JP2009274942A - Water-soluble concrete repairing agent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモルタル、コンクリ−ト構造物の亀裂、ひび割れなどを修復するための薬剤に係るものである。また、亀裂、ひび割れなどへの注入剤、充填剤の他、劣化したモルタル、コンクリ−トの表面改質を特徴とする改質技術である。
いずれも表面の施工、表面の化粧を施す場合に、その亀裂、ひび割れを深部にわたって保全することが補修技術として欠かせない。そのため、亀裂の深部に至るまで水溶性の補修剤を注入し、モルタル、コンクリ−ト内部の素材と結合して強度を発現し、マトリックスを補強する補修剤に係る技術である。同時にセメントにこの水溶性補修剤を混合したセメントペ−ストやモルタルを注入するか塗布、もしくは吹き付けることによる表面改質に係る技術である。The present invention relates to a drug for repairing cracks, cracks and the like of mortars and concrete structures. Further, it is a modification technique characterized by surface modification of deteriorated mortar and concrete, as well as an injection agent and filler for cracks and cracks.
In both cases, when applying surface construction and surface makeup, it is indispensable as a repair technique to maintain the cracks and cracks deeply. Therefore, it is a technique related to a repairing agent that injects a water-soluble repairing agent up to the deep part of the crack, combines with the material inside the mortar and concrete to develop strength, and reinforces the matrix. At the same time, it is a technique related to surface modification by injecting, applying or spraying cement paste and mortar mixed with this water-soluble repair agent into cement.
モルタル、コンクリ−トの補修技術は亀裂、ひび割れ内部に薬剤を充填して補修しなければならないが、このものの多くは、エポキシ樹脂、もしくは粘土鉱物を含有した充填材、もしくは水ガラス系のケイ酸ナトリウム溶液に類するものである。水ガラス系のものはリチウム塩を混入するなどして機能性を高めている。 Mortar and concrete repair technology must be repaired by filling the cracks and cracks with chemicals, but many of these are filled with epoxy resin or clay minerals, or water glass-based silicic acid. It is similar to a sodium solution. Water glass-based ones have increased functionality by mixing lithium salts.
これらの充填剤や改質剤で市場に提供されているものは、ゲル状のものや液体のものが多い。樹脂や粘土鉱物などのゲル状、あるいはケイ酸ナトリウム系の液状である。揮発性有機化合物で濃度を希釈したり、あるいはリチウム塩を混入するなどして機能性を高めているが、注入してもゲルや液体の粘性が高く、浸入させることは難しい。せいぜい入り口からの数ミリ程度である。そのほとんどは表面近傍の数ミリ程度しか浸入できないのが実状である。したがって、亀裂の深部は空洞になっていると考えざるを得ない。 Many of these fillers and modifiers provided on the market are gel-like or liquid. It is in the form of gel such as resin or clay mineral, or sodium silicate liquid. Although the functionality is enhanced by diluting the concentration with a volatile organic compound or mixing a lithium salt, the viscosity of the gel or liquid is high even if injected, and it is difficult to infiltrate. At most, it is only a few millimeters from the entrance. Most of them can only penetrate several millimeters near the surface. Therefore, it must be considered that the deep part of the crack is hollow.
樹脂系の補修材であるエポキシ樹脂などは、コンクリ−ト表面に塗布しても紫外線による劣化が著しく、耐久性はないので持続的な補修剤とは言い難い。雨水などの水分や大気中の二酸化炭素による経時変化によって炭酸化が進み、表層部が剥離することが指摘されている。 Epoxy resins and the like, which are resin-based repair materials, are hardly deteriorated by ultraviolet rays even when applied to the concrete surface, and are not durable because they are not durable. It has been pointed out that carbonation proceeds due to changes with time due to moisture such as rainwater and carbon dioxide in the atmosphere, and the surface layer part peels off.
また、水ガラス系の主要成分であるケイ酸ナトリウムの補修剤は、注入することによってナトリウム分がコンクリ−トの骨材と反応し、異常に膨張して組織を破壊することが十分に考えられる。これはアルカリ骨材反応というもので、時間が経過すると顕著に表れてくる現象である。 In addition, the sodium silicate repair agent, which is the main component of the water glass system, is considered to cause the sodium content to react with the aggregate of the concrete when injected, and abnormally swell to destroy the tissue. . This is an alkali-aggregate reaction and is a phenomenon that appears prominently over time.
このようなアルカリ骨材反応を抑制するために、コンクリ−トを構成するセメントとして低アルカリセメントを推奨しているのが現実である。このことを考えても、高濃度のナトリウム分を含有する水ガラス系の溶液を補修剤として使うことは大きな問題がある。再び膨張を引き起こし、微細なクラックが発生して全く補修する意味がなくなる。 In order to suppress such an alkali-aggregate reaction, it is a reality that low alkaline cement is recommended as a cement constituting the concrete. Considering this, it is a big problem to use a water glass-based solution containing a high concentration of sodium as a repair agent. It causes expansion again, and fine cracks are generated, making it meaningless to repair at all.
本発明はコンクリ−ト表面に発生した微細な亀裂、クラックに補修剤が注入できるようにしたことである。すなわち、水溶液と同様な粘性をもち、微細なクラクの深部にも注入できるようにしたことである。さらに、注入後に亀裂内部の材質とも結合し、カルシウムシリケ−ト水和物を生成できるようにしたことである。また、既に炭酸化している亀裂内部の素材は炭酸カルシウム、一部は水酸化カルシウムになっているので、これをケイ酸によって溶解させてカルシウムイオンとし、注入した補修剤と結合してカルシウムシリケ−ト水和物を生成できるようにしたことである。 The present invention is that a repair agent can be injected into fine cracks and cracks generated on the concrete surface. That is, it has the same viscosity as that of an aqueous solution and can be injected into a deep part of a fine crack. Furthermore, after injection, it is also bonded to the material inside the crack, so that calcium silicate hydrate can be produced. In addition, the material inside the crack that has already been carbonated is calcium carbonate, and part of it is calcium hydroxide. This is dissolved in silicic acid to form calcium ions, which are combined with the injected repair agent and combined with calcium silicate. -To be able to produce hydrates.
本申請による注入剤は含有ナトリウム分を極端に低減したことによって、アルカリ骨材反応を抑制し、コンクリ−トの亀裂、クラックの補修が可能になるものである。また、溶液の粘性は水と同様な粘性にし、亀裂の深部まで溶液の注入を可能にしたことである。この注入によって時間の経過によって亀裂内部の素材と反応し、強度の発現が期待できることである。 The injection agent according to this application has an extremely reduced sodium content, thereby suppressing alkali-aggregate reaction and making it possible to repair concrete cracks and cracks. Also, the viscosity of the solution is the same as that of water, and the solution can be injected up to the depth of the crack. By this injection, the material reacts with the material inside the crack over time, and the development of strength can be expected.
コンクリ−トのクラックを補修する薬剤として、水溶性のケイ酸を合成した。その化学式を特定することは難しいが、主にH4SiO4、H6Si2O7で示されるものである。ここに微量のナトリウム分が含有し、溶液のpHは目的によって変動させることが可能である。酸性側ではpH 2.0〜6.0、中でも酸性側で使用する場合は2.5〜5.5が望ましい。アルカリ性で使用する場合は8.0〜13.5、中でも8.2〜12.5が望ましい。粘性はほとんど水と同じ25℃で2.0mPa・Sである。Water-soluble silicic acid was synthesized as an agent for repairing concrete cracks. Although it is difficult to specify the chemical formula, it is mainly represented by H 4 SiO 4 or H 6 Si 2 O 7 . This contains a small amount of sodium, and the pH of the solution can be varied depending on the purpose. The pH is preferably 2.0 to 6.0 on the acidic side, and more preferably 2.5 to 5.5 when used on the acidic side. When using it by alkalinity, 8.0-13.5, especially 8.2-12.5 are desirable. The viscosity is 2.0 mPa · S at 25 ° C., almost the same as water.
コンクリ−トクラックの内部構造は化学的には炭酸カルシウム、部分的には水酸化カルシウムになっており、これらがコンクリ−ト表面に存在する。これらの鉱物の発生原因は、長期にわたって二酸化炭素の影響を受けるので炭酸化したものである。酸性のケイ酸水溶液を注入することにより炭酸カルシウムをケイ酸によって溶かし、カルシウムイオンとする。このような条件下でアルカリ性のケイ酸を注入するとケイ酸カルシクム水和物が形成され、内部構造を充填する働きをする。 The internal structure of the concrete crack is chemically calcium carbonate and partially calcium hydroxide, which are present on the concrete surface. The cause of the occurrence of these minerals is that they are carbonated because they are affected by carbon dioxide over a long period of time. By injecting an acidic aqueous silicic acid solution, calcium carbonate is dissolved with silicic acid to form calcium ions. When alkaline silicic acid is injected under these conditions, calcium silicate hydrate is formed and functions to fill the internal structure.
コンクリ−トの亀裂内部の素材である水酸化カルシウム、もしくは炭酸カルシウムを水溶性ケイ酸と混合すると硬化体が作成できる。一例として、pHが9.0のケイ酸水溶液を用いた場合、及びpHが3.0のケイ酸水溶液を用いた場合、25℃の恒温容器で7日間養生した写真を図1,図2,図3に示す。これらの硬化体は材齢によって圧縮強度の発現が確認された。材齢3日、7日、28日、3ヶ月の各生成物の圧縮強度を図4に示す。
When calcium hydroxide or calcium carbonate, which is the material inside the crack of the concrete, is mixed with water-soluble silicic acid, a cured product can be produced. As an example, when a silicic acid aqueous solution with a pH of 9.0 is used, and when a silicic acid aqueous solution with a pH of 3.0 is used, photographs taken for 7 days in a thermostatic container at 25 ° C. are shown in FIGS. As shown in FIG. These hardened bodies were confirmed to develop compressive strength depending on the age. FIG. 4 shows the compressive strength of each product at the age of 3 days, 7 days, 28 days, and 3 months.
注入器に液体を詰めてコンクリ−トのクラックの発生箇所に注入するか、もしくは高圧注入器で注入する方法を用いる。また、ケイ酸水溶液がコンクリ−トに注入されるときの含浸深さ試験及び吸水率試験を行った。
試験方法
JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に準じて表1に示す調合のモルタルを、そのフロ−値が180±5mmになるように水セメント比を調整して練り混ぜた。そのモルタ
した後、21日間気中養生(20℃、60%RH)したものを供試体とした。養生終了後、絶乾状態とし、水とケイ酸水溶液の液槽に供試体を含浸した。
Test Method According to JIS R 5201 (cement physical test method), mortars prepared as shown in Table 1 were mixed by adjusting the water cement ratio so that the flow value was 180 ± 5 mm. That morta
After that, what was subjected to air curing (20 ° C., 60% RH) for 21 days was used as a specimen. After curing, the sample was completely dried, and the specimen was impregnated in a liquid bath of water and an aqueous silicic acid solution.
本発明はコンクリ−トのひび割れ(微少な亀裂、クラック)を補修するための溶液系の浸透性に優れた材料を提供するためのものである。従来はエポキシ樹脂などを亀裂に浸入させているが、これは表層部に貼り付けるようなもので、亀裂の深部まで充填できないので本質的に補修したとは言い難い。また、紫外線による劣化も激しく、耐久性に富む方法ではない。他方、水ガラス系の補修材はゲルの粘性が高く、同様に亀裂の深部まで充填できない。本発明はケイ酸水溶液を用いてコンクリ−ト自体の材質と結合して自動的に強度発現が生じる修復可能な知能材料である。亀裂の深部に至る微細な空隙を充填して強度発現が生じ、マトリックスの修復が可能である。 The present invention is intended to provide a material excellent in solution system permeability for repairing cracks (small cracks, cracks) in concrete. Conventionally, epoxy resin or the like has been infiltrated into the crack, but this is affixed to the surface layer portion, and since it cannot be filled up to the deep part of the crack, it cannot be said that it is essentially repaired. In addition, the deterioration due to ultraviolet rays is severe, and it is not a method with high durability. On the other hand, the water glass-based repair material has high gel viscosity and cannot be filled to the depth of the crack. The present invention is a repairable intelligent material that automatically develops strength when it is combined with the material of the concrete itself using an aqueous silicic acid solution. Filling a fine gap reaching the deep part of the crack causes strength development, and the matrix can be repaired.
微細な亀裂をケイ酸水溶液で注入するか、また、大きな亀裂であればケイ酸水溶液で混練したセメントペ−ストを注入するのがよい。もしくはケイ酸水溶液で混練したセメントペ−スト、もしくはモルタルで貼り付け、塗布、吹き付け等の工法によって補修面の化粧を施さなければならない。 Fine cracks should be injected with an aqueous silicic acid solution, or cement cracks kneaded with an aqueous silicic acid solution should be injected for large cracks. Alternatively, the repair surface must be decorated by a cement paste kneaded with an aqueous silicic acid solution, or by a method such as affixing, applying, or spraying with a mortar.
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JP2013193899A (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Nihon Univ | Hardening accelerator and curing method of hydraulic material |
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