| 研究課題/領域番号 |
21K04226
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
土井 康太郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 独立研究者 (80772889)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 腐食 / 亜鉛めっき / 表面処理 / 酸素還元 / コンクリート / カルシウムハイドロキシジンケート / 高酸素反応促進技術 / 鋼材 |
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| 研究実績の概要 |
亜鉛めっき鉄筋には他の耐食鉄筋と比較して低コストで作製可能、加工性に優れる、取り扱いが容易などのメリットがあるため、亜鉛めっきのコンクリート中における腐食挙動を正しく理解することは我が国のインフラ技術を支える上で必須の命題であると言える。
コンクリート中における亜鉛めっき鉄筋の長期信頼性を検討するため、カルシウムイオン含有高アルカリ溶液中において亜鉛めっき表面に形成する耐食性皮膜、カルシウムハイドロキシジンケート（以下、CHZと表記）の形成・成長メカニズムと形成・成長に伴う耐食性変化の解明を行っている。本年度は、CHZ成長中の耐食性変化を電気化学インピーダンス法により解析した。その結果、以下の結論を得た。
1. CHZの成長は、(a)亜鉛表面での島状のCHZの核生成→(b)CHZ成長による疎なCHZ層の形成（膜厚方向への優先成長）→(c)CHZ成長による密なCHZ層の形成の3プロセスにより進行する。
2. CHZが形成した亜鉛の耐食性は、上記(a)プロセスの際にわずかに向上するものの、(b)プロセスの際にはほとんど横ばいのまま推移し、(c)プロセスの際に飛躍的に向上する。
3. (c)プロセスの完了には、大気開放状態の水溶液中で200日程度かかる見込みとなる。コンクリート中の溶存酸素濃度および酸素の拡散速度が大気開放状態の水溶液中の約1/10～1/100であることを踏まえると、実構造物中の亜鉛めっき鉄筋は、耐食性という面においてそのパフォーマンスを最大限に活かせていない可能性がある。
CHZの耐食性検討と並行して、亜鉛めっき鉄筋の表面に純亜鉛同様にCHZ形成を行う手法も確立した。今後はこの試料を用いてコンクリート中における亜鉛めっき鉄筋の長期信頼性の評価を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
前年度より通じて、亜鉛めっき表面でのCHZ形成・成長メカニズムを明らかにするとともに、CHZ成長に伴う亜鉛の耐食性変化も電気化学的に明らかにすることができた。残り1年の研究期間中にCHZが形成した亜鉛めっき鋼のコンクリート中における長期信頼性の検討を行う予定であり、本研究は研究機関全体を通じて順調に進んでいるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で開発した手法を用いて、CHZを加速形成させた亜鉛めっき鉄筋をモルタル試験体中に埋設し、腐食加速試験を行うことで亜鉛めっき鉄筋のコンクリート中における長期信頼性の検討を行う。すでに亜鉛めっき鉄筋上にCHZを加速成長させる手法やコンクリートに埋設した鉄筋を加速腐食させる手法は確立済みであるので、これら技術を生かして短期間での研究完遂を目指す。また、これまでの研究成果を国際誌論文や国際学会での発表を通じて外部に発信していく予定である。
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