JP2010265156A

JP2010265156A - セメント含有防錆剤組成物、及び防錆処理方法

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Publication number: JP2010265156A
Application number: JP2009119916A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hirose; 武司廣瀬; Hideo Tanaka; 秀男田中
Original assignee: Nankai Kogyo KK
Current assignee: Nankai Kogyo KK
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】鉄筋コンクリート構造物のコンクリート層に亜硝酸イオンを効率良く浸透させることができるセメント含有防錆剤組成物を提供する。
【解決手段】セメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと水とを含む鉄筋コンクリート構造物用のセメント含有防錆剤組成物であって、亜硝酸カルシウムがセメント１００質量部に対して０．２０〜２．５０質量部の範囲の量にて含まれ、そして水１００質量部に対して０．０１〜１．００質量部の範囲の量の界面活性剤を含むセメント含有防錆剤組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、亜硝酸カルシウムとセメントとを含むコンクリート構造物用のセメント含有防錆剤組成物に関する。本発明はまた、該セメント含有防錆剤組成物を用いたコンクリート構造物内部の鉄筋もしくは鉄骨の防錆処理方法に関する。

鉄筋や鉄骨の周囲にコンクリート層を設けたコンクリート構造物は、製造直後ではコンクリート層がアルカリ性を示す。このため、コンクリート構造物内部の鉄筋や鉄骨は表面が不動体被膜で覆われていて錆びにくい。しかしながら、経時的にコンクリート層が中性化して鉄筋や鉄骨を覆っている不動体被膜が消失したり、あるいはコンクリート層に亀裂が発生して、そこから塩分が混入すると、鉄筋や鉄骨が錆びてコンクリート構造物の強度が低下することがある。そこで、コンクリート構造物内部の鉄筋や鉄骨を防錆処理を行なうことが必要となる。

コンクリート構造物内部の鉄筋や鉄骨の防錆処理方法として、コンクリート構造物のコンクリート層の表面にセメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと水とを含むセメント含有防錆剤組成物を塗設し、亜硝酸カルシウムが水に溶解して生成する亜硝酸イオンをコンクリート層に浸透させる方法が知られている。このセメント含有防錆剤組成物を用いる方法は、コンクリート層の亀裂も同時に補修できる点で有利な方法である。

特許文献１には、セメント含有防錆剤組成物中の亜硝酸イオンをコンクリート構造物のコンクリート層に効率良く浸透させる方法として、コンクリート構造物のコンクリート層の表面に、亜硝酸カルシウムをセメントに対して１〜２５質量％の量にて含むセメント含有防錆剤組成物を塗設した後、該組成物が未硬化状態にあるうちにその表面をエポキシ樹脂含有塗料で被覆する方法が記載されている。この特許文献１によれば、エポキシ樹脂含有塗料で被覆することによって、雨水等によってセメント含有防錆剤組成物の表面が水に濡れてもセメント含有防錆剤組成物から亜硝酸イオンが外部に溶出しにくくなるため、亜硝酸イオンをコンクリート層に効率良く浸透させることが可能となるとされている。

特許文献２には、亜硝酸カルシウム水溶液に、アルカンスルホン酸塩及びジアルキルスルホコハク酸塩、そして更にポリオキシエチレンアルキルエーテルを添加して、コンクリート構造物のコンクリート層に塗布することより、亜硝酸イオンがコンクリート層に浸透し易くなることが記載されている。

一方、亜硝酸カルシウムは、セメントの硬化促進剤としても作用することが知られている。特許文献３には、亜硝酸カルシウムと界面活性混和剤とを添加した硬練りコンクリートを用いて即時脱型コンクリート製品を製造することが記載されている。但し、この特許文献３には硬練りコンクリートを防錆剤組成物として使用することについては一切記載はない。

特開平８−１２４６７号公報特開２００５−７６０３８号公報特開２００１−３０２３０９号公報

特許文献１に記載されているコンクリート構造物のコンクリート層に塗設したセメント含有防錆剤組成物の表面をエポキシ樹脂で被覆する方法は、コンクリート層への亜硝酸イオンの浸透性を向上させる方法の一つとして有用であるが、亜硝酸イオンの外部への溶出を防止するためにエポキシ樹脂で被覆することが必要となり、このためのコストがかかるという問題がある。

従って、本発明の目的は、効率良く亜硝酸イオンをコンクリート層に浸透させることができ、特にエポキシ樹脂などで被覆しなくとも亜硝酸イオンの外部への溶出が殆ど発生しないセメント含有防錆剤組成物、及びそのセメント含有防錆剤組成物を用いたコンクリート構造物内部の鉄筋もしくは鉄骨の防錆処理方法を提供することにある。

本発明者は、セメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと水とを含むセメント含有防錆剤組成物において、亜硝酸カルシウムの含有量をセメント１００質量部に対して０．２０〜２．５０質量部の範囲の量とし、そして水１００質量部に対して０．０１〜１．００質量部の範囲の量の界面活性剤を添加すると、コンクリート構造物のコンクリート層への亜硝酸イオンの浸透性が顕著に向上することを見出し、本発明を完成した。

従って、本発明は、セメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと水とを含む、鉄筋もしくは鉄骨の周囲にコンクリート層を設けたコンクリート構造物用のセメント含有防錆剤組成物であって、亜硝酸カルシウムがセメント１００質量部に対して０．２０〜２．５０質量部の範囲の量にて含まれ、そして水１００質量部に対して０．０１〜１．００質量部の範囲の量の界面活性剤を含むことを特徴とするセメント含有防錆剤組成物にある。

本発明のセメント含有防錆剤組成物の好ましい態様は次の通りである。
（１）セメントが超速硬セメントである。
（２）さらにフライアッシュをセメント１００質量部に対して５〜１００質量部の範囲の量にて含む。
（３）界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルエーテルである。
（４）界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルエーテルとジアルキルスルホコハク酸塩とアルカンスルホン酸塩との混合物である。

本発明はまた、鉄筋もしくは鉄骨の周囲にコンクリート層を設けたコンクリート構造物のコンクリート層の表面に、上記本発明のセメント含有防錆剤組成物を塗設する鉄筋もしくは鉄骨の防錆処理方法にもある。

本発明のセメント含有防錆剤組成物は、亜硝酸カルシウムの含有量がセメント１００質量部に対して０．２０〜２．５０質量部の範囲と比較的少量であり、界面活性剤の添加によりコンクリート構造物のコンクリート層に亜硝酸イオンが速やかに浸透する。従って、本発明のセメント含有防錆剤組成物を、コンクリート構造物のコンクリート層の表面に塗設すると、雨水等によりセメント含有防錆剤組成物の表面が水に濡れても、亜硝酸イオンの外部への溶出が少なくなる。また、コンクリート層表面の亀裂が補修されるため、コンクリート構造物内部の鉄筋や鉄骨の防錆性が向上し、コンクリート構造物の強度を長期間にわたって維持することができる。

本発明のセメント含有防錆剤組成物は、セメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと水、そして界面活性剤を含む。ただし、亜硝酸カルシウムの含有量は、セメント１００質量部に対して０．２０〜２．５０質量部の範囲、好ましくは０．３０〜２．００質量部の範囲である。界面活性剤の含有量は、水１００質量部に対して０．０１〜１．００質量部の範囲、好ましくは０．０３〜０．３０質量部の範囲である。

セメントとしては、ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超速硬セメントを用いることができる。施工時間の短縮化の観点から言えば、硬化速度が速い超速硬セメントが好ましい。超速硬セメントとポルトランドセメントとを混合して、硬化速度を調節して用いてもよい。

超速硬セメントは、硬化成分としてカルシウムアルミネートを含むセメントであることが好ましい。カルシウムアルミネートを含む超速硬セメントとしては、例えば、ジェットセメント（住友大阪セメント（株）製）、スーパージェットセメント（小野田ケムコ（株）製）がある。

細骨材としては、川砂、陸砂、海砂などの通常のセメント組成物に用いられているものを用いることができる。また、ＪＩＳＡ５００５に規定されている砕砂を用いることができる。本発明のセメント含有防錆剤組成物は、砂利や砕石などの粗骨材を含んでいてもよい。

界面活性剤は、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、又はノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤との混合物であることが好ましく、ノニオン界面活性剤又はノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤との混合物であることがより好ましい。

ノニオン界面活性剤は、エーテル型ノニオン界面活性剤であることが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであることがより好ましい。

アニオン界面活性剤は、ジアルキルスルホコハク酸塩及びアルカンスルホン酸塩であることが好ましい。

セメント含有防錆剤組成物の水の含有量は、固形分１００質量部に対して３〜２０質量部の範囲にあることが好ましく、５〜１０質量部の範囲にあることが好ましい。

セメント含有防錆剤組成物には、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカヒューム、石膏、炭酸カルシウム粉末、減水剤、ＡＥ剤、ＡＥ減水剤、繊維、浸透助剤（例：グリセリン、エチレングリコール）、遅延剤などの混和剤を添加してもよい。

フライアッシュは、セメントが超速硬セメントである場合に特に、セメント含有防錆剤組成物の硬化物の強度を高める効果が高い。フライアッシュの添加量は、セメント１００質量部に対して５〜１００質量部の範囲の量であることが好ましい。

セメントが超速硬セメントである場合は、遅延剤にはクエン酸ナトリウムを用いることが好ましい。クエン酸ナトリウムの添加量は、セメント１００質量部に対して０．１〜１．０質量部の範囲にあることが好ましい。

本発明のセメント含有防錆剤組成物は、セメントや細骨材を混合して調製した粉体組成物と、水に亜硝酸カルシウムと界面活性剤とを溶解させて調製した混練水とを混合することにより製造することができる。

本発明のセメント含有防錆剤組成物は、はけ塗り、こて塗り、吹付けなどの常法によりコンクリート構造物のコンクリート層の表面に塗設することができる。セメント含有防錆剤組成物の塗設厚は、通常は５〜５０ｍｍの範囲である。

セメント含有防錆剤組成物を塗設する前には、コンクリート層の表面を水洗したり、研磨することが好ましい。また、セメント含有防錆剤組成物の硬化前もしくは硬化後に、セメント含有防錆剤組成物の表面にエポキシ樹脂などの樹脂材料やセメント組成物を塗設してもよい。

［実施例１〜２、比較例１］
下記の表１に示す配合の粉体組成物と混練水とを混合してセメント組成物を製造した。

表１
────────────────────────────────────────
実施例１実施例２比較例１
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粉体組成物
ポルトランドセメント（ｋｇ）３０．０３０．０３０．０
東北硅砂４号（ｋｇ）４５．０４５．０４５．０
東北硅砂５号（ｋｇ）２５．０２５．０２５．０
────────────────────────────────────────
混練水
水（ｋｇ）１０．０１０．０１０．０
亜硝酸カルシウム（ｋｇ）０．２００００．２００００．２０００
ノニオン界面活性剤（ｋｇ）０．０１０００．００５００
アニオン界面活性剤Ａ（ｋｇ）００．００２５０
アニオン界面活性剤Ｂ（ｋｇ）００．００２５０
────────────────────────────────────────
注）ノニオン界面活性剤：ポリオキシエチレンラウリルエーテル（オキシエチレン基数：６〜９）
アニオン界面活性剤Ａ：ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム
アニオン界面活性剤Ｂ：アルカンスルホン酸ナトリウム（炭素原子数：１６）

施工後２５年経過した鉄筋コンクリート構造物のコンクリート打ち放し仕上げ外壁面のコンクリート層の表面を高圧水で洗浄、乾燥した後に、上記セメント組成物を１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍの各厚みで塗設した。塗設後、雨水を想定して、セメント組成物の表面に１週間おきに水を５０ｍＬ／ｍ²の量にて噴霧した。
３ヶ月後、鉄筋コンクリート構造物から直径５０ｍｍのコアを抜き取り、得られたコアをコンクリート層の表面からの深さが１５ｍｍの位置から５ｍｍ毎に切断し、得られた切断片を乳鉢にて粉砕した。得られた粉砕物の亜硝酸イオン量（μｇ）と水分量（ｇ）とを測定し、下記式により、粉砕物中の水分に含まれる亜硝酸イオン濃度（質量ｐｐｍ）を算出した。その結果を表２に示す。

亜硝酸イオン濃度（質量ｐｐｍ）＝粉砕物の亜硝酸イオン量（μｇ）／粉砕物の水分量（ｇ）

なお、粉砕物の亜硝酸イオン量と水分量は、下記の方法により測定した。
（１）亜硝酸イオン量の測定方法
粉砕物２ｇを精製水４８ｇに浸漬し、２日間静置して亜硝酸イオンを抽出した。抽出水中の亜硝酸イオン濃度を、亜硝酸試験紙（ＱＵＡＮＴＯＦＩＸ、ＭＡＣＨＥＲＥＹＮＡＧＥＬ社製）にて測定した。亜硝酸イオン濃度に精製水量（４８ｇ）を乗じて、粉砕物２ｇから抽出された亜硝酸イオン量に換算した。

（２）水分量の測定方法
粉砕物２ｇを温度１００℃で２時間加熱、乾燥し、乾燥後の質量減量を水分量とした。

表２
────────────────────────────────────────
亜硝酸イオンの濃度（質量ｐｐｍ）
セメント組成物コンクリート層の表面からの深さ（ｍｍ）
の塗設厚 ─────────────────────────────
（ｍｍ）１５〜２０２５〜３０３５〜４０４５〜５０５５〜６０
────────────────────────────────────────
実施例１１０６５１５１２２９８６５１８
２０１３２４１１１０６０３１２２４１
３０２０８７１５７０８８６２０２５７
実施例２１０８７２６１１３４３８２２３
２０１５７２１２０５６８９１６０４７
３０２４３６１９０４１１５２２４９７６
────────────────────────────────────────
比較例１１０１３１１２０００
２０２８５２５６００
３０４３２３４９００
────────────────────────────────────────

上記表２の結果から明らかなように、亜硝酸カルシウムと界面活性剤とを含むセメント組成物（実施例１、２）は、表面が水に濡れても、亜硝酸カルシウムのみを含むセメント組成物（比較例１）と比較して、コンクリート層に亜硝酸イオンを浸透させる効果が大きい。

［実施例３〜５、比較例２、３］
下記の表３に示す配合の粉体組成物と混練水とを混合してセメント組成物を製造した。

表３
────────────────────────────────────────
実施例３比較例２実施例４比較例３実施例５
────────────────────────────────────────
粉体組成物
セメントＡ（ｋｇ） 20.0 20.0 0 0 0
セメントＢ（ｋｇ） 0 0 20.0 20.0 14.0
東北硅砂４号（ｋｇ） 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0
東北硅砂５号（ｋｇ） 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0
フライアッシュ（ｋｇ） 0 0 0 0 6.0
減水剤（ｋｇ） 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
────────────────────────────────────────
混練水
水（ｋｇ） 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
亜硝酸カルシウム（ｋｇ） 0.2000 0 0.2000 0 0.2000
ノニオン界面活性剤（ｋｇ） 0.0050 0 0.0050 0 0.0050
アニオン界面活性剤Ａ（ｋｇ） 0.0025 0 0.0025 0 0.0025
アニオン界面活性剤Ｂ（ｋｇ） 0.0025 0 0.0025 0 0.0025
クエン酸ナトリウム（ｋｇ） 0 0 0.1000 0.1000 0.1000
────────────────────────────────────────
注）セメントＡ：ポルトランドセメント
セメントＢ：超速硬セメント（スーパージェットセメント、小野田ケムコ（株）製）
ノニオン界面活性剤：ポリオキシエチレンラウリルエーテル（オキシエチレン基数：６〜９）
アニオン界面活性剤Ａ：ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム
アニオン界面活性剤Ｂ：アルカンスルホン酸ナトリウム（炭素原子数：１６）

上記セメント組成物について、下記の評価を行なった。その結果を表４に示す。

（１）防錆性試験
縦４００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ１００ｍｍの型枠を用意し、この型枠の縦方向の中央、高さ３０ｍｍの位置に、直径１９ｍｍの丸鋼を配置した。次いで型枠に、ポルトランドセメント１３ｋｇ、砕石５０ｋｇ、砂４７ｋｇ、食塩０．２５ｋｇ、そして水８ｋｇを含むセメント組成物を打設し、温度２０℃、相対湿度６５％の条件で１４日間養生し、防錆性試験用試験体を作成した。次に防錆性試験用試験体の底面（丸鋼からの距離が３０ｍｍとなる面）にセメント組成物試料を２０ｍｍの厚さで塗設し、残りの面には耐水エポキシ樹脂を塗設した。セメント組成物試料を塗設した各試験体を温度２０℃、相対湿度６５％の条件で１４日間静置した後、さらに温度５０℃、相対湿度９０％の条件で３ヶ月間静置した。静置後、試験体を破壊して、丸鋼を取り出し、丸鋼の表面の状態を目視で観察した。

（２）凝結の始発時間
ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）に規定されているビカー針装置凝結試験により凝結の始発時間を測定した。

（３）塗設性試験
ＪＩＳＡ５３７１（プレキャスト無筋コンクリート製品）の付属書２．普通平板に準拠した市販コンクリート平板を縦置きし、そのコンクリート平板に左官こてを用いてセメント組成物試料を塗設し、こての操作性及び平板面への付着性を評価した。こて操作性は塗布作業のし易さの指標となり、付着性は厚塗りのし易さの指標となる。

（４）圧縮強度
ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理試験方法）に規定されている強さ試験により、１日、７日、２８日、９１日経時の圧縮強度（Ｎ／ｍｍ）を測定した。

表４
────────────────────────────────────────
凝結の塗設性試験圧縮強度（Ｎ／ｍｍ）
始発時間───────── ─────────────
錆発生試験（分）こて操作性付着性１日７日２８日９１日
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実施例３錆発生なし２３０良良１０３５５４７６
比較例２錆発生あり２４０普通普通７３２４９６５
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実施例４錆発生なし２２良良３８４７５２７１
比較例３錆発生あり２５硬い付き難い３３４２４８５９
────────────────────────────────────────
実施例５錆発生なし２３良極めて良３７４８６９８８
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上記表４の結果から明らかなように、亜硝酸カルシウムと界面活性剤とを含むセメント組成物（実施例３〜５）を塗設したコンクリート構造物は、塩素イオン存在下でも鉄筋が錆びにくくなる。
また、実施例３と比較例２及び実施例４と比較例３との比較から、亜硝酸カルシウムと界面活性剤とを含むセメント組成物はこて操作性と付着性が良好となる。
さらに、実施例３と比較例２及び実施例４と比較例３との比較から、亜硝酸カルシウムと界面活性剤とを含むセメント組成物は硬化物の強度が高い。
特に、超速硬セメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと界面活性剤とフライアッシュと水とを含むセメント組成物（実施例５）は、付着性が極めて良好で、かつ硬化物の強度が高い。

Claims

セメントと細骨材と亜硝酸カルシウムと水とを含む、鉄筋もしくは鉄骨の周囲にコンクリート層を設けたコンクリート構造物用のセメント含有防錆剤組成物であって、亜硝酸カルシウムがセメント１００質量部に対して０．２０〜２．５０質量部の範囲の量にて含まれ、そして水１００質量部に対して０．０１〜１．００質量部の範囲の量の界面活性剤を含むことを特徴とするセメント含有防錆剤組成物。
セメントが超速硬セメントである請求項１に記載のセメント含有防錆剤組成物。
さらに、フライアッシュをセメント１００質量部に対して５〜１００質量部の範囲の量にて含む請求項１に記載のセメント含有防錆剤組成物。
界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルエーテルである請求項１に記載のセメント含有防錆剤組成物。
界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルエーテルとジアルキルスルホコハク酸塩とアルカンスルホン酸塩との混合物である請求項１に記載のセメント含有防錆剤組成物。
鉄筋もしくは鉄骨の周囲にコンクリート層を設けたコンクリート構造物のコンクリート層の表面に、請求項１乃至５のうちのいずれかの項に記載のセメント含有防錆剤組成物を塗設する鉄筋もしくは鉄骨の防錆処理方法。