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JP2822788B2 - 炭素繊維補強コンクリート - Google Patents

炭素繊維補強コンクリート

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JP2822788B2
JP2822788B2 JP4177136A JP17713692A JP2822788B2 JP 2822788 B2 JP2822788 B2 JP 2822788B2 JP 4177136 A JP4177136 A JP 4177136A JP 17713692 A JP17713692 A JP 17713692A JP 2822788 B2 JP2822788 B2 JP 2822788B2
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JP
Japan
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carbon fiber
concrete
fiber reinforced
reinforced concrete
coating material
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JP4177136A
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English (en)
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JPH0624879A (ja
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武 川地
正裕 守屋
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Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/46Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C04B41/48Macromolecular compounds
    • C04B41/488Other macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
  • Panels For Use In Building Construction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維補強コンクリ
ートの耐腐食性の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】コンクリートは本来脆性破壊しやすい性
質を有しており、コンクリート構造物とする場合には内
部に鉄筋や鉄骨を入れて補強する。そして、最近はさら
に炭素繊維を分散して混入することにより、脆性破壊に
強いコンクリート構造物を得られることがわかった。
【0003】そこで、このような炭素繊維補強コンクリ
ートの実用化が進められているが、さらに汎用化する上
で耐腐食性を高める必要がある。即ち、炭素繊維と、鉄
筋や鉄骨などの鉄材が接触していると、両者間の電位の
違いによって、両者間で腐食電池が形成され、炭素表面
でカソード反応が発生し、鉄材表面でアノード反応が発
生し、鉄材の腐食を促進するという現象がある。
【0004】この問題を解決する技術として、炭素繊維
と鉄筋との直接的な接触を避けるために鉄筋表面に絶縁
性のコーティングを施して実用化する方法,炭素繊維と
同程度の電位を示すステンレス鋼を鉄筋として用いる方
法(特公昭64−10457,特公昭64−1045
8)がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には次のような欠点がある。
【0006】(1)炭素繊維そのものが比較的高価な材
料であり、更に高価なコーティングされた鉄筋やステン
レス鉄筋を組み合わせると、ますますコストがアップ
し、このコストアップのデメリットが炭素繊維を使うこ
とによって生じるメリットを越えてしまうものであっ
た。 (2)コーティングされた鉄筋はコンクリートとの付着
力が低下する現象がある。 (3)ステンレス鉄筋は供給体制が不充分であり、炭素
繊維補強コンクリートの汎用化に適さない。
【0007】本発明は以上の問題点を解決するために成
されたもので、経済的で、鉄筋とコンクリートとの付着
力も維持でき、汎用化を計ることのできる炭素繊維補強
コンクリートを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の炭素繊維補強コンクリートは、内部の鉄
材を腐食させる腐食要因物質を遮断する被覆材で、表面
を覆ったものである。被覆材は2液反応硬化型のエポキ
シ樹脂,ウレタン樹脂,アクリルウレタン樹脂、又はウ
レタンゴムの塗装材料とすることができる。
【0009】さらに被覆材はアルミニウム,ステンレス
系の金属板とすることができる。
【0010】
【作用】内部に鉄筋や鉄骨などの鉄材を有する炭素繊維
補強コンクリートにおいて、前記鉄材を腐食させるの
は、コンクリートを中性化する炭酸ガスなどの酸性ガス
と、潮風などによって運ばれコンクリート内に侵入する
水溶性塩化物に起因する。そこで、これらの腐食要因物
質を炭素繊維補強コンクリートの表面で被覆材で遮断す
れば、実用上まったく問題ないことが明らかとなった。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図7と共に
説明する。炭素繊維補強コンクリートから成るコンクリ
ート構造物の表面を覆う被覆材として塗装材料を用いる
ことができる。この塗装材料は、例えば、2液反応硬化
型のエポキシ樹脂,ウレタン樹脂,アクリルウレタン樹
脂、又はウレタンゴムなどがある。これらの塗装材料に
よって表面を覆えば腐食要因物質である酸性ガスや水溶
性塩化物がコンクリート中に侵入することはなくなる。
【0012】そこで発明者らは、鉄材である鉄筋と炭素
繊維を、コンクリート内部の雰囲気を模擬した数種類の
溶液に浸漬し、電位差及び発生電流を測定する実験を行
なった。
【0013】即ち、浸漬するものとしては、まず鉄筋と
して径が16mmの異形鉄筋を長さ25cmに切断したもの
を用いる。また炭素繊維の短い繊維として、厚さ約1.
5mmのマット状の素材を幅約2cm、長さ約20cmの柱状
に切断したものを用いた。さらに炭素繊維の長い繊維と
して、ストランドの一束を長さ約20cmに切断したもの
を用いた。
【0014】溶液は4種類を用いた。第1にはCa(O
H)2 を飽和した水道水である。これは正常なコンクリ
ートのアルカリ雰囲気を模擬した溶液である。第2には
水道水である。これはコンクリートが中性化した状態を
模擬した溶液である。第3にはCa(OH)2 を飽和し
た3%NaCl水溶液である。これは塩分の混入したコ
ンクリートのアルカリ雰囲気を模擬した溶液である。第
4には3%NaCl水溶液である。これは塩分を含みか
つコンクリートが中性化した条件を模擬した溶液であ
る。
【0015】測定結果として、炭素繊維と鉄筋との電位
差の経時的な変化は、図1および図2のようになった。
炭素繊維は鉄筋よりも貴な電位を示し、鉄筋が活性化し
た状態においては両者間の電位差は非常に大きい。特に
炭素短繊維は、炭素長繊維に比べて鉄筋との電位差が大
きくなる傾向にある。図3では、電位の最終測定値を基
にした鉄筋と炭素繊維との電位差を示している。図3中
の数字はmVであり、いづれの場合も炭素繊維がカソード
として働いたものである。
【0016】また、炭素繊維と鉄筋とをシャント抵抗を
介して短絡し、両極間の発生電流をエレクトロメータで
経時的に測定した結果を、図4〜図7に示す。この時、
発生電流がほぼ定常化した時点で、測定を継続しながら
溶液中に酸素をバブリングし、カソード反応の促進条件
を与え発生電流の変化を測定した。
【0017】以上の結果、腐食要因物質である酸性ガス
がコンクリートに侵入しコンクリートを中性化した場合
(溶液を水道水とした場合)及び水溶性塩化物としての
塩分をコンクリートに混入した場合(Ca(OH)2
飽和した3%NaCl水溶液を溶液とした場合)などに
比べ、これら腐食要因物質の侵入を遮断した場合の正常
なコンクリートの場合(Ca(OH)2 を飽和した水道
水を溶液として場合)は、電位差はきわめて小さく(図
1)、弱材冷時100mV以下である。そして長期的には
むしろ鉄筋の方が約200mV以下の範囲で炭素繊維より
もカソード的となることがわかっている。この結果、炭
素繊維の影響によって鉄筋の腐食が促進されるおそれは
なくなると考えられる。
【0018】同様に発生電流即ち腐食電流も、図4は他
の図5〜図7に対しきわめて小さい。また酸素吹き込み
による発生電流の急増も図4においてはみられない。こ
のことは、酸素吹き込みによって電流が急増している図
5,図7では、鉄筋の腐食を炭素繊維表面のカソード反
応が支配しており、図4においては炭素繊維のカソード
としての作用がないためと判断できる。
【0019】従って、腐食要因物質を遮断すれば(図
4)腐食電流の発生を抑えることができ、炭素繊維の影
響による腐食の発生はないと考えられる。
【0020】以上説明したように、被覆材である塗装材
料で炭素繊維補強コンクリートの表面を覆えば、炭素繊
維の影響による鉄筋の腐食促進はないと考えられる。従
って、従来のように非常に高価でかつ入手しにくいコー
ティングされた鉄筋やステンレス鉄筋を使わずに、旧来
の普通鉄筋が使えるので、コストアップをなくし、炭素
繊維補強コンクリートの汎用化を計ることができる。
【0021】なお、以上の実施例においては被覆材とし
て塗装材料を例に説明したが、他の実施例においてはア
ルミニウム系又はステンレス系の金属板を用いることも
できる。塗装材料や金属板は、設計者の意図に応じて仕
上材としての機能を有した材料を選択できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明の炭素繊維補
強コンクリートによれば、炭素繊維補強コンクリートの
表面を、仕上材にも兼用できる被覆材で覆うことで、内
部の鉄材を腐食させる腐食要因物質を遮断できるため、
内部で鉄材と炭素繊維とが接触した状態であっても実用
上まったく問題がなく、従ってコーティングされた鉄筋
やステンレス鉄筋を用いる必要がなく、経済的であり、
また鉄筋とコンクリートとの付着力も低下することがな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンクリート中の雰囲気を模擬したCa(O
H)2 飽和水中における炭素繊維と鉄筋との電位差を測
定した結果を示す図である。
【図2】コンクリート中の雰囲気を模擬したCa(O
H)2 飽和3%NaCl水中における炭素繊維と鉄筋と
の電位差を測定した結果を示す図である。
【図3】コンクリート中の雰囲気を模擬した溶液中にお
ける炭素繊維と鉄筋との電位差を測定した結果を示す図
である。
【図4】正常なコンクリートのアルカリ雰囲気を模擬し
た溶液中において炭素繊維と鉄筋との間に発生する電流
を示す図である。
【図5】コンクリートが中性化した状態を模擬した溶液
中で炭素繊維と鉄筋との間に発生する電流を示した図で
ある。
【図6】塩分の混入したコンクリートのアルカリ雰囲気
を模擬した溶液中で炭素繊維と鉄筋との間に発生する電
流を示す図である。
【図7】塩分を含みかつコンクリートが中性化した状態
の雰囲気を模擬した溶液中で炭素繊維と鉄筋との間に発
生する電流を示す図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 41/62 - 41/64 E04C 2/00 - 2/54 JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部の鉄材を腐食させる腐食要因物質を
    遮断する被覆材で、表面を覆ったことを特徴とする炭素
    繊維補強コンクリート。
  2. 【請求項2】 被覆材は2液反応硬化型のエポキシ樹
    脂,ウレタン樹脂,アクリルウレタン樹脂、又はウレタ
    ンゴムの塗装材料であることを特徴とする請求項1記載
    の炭素繊維補強コンクリート。
  3. 【請求項3】 被覆材はアルミニウム系、又はステンレ
    ス系の金属板であることを特徴とする請求項1記載の炭
    素繊維補強コンクリート。
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