JP2003073891A

JP2003073891A - コンクリート構造体の補修方法及びコンクリート構造体の補修液

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Publication number: JP2003073891A
Application number: JP2001266769A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Udagawa; 秀行宇田川; Toru Tanaka; 徹田中; Nobuaki Otsuki; 信明大即
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK; Toda Corp
Current assignee: Denka Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP4743814B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ひび割れ等の欠陥部内に空隙を残存させず、
良好な補修効果が得られるコンクリート構造体の補修方
法を提供する。【解決手段】コンクリート構造体の補修方法は、ひび
割れ等の空所又は断裂などの欠陥部を有するコンクリー
ト構造体の表面に、帯電性粒子又は帯電性粒子及びイオ
ンを含む補修液を当て、コンクリート構造体の表面から
奥に向かう泳動電場を形成し、帯電性粒子又は帯電性粒
子及びイオンを欠陥部内に進入させて付着させ、これに
より欠陥部をふさぎ、ここで、補修液が、中性水と混合
した場合、実質的に難溶性の帯電性粒子であって、電解
反応による酸の発生によって、溶解してプラスイオンを
生じる帯電性粒子を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無筋コンクリート
構造体、鉄筋やＰＣ鋼材を補強材とする鉄筋コンクリー
ト構造体、又はプレストレストコンクリート構造体等の
コンクリート構造体の補修方法に関し、特に、電気泳動
の原理を用いるコンクリート構造体の補修方法に関す
る。また、本発明は、このような補修方法に用いられる
コンクリート構造体の補修液に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートは、一般的に水や火に強
く、日光等による劣化も生じにくく耐久性があるため、
種々の用途に使用されてきた。特に、鉄筋コンクリート
構造物やプレストレスト構造物は、圧縮強度の強いコン
クリートと引張強度の強い鋼材とを組み合わせることに
よって、力学的に圧縮強度と引張強度のバランスのとれ
た構造体となっている。また、コンクリートはｐＨ１１
〜ｐＨ１４の強アルカリ性であるため、内部の鋼材の表
面に不動態皮膜を形成して鋼材の腐食を防ぐことができ
るという利点もあるため、重要な構造物に広範囲に利用
されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンク
リートにひび割れ等の欠陥が生じると、漏水や中性化・
炭酸化、塩害等の種々の要因によるコンクリート構造体
の劣化が進み、構造物としての機能が損なわれるおそれ
がある。

【０００４】例えば、鉄筋コンクリート構造体やプレス
トレスト構造体においては、コンクリートのひび割れは
補強材としての鉄筋やＰＣ鋼材の劣化を生じる原因とな
る。また、桟橋や橋梁等の橋柱、河岸壁や護岸壁、貯水
槽等のように水と接し、遮水機能を要求されるコンクリ
ート構造体では、ひび割れの劣化は遮水機能を低下さ
せ、漏水の原因となる。特に、鉄筋等の拘束がない無筋
コンクリート構造体では、ひび割れがコンクリート構造
体内で大きく成長するので、コンクリート構造体として
の機能が著しく損なわれる。

【０００５】コンクリート構造体のひび割れを補修する
方法としては、例えば、ひび割れにエポキシ樹脂等を注
入する方法、止水用急結セメントを用いて修復する方
法、ウレタン樹脂等の瞬結材料をひび割れ等の空隙に注
入して、空隙内で膨張させる方法等が知られている。し
かし、従来のこれらの方法では、コンクリートに対する
止水材等の付着力が弱いので、ひび割れ等の空隙内にお
いて、コンクリートと止水材との境界部分に隙間が生じ
てしまい、補修効果が十分に得られない。

【０００６】桟橋や橋梁等の橋柱のようなコンクリート
構造物は、水中や土中に埋められており、ひび割れ等の
欠陥部分が地表に表れることは殆どない。従って、上記
のような補修方法をそのまま採用することは難しい。ま
た、採用しようとすると、多大なコストがかかる。

【０００７】特開平８−２９８２号公報には、電気泳動
現象を利用して、コンクリート構造体の欠陥部に可溶性
の無機化合物を供給して析出付着させることにより補修
を行う方法が開示されている。しかしながら、この方法
では塩化ストロンチウム等の可溶性の無機化合物を使用
するので、陽極近傍の溶液が酸性となり、付近のコンク
リートの表面が溶けやすくなるという不十分点があっ
た。

【０００８】そこで、本発明は、かかる不十分点がな
く、かつ、良好な補修効果が得られるコンクリート構造
体の補修方法を提供することを目的とする。また、本発
明は、そのような補修方法に用いられるのに好適な、コ
ンクリート構造体の補修液を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のコンクリート構造体の補修方法は、ひび割
れ等の空所又は断裂などの欠陥部を有するコンクリート
構造体の表面に、帯電性粒子又は帯電性粒子及びイオン
を含む補修液を当て、コンクリート構造体の表面から奥
に向かう泳動電場を形成し、帯電性粒子及び／又はイオ
ンを欠陥部内に進入させて付着させ、これにより欠陥部
をふさぎ、ここで、補修液が、中性水と混合した場合、
実質的に難溶性の帯電性粒子であって、電解反応による
酸の発生によって、溶解してプラスイオンを生じる帯電
性粒子を含むことを特徴とする。ここで、帯電性粒子
は、溶解してアルカリ性を発揮することが好ましい。ま
た、上記帯電性粒子は例えばアルカリ土類金属の水酸化
物及び／又は酸化物とすることが好ましい。また、アル
カリ土類金属は、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム及びバリウムからなる群から選ばれる少なくとも
１つが使用できる。

【００１０】また、コンクリート構造体の表面に、補修
液を当てる方法は、補修液を内部に貯留する液溜パネル
をパッキンを介して当てるか、又は補修液を含浸した保
湿材を当てることなどが可能である。

【００１１】本発明のコンクリート構造体の補修液は、
帯電性粒子又は帯電性粒子及びイオンを含むコンクリー
ト構造体の補修液であって、中性水と混合した場合、実
質的に難溶性の帯電性粒子であって、電解反応による酸
の発生によって溶解してプラスイオンを生じる帯電性粒
子を含むことを特徴とする。ここで、帯電性粒子は、ア
ルカリ土類金属の水酸化物及び／又は酸化物であること
ができる。

【００１２】本発明によれば、帯電性粒子あるいはイオ
ンは電場に従って欠陥部の奥に進んで付着する、あるい
は析出するので、欠陥部の細部まで埋めることができ
る。そして、陽極部で発生する水素イオン濃度の増加
を、粒子の溶解により生じるアルカリ性で中和すること
ができるので、付近のコンクリート表面を溶かすことも
ない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のコンクリート構造体の補修方法は、ひび割れ等
の空所又は断裂等の欠陥部を有するコンクリート構造体
の表面に、電気泳動性の帯電性粒子又は帯電性粒子及び
イオンを含む補修液を当て、コンクリート構造体の表面
から奥に向かう泳動電場を形成し、帯電性粒子やイオン
を欠陥部内に進入させて付着させる。

【００１４】本発明において、欠陥部には、塩害、中性
化、アルカリ骨材反応、凍害、外部圧力等のような、コ
ンクリート構造体に作用する内的又は外的因子により発
生した、ひび割れ、浮き、剥落等、又はコンクリート打
設時の施工不良等に起因するジャンカ、巣、クラック、
コールドジョイント等の空所や断裂等が含まれる。

【００１５】本発明のコンクリート構造体の補修方法に
使用される補修液は、電気泳動性の帯電性粒子又は帯電
性粒子及びイオンを含む。この帯電性粒子は、実質的に
中性の水の中では難溶性の粒子であり、酸性下では溶解
してプラスイオンを生じアルカリ性を発揮する粒子であ
る。実質的に中性の水の中で難溶性の粒子としては、例
えば、アルカリ土類金属の水酸化物及び酸化物が挙げら
れる。本発明に好ましく用いられるアルカリ土類金属と
しては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、
バリウム等が挙げられる。

【００１６】補修液の帯電性粒子の含有量は、飽和水溶
液となる量を超える量であり、例えば、少なくとも１種
のアルカリ土類金属の水酸化物の溶解度を超える量であ
ることが好ましい。帯電性粒子の含有量がかかる量以下
であると、ｐＨが容易に低下してしまうので、コンクリ
ート表面が酸で損傷されることになる。帯電性粒子の含
有量が上記した量より多ければ、電解反応によって発生
した酸を中和することができるので、ｐＨの低下を抑え
ることができ、また、帯電性粒子が欠陥部へ充填され
る。

【００１７】上記帯電性粒子が水等の溶媒に分散して補
修液となる。例えば、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（Ｏ
Ｈ）₂）を水に分散させると、溶解度が９．８ｍｇ／飽
和水溶液１ｄｍ³（１８℃）であるので、溶解度を超え
た濃度では帯電性粒子が懸濁状態で水中に存在してスラ
リー状になる。以下に、泳動電場内で水酸化マグネシウ
ム等の帯電性粒子又は帯電性粒子とイオンが欠陥部内に
進入して付着するメカニズムを、水酸化マグネシウムの
スラリーを例示して説明する。

【００１８】水酸化マグネシウムの水溶液はアルカリ性
を示すが、陽極側（補修液供給側）では、水の電気分解
に伴う水素イオン（Ｈ⁺）濃度の増加によって中和さ
れ、ｐＨが低くなりスラリー中の水酸化マグネシウムの
一部が溶出してマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺）となる。
一方、溶けなかった水酸化マグネシウム粒子も帯電す
る。これらのマグネシウムイオン及び帯電性粒子は、直
流電圧を印加した泳動電場中で陰極側（コンクリート構
造体奥側）に電気的に引き寄せられる。このマグネシウ
ムイオンは、コンクリート中に存在する水から発生した
水酸イオン（ＯＨ^-）と反応してＭｇ（ＯＨ）₂となり、
析出、付着する。また、水酸化マグネシウム粒子も欠陥
部の奥に進んで付着する。従って、ひび割れ等の欠陥部
の細孔内に水酸化マグネシウムが析出、付着する。ひび
割れ等の欠陥部は電気抵抗が小さいので、優先的に帯電
性粒子やイオンが流れやすく、それらが奥まで進入しや
すくなっている。なお、水中で溶解性の粒子を多く含む
補修液を使用すると、陽極側で酸性となって長時間通電
したまま補修作業を行うとコンクリート表面が溶解する
おそれがあるが、本発明によれば、陽極側の酸性を中和
することができるので上述のような不十分点も解消され
る。

【００１９】以下、図面を参照しつつ、欠陥部を有する
コンクリート構造体の表面に、補修液を供給する方法、
及び泳動電場を形成し、帯電性粒子を欠陥部内へ進入さ
せて補修する方法を具体的に説明する。なお、同一の構
成要素については同一の参照番号を付して、以下の説明
を省略する。図１は、本発明の補修方法に用いられる装
置を説明するための模式的断面図である。図１におい
て、コンクリート構造体１とその中のひび割れ２が示さ
れている。ひび割れ２はコンクリート構造体１の右側の
表面１ａに出ている。同面１ａに、ゴムパッキン７を介
して、補修液を入れた液溜パネル３を設置する。液溜パ
ネル３の内部には、コンクリート構造体面１ａ上に沿っ
てチタンメッシュ５が設置されている。このチタンメッ
シュ５は直流電源８のプラス側に接続されており陽極と
なる。この例では、コンクリート構造体１の内部に鉄筋
６が存在しており、この鉄筋６は直流電源８のマイナス
側に接続して陰極とする。鉄筋の入っていないコンクリ
ート構造体の場合には、別途の電極を配置する。

【００２０】直流電圧を印加すると、陽極であるチタン
メッシュ５の近傍では水の電気分解に伴う水素イオン濃
度の増加によって中和され、ｐＨが低くなり、補修液中
の難溶性物質の溶解が生じる。一方、溶解しなかった難
溶性物質も帯電する。溶解した難溶性物質及び帯電した
難溶性物質は直流電圧を印加した泳動電場中で陰極６側
へ引っ張られ、コンクリート構造体内部のひび割れ２へ
進入し、コンクリート中に存在する水の水酸基と反応し
て不溶物を形成し、ひび割れ２の壁に付着する。進入す
る帯電性粒子は小さいので、欠陥部の細孔にも進入し付
着する。このようにして、コンクリート構造体内部のひ
び割れ等を緻密に補修することができる。なお、陽極と
なる金属、ここではチタンメッシュには、腐食防止の観
点から貴金属メッキ等の処理を施しておくことが好まし
い。

【００２１】図２は、本発明の補修方法に用いられる別
の装置の原理を説明するための模式的断面図である。図
２には、土層２０と、その側面のコンクリート構造体２
１が示されている。このような構造は、橋脚の台座（ア
バット）等で多くみられる。このような構造体を補修す
る場合、コンクリート構造体２１の表面２１ａに、保湿
材２３を当てる。保湿材２３には補修液を貯蔵してある
液溜容器２４を接続し、連続的に、あるいは逐次的に補
修液を補充する。コンクリート構造体２１の裏側の土層
に鋼材２５を打ち込み、鋼材２５及び保湿材２３間に直
流電圧を印加し、保湿材２３を陽極、鋼材２５を陰極と
する。

【００２２】ここで、保湿材としては、セルロース繊
維、樹脂ネット、グラスウール、織布、不織布、モルタ
ル等、又は発泡ビーズ等の無機多孔質材料、有機多孔質
材料、吸水性の有機高分子化合物等の１種又は２種以上
が挙げられる。また、土中に埋設されているコンクリー
ト構造体の場合には、保湿材を使用せずに直接コンクリ
ート構造体表面近傍の土中に、補修液を供給しても良
い。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体
的に説明する。（実施例１）セメント（電気化学工業株式会社製普通ポ
ルトランドセメント）２８０ｋｇ／ｍ³、水道水１６８
ｋｇ／ｍ³、細骨材として姫川産の川砂８６０ｋｇ／
ｍ³、粗骨材として姫川産の砕石（Ｇmaxは２０ｍｍ）
１，００２ｋｇ／ｍ³、及びＡＥ減水剤（エム・エム・
ビー社製、商品名「ポゾリスＮｏ．７０」）０．７ｋｇ
／ｍ ³を配合してコンクリートを調製した。調製したコ
ンクリートを用いて縦３０ｃｍ×横４０ｃｍ×厚さ１０
ｃｍのコンクリート試験体を作製した。ただし、コンク
リート試験体の横４０ｃｍ×幅１０ｃｍの面のほぼ中央
に、面と垂直な方向に鉄筋（Ｄ１３、かぶり５ｃｍ）を
埋めこみ、図１に示すようなコンクリート試験体を作製
した。

【００２４】得られたコンクリート試験体を縦３０ｃｍ
×横４０ｃｍの面（正面）に曲げ応力がかかるように力
を加えた。コンクリート試験体のこの面（正面）から裏
側の対向面に向けて貫通ひび割れ（ひび割れ幅０．２〜
０．３ｍｍ）が生じた。

【００２５】内部にチタンメッシュ（エルテックコーポ
レーション社製、商品名「エルガードメッシュ＃２１
０」）を設置した液溜パネルを、コンクリート試験体の
正面に配置した。また、コンクリート試験体の裏面に水
圧供給装置を配置して、同面にかける漏水圧力を０．０
２ＭＰａ（１０⁶Ｎ／ｍ²）とした。

【００２６】次いで、水酸化カルシウム（和光純薬社
製、試薬１級品）を水道水に入れ、攪拌してスラリー濃
度１０質量％の補修液を調製した。

【００２７】チタンメッシュを陽極とし、コンクリート
試験体の内部に埋め込んだ鉄筋を陰極として、コンクリ
ート試験体の正面において１ｍ²当り１Ａとなるよう
に、直流電圧を印加した。なお、通電中は、液溜パネル
内に調製しておいたスラリー濃度が１０質量％のＣａ
（ＯＨ）²スラリーを補充して液溜パネル内を満たし
た。

【００２８】この状態で電流を２週間流したところ、コ
ンクリート試験体の正面に析出物が認められた。このと
き、ひび割れの内部は無機化合物で充填されていた。ま
た、電流を流し始めてから１日目〜７日目の漏水量を測
定した。その結果を表１に示す。４日目から漏水量は０
となり、止水が完全に行われたことが分かった。

【００２９】（実施例２、３）実施例１において、補修
液の種類を表１に示すように替えた以外は同様にして、
コンクリート試験体の補修試験を行った。その結果を表
１に示す。ただし、各補修液の調製は下記に示すように
して行った。補修液の調製：実施例２に使用される補修液として、水
酸化マグネシウム（和光純薬社製、試薬１級品）を水道
水に入れてスラリー濃度が１０質量％の水酸化マグネシ
ウムスラリーを調製した。実施例３に使用される補修液
として、水酸化カルシウム（和光純薬社製、試薬１級
品）が５質量％、水酸化マグネシウム（和光純薬社製、
試薬１級品）が５質量％となるように、水道水に入れ、
攪拌して混合スラリーを調製した。

【００３０】表１から明らかなように、実施例２の補修
液を用いた場合には、５日目から漏水率は０となり、実
施例３の補修液を用いた場合には、４日目から漏水率が
０となることが分かった。なお、電流を２週間流したと
ころ、コンクリート試験体の正面に析出物が認められ
た。このとき、ひび割れの内部は無機化合物で充填され
ていた。

【００３１】（比較例１）実施例１において、補修用ス
ラリーを用いずに水道水のみを入れたパネルを用いて補
修試験を行った。その結果を表１に示す。この場合には
漏水率が減少することはなかった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
欠陥部内に空隙を残存させず、良好な補修効果が得られ
るコンクリート構造体の補修方法を提供することができ
る。また、本発明のコンクリート構造体の補修方法に好
適な補修液を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補修方法に用いられる装置の原理を説
明するための断面図である。

【図２】本発明の補修方法に用いられる別の装置の原理
を説明するための断面図である。

【符号の説明】１、２１コンクリート構造体２、２２ひび割れ３液溜パネル４補修液５チタンメッシュ６、２５鋼材７ゴムパッキン８直流電源１３スポンジ２３保湿材２４液溜容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中徹東京都中央区京橋一丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者大即信明東京都大田区北千束二丁目36番２号Ｆターム(参考） 2D059 AA03 BB15 GG39 2E176 AA01 BB14 BB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ひび割れ等の空所又は断裂などの欠陥部
を有するコンクリート構造体の表面に、帯電性粒子又は
帯電性粒子及びイオンを含む補修液を当て、前記コンクリート構造体の表面から奥に向かう泳動電場
を形成し、前記帯電性粒子及び／又はイオンを前記欠陥部内に進入
させて付着させ、これにより前記欠陥部をふさぎ、ここで、前記補修液が、中性水と混合した場合、実質的
に難溶性の帯電性粒子であって、電解反応による酸の発
生によって、溶解してプラスイオンを生じる帯電性粒子
を含むことを特徴とするコンクリート構造体の補修方
法。
【請求項２】前記帯電性粒子は溶解してアルカリ性を
発揮することを特徴とする請求項１記載のコンクリート
構造体の補修方法。
【請求項３】前記帯電性粒子がアルカリ土類金属の水
酸化物及び／又は酸化物であることを特徴とする請求項
１又は２記載のコンクリート構造体の補修方法。
【請求項４】前記アルカリ土類金属が、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムからなる
群から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする
請求項３記載のコンクリート構造体の補修方法。
【請求項５】前記コンクリート構造体の表面に、前記
補修液を当てる方法が、該補修液を内部に貯留するパネ
ルをパッキンを介して当てるか、又は補修液を含浸した
保湿材を当てることによることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項記載のコンクリートの補修方法。
【請求項６】帯電性粒子又は帯電性粒子及びイオンを
含むコンクリート構造体の補修液であって、中性水と混
合した場合、実質的に難溶性の帯電性粒子であって、電
解反応による酸の発生によって、溶解してプラスイオン
を生じる帯電性粒子を含むことを特徴とするコンクリー
ト構造体の補修液。
【請求項７】前記帯電性粒子が、アルカリ土類金属の
水酸化物及び／又は酸化物であることを特徴とする請求
項６記載のコンクリート構造体の補修液。