JP2006138171A - 改質材による長寿命化工法、及び補修工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 反応速度を調整し得る改質材を使用して、例えば、コンクリート構造物を改質して当該コンクリート構造物の劣化を抑制するとともに、改質後のコンクリート構造物の変状を観察でき、しかも作業性が良好な改質材による長寿命化工法等を提供する。
【解決手段】 カルシウム成分を含む部材からなる構造物の表面に少なくとも２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材を塗布、又はコンクリート構造物に発生した空隙に充填又は注入してコンクリート構造物の長寿命化等を図る。
【選択図】 図１

Description

この発明は、改質材による長寿命化工法、及び補修工法に関し、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構造物の長寿命化を図る工法、及び補修工法に関する。

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。

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。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。

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３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。

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。

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。この先行例は、防水箇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。

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。

また、従来、中性化、塩害、凍結融解、アルカリ骨材反応などが発生したコンクリート構造物の劣化現象に対しては、水分や二酸化炭素などの劣化因子の侵入を阻止するために、表面被覆材でコンクリート構造物の表面を被覆する方法が採用されている。

特許第２９３７３０９号公報

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４に示すように、コンクリート２にひび割れ等が発生している場合、連続細孔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。

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。

また、本発明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ものである。

また、従来の表面被覆材では被覆後のコンクリートの変状を観察することができないため被覆後の劣化の進行が確認できない。

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改質材を使用して、例えば、コンクリート構造物を改質して当該コンクリート構造物の劣化を抑制するとともに、改質後のコンクリート構造物の変状を観察でき、しかも作業性が良好な改質材による長寿命化工法、及び補修工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、カルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に少なくとも２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材を塗布することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の改質材による長寿命化工法において、前記アルカリ金属シリケートは、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いずれかを選択して組み合わせ、水を混合したアルカリ金属シリケート水溶液としたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１、又は２に記載の改質材による長寿命化工法において、アルカリ金属シリケートは当該構造物に当該改質材を塗布した際に起こる当該構造物に含まれる成分との反応速度が遅延するように混合されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１、又は２に記載の改質材による長寿命化工法において、アルカリ金属シリケートの割合はモル比で約１：１としたことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、カルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に、珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で約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改質材を塗布することを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材をカルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に塗布、又は当該構造物の空隙に充填することを特徴とする。当該空隙は、アルカリ骨材反応、中性化、塩害、凍害などによって当該構造物に発生した隙間である。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の改質材による補修工法において、前記アルカリ金属シリケートは、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いずれかを選択して組み合わせ、水を混合したアルカリ金属シリケート水溶液としたことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項６、又は７に記載の改質材による補修工法において、アルカリ金属シリケートは当該構造物に当該改質材を塗布、又は当該構造物の空隙に当該改質材を充填した際に起こる当該構造物に含まれる成分との反応速度が遅延するように混合されていることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項６、又は７に記載の改質材による補修工法において、アルカリ金属シリケートの割合はモル比で約１：１としたことを特徴とする。

また、請求項１０に係る発明は、珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で約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改質材をカルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に塗布、又は当該構造物の空隙に充填することを特徴とする。

請求項１乃至４、及び請求項６乃至９に係る発明によれば、例えば、コンクリート中のカルシウムとの反応速度は小さく、ゲル化を遅らせることができるため、コンクリート内部まで深く浸透させることができ、Ｃａ（ＯＨ）₂を吸収し、ゲル化してＣａ²⁺イオンを固定するので、コンクリートを改質することができ、当該改質材を使用することによって、例えば、コンクリート構造物の長寿命化を図ることができるとともに、コンクリート構造物の補修を容易に行うことができる。また、当該改質材をコンクリートに塗布、注入等により充填等する作業は簡易であり、作業性は良好である。

また、当該ゲルはコンクリート構造物中の細孔を塞ぎ、空気がコンクリート中に入り、空気中のＣＯ₂がＣａ（ＯＨ）₂と反応してＣａＣＯ₃をつくりコンクリートを弱くする(ばらばらにする)のを防止する。

また、請求項５、及び請求項１０の発明によれば、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、例えば、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、当該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アルカリの混合効果によって、アルカリ骨材反応、塩害、凍結融解（凍害）等を防止することができる。

したがって、当該改質材を使用することによって、例えば、コンクリート構造物の長寿命化を図ることができるとともに、コンクリート構造物の補修を容易に行うことができる。また、当該改質材をコンクリートに塗布、注入等により充填等する作業は簡易であり、作業性は良好である。

アルカリの混合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。

以下、図面を参照して本願を実施するための最良の形態について説明する。

―第１実施例―
本実施例における改質材１は、２種類以上のアルカリ金属シリケートを混合してなるものである。この改質材１は、好ましくはナトリウムシリケートとカリウムシリケートを用い、当該ナトリウムシリケートとカリウムシリケートと水とを混合したアルカリ金属シリケート水溶液としている。

そして、本実施例のアルカリ金属シリケートは、ナトリウムシリケートとカリウムシリケートの割合をモル比で約１：１としている。なお、当該アルカリ金属シリケート水溶液は、後述するように、例えば、当該ナトリウムシリケート、カリウムシリケートの他、カリウムシリケートのいずれかを選択して組み合わせても構わない。

すなわち、従来例ではこれらのうち特にナトリウム系のもの単体が多く用いられ、これはゲル化が早いため、深部まで浸透できない。

これに対し本実施例の改質材１は、ナトリウムシリケートとカリウムシリケートとをほぼ等量混合し、かつ水を適当量添加し、アルカリシリケート水溶液としている。このアルカリシリケート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。このゲル化(固体状)によって細孔を塞ぐこととなり、空気中の水分や酸性雨などの浸入をブロックする。

この場合、本実施例の改質材１のように、ナトリウムシリケートにカリウムシリケートを加えて作製されたさらさらの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、むしろ短くするようにはたらき、ゲル化を遅らせるため、ゲル化に必要な時間が長くなり、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。

この際、逆にいつまでもゲル化しないと、水等の浸入を防止するゲルの作用が発揮しないため、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アルカリの混合効果により、ゆっくりとゲル化し、好適な結果が得られ、この原理は本願によって始めて認識されたものである。

したがって、この改質材１をコンクリートに散布、塗布すると、コンクリートの裏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ので、深部も改質され、コンクリート特有の欠陥の発生が防止される。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する効果もある。

なお、リチウムシリケートを用いても同様の作用効果を得ることができる。

組み合わせ例としては次の通りである。

（１）ナトリウムシリケート＋カリウムシリケート
（２）ナトリウムシリケート＋リチウムシリケート
（３）カリウムシリケート＋リチウムシリケート

なお、ナトリウムシリケートとカリウムシリケートとリチウムシリケートとをそれぞれほぼ等量混合して改質材１としても良い。

図１は本発明による改質材の施工例を示す。まず、改質材１が浸透しやすいようにコンクリート表面の下地を清掃するなどし処理する。ついで、改質材１をハケで塗布、コンプレッサを用いた吹き付け、あるいは当該改質材１が充填されたスプレー缶等により塗布したり、当該改質材１が充填された器具等を用いてコンクリート構造物の劣化部に注入して当該劣化部に改質剤１を充填する。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。

図２は、本発明の改質材がコンクリート構造物の内部に浸透する様子を示す概念図である。

まず、図２（ａ）に示すように、改質材１は連続細孔３を介してコンクリート２中のひび割れ等の劣化部に浸透していく。この改質材１は、上述のように、ゲル化が遅いため、図２（ｂ）に示すように、約２００ｍｍまで深く浸透し、ゲル化する。

連続細孔３内のゲル化した改質材１は、図２（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２（ｂ）に示すようにゲル化し、防水作用が発揮される。また、ゾル化した改質材１は、図２（ｃ）に示すように、コンクリート構造物内部の各コンクリート部材の外部を被覆して保持されるので、改質材１を構造物に施工した後の、当該構造物の劣化現象を抑止できるとともに、長寿命化を図れる。

コンクリート塊に上述の施工を行い、そのコンクリート塊をスライスして測定することにより、約２００ｍｍまで浸透することが確認できた。

なお、施工にあたり、コンクリート２の表面に無機質顔料材による着色を施し、上記改質材１を浸透させる際の組合わせとしても良く、この場合も着色材とともに改質材１が浸透していき、同様の作用効果を得ることができる。

なお、上述の施工例のようにコンクリート構造物にひび割れ等の劣化部が発生していなくても、当該コンクリート構造物の外壁に当該改質材１を塗布することにより、コンクリート構造物の内部に当該改質材１が浸透し、図２（ｃ）に示すように、当該改質材１がコンクリート構造物内部の各コンクリート部材の外部を被覆して保持されるので、コンクリート構造物の長寿命化を図ることが可能である。

そのコンクリート２をスライスすればどの程度まで浸透しているかを容易に検査することができる。

―第２実施例―
本実施例の改質材１では、種々の材料の中から、珪酸ソーダ（ＳｉＯ₂−Ｎａ₂Ｏ）と珪酸カリ（ＳｉＯ₂−Ｋ₂Ｏ）を選択し、これらの材料をモル比で約１：１で混合し、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。

なお、添加する水酸化ナトリウムはアルカリシリケートと反応してその成分となるため、ゲル化前もゲル化後も遊離のアルカリとして働くことはないのでコンクリート劣化を起こすことはない。

次に具体的一製造例について説明する。

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メンブランフィルターで濾過して改質材１を作製した。

この改質材１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。

この改質材１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２（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)、紙孔内部でゲル化し、細孔を埋める。

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のに対し、本実施例の改質材１は、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２（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。

すなわち、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。

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、本実施例の改質材１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。

したがって、この改質材１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。

連続細孔３内のゲル化した改質材１が、図２（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２（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。また、ゾル化した改質材１は、図２（ｃ）に示すように、コンクリート構造物の内部の各コンクリート部材の外部を被覆して保持されるので、劣化現象を抑止できる。

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。

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。

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。

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。

施工にあたっては、第１実施例と同様に処理することができる。

また、改質材１は、上記アルカリ骨材反応以外の、例えば、中性化、塩害、凍害が発生した鉄筋を含むコンクリート構造、プレストレスコンクリート構造などのコンクリート構造物の長寿命化、補修に適用される。さらに、改質材１は、レンガ構造物、石積ブロックによる構造物、タイルのめじ部分などにも適用できる。

当該改質材１は、水酸化カルシウムと反応することによってゲルを生成し、当該ゲルによって構造物の劣化部の空隙を塞ぎ、劣化因子の侵入を抑制するものであるため、改質材１は、カルシウム成分を含有する部材（大理石、石灰岩、石膏など）を含む構造物であればどのようなものであってもよい。また、当該構造物は、多孔質の構造物であることが好ましい。

ここで、当該改質材１を中性化、塩害、凍害、アルカリ骨材反応が発生したコンクリート構造物に適用した場合の作用と効果について説明する。

まず、中性化とは大気中の二酸化炭素がコンクリート内に侵入し、水酸化カルシウムなどのセメント水和物と炭酸化反応を起こすことにより細孔溶液のｐＨを低下させる現象である。この現象によりコンクリート構造物は、当該コンクリート構造物内部の鋼材（鉄筋）表面の不動態被膜が失われ、酸素と水分の供給により腐食が進行する。鋼材の腐食により、コンクリート構造物には、ひび割れ、かぶりの剥落、耐荷力の低下が起こる。また、炭酸化によってＣ-Ｓ-Ｈを含めた全ての水和物が変質することに加えて、セメント硬化体の空隙構造の変化が生じることにより、強度の変化や炭酸化収縮と呼ばれる収縮現象も併せて起きる。

当該中性化した内部に鉄筋を含むコンクリート構造物の表面に当該改質材１を塗布、又はコンクリート構造物の細孔やひび割れ箇所などの劣化部に当該改質材１を注入すると、当該改質材１が劣化部に浸透する。当該改質材１は劣化部でコンクリート構造物のコンクリートと接触し、当該改質材１が当該コンクリートから遊離したカルシウムと反応してアルカリカルシウムシリケートが生成される。また、水酸化カルシウムは、このアルカリカルシウムシリケートと反応することにより安定化し、二酸化炭素との炭酸化反応が抑制され、コンクリートの中性化が抑制される。

このため、鉄筋を含むコンクリート構造物に当該改質材１を適用すれば、中性化による鋼材の腐食も抑制することができる。また、コンクリート構造物の耐久性も向上し、当該コンクリート構造物の長寿命化及び補修が容易に可能となる。なお、中性化したコンクリート構造物は、当該改質材１のアルカリシリケートによりアルカリ濃度が上がり中性化したコンクリート構造物の改質がなされる。

次いで、塩害とは、コンクリート中の鋼材の腐食が塩化物イオンの存在により促進され、腐食生成物の体積膨張がコンクリートにひび割れや剥離を引き起こしたり、鋼材の断面減少などを引き起こすことにより、コンクリート構造物の性能が低下する現象である。

当該塩害が発生したコンクリート構造物の表面に当該改質材１を塗布、又はコンクリート構造物の細孔やひび割れ箇所などの劣化部に当該改質材１を注入すると、当該改質材１が劣化部に浸透する。劣化部にはアルカリカルシウムシリケートが存在し、これが塩化物イオンを取り込むため鋼材の腐食により生成される水酸化第一鉄の溶解を抑制する。

具体的には、改質材１が劣化部内に水分があれば湿潤ゲルとして、また劣化部内が乾燥していれば乾燥ゲルとして劣化部の空隙を埋めると、塩化物イオンはゲルに吸収され、当該塩化物イオンがコンクリートと直接接触しなくなる。

このため、鉄筋コンクリート構造のコンクリート構造物に当該改質材を適用すれば、塩化物イオン（塩害）による鋼材の腐食も抑制することができる。また、コンクリート構造物の耐久性も向上し、当該コンクリート構造物の長寿命化及び補修が容易に可能となる。

次いで、凍害とは、コンクリート中の水分の凍結膨張によって発生するものであり、長年にわたる凍結と融解の繰り返しによってコンクリートが徐々に劣化する現象である。凍害を受けたコンクリート構造物は、一般的に、コンクリートの表面にスケーリング、微細ひび割れ、スケーリングおよびポップアウトなどの形で劣化が顕在化する。微細ひび割れ又はスケーリングは、コンクリートのペースト部分が劣化するものであり、コンクリートの品質が劣る場合や適切な空気泡が連孔されていない場合に多く発生する。一方、ポップアウトは骨材の品質が悪い場合によく観察されるものである。また、凍害による劣化の程度は、コンクリートの配合、骨材の品質などのコンクリートに関する要因、部材の断面形状、鋼材量などの構造体に関する要因、および水の供給程度、日射の影響、外気温、凍結融解回数などの構造物が共用される環境条件に関するものなど多くの要因によって決まるものである。

当該凍害が発生したコンクリート構造物の表面に当該改質材１を塗布、又はコンクリート構造物の細孔やひび割れ箇所などの劣化部に当該改質材１を注入すると、当該改質材１が劣化部に浸透する。劣化部に水分があれば当該水分を吸収して湿潤ゲルとなり、乾燥していれば乾燥ゲルとして劣化部内の空隙を埋める。このため水分がコンクリートの内部に存在することがなくなる。

このように、コンクリート構造物に当該改質材１を適用すれば、凍害の発生原因である水分がコンクリート中に存在しなくなり、凍結融解を抑制することができる。また、コンクリート構造物の耐久性も向上し、当該コンクリート構造物の長寿命化及び補修が容易に可能となる。

次いで、アルカリ骨材反応とは、セメントに含有されるアルカリは、セメントの水和反応の過程でコンクリート構造物の空隙内の水溶液に溶け出し、水酸化アルカリ溶液とし、強アルカリ性の水溶液となる。ある種のシリカ鉱物や炭酸塩岩を含有する骨材は、コンクリート中の高いアルカリ性の水溶液と反応して、コンクリートに異常な膨張およびそれに伴うひび割れを発生させる現象である。アルカリ骨材反応には、アルカリシリカ反応とアルカリ炭酸塩岩反応の２種類がある。

当該アルカリ骨材反応が生じたコンクリート構造物の表面に当該改質材１を塗布、又はコンクリート構造物の細孔やひび割れ箇所などの劣化部に当該改質材１を注入すると、当該改質材１が劣化部に浸透する。劣化部において、当該改質材１はコンクリート構造物の内部に溶け出したカルシウムを含むアルカリ溶液と反応し、ゲル化することにより、強アルカリ性の水溶液の作用を抑制する。このため、反応性鉱物のアルカリ反応を抑制することができる。また、コンクリート内部が乾燥していれば、乾燥ゲルとして劣化部内の空隙を埋め、当該乾燥ゲルは水分を吸収するため、水分がコンクリート中に存在しなくなり、アルカリ骨材反応を抑制することができる。また、コンクリート構造物の耐久性も向上し、当該コンクリート構造物の長寿命化及び補修が容易に可能となる。

さらに、上記中性化、塩害、凍害、アルカリ骨材反応が発生していないコンクリート構造物に当該改質材１を適用することにより、コンクリートの表面に汚れ、かび等が付着し難く、表面の清浄性を保つことができるので、コンクリート構造物の美観を容易に維持することが可能である。また、改質材１は無色透明であるためコンクリート補修後のコンクリートの変状も観察し易くなる。

以上に説明したように、第１実施例は、コンクリート構造物の表面に少なくとも２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材１を塗布するようにした。また、前記アルカリ金属シリケートは、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いずれかを選択して組み合わせ、水を混合したアルカリ金属シリケート水溶液としている。また、アルカリ金属シリケートの割合はモル比で約１：１とした。 また、第２実施例は、コンクリート構造物の表面に、珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で約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改質材１を塗布するようにした。

このようにすれば、改質材１が、水分や二酸化炭素などの劣化因子の外部からコンクリート構造物内（表面を含む。）への侵入を阻止するため、外観を美しいままに保持できるとともにコンクリート構造物の長寿命化を図ることが可能となる。

また、第１実施例は、２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材１をコンクリート構造物の表面に塗布、又は当該構造物に発生した空隙に充填するようにした。また、前記アルカリ金属シリケートは、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いずれかを選択して組み合わせ、水を混合したアルカリ金属シリケート水溶液としている。さらに、アルカリ金属シリケートは当該コンクリート構造物に当該改質材１を塗布、又は当該構造物の劣化部に充填した際に起こる当該構造物に含まれる成分との反応速度が遅延するように混合されている。さらにまた、アルカリ金属シリケートの割合はモル比で約１：１とした。

また、第２実施例は、珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で約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改質材１をコンクリート構造物の表面に塗布、又はコンクリート構造物に発生した空隙（劣化部）に充填するようにした。

このようにすれば、コンクリート構造物内部へ当該改質材１を十分に浸透させ、水分や二酸化炭素などの劣化因子のコンクリート構造物内部への侵入を阻止することができるため、中性化、塩害、凍結融解、アルカリ骨材反応などが発生したコンクリート構造物を補修することが可能となる。

本願の施工手順の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の改質材がコンクリート構造物の内部に浸透する様子を示す概念図である。 コンクリートの連続細孔状態の説明図である。 従来の改質材のコンクリート中への浸透状態である。

符号の説明

１ 改質材
２ コンクリート
３ 連続細孔

Claims (10)

1. カルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に少なくとも２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材を塗布することを特徴とする改質材による長寿命化工法。
2. 前記アルカリ金属シリケートは、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いずれかを選択して組み合わせ、水を混合したアルカリ金属シリケート水溶液としたことを特徴とする請求項１に記載の改質材による長寿命化工法。
3. アルカリ金属シリケートは、当該構造物に当該改質材を塗布した際に起こる当該構造物に含まれる成分との反応速度が遅延するように混合されていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の改質材による長寿命化工法。
4. アルカリ金属シリケートの割合はモル比で約１：１としたことを特徴とする請求項１、又は２に記載の改質材による長寿命化工法。
5. カルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に、珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で約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改質材を塗布することを特徴とする改質材による長寿命化工法。
6. ２種以上のアルカリ金属シリケートを混合した改質材をカルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に塗布、又は当該構造物の空隙に充填することを特徴とする改質材による補修工法。
7. 前記アルカリ金属シリケートは、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いずれかを選択して組み合わせ、水を混合したアルカリ金属シリケート水溶液としたことを特徴とする請求項６に記載の改質材による補修工法。
8. アルカリ金属シリケートは当該構造物に当該改質材を塗布、又は当該構造物の空隙に当該改質材を充填した際に起こる当該構造物に含まれる成分との反応速度が遅延するように混合されていることを特徴とする請求項６、又は７に記載の改質材による長寿命化工法。
9. アルカリ金属シリケートの割合はモル比で約１：１としたことを特徴とする請求項６、又は７に記載の改質材による補修工法。
10. 珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で約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改質材をカルシウム成分を含有する部材を含む構造物の表面に塗布、又は当該構造物の空隙に充填することを特徴とする改質材による補修工法。

Images