JP2002179479A - コンクリート補強工法 - Google Patents

コンクリート補強工法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化コンクリートの深部まで微細な空隙を埋
めて、クラック発生などによる劣化を防止又は抑止する
コンクリート補強工法を提供する。 【解決手段】 硬化コンクリートの表面又はひび割れか
ら亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶
媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める
工程と、水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透させ
る工程とからなり、硬化コンクリート中の空隙に対して
珪酸リチウム結晶を生成させるコンクリート補強工法で
あって、水ガラス系コンクリート改質剤が水ガラスとカ
ルボン酸又はその誘導体の配合物である。同時に、アル
カリ土類金属イオンが水ガラス系コンクリート改質剤溶
液中の反応基と反応して、コンクリートのひび割れを閉
鎖するコンクリート補強工法とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートの中
性化、クラック発生などによる劣化を防止又は抑止する
コンクリート補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンクリートについては、様々な劣化要
因が知られており、古くから劣化に対処するための検討
がなされてきた。劣化の要因としてはコンクリート内部
に進入する炭酸ガスによって、コンクリートがアルカリ
性から中性化し、これに伴う水、酸素、炭酸ガス、塩類
による鉄筋の発錆、腐蝕や、海水の塩によるコンクリー
トの化学的劣化、クラックの発生による漏水を契機とす
るコンクリートの損傷等が挙げられる。このようなコン
クリートの劣化要因に対する従来の対応としては、コン
クリートを形成するセメントの組成変更や急硬性モルタ
ルを用いる応急処置などが挙げられる。
【０００３】上記のようなコンクリートの劣化に対処す
る技術は、中性化、クラック発生などによる劣化に対し
てセメントの組成変更である程度の効果が認められる。
しかし、急硬性モルタルを用いる場合には応急的にクラ
ックへ充填することは可能であるが、更に進行しようと
する劣化に対しては劣化抑止の効果が現れない。
【０００４】コンクリートの表面強度を改善させるもの
として、珪酸リチウムの水溶液が知られているが、高粘
性で浸透し難い水溶液の状態であるため、浸透深さが１
〜２mm程度である。更に、亜硝酸リチウムの水溶液を硬
化コンクリートの開口部から加圧供給し、その後高炉ス
ラグ微粉末を主材とするセメント質注入材を充填する補
修方法が特開平5-214818号で提案されているが、セメン
ト質注入材は開口部も、クラックもある程度大きい状態
のときにしか充分な注入ができないので、進行しつつあ
る亀裂等に効果が期待できない。微細な部分にまで注入
しようとすると、水セメント比が大きくなり、強度が低
下する傾向がある。また、微細な空隙が多く発生する。
【０００５】特許第2521274号では、ポルトランドセメ
ント組成物と、微細シリカ、水ガラス、および珪弗化マ
グネシウム又はマグネシア並びにシリカを含んだ珪弗化
物の少なくとも１種からなる水溶性珪弗化物を含有する
コンクリート劣化抑止結晶増進剤を提案し、効果的に抑
制できるとしている。しかし、この組成物は構成する素
材が複雑であり、製造コストが高くつく。しかも、スラ
リー状物の安定性維持が容易でない。その上、補修後の
強度が充分ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では硬
化コンクリートの深部まで微細な空隙を埋めてクラック
発生などによる劣化を防止又は抑止するコンクリート補
強工法を検討した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を検討した結
果、硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リ
チウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶媒を気化乾
燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める工程と、水
ガラスを浸透させる工程とからなり、硬化コンクリート
中の空隙に対して前記亜硝酸リチウムと珪酸ソーダとの
反応により珪酸リチウム結晶を生成させる工法を見出し
た。水ガラスに代えて水ガラス系コンクリート改質剤溶
液を用いると、更に強固となり、クラック発生などによ
る劣化を防止又は抑止することができる。
【０００８】また、硬化コンクリートの表面又はひび割
れから亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液
の溶媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高
める工程と、水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透
させる工程と、亜硝酸リチウムを混入した合成樹脂エマ
ルジョン配合のポリマーモルタルを充填又は塗布する工
程と、硬化した合成樹脂エマルジョン配合のポリマーモ
ルタル表面に水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透
させる工程からなりコンクリートとポリマーモルタルの
補強と接着力向上を行うコンクリート補強工法も開発し
たのである。
【０００９】更に、硬化コンクリートの表面又はひび割
れから亜硝酸リチウムにアルカリ土類金属イオンを加え
た溶液又は別個に調整した溶液を浸透させる工程と、水
ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透させる工程とか
らなるコンクリート補強工法とした。ここにいうアルカ
リ土類金属イオンを供する塩は、水酸化ベリリウム、水
酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロン
チウム、水酸化バリウムのうちの一種又は複数種の配合
が好ましい。亜硝酸リチウムにアルカリ土類金属イオン
を加える理由としては、亜硝酸リチウム浸透過程におけ
るコンクリート中からのカルシウムオンの溶出をアルカ
リ土類金属イオンが減少させることが考えられるし、更
に、アルカリ土類金属イオンが水ガラス系コンクリート
改質剤溶液中の多価カルボン酸のカルボキシル基と反応
し結合して、コンクリートのひび割れを閉鎖するものと
も考えられる。その結果として高いレベルのコンクリー
ト補強と補修を可能にしたのである。
【００１０】本発明にいう水ガラス系コンクリート改質
剤は、水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物で
ある。ここにいうカルボン酸は多価カルボン酸が好まし
く、なかでもシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、クエン酸が良好である。フマール酸や
マレイン酸等も使用できるが、価格面や相溶性、取り扱
い易さ等から難点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施例によって詳細
に説明する。 実施例１ 実施例と比較例との供試体の条件を同じにするために、
供試体の硬化コンクリートとして、300mm×300mm Ｈ＝
50mmのコンクリート桝蓋を半分に区切り、その片側に亜
硝酸リチウム水溶液(400g/リットル溶液)を0.2Kg/m2の
塗布条件で９g塗布した。この状態で２時間放置して自
然乾燥させた。その後、水ガラス系コンクリート改質剤
溶液として、水ガラス25Kgにシュウ酸100g及び水15リッ
トルを配合したものを９g塗布し浸透させた。
【００１２】施工後１週間の引張り試験を、実施例１と
亜硝酸リチウムも水ガラス系コンクリート改質剤も作用
させない比較例１について行った。引張り試験は下記の
ように行った。供試体それぞれに４cm×４cm、深さ２mm
の切込みを３個所(ｎ＝３試験用)設け、これらの切込み
へ雌ねじ付き引張り用金物を速硬性エポキシ樹脂により
接着固定した。これを２時間養生させた後、建研式引張
り試験機PLT-400によって引張り試験を行った。その結
果を表１中に示す。未処理の比較例と比べて181〜220％
引張り強度が向上している。
【００１３】
【表１】
【００１４】実施例２ 実施例１と同じサイズのコンクリート桝蓋を半分に区切
り、その片側に亜硝酸リチウム水溶液(400g/リットル溶
液)を0.2Kg/m2の塗布条件で９g塗布した。この状態で２
時間放置して自然乾燥させた。その後、水ガラス系コン
クリート改質剤溶液として、水ガラス25Kgにクエン酸10
g及び水15リットルを配合した改質剤を９g塗布し浸透さ
せた。２時間自然乾燥後、合成樹脂エマルジョンとプレ
ミックスモルタルの配合物(ポリマーセメントモルタ
ル、電気化学工業(株)製 RIS321)１Kgに亜硝酸リチウ
ム(400g/リットル溶液)10gを混練したものを厚さ５mmに
なるよう塗布した。塗布24時間後、水ガラス系コンクリ
ート改質剤溶液として、水ガラス25Kgにクエン酸10g及
び水15リットルを配合した改質剤を９g塗布し浸透させ
た。比較例２として、同じコンクリート桝蓋の残り半分
に、合成樹脂エマルジョンとプレミックスモルタルの配
合物(ポリマーセメントモルタル、電気化学工業(株)製
RIS321)１Kgに亜硝酸リチウム(400g/リットル溶液)10
gを混練したものを厚さ５mmになるよう塗布した。
【００１５】実施例１及び比較例１と同様な試験方法及
び装置によって、引張り試験を行った。その結果を表１
中に併せて示す。比較例２の合成樹脂エマルジョンとプ
レミックスモルタルの配合物(ポリマーセメントモルタ
ル、電気化学工業(株)製 RIS321)１Kgに亜硝酸リチウ
ム(400g/リットル溶液)10gを混練したものは、メーカー
試験のカタログ表示の試験結果とほぼ同等の数値となっ
たものと比べ、170〜240％引っ張り強度が向上してい
る。
【００１６】実施例３ コンクリート擁壁に、亜硝酸リチウム40%溶液を0.2kg/m
2塗布し１時間後、清水0.2kg/m2塗布散布した。その状
態で、24時間自然乾燥を行い、水ガラス系コンクリート
改質剤溶液として、水ガラス25Kgにクエン酸10g及び水1
5リットルを配合した改質剤(CS-21)水溶液を0.2kg/m2塗
布し、１時間後に清水0.2kg/m2塗布散布した。２週間期
間養生を行った。それぞれの工程ごとにシュミットハン
マーにより１測点につき25点測定し換算計算式により推
定圧縮強度に換算した。結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】亜硝酸リチウムを塗布乾燥した段階で一旦
数値が低下する傾向が現れる。これは、亜硝酸リチウム
水溶液中にカルシウムイオンが溶出したためと思われ
る。CS-21塗布後２週間経過した状態で数値が増えてい
るが、亜硝酸リチウムにより数値の低下した部分ほど数
値が大きく増える傾向が見られる。
【００１９】実施例４ 亜硝酸リチウム40%溶液100重量部に0.2〜0.8重量部の水
酸化カルシウムを溶解させ、プラスチック容器内でCS-2
1と化合し反応させた。これを水分を揮散させた後、秤
量した。その結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
【００２１】表３より明らかなように、亜硝酸リチウム
40%水溶液100重量部にわずかに0.2〜0.8重量部の水酸化
カルシウムを添加したに過ぎないにもかかかわらず、乾
燥後の重量が68gから135gに大きく増加している。この
ことは、水酸化カルシウムの存在によって乾燥後の固形
分が結晶水等の水分を内部に保有しているためであると
考えられる。実施例４はアルカリ土類金属イオンが水ガ
ラス系コンクリート改質剤溶液中の多価カルボン酸のカ
ルボキシル基と共に作用して、コンクリートのひび割れ
を閉鎖する可能性を示している。
【００２２】実施例５ 劣化したコンクリート橋舗装コンクリートでシュミット
ハンマーにより施工前と施工後2週間で同じ箇所の測定
値の変化を比較した。 施工方法 亜硝酸カルシウム40%水溶液100重量部に水酸化カルシウ
ム粉体を0.8重量部を溶解させた液体を0.2g/m2塗布し、
浸透させ24時間自然乾燥後、CS-21を0.2g/m2塗布し、そ
の後２週間目に測定した。その結果を表４に示す。
【００２３】
【表４】
【００２４】この実施例では、コンクリートにひび割れ
が発生している箇所、ひび割れ付近の数値変化が大きか
った。また、亜硝酸リチウムを塗布した段階での強度低
下が抑制できた。これらのことから、劣化したコンクリ
ートの補強に大きく寄与することが実証された。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、硬化コンクリートの深部まで
微細な空隙を埋めてクラック発生などによる劣化を防止
又は抑止し、また、発生しているひび割れをより緻密に
充填することができることにより劣化を防止又は抑止
し、加えて、断面欠損部等に充填するポリマーモルタル
又は化粧用に施工するポリマーモルタルの接着力、強
度、水密性を著しく改善できるコンクリート補強工法を
可能にした。加えてアルカリ土類金属イオンが水ガラス
系コンクリート改質剤溶液中の反応基と反応して、コン
クリートのひび割れを完全に閉鎖する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硬化コンクリートの表面又はひび割れか
    ら亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶
    媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める
    工程と、水ガラスを浸透させる工程とからなるコンクリ
    ート補強工法。
  2. 【請求項２】 硬化コンクリートの表面又はひび割れか
    ら亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶
    媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める
    工程と、水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透させ
    る工程とからなるコンクリート補強工法。
  3. 【請求項３】 硬化コンクリートの表面又はひび割れか
    ら亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、超微粒子セ
    メントの配合物を注入する工程と、水ガラス系コンクリ
    ート改質剤溶液を浸透させる工程とからなり、補強と水
    密性を高めるコンクリート補強工法。
  4. 【請求項４】 硬化コンクリートの表面又はひび割れか
    ら亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶
    媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める
    工程と、水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透させ
    る工程と、亜硝酸リチウムを混入した合成樹脂エマルジ
    ョン配合のポリマーモルタルを充填又は塗布する工程
    と、硬化した合成樹脂エマルジョン配合のポリマーモル
    タル表面に水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透さ
    せる工程からなり、コンクリートとポリマーモルタルの
    補強と接着力向上を行うコンクリート補強工法。
  5. 【請求項５】 硬化コンクリートの表面又はひび割れか
    ら亜硝酸リチウムにアルカリ土類金属イオンを含有する
    溶液又は別個に調整した溶液を同時又は逐次浸透させる
    工程と、水ガラス系コンクリート改質剤溶液を浸透させ
    る工程とからなるコンクリート補強工法。
  6. 【請求項６】 水ガラス系コンクリート改質剤が水ガラ
    スとカルボン酸又はその誘導体の配合物である請求項２
    〜請求項５のいずれかに記載のコンクリート補強工法。
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