錆の膨張力は、酸化物ジャッキング、ラストジャッキング、またはラストバーストとも呼ばれ、石材、石積み、コンクリート、またはセラミックで作られ、金属部品で補強された構造物に損傷を引き起こす可能性のある現象です。定義は「金属が錆びて酸化鉄になる際に、鉄鋼製品の膨張によって建築部材が変位すること」です。[1]アルミニウムなどの他の金属の腐食も酸化物ジャッキングを引き起こす可能性があります。
物理的プロセス
冶金学者ジャック・ハリスによれば、「酸化は通常、正味の膨張を伴うため、限られた空間で酸化が起こると、金属部品自体、あるいは石やセメントなどの周囲の媒体に応力が発生します。酸化によって非常に大きなエネルギーが放出されるため、発生する応力は既知のあらゆる材料を変形させたり破壊したりするのに十分な大きさになります。」[2]
1915年には既に、現代の特定の金属合金は、他の金属よりも風化による過度の酸化を受けやすいことが認識されていました。当時、錬鉄製の留め具を 、より安価な軟鋼製の同等品に置き換える傾向がありました。しかし予想外に、軟鋼製の留め具は実使用において予想よりもはるかに早く破損し、耐用年数が重要な特定の用途では錬鉄が再び使用されるようになりました。[3]
著名な建物への被害
1987年のニューサイエンティスト誌の記事で、ジャック・ハリスは、オキシドジャッキングが、ロンドンのセント・ポール大聖堂、大英博物館、アルバート記念碑、グロスター大聖堂、キングズ・リンのセント・マーガレット教会、ウィンチェスター大聖堂、ブラックバーン大聖堂など、英国の多くの歴史的建造物に重大な損害を与えたと報告した。[4]
ハリスはまた、ヴェネツィアのサン・マルコ寺院の外壁にある古代の聖マルコの馬像も、この酸化物ジャッキングによって損傷を受けたと記している。鉄鋼製のボルトや補強材の広範囲にわたる錆びが銅製の馬像の構造的健全性に影響を与え、これらの像は屋内に移設され、レプリカに置き換えられた。20世紀初頭の不適切な改修工事も、アテネのアクロポリスに酸化物ジャッキングによる損傷をもたらした。[4]
アメリカ合衆国では、インディアナ州ノートルダム大聖堂の聖心大聖堂の階段で、手すりを支えるために石造りの階段の穴に挿入された鉄の釘が錆びて、階段にひび割れが発生した。[5]
酸化物ジャッキングにより、フィラデルフィアのランド タイトル ビルディングのテラコッタ コーニスが損傷しました。このビルディングは、超高層ビル設計のパイオニアであるダニエル バーナムによって 1897 年に設計され、1902 年に拡張されました。[6]ランド タイトル コンプレックスは、相互に接続された 2 つのタワーがあり、国家歴史登録財に指定されています。1922 年までに、建築用テラコッタの専門家は、埋め込まれた鉄製の留め具の錆により、装飾的な建築部品が破損する可能性があると警告していました。[7]この 1902 年のコーニスは、高さが約 9 フィート (2.7 メートル)、建物のファサードから 7 フィート (2.1 メートル) 突き出ており、長さが 465 フィート (142 メートル) あります。コーニスは安定化され、錆びやすいスチール製のアンカーは新しいステンレス鋼のアンカーに交換され、コーニスは完全に改修されました。プロジェクトは 1991 年に完了しました。[6]
2007年の洪水は、イリノイ州プレイノにあるモダニズム建築のファーンズワース・ハウスに被害を与えました。この建物は1945年にルートヴィヒ・ミース・ファン・デル・ローエによって設計され、現在はナショナル・トラスト歴史保存協会が所有しています。2007年にこの建物を検査した建築家によって発見された損傷の中には、鉄骨の角に酸化物によるジャッキングが見られました。[8] この建物は2008年に再び浸水しました。
鉄筋コンクリート橋梁や建物の損傷
コンクリート構造で金属鉄筋で補強された構造物も、酸化物ジャッキングによる損傷を受けやすい。腐食した鉄筋の膨張はコンクリートの剥離を引き起こす。海洋環境に晒されている構造物や、防氷目的で塩が使用されている構造物は、特にこの種の損傷を受けやすい。[4]また、鉄筋を十分に覆わずにコンクリートを施工した場合、水分が金属に浸透して酸化を引き起こすことでも、酸化物ジャッキングが発生する可能性がある。
1960年代の調査によると、ペンシルベニア州のコンクリート橋梁の22%に、建設後4年以内に酸化物ジャッキングによる剥離の兆候が見られました。酸化物ジャッキングは、第二次世界大戦後にイギリスで建設されたコンクリート製の公営住宅に広範囲にわたる被害をもたらしました。 [4]
この分野の専門家によると、この問題は「鉄筋腐食の原因と修復に関する世界規模の集中的な研究を引き起こし、その結果、この問題に関する膨大な研究論文、会議、出版物が生み出された」とのことです。[9]
石のカウンタートップの損傷
花崗岩などの天然石で作られたカウンタートップ部品は、石の裏側に刻まれた溝に金属棒を挿入し、様々な樹脂で接着することで補強されることがあります。カウンタートップ製造業者はこの手法を「ロッディング」と呼んでいます。一般的に、これらの棒はシンクの切り欠き付近に配置され、輸送や設置中に脆い石のカウンタートップが割れるのを防ぎます。[10]アメリカ大理石協会が発表したデータによると、この手法により部品のたわみ強度 が600%向上することが示されています。[11]
しかし、酸化やその他の腐食を受けやすい金属棒を使用し、シンクや蛇口からの水分が棒に達すると、酸化物ジャッキングにより棒の真上のカウンタートップにひび割れが生じる可能性があります。[12] 軟鋼や一部のアルミニウム棒は、花崗岩のカウンタートップで酸化物ジャッキングによる破損を引き起こすことが知られています。熟練した石材修理専門家は、ひび割れた石材を解体し、金属棒を取り除き、石材の色に合わせて着色した様々な樹脂を使用して石材を再組み立てすることができます。[11]この種の問題は、棒詰め作業においてステンレス鋼またはグラスファイバー 製の補強棒を使用することで防ぐことができます。[11]
参照
参考文献
- ^ ブッチャー、ウォード (1996). 『建物保存辞典』ニューヨーク：ワイリー・インターサイエンスp. 319. ISBN 0-471-14413-4。
- ^ Harris, JE (1984). 「酸化誘起変形および破壊」 .破壊研究の進歩.オックスフォード:ペルガモン・プレス: 3791–811 . doi :10.1016/B978-1-4832-8440-8.50406-3. ISBN 978-1-4832-8440-8. 2022年10月23日閲覧。
- ^ 「Rust and Mild Steel」（PDF） .ニューヨーク・タイムズ. 1915年7月18日. 2012年1月2日閲覧。
- ^ abcd Harris, Jack (1987年1月15日). 「拡大する錆の問題：一つの問題を解決しようとすると、しばしば別の問題を生み出す。古代および現代の建造物を見れば明らかなように、錆はこのようにして発生する」. New Scientist .ロンドン. pp. 44– 47. 2012年1月2日閲覧。
- ^ ウィンクラー、エアハルト・M. (1997). 『建築における石材：特性と耐久性』（第3版）ベルリン：シュプリンガー・フェアラーク. p. 239. ISBN 3-540-57626-6。
- ^ ab レヴィン、ジェフリー・S.、ドナ・アン・ハリス（1991年9月）「歴史的なテラコッタのコーニスの安定化と修復」『保存技術ノート』ワシントンD.C .：国立公園局。
- ^ Hill, CW (1922年10月). 「テラコッタに関する問題点の考察と調査」. Journal of the American Ceramic Society . 5 (10). Easton, Pennsylvania : American Ceramic Society : 732–38 . doi :10.1111/j.1151-2916.1922.tb17607.x . 2012年1月2日閲覧。
- ^ Campagna, Barbara A. (2007年8月25日). 「アイコンの救済 - ミース・ファン・デル・ローエのファーンズワース邸」. Cities and Memory . 2012年1月2日閲覧。
- ^ プラー・ストレッカー、ピーター（2002年）『コンクリート鉄筋の腐食：評価から補修の決定まで』ロンドン：トーマス・テルフォード出版、ISBN 978-0-7277-3182-1。
- ^ Padden, Kevin M. (2009年4月). 「ロッディング：私にとって適切な処置か？」.表面加工. Cygnus Business Media .
- ^ abc ジム・ヒーフィー、ジェームズ・ヒーフィー（2010年1月）「錆によるカウンタートップの故障に注意」キッチン＆バスデザインニュース、ウィスコンシン州フォートアトキンソン：シグナス・ビジネス・メディア。 2012年1月24日閲覧。
- ^ Baldwin, Deborah (2010年1月19日). 「問題を解決すると新たな問題が生まれる」. This Old House誌.ニューヨーク市. 2012年4月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年1月2日閲覧。
外部リンク
- 水と石材の腐食：オキシドジャッキングによるレンガ造りの建物の被害の写真 2012年4月26日アーカイブ、Wayback Machineにて
- フォートメイソンの屋外探検館：錆びた鋼鉄の膨張力を示す博物館展示
- ハリス、JE、「岩石の風化、石材の腐食、鉄の錆」、MECCANICA、第27巻、第3号
