等の骨材と異なりアルカリ骨材反応を起こさないため、水和硬化体そのものの耐久性が優れるだけでなく、アルカリ骨材反応に起因するひび割れの発生も抑制できるので、ひび割れを介した中性化が起こらず、水和硬化体中の鉄筋の防食の観点からも好ましい。

水和硬化体の材料として高炉スラグ微粉末を用いるのは、潜在水硬性を有する高炉スラグ微粉末が製鋼スラグによりアルカリ刺激を受け効率的に水和反応するためだけでなく、従来のコンクリートよりも硬化物が緻密な組織を有するため、水和硬化体の中性化の原因となる二酸化炭素の透過を著しく抑制できるからである。また、高炉スラグ微粉末と製鋼スラグ中の遊離ＣａＯ（ｆｒｅｅ−ＣａＯ）が反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するためである。高炉スラグ微粉末としてはＪＩＳＡ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」を特に好ましく用いることができる。

高炉スラグ微粉末の水和硬化体中の配合量は、１００〜６００ｋｇ／ｍ³であることが好ましい。１００ｋｇ／ｍ³未満ではコンクリート代替として必要な１８Ｎ／ｍｍ²以上の圧縮強度が得られない場合があり、６００ｋｇ／ｍ³を超えると強度の増加はほとんど無く不経済となるためである。高炉スラグ微粉末のより好ましい配合量は、２００〜４００ｋｇ／ｍ³である。

水和硬化体は、さらにフライアッシュを含有することが好ましい。水和硬化体の材料としてフライアッシュを用いるのは、製鋼スラグ中のＣａ成分とフライアッシュが効率的に反応することによりフライアッシュのポゾラン反応が進むためである。また、フライアッシュと製鋼スラグ中の遊離ＣａＯが反応し、製鋼スラグの水和膨張を抑制するためである。さらに、フライアッシュの適量の配合でワーカビリティを向上させる効果もある。フライアッシュはＪＩＳＡ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」を用いることが好ましいが、原粉および加圧流動床灰の使用等も可能である。

フライアッシュの水和硬化体中の配合量は、特に限定しないが、５０〜３００ｋｇ／ｍ³であることが好ましい。５０ｋｇ／ｍ³未満では製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果が低く、３００ｋｇ／ｍ³を超えると水を加えて練混ぜた後のフレッシュな状態の粘性が高くなり、ワーカビリティが悪化するため、また製鋼スラグの水和膨張を抑制する効果も変わらず不経済であるためである。

水和硬化体の材料として、さらに、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、および各種セメントから選ばれる１種または２種以上を含有することが好ましい。

水和硬化体の材料として、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、および各種セメントから選ばれる１種または２種以上を使用する場合、高炉スラグ微粉末に対して、質量比で１％以上配合することが好ましい。これは、高炉スラグ微粉末が有する潜在水硬性を効率的に発現させるためのアルカリ刺激材として配合するものであり、製鋼スラグのアルカリ刺激だけでは不足する場合に配合することが望ましい。１ｍａｓｓ％以上としたのは、１ｍａｓｓ％未満ではアルカリ刺激としての効果が低いためである。上限は特に設定しないが、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物の場合、１００ｍａｓｓ％を超えて配合してもアルカリ刺激効果が変わらず不経済となる。アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物配合の場合、好ましくは、５〜２０ｍａｓｓ％の配合とする。なお、各種セメントの場合は、高炉スラグ微粉末に対するアルカリ刺激だけでなく、セメント自体の水硬性も発揮されるため、１００ｍａｓｓ％を超えて配合しても圧縮強度が増加する効果を有する。各種セメント配合の場合、好ましくは１０〜１５０ｍａｓｓ％の配合とする。

なお、各種セメントとは、ＪＩＳＲ５２１０「ポルトランドセメント」、ＪＩＳＲ５２１１「高炉セメント」、ＪＩＳＲ５２１２「シリカセメント」、ＪＩＳＲ５２１３「フライアッシュセメント」、ＪＩＳＲ５２１４「エコセメント」のことである。

次に、本発明で用いる鉄筋について説明する。尚、無筋の水和硬化体は、耐中性化性が優れていない場合でも問題とはならない。

鉄筋に用いる鋼材としては、質量％でＣ：０．００１〜０．０２５％、Ｓｉ：０．６０％以下、Ｍｎ：０．１０〜３．００％、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｂ：０．０００１〜０．００５０％を含有し、Ｐ：０．００５〜０．０３０％、Ｎｉ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜１．５％、Ｍｏ：０．００５〜０．５％の中から選ばれる１種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物から成る耐候性を有する炭素鋼を用いる。

炭素鋼が質量％でさらに、Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、Ｖ：０．００５〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、ＲＥＭ：０．０２％以下の内から選ばれた１種または２種以上を含有することが好ましい。

以下、各化学成分の限定理由について説明する。以下の説明において％で示す単位は全て質量％である。

Ｃ：０．００１〜０.０２５％とする。
Ｃ量が減少すると、耐候性向上に有利である。０.０２５％を超えると、その効果は小さい。また、０．０２５％を超えると靭性、溶接性が劣化する。０．００１％未満であると、所望の強度を確保できない。そこで、０．００１〜０.０２５％に限定する。さらに好ましくは、０．００１〜０．０２％である。

Ｓｉ：０.６０％以下とする。
Ｓｉは、脱酸剤として作用し、さらに鋼の強度を増加させる元素であるが、多量に含有すると靭性および溶接性を劣化させるため、０.６０％以下に限定する。なお、好ましくは０．１５〜０．５０％である。

Ｍｎ：０.１０〜３．００％とする。
Ｍｎは鋼の強度および靭性の増加に大きく寄与する元素であり、所望の強度を確保するために０．１０％以上添加するが、３.００％を超えて多量に含有すると靭性、溶接性に悪影響を及ぼすため、０.１０〜３．００％の範囲に限定する。なお、寒冷地等で高靭性が要求される場合には、低Ｍｎ化が効果的である。

Ｓ：０．０１％以下とする。
Ｓは耐候性を劣化させ、さらに溶接性、靭性を劣化させるため、０．０１％以下に限定する。

Ａｌ：０．１０％以下とする。
Ａｌは脱酸剤として添加するが０．１０％を超えて含有すると、溶接性に悪影響を及ぼすため、０.１０％を上限とする。

Ｂ：０．０００１〜０．００５０％とする。
Ｂは焼入れ性を増加させ、さらに耐候性を向上させる元素であり、重要な元素である。このような効果は０．０００１％以上の含有で認められるが、０．００５０％を超えて含有しても含有量に見合う効果を期待できない。このため、Ｂは０．０００１〜０．００５０％の範囲に限定する。より好ましくは０．０００３〜０．００３０％の範囲である。なお、Ｂの耐候性向上の詳細な機構は明確ではないが、次のように考えられる。錆層中に付着した塩分は、降雨、結露水（あるいは潮解）によってイオン化し、Ｃｌイオンとなり錆層中のｐＨを低下させる。このｐＨの低下は鉄のアノード溶解を促進し、耐候性を劣化させる。Ｂはこの塩素によるｐＨ低下を防ぐ作用を有していると考えられる。

Ｐ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏの中から選ばれる１種または２種以上を含有する。

Ｐ：０．００５〜０．０３０％とする。
Ｐは耐候性を向上させる元素であるが、０．００５％未満の添加では耐候性向上の効果がない。しかし、０．０３０％を超える添加では溶接性が劣化する。このため、Ｐは０．００５〜０．０３０％の範囲に限定する。

Ｎｉ：０．１〜６．０％とする。
Ｎｉは耐候性を向上させるが、０．１％未満の含有ではその効果が少ない。一方、６．０％を超えて含有しても効果が飽和し含有量に見合う効果が認められず、経済的に不利となる。このため、Ｎｉは０．１〜６．０％の範囲とした。なお、塩分量が多い場合には、Ｎｉは多い方が好ましいが、経済性をも考慮すると、２．０〜３．５％の範囲が好ましく、２．５〜３．０％がより好ましい。

Ｃｕ：０．１〜１．５％とする。
Ｃｕは耐候性を向上させる。しかしＣｕ含有量が０．１％未満ではその効果が少なく、一方、１．５％を超えると熱間加工性を阻害するとともに、耐候性向上効果も飽和し経済的に不利となる。このため、Ｃｕ含有量は０．１〜１．５％の範囲に限定する。

Ｍｏ：０．００５〜０．５％とする。
Ｍｏは耐候性を向上させ、さらに強度を増加させるが、０．００５％未満の含有ではその効果が少ない。一方、０．５％を超えて含有しても効果が飽和し含有量に見合う効果が認められず、経済的に不利となる。このため、Ｍｏは０．００５〜０．５％の範囲とする。なお、靭性の観点から、０．００５〜０．３５％の範囲が好ましい。

さらに、Ｎｂ：０．００５〜０．２０％、Ｖ：０．００５〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５〜０．２０％、ＲＥＭ：０．０２％以下の内から選ばれる１種または２種以上を含有することが好ましい。

Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉは鋼材の強度を増加させる元素であり、いずれも０．００５％以上の含有で効果が認められるが、それぞれ０．２０％を超えて含有しても効果が飽和する。このため、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉはいずれも０．００５〜０．２０％とするのが好ましい。ＲＥＭは溶接性を向上させる作用を有し、必要に応じ添加できる。ＲＥＭは０．００１％以上の添加で効果が認められるが、多量の添加は鋼材の清浄度を劣化させるため、０．０２％を上限とする。

上記以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物である。不可避的不純物として、Ｃｒ：０．０５％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｏ：０．０１０％以下が許容できる。Ｃｒは耐候性を向上させる元素であると言われているが、効果があるのは塩分の少ない環境下における場合であり、本発明の水和硬化体を使用する海岸地帯のような塩分の多い環境下では逆に耐候性を劣化させる元素であり、本発明ではあえて添加しないが、０．０５％までは許容できる。

上記の化学組成を有する鉄筋は、転炉、電気炉等通常公知の溶製方法で溶製され、連続鋳造法あるいは造塊法により鋼素材とし、加熱炉等で加熱され、あるいは加熱なしで直接、熱間圧延により所望の形状に圧延して製造する。溶製方法は、真空脱ガス製錬等を実施してもよい。

水和硬化体は、上記の材料を配合して、水を加えて混練して、所定の型枠等に打ち込んで養生して製造する。打ち込みの際に鉄筋を配筋して、鉄筋を有する水和硬化体とする。

水和硬化体の養生方法は、所定の強度が確保できれば、通常コンクリートにおいて用いられる水中養生、現場養生、蒸気養生等の何れの方法をも用いることができる。

製鋼スラグは表１に示す化学成分、物性値（最大粒径、粗粒率、細骨材率、表乾密度）のものを用いた（製鋼スラグＮｏ．Ａ〜Ｅ）。粗粒率とはＪＩＳＡ０２０３に記載の番号３１１５の粗粒率のことである。細骨材率とは全粒度の製鋼スラグ量に対する粒径５ｍｍ以下の製鋼スラグ量の絶対容積比を百分率で表した値である。

高炉スラグ微粉末はＪＩＳＡ６２０６「コンクリート用高炉スラグ微粉末」における高炉スラグ微粉末４０００を、フライアッシュはＪＩＳＡ６２０１「コンクリート用フライアッシュ」におけるII種を使用した。アルカリ刺激材は、ＪＩＳＲ５２０１に適合する普通ポルトランドセメントまたは、ＪＩＳＲ９００１に適合する工業用消石灰・特号を使用した。混和剤は、ＪＩＳＡ６２０４に適合するポリカルボン酸系の高性能ＡＥ減水剤を使用した。

鉄筋は、表２に示す化学成分を有する２５φ×２００ｍｍの鉄筋を製造して用いた（鋼種Ｎｏ．１〜１６）。

表３に示す配合（配合Ｎｏ．１〜１０）により水和硬化体の材料をミキサで練混ぜ、φ１００×２００ｍｍの型枠に流し込み、養生してＮｏ．１〜１６の圧縮強度測定用のテストピースを製作した。圧縮強度の測定は、ＪＩＳＡ１１０８「コンクリートの圧縮強度試験方法」にしたがって行った。養生条件は標準養生２８日とした。また、同時に表３に示す鋼種の鉄筋を中心部に挿入したφ１００×２００ｍｍの中性化促進試験用のテストピースをＮｏ．１〜１６の各製造条件に付き２体製作した。養生条件は標準養生２８日とした。中性化促進試験は、標準養生２８日後のテストピースをＣＯ₂濃度５％、温度４０℃、湿度６０％ＲＨの条件で９１日間暴露後、１体を５０ｍｍピッチで輪切りしたものについて、中性化深さを測定し、その平均値より評価した。中性化深さの測定は、フェノールフタレイン１％溶液噴霧法によって、無変色部を中性化部とした。

中性化促進試験を終えた試験体のうち輪切りにしなかったものを、耐塩害性試験に供した。耐塩害性試験は、６０℃の３％ＮａＣｌ水溶液に３日間浸漬した後に６０℃、５０％ＲＨの恒温恒湿槽で４日間乾燥することを１サイクルとし、これを１００サイクル繰り返した後に水和硬化体を破壊して鉄筋を取り出し、鉄筋を１０ｍａｓｓ％の水素クエン酸アンモニウム水溶液で除錆し、腐食面積率と最大腐食深さをマイクロメーターで測定した。

また、比較のために製鋼スラグ、高炉スラグ微粉末を用いない、普通コンクリートのテストピース（Ｎｏ．１７）を作製した。表４の配合によりコンクリートの材料をミキサで練り混ぜ、φ１００×２００ｍｍの型枠に流し込み、養生して、圧縮強度測定用および中性化促進試験用のテストピースを製作した。圧縮強度測定用のテストピースの養生条件は標準養生２８日とした。圧縮強度試験、中性化促進試験および耐塩害性試験は上記と同じように行なった。なお、骨材はＪＩＳＡ１１４５「骨材のアルカリシリカ反応性試験方法（化学法）」による試験において、「無害」と判定された良質なものを用いた。

圧縮強度測定結果、中性化促進試験結果および耐塩害性試験結果を表３、４に併せて示す。ＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上である製鋼スラグ（製鋼スラグＮｏ．Ａ〜Ｄ）と高炉スラグ微粉末とを含有した配合Ｎｏ．１〜８の水和硬化体と所定の鋼成分を有する鉄筋と組み合わせた場合（テストピースＮｏ．１〜１０）には、良質な骨材を用いた水結合材比（水セメント比）５０％のテストピースＮｏ．１７（配合Ｎｏ．１１）の普通コンクリートよりも中性化深さが小さく、耐塩害性試験後において内部の鉄筋表面の腐食も認められなかった。一方、ＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５未満かつＣａＯ濃度が２５質量％未満である製鋼スラグ（製鋼スラグＮｏ．Ｅ）と高炉スラグ微粉末とを含有したテストピースＮｏ．１１〜１６（配合Ｎｏ．９、１０）の水和硬化体は、良質な骨材を用いた水結合材比５０％の普通コンクリート（テストピースＮｏ．１７）よりも耐中性化性に劣り、鉄筋も腐食した。

Claims

鉄筋を内部に有する水和硬化体が、少なくとも製鋼スラグと高炉スラグ微粉末とを含有し、前記製鋼スラグのＣａＯ／ＳｉＯ₂が質量比で１．５以上および／またはＣａＯ濃度が２５質量％以上であり、さらに前記鉄筋が質量％でＣ：0.001〜0.025％、Ｓｉ：0.60％以下、Ｍｎ：0.10〜3.00％、Ｓ：0.01％以下、Ａｌ：0.10％以下、Ｂ：0.0001〜0.0050%を含有し、Ｐ：0.005〜0.030％、Ｎｉ：0.1〜6.0％、Ｃｕ：0.1〜1.5％、Ｍｏ：0.005〜0.5％の中から選ばれる１種または２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる耐候性を有する炭素鋼であることを特徴とする耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
鉄筋が、質量％で、さらに、Ｎｂ：0.005〜0.20％、Ｖ：0.005〜0.20％、Ｔｉ：0.005〜0.20％、ＲＥＭ：0.02％以下の内から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
水和硬化体における製鋼スラグの含有量が５００ｋｇ／ｍ³以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
水和硬化体における高炉スラグ微粉末の含有量が１００〜６００ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
水和硬化体が、さらにフライアッシュを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。
水和硬化体が、さらにアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の耐中性化性および耐塩害性に優れた鉄筋を有する水和硬化体。