Corrosion Mechanism of Galvanized Steel Rebar and Establishment of pH Evaluation Method in Simulated Environment of concrete

模拟混凝土环境下镀锌钢筋腐蚀机理及pH评价方法的建立

• 批准号: 19J15215
• 负责人: 前田 真利
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J15215/
• 关键词: コンクリート; 亜鉛めっき鉄筋; 亜鉛; 炭素鋼; 鉄筋腐食; 電気化学インピーダンス; pH測定; 中性化

鉄筋腐食はコンクリート構造物の重大な劣化要因であり，コンクリート構造物の長寿命化のために亜鉛めっきによる鉄筋の防食が提案されている．亜鉛めっきの有効性を示すためには鉄筋と亜鉛めっき鉄筋の腐食挙動の違いを明らかにする必要がある．そこで本研究では，コンクリート環境中における亜鉛の不働態化および脱不働態化機構を解明し，またコンクリート環境中で使用可能な非破壊のpH測定法の構築を行った．健全なコンクリート模擬環境中（モルタル，飽和水酸化カルシウム水溶液）において，電気化学インピーダンス法（EIS），腐食電位測定，分極曲線測定により亜鉛と炭素鋼の不働態化挙動を比較した結果，炭素鋼の不働態皮膜は一般的に数nmであるのに対し，亜鉛はCaを含む約5 μmの緻密な皮膜の形成により不働態化することがわかった．また非破壊で測定が困難であったコンクリートの中性化に伴うpH低下を測定するため，熱酸化処理により作製したIr酸化物電極の電位応答からpHを把握する手法を構築した．高濃度CO2中にモルタルを暴露することにより中性化を促進させ，塩化物イオンを添加することで劣化したコンクリートを模擬した環境下において，Ir酸化物電極を用いてpH測定を行いながら，EISより決定される電荷移動抵抗の値から不働態と脱不働態の判断を行い，形成皮膜の分析を行った．その結果，亜鉛は0.5 M以上の塩化物イオンを含むモルタル中でCaを含む保護皮膜が消失して脱不働態化し，表面にはポーラスな塩基性塩化亜鉛が形成されて保護性が失われた．またpH 11以下でも脱不働態化するが，酸化亜鉛の形成により脱不働態化した炭素鋼よりも高い保護性を維持することを明らかにした．

Iron reinforcement corrosion is the main cause of significant deterioration of the structure, and the iron reinforcement corrosion prevention is proposed for the long life of the structure. It is necessary for us to have a clear understanding of the nature of iron and steel. In this study, the structure of pH measurement method using non-destructive pH in different environments was studied. In a sound environment (saturated aqueous acidified solution), electrochemical spectroscopy (EIS), corrosion potential measurement, polarization curve measurement, and comparison of the behavior of lead carbon steel, carbon steel in the non-state film is generally several nm, and lead in the formation of a dense film with a Ca content of about 5 μm. It is difficult to measure the pH of the electrode due to neutralization. The method of controlling the pH of the electrode due to thermal acidification is constructed. In high CO2 concentration, the neutral state is promoted, the compound is added, the degradation is simulated, and the Ir acid electrode is used to determine the charge transfer resistance value, the determination of the non-reactive state, and the analysis of the film. As a result, the protective film containing Ca in the lead compound of 0.5 M or more disappeared and the protective film containing Ca in the lead surface was formed. The pH below 11 is higher than the pH below 11. The pH below 11 is higher than the pH below 11.

项目成果

コンクリートの中性化による亜鉛の脱不働態化挙動

混凝土中和作用对锌的去钝化行为

• 发表时间: 2019
• 作者: Yasuhara Sou;Yasui Shintaro;Teranishi Takashi;Yoshikawa Yumi;Taniyama Tomoyasu;Itoh Mitsuru;前田真利・大井梓・多田英司・西方篤
• 通讯作者: 前田真利・大井梓・多田英司・西方篤

Passivation and Depassivation Behavior of Zinc in Concrete

锌在混凝土中的钝化和去钝化行为

• 发表时间: 2019
• 作者: Matsunaga Michiko;Kikusui Takefumi;Mogi Kazutaka;Nagasawa Miho;Ooyama Rumi;Myowa Masako;Mari Maeda・Azusa Ooi・Eiji Tada・Atsushi Nishikata
• 通讯作者: Mari Maeda・Azusa Ooi・Eiji Tada・Atsushi Nishikata

Passivation Mechanism of Galvanized Steel Rebar in Fresh Concrete

镀锌钢筋在新拌混凝土中的钝化机理

• DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2019-396
• 发表时间: 2020
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: Mari Maeda;Li Xiuyang;Azusa Ooi;Eiji Tada;Atsushi Nishikata
• 通讯作者: Atsushi Nishikata

コンクリート環境中における亜鉛の脱不働態化に及ぼす塩化物イオンの影響

混凝土环境中氯离子对锌去钝化的影响

• 发表时间: 2019
• 作者: Zhenya Zhang;Ichiro Hasuo;Paolo Arcaini;松永倫子，竹内麻里子，萩原圭祐，明和政子;前田真利・大井梓・多田英司・西方篤
• 通讯作者: 前田真利・大井梓・多田英司・西方篤