高純度鉄の腐食特性およびコンクリート補強材への適応性に関する研究

• Project/Area Number: 18H00277
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 2160:Civil engineering, architecture, building engineering, aerospace engineering, marine and maritime engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 平野 裕一 京都大学, 工学研究科, 技術職員
• Project Period (FY): 2018
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥430,000 (Direct Cost: ¥430,000); Fiscal Year 2018: ¥430,000 (Direct Cost: ¥430,000)
• Keywords: 高純度鉄 / 耐食性能 / コンクリート補強材

Outline of Annual Research Achievements

適切な設計・施工・維持管理が行われている鉄筋コンクリート構造物は、長期に渡りその形状を維持し機能が保持されるものである。しかし、コンクリートの内的あるいは外的要因によりコンクリート中の鉄筋腐食が生じると、かぶり部分の剥落が生じ、終局的には構造物の崩壊が生じる可能性があり社会的な影響が非常に大きい。
ところで、奈良県にある法隆寺の金堂に使用されているような和釘は、千年以上の年月が経過してもほとんど腐食していないことが確認されている。和釘には純度0.1%の高純度鉄が使用されており、高純度鉄は腐食しにくいと言われている。
そこで、和釘の特徴を踏まえ高純度鉄のコンクリート構造物への適用を考えてみた。木材中での高純度鉄は普通鋼材よりも高い耐食性能を有していると考えられる。しかし、高アルカリ環境となるコンクリート中における知見はほとんどないのが現状である。本研究では、特に高純度鉄の腐食特性の把握に主眼を置いた。
本研究では、水溶液中における表面状態の観察および電気化学的測定により腐食状況を把握し、コンクリート補強材である鉄筋としての適用を見据えた比較、検討を実施した。将来的にコンクリート用の鉄筋としての使用の可能性を検討することを目的として、様々なpHおよび塩化物イオンの環境下における水溶液中での腐食試験を実施した。
その結果、高純度鉄はpH11以上の水溶液中で耐食性の酸化皮膜が生じ、塩化物イオンに対する耐食性能も普通鋼材に比べて優れていることが分かった。一旦、耐食性の酸化皮膜が形成されると、水溶液のpHが中性付近まで低下しても耐食効果が維持される結果も得た。高アルカリ環境下において、高純度鉄には、普通鋼材よりも緻密な酸化皮膜が形成される可能性があり、鉄筋コンクリートとしての耐食性能は高くなると考えられる。ただし、コンクリート補強材として検討する上では、加えて力学的性質の把握も必要となる。