JP2005048497A

JP2005048497A - エフロレッセンスの析出抑止方法

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Publication number: JP2005048497A
Application number: JP2003282655A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nakamura; 研一中村; Takeshi Maruya; 剛丸屋; Kenji Amano; 健次天野; Shinji Hiraoka; 慎司平岡; Kiyoshi Tanabe; 清田辺
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】止水剤を使用することなく、漏水に伴うエフロレッセンスの析出を抑止する方法を提供する。
【解決手段】地下構造物Ｋの上床版１０に、炭酸ガスを注入するための注入孔１１を削孔し、炭酸ガス注入装置３０を用いて当該注入孔１１から地下水Ｗ１に炭酸ガスを注入する。炭酸ガスは水に溶けやすいため、地下水Ｗ１は炭酸水Ｗ１’となる。炭酸水Ｗ１’は、上床版１０のクラック２０（漏水部）に浸透し、クラック２０の内側面において炭酸カルシウム（水不溶性物質）を析出させるため、クラック２０の表面側開口部２０ａにカルシウムイオンが到達することがなくなる。また、析出した炭酸カルシウムによりクラック２０が閉塞されてゆく。これにより、漏水に伴うエフロレッセンスの析出を抑止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物の漏水に伴うエフロレッセンスの析出抑止方法に関する。

多くの地下構造物や地上構造物において、漏水に伴うエフロレッセンスの析出が生じている。エフロレッセンスは、主に炭酸カルシウムの白い結晶であり、これが析出すると構造物の表面に付着して美観を損なう等の問題が生じる。また、エフロレッセンスを清掃すると、削ぎ落としたエフロレッセンスが排水溝に詰まったり、エフロレッセンスを溶かすための薬品が構内配管に悪影響を及ぼしたり、これらの作業に伴い管理コストが増大したりといった問題が生じている。ここで、従来のエフロレッセンス対策は、漏水箇所に防水剤を注入して漏水自体を防止することにより行われていた（特許文献１参照）。以下に、従来の漏水防止方法の一例を説明する。

図５は、従来の漏水防止方法における防水剤の注入状況を示す概略断面図である。
はじめに、トンネル覆工１００に注入孔１０１を穿孔し、該注入孔１０１内を通して、注入機１１０により前記トンネル覆工１００の表面側１００ａから背面側１００ｂにゴムアスファルトエマルジョン等の水性防水剤１１１を圧送し、トンネル覆工１００の背面側１００ｂ上に散布させる。そして、拡散した水性防水剤１１１がトンネル覆工１００に存在するひび割れ（図示せず）に侵入し、更に、水性防水剤１１１がひび割れ内をトンネル覆工１００の背面側１００ｂから表面側１００ａに向けて浸透しながら拡散して凝固することにより、トンネル覆工１００に存在するひび割れ（図示せず）が閉塞される。このようにして漏水を防止または低減させることにより、付随的にエフロレッセンスの析出を防止または低減していた。

特開２００２−１４７１９８号公報（段落０００９、図３）

しかしながら、防水剤の注入によって漏水を完全に防止することは困難であることが、経験的に知られている。つまり、防水剤を用いる漏水防止方法ではエフロレッセンスの析出を完全に防止することができないという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、防水剤を使用することなく、漏水に伴うエフロレッセンスの析出を抑止する方法を提供することを課題とする。

本発明は、コンクリート構造物の漏水に伴うエフロレッセンスの析出抑止方法であって、前記コンクリート構造物の漏水部に、カルシウムイオンと反応して水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させる溶液を浸透させ、前記漏水部内側面において水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させることを特徴とする。

ここで、「漏水部」とは、コンクリート構造物において水が漏れている箇所をいい、例えばクラック、打ち継ぎ目、コールドジョイント等が該当する。また、「カルシウムイオンと反応して水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させる溶液」とは、カルシウムイオンと反応して所定のカルシウム化合物を生成する化学物質を含んだ水溶液等であり、例えば炭酸水等である。また、「水不溶性物質又は水難溶性物質」とは、前記の例でいえば炭酸カルシウム等である。

通常、エフロレッセンスは、コンクリート中の水酸化カルシウムがカルシウムイオンとなって漏水中に溶出し、コンクリート表面（漏水部表面）において空気中の二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとなって析出したものである。本発明によれば、コンクリート構造物の漏水部に、カルシウムイオンと反応して水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させる溶液を浸透させて、漏水部の内側面において水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させるため、漏水部の表面にカルシウムイオンが到達することがなくなる。これにより、漏水部の表面におけるエフロレッセンスの析出を抑止することができる。

また、本発明によれば、漏水部内側面において水不溶性物質又は水難溶性物質が析出するに従い、当該物質が漏水部内側面に付着して漏水部が次第に閉塞され、漏水量が減少していくため、エフロレッセンスの析出を相乗的に抑止することができる。

さらに、本発明によれば、防水剤が浸透できない微細なクラックであっても、水（水溶液）が浸透する限りはクラック内で水不溶性物質又は水難溶性物質が生成されることから、クラックが閉塞されて漏水が止まり、エフロレッセンスの析出を抑止することができる。

また、本発明は、コンクリート構造物の漏水に伴うエフロレッセンスの析出抑止方法であって、前記コンクリート構造物の漏水部背面に存在する水酸化カルシウム溶液中に沈殿剤を注入して、カルシウム化合物を沈殿させることを特徴とする。

ここで、「コンクリート構造物の漏水部背面に存在する水酸化カルシウム溶液」とは、エフロレッセンス析出の源となるカルシウムイオンを含んだ溶液であり、例えば、コンクリート背面の隙間を閉塞するために当該隙間に充填したエアモルタルから湧出したブリージング水等が該当する。
なお、「沈殿剤」としては、「炭酸水」や「炭酸ガス」を用いることができる。

本発明によれば、コンクリート構造物の背面にブリージング水等の水酸化カルシウム溶液が溜まっており、これが漏水している場合でも、この溶液にカルシウムイオンと反応してカルシウム化合物を析出させる沈殿剤を注入することにより、カルシウムイオンがカルシウム化合物となって析出・沈殿されるため、漏水部表面におけるエフロレッセンスの析出を抑止することができる。

本発明によれば、防水剤を使用することなく、漏水に伴うエフロレッセンスの析出を抑止することができる。また、漏水部を水不溶性物質又は水難溶性物質で閉塞させることにより、漏水を低減させることができる。
これにより、構造物の美観を良好に維持することが可能となる。また、エフロレッセンスの清掃が不要となるため、排水設備への悪影響、管理コストの削減等を図ることができる。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、地下構造物の背面に溜まった地下水がクラックから漏水している場合に本発明に係るエフロレッセンスの析出抑止方法を適用した例である。参照する図面において、図１は、第１の実施形態に係るエフロレッセンスの析出抑止方法の適用状況を示す概略構成図である。また、説明の便宜のため、地下構造物の地盤側の面を「背面」とし、その反対側（構造物の内側）の面を「表面」とする。

［注入孔削孔工程］
図１に示すように、地盤Ｇを掘削した地下空間に構築されたコンクリート製の地下構造物Ｋの上床版１０と地盤Ｇとの間に隙間Ｓが生じた場合には、この隙間Ｓに地下水Ｗ１が溜まる。

このような状況で、何らかの理由により上床版１０にクラック２０（請求項にいう「漏水部」に相当する。）が生じると、上床版１０の背面１０ｂの上に溜まっている地下水Ｗ１が、このクラック２０を伝って表面１０ａに漏水し、エフロレッセンスが析出するおそれが生じる。

そこでまず、地下水Ｗ１に炭酸ガスを注入するための注入孔１１を削孔する。注入孔１１は、公知のコンクリートドリルや、コア抜き機、ボーリングマシン等を用いて、上床版１０の表面１０ａから背面１０ｂまで貫通するように削孔される。注入孔１１の削孔位置は、特に限定されるものではないが、クラック２０の背面の地下水Ｗ１を炭酸水Ｗ１’に変えることができるよう、クラック２０の近傍に削孔するのが好ましい。
なお、上床版１０にあらかじめ背面注入用のグラウト管やグラウト孔が設けられている場合は、それらを利用するのが好ましい。また、地上から地盤Ｇをボーリングして地下構造物Ｋの背面１０ｂ側の隙間Ｓに炭酸ガスを注入するようにしてもよい。このようにすると、地下構造物Ｋを削孔しなくて済む。

［炭酸ガス注入工程］
注入孔１１の削孔後、炭酸ガス注入装置３０を用いて地下水Ｗ１に炭酸ガスを注入する。炭酸ガス注入装置３０は、炭酸ガスが充填されたボンベ３１と、炭酸ガス（H₂CO₃）を噴出するノズル３３と、ボンベ３１とノズル３３とを結ぶホース３２とから構成されている。炭酸ガスは、圧縮された状態でボンベ３１に充填されており、バルブを開くとノズル３３の先端から炭酸ガスが噴射されるようになっている。
この炭酸ガス注入装置３０のノズル３３を注入孔１１に差し込み、地下水Ｗ１中に炭酸ガスを噴射すると、炭酸ガスは水に溶けやすいため、地下水Ｗ１に炭酸ガスが溶け込んで炭酸水Ｗ１’となる。炭酸（炭酸ガス）の電離式を以下に示す。
H₂CO₃ → 2H⁺ ＋ CO₃ ^2-
なお、本実施形態では、炭酸ガスを使用しているが、炭酸水を噴射するようにしてもよい。

つぎに、前記炭酸水Ｗ１’がクラック２０に浸透し、エフロレッセンスの析出が抑止される過程について、図２を参照しつつ説明する。

［炭酸水浸透過程］
図２は、クラック内部における炭酸カルシウムの生成状況を示した概念図である。
図２に示すように、炭酸水Ｗ１’は、クラック２０の背面側開口部２０ｂからクラック２０内部に浸透していく。かかる炭酸水Ｗ１’には、炭酸イオン（CO₃ ^2-）が含まれており、クラック２０内部に炭酸イオンが浸透していくこととなる。

［水酸化カルシウム溶出過程］
一方、上床版１０のコンクリート中に地下水Ｗ１が浸み込むと、コンクリート中の水酸化カルシウム（Ca(OH)₂）がイオン化し、カルシウムイオン（Ca²⁺）がクラック２０の内側面２０ｃから炭酸水Ｗ１’中に溶出する。水酸化カルシウムの電離式を以下に示す。
Ca(OH)₂ → Ca²⁺ ＋ 2OH^-

［炭酸カルシウム生成過程］
このとき炭酸水Ｗ１’中の炭酸イオンと、クラック２０の内側面２０ｃから溶出したカルシウムイオンが反応して炭酸カルシウム（CaCO₃）が生成される。炭酸カルシウムの反応式を以下に示す。
Ca²⁺ ＋ CO₃ ^2- → CaCO₃

この反応により、カルシウムイオンは、クラック２０の内側面２０ｃに炭酸カルシウムとして付着してしまうため、漏水Ｗ２にはカルシウムイオンがほとんど含まれないこととなる。したがって、クラック２０の表面側開口部２０ａにおいてカルシウムイオンと空気中の二酸化炭素が反応することがなくなり、エフロレッセンスの析出が抑止される。

さらに反応が進行すると、クラック２０が炭酸カルシウムによって次第に閉塞されていく。クラック２０の幅が狭まると漏水Ｗ２の量が減少するため、エフロレッセンスの析出がさらに抑止される。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、地下構造物の背面にブリージング水等が混ざった水酸化カルシウム溶液が溜まっている場合に本発明に係るエフロレッセンスの析出抑止方法を適用した例である。参照する図面において、図３は、第２の実施形態に係るエフロレッセンスの析出抑止方法の使用状況を示す概略構成図である。

図３に示すように、隙間ＳにエアモルタルＡＭを充填した場合に、隙間Ｓの一部が充填しきれず、そこにエアモルタルＡＭから湧出したブリージング水等が混ざった水酸化カルシウム溶液Ｗ３（以下、単に「溶液Ｗ３」という。）が溜まってしまうことがある。以下、第２の実施形態の適用方法について説明する。

［注入孔削孔工程〜炭酸ガス注入工程］
第１の実施形態と同様にして、上床版１０に注入孔１１を削孔し、炭酸ガス注入装置３０を用いて溶液Ｗ３に炭酸ガス（H₂CO₃）を注入する。

［水酸化カルシウム溶液中和過程］
炭酸ガスが溶液Ｗ３に溶けると、溶液Ｗ３中のカルシウムイオンと炭酸イオンが反応して炭酸カルシウムが生成され、カルシウムイオンが減少する。

カルシウムイオンが全て炭酸カルシウムとなって析出・沈殿すると、クラック２０からの漏水Ｗ２にはカルシウムイオンが含まれなくなるため、クラック２０の表面側開口部２０ａ付近におけるエフロレッセンスの析出を抑止することができる。また、クラック２０の内部においても炭酸カルシウムが生成されるため、クラック２０が次第に閉塞されていく。これにより、漏水Ｗ２の量が減り、さらにエフロレッセンスの析出を抑止することができる。

本発明の効果を確認するために、実験を行なった。以下に実験概要及び実験結果を説明する。

［実験概要］
図４は、実験装置全体を示す概略構成図である。
はじめに、コンクリートで直径１５ｃｍ、高さ１５ｃｍの円柱供試体４０を作成し、高さ方向のクラック４１を人工的に設ける。

次に、この円柱供試体４０の周囲を覆うように内径１５ｃｍ、高さ４０ｃｍの円筒形状型枠５０を取り付ける。

そして、円柱供試体４０の上面と円筒形状型枠５０の内周面に囲まれた空間に水酸化カルシウム溶液Ｗ４を満たして、クラック４１から漏水させる。
なお、水酸化カルシウム溶液Ｗ４は、水位を一定に保てるように、漏水した分だけ供給する。

次に、炭酸ガス注入装置３０を用いて水酸化カルシウム溶液Ｗ４に炭酸ガスを供給し、炭酸カルシウムを沈殿させる。

そして、円柱供試体４０の上部に満たした水酸化カルシウム溶液Ｗ４のｐＨと、クラック４１から漏れてくる漏水Ｗ５のｐＨとを測定する。また、漏水Ｗ５の量（漏水量）を測定する。

［実験結果］
実験の結果、供試体底面４０ａには、エフロレッセンスはほとんど付着しておらず、本発明の効果が良好であることが確認された。

また、漏水量は、初期漏水量が約２.５（cc/sec）であったものが、水酸化カルシウム溶液Ｗ４が略中和された時点では約０.２（cc/sec）となった。

また、円柱供試体４０を分割してクラック４１の内側面を観察したところ、当該クラック４１の内側面には白色の炭酸カルシウムが全面的に付着しており、クラック４１を目詰まりさせていることが確認された。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して実施可能であることは言うまでもない。

例えば、第１の実施形態では、炭酸ガスの注入孔を上床版１０の背面１０ｂまで貫通させたが、注入孔をクラックに向けて削孔し、クラック内部に炭酸ガスを直接注入するようにしてもよい。このようにすると、クラック内に直接炭酸ガスを送り込むことができる。

また、第１及び第２の実施形態では炭酸ガスを注入したが、炭酸水を注入するようにしてもよい。このようにすると、地下水位の変動等により構造物背面に地下水が存在しない場合でも、クラックに炭酸水を浸透させることができる。また、「カルシウムイオンと反応して水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させる溶液」であれば、炭酸ガス、炭酸水に限られないのは当然である。

また、第１及び第２の実施形態では地下構造物を例にとって説明したが、本発明は地下構造物以外のコンクリート構造物にも適用可能である。例えば、ビル等の屋上に雨水が溜まり、天井スラブに生じたクラックから漏水してエフロレッセンスが析出してしまっている場合等にも用いることができる。

また、本発明の適用部位は、上床版や天井スラブに限られるものではなく、炭酸水等を浸透させることができる限り、側壁、中床版、下床版等いかなる部位の漏水箇所（漏水部）であってもよい。また、漏水箇所についても、構造物に生じたクラックに限られるものではなく、コンクリートの打ち継ぎ目やコールドジョイント等からの漏水に対しても適用可能である。

第１の実施形態に係るエフロレッセンスの析出抑止方法の適用状況を示す概略構成図である。クラック内部における炭酸カルシウムの生成状況を示した概念図である。第２の実施形態に係るエフロレッセンスの析出抑止方法の適用状況を示す概略構成図である。実験装置全体を示す概略構成図である。従来の漏水防止方法における防水剤の注入状況を示す概略断面図である。

符号の説明

１０上床版
１１注入孔
２０クラック（漏水部）
３０炭酸ガス注入装置
Ｗ１地下水
Ｗ２漏水

Claims

コンクリート構造物の漏水に伴うエフロレッセンスの析出抑止方法であって、
前記コンクリート構造物の漏水部に、カルシウムイオンと反応して水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させる溶液を浸透させ、前記漏水部内側面において水不溶性物質又は水難溶性物質を析出させることを特徴とするエフロレッセンスの析出抑止方法。
前記溶液は、炭酸水であることを特徴とする請求項１記載のエフロレッセンスの析出抑止方法。
コンクリート構造物の漏水に伴うエフロレッセンスの析出抑止方法であって、
前記コンクリート構造物の漏水部背面に存在する水酸化カルシウム溶液中に沈殿剤を注入して、カルシウム化合物を沈殿させることを特徴とするエフロレッセンスの析出抑止方法。
前記沈殿剤は、炭酸水又は炭酸ガスであることを特徴とする請求項３記載のエフロレッセンスの析出抑止方法。