JP2004123437A - コンクリート亀裂補修材および補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】亀裂の生じたコンクリートにおいて、内部の鋼材への錆や腐食の発生を防止・抑制し、コンクリートの耐久性を高める。
【解決手段】亀裂補修用コンクリートに添加剤として、または補修前のコンクリート断面の処理液や補修後の養生水に、抗酸化作用を持つ、種々の培養微生物および／または抽出物、または微生物を添加して焼成したセラミックス粉末を利用する。このような培養微生物、抽出物、または微生物添加セラミックス粉末は、補修材であるコンクリートに直接、または補修前の断面処理液に添加して、または補修のコンクリート固化時の養生水に添加して用いる。微生物の抗酸化作用を持続的に活用し、金属製構造体表面を抗酸化状態に保持することで、発錆や腐食を抑制・防止する。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建造物の鉄筋基礎、またはケーブル管路に使用する鉄筋コンクリート管（ヒューム管）、地中送電用洞道等における、鉄筋コンクリートの亀裂補修材に関し、補修後の鉄筋の腐食や錆に対する防止・抑制効果を高めることで、コンクリートの耐久性を増強させるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートの経時的な劣化現象の一つとして中性化がある。セメントと水の水和反応により硬化したコンクリートの内部は、水和生成物である水酸化カルシウムにより、ｐＨ１２〜１４の強いアルカリ性を呈し、コンクリート内部の鉄筋はこの水酸化カルシウムの不導態被膜で覆われることにより腐食環境から保護されている。しかし、水酸化カルシウムは水に溶解した空気中の二酸化炭素と反応し、徐々に炭酸カルシウムに変化するため、コンクリート内部は酸性化していく。これがコンクリートの中性化であり、この現象が鉄筋の周囲まで進行してｐＨが９以下に達すると、発錆環境となるため、腐食劣化による鉄筋の強度低下や、錆の発生によって鉄筋が約２倍の体積に膨張し周辺のコンクリートを押出することによる亀裂や剥落（曝裂）発生の原因となる。近年、建物の屋根や外壁等に用いられたコンクリートでは、酸性雨の影響により中性化の速度がより早まっていると言われている。
【０００３】
中性化以外にも、塩害による錆の発生や、不適正骨材によるアルカリ骨材反応、あるいは初期のブリーディング、水和熱による膨張、乾燥収縮などを原因としてもコンクリートの亀裂や剥落が発生する。このような破損個所では、鉄筋や鉄骨などの金属製構造体はより外部からの水分や酸素と接触しやすく、より一層錆や腐食が進行しやすい状態となっている。
【０００４】
こうした現象への対策として、コンクリート表面から鉄筋までの距離（被り、または鉄筋深さ）を十分にとる、コンクリート表面にタイル張りや塗装など、透気性・透水性を低くするための仕上げを施すといった設計面での配慮や、コンクリート自体への防錆剤の使用や、鉄筋のコーティングといった対策が採られている。また破損部については、速やかに新しいコンクリートで補修を行うことで、鉄筋の外気との接触を断ち、中性化の進行を抑制して、コンクリート内部の金属製構造体の延命を図ることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、コンクリート製品の長期使用において生じた亀裂の補修に際し、亀裂部周辺の鉄筋における錆および腐食の発生を防止および抑制し、または亀裂によって露出した鉄筋に既に生じた錆を除去して、補修後のコンクリートの耐久性を増強することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
近年、乳酸菌、酵母菌、光合成細菌、放線菌、糸状菌といった種々の微生物に、生育環境の酸化状態を改善する性質があることが知られている。特に乳酸菌、酵母菌、放線菌、糸状菌、光合成細菌といった五科十属八十余種の微生物を、互いに混在した状態で複合培養したものは、有用微生物群（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　Ｍｉｃｒｏ−ｏｒｇａｎｉｓｍｓ、略称ＥＭ）と呼ばれ、特に優れた抗酸化作用を発揮することが報告されている。有用微生物群の培養産物は、草刈りや剪定により出た植物体や家庭からの生ゴミなどに、糖蜜等を添加した物を培地として、菌体（ＥＭボカシと呼ばれる）や培養液を植え付け、発酵処理を行うことにより得ることが出来る。培地中の微生物の種類や比率は培地組成や温度、通気性、培養開始からの期間等の条件によって変動するが、好ましい発酵が進行した培地は、ｐＨ４以下の酸性を呈する。
【０００７】
農業や汚水処理、廃棄物処理といった分野では、１９８０年代から、有用微生物群による環境改変効果の利用が多数報告されている。こうした研究の過程で、有用微生物群は金属に対しても抗酸化作用を示し、錆の防止や除去に作用することが発見された。こうした微生物による抗酸化作用は、菌体や培養液だけでなく、それらの抽出物においても認められた。現在では、有用微生物群の菌体や培養液、培養液抽出物、またはこれらの加工製品が、土壌や水質の改良、または脱臭や有害化学物質の除去を目的として安価に市販されている。（特開平７−０１０６４０、比嘉照夫著「ＥＭ産業革命」綜合ユニコム株式会社刊、株式会社イーエムジャパン商品パンフレット、同社広報誌「エコ・ピュア」３５号他による）
本願発明は、このような微生物による抗酸化作用を、コンクリートの亀裂の補修において、コンクリート内部の金属構造体の錆や腐食による脆弱化を抑制および防止するために利用するものである。
【０００８】
請求項１に記載の本発明のコンクリート亀裂補修材は、培養微生物および／または微生物からの抽出物をコンクリートに添加することにより、補修部分周辺の鉄筋における錆および腐食の発生を防止および抑制し、耐久性を増強することができる。補修時にコンクリートへの添加剤として微生物菌体や抽出物を、または混練水として培養液や微生物抽出物の懸濁液を用いるものである。種々の微生物による抗酸化作用は、培養液等の抽出物においても認められるため、抽出物の添加によっても鉄筋への防錆作用が期待できる。コンクリートへ添加する培養微生物および／またはその抽出物は、植物などの有機物材料を、乳酸菌、酵母菌、放線菌、糸状菌、光合成細菌およびその他の種々の微生物によって、２０〜６０℃の温度条件下で７〜１４日間発酵処理することによって得られる、ｐＨ４以下を呈する培養液、および／またはこのような培養液から分離した菌体および抽出物の形で添加することを特徴とする。好ましくはこの培養液は、微生物が対数増殖期から定常期に移行する、活発な生育状態の菌体が液中にほぼ飽和した状態の物を用いる。またこの培養液は、市販されている微生物の培養液または微生物による発酵産物を用いることもできる。なお、本明細書における「培養液抽出物」とは、微生物の培養液からフィルタリングなどにより菌体を分離した上清、あるいはこの上清液からの抽出成分の固化物を示す。コンクリートへ微生物抽出物を添加する場合には、上記の条件で培養を行った培養液から抽出される全抽出物を、コンクリート亀裂補修材１ｋｇに対し１〜５ｇ添加することを特徴とする。このようなコンクリート補修材には、微生物培養液や培養菌体、またはそれらの抽出物の他に、防錆剤や増粘剤、混和剤等の添加剤が添加されていても良い。
【０００９】
請求項２に示すこの発明のコンクリート亀裂補修材は、請求項１に記載のコンクリート補修材が、更に前記微生物が有用微生物群であることを特徴とする。コンクリートへの添加剤として、植物など有機物材料をＥＭで発酵処理して得られる抗酸化力を持つ培養液、菌体、あるいはこれらからの抽出物を用いることにより、ＥＭの微生物の協調による特異な抗酸化作用を利用し、鉄筋の発錆を防止・抑制する効果を高めようとするものである。但し、本発明の記述における「有用微生物群」または「ＥＭ」は、乳酸菌、酵母菌、放線菌、光合成細菌、糸状菌をはじめとする１０族８０余種の微生物を共培養したものを指し、ここに含まれる微生物の種や菌株や、その比率について、特に限定するものではない。
【００１０】
請求項３に示すこの発明のコンクリート亀裂補修材は、請求項１に記載のコンクリート補修材が、更に前記培養微生物および／または微生物抽出物が、これを粘土に混和し高温焼成して得られたセラミックス粉末として３〜５重量％添加されることを特徴とする。微生物による抗酸化作用は、このようなセラミックスの形に加工しても残存していることが知られている（特開平７−０１０６４０）。このようなセラミックスを微細粉末化し、コンクリートへの添加剤として用いることで、簡便に微生物のもつ抗酸化作用を付与することができる。このような微生物添加セラミックスは、粘土に請求項１について述べたような培養条件で得られた培養液や、そこから分離した菌体および／またはその抽出物を添加し、混練したものを５００〜１３００℃で高温焼成して製造できる。これをコンクリートに対し３〜５重量％の比率で添加することで、特に良好な金属製構造体への防錆・防腐食効果を示す、亀裂補修材としても扱いやすいコンクリートを得ることができる。また、ここで用いる微生物による生産物の添加されたセラミックスは、上記のような方法により製造された、既に市販の製品を用いることもできる。またこのようなコンクリート補修材には、微生物添加セラミックスの他に、防錆剤や増粘剤、混和剤等の添加剤が添加されていても良い。
【００１１】
請求項４に示すこの発明のコンクリート亀裂補修材は、請求項２に記載のコンクリート亀裂補修材と同様に、請求項３に記載の培養微生物および／または微生物抽出物を混和して製造したセラミックス粉末が、有用微生物群またはその抽出物を用いて製造されたものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に示すこの発明のコンクリート亀裂補修方法は、培養微生物および微生物抽出物を添加した懸濁液を、亀裂部分の表面に塗布・浸透させた後に、生コンクリートを充填して補修を行うものである。亀裂によって外気との間のコンクリート層が薄くなり、あるいは外気中に露出してより発錆しやすい状態にある金属製構造体に対し、培養微生物および／または微生物抽出物を添加した懸濁液で処理することにより、微生物の抗酸化作用で錆・腐食の除去・予防を行った後に補修を行い、鉄筋の耐久性を保持しコンクリートの延命を図るものである。ここで用いる処理液中には、上記請求項１の項で用いたのと同様の培養により得られた培養微生物、および／またはこの微生物からの抽出物が成分比で約０．１〜３．０重量％添加されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に示すこの発明のコンクリート亀裂補修方法は、亀裂部分に新たなコンクリートを充填した後に、養生水として、培養微生物および／または微生物抽出物を添加した懸濁液を用いることを特徴とする。これは養生の最中もコンクリート層を微生物の培養液および／または微生物からの抽出物の懸濁液で処理し、微生物の抗酸化作用によって錆・腐食の予防を行って、鉄筋の耐久性を保持しコンクリートの延命を図るものである。ここで用いる養生水中には、上記請求項１の項で記述したのと同様の培養条件により得られた培養微生物、および／またはこの微生物からの抽出物が、成分比で約０．１〜３．０重量％添加されることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に示すこの発明のコンクリート亀裂補修方法は、請求項２、４と同様に、請求項５および６の補修方法に用いる培養微生物が、有用微生物群であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を更に詳しく説明する。但し、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
【実施例】
［実施例１］
本発明の一例を用いた亀裂補修用の生コンクリートとして、打設時に水分として微生物培養液ＥＭ１号（商品名、株式会社イーエムジャパン製）原液を清水で希釈したものを用いた、微生物添加コンクリートが挙げられる。ここで使用したＥＭ１号液は、破砕した植物に糖蜜などを添加したものを培地とし、乳酸菌を主体とした数十種以上の微生物からなる有用微生物群によって発酵処理した物で、ｐＨ４以下を呈する培養液である。セメント１ｋｇに対し砂３ｋｇ、ＥＭ１号５％希釈液７００ｍｌを加えて攪拌した。このようにして作成されたコンクリート補修材は、ＥＭの抗酸化作用により、ＥＭ１号希釈液の代わりに清水を用いたコンクリートと比較しても補修後のコンクリート内部の鋼材の腐食を有意に予防・抑制する。
【００１７】
［実施例２］
本発明の更なる実施形態として、コンクリートの打設時に有用微生物群の培養液抽出物を含むセラミックス粉末を混練したコンクリート補修材を示す。ここではセメント１ｋｇに対し砂３ｋｇ、水７００ｍｌと、ＥＭ・Ｘセラミックスパウダー（イーエムジャパン社製）を３重量％添加して攪拌し、補修用の生コンクリートを作成した。ここで用いるＥＭ１号セラミックスパウダーは、複合培養を行った有用微生物群の培養液をフィルタリングすることにより抽出液を得、これを粘土に混練し、１３００℃で焼成してセラミックスとした後、微粉末化したものである。このようにして作成されたコンクリート補修材は、ＥＭの抗酸化作用が焼成されたセラミックスにも保持されていることにより、ＥＭ・Ｘセラミックスパウダーを添加せずに作成したコンクリートと比較して、補修後のコンクリート内部の鋼材の腐食を有意に予防・抑制する。
【００１８】
［実施例３］
本発明の更なる実施形態として、コンクリートに生じた亀裂や破損部分の補修に際し、コンクリート断面や露出した鋼材に対し微生物培養液の希釈溶液を塗布し、その後に通常の方法で新しいコンクリートを打ち継いで補修を行う方法を示す。実施例１で用いたＥＭ１号液を用い、これを５％に希釈したものを塗布し、その後、微生物産物を含まない通常の生コンクリートを用いて補修を行う。このようにして補修されたコンクリートの亀裂部分は、コンクリートや鋼材の表面がＥＭ１号希釈液の作用により抗酸化状態になるため、ＥＭ１号希釈液の代わりに清水を塗布してから補修した物と比較して、コンクリート内部の鋼材の腐食を有意に予防・抑制する。
【００１９】
［実施例４］
本発明の更なる実施形態として、コンクリート破損部の補修に際し、新しいコンクリートを打ち継いだ後、養生水として微生物培養液の希釈溶液を用いる方法を示す。ここでは微生物産物を含まない通常の生コンクリートを用いて補修を行った後、実施例１、３に用いたのと同じ、微生物培養液ＥＭ１号液の５％希釈液を養生水に用いた。このようにして補修を行ったコンクリートは、ＥＭ−１希釈液の代わりに清水を養生水とした場合と比較して、コンクリート内部の鋼材の腐食を有意に予防・抑制する。
【００２０】
【発明の効果】
上記のように構成された本発明にかかるコンクリート亀裂補修材、またはコンクリート亀裂補修方法は以下のような効果を持つ。
コンクリートに培養微生物および／または微生物抽出物を添加することにより、本発明に記載の亀裂補修材および／または亀裂補修方法を用いて、補修を行った部分のコンクリートでは、鉄筋の腐食や錆の発生が防止され、耐久性を高めることができる。
また該コンクリートの製造方法や補修方法は簡便で安価であるため、生産性、経済性にも優れている。

Claims (7)

1. 鉄筋コンクリートに生じた亀裂の補修に用いられるコンクリート亀裂補修材であり、植物などの有機物材料を２０〜６０℃の温度条件下で７〜１４日間発酵処理することによって得られｐＨ４以下を呈する培養微生物、および／またはこの微生物からの抽出物を、コンクリートに対し成分比で約０．１〜３．０重量％添加することを特徴とする、コンクリート亀裂補修材。
2. 前記微生物が有用微生物群（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　Ｍｉｃｒｏ−ｏｒｇａｎｉｓｍｓ、略称ＥＭ）である、請求項１に記載のコンクリート亀裂補修材。
3. 前記微生物、および／または微生物抽出物が、成分比で約３〜１０重量％の添加率で粘土に混練され、これを５００〜１３００℃で高温焼成することにより得られるセラミックス粉末として３〜５重量％添加されることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート亀裂補修材。
4. 前記微生物が、有用微生物群である、請求項３に記載のコンクリート亀裂補修材。
5. 植物などの有機物材料を２０〜６０℃の温度条件下で７〜１４日間発酵処理することによって得られｐＨ４以下を呈する培養微生物、および／またはこの微生物からの抽出物を成分比で約０．１〜３．０重量％添加した懸濁液を、コンクリートの亀裂部分の表面に塗布・浸透させた後、新たなコンクリートを充填し補修することを特徴とする、鉄筋コンクリートの亀裂補修方法。
6. 植物などの有機物材料を２０〜６０℃の温度条件下で７〜１４日間発酵処理することによって得られ、ｐＨ４以下を呈する培養微生物、および／またはこの微生物からの抽出物を、成分比で約０．１〜３．０重量％添加した懸濁液を、補修後のコンクリートの養生水として用いることを特徴とする、鉄筋コンクリートの亀裂補修方法。
7. 前記微生物が有用微生物群である、請求項５または６に記載のコンクリート亀裂補修方法。