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

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．

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．