JP2003261372A - 腐食環境施設用モルタル組成物及びコンクリート構造物腐食防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、従来品に比してより耐
腐食性の向上した硬化体を与えるモルタル組成物の提供
を目的とする。また、該モルタル組成物を表面に塗着す
るコンクリート構造物腐食防止工法の提供を課題とす
る。 【解決手段】 水硬性成分に耐腐食性に優れるア
ルミナセメントを使用するだけでなく、高耐腐食性の骨
材を使用することにより、モルタルの耐腐食性が大幅に
向上することを知見し、上記課題を解決した。すなわ
ち、本発明は、アルミナセメントとアルミナセメントク
リンカーを必須成分とする腐食環境施設用モルタル組成
物及び該モルタル組成物を使用するコンクリート構造物
腐食防止工法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理場や汚泥
処理場等の腐食環境が発生し易い施設の建設、改修、修
繕に使用される、耐腐食性に優れた腐食環境施設用モル
タル組成物及び該モルタル組成物を利用するコンクリー
ト構造物腐食防止工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場や汚泥処理場で処理される廃
水中には硫酸塩、有機酸が含まれているが、これ等硫酸
塩、有機酸は、廃水中に棲息する硫酸塩還元菌によって
分解され硫化水素が発生し、気相に出て行く。下水処理
場や汚泥処理場施設の気相と接する内壁表面には、生存
に適した環境下にあることから硫黄酸化菌が棲息してお
り、前記気相中の硫化水素は、該硫黄酸化菌の酸化を受
け硫酸が生成する。生成硫酸は、揮発性を有しない事か
ら内壁表面に滞留する事になる。下水処理場や汚泥処理
場では、当然、コンクリートが多用されていることか
ら、コンクリート表面は硫酸酸性雰囲気に曝され続ける
事になり、コンクリートの溶出すなわち腐食が起こる。

【０００３】腐食が進むと、下水の漏洩に繋がることは
元より、施設そのものの崩壊に繋がりかねないことか
ら、腐食の抑制は、下水道の発達した都市における重要
な課題であり、腐食抑制の種々の方法が開示されてい
る。例えば、耐酸性セメントを使用したモルタル、抗菌
剤混入モルタル、超微粉スラグ混入モルタル等、構成成
分によって耐腐食性を高めるのが一つの方法であり、製
品が市場に出ているが、その耐腐食性は十分に高いもの
ではなく、改善が要求されているのが実情である。一
方、耐腐食性材料で防食被覆するライニング工法では、
その効果は確かに高いものの、施工欠陥を生じ易い。耐
摩耗性に弱いため、所定の効果を再現または持続させる
ことが困難である。また、施工期間、技術に制約があ
る。更に、費用が嵩む欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、従来品に
比してより耐腐食性の向上した硬化体を与えるモルタル
組成物の提供を目的とする。また、該モルタル組成物を
表面に塗着するコンクリート構造物腐食防止工法の提供
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、水硬性成分
に耐腐食性に優れるアルミナセメントを使用するだけで
なく、高耐腐食性の骨材を使用することにより、モルタ
ルの耐腐食性が大幅に向上することを知見し、本発明を
完成した。すなわち、本発明は、アルミナセメントとア
ルミナセメントクリンカーを必須成分とする腐食環境施
設用モルタル組成物に関する。また、コンクリート構造
物表面に、上記腐食環境施設モルタル組成物を塗着する
ことを特徴とする、コンクリート構造物腐食防止工法に
関する。以下に、本発明を詳しく説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明では、モルタル組成物の水
硬性成分として、耐腐食性に優れたアルミナセメントを
使用する。アルミナセメントは、鉱物組成の異なるもの
が数種知られ市販されているが、何れも主成分はモノカ
ルシウムアルミネート（ＣＡ）であり、何れも使用出来
るが、モノカルシウムアルミネート含有量が５０質量％
以上のものの使用が好ましい。

【０００７】モルタルを構成する骨材として、アルミナ
セメントクリンカー骨材を使用することが本発明の特徴
の一つである。アルミナセメントクリンカー骨材は、ア
ルミナセメントと鉱物組成が基本的に同じであるため耐
腐食性に優れ、アルミナセメントとの結合性も非常に良
好である。また、水和反応が継続して起こることから、
アルミナセメント水和物の転移の抑制、耐腐食性の持続
効果を有する。アルミナセメントクリンカー骨材は、粒
径１５０μｍ〜４ｍｍのものの使用が好ましく、吹き付
け、鏝塗り作業性を低下させないためには、粒径２．５
ｍｍ以下のものを使用するのが更に好ましい。尚、ここ
で言う粒度は、例えば１５０μｍ〜４ｍｍは、目開き１
５０μｍと４ｍｍ二種の篩を用いて捕捉される粒分を言
う。

【０００８】モルタル組成物中におけるアルミナセメン
トクリンカー骨材の配合比は、アルミナセメント／アル
ミナセメントクリンカー骨材の質量比が０．３〜２．５
の範囲にするのが良い。０．４〜１．２の範囲は更に好
ましい。水硬性成分であるアルミナセメント量が少ない
と、十分な強度が発現し難く、一方、アルミナセメント
量が多すぎると、収縮、クラック防止が困難となるのに
加え、吹き付け、鏝塗り作業性等、施工性の低下に繋が
るからである

【０００９】本発明のモルタル組成物は、アルミナセメ
ント、アルミナセメントクリンカー骨材の存在だけで十
分な耐腐食性を示すモルタル硬化体を与えることから、
この必須二成分のみを含む組成物とすることで、十分目
的を達することができるが、モルタルやコンクリート調
製の際に一般的に使用される減水剤、増粘剤、凝結調整
剤、セメント混和用ポリマー等の市販混和剤の一種又は
二種以上を添加するのが好ましい。また、繊維を加える
のが好ましい。減水剤は、低い水／セメント比において
も高い流動性を確保する効果が在り、増粘剤は高い流動
性下に於ける材料分離の抑制に効果を示す。凝結調整剤
は、施工時の可使時間及び強度発現をコントロールする
効果があり、セメント混和用ポリマーは、下地コンクリ
ートとの接着性を上げる効果を有している。また、繊維
は、耐クラック性を向上させる効果を有している。

【００１０】混和剤を添加する場合、その添加量はアル
ミナセメントに対して１０質量％以下とする。添加量が
多すぎると初期強度発現にマイナス要因として働くだけ
でなく、高価な混和剤の浪費に繋がり不経済である。繊
維の添加量もアルミナセメントに対して１０質量％以下
とする。過剰な添加量は強度の低下に繋がると共に、下
地コンクリートからの剥離の要因となる。

【００１１】本発明のモルタル組成物では、高炉スラグ
を添加することが出来る。高炉スラグは、それの持つ潜
在水硬性による硬化体強度を向上させる効果と共に、ア
ルミナセメントクリンカー骨材同様、アルミナセメント
水和物の転移に起因する強度低下を抑制する効果を有す
る、化学的反応性、特に耐酸性に優れた添加物である。

【００１２】高炉スラグは、セメント混和材として一般
的なものであり、市販されている。混和剤として市販さ
れているものは、何れも問題なく使用できるが、ＪＩＳ
Ａ６２０６（コンクリート用高炉スラグ微粉末）の規
格に適合するものが好ましい。また、その粉末度は、混
和材用として市販されている物であれば特に制限されな
いが、２０００〜１００００ｃｍ²／ｇのブレーン比表
面積を有する微粉末を使用するのが、添加効果発現性の
面から好ましい。また、過度の添加は逆に強度発現性の
低下に繋がることから、添加する場合、その添加量は、
アルミナセメントに対して１０質量比以下の範囲とす
る。

【００１３】本発明のモルタル組成物には、更に、川
砂、海砂、山砂等のシリカ質骨材を添加することができ
る。シリカ質骨材の添加は、耐腐食性に余り影響を与え
ることなくコストダウンに繋がる。シリカ質骨材を添加
する場合には、その添加量はアルミナセメントクリンカ
ー骨材に対して、１０質量比以下とする。添加量が多す
ぎると耐腐食性の低下を招く。

【００１４】本発明のモルタル組成物では、水／セメン
ト比を０．２〜０．６とするのが好ましい。水セメント
比が高すぎると強度発現性が不十分となり、一方低すぎ
ると流動性が低すぎ、作業特性が低下するだけでなく、
強度特性に劣る硬化体を与える場合が在る。

【００１５】本発明のモルタル組成物は、一般のモルタ
ル同様、各粉末材料を混合したものに所定量の水を加
え、一般的な混練機を用いて混練して調製することがで
きる。

【００１６】調製後のモルタル組成物は、コンクリート
構造物表面に塗着させて使用される。塗着施工は、モル
タルの施工に一般的に用いられている、コテ塗り又は吹
付けで行なうことが出来る。吹付けで塗着させる場合に
は、モルタルポンプを用いて圧送するが、予めセメント
ノロを通し、圧送ホースとの摩擦を低減させて置くのが
好ましい。

【００１７】表面が腐食、中性化した既設コンクリート
においては、切削や研磨等の適当な手段で表面の劣化層
を除去した後の表面に本発明のモルタル組成物を塗着さ
せる補修材として使用する。この場合の塗膜厚みは、除
去した劣化部の深さに依存することになる。また、新設
のコンクリートや、既設コンクリートでも未だ表面の腐
食や中性化を受けていないコンクリートの表面に予め塗
着しておくことで、コンクリート表面における腐食、中
性化を抑制する使い方もできる。この場合の塗膜厚みは
５ｍｍ以上とするのが好ましく、１０〜２０ｍｍとすれ
ばより好ましい。

【００１８】

【実施例】以下では、具体的例を挙げて、本発明を更に
詳しく説明する。 （１）使用材料 ・アルミナセメント：ラファージュ社製、ブレーン比表
面積３２００ｃｍ^２／ｇ、モノカルシウムアルミネート
含有率 ５３質量％ ・ポルトランドセメント：宇部興産（株）社製・普通ポ
ルトランドセメント ・アルミナセメントクリンカー骨材：アルミナ含有率
４０％、粒度 〜２．５ｍｍ ・高炉スラグ：ブレーン比表面積 ４５００ｃｍ^２／ｇ ・有機質混和剤：酢ビ・べオバ共重合系樹脂粉末、メチ
ルセルロース系増粘剤、ポリカルボン酸系減水剤、ビニ
ロン繊維、クエン酸ナトリウム ・シリカ質骨材：粒度 ４mm以下の山砂

【００１９】（２）モルタル調製、供試体の作製 表１に示される所定量の原料および水を、ホバート社製
モルタルミキサーで３分間混合してモルタルを得た。得
られたモルタルを径７．５ｃｍ×高さ１５ｃｍの円柱形
鋼製型枠を用いて２層成形し、２０℃−相対湿度６５％
の気中に静置した。２４時間後脱型し、２０℃の水中に
２８日間浸積を行い、供試体とした。

【００２０】（３）モルタルの耐腐食性試験 耐腐食性の評価は、耐硫酸性を測定して行った。測定
は、東京都下水道局施設監理部発行「コンクリート改修
技術マニュアル（汚泥処理施設編 平成１２年１０月）
に従って行った。結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】表１に示されているように、本発明のモ
ルタルは、５％硫酸浸積後の重量変化率、硫酸浸透深さ
共に小さく、耐腐食性に優れた硬化体を与える。施工性
にも優れる。従って、下水処理場や汚泥処理場等の、腐
食環境に曝され易い施設における表面腐食が生じたコン
クリート表面の信頼性の高い補修が可能になっただけで
なく、予め塗着しておくことにより、コンクリート構造
体の耐久性の向上を可能にした。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 貫田 誠 山口県宇部市大字小串沖の山１−６ 株式 会社宇部三菱セメント研究所宇部センター 内 Ｆターム(参考） 4G012 PA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミナセメントとアルミナセメントクリ
   ンカー骨材とを必須成分とする腐食環境施設用モルタル
   組成物。
2. 【請求項２】アルミナセメントクリンカーの粒径が１５
   ０μｍ〜４ｍｍである、請求項１記載の腐食環境施設用
   モルタル組成物。
3. 【請求項３】アルミナセメント／アルミナセメントクリ
   ンカー骨材の質量比が０．３〜２．５である請求項１又
   は２に記載の腐食環境施設用モルタル組成物。
4. 【請求項４】コンクリート構造物表面に、請求項１ない
   し３の何れかに記載の腐食環境施設用モルタル組成物を
   塗着することを特徴とする、コンクリート構造物腐食防
   止工法。