JP2004332325A - コンクリート表面改質材およびコンクリートの表面改質工法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造物中への水の侵入を防ぐことができ、大量の廃棄物が発生することがなく、人体に対する安全性が高いコンクリート表面改質材及びコンクリートの表面改質工法を提供すること。
【解決手段】コハク酸と、炭酸ナトリウムと、水酸化マグネシウムと、粉末ケイ酸ナトリウムと、ポルトランドセメントと、微粉状シリカと、カルボン酸と、シールデックスとを混合することによりコンクリート表面改質材を製造した。そして、このコンクリート表面改質材と水とを混練してモルタルを作成し、コンクリートの表面に塗布した。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンクリート建造物等の微細なクラックや毛管空隙を充填し、緻密化することにより改質するコンクリート表面改質材およびコンクリートの表面改質工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリート建造物に関しては、中性化およびそれに伴う鉄筋の腐食によるコンクリートの破壊、クラック、あるいはコンクリート中の毛管空隙に起因する漏水といったことが問題とされている。
【０００３】
これら鉄筋の腐食や漏水といった問題は、コンクリート構造物の内部に水が侵入することにより引き起こされる。
そこで、コンクリートの防水を目的として、コンクリートの表面にエポキシ樹脂等の有機系の表面改質材を塗布したり、無機系の表面改質材を塗布することが行われてきた（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２５２１２７４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、有機系の表面改質材は、コンクリートに比べて経年変化や紫外線による劣化が著しくライフサイクルが短いので、短い周期で古い表面改質材を除去し、再度表面改質材を塗布することが必要となる。そのため、短い周期で大量の廃棄物（除去された表面改質材）が継続的に生み出されるという問題があった。
【０００６】
また、従来の無機系の表面改質材には、特許文献１に記載されているように、珪弗化物が含まれていた。この珪弗化物は労働衛生法における有害物、毒物及び取締法における劇物、危険物船舶運送及び貯蔵規則における毒物として指定されている物質である。そのため、従来の無機系の表面改質材は、人体に対する安全性の問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、コンクリート構造物中への水の侵入を防ぐことができ、大量の廃棄物が発生することがなく、人体に対する安全性が高いコンクリート表面改質材及びコンクリートの表面改質工法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、
コハク酸と、アルカリ金属塩と、アルカリ土類金属の水酸化物と、粉末状アルカリケイ酸塩と、セメントと、を含むことを特徴とするコンクリート表面改質材を要旨とする。
【０００９】
本発明のコンクリート表面改質材を用いれば、コンクリートのクラックや毛管空隙に結晶を充填し緻密化することで、コンクリート中への水の侵入を防ぐことができる。
この効果は、以下の作用によるものと考えられる。つまり、コハク酸の作用により、コンクリート表面改質材中のアルカリ土類金属が水とともにコンクリート中の空隙を浸透してコンクリートの内部まで運ばれ、また、別に各種シリカ系化合物（粉末状アルカリケイ酸塩）が水に溶けてコンクリート内部に運ばれ、上記のアルカリ土類金属と反応し、コンクリートの空隙中でゲル状の物質を形成した後に結晶となり、空隙を充填する。
【００１０】
また、本発明のコンクリート表面改質材は、無機系の材料を主成分とするので、経年変化や紫外線による劣化が起こりにくく、ライフサイクルが長い。そのため、有機系のコンクリート表面改質材のように、短い周期でコンクリート表面改質材を塗り替える必要はなく、大量の廃棄物が生じることもない。
【００１１】
更に、本発明のコンクリート表面改質材は、例えば、珪弗化物を含まないものとすることができる。そのため、人体に対する安全性が高い。
・前記アルカリ金属塩は、コハク酸を中和することができるものであれば特に限定されない。つまり、水溶性で水に溶解した場合にアルカリ性を示すものであればよい。具体的には、炭酸ナトリウム等が挙げられる。アルカリ金属類の配合量は、例えば、コハク酸を中和するのに十分な量があればよい。
【００１２】
アルカリ金属塩は、コハク酸との中和反応で中和熱を発生させ、この中和熱により、コンクリート表面改質材の各成分の水への溶解性を高める作用を奏する。
・前記アルカリ土類金属の水酸化物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムが挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物の配合量は特に限定されないが、コンクリート表面改質材のコンクリートに対する付着性の点から、平均粒径が小さいものほど配合量を少なくすることが好ましい。
【００１３】
・前記粉末状アルカリケイ酸塩は、一般に二酸化ケイ素とアルカリ金属の酸化物として表される化合物である。アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。また、アルカリ金属の酸化物に対する二酸化ケイ素のモル比は特に限定されるものではないが、アルカリ金属としてはナトリウム、モル比は２．０〜４．０のものが好適である。
【００１４】
粉末状アルカリケイ酸塩は、例えば、水溶液を乾燥し、粉末状としたものと、ガラスカレットを粉砕したものとが挙げられる。このうち、水溶液を乾燥し、粉末状としたものが、水への溶解性という点で好適である。
粉末状アルカリケイ酸塩の、セメントに対する混合割合を変えることで、特開２０００−４４３１７に記載されているように、コンクリートの硬化時間をコントロールすることができる。粉末状アルカリケイ酸塩の、セメントに対する混合割合は、可使時間の点から、０．１〜５．０％（特に好ましくは０．５〜２．０％）が好適である。
【００１５】
・前記セメントとしては、例えば、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、アルミナセメント等が挙げられる。セメントの配合量は、コンクリート表面のひび、クラックの程度に応じて変化させることができるが、例えば、コンクリート表面改質材の全量（固形分）に対し、５０〜９７％の範囲が好ましい。
（２）請求項２の発明は、微粉状シリカ及び／又は砂を含むことを特徴とする請求項１記載のコンクリート表面改質材を要旨とする。
【００１６】
本発明のコンクリート表面改質材は、微粉状シリカ、砂、または微粉状シリカと砂との両方を含むことにより、コンクリートのクラックや毛管空隙に結晶を充填して緻密化し、コンクリート中への水の侵入を防ぐ効果が一層著しい。
・前記微粉状シリカとしては、例えば、非晶質の二酸化ケイ素から成る粉末が挙げられる。特に、アルカリ性条件下で水にわずかでも溶解するものが好ましい。
【００１７】
微粉状シリカや砂の配合量は特に限定されないが、コンクリート表面改質材のコンクリートに対する付着性の点から、平均粒径が小さいものほど配合量を少なくすることが好ましい。
（３）請求項３の発明は、
粉末状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表面改質材を要旨とする。
【００１８】
本発明のコンクリート表面改質材は、粉末状であることにより、例えば、水と混練してモルタルを作成し、コンクリートの表面に塗布することができる。
（４）請求項４の発明は、
使用時に水と混練することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート表面改質材を要旨とする。
【００１９】
本発明のコンクリート表面改質材は、水と混練することにより、容易に、コンクリートの表面に塗布することができる。
（５）請求項５の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート表面改質材と、水とを含む混練物をコンクリートの表面に塗布することを特徴とするコンクリートの表面改質工法を要旨とする。
【００２０】
本発明のコンクリートの表面改質工法を使用することにより、請求項１〜４の発明と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のコンクリート表面改質材及びコンクリートの表面改質工法の形態の例（実施例）を説明する。
（実施例１）
ａ）まず、本実施例のコンクリート表面改質材の製造方法を説明する。
【００２２】
下記表１に示す材料を、それぞれ対応する割合となるように混合して、実施例１のコンクリート表面改質材を作成した。表１における配合量の単位は、コンクリート表面改質材全量（固形分）に対する重量％である。
【００２３】
【表１】

【００２４】
この表１において、Ｓパウダー（商品名、富士シリシア化学（株）製）は、粒径３μｍの可溶性シリカ粉末である。
また、シールデックス（商品名、富士シリシア化学（株）製）は、粒径３μｍのカルシウム担持シリカ粉末を主成分とする。
【００２５】
また、同じく表１に示す材料を、それぞれ対応する割合となるように混合して、比較例１、比較例２のコンクリート表面改質材を作成した。この比較例１はコハク酸及びアルカリ金属塩を含まず、本発明の範囲外であり、比較例２は、コハク酸を含まず本発明の範囲外である。
【００２６】
更に、ジャパン・ザイペックス（株）社製のザイペックス・コンセントレート（商品名）を比較例３とした。この比較例３は、無機系のコンクリート表面改質材であって、ポルトランドセメント、０．２ｍｍシリカサンド触媒性化合物を主成分とするものである。この比較例３は、本発明必須成分のうち、コハク酸を含まないため、本発明の範囲外である。
【００２７】
ｂ）次に、前記ａ）で製造したコンクリート表面改質材を用いてコンクリートの表面を改質する方法（コンクリートの表面改質工法）を説明する。
実施例１のコンクリート表面改質材と水とを、（社）日本建築学会編集の建築標準仕様書の試験方法に基づいて混合し、モルタルを作成した。そして、そのモルタルをコンクリートの表面に塗布、養生した。
【００２８】
また、比較例１〜比較例３についても、同様にモルタルを作成し、コンクリートの表面に塗布、養生した。
ｃ）次に、本実施例のコンクリート表面改質材及びコンクリートの表面改質工法の奏する効果を説明する。
【００２９】
▲１▼本実施例のコンクリート表面改質材を用いれば、コンクリートのクラックや毛管空隙に結晶を充填し緻密化することで、コンクリート中への水の侵入を防ぐことができる。
▲２▼本実施例のコンクリート表面改質材は、無機系の材料を主成分とするので、経年変化や紫外線による劣化が起こりにくく、ライフサイクルが長い。そのため、有機系のコンクリート表面改質材のように、短い周期でコンクリート表面改質材を塗り替える必要はなく、大量の廃棄物が生じることもない。
【００３０】
▲３▼本実施例のコンクリート表面改質材は、例えば、珪弗化物を含まないものとすることができる。そのため、人体に対する安全性が高い。
ｄ）次に、本実施例のコンクリート表面改質材及びコンクリートの表面改質工法の奏する効果を確かめるために行った実験について説明する。
【００３１】
前記ｂ）で実施例１、比較例１〜３のコンクリート表面改質材を塗布したコンクリートに対し、透水試験を行った。この透水試験は、「ＪＡＳＳ ８Ｔ−３０１ ケイ酸質系塗布防水材料の品質および試験方法」の条件で行った。また、コンクリート表面改質材を塗布していない未処理のコンクリートに対しても同様の透水試験を行った。結果を上記表１に示す。
【００３２】
この表１に示すように、本実施例１のコンクリート表面改質材を塗布したコンクリートの透水係数は、比較例１〜３のコンクリート表面改質材を塗布したコンクリートや未処理のコンクリートに比べて顕著に小さかった。
従って、この試験により、本実施例１のコンクリート表面改質材及びコンクリートの表面改質工法は、コンクリートに高い防水性を付与できることが確かめられた。
【００３３】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記実施例１のコンクリート表面改質材において、Ｓパウダーの代わりに、またはＳパウダーとともに、砂を配合してもよい。

Claims (5)

1. コハク酸と、
   アルカリ金属塩と、
   アルカリ土類金属の水酸化物と、
   粉末状アルカリケイ酸塩と、
   セメントと、を含むことを特徴とするコンクリート表面改質材。
2. 微粉状シリカ及び／又は砂を含むことを特徴とする請求項１記載のコンクリート表面改質材。
3. 粉末状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート表面改質材。
4. 使用時に水と混練することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート表面改質材。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート表面改質材と、水とを含む混練物をコンクリートの表面に塗布することを特徴とするコンクリートの表面改質工法。