過酷な環境下における水性エポキシコーティング鉄筋の耐食性と耐用年数予測に関する研究
A Study on the Corrosion Resistance and Service Life Prediction of Water-Based Epoxy-Coated Reinforced Concrete in Harsh Environments
本研究では、過酷な環境下での水性エポキシコーティング鉄筋の耐食性と耐用年数を調査するため、HRB400異形鉄筋を基材として使用した。0.3%グラフェン-ポリアニリン(PAG)、0.3%酸化鉄、10%リン酸亜鉛、10%亜鉛-鉄粉を含む4種類の水性エポキシコーティング鉄筋と、コーティングされていない鉄筋(対照群)を準備した。海洋塩化物溶液への長期浸漬、湿潤-乾燥繰り返し、融雪剤凍結融解サイクル、塩分土壌での焼成・浸漬、海砂混合コンクリートなどの条件下で耐久性試験を実施した。腐食電流密度(Icorr)を測定し、ウィーナー過程に基づいて耐用年数を予測した。結果として、全ての過酷な環境条件下で、コーティングされた鉄筋の腐食電流密度は、コーティングされていない鉄筋よりも大幅に低かった。特に、0.3%PAGコーティングは、海洋湿潤-乾燥繰り返しや融雪剤凍結融解サイクルにおいて、コーティングされていない鉄筋と比較して顕著な耐食性向上を示した。塩分土壌環境下では、グラフェン-ポリアニリンコーティング鋼の腐食電流密度の上昇は限定的であった。海砂混合コンクリートでは、コーティングされた鉄筋の腐食電流密度は、コーティングされていない鉄筋よりも大幅に低かった。耐用年数予測では、水性エポキシコーティングは、特定の条件下で50年以上の設計耐用年数を超える耐食性遅延の可能性を示唆した。グラフェン含有ポリアニリンナノコンポジットコーティングが最も優れた保護性能を示し、リン酸亜鉛コーティングは高塩化物環境下で優れた安定性を示した。これらの向上は、エポキシマトリックス、無機フィラー、機能性添加剤の相乗効果によるものと推定される。
- HRB400異形鉄筋を基材に、0.3%グラフェン-ポリアニリン(PAG)、0.3%酸化鉄、10%リン酸亜鉛、10%亜鉛-鉄粉の4種類の水性エポキシコーティング鉄筋と無コーティング鉄筋を比較する耐久性試験を実施
- 海洋塩化物浸漬、湿潤-乾燥繰り返し、融雪剤凍結融解サイクル、塩分土壌、海砂混合コンクリートの各条件下で、コーティング鉄筋の腐食電流密度(Icorr)が無コーティング鉄筋より大幅に低いことを確認
- ウィーナー過程に基づく耐用年数予測で、水性エポキシコーティングが特定条件下で50年以上の設計耐用年数を超える耐食性遅延の可能性を示唆
- 0.3%PAGコーティングが海洋湿潤-乾燥や融雪剤凍結融解サイクルで最も優れた保護性能を示し、リン酸亜鉛コーティングは高塩化物環境下で安定性が高い
水性エポキシコーティング鉄筋の耐食性研究で、グラフェン-ポリアニリン(PAG)ナノコンポジットコーティングが海洋湿潤-乾燥や融雪剤凍結融解サイクルで最も優れた保護性能を示し、50年以上の設計耐用年数を超える遅延可能性を示唆した点が注目。インフラ構造物の長寿命化・メンテナンスコスト削減につながる新材料用途であり、グラフェン添加剤や亜鉛系フィラーの需要創出に波及しうる。ただし現段階は実験室レベルの研究で、実装時期や商用化は不透明。