錆の膨張

知っておきたいメンテ技術 第 6 回
知っておきたいメンテ技術
２−５．錆の種類とコンクリートのひび割れ
―錆の膨張―
鉄筋が腐食して生じる錆は、酸化鉄ではなく無機化学的には水酸化物、水和酸化物
（オキシ水酸化物）などと呼ばれ、水溶液中で生じる直径 1μm 以下の粒子であるコ
ロイド粒子が集まったもので、実際には金属塩などを含んだ複雑な構造をしています。
連載第５回で簡単に記述しましたが、鉄筋表面上で保護被膜が破壊されると、鉄イ
オン（Ｆｅ２＋）とコンクリート中の水酸基（ＯＨ−）とが反応し、２価の水酸化物
（Ｆｅ（ＯＨ） ２ ）が生成します。これが『緑さび』とよばれる錆ですが、直ぐに酸化
するので、われわれが観察してもなかなか見つけることが出来ません。２価の水酸化
物は３価の水酸化物となり、水を失うことで水和酸化物（FeOOH）に変化します。
水和酸化物は三つの多形を持っています。α−FeOOH（ゲーサイト）、β−FeOOH
（アカガネイト）、γ−FeOOH（レピドクロサイト）です。大気中の錆ではβ−FeOOH
は存在しませんが、塩分環境下で存在するようになります。
水和酸化物が酸化してマグネタイト（Fe 3 O 4 ）と呼ばれる『黒さび』に変化します。
鉄筋の錆は、三つの多形を持った FeOOH とマグネタイトの微粒子が集まったものと
考えられています。錆層はきわめて隙間多い状態で、隙間に酸素や水分が侵入するこ
とで錆の速度が加速します。表−６．１は鉄錆の環境別成分量の表です。
表−６．１ 鉄錆の環境別成分量
６−１）
環境名
支配イオン
α−FeOOH
β−FeOOH
γ−FeOOH
Fe 3O4
アモルファス質
都市・工業地帯
硫酸イオン
３０∼６５％
0%
２０∼３０％
＜２０％
相当量
海岸地帯
塩化物イオン
１５∼８０％
＜３０％
＜１０％
１０∼８５％
相当量
生成した錆の体積は２ ．５∼４
倍にも膨れあがるといわれていま
す。この体積膨張がコンクリート
のひびわれを誘発します。皆さん
の中には、鉄筋腐食が生じている
にも係わらず、コンクリートにひ
び割れが発生していない場合を経
験されている方もいらっしゃるか
と思います。これは図−６に示す
ようにかぶりが影響しています。
図−６
鉄筋腐食膨張によるコンクリートの
ひび割れパターン ６ − ２ ）
６−１）井上勝也：錆をめぐる話
題、ｐ３６、裳華房
６−２）社団法人
日本コンクリート工学協会
究委員会報告書、ｐ２７
コンクリート構造物の電気防食法研
難易度
★★☆☆☆