JP2005239523A - Concrete modifying material and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば建築物の構造体(躯体)、もしくは橋、トンネル、またPCコンクリート、マンホール等のコンクリート二次製品等のようなコンクリートのコンクリート改質材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a concrete reforming material for concrete such as a building structure (building), a bridge, a tunnel, a concrete secondary product such as PC concrete, a manhole, and the like, and a method for producing the same.
コンクリートは、圧縮強度が大で、大きな荷重を支えることができる、任意の造形が可能である、耐火性・耐熱性・耐久性等に優れている、比較的コスト安であるい等の理由により、土木、建築物等、様々な分野に用いられている。 Concrete has a high compressive strength, can support a large load, can be shaped arbitrarily, has excellent fire resistance, heat resistance, durability, etc., and is relatively inexpensive. It is used in various fields such as civil engineering and buildings.
しかしながら、コンクリートは打設後、養生していく過程で含まれている水分が蒸発して抜け、乾燥収縮によりひび割れが発生する。また、鉄筋の腐食、アルカリ骨材反応等よってもひび割れが生じる。 However, after concrete is placed, the moisture contained in the curing process evaporates and escapes, and cracks occur due to drying shrinkage. Cracks also occur due to corrosion of reinforcing bars, alkali aggregate reaction, and the like.
このようなことから、直径の大きい細孔や直径の小さい細孔空隙等からなる連続細孔が多数存在している。 For this reason, there are many continuous pores composed of pores having a large diameter or pores having a small diameter.
コンクリート構造物には、この連続細孔がコンクリート塊の面から別の面まで連続して続いている。すなわち、図2に示すように、コンクリート2に生じた連続細孔3は互いに繋がっているため、酸性雨、塩素等がその連続細孔3を介し、コンクリート2内に徐々に入り込んでゆき、コンクリート2を劣化させ、かつ内部の鉄筋を傷め、外観不良や中性化、凍結融解、塩害、アルカリ骨材反応等によって、耐久性低下等を招来する。
In a concrete structure, these continuous pores continue from one surface of the concrete block to another. That is, as shown in FIG. 2, since the
このため、コンクリート2に対して防水処理を行ったり、又は有効な改質材をコンクリート2に深く浸透させコンクリート自体の改質を行う必要がある。
Therefore, it is necessary to waterproof the
従来、この種の先行例としては、例えば特許第2937309号が存在する。 Conventionally, as a prior example of this type, for example, Japanese Patent No. 2937309 exists.
すなわち、この先行例は、防水個所又は補修箇所にケイ酸ナトリウムを主成分とした無機質浸透性防水材を塗布又は注入し、乾燥後に散水を数回繰り返して当該防水材をコンクリート内に浸透させて浸透防水保護層を形成する構成としている。 That is, this precedent example applies or injects an inorganic permeable waterproofing material mainly composed of sodium silicate to a waterproof part or a repaired part and repeats watering several times after drying to infiltrate the waterproofing material into concrete. The penetration waterproof protective layer is formed.
この先行例においては、ケイ酸ナトリウムをコンクリート中のカルシウムと反応させ、いわゆるゲル化させ、このゲル状体からなる浸透防水保護層によって酸性雨等の侵入を阻止するようにしている。 In this prior example, sodium silicate is reacted with calcium in concrete so as to be gelled, and penetration of acid rain or the like is prevented by a permeation waterproofing protective layer made of this gel-like body.
しかしながら、この先行例では改質材の主成分はケイ酸ナトリウム単体であり、この場合、コンクリート中のカルシウムとの反応速度が早く、短時間でゲル化してしまうため、図3に示すように、コンクリート2のひび割れ3の浅いところ(約45mm)までしか改質材1’が浸透せず、改質材1’としての効果が低い、という課題があった。
However, in this preceding example, the main component of the modifier is sodium silicate alone, and in this case, the reaction rate with calcium in the concrete is fast and gels in a short time, as shown in FIG. There was a problem that the reforming
また、作業にあたっては、できるだけ深く浸透させるべく無機質浸透性防水材を塗布又は注入して乾燥させたのち、乾燥と散水を5〜7時間待ちながら3回繰り返すようにしており、作業が非常に煩雑で、長時間を要する。しかも上述のように、改質材の主成分はケイ酸ナトリウムでアルカリ金属が一種類でゲル化しやすいため、乾燥と散水とを長時間にわたって繰り返しても深く浸透しない、という課題があった。 In addition, in the work, after applying or injecting an inorganic permeable waterproof material to infiltrate as deeply as possible and drying it, the process is repeated 3 times while waiting for 5 to 7 hours for drying and watering. It takes a long time. In addition, as described above, the main component of the modifying material is sodium silicate, and one kind of alkali metal is easily gelled. Therefore, there is a problem that even if drying and watering are repeated for a long time, they do not penetrate deeply.
これを改善するために本願出願人は、先に特願2003−123838を提案した。 In order to improve this, the present applicant previously proposed Japanese Patent Application No. 2003-123838.
この先行発明によれば、ナトリウムシリケート,カリウムシリケート,リチウムシリケートのうち少なくとも2種類以上のものを選択して組み合わせ、かつ水を混合してコンクリート改質材を作製し、コンクリート中のカルシウムとの反応速度を小さくし、ゲル化を遅らせるようにし、上記先行例の欠点を改善した。
この特願2003−123838によれば、コンクリート改質材として上記の先行例(特許第2937309号)に比べ優れたコンクリート改質効果が得られ、商品的に好ましい。 According to this Japanese Patent Application No. 2003-123838, an excellent concrete reforming effect is obtained as a concrete reforming material as compared with the preceding example (Japanese Patent No. 2937309), which is preferable from a commercial viewpoint.
本発明者は更にゲル化の反応速度を調整し得る手段について検討を重ねた。 The inventor has further studied means for adjusting the gelation reaction rate.
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、反応速度を調整し得るコンクリート改質材およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been proposed in view of the above, and an object thereof is to provide a concrete modifier capable of adjusting the reaction rate and a method for producing the same.
請求項1の発明は、珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で1:1で混合し、この珪酸ソーダ・珪酸カリ混合溶液に水酸化ナトリウムを添加したことを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明は、珪酸ソーダと珪酸カリを分取し混合し、この珪酸ソーダ・珪酸カリ混合溶液に水酸化ナトリウムを添加し、所定時間撹拌した後、濾過して作製することを特徴とする。
The invention of
本発明によれば、珪酸ソーダ・珪酸カリ混合液に対し水酸化ナトリウムの添加量を調節することによってゲル化の速度を調節可能としたため、コンクリートの劣化の状態に応じ適切に調合され作製された所望のコンクリート改質材を用いコンクリート亀裂に対し、適切に浸透させることができる。
このため、空気がコンクリート中に入り、コンクリートの劣化するのを防止することができ、かつ酸性雨に対してもそれを中和し、劣化を防止することができる。
また、コンクリート改質材が細孔内でゲル化し、細孔を塞ぐため、水分がコンクリート中に入るのを抑止できるのと混合アルカリの効果によって、アルカリ骨材反応、塩害、凍結融解等を防止することができる。
混合アルカリ効果の特徴は次の通りである。
1.外部から塩などが入って来ても、遊離塩素などを出なくしてしまう。
2.大気のNOX,SOXなどの汚染物質などはゲルに取入れてしまう。
3.酸性の高い物質もゲルの中に取り込んでコンクリートのカルシウムに対し、悪影響を与えない。
According to the present invention, the rate of gelation can be adjusted by adjusting the amount of sodium hydroxide added to the sodium silicate / potassium silicate mixed solution, so that it was appropriately prepared and prepared according to the state of deterioration of the concrete. It is possible to appropriately infiltrate a concrete crack using a desired concrete modifier.
For this reason, it is possible to prevent the air from entering the concrete and deteriorating the concrete, and also neutralize the acid rain to prevent the deterioration.
In addition, since the concrete modifier gels in the pores and closes the pores, water can be prevented from entering the concrete and the effect of mixed alkali prevents alkali-aggregate reaction, salt damage, freezing and thawing, etc. can do.
The characteristics of the mixed alkali effect are as follows.
1. Even if salt enters from the outside, free chlorine is not released.
2. Air pollutants such as NOX and SOX are taken into the gel.
3. Highly acidic substances are incorporated into the gel and do not adversely affect the calcium in the concrete.
[実施の形態1]
この発明は、種々の材料の中から、珪酸ソーダ(SiO2−Na2O)と珪酸カリ(SiO2−K2O)を用い、これらの割合をモル比で約1:1で混合して作製した。
[Embodiment 1]
This invention uses sodium silicate (SiO 2 -Na 2 O) and potassium silicate (SiO 2 -K 2 O) from various materials, and these ratios are mixed at a molar ratio of about 1: 1. Produced.
この珪酸ソーダ・珪酸カリ混合液に、水酸化ナトリウム(NaOH)を所定量添加し、作製した。 A predetermined amount of sodium hydroxide (NaOH) was added to the mixed solution of sodium silicate and potassium silicate to prepare.
次に具体的一製造例について説明する。 Next, a specific manufacturing example will be described.
まず、珪酸ソーダ、珪酸カリをモル比で1:1になるように所定量分取り混合した。次に、水酸化ナトリウムを所望の量、先程の珪酸ソーダ・珪酸カリ混合溶液に添加し、約1時間撹拌する。そして、この混合溶液を3μmメインブランフィルターで濾過してコンクリート改質材を作製した。 First, a predetermined amount of sodium silicate and potassium silicate were mixed and mixed so as to have a molar ratio of 1: 1. Next, a desired amount of sodium hydroxide is added to the sodium silicate / potassium silicate mixed solution, and the mixture is stirred for about 1 hour. And this mixed solution was filtered with a 3 micrometer main blank filter, and the concrete modifier was produced.
このコンクリート改質材は、ナトリウムとカリウムの2種類を含んだアルカリシリケートの混合水溶液である。 This concrete modifier is a mixed aqueous solution of alkali silicate containing two kinds of sodium and potassium.
このコンクリート改質材をコンクリート表面に塗布すると、細孔表面を被覆して保護し、また、コンクリートに連続細孔3があると、図1(a)に示すように、毛細管現象によりコンクリートの連続細孔(空隙)に深く浸透し(約200mm)、細孔内部でゲル化し、細孔を埋める。
When this concrete modifier is applied to the concrete surface, the surface of the pores is covered and protected, and when the concrete has
すなわち、従来の特許第2937309号はケイ酸ナトリウムを主成分としており、これはゲル化が早いため、コンクリートの連続細孔に対し深部まで浸透せず、コンクリートの劣化防止作用が充分でない。 That is, the conventional patent No. 2937309 has sodium silicate as a main component, and since this gelates quickly, it does not penetrate deep into the continuous pores of concrete, and the effect of preventing deterioration of concrete is not sufficient.
これに対し、本発明におけるナトリウムとカリウムの2種のアルカリを含み、水酸化ナトリウムが添加された粘度の小さいアルカリシリケート水溶液では、アルカリ(Na+イオン、K+イオン)は逆にケイ酸アニオン鎖を長くせず、ゲル化を遅らせるため、ゲル化に必要な時間が長くなり、図1(b)に示すように、深部まで改質材としてのアルカリシリケート水溶液が浸透していく。 On the other hand, in the alkaline silicate aqueous solution containing two kinds of alkalis of sodium and potassium and adding sodium hydroxide in the present invention, the alkali (Na + ion, K + ion) is conversely silicate anion chain. Therefore, the time required for gelation is lengthened, and the aqueous solution of alkali silicate as a modifier penetrates deeply as shown in FIG. 1 (b).
すなわち、本発明のアルカリシリケートの混合水溶液はコンクリート中でCa(OH)2を溶かしてアルカリカルシウムシリケートとなる。Ca2+イオンはケイ酸アニオンの鎖と結合してカルシウムシリケート鎖をつくり、これが互いに結合してゲル化がおこる。 That is, the mixed aqueous solution of alkali silicate of the present invention dissolves Ca (OH) 2 in concrete and becomes alkali calcium silicate. Ca 2+ ions combine with silicate anion chains to form calcium silicate chains, which combine with each other to cause gelation.
この際、逆にいつまでもゲル化しなければ、水等の浸入を防止するゲルの作用が発揮されないため、本発明ではナトリウムシリケートとカリウムシリケートとの割合をモル比で約1:1としている。この割合で混合するといわゆる混合アルカリ効果によって、ゆっくりとゲル化し、連続細孔を通ってコンクリート内部まで深く浸透する。 At this time, on the contrary, if the gel does not gel indefinitely, the action of the gel for preventing the intrusion of water or the like is not exhibited. Therefore, in the present invention, the ratio of sodium silicate to potassium silicate is about 1: 1 in molar ratio. When mixed at this rate, the so-called mixed alkali effect slowly gels and penetrates deeply into the concrete through continuous pores.
したがって、この改質材をコンクリートに散布、塗布すると、コンクリートの表面はもちろんのこと、コンクリート中200mm程度まで深く浸透した後にゲルとして固化する。なお、浸透の深さは水酸化ナトリウムの添加量によって調整し得る。 Therefore, when this modifier is sprayed and applied to concrete, it will solidify as a gel after penetrating deeply into the concrete to about 200 mm as well as the concrete surface. The penetration depth can be adjusted by the amount of sodium hydroxide added.
連続細孔3内のゲル化した改質材1が、図1(c)に示すように、乾燥し、ゾル化しても空気中の水分、雨水等により、再び図1(b)に示すように体積の大きいゲルに戻り、防水作用が発揮される。
As shown in FIG. 1 (c), the
また、酸性雨に対し、アルカリ成分が酸性成分を中和して無害化し、炭酸ガスを吸収して白華を抑止し、塩分を吸収して無害化する。このため、コンクリート構造物の劣化を防止し、耐久性を顕著に向上させることができる。 Moreover, with respect to acid rain, an alkali component neutralizes an acidic component and detoxifies, absorbs a carbon dioxide gas, suppresses white flower, absorbs salt, and detoxifies. For this reason, deterioration of a concrete structure can be prevented and durability can be improved notably.
また、ゲルがCO2を吸収するため、空気中のCO2がCa(OH)2と反応してCaCO3となり、コンクリートの中性化を防止することができる。 Further, the gel to absorb CO 2, it is possible to CO 2 in the air to prevent next CaCO 3 reacts with Ca (OH) 2, a neutralization of the concrete.
また、亀裂の生じたコンクリートに浸透させることによって亀裂の拡大を防止し得る。 Further, the crack can be prevented from expanding by infiltrating the cracked concrete.
また、アルカリ骨材反応を防止することができる。すなわち、アルカリ骨材反応は、アルカリがコンクリート骨材のシリカ成分(SiO2)と反応し、骨材を分解してコンクリートの強度を低下させる反応である。アルカリ骨材反応がおこるためには水分がコンクリート内に入ってアルカリ水溶液が生成することが必要である。この改質材はコンクリート中でゲル化して水酸化カルシウムを吸収して安定化させるため、水酸化カルシウムを保護し、アルカリ水溶液は生成せず、従って骨材との反応は起こらなくなる。 Moreover, alkali aggregate reaction can be prevented. That is, the alkali aggregate reaction is a reaction in which alkali reacts with the silica component (SiO 2 ) of concrete aggregate to decompose the aggregate and reduce the strength of the concrete. In order for the alkali-aggregate reaction to occur, it is necessary that moisture enters the concrete and an aqueous alkali solution is generated. Since this modifier gels in concrete and absorbs and stabilizes calcium hydroxide, it protects calcium hydroxide and does not produce an alkaline aqueous solution, and therefore no reaction with aggregate occurs.
施工にあたっては、例えば、改質材が浸透しやすいようにコンクリート表面の下地を掃除するなどし処理する。ついで、改質材をハケで塗布、または噴霧したりし、あるいはプラスチックのカプセルなどで低圧注入する。その後、コンクリート中のカルシウムとの反応を促進させるために散水を行えば良く、容易に作業を行うことができる。 In the construction, for example, the base of the concrete surface is cleaned so that the modifying material can easily penetrate. Next, the modifying material is applied or sprayed with a brush, or low pressure injection is performed with a plastic capsule or the like. Thereafter, in order to promote the reaction with calcium in the concrete, watering may be performed, and the operation can be easily performed.
1 改質材
2 コンクリート
3 連続細孔
1
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