JP2011011934A - Hydrogel sheet for concrete modification and concrete modification method using the same - Google Patents

Hydrogel sheet for concrete modification and concrete modification method using the same Download PDF

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Kunio Yanagibashi
邦生 柳橋
Yosaku Ikeo
陽作 池尾
Takatoshi Ogawa
孝寿 小川
Kazumasa Inoue
和政 井上
Kazutoshi Haraguchi
和敏 原口
Katsuhito Kuroki
勝仁 黒木
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Kawamura Institute of Chemical Research
Takenaka Komuten Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogel sheet for concrete modification, capable of efficiently feeding an electrolyte solution to the concrete, and a concrete modification method using the same, whereby the electrolyte solution can be fed into a concrete formed body through a simple method so as to modify the interior of the concrete by the function of the electrolyte solution without causing any great damage to the concrete formed body.SOLUTION: The hydrogel sheet 10 for concrete modification includes a gel sheet having a three-dimensional net structure which includes a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral and is impregnated with the electrolyte solution having an ion concentration of ≥0.1-≤15 mol/kg-HO, provided that the weight ratio of the electrolyte solution to the dry gel sheet is 2-100.

Description

本発明は、コンクリート成形体の改質に用いるヒドロゲルシート及びそれを用いたコンクリート改質方法に関し、コンクリート構造物やコンクリート成形体において、中性化したコンクリート内部をアルカリ化して回復させるために好適に用いられるアルカリ水溶液の保持性に優れたヒドロゲルシート及びそれを用いた簡易なコンクリート改質方法に関する。   The present invention relates to a hydrogel sheet used for modification of a concrete molded body and a concrete modification method using the same, and is suitable for alkalizing and recovering neutralized concrete inside in a concrete structure or a concrete molded body. The present invention relates to a hydrogel sheet excellent in retention of an alkaline aqueous solution used and a simple concrete reforming method using the hydrogel sheet.

コンクリート成形体を構成するコンクリートは、通常はアルカリ性を維持しており、内部に配置された鉄筋、鉄骨等の鋼材の酸化反応が抑制されるために錆が発生せず、強度が長期間維持される。しかしながら、経時により、空気中の二酸化炭素の浸透によりアルカリ性が低下し、アルカリ性の低下に伴う成形体の劣化が懸念されている。
近年、省エネルギー、或いは、安全性維持の観点から、コンクリート構造物の長寿命化或いは耐震性、耐久性の維持を目的とした技術が種々提案されている。詳細には、コンクリート構造物の中に配置されている鉄筋、鉄骨等の鋼材の防錆性を長期的かつ効果的に維持することを目的として、既存の構造物に適用する方法が望まれている。
現在、一般に行われる方法としては、表面が中性化したコンクリート構造物の表面コンクリートの一部を剥離し、露出した鋼材表面をアルカリ処理し、その後、新たなコンクリートで補修する方法が挙げられるが、これらは、コンクリート成形体の一部を、鉄筋に達する深さまで剥離するなど、工数がかかるという問題があった。
The concrete that constitutes the concrete molded body usually maintains alkalinity, and since the oxidation reaction of steel materials such as reinforcing bars and steel frames is suppressed, rust does not occur and the strength is maintained for a long time. The However, with the passage of time, the alkalinity decreases due to the infiltration of carbon dioxide in the air, and there is concern about the deterioration of the molded product due to the decrease in alkalinity.
In recent years, various technologies have been proposed for the purpose of extending the life of concrete structures or maintaining earthquake resistance and durability from the viewpoint of energy saving or safety maintenance. Specifically, a method of applying to existing structures is desired for the purpose of maintaining long-term and effective rust prevention of steel materials such as reinforcing bars and steel frames arranged in concrete structures. Yes.
Currently, as a generally performed method, there is a method in which a part of surface concrete of a concrete structure having a neutral surface is peeled off, an exposed steel surface is treated with alkali, and then repaired with new concrete. These have the problem that man-hours are required, such as peeling a part of the concrete molded body to a depth that reaches the reinforcing bar.

これに対し、コンクリート表面にアルカリ電解質の保持層と外部電極を設け、構造物内に存在する鋼材に到達する深さの孔を形成し、そこに導電体を挿入して鋼材に接触させることで鋼材自体を電極として通電し、電気浸透原理を利用してアルカリ剤を鉄筋の近傍まで浸透させ、鉄筋の酸化を抑制する方法(例えば、特許文献1参照。)や、当該方法において、アルカリ剤や温度条件を制御して処理効率を向上させる方法(例えば、特許文献2〜4参照。)が提案されている。この方法においても、コンクリート成形体自体に孔を形成しなければならず、成形体を破壊する必要があり、工数がかかるという問題があった。
また、成形体を破壊しない方法として、コンクリート成形体の所定領域を耐アルカリ性シートで被覆、固定化し、固定化されたシート内部にアルカリ剤を注入してコンクリート表面に浸透させる方法が提案されている(例えば、特許文献5参照。)。しかしながら、コンクリート成形体は細骨材、粗骨材を含有しており、成形体内部に存在する空隙が極めて小さいために、数nm〜数十nmという微細な空隙を有するコンクリート成形体へアルカリ剤を浸透させるのは困難であった。
In contrast, by providing an alkaline electrolyte retention layer and external electrodes on the concrete surface, forming a hole with a depth reaching the steel material existing in the structure, and inserting a conductor there to contact the steel material The steel material itself is energized as an electrode, and an alkaline agent is infiltrated to the vicinity of the reinforcing bar using the electroosmosis principle to suppress the oxidation of the reinforcing bar (for example, refer to Patent Document 1). A method (for example, refer to Patent Documents 2 to 4) for improving the processing efficiency by controlling the temperature condition has been proposed. Even in this method, there is a problem in that holes must be formed in the concrete molded body itself, the molded body needs to be destroyed, and man-hours are required.
Further, as a method for preventing destruction of the molded body, a method has been proposed in which a predetermined region of a concrete molded body is covered and fixed with an alkali-resistant sheet, and an alkaline agent is injected into the fixed sheet so as to penetrate into the concrete surface. (For example, refer to Patent Document 5). However, the concrete molded body contains fine aggregates and coarse aggregates, and since the voids present in the molded body are extremely small, an alkaline agent is applied to a concrete molded body having a fine gap of several nanometers to several tens of nanometers. It was difficult to penetrate.

特開平5−148061号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-180661 特開平6−24871号公報JP-A-6-24871 特開平8−91958号公報JP-A-8-91958 特開平7−291767号公報JP-A-7-291767 特開平11−79868号公報JP-A-11-79868

上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、コンクリートに効率よく電解質溶液を供給しうるコンクリート改質用ヒドロゲルシートを提供することにある。
また、本発明のさらなる目的は、コンクリート成形体に大きな損傷を与えることなく、簡易な方法で、コンクリート成形体内部に電解質溶液を供給することができ、該電解質溶液の機能によりコンクリート内部の中性化を抑制し、或いは、中性化したコンクリートをアルカリ化することができ、コンクリートの中性化に起因する鋼材の劣化やそれに伴うコンクリート成形体の強度低下を抑制しうるコンクリート改質方法を提供することにある。
An object of the present invention made in view of the above problems is to provide a hydrogel sheet for concrete modification that can efficiently supply an electrolyte solution to concrete.
A further object of the present invention is to supply an electrolyte solution into the concrete molded body by a simple method without damaging the concrete molded body, and the function of the electrolyte solution can neutralize the concrete. A concrete reforming method that can neutralize or neutralize neutralized concrete and suppress deterioration of steel materials and the resulting decrease in strength of concrete compacts due to the neutralization of concrete. There is to do.

本発明者らは、ミクロな三次元架橋構造を有し、力学的強靱性及び柔軟性に優れ、且つ電解質溶液の保持性及び除放性に優れたヒドロゲルシートを用いることで、上記目的を解決しうることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートは、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに、イオン濃度0.1〜15mol/kg−HOの電解質溶液を乾燥ゲルシート重量に対して2〜100倍含んでなるヒドロゲルシートである。
なお、前記ヒドロゲルシートは、その引っ張り試験により測定した引っ張り強度が10kPa以上1000kPa以下であり、破断伸びが100%以上2000%以下であり、且つ、圧縮試験に供して、80%まで歪を与えたときにヒドロゲルシートが破壊しないことにより、実用に適する強度と柔軟性を達成できるため、このような物性を有するものが好ましい。
また、前記電解質溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び、水酸化リチウムから選択される1種以上のアルカリ剤を、イオン濃度0.1mol/kg−HO以上15mol/kg−HO以下の範囲で含むアルカリ性溶液であることが好ましい態様である。
このようなヒドロゲルシートは、支持体に積層される、或いは、ゲルシートの内部に液透過性の補強シートを含むなど、補強材を備える態様をとることもできる。
The present inventors have solved the above object by using a hydrogel sheet having a micro three-dimensional cross-linking structure, excellent mechanical toughness and flexibility, and excellent retention and release of electrolyte solution. As a result, the present invention has been completed.
That is, the hydrogel sheet for concrete modification of the present invention has a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral, and has an ion concentration of 0.1 to 15 mol / kg-H 2 O. It is a hydrogel sheet comprising an electrolyte solution 2 to 100 times the dry gel sheet weight.
The hydrogel sheet had a tensile strength measured by a tensile test of 10 kPa or more and 1000 kPa or less, a breaking elongation of 100% or more and 2000% or less, and was subjected to a compression test and was strained to 80%. Since the hydrogel sheet sometimes does not break down, strength and flexibility suitable for practical use can be achieved, and those having such physical properties are preferable.
In addition, as the electrolyte solution, one or more alkali agents selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide are used at an ion concentration of 0.1 mol / kg-H 2 O to 15 mol / kg-H. It is a preferable embodiment that the alkaline solution is contained within a range of 2 O or less.
Such a hydrogel sheet may be laminated on a support, or may include a reinforcing material such as a liquid-permeable reinforcing sheet inside the gel sheet.

また、本発明の請求項5に係るコンクリート改質方法は、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに、イオン濃度0.1mol/kg−HO以上15mol/kg−HO以下の電解質溶液を乾燥ゲルシート重量に対して2倍〜100倍含んでなるヒドロゲルシートを得る工程と、コンクリート成形体の表面に、該ヒドロゲルシートを密着させる工程と、を有することを特徴とする。
なお、本発明のコンクリート改質方法において、前記ヒドロゲルシートを密着させる工程に先立ち、前記コンクリート成形体の表面を乾燥させる工程を行うことが、電解質溶液の浸透性を向上させる観点から好ましい。
さらに、前記ヒドロゲルシートを密着させる工程の後に、ヒドロゲルシートを水不透過性シートで被覆する工程を有することが電解質溶液の保持性の観点から好ましい。
この改質方法において、ヒドロゲルシートが保持する電解質溶液が減少した場合、所望により、前記ゲルシートに電解質溶液、電解質成分及び水から選択される少なくとも1種を供給する工程を行うことができる。
Moreover, the concrete modification method according to claim 5 of the present invention is a gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral, and an ion concentration of 0.1 mol / kg-H 2 O. A step of obtaining a hydrogel sheet comprising an electrolyte solution of 15 mol / kg-H 2 O or less from 2 to 100 times the dry gel sheet weight, a step of closely attaching the hydrogel sheet to the surface of the concrete molded body, It is characterized by having.
In addition, in the concrete modification | reformation method of this invention, it is preferable from the viewpoint of improving the permeability of electrolyte solution to perform the process of drying the surface of the said concrete molded object prior to the process of making the said hydrogel sheet contact | adhere.
Furthermore, it is preferable from a viewpoint of the electrolyte solution retainability to have a step of coating the hydrogel sheet with a water-impermeable sheet after the step of bringing the hydrogel sheet into close contact.
In this modification method, when the electrolyte solution retained by the hydrogel sheet decreases, a step of supplying at least one selected from an electrolyte solution, an electrolyte component, and water to the gel sheet can be performed as desired.

本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートは、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートを用いることで、該三次元網目構造に電解質溶液を安定に保持することができる。また、電解質溶液を適量保持したヒドロゲルシートは、適度な強度、柔軟性及び表面タック性を有するために、コンクリート成形体表面に適用することで、シートの形状を安定に維持しつつ、成形体表面の形状に追随し、且つ接着剤を用いることなく形成体表面との良好な密着性を達成するため、コンクリート成形体表面から長時間にわたり電解質溶液をコンクリートに供給することができる。
また、このようなコンクリート改質用ヒドロゲルシートを用いることで、コンクリート成形体に損傷を与えることなく、電解質溶液、特に、中性化の抑制に有効なpH11以上であるような、鋼材の酸化を抑制しうるアルカリ性の溶液を、長期間にわたりコンクリート成形体表面から供給することができるために、中性化したコンクリートのアルカリ性向上、或いは、経時的な中性化の抑制といったコンクリートの改質を簡易に実施することが可能である。
なお、本発明の処理方法が適用されるコンクリート成形体は、水、セメント、混和材料、骨材を含有するコンクリート組成物を硬化して得られるものであれば特に制限はなく、ビルなどの建築物、ダムや橋脚などの土木構造物、コンクリート製の隔壁、ベンチ、オブジェなどのいずれをも包含するものである。
The hydrogel sheet for concrete modification of the present invention uses a gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral, so that the electrolyte solution is stably held in the three-dimensional network structure. be able to. In addition, the hydrogel sheet holding an appropriate amount of the electrolyte solution has moderate strength, flexibility, and surface tackiness. Therefore, the hydrogel sheet is applied to the surface of the concrete molded body, so that the surface of the molded body is stably maintained while maintaining the shape of the sheet. In order to achieve good adhesion to the surface of the formed body without using an adhesive, the electrolyte solution can be supplied to the concrete over a long period of time.
In addition, by using such a hydrogel sheet for modifying concrete, oxidation of the steel solution such that the electrolyte solution, in particular, pH 11 or more effective in suppressing neutralization can be performed without damaging the concrete molded body. Since the alkaline solution that can be suppressed can be supplied from the surface of the concrete compact for a long period of time, it is easy to improve the alkalinity of the neutralized concrete or to improve the concrete such as to suppress neutralization over time. Can be implemented.
The concrete molded body to which the treatment method of the present invention is applied is not particularly limited as long as it is obtained by curing a concrete composition containing water, cement, an admixture, and an aggregate. This includes any structure, civil engineering structures such as dams and piers, concrete partition walls, benches, and objects.

本発明によれば、モルタル、コンクリート中のセメント水和物の炭酸化反応により中性化が進行するコンクリート成形体内部のアルカリ性を、成形体を損傷することなく簡易な方法で回復させることができるため、既存の建造物などに定期的に処理することで、コンクリート中のアルカリ性の環境が維持される。従って、内部に存在する鋼材の腐食による強度低下が効果的に抑制され、コンクリート成形体の耐久性を向上させることができる。さらに、非破壊で改質が可能であるため、歴史的建造物などのコンクリート成形体の改質にも好適に使用しうる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the alkalinity inside the concrete molded object which neutralization advances by the carbonation reaction of the cement hydrate in mortar and concrete can be recovered by a simple method without damaging the molded object. Therefore, the alkaline environment in the concrete is maintained by periodically treating existing buildings and the like. Therefore, the strength reduction due to corrosion of the steel material existing inside is effectively suppressed, and the durability of the concrete molded body can be improved. Furthermore, since it can be modified nondestructively, it can be suitably used for modifying a concrete molded body such as a historical building.

本発明によれば、コンクリートに効率よく電解質溶液を供給しうるコンクリート改質用ヒドロゲルシートを提供することができる。
また、本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートを用いることで、コンクリート成形体に大きな損傷を与えることなく、簡易な方法で、コンクリート成形体内部に電解質溶液を供給することができ、該電解質溶液の機能によりコンクリート内部の中性化を抑制し、或いは、中性化したコンクリートをアルカリ化することができ、コンクリートの中性化に起因する鋼材の劣化やそれに伴うコンクリート成形体の強度低下を抑制しうるコンクリート改質方法を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogel sheet for concrete modification | reformation which can supply an electrolyte solution to concrete efficiently can be provided.
Further, by using the hydrogel sheet for modifying concrete according to the present invention, an electrolyte solution can be supplied into the concrete molded body by a simple method without damaging the concrete molded body. The function can suppress the neutralization of the concrete inside, or alkalinize the neutralized concrete, and suppress the deterioration of the steel material and the resulting decrease in the strength of the concrete compact due to the neutralization of the concrete. It is possible to provide a concrete reforming method.

本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートであって、ゲルシート内に補強材を有するものの一態様を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one aspect | mode of the hydrogel sheet for concrete modification | reformation of this invention which has a reinforcing material in a gel sheet. 本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートであって、補強材として支持体シートを有するものの一態様を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows one aspect | mode of the hydrogel sheet for concrete modification | reformation of this invention which has a support body sheet as a reinforcing material.

以下、本発明を詳細に説明する。
<コンクリート改質用ヒドロゲルシート>
本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートは、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに、イオン濃度0.1〜15mol/kg−HOの電解質溶液を乾燥ゲルシート重量に対して2倍〜100倍含浸させてなることを特徴とする。
本発明のヒドロゲルシートの形成に有用なゲルシート(乾燥ゲルシート)は、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とが複合して形成された三次元網目構造を有し、該三次元網目構造中に液状成分を安定して保持しうる有機無機複合体シートであり、液状成分としての電解質溶液の保持性に優れる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Hydrogel sheet for concrete modification>
The hydrogel sheet for concrete modification of the present invention is an electrolyte solution having an ion concentration of 0.1 to 15 mol / kg-H 2 O on a gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral. Is impregnated with 2 to 100 times the weight of the dry gel sheet.
The gel sheet (dry gel sheet) useful for forming the hydrogel sheet of the present invention has a three-dimensional network structure formed by combining a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral. It is an organic-inorganic composite sheet that can stably hold a liquid component, and has excellent retention of an electrolyte solution as a liquid component.

〔ゲルシート〕
本発明に係る電解質成分を含むヒドロゲルシートは、水媒体中で水膨潤性粘土鉱物と水溶性有機高分子を構成する原料モノマーとを重合させた後、電解質成分を含ませる方法、もしくは、水膨潤性粘土鉱物と水溶性有機高分子を構成する原料モノマーとを、保持させようとする液状成分である電解質溶液との共存下、重合させる方法などにより製造することができる。
このようなゲルシートは、例えば、特開2002−53629公報に記載の有機・無機複合ヒドロゲルをシート状に成形したものが挙げられ、ここに記載の有機・無機複合ヒドロゲルのシート状成形体を本発明に好適に使用することが可能である。また、前記ヒドロゲルシートを乾燥させた乾燥体(本発明でいう乾燥ゲルシート)を予め成形しておき、該乾燥ゲルシートに所望の電解質溶液を含浸させ、保持させることで本発明のヒドロゲルシートを得ることもできる。
[Gel sheet]
The hydrogel sheet containing an electrolyte component according to the present invention is a method of containing an electrolyte component after polymerizing a water-swellable clay mineral and a raw material monomer constituting a water-soluble organic polymer in an aqueous medium, or water swelling It can be produced by a method of polymerizing a functional clay mineral and a raw material monomer constituting a water-soluble organic polymer in the presence of an electrolyte solution which is a liquid component to be retained.
Examples of such a gel sheet include those obtained by forming an organic / inorganic composite hydrogel described in JP-A-2002-53629 into a sheet, and the sheet-like formed body of the organic / inorganic composite hydrogel described herein is the present invention. It is possible to use it suitably. In addition, a dried body (dried gel sheet referred to in the present invention) obtained by drying the hydrogel sheet is formed in advance, and the dried gel sheet is impregnated with a desired electrolyte solution and retained to obtain the hydrogel sheet of the present invention. You can also.

ゲルシートを構成する水溶性有機高分子は、水に溶解或いは膨潤する性質の有機高分子であって、原料モノマー1種のみからなる単独重合体であっても、2種以上のモノマーからなる共重合体であってもよい。なお、かかる水溶性や水膨潤性は特定の高分子濃度、温度、圧力条件や他の添加成分共存下などで達成されるものであってもよい。   The water-soluble organic polymer that constitutes the gel sheet is an organic polymer that dissolves or swells in water, and even if it is a homopolymer consisting of only one type of raw material monomer, it is a copolymer consisting of two or more types of monomers. It may be a coalescence. Such water solubility and water swellability may be achieved under specific polymer concentration, temperature, pressure conditions, coexistence of other additive components, and the like.

水溶性有機高分子は後述する水膨潤性粘土鉱物と相互作用を有するものが好ましく、例えば、水膨潤性粘土鉱物と水素結合、イオン結合、配位結合、共有結合等を形成できる官能基を有するものが好ましい。
このような官能基としては、具体的には、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などが挙げられ、これらの官能基を1種以上有する有機高分子が好ましく挙げられる。また、機能性を有する有機高分子が特に好ましく、例えば、水溶液中でのポリマー物性、例えば、親水性と疎水性などが、LCST(下限臨界共溶温度、Lower Critical Solution Temperature)前後のわずかな温度変化により大きく変化する特性をもつ機能性有機高分子などが好ましく挙げられる。
The water-soluble organic polymer preferably has an interaction with a water-swellable clay mineral, which will be described later, and has, for example, a functional group capable of forming a hydrogen bond, an ionic bond, a coordinate bond, a covalent bond, etc. with the water-swellable clay mineral. Those are preferred.
Specific examples of such functional groups include amide groups, amino groups, hydroxyl groups, tetramethylammonium groups, silanol groups, and epoxy groups, and organic polymers having one or more of these functional groups are preferable. Can be mentioned. Further, organic polymers having functionality are particularly preferable. For example, polymer properties in an aqueous solution, such as hydrophilicity and hydrophobicity, are slightly lower than before and after LCST (Lower Critical Solution Temperature). Preferable examples include functional organic polymers having characteristics that change greatly depending on changes.

ゲルシート形成に用いうる水溶性有機高分子の具体例として、アクリルアミド、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸誘導体の中から選択される一つ又は複数を重合して得られる水溶性有機高分子が挙げられる。また上記モノマーとその他の有機モノマーとをあわせて用いることも、均一な有機・無機複合ヒドロゲルが形成される限りにおいて可能である。
かかる水溶性有機高分子としては、ポリ(アクリルアミド)、ポリ(N−メチルアクリルアミド)、ポリ(N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(メタクリルアミド)、ポリ(N−メチルメタクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピルメタクリルアミド)、
Specific examples of water-soluble organic polymers that can be used for gel sheet formation include acrylamide, N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N, N-disubstituted methacrylamide derivatives, ( Water-soluble organic polymers obtained by polymerizing one or more selected from (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid derivatives. It is also possible to use the above monomer and other organic monomers in combination as long as a uniform organic / inorganic composite hydrogel is formed.
Such water-soluble organic polymers include poly (acrylamide), poly (N-methylacrylamide), poly (N-ethylacrylamide), poly (N-cyclopropylacrylamide), poly (N-isopropylacrylamide), poly (methacrylic). Amide), poly (N-methylmethacrylamide), poly (N-cyclopropylmethacrylamide), poly (N-isopropylmethacrylamide),

ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)、ポリ(N−アクリロイルピロリディン)、ポリ(N−アクリロイルピペリディン)、ポリ(N−アクリロイルメチルホモピペラディン)、ポリ(N−アクリロイルメチルピペラディン)、ポリ((メタ)アクリル酸)、ポリ((メタ)アクリル酸)エステル等が例示される。 Poly (N, N-dimethylacrylamide), poly (N, N-dimethylaminopropylacrylamide), poly (N-methyl-N-ethylacrylamide), poly (N-methyl-N-isopropylacrylamide), poly (N- Methyl-Nn-propylacrylamide), poly (N, N-diethylacrylamide), poly (N-acryloylpyrrolidin), poly (N-acryloylpiperidine), poly (N-acryloylmethylhomopiperazine), Examples include poly (N-acryloylmethylpiperazine), poly ((meth) acrylic acid), poly ((meth) acrylic acid) ester, and the like.

このような水溶性有機高分子は、水のみならず、水及び水と混和する有機溶媒の混合溶媒にも、溶解あるいは膨潤するものであってもよい。
ここで、水と混和する有機溶媒としては、水と混和する、即ち、水と混合することで均一相を形成する溶媒が挙げられ、これらの水と混和する有機溶媒としては、メタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどの極性溶媒が例示され、これらの1種又は2種以上と水との混合溶媒を用いることができる。このような混合溶媒における水と有機溶媒との混合溶媒は、ヒドロゲルシートの調製に、水に換えて使用することができるが、両者の混合割合は、後述する水膨潤性粘土が均一分散出来る範囲で任意に選択できる。
Such a water-soluble organic polymer may be dissolved or swelled not only in water but also in a mixed solvent of water and an organic solvent miscible with water.
Here, the organic solvent miscible with water includes a solvent miscible with water, that is, a solvent that forms a homogeneous phase by mixing with water. Examples of the organic solvent miscible with water include methanol, acetone, Examples include polar solvents such as methyl ethyl ketone and tetrahydrofuran, and a mixed solvent of one or more of these and water can be used. A mixed solvent of water and an organic solvent in such a mixed solvent can be used in place of water for the preparation of the hydrogel sheet, but the mixing ratio of both is within the range in which the water-swellable clay described later can be uniformly dispersed. Can be selected arbitrarily.

ゲルシートの調製に用いられる水膨潤性粘土鉱物とは、粘土鉱物のうち水に膨潤し均一分散可能なものであり、特に好ましくは水中で分子状(単一層)又はそれに近いレベルで均一分散可能な層状粘土鉱物が挙げられる。
本発明に用いうる水膨潤性粘土鉱物としては、例えば、水膨潤性スメクタイトや水膨潤性雲母などが用いられ、具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母などが挙げられる。
水膨潤性粘土鉱物は、ゲルシートの製造適性の観点からは、前記水溶性有機高分子の原料モノマーが溶解している溶液中において、微細、且つ、均一に分散していることが必要であり、特に上記溶液中において、粘土鉱物の沈殿が生じる、或いは、目視で確認できる程度の、即ち、溶液が濁った状態となるような、粘土鉱物の凝集体が生じることなく、微細な粒子、即ち、1〜10層程度のナノメーターレベルの厚みの状態で均一に分散している状態であることが好ましく、特に好ましくは1又は2層程度の厚みで分散しているものである。
The water-swellable clay mineral used in the preparation of the gel sheet is a clay mineral that swells in water and can be uniformly dispersed, and particularly preferably can be uniformly dispersed in water at a molecular level (single layer) or a level close thereto. Examples include layered clay minerals.
Examples of the water-swellable clay mineral that can be used in the present invention include water-swellable smectite and water-swellable mica. Specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite. , Water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica and the like.
The water-swellable clay mineral needs to be finely and uniformly dispersed in the solution in which the raw material monomer of the water-soluble organic polymer is dissolved from the viewpoint of the suitability for producing the gel sheet. Particularly in the above solution, precipitation of clay minerals occurs, or fine particles without the formation of agglomerates of clay minerals that can be visually confirmed, that is, the solution becomes cloudy, that is, It is preferably in a state of being uniformly dispersed in a thickness of about 1 to 10 layers, and particularly preferably in a thickness of about 1 or 2 layers.

本発明のヒドロゲルシートは、液状成分として後述する電解質溶液を保持する。ゲルシート製造時における水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物の含有量は、目的や使用する原料により適宜調整され、必ずしも限定されないが、電解質溶液としてアルカリ性水溶液を安定に保持するという観点からは、水膨潤性粘土鉱物濃度が1×10−2mol/L−HO、〜30×10−2mol/L−HO、水溶性有機高分子濃度が0.5mol/L−HO、〜5mol/L−HOの範囲であるヒドロゲルを用いることが好ましい。
また、ヒドロゲルシートをコンクリート成形体に密着させる際に好適な柔軟性や接着性などをヒドロゲルシートに付与するという観点からは、例えば、水膨潤性粘土鉱物濃度が1×10−2mol/L−HO、〜15×10−2mol/L−HO、水溶性有機高分子濃度が0.5mol/L−HO〜3mol/L−HOのヒドロゲルを用いることが好ましい。
The hydrogel sheet of the present invention holds an electrolyte solution described later as a liquid component. The content of the water-soluble organic polymer and the water-swellable clay mineral at the time of gel sheet production is appropriately adjusted depending on the purpose and the raw material used, and is not necessarily limited, but from the viewpoint of stably holding an alkaline aqueous solution as an electrolyte solution, Water-swellable clay mineral concentration is 1 × 10 −2 mol / L-H 2 O, ˜30 × 10 −2 mol / L-H 2 O, and water-soluble organic polymer concentration is 0.5 mol / L-H 2 O. It is preferable to use a hydrogel in the range of ˜5 mol / L—H 2 O.
Moreover, from the viewpoint of imparting suitable flexibility and adhesiveness to the hydrogel sheet when the hydrogel sheet is brought into close contact with the concrete molded body, for example, the water-swellable clay mineral concentration is 1 × 10 −2 mol / L−. H 2 O, it is preferable to use a ~15 × 10 -2 mol / L- H 2 O, a water-soluble organic polymer concentration of 0.5mol / L-H 2 O~3mol / L-H 2 O hydrogel.

前記条件で調整したゲルシートは、イオン濃度0.1mol/kg−HO〜15mol/kg−HOの電解質溶液を、乾燥ゲルシートの質量に対して2倍〜100倍の範囲で安定して保持できるため、本発明に有用である。 Gel sheet was adjusted by the conditions, the electrolyte solution ion concentration 0.1mol / kg-H 2 O~15mol / kg-H 2 O, stable in the range of 2 times to 100 times the weight of the dry gel sheet Since it can hold | maintain, it is useful to this invention.

また、保持できる電解質溶液の濃度を向上させるという観点からは、例えば、カルボン酸基のナトリウム塩やスルホン酸基のナトリウム塩などの、酸基や酸基の塩構造を含むイオン性基を前記した水溶性有機高分子中に3モル%以上80モル%以下の割合で含ませることが有効である。   Moreover, from the viewpoint of improving the concentration of the electrolyte solution that can be retained, for example, ionic groups containing an acid group or an acid group salt structure such as a sodium salt of a carboxylic acid group or a sodium salt of a sulfonic acid group are described above. It is effective to include the water-soluble organic polymer in a proportion of 3 mol% to 80 mol%.

〔電解質溶液〕
ヒドロゲルシートに含まれる電解質溶液は、コンクリートの改質目的により、電解質成分の種類、或いは、電解質溶液の濃度は適否選択されるが、本発明においては、イオン濃度は、pHが11以上のアルカリ性を示すように0.1mol/kg−HO〜15mol/kg−HOとすることが、コンクリートへの持続的な電解質供給の観点から好ましく、0.5mol/kg−HO〜10mol/kg−HOの範囲であることがより好ましい。
電解質成分の種類は特に限定しないが、炭酸化・中性化が進んだコンクリートのアルカリ性の回復、或いは、中性化の抑制を目的とする場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び、水酸化リチウムから選択される1種以上のアルカリ剤を含有し、該アルカリ剤のアルカリ性水溶液中のイオン濃度が0.1mol/kg−HO〜15mol/kg−HOであるアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の濃度は0.5mol/kg−HO〜10mol/kg−HOの範囲であることがより好ましい。
また、コンクリート内部の鉄筋の防錆を目的とする場合は、電解質成分として、亜硝酸塩(例えば、亜硝酸リチウムなど)を用いることができる。
これらコンクリート改質材料としての電解質成分は、通常、電解質溶液として、水溶液の状態でヒドロゲルに含有させて用いるが、液状成分として水や電解質材料を均一に溶解しうる有機溶媒を含有するヒドロゲルに、固体の電解質成分、例えば、固体状の水酸化ナトリウムなど、をそのまま内包させて用いてもよい。後者の場合には、電解質成分がヒドロゲルシートに内包される液状成分に徐々に溶解して、ゲルシート表面からコンクリート成形体に浸透するものと推定される。
(Electrolyte solution)
The electrolyte solution contained in the hydrogel sheet is selected depending on the purpose of modifying concrete, the type of the electrolyte component, or the concentration of the electrolyte solution. In the present invention, the ion concentration is alkaline with a pH of 11 or more. it is preferable from the viewpoint of continuous electrolyte supply to the concrete and 0.1mol / kg-H 2 O~15mol / kg-H 2 O as shown, 0.5mol / kg-H 2 O~10mol / More preferably, it is in the range of kg-H 2 O.
The type of the electrolyte component is not particularly limited, but sodium hydroxide, potassium hydroxide, and water are used for the purpose of restoring the alkalinity of concrete that has been carbonized and neutralized, or for suppressing neutralization. contain one or more alkali agent selected from lithium oxide, ion concentration in the aqueous alkaline solution of the alkali agent is used an alkaline aqueous solution is 0.1mol / kg-H 2 O~15mol / kg-H 2 O It is preferable. More preferably the concentration of the alkali agent in the aqueous alkaline solution is in the range of 0.5mol / kg-H 2 O~10mol / kg-H 2 O.
Moreover, when aiming at the rust prevention of the reinforcement inside concrete, nitrite (for example, lithium nitrite etc.) can be used as an electrolyte component.
The electrolyte component as these concrete modifying materials is usually used as an electrolyte solution in a hydrogel state in an aqueous solution, but as a liquid component, a hydrogel containing an organic solvent that can uniformly dissolve water and the electrolyte material, A solid electrolyte component such as solid sodium hydroxide may be used as it is. In the latter case, it is presumed that the electrolyte component gradually dissolves in the liquid component contained in the hydrogel sheet and penetrates into the concrete molded body from the gel sheet surface.

このとき、電解質成分のコンクリートへの浸透性を向上させる助剤を加えることによって、その浸透深さを向上させることができる。助剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ジアルキルスルホコハク酸などが挙げられる。   At this time, the penetration depth can be improved by adding an auxiliary agent that improves the permeability of the electrolyte component into the concrete. Examples of the auxiliary agent include polyoxyethylene alkyl ether and dialkylsulfosuccinic acid.

本発明に係るヒドロゲルシートは、水溶性有機高分子と、水膨潤性粘土鉱物とが複合化して形成された三次元網目の中に、液状成分である電解質溶液が包含され、安定に保持されている有機・無機複合体である。このようなヒドロゲルシートは、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とが、包含されるべき液状成分中において分子レベルで複合化することで、両者が架橋構造を形成して得られる三次元架橋構造中に液状成分を含んで形成される。   The hydrogel sheet according to the present invention includes a liquid component electrolyte solution in a three-dimensional network formed by combining a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral, and is stably held. It is an organic / inorganic composite. Such a hydrogel sheet is a three-dimensional structure obtained by forming a crosslinked structure by combining a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral at the molecular level in a liquid component to be included. It is formed including a liquid component in the crosslinked structure.

このようにして得られた液状成分を保持した有機・無機複合体からなるヒドロゲルシートは、液状成分として電解質溶液を保持したものを本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートとすることもできるが、水などの液状成分を含有するヒドロゲルシートを作製し、それを乾燥体として保存し、使用時に電解質溶液を含浸、保持させたものも、本発明のヒドロゲルシートとして好ましく使用しうる。ゲルシートの乾燥体は、三次元架橋構造中における液状成分が失われた状態であるが、この三次元架橋構造を維持しているため、電解質溶液に含浸し、膨潤させることで、その架橋構造内にこれらの液状成分が吸収され、安定に包含する機能を有する。   The hydrogel sheet comprising the organic / inorganic composite having the liquid component thus obtained can be used as the concrete reforming hydrogel sheet of the present invention in which the electrolyte solution is retained as the liquid component. A hydrogel sheet containing a liquid component such as the above is prepared, stored as a dry body, and impregnated and held with an electrolyte solution at the time of use can be preferably used as the hydrogel sheet of the present invention. The dried gel sheet is in a state in which the liquid component in the three-dimensional crosslinked structure is lost, but since this three-dimensional crosslinked structure is maintained, the electrolyte solution is impregnated and swollen, so These liquid components are absorbed and have a function of stably including them.

本発明のヒドロゲルシートには、電解質溶液が、乾燥状態のゲルシートの質量に対して、2倍以上100倍以下の量で含まれることが効果の観点から好ましく、より好ましくは、5倍以上50倍以下である。
本発明のヒドロゲルシートの厚みは特に制限はないが、取り扱い性が良好である点、及び、電解質を有効な含有量で保持しうるという観点から、1mm以上100mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは、3mm以上50mm以下である。
From the viewpoint of the effect, the hydrogel sheet of the present invention preferably contains the electrolyte solution in an amount of 2 to 100 times the mass of the dried gel sheet, more preferably 5 to 50 times. It is as follows.
The thickness of the hydrogel sheet of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1 mm or more and 100 mm or less, more preferably from the viewpoint of good handleability and the ability to hold the electrolyte in an effective content. Is 3 mm or more and 50 mm or less.

本発明におけるヒドロゲルシートは、コンクリート成形体に密着させて使用するために、実用に耐える強度と形状追従性を達成するための柔軟性を有することが好ましく、具体的には、ヒドロゲルシートの引っ張り試験により測定した引っ張り強度が10kPa以上1000kPa以下であることが好ましく、より好ましくは、30kPa以上300kPa以下である。また、柔軟性については、引っ張り破断伸びが100%以上2000%以下、より好ましくは200%以上1500%以下であることが好ましい。
さらに、前記ヒドロゲルシートを圧縮試験に供した場合、80%まで歪を与えたときに破壊しないことが好ましい。
ここで、引っ張り試験は、厚さ5mmのゲルシートを10mm×70mmに切断して測定試料とし、24℃60%RHの環境下、引っ張り試験装置(株式会社島津製作所製、卓上型万能試験機AGS−H)に装着し、評点間距離=30mm、引っ張り速度=100mm/分の条件で測定した値である。
また、圧縮試験としては、10×10×10mmに切り出したゲルを試料とし、24℃60%RHの環境下、引っ張り試験装置(株式会社島津製作所製、卓上型万能試験機AGS−H)に装着し、圧縮速度10mm/分の条件で80%まで歪みを与えて、ゲルの破壊の有無を目視で確認することで行う。ゲルの破壊は、歪を与えたゲルシートを観察し、除荷後にゲルが分断されるか若しくは形状が回復しないことが認められたものを「破壊」と、また、除荷後もゲルが均一な外観を維持しており、形状が回復することが認められるものを「破壊せず」と判断する。
In order to use the hydrogel sheet in the present invention in close contact with a concrete molded body, it is preferable to have strength to withstand practical use and flexibility to achieve shape followability, specifically, a tensile test of the hydrogel sheet. The tensile strength measured by the above is preferably 10 kPa or more and 1000 kPa or less, and more preferably 30 kPa or more and 300 kPa or less. As for flexibility, the tensile elongation at break is preferably 100% to 2000%, more preferably 200% to 1500%.
Furthermore, when the hydrogel sheet is subjected to a compression test, it is preferable that the hydrogel sheet does not break when strained to 80%.
Here, in the tensile test, a gel sheet having a thickness of 5 mm was cut into 10 mm × 70 mm to obtain a measurement sample, and a tensile test apparatus (manufactured by Shimadzu Corporation, tabletop universal testing machine AGS-) in an environment of 24 ° C. and 60% RH. H), and measured under conditions of distance between ratings = 30 mm and pulling speed = 100 mm / min.
In addition, as a compression test, a gel cut out to 10 × 10 × 10 mm is used as a sample, and attached to a tensile testing device (manufactured by Shimadzu Corporation, desktop universal testing machine AGS-H) in an environment of 24 ° C. and 60% RH. Then, strain is applied up to 80% under conditions of a compression speed of 10 mm / min, and the presence or absence of gel breakage is visually confirmed. The gel is broken by observing a strained gel sheet. When the gel is broken or unrecovered after unloading, it is called “breaking”, and the gel is uniform after unloading. Those that maintain the appearance and whose shape is allowed to recover are judged as “not destroyed”.

この条件を満たすものであれば、広い面積を被覆する場合などにおいても、使用中にシートの破断や亀裂の発生などが生じることなく、また、密着性低下も少ない。
なお、単体では上記好ましい強度と柔軟性を有しないものであっても、後述するようなヒドロゲルシートと一体になった補強材を併用することで必要な強度を達成してもよい。
As long as this condition is satisfied, even when a large area is covered, the sheet does not break or crack during use, and there is little decrease in adhesion.
In addition, even if it does not have the said preferable intensity | strength and a softness | flexibility by itself, required intensity | strength may be achieved by using together the reinforcing material integrated with the hydrogel sheet which is mentioned later.

本発明のヒドロゲルシートは、強度向上の観点から、補強材を有するものであってもよい。補強材としては、必要な強度とを柔軟性を有するものであれば特に制限はなく、合成樹脂フィルム、合成繊維や天然繊維から構成される織布、不織布、繊維塊状体、或いは、短繊維、長繊維などの繊維類が挙げられる。
樹脂フィルムは目的に応じて液不透過性のフィルムでもよく、開口部を有する多孔質フィルムやメッシュ状シートであってもよい。また、前記樹脂フィルムや不織布等のシート状補強材のみならず、長繊維等の繊維自体をそのままゲルシート内に分散させて補強材としてもよい。耐久性の観点からは、ヒドロゲルシートに含まれる電解質溶液に対する耐性を有する素材からなるものが好ましい。例えば、電解質溶液としてアルカリ性水溶液を用いる場合、不織布としては、バインダーで繊維間を固定したものよりも、繊維を絡ませたり、繊維の一部を融着させたりして形成された不織布が耐アルカリ性の観点から好ましい。不織布は耐アルカリ性の繊維を含んで構成されるものが好ましく、耐アルカリ性の繊維としては、アクリル、ナイロン(商品名:ポリアミド)、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
The hydrogel sheet of the present invention may have a reinforcing material from the viewpoint of improving the strength. The reinforcing material is not particularly limited as long as it has the necessary strength and flexibility, a synthetic resin film, a woven fabric composed of synthetic fibers and natural fibers, a nonwoven fabric, a fiber lump, or a short fiber, Examples thereof include fibers such as long fibers.
Depending on the purpose, the resin film may be a liquid-impermeable film, or may be a porous film having an opening or a mesh-like sheet. Further, not only the sheet-like reinforcing material such as the resin film or the nonwoven fabric, but also the fibers themselves such as long fibers may be dispersed as they are in the gel sheet as the reinforcing material. From the viewpoint of durability, those made of a material having resistance to the electrolyte solution contained in the hydrogel sheet are preferable. For example, when an alkaline aqueous solution is used as the electrolyte solution, the nonwoven fabric formed by entwining the fibers or fusing part of the fibers is more resistant to alkalis than the one in which the fibers are fixed with a binder. It is preferable from the viewpoint. The nonwoven fabric is preferably composed of alkali-resistant fibers, and examples of the alkali-resistant fibers include acrylic, nylon (trade name: polyamide), polyethylene, and polypropylene.

補強材の使用態様としては、例えば、2枚のゲルシート間にメッシュ状シートや不織布などを介在させて密着することにより、ヒドロゲルシートの内部に補強材を有する高強度のヒドロゲルシートを得る態様が挙げられる。
図1は、ヒドロゲルシート10の内部に補強材12を有するコンクリート改質用ヒドロゲルシートの一態様を示す斜視図である。
ヒドロゲルシートの内部に挿入される補強材としては特に制限はないが、電解質溶液の使用効率の観点からは液透過性のシートが好ましく、メッシュ状シートや不織布などが挙げられる。シートの材料としては、耐アルカリ性と耐久性を満たすものであれば特に制限はないが、アクリル、ポリアミド、ポリオレフィン等から選択される繊維から構成されるものが好適である。
As an aspect of use of the reinforcing material, for example, an aspect of obtaining a high-strength hydrogel sheet having a reinforcing material inside the hydrogel sheet by adhering a mesh sheet or a nonwoven fabric between the two gel sheets is provided. It is done.
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a hydrogel sheet for concrete modification having a reinforcing material 12 inside the hydrogel sheet 10.
Although there is no restriction | limiting in particular as a reinforcing material inserted in the inside of a hydrogel sheet, From a viewpoint of the use efficiency of electrolyte solution, a liquid-permeable sheet | seat is preferable and a mesh-like sheet | seat, a nonwoven fabric, etc. are mentioned. The material of the sheet is not particularly limited as long as it satisfies alkali resistance and durability, but is preferably composed of fibers selected from acrylic, polyamide, polyolefin and the like.

また、例えば、電解質溶液不透過性のシートを支持体として、その表面にヒドロゲルシートを積層することで、支持体に起因して引っ張り強度が著しく向上し、また、支持体シートが保護層となって、ヒドロゲルシートをコンクリート成形体に密着させて使用したばあい、背面(コンクリート成形体と接着しない側)からの電解質溶液の蒸発による損失を抑制することができる。図2は、支持体シート14を補強材として有し、その表面にヒドロゲルシート10が積層されたコンクリート改質用ヒドロゲルシートの一態様を示す斜視図である。
補強材としては、支持体の如き使用態様の場合には、柔軟で液不透過性のシートが好ましく、なかでも、耐アルカリ性に優れるポリオレフィン製のシートが好ましい。支持体シートの厚みは、強度と柔軟性のバランスの観点から、10μm〜300μm程度であることが好ましい。
Further, for example, by laminating a hydrogel sheet on the surface of an electrolyte solution-impermeable sheet as a support, the tensile strength is remarkably improved due to the support, and the support sheet becomes a protective layer. When the hydrogel sheet is used in close contact with the concrete molded body, loss due to evaporation of the electrolyte solution from the back surface (side not bonded to the concrete molded body) can be suppressed. FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of a hydrogel sheet for concrete modification having a support sheet 14 as a reinforcing material and having a hydrogel sheet 10 laminated on the surface thereof.
As a reinforcing material, a flexible and liquid-impervious sheet is preferable in the case of a use form such as a support, and among them, a polyolefin sheet having excellent alkali resistance is preferable. The thickness of the support sheet is preferably about 10 μm to 300 μm from the viewpoint of the balance between strength and flexibility.

本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートは、コンクリート成形体の表面に密着させて使用するが、ヒドロゲルシートの製造に際しては、ヒドロゲルを合成時にシート状に成形してもよく、また、合成したヒドロゲルを所定の厚みのシート状にスライスして成形してもよく、合成したヒドロゲルを粉砕後、圧縮してシート状に成形してもよい。
ヒドロゲルの成分によっては、シートをスライスにより成形することにより、スライスにより形成された面が、成形面に比較して密着性が高い性状を示す場合があり、このような性状を示すヒドロゲルシートを用いる場合には、スライスした切断面をコンクリート成形体の表面に密着するように用いることが電解質溶液浸透性の観点から好ましい。
The hydrogel sheet for concrete modification of the present invention is used in close contact with the surface of a concrete molded body. However, in the production of a hydrogel sheet, the hydrogel may be formed into a sheet during synthesis, or the synthesized hydrogel may be used. The sheet may be sliced and formed into a sheet having a predetermined thickness, or the synthesized hydrogel may be crushed and then compressed into a sheet.
Depending on the components of the hydrogel, the surface formed by slicing may have a property with higher adhesion as compared to the molded surface, and a hydrogel sheet exhibiting such properties is used. In this case, it is preferable from the viewpoint of electrolyte solution permeability that the sliced cut surface is used so as to be in close contact with the surface of the concrete molded body.

このようなヒドロゲルシートは、ヒドロゲル内に存在する三次元架橋構造が電解質溶液を保持するが、コンクリート成形体の表面の微細な空隙に密着させて使用することで、密着面から電解質溶液がコンクリート成形体に徐々に浸透し、コンクリート成形体内部を電解質溶液により効果的に改質することができる。例えば、電解質溶液としてアルカリ性水溶液を用いることで、コンクリート成形体内部の中性化の抑制、中性化したコンクリートのアルカリ性回復などを行うことができる。   In such a hydrogel sheet, the three-dimensional cross-linking structure existing in the hydrogel retains the electrolyte solution. However, by using the hydrogel sheet in close contact with the fine voids on the surface of the concrete molded body, the electrolyte solution is formed into the concrete from the adhesion surface. It gradually penetrates into the body, and the inside of the concrete molded body can be effectively modified with the electrolyte solution. For example, by using an alkaline aqueous solution as the electrolyte solution, it is possible to suppress the neutralization of the inside of the concrete molded body, recover the alkalinity of the neutralized concrete, and the like.

<コンクリート改質方法>
次に、本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートを用いた、本発明のコンクリート改質方法について説明する。
本発明のコンクリート改質方法は、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに、イオン濃度0.1mol/kg−HO〜15mol/kg−HOの電解質溶液を乾燥ゲル重量に対して2倍〜100倍含んでなるヒドロゲルシートを得る工程(ヒドロゲルシート準備工程)と、コンクリート成形体の表面に、該ヒドロゲルシートを密着させる工程(ヒドロゲルシート密着工程)と、を有することを特徴とする。
<Concrete reforming method>
Next, the concrete modification method of the present invention using the hydrogel sheet for concrete modification of the present invention will be described.
Concrete modification method of the present invention, the gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water swelling clay mineral, an ion concentration 0.1mol / kg-H 2 O~15mol / kg-H 2 A step of obtaining a hydrogel sheet comprising the electrolyte solution of O 2 to 100 times the dry gel weight (hydrogel sheet preparation step), and a step of bringing the hydrogel sheet into close contact with the surface of the concrete molded body (hydrogel sheet adhesion) Step).

〔ヒドロゲルシート準備工程〕
ここで用いられるヒドロゲルシートは、前記本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートであり、ヒドロゲルシートを得る工程は、記述のヒドロゲルシートの製造方法と同様である。
記述の、水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに電解質溶液を含浸させて所定量を保持させることで、本発明に係るヒドロゲルシートが得られる。
ここで用いる電解質溶液は、コンクリート改質処理の目的に応じて適宜選択される。
また、ヒドロゲルシートの作製に際しては、ゲルの形成に際して用いる原料の液状成分として電解質溶液自体を用いることで、一工程で、電解質溶液を乾燥ゲルシート重量に対して2〜100倍含むヒドロゲルシートを得ることもでき、この工程も本発明における「ヒドロゲルシートを得る工程」に包含されるものとする。
また、水などの液状成分を含有する既存のヒドロゲルシートを用い、該ヒドロゲルシートに記述のように固体状の電解質材料を含有させる工程も、本発明におけるヒドロゲルシート準備工程に包含される。
[Hydrogel sheet preparation process]
The hydrogel sheet used here is the hydrogel sheet for concrete modification of the present invention, and the step of obtaining the hydrogel sheet is the same as the manufacturing method of the described hydrogel sheet.
The hydrogel sheet according to the present invention is obtained by impregnating a gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water-swellable clay mineral described above with an electrolyte solution to maintain a predetermined amount.
The electrolyte solution used here is appropriately selected according to the purpose of the concrete modification treatment.
Moreover, when producing the hydrogel sheet, by using the electrolyte solution itself as the liquid component of the raw material used for forming the gel, a hydrogel sheet containing the electrolyte solution 2 to 100 times the dry gel sheet weight in one step is obtained. This step is also included in the “step of obtaining a hydrogel sheet” in the present invention.
Moreover, the process of using the existing hydrogel sheet containing liquid components, such as water, and making a solid electrolyte material contain as described in this hydrogel sheet is also included by the hydrogel sheet preparation process in this invention.

〔ヒドロゲルシート密着工程〕
本工程では、電解質溶液を所定量含むヒドロゲルシートを、改質を行うコンクリート成形体表面に密着させる。ヒドロゲルシートは柔軟で形状追随性に優れることから、平面ではないコンクリート成形体にも好適に使用しうる。さらに、ヒドロゲルシートをコンクリート成形体表面に適用して押しつけることで、ヒドロゲルシートがコンクリート成形体表面の微細な凹凸に追随して密着し、ヒドロゲルシート内に含まれる電解質溶液が、コンクリート成形体の微細な空隙に毛管現象などにより徐々に浸透する。
ヒドロゲルシート内に保持される電解質溶液は、ゲルシートの三次元網目構造内に保持されて圧縮などにより液状成分としてしみ出すことはないが、コンクリート成形体表面に密着させることで、前記の如くミクロな多孔質体であるコンクリート成形体の空隙内に、ヒドロゲルシートとコンクリート成形体内部に電解質溶液の濃度勾配があり、且つ、毛管現象が阻害されない限り、長期間にわたり徐々に浸透し、コンクリート成形体内部の改質が達成される。
[Hydrogel sheet adhesion process]
In this step, a hydrogel sheet containing a predetermined amount of the electrolyte solution is brought into close contact with the surface of the concrete compact to be modified. Since the hydrogel sheet is flexible and excellent in shape followability, it can be suitably used for non-planar concrete molded bodies. Furthermore, by applying and pressing the hydrogel sheet onto the surface of the concrete molded body, the hydrogel sheet follows and adheres to the fine irregularities on the surface of the concrete molded body, and the electrolyte solution contained in the hydrogel sheet becomes finer on the concrete molded body. It gradually penetrates into the gaps by capillarity.
The electrolyte solution held in the hydrogel sheet is held in the three-dimensional network structure of the gel sheet and does not ooze out as a liquid component due to compression or the like. As long as there is a concentration gradient of the electrolyte solution in the pores of the porous concrete molded body and the hydrogel sheet and the concrete molded body, and the capillary phenomenon is not hindered, it gradually permeates over a long period of time. Reforming is achieved.

ヒドロゲルシート密着工程において、ヒドロゲルシートをコンクリート成形体表面に安定に密着させ、これを固定化する方法としては、公知の方法を任意に使用することができる。具体的には、例えば、型枠を用いて固定化する方法、水不透過性シートで被覆して該水不透過性シートとともにコンクリート成形体表面に粘着テープなどで固定化する方法、ビス止めする方法などが挙げられる。
本発明の改質方法に使用するヒドロゲルシートとして、記述の水不透過性の支持体上にヒドロゲルシートを積層したものを用いる場合には、背面からの電解質溶液の損失がなく、好ましい。また、ヒドロゲルシート内部に補強材を有するものも、強度の観点から好ましく用いることができる。
特に、コンクリート改質として、中性化の抑制や中性化したコンクリートの回復のために、電解質溶液として高濃度のアルカリ剤を含むアルカリ性水溶液を用いる場合でも、本発明のヒドロゲルシートが電解質溶液を安定的に保持しうるために、アルカリ性水溶液の流出の懸念が無く、環境上、或いは、安全上も好ましい。
In the hydrogel sheet adhering step, a known method can be arbitrarily used as a method for stably adhering the hydrogel sheet to the surface of the concrete compact and immobilizing it. Specifically, for example, a method of fixing using a mold, a method of covering with a water-impermeable sheet and fixing to the surface of a concrete molded body with an adhesive tape or the like together with the water-impermeable sheet, and screwing The method etc. are mentioned.
When the hydrogel sheet used in the modification method of the present invention is formed by laminating a hydrogel sheet on a water-impermeable support as described, there is no loss of the electrolyte solution from the back surface, which is preferable. Moreover, what has a reinforcing material inside a hydrogel sheet can be preferably used from a viewpoint of intensity | strength.
In particular, as a concrete modification, even when an alkaline aqueous solution containing a high-concentration alkaline agent is used as an electrolyte solution in order to suppress neutralization or to recover neutralized concrete, the hydrogel sheet of the present invention uses an electrolyte solution. Since it can be stably maintained, there is no concern about the outflow of the alkaline aqueous solution, which is preferable in terms of environment and safety.

〔コンクリート成形体の表面を乾燥させる工程〕
前記の如く、ヒドロゲルシートをコンクリート成形体表面に密着させることで、接触面からコンクリート成形体の微細な空隙に電解質溶液が浸透してコンクリート内部の改質が行われるため、電解質溶液の毛管現象による浸透性を向上させる観点からは、空隙に水分が存在する湿潤状態よりも、コンクリート成形体は乾燥状態の方が好ましい。そのような観点から、前記ヒドロゲルシート密着工程に先立ち、まず、改質しようとするコンクリート成形体の表面を乾燥させる工程を行うことが好ましい。
例えば、屋外におけるコンクリート構造物に雨がかかってぬれている場合、或いは、表面を洗浄したため洗浄液により湿潤状態となっている場合などには、乾燥工程を実施することが望ましい。
乾燥条件や乾燥手段にはとくに制限はなく、サイズの比較的小さい成形体であれば、乾燥装置内に配置して乾燥することができる。また、建造物などの場合には、表面に熱風を当てて乾燥させる、表面近傍に赤外線ヒーターを配置するなど、公知の方法で乾燥すればよい。乾燥条件には限定はないが、100℃を超える温度条件では、コンクリート組織を劣化させる恐れがあるため、自然乾燥、常温(25℃前後)の風を吹き付ける、40〜880℃の範囲の熱風で乾燥させるなど、乾燥温度条件は100℃未満、好ましくは、90℃以下とすることが望ましい。
乾燥工程を行う際には、コンクリート成形体の改質において予め検知した処理が必要な深さ、即ち、中性化しているコンクリート深さまで乾燥することが望ましい。
[Step of drying the surface of the concrete compact]
As described above, by adhering the hydrogel sheet to the surface of the concrete molded body, the electrolyte solution penetrates into the fine voids of the concrete molded body from the contact surface, and the inside of the concrete is modified. From the viewpoint of improving the permeability, the concrete molded body is preferably in a dry state rather than a wet state in which moisture exists in the voids. From such a viewpoint, it is preferable to first perform a step of drying the surface of the concrete compact to be modified prior to the hydrogel sheet adhesion step.
For example, when the concrete structure in the outdoors is wet with rain, or when the surface is cleaned and wetted with the cleaning liquid, it is desirable to perform the drying step.
There is no particular limitation on the drying conditions and drying means, and a molded body having a relatively small size can be placed in a drying apparatus and dried. Further, in the case of a building or the like, it may be dried by a known method such as drying by applying hot air to the surface or placing an infrared heater near the surface. There is no limitation on the drying conditions, but there is a risk of deteriorating the concrete structure at temperatures exceeding 100 ° C. Therefore, natural drying, hot air in the range of 40 to 880 ° C, blowing air at room temperature (around 25 ° C) The drying temperature condition such as drying is less than 100 ° C., preferably 90 ° C. or less.
When performing a drying process, it is desirable to dry to the depth which needs the process detected beforehand in modification | reformation of a concrete molded object, ie, the concrete depth which is neutralizing.

〔ヒドロゲルシートを水不透過性層で被覆する工程〕
ヒドロゲルシートに含まれる電解質溶液の損失を抑制するために、ヒドロゲルシート密着工程の後、ヒドロゲルシートの背面(コンクリート成形体と密着しない側の表面)を水不透過層で被覆して、水分の背面からの蒸発を防止することが好ましい。また、電解質溶液としてアルカリ性水溶液を用いる場合には、水不透過性層により外側からのアルカリ性水溶液との接触が抑制され、安全性の観点からも好ましい。
ここで用いられる水不透過性層による被覆方法としては、水不透過性シートで被覆する方法、疎水性基を有する高分子層を形成することでヒドロゲルシートを被覆する方法などを挙げることができる。
水不透過性シートは、配置場所に適した耐候性と強度を有するものを適宜選択すればよく、例えば、ポリエチレン製の厚み50μm程度の樹脂シート、金属箔、厚さ1mm程度の木製板などを用いることができる。これらは単層でもよく、水不透過性向上の目的で異なる材料を積層した多層構造のシートであってもよい。本実施形態における水不透過性シートは、必ずしも疎水性シートである必要はなく、木材のように素材自体が親水性であるもの、多孔質で水蒸気浸透性であるものであっても、シートの厚みや層構成により全体として必要な水不透過性を達成していれば、本発明に使用しうる。
また、疎水性基を有する高分子層を形成するために用いられる疎水性基を有する高分子としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられ、このような高分子層による被覆方法としては、これらの高分子材料でヒドロゲルシートをコーティングする方法、予め形成した高分子層をヒドロゲルシートの片面にラミネートする方法などをとることができる。
[Step of coating hydrogel sheet with water-impermeable layer]
In order to suppress the loss of the electrolyte solution contained in the hydrogel sheet, after the hydrogel sheet adhesion step, the back surface of the hydrogel sheet (the surface that does not adhere to the concrete molded body) is covered with a water-impermeable layer, and the moisture back surface It is preferred to prevent evaporation from. In addition, when an alkaline aqueous solution is used as the electrolyte solution, contact with the alkaline aqueous solution from the outside is suppressed by the water-impermeable layer, which is preferable from the viewpoint of safety.
Examples of the coating method using the water-impermeable layer used here include a method of coating with a water-impermeable sheet, and a method of coating a hydrogel sheet by forming a polymer layer having a hydrophobic group. .
The water-impermeable sheet may be appropriately selected from those having weather resistance and strength suitable for the location. For example, a resin sheet made of polyethylene having a thickness of about 50 μm, a metal foil, a wooden plate having a thickness of about 1 mm, etc. Can be used. These may be a single layer or a sheet having a multilayer structure in which different materials are laminated for the purpose of improving water impermeability. The water-impermeable sheet in the present embodiment does not necessarily need to be a hydrophobic sheet, and even if the material itself is hydrophilic like wood, or is porous and water vapor permeable, As long as the required water impermeability is achieved as a whole by the thickness and the layer structure, it can be used in the present invention.
Examples of the polymer having a hydrophobic group used for forming a polymer layer having a hydrophobic group include an acrylic resin, a urethane resin, and an epoxy resin. As a method, a method of coating a hydrogel sheet with these polymer materials, a method of laminating a previously formed polymer layer on one side of the hydrogel sheet, and the like can be employed.

本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートをコンクリート成形体表面に密着させることで、ヒドロゲルシートが保持する電解質溶液がコンクリート成形体内部に徐々に浸透してコンクリートの改質が行われる。ヒドロゲルシートを長期間にわたって密着させることでコンクリート成形体内部の深部に至るまで電解質溶液が浸透し、改質が行われるが、ヒドロゲルシート密着工程を実施した後、経時によりヒドロゲルシート内に保持される電解質溶液が減少する。このとき、新たなヒドロゲルシートに張り換えて効果を向上させることができるが、ヒドロゲルシートをコンクリート成形体表面に密着させたまま、ヒドロゲルシートに電解質溶液、電解質材料及び水から選択される少なくとも1種を供給することで効果を向上させることもできる。   By bringing the hydrogel sheet for concrete modification of the present invention into close contact with the surface of the concrete molded body, the electrolyte solution held by the hydrogel sheet gradually permeates into the concrete molded body and the concrete is reformed. By adhering the hydrogel sheet over a long period of time, the electrolyte solution penetrates to the deep part inside the concrete molded body, and the modification is performed, but after the hydrogel sheet adhesion process is performed, it is retained in the hydrogel sheet over time. The electrolyte solution is reduced. At this time, the effect can be improved by replacing with a new hydrogel sheet, but at least one selected from an electrolyte solution, an electrolyte material, and water is used for the hydrogel sheet while keeping the hydrogel sheet in close contact with the surface of the concrete molded body. The effect can also be improved by supplying.

〔ヒドロゲルシートに電解質溶液、電解質成分及び水から選択される少なくとも1種を供給する工程〕
本工程では、コンクリート成形体表面に密着したヒドロゲルシートに電解質溶液、電解質材料及び水から選択される少なくとも1種を供給する。電解質溶液または水の供給は、ヒドロゲルシートに液状の電解質溶液または水を注入したり、これらをヒドロゲルシートに滴下したりすることで実施できる。
電解質溶液または水供給のタイミングは任意であり、コンクリート改質が行われる環境(温湿度、風量)を考慮して、電解質溶液または水の減少に対応するように、定期的に間隔をおいて規定量を供給してもよく、適量(例えば、100ml/m・日〜5l/m・日)の電解質溶液を連続的に供給してもよく、或いは、目視による観察でヒドロゲルシート中の電解質溶液が減少し、シートの厚みが薄くなったり、外観が変化したりした場合に、電解質溶液または水を供給してもよい。
電解質材料を固形状態で供給する場合には、同様に、所定の間隔をおいてゲルシート内に固形の電解質材料を挿入する、或いは、ヒドロゲルシートの外観の変化が生じた場合に固形の電解質材料を挿入する等の方法で行うことができる。後者の場合、溶媒となる液状成分、例えば、水なども同時に供給することが好ましい。
このように電解質溶液や電解質材料を補充することで、1回のヒドロゲルシート密着工程を行うことで、長期間にわたり効果的なコンクリートの改質を行うことができる。
[Step of supplying at least one selected from electrolyte solution, electrolyte component and water to hydrogel sheet]
In this step, at least one selected from an electrolyte solution, an electrolyte material, and water is supplied to the hydrogel sheet that is in close contact with the surface of the concrete molded body. The supply of the electrolyte solution or water can be performed by injecting a liquid electrolyte solution or water into the hydrogel sheet, or dropping them into the hydrogel sheet.
The timing of supplying the electrolyte solution or water is arbitrary, and it is specified at regular intervals so as to cope with the decrease in the electrolyte solution or water in consideration of the environment (temperature / humidity, air volume) in which the concrete is reformed. An appropriate amount (for example, 100 ml / m 2 · day to 5 l / m 2 · day) of an electrolyte solution may be continuously supplied, or the electrolyte in the hydrogel sheet may be visually observed. The electrolyte solution or water may be supplied when the solution is reduced, the thickness of the sheet is reduced, or the appearance is changed.
When supplying the electrolyte material in a solid state, similarly, the solid electrolyte material is inserted into the gel sheet at a predetermined interval, or when the appearance of the hydrogel sheet changes, the solid electrolyte material is It can be performed by a method such as insertion. In the latter case, it is preferable to simultaneously supply a liquid component serving as a solvent, for example, water.
By replenishing the electrolyte solution and the electrolyte material in this manner, the concrete can be effectively modified over a long period of time by performing one hydrogel sheet adhesion step.

なお、本発明のコンクリート改質方法において、コンクリート成形体内部コンクリート成形体へのアルカリ性水溶液などの電解質溶液の浸透速度は、コンクリート成形体と同じ組成物のコンクリート組成物を調製した試験片により、浸透実験を行い、試験片を切断してフェノールフタレインによる呈色反応を行って浸透深さを測定し、接触時間の平方根で除することで算出することができる。このような実験により予め浸透速度を測定し、同様のコンクリート組成物からなる成形体への必要な接触時間を予想することができる。
また、現場施工の場合には、コンクリート成形体からコアを採取し、表面の呈色反応を行うか、ドリルを用いて所定の深さの小孔を形成し、発生した粉の呈色反応から、所定の深さまでアルカリ化が進行したかを確認することもできる。
In the concrete reforming method of the present invention, the penetration rate of the electrolyte solution such as an alkaline aqueous solution into the concrete molded body inner concrete molded body is determined by the test piece prepared with the concrete composition having the same composition as the concrete molded body. It can be calculated by conducting an experiment, cutting the test piece, performing a color reaction with phenolphthalein, measuring the penetration depth, and dividing by the square root of the contact time. Through such experiments, the penetration rate can be measured in advance, and the necessary contact time with a molded body made of the same concrete composition can be predicted.
In the case of on-site construction, a core is collected from a concrete molded body and a surface color reaction is performed, or a small hole with a predetermined depth is formed using a drill, and the color reaction of the generated powder It is also possible to confirm whether alkalization has progressed to a predetermined depth.

前記コンクリート成形体としては、水、セメント、混和材料、骨材、化学混和剤よりなるコンクリート組成物を硬化させて形成されたものであれば特に制限はなく、各種処方のコンクリート組成物からなる各種の成形体に適用することができる。   The concrete molded body is not particularly limited as long as it is formed by curing a concrete composition comprising water, cement, an admixture, an aggregate, and a chemical admixture, and various kinds of concrete compositions having various prescriptions. It can be applied to the molded article.

本発明において成形体の素材であるコンクリート組成物に用いられるセメントとしては特に制限はなく、形成されるセメント系成型体の用途に応じて、各種セメント類の中から、適宜選択することができる。セメントとして、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、などが使用できる。
前記混和材料としては特に制限はなく形成されるセメント系成型体の用途に応じて、各種セメント、コンクリート用混和材料から適宜種類、使用量を選択できる。混和材料としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフュームなどが一般的に使用できる。
また、骨材の種類や量は特に制限はなく、形成される成型体の用途に応じて、骨材の種類及び配合割合を適宜選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a cement used for the concrete composition which is a raw material of a molded object in this invention, According to the use of the cement-type molded object formed, it can select suitably from various cements. As the cement, ordinary Portland cement, moderately hot Portland cement, low heat Portland cement, blast furnace cement, fly ash cement, and the like can be used.
There is no restriction | limiting in particular as said admixture, According to the use of the cement-type molded object formed, a kind and usage-amount can be suitably selected from various cement and the admixture for concrete. As the admixture, blast furnace slag fine powder, fly ash, silica fume and the like can be generally used.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the kind and quantity of aggregate, According to the use of the molded object formed, the kind and mixing ratio of aggregate can be selected suitably.

本発明の方法を適用しうるコンクリート成形体には、通常コンクリート成形体に配合されている各種添加剤、例えば減水剤、空気連行剤、消泡剤などを、適宜配合することができる。
前記コンクリート成形体を形成するコンクリート組成物における水とセメントの重量比は、形成されるコンクリート成形体の用途に応じて適宜選択することができるが、水と結合材の重量比は40%以上75%以下が好ましく、より好ましくは50%以上70%以下である。
In the concrete molded body to which the method of the present invention can be applied, various additives usually blended in the concrete molded body, for example, a water reducing agent, an air entraining agent, an antifoaming agent and the like can be appropriately blended.
The weight ratio of water and cement in the concrete composition forming the concrete molded body can be appropriately selected according to the use of the concrete molded body to be formed, but the weight ratio of water and binder is 40% or more and 75. % Or less, more preferably 50% or more and 70% or less.

本発明の方法を適用しうるコンクリート成形体は、前記コンクリート組成物を混練し、成型、硬化して得ることができる。大きさや形状は任意であるが、アルカリ化による強度維持効果の観点からは、その内部に補強材、構造材など種々の目的で鉄筋、鉄骨などの鋼材を配置した成形体に適用して本発明の効果が著しいといえる。
このような成形体としては、ビルや橋脚などの大型構造物のみならず、プレストレス化されたコンクリート成形体であり、PC鋼材で構成された枠体により補強されている化粧ボードなどのコンクリート成形体も包含される。
A concrete molded body to which the method of the present invention can be applied can be obtained by kneading, molding and curing the concrete composition. Although the size and shape are arbitrary, from the viewpoint of the effect of maintaining strength by alkalinization, the present invention is applied to a molded body in which steel materials such as reinforcing bars and steel frames are arranged for various purposes such as reinforcing materials and structural materials. It can be said that the effect of is remarkable.
Such molded bodies include not only large structures such as buildings and piers, but also pre-stressed concrete molded bodies, such as decorative moldings such as decorative boards that are reinforced by a frame made of PC steel. The body is also included.

本発明のコンクリート改質方法は、前記構成としたため、簡単な方法により、コンクリート成形体を破損することなくその内部に電解質溶液を浸透させることで改質、特に、アルカリ化することができる。このため、大型の構築物や歴史的建造物などへも大がかりな装置を必要とせず適用することができ、コンクリート内部の中性化による鉄筋腐食に起因する強度低下を効果的に抑制することができるためその応用範囲は広い。   Since the concrete reforming method of the present invention has the above-described configuration, it can be reformed, in particular alkalized, by allowing the electrolyte solution to penetrate into the concrete molded body without damaging the concrete molded body by a simple method. For this reason, it can be applied to large structures and historical buildings without the need for large-scale equipment, and the strength reduction due to rebar corrosion due to neutralization inside the concrete can be effectively suppressed. Therefore, its application range is wide.

本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートを用いてさらにコンクリート内部まで再アルカリ化の領域を拡大させるため、本発明のヒドロゲルシートの表面または内部に電極を設け、構造物内に存在する鋼材に到達する深さの孔を形成し、そこに導電体を挿入して鋼材に接触させることで鋼材自体を電極として通電し、電気浸透原理を利用してアルカリ剤を鉄筋の近傍まで浸透させ、鉄筋の酸化を抑制する方法をとることができる。このとき、ゲルシート内に補強材を用いる場合は、この補強材に導電性のものを用いることにより、補強材自体を電極として使用することができる。
このように、本発明のヒドロゲルシートは、コンクリート成形体へそのまま貼付するのみならず、様々な使用態様において電解質の供給源として適用することもできる。
In order to further expand the area of realkalization to the inside of concrete using the hydrogel sheet for concrete modification of the present invention, an electrode is provided on the surface or inside of the hydrogel sheet of the present invention to reach the steel material existing in the structure. A hole with a depth is formed, a conductor is inserted into the hole and brought into contact with the steel. It is possible to take a method of suppressing this. At this time, when a reinforcing material is used in the gel sheet, the reinforcing material itself can be used as an electrode by using a conductive material for the reinforcing material.
Thus, the hydrogel sheet of the present invention can be applied not only to a concrete molded body as it is, but also as an electrolyte supply source in various usage modes.

以下、本発明を、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に制限されるものではない。
(実験例:コンクリート組成物の配合)
普通ポルトランドセメントと水、砂、砕石(骨材)を含有するセメント組成物であって、水/セメント組成物比(W/C 比)が70%のコンクリート組成物を調製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not restrict | limited to these description.
(Experimental example: Formulation of concrete composition)
A cement composition containing ordinary Portland cement, water, sand, and crushed stone (aggregate), and having a water / cement composition ratio (W / C ratio) of 70%, was prepared.

[使用材料]
セメント:普通ポルトランドセメント(三菱マテリアル社製)、密度3.16g/cm
水:水道水
細骨材1:茨城県鹿島郡神栖町陸砂、表乾密度2.62g/cm、吸水率2.27%、
粗粒率2.53
細骨材2:中国福建省福州市川砂、表乾密度2.59g/cm、吸水率1.60%、
粗粒率3.56
混合比率(質量比) 細骨材1:細骨材2=80:20
粗骨材:栃木県下都賀郡岩舟町砕石2005、表乾密度2.66g/cm
吸水率0.76%、 粗粒率6.52
AE減水剤 標準形(I種)
[Materials used]
Cement: Ordinary Portland cement (Mitsubishi Materials Corporation), density 3.16 g / cm 3
Water: Tap water Fine aggregate 1: Land sand in Kamisu-cho, Kashima-gun, Ibaraki Prefecture, surface dry density 2.62 g / cm 3 , water absorption 2.27%,
Coarse grain ratio 2.53
Fine aggregate 2: Fuzhou city river sand, Fujian, China, surface dry density 2.59g / cm 3 , water absorption 1.60%,
Coarse grain ratio 3.56
Mixing ratio (mass ratio) Fine aggregate 1: Fine aggregate 2 = 80: 20
Coarse aggregate: Crushed stone, Iwafune-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Prefecture, surface dry density 2.66 g / cm 3 ,
Water absorption rate 0.76%, coarse particle rate 6.52
AE water reducing agent standard form (type I)

[コンクリート組成物の配合]
表1にコンクリート組成物の配合を示す。表中で使用した各材料の詳細は上記の通りである。下記コンクリート組成物における水/結合材比は70.0%、細骨材率は、50.6%である。
(注):下記表1中、混和剤の添加量は内割り置換に付き、水に含めている。
[Concrete composition]
Table 1 shows the composition of the concrete composition. Details of each material used in the table are as described above. In the following concrete composition, the water / binder ratio is 70.0%, and the fine aggregate ratio is 50.6%.
(Note): In Table 1 below, the amount of admixture is included in the water due to internal substitution.

Figure 2011011934
Figure 2011011934

[コンクリート組成物による成形体の調製]
前記表1に記載のコンクリート組成物を用いて、前記の、水、セメント、細骨材、粗骨材を所定量ミキサ(強制2軸練ミキサ、容量3m)に投入し、20秒間練り混ぜた。この際,練りあがったコンクリートの空気量が一定の値(4.5容量%)と成るよう、混和剤(AE減水剤)を適量添加し調整した。
このコンクリート組成物により、幅10cm、長さ40cm、厚さ10cmのコンクリート成形体を形成した。
[Preparation of molded body by concrete composition]
Using the concrete composition shown in Table 1, the above-mentioned water, cement, fine aggregate, and coarse aggregate are put into a predetermined amount of mixer (forced biaxial mixer, volume 3 m 3 ) and mixed for 20 seconds. It was. At this time, an appropriate amount of an admixture (AE water reducing agent) was added and adjusted so that the amount of air in the kneaded concrete became a constant value (4.5% by volume).
A concrete molded body having a width of 10 cm, a length of 40 cm, and a thickness of 10 cm was formed from this concrete composition.

[コンクリート成形体の前中性化処理]
前記コンクリート成形体について、前中性化を図るため、二酸化炭素濃度5.0%のチャンバー内に静置し、切断面のフェノールフタレインによる呈色反応により、表面からの中性化深さが約30mmに達するまで中性化の促進を実施した。
[Pre-neutralization treatment of concrete compacts]
In order to pre-neutralize the concrete molded body, it is left in a chamber with a carbon dioxide concentration of 5.0%, and the neutralization depth from the surface is reduced by a color reaction with phenolphthalein on the cut surface. Neutralization was promoted until it reached about 30 mm.

(実施例1〜3)
〔ヒドロゲルシートの調製〕
水膨潤性粘土鉱物として、[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na0.66+の組成を有する水膨潤性合成ヘクトライト(商標:ラポナイトXLG、ロックウッド株式会社(英国)製)を100℃で2時間真空乾燥して用いた。
水溶性有機高分子を形成しうる有機水溶性モノマーとして、N,N−ジメチルアクリルアミド(DMAA)を使用した。DMAAはシリカゲルカラムをDMAA100mlに対して80mlの容積で用いて重合禁止剤を取り除いてから使用した。
重合開始剤は、ペルオキソ二硫酸カリウム(KPS)をKPS/水=0.192/10(g/g)の割合で、純水で希釈し、水溶液を調製して使用した。触媒は、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)をそのまま使用した。水はイオン交換水を蒸留した純水を用いた。水は全て高純度窒素を予め3時間以上バブリングさせ含有酸素を除去してから使用した。
内部を窒素置換した内径100mm、高さ150mmの平底ガラス容器に、純水678.4gと、ラポナイトXLG30.5g、DMAA79.2gからなる無色透明の水溶液を調製した。次いで、TMEDA500μlおよびKPS水溶液42.4gを攪拌して加え、無色透明溶液を得た。
この溶液の一部を、300mm×400mm×5mmのガラス容器に移した後密栓をし、20℃で24時間静置して重合を行った。なお、これらの溶液調製から重合までの操作は全て酸素を遮断した雰囲気下で行った。24時間後にガラス容器内に弾力性、強靱性のある透明・均一な円柱状ゲルが生成しており、容器から取り出した。ゲル中には粘土鉱物などによる不均一又は不透明な凝集は何ら観測されなかった。セイコー電子工業株式会社社製、TG−DTA220を用いて、空気流通下、10℃/分で800℃まで昇温して測定した水分率、有機高分子量、粘土鉱物量により、得られたゲルはいずれも反応溶液と同じ組成からなる有機・無機複合ヒドロゲルであることがわかった。モノマーの重合収率は共に99.9%以上であった。
(Examples 1-3)
[Preparation of hydrogel sheet]
As a water-swellable clay mineral, a water-swellable synthetic hectorite having a composition of [Mg5.34Li0.66Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na0.66 + (trademark: Laponite XLG, manufactured by Rockwood Corporation (UK)) Used by vacuum drying at 100 ° C. for 2 hours.
N, N-dimethylacrylamide (DMAA) was used as an organic water-soluble monomer capable of forming a water-soluble organic polymer. DMAA was used after removing a polymerization inhibitor using a silica gel column in a volume of 80 ml with respect to 100 ml of DMAA.
As the polymerization initiator, potassium peroxodisulfate (KPS) was diluted with pure water at a ratio of KPS / water = 0.192 / 10 (g / g) to prepare an aqueous solution. As the catalyst, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (TMEDA) was used as it was. As the water, pure water obtained by distilling ion-exchanged water was used. All water was used after bubbling high-purity nitrogen in advance for 3 hours or more to remove oxygen.
A colorless and transparent aqueous solution consisting of 678.4 g of pure water, 30.5 g of Laponite XLG, and 79.2 g of DMAA was prepared in a flat bottom glass container having an inner diameter of 100 mm and a height of 150 mm, the inside of which was replaced with nitrogen. Next, 500 μl of TMEDA and 42.4 g of an aqueous KPS solution were added with stirring to obtain a colorless transparent solution.
A part of this solution was transferred to a glass container of 300 mm × 400 mm × 5 mm, sealed, and allowed to stand at 20 ° C. for 24 hours for polymerization. The operations from the preparation of the solution to the polymerization were all performed in an atmosphere in which oxygen was blocked. After 24 hours, a transparent and uniform cylindrical gel having elasticity and toughness was generated in the glass container, and was taken out from the container. No inhomogeneous or opaque aggregation due to clay minerals or the like was observed in the gel. Using the TG-DTA220 manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., the gel obtained was measured according to the moisture content, organic high molecular weight, and clay mineral content measured by raising the temperature to 800 ° C. at 10 ° C./min under air flow. It was found that both were organic / inorganic composite hydrogels having the same composition as the reaction solution. The polymerization yield of the monomers was 99.9% or more.

〔ヒドロケルシートの評価〕
1.引っ張り強度,引っ張り破断伸び
ヒドロゲルシートを10mm×70×5mmに切断して測定試料とし、24℃60%RHの環境下、引っ張り試験装置(株式会社島津製作所製、卓上型万能試験機AGS−H)に装着し、評点間距離=30mm、引っ張り速度=100mm/分の条件で測定したところ、引っ張り強度が100kPa、引っ張り破断伸びが1500%であった。
[Evaluation of Hydrokel Sheet]
1. Tensile strength, tensile elongation at break The hydrogel sheet is cut into 10 mm x 70 x 5 mm to make a measurement sample, and a tensile test device (24-degree 60% RH environment, manufactured by Shimadzu Corporation, tabletop universal testing machine AGS-H) The tensile strength was 100 kPa and the tensile elongation at break was 1500% when measured under the conditions of distance between scores = 30 mm and tensile speed = 100 mm / min.

2.圧縮試験
ヒドロゲルシートを10mm×10mm×5mmに切断したものを2枚重ねて10mm×10mm×10mmの試料とし、24℃60%RHの環境下、引っ張り試験装置(株式会社島津製作所製、卓上型万能試験機AGS−H)に装着し、圧縮速度10mm/分の条件で80%まで歪みを与えて、ヒドロゲルシートの破壊の有無を目視で確認した。
その結果、実施例1〜実施例3に用いられる前記ゲルシートはいずれも破壊は認められなかった。
これらの測定結果を表2に示す。
2. Compression test Two 10% x 10mm x 5mm hydrogel sheets cut into 10mm x 10mm x 10mm samples, and a tensile test device (manufactured by Shimadzu Corporation, desktop type universal) under the environment of 24 ° C and 60% RH It was mounted on a testing machine AGS-H), strained up to 80% under the condition of a compression speed of 10 mm / min, and the presence or absence of destruction of the hydrogel sheet was visually confirmed.
As a result, no breakage was observed in any of the gel sheets used in Examples 1 to 3.
These measurement results are shown in Table 2.

〔電解質保持ヒドロゲルシートの調製〕
このようにして得られたヒドロゲルシートを100mm×400mmに切り出したものを2枚重ねて、間にヒドロゲル300部に対して29部の水酸化リチウムを入れて外周を縫合し、実施例1に用いるヒドロゲルシートを得た。また、ヒドロゲル300部に対して48部の水酸化ナトリウムを入れて外周を縫合し、実施例2及び実施例3に用いるヒドロゲルシートを得た。いずれも、4.6mol/kgの電解質を保持したヒドロゲルシートである。
[Preparation of electrolyte-supporting hydrogel sheet]
Two sheets of the hydrogel sheet thus obtained cut out to 100 mm × 400 mm were stacked, 29 parts of lithium hydroxide was added to 300 parts of hydrogel, and the outer periphery was sewn, and used in Example 1. A hydrogel sheet was obtained. Moreover, 48 parts of sodium hydroxide was added to 300 parts of the hydrogel, and the outer periphery was stitched to obtain hydrogel sheets used in Examples 2 and 3. Both are hydrogel sheets holding an electrolyte of 4.6 mol / kg.

3.含液率
ヒドロゲルシートにおける含液率〔ヒドロゲルシートに含まれる電解質溶液の占める割合〕を、下記式により算出した。結果を表2に示す。
なお、ここで、ヒドロゲルシート中に含まれる電解質溶液質量は、実施例1〜3の如く、水分を含んだヒドロゲルシートに電解質成分を固体状で挟んだものについては、水分を含んだヒドロゲルシートと電解質成分との合計質量からヒドロゲルシートの乾燥質量を除することで求めた値であり、後述する実施例4〜10の如く、電解質溶液を含浸させて用いるものについては、含浸後のヒドロゲルシートの質量からヒドロゲルシートの乾燥質量を除することで求めた値である。
また、〔ヒドロゲルシート中に含まれる電解質溶液質量〕は、電解質溶液質量を含浸させたヒドロゲルシートの質量を測定し、その後、80℃の熱風乾燥機で15時間乾燥させて水分を除去し、乾燥したヒドロゲルシートの質量(ヒドロゲルシートの乾燥質量〕を測定し、差分を算出することで求めた値である。
(式)含液率=〔ヒドロゲルシート中に含まれる電解質溶液質量〕/〔ヒドロゲルシートの乾燥質量〕
3. Liquid content The liquid content [ratio occupied by the electrolyte solution contained in the hydrogel sheet] in the hydrogel sheet was calculated by the following formula. The results are shown in Table 2.
Here, the mass of the electrolyte solution contained in the hydrogel sheet is the same as in Examples 1 to 3, in which the electrolyte component is sandwiched between the hydrogel sheets containing moisture in a solid state and the hydrogel sheet containing moisture. This is a value obtained by dividing the dry mass of the hydrogel sheet from the total mass with the electrolyte component. As in Examples 4 to 10 to be described later, what is used by impregnating the electrolyte solution is the value of the hydrogel sheet after impregnation. It is a value obtained by dividing the dry mass of the hydrogel sheet from the mass.
The [electrolyte solution mass contained in the hydrogel sheet] measures the mass of the hydrogel sheet impregnated with the electrolyte solution mass, and then removes moisture by drying for 15 hours in a hot air dryer at 80 ° C. This is a value obtained by measuring the mass of the hydrogel sheet (dry mass of the hydrogel sheet) and calculating the difference.
(Formula) Liquid content = [Mass of electrolyte solution contained in hydrogel sheet] / [Dry mass of hydrogel sheet]

〔コンクリートの前処理〕
前記コンクリート成形体を水に15分間浸漬して吸水させて改質に使用した(実施例1、2)。実施例3では前記コンクリート成形体を吸水させずにそのまま使用した。
〔コンクリートの改質性評価〕
試験面が垂直となるように設置したコンクリート成形体の表面に、前記のようにして得られた実施例1〜3に用いるヒドロゲルシートをそれぞれ密着させて、表面をポリエステルシートで被覆し、粘着テープで固定して測定時期まで静置した。
4週経過後、成形体を切断して切断面に1質量%濃度のフェノールフタレイン溶液を吹き付け、呈色反応を確認したところ、実施例1、2、3でそれぞれ深さ5.3mm、14.9mm、16.4mmまでアルカリ性の領域が形成されていた。
[Pretreatment of concrete]
The concrete molded body was immersed in water for 15 minutes to absorb water and used for modification (Examples 1 and 2). In Example 3, the concrete molded body was used as it was without absorbing water.
[Concrete property evaluation]
The hydrogel sheets used in Examples 1 to 3 obtained as described above were brought into close contact with the surface of a concrete molded body placed so that the test surface was vertical, and the surface was covered with a polyester sheet, and an adhesive tape It was fixed with and left to stand until the measurement time.
After 4 weeks, the molded body was cut and a 1% by weight phenolphthalein solution was sprayed on the cut surface to confirm the color reaction. In Examples 1, 2, and 3, the depths were 5.3 mm and 14 mm, respectively. Alkaline regions were formed up to .9 mm and 16.4 mm.

(実施例4〜10、比較例3、4)
〔電解質保持ヒドロゲルシートの調製〕
実施例1と同様にして調製したヒドロゲルシートを50℃に設定した熱風乾燥機に15時間入れてヒドロゲルシートの乾燥体を得た。このヒドロゲルシート乾燥体1部を50部の下記表2に記載した濃度の電解質成分を含む電解質水溶液に浸漬し、表2記載の含液率となったところで浸漬を止め、電解質水溶液を含有するヒドロゲルシートを得た。
〔ヒドロゲルシートの評価〕
実施例1と同様にして電解質水溶液を含有するヒドロゲルシートの引っ張り試験、圧縮試験及び含液率の測定を行った。結果を下記表2に示す。
(Examples 4 to 10, Comparative Examples 3 and 4)
[Preparation of electrolyte-supporting hydrogel sheet]
The hydrogel sheet prepared in the same manner as in Example 1 was placed in a hot air dryer set at 50 ° C. for 15 hours to obtain a dried hydrogel sheet. 1 part of this dried hydrogel sheet was immersed in 50 parts of an aqueous electrolyte solution containing an electrolyte component having the concentration shown in Table 2 below. When the liquid content shown in Table 2 was reached, the immersion was stopped, and the hydrogel containing the aqueous electrolyte solution A sheet was obtained.
[Evaluation of hydrogel sheet]
In the same manner as in Example 1, a tensile test, a compression test, and a measurement of the liquid content of the hydrogel sheet containing the aqueous electrolyte solution were performed. The results are shown in Table 2 below.

〔コンクリートの前処理〕
実施例7では、前記コンクリート成形体を水に15分間浸漬して吸水させて改質に使用した。実施例6,10では、前記コンクリート成形体を80℃に設定した熱風乾燥機に3日間入れ、乾燥したものを使用した。実施例4、5、8、10、比較例3、4では前記コンクリート成形体をそのまま使用した。
〔コンクリートの改質性評価〕
これらのヒドロゲルシートを使用して実施例1〜3と同様にしてコンクリートの改質を行い、コンクリート成形体における浸透性を評価した。結果を下記表2に示す。
[Pretreatment of concrete]
In Example 7, the concrete compact was immersed in water for 15 minutes to absorb water and used for modification. In Examples 6 and 10, the concrete compact was put into a hot air dryer set at 80 ° C. for 3 days and dried. In Examples 4, 5, 8, 10 and Comparative Examples 3 and 4, the concrete compact was used as it was.
[Concrete property evaluation]
Using these hydrogel sheets, concrete was modified in the same manner as in Examples 1 to 3, and the permeability in the concrete compact was evaluated. The results are shown in Table 2 below.

(実施例11)
〔電解質保持ヒドロゲルシートの調製〕
実施例1と同様にして調製したヒドロゲルシートを50℃に設定した熱風乾燥機に15時間入れてヒドロゲルシートの乾燥体を得た。このヒドロゲルシート乾燥体1部を50部の電解質濃度1.5mol/kg−HO水溶液に浸漬し、同含液率となったところで浸漬を止め、電解質水溶液を含有するヒドロゲルシートAを得た。また、これとは別にヒドロゲルシート乾燥体1部を50部の電解質濃度8mol/kg−HO水溶液に浸漬し、同含液率となったところで浸漬を止め、電解質水溶液を含有するヒドロゲルシートBを得た。
〔ヒドロゲルシートの評価〕
実施例1と同様にして電解質水溶液を含有するヒドロゲルシートA及びBの引っ張り試験、圧縮試験及び含液率の測定を行った。結果を下記表2に示す。
(Example 11)
[Preparation of electrolyte-supporting hydrogel sheet]
The hydrogel sheet prepared in the same manner as in Example 1 was placed in a hot air dryer set at 50 ° C. for 15 hours to obtain a dried hydrogel sheet. 1 part of this dried hydrogel sheet was immersed in 50 parts of an electrolyte concentration of 1.5 mol / kg-H 2 O aqueous solution, and when the liquid content was reached, the immersion was stopped to obtain a hydrogel sheet A containing an aqueous electrolyte solution. . Separately, 1 part of the dried hydrogel sheet was immersed in 50 parts of an electrolyte concentration 8 mol / kg-H 2 O aqueous solution, and when the liquid content reached the hydrogel sheet B containing the aqueous electrolyte solution. Got.
[Evaluation of hydrogel sheet]
In the same manner as in Example 1, the tensile test, compression test, and measurement of the liquid content of the hydrogel sheets A and B containing the aqueous electrolyte solution were performed. The results are shown in Table 2 below.

〔コンクリートの前処理〕
実施例11では、前記コンクリート成形体を80℃に設定した熱風乾燥機に3日間入れ、乾燥したものを使用した。
〔コンクリートの改質性評価〕
試験面が垂直となるように設置したコンクリート成形体の表面に、最初の2週間は、前記のようにして得られたヒドロゲルシートAをそれぞれ密着させて、表面をポリエステルシートで被覆し、粘着テープで固定して静置した。2週間目にヒドロゲルシートAを除去し、ヒドロゲルシートBに貼り替えて、表面をポリエステルシートで被覆し、粘着テープで固定して測定時期まで静置した。
4週経過後、成形体を切断して切断面に1質量%濃度のフェノールフタレイン溶液を吹き付け、呈色反応を確認したところ、22.0mmまでアルカリ性の領域が形成されていた。
[Pretreatment of concrete]
In Example 11, the concrete compact was put into a hot air dryer set at 80 ° C. for 3 days and dried.
[Concrete property evaluation]
For the first two weeks, the hydrogel sheet A obtained as described above was brought into close contact with the surface of the concrete molded body placed so that the test surface was vertical, and the surface was covered with a polyester sheet, and an adhesive tape And then left to stand. In 2 weeks, the hydrogel sheet A was removed, and the hydrogel sheet B was replaced with a hydrogel sheet B. The surface was covered with a polyester sheet, fixed with an adhesive tape, and allowed to stand until measurement.
After 4 weeks, the molded body was cut and a 1% by mass concentration phenolphthalein solution was sprayed on the cut surface, and a color reaction was confirmed. As a result, an alkaline region was formed up to 22.0 mm.

(比較例1)
実施例4で用いたアルカリ性水溶液を、試験面が垂直となるように設置した前処理をしないコンクリート成形体の表面に直接塗布することで適用し、同様に評価した。
その結果、アルカリ性水溶液がコンクリート成形体表面に保持されず、従ってコンクリート内部へはほとんど浸透することが無かったため、実施例1と同様に測定した再アルカリ化の領域深さは、1mm以下であった。
(Comparative Example 1)
The alkaline aqueous solution used in Example 4 was applied by applying directly to the surface of a concrete molded body that was not pretreated and was placed so that the test surface was vertical, and was similarly evaluated.
As a result, the alkaline aqueous solution was not retained on the surface of the concrete molded body and therefore hardly penetrated into the concrete. Therefore, the realkalized region depth measured in the same manner as in Example 1 was 1 mm or less. .

(比較例2)
実施例4で用いたヒドロゲルシート乾燥体に換えて、親水化処理した不織布(ED−17,170g/m、日本バイリーン株式会社製)を用い、実施例4と同様のアルカリ性水溶液をそれぞれ表1に記載の量で不織布に含浸させて、試験面が垂直となるように設置した前処理をしないコンクリート成形体表面に接触させた他は実施例4と同様にしてコンクリート成形体の改質を行い、同様に評価した。
アルカリ性水溶液をコンクリート成形体に接触させる際、アルカリ性水溶液が滴り落ちるため、アルカリ性水溶液を保持できなかった。また、コンクリート成形体への粘着性がないため、コンクリート成形体への固定が難しく、コンクリート成形体と不織布との間に隙間ができてしまった。更に、ビス止めを行ったが、隙間ができてコンクリート成形体への十分な密着は得られなかった。このため、アルカリ性水溶液のコンクリート成形体への接触による浸透は不十分となった。結果として、再アルカリ化の領域深さは、1mm以下であった。
(Comparative Example 2)
In place of the dried hydrogel sheet used in Example 4, a non-woven fabric subjected to a hydrophilic treatment (ED-17, 170 g / m 2 , manufactured by Japan Vilene Co., Ltd.) was used. The concrete molded body was modified in the same manner as in Example 4 except that it was impregnated into the nonwoven fabric in the amount described in the above and contacted with the surface of the concrete molded body that was not pretreated and was placed so that the test surface was vertical. , Evaluated in the same way.
When the alkaline aqueous solution was brought into contact with the concrete molded body, the alkaline aqueous solution dripped, so that the alkaline aqueous solution could not be retained. Moreover, since there is no adhesiveness to a concrete molded object, fixation to a concrete molded object is difficult, and the clearance gap was formed between the concrete molded object and the nonwoven fabric. Furthermore, although screwing was performed, a gap was formed and sufficient adhesion to the concrete molded body could not be obtained. For this reason, the penetration | permeation by the contact to the concrete molded object of alkaline aqueous solution became inadequate. As a result, the realkalized region depth was 1 mm or less.

(比較例5,6)
試験面が垂直となるように設置したコンクリート成形体の表面に、コンクリート成形体に接する面が解放されたアクリル製の容器を、コンクリート成形体表面に不陸調整用のゴムを介して押し付けて固定した。このアクリル製の容器に、実施例4で用いたアルカリ性水溶液を封入して、該溶液を直接コンクリート面に接するように配置させて含浸させ、実施例1〜3と同様に評価した。
比較例5では、前記コンクリート成形体を何らの前処理を行うことなく、そのまま使用し、比較例6では、前記コンクリート成形体を80℃に設定した熱風乾燥機に3日間入れ、乾燥したものを使用した。
試験開始後、アルカリ性水溶液が徐々に不陸調整用のゴムの部分から漏れ、3日後にはアクリル容器内に封入したアルカリ性水溶液は失われた。実施例1と同様に測定した再アルカリ化の領域深さは、3mm以下であった。
(Comparative Examples 5 and 6)
Acrylic container with the surface in contact with the concrete molded body released on the surface of the concrete molded body set so that the test surface is vertical is pressed against the surface of the concrete molded body through rubber for adjusting the surface and fixed. did. In this acrylic container, the alkaline aqueous solution used in Example 4 was sealed, and the solution was placed so as to be in direct contact with the concrete surface and impregnated, and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 3.
In Comparative Example 5, the concrete molded body was used as it was without any pretreatment. In Comparative Example 6, the concrete molded body was placed in a hot air dryer set at 80 ° C. for 3 days and dried. used.
After the start of the test, the alkaline aqueous solution gradually leaked from the rubber portion for adjusting the unevenness, and the alkaline aqueous solution sealed in the acrylic container was lost after 3 days. The realkalized region depth measured in the same manner as in Example 1 was 3 mm or less.

(比較例7)
〔ヒドロゲルシートの調製〕
実施例1ヒドロゲルシートの調製方法において用いた水膨潤性粘土鉱物に代えて、有機架橋剤(N,N−メチレンビスアクリルアミド)を、DMAAの1モル%用いた他は、実施例1と同様にして、有機架橋型高分子ヒドロゲル(表2中には、「有機架橋型ヒドロゲル」と記載)を調製した。
〔電解質保持ヒドロゲルシートの調製〕
得られた有機架橋型高分子ヒドロゲルに、実施例4と同様にして電解質水溶液を含浸させて比較例7の電解質保持ヒドロゲルシートを得た。
〔ヒドロゲルシートの評価〕
実施例1と同様にして電解質水溶液を含有するヒドロゲルシートの引っ張り試験、圧縮試験及び含液率の測定を行った。ただし、引っ張り試験においては、測定試料を試験機に装着する際に試料が破壊してしまい、測定値が得られなかった。結果を下記表2に示す。
(Comparative Example 7)
[Preparation of hydrogel sheet]
Example 1 Instead of the water-swellable clay mineral used in the method for preparing the hydrogel sheet, an organic crosslinking agent (N, N-methylenebisacrylamide) was used in the same manner as in Example 1 except that 1 mol% of DMAA was used. Thus, an organic cross-linked polymer hydrogel (described as “organic cross-linked hydrogel” in Table 2) was prepared.
[Preparation of electrolyte-supporting hydrogel sheet]
The obtained organic crosslinked polymer hydrogel was impregnated with an aqueous electrolyte solution in the same manner as in Example 4 to obtain an electrolyte-retaining hydrogel sheet of Comparative Example 7.
[Evaluation of hydrogel sheet]
In the same manner as in Example 1, a tensile test, a compression test, and a measurement of the liquid content of the hydrogel sheet containing the aqueous electrolyte solution were performed. However, in the tensile test, when the measurement sample was mounted on the testing machine, the sample was destroyed, and no measurement value was obtained. The results are shown in Table 2 below.

〔コンクリートの前処理〕
比較例7では、前記コンクリート成形体を、前処理を行うことなくそのまま使用した。
〔コンクリートの改質性評価〕
上記有機架橋型ヒドロゲルシートを使用してなる電解質保持ヒドロゲルシートを用いて、実施例1〜3と同様にしてコンクリートの改質を行おうとしたが、ゲルシートが破損してコンクリート成形体の表面に貼り付け不能であった。
[Pretreatment of concrete]
In Comparative Example 7, the concrete molded body was used as it was without pretreatment.
[Concrete property evaluation]
Using the electrolyte-supporting hydrogel sheet using the organic cross-linked hydrogel sheet, an attempt was made to modify concrete in the same manner as in Examples 1 to 3, but the gel sheet was damaged and stuck to the surface of the concrete compact. It was impossible to attach.

Figure 2011011934
Figure 2011011934

表2に記載のように、本発明のコンクリート改質用ヒドロゲルシートを用いたコンクリート改質方法によれば、コンクリート成形体内部に効率よく電解質溶液が浸透し、比較例に対し、コンクリート成形体の内部に至るまで改質が行われていることが確認された。なお、実施例11に明らかなように、ヒドロゲルシートに含まれる電解質溶液は経時的に減少するため、ヒドロゲルシートの張り替えを行うことで、効果が一層向上することがわかる。
また、比較例3及び4の結果より、本発明に係るヒドロゲルを用いた場合であっても、ヒドロゲルシートに保持される電解質成分の含有量が少ない場合(比較例3)や、電解質溶液の保持量が少ない場合(比較例4)には、いずれも、所望のアルカリ浸透性が得られず、本発明の効果を奏さないことがわかる。また、比較例7では、水膨潤性粘土鉱物に代えて、有機架橋剤を用いて調製された有機架橋型高分子ヒドロゲルを用いたが、実用上十分な強度が得らなかった。
As shown in Table 2, according to the concrete reforming method using the hydrogel sheet for concrete modification of the present invention, the electrolyte solution efficiently penetrates into the concrete molded body, and compared with the comparative example, It was confirmed that the reforming was performed up to the inside. As is clear from Example 11, since the electrolyte solution contained in the hydrogel sheet decreases with time, it can be seen that the effect is further improved by replacing the hydrogel sheet.
Moreover, even if it is a case where the hydrogel which concerns on this invention is used from the result of the comparative examples 3 and 4, when content of the electrolyte component hold | maintained at a hydrogel sheet is small (comparative example 3), or holding | maintenance of electrolyte solution It can be seen that when the amount is small (Comparative Example 4), the desired alkali permeability cannot be obtained and the effects of the present invention are not achieved. In Comparative Example 7, an organic cross-linked polymer hydrogel prepared using an organic cross-linking agent was used instead of the water-swellable clay mineral, but practically sufficient strength was not obtained.

10 ヒドロゲルシート
12 内部補強材
14 支持体シート
10 Hydrogel sheet 12 Internal reinforcement 14 Support sheet

Claims (8)

水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに、イオン濃度0.1mol/kg−HO以上15mol/kg−HO以下の電解質溶液を乾燥ゲルシート重量に対して2倍〜100倍保持させてなるコンクリート改質用ヒドロゲルシート。 The gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water swelling clay mineral, dry gel sheet weight ion concentration 0.1mol / kg-H 2 O or more 15mol / kg-H 2 O following the electrolyte solution A hydrogel sheet for concrete modification, which is held 2 to 100 times as much as the above. 前記ヒドロゲルシートの引っ張り試験により測定した引っ張り強度が10kPa以上1000kPa以下、破断伸びが100%以上2000%以下であり、且つ、前記ヒドロゲルシートを圧縮試験に供した場合、80%まで歪を与えたときに破壊しない請求項1記載のヒドロゲルシート。   When the tensile strength measured by the tensile test of the hydrogel sheet is 10 kPa or more and 1000 kPa or less, the elongation at break is 100% or more and 2000% or less, and when the hydrogel sheet is subjected to a compression test, strain is applied up to 80%. The hydrogel sheet according to claim 1, which does not break down. 前記電解質溶液が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び、水酸化リチウムから選択される1種以上のアルカリ剤を、イオン濃度0.1mol/kg−HO以上15mol/kg−HO以下の範囲で含むアルカリ性溶液である請求項1または請求項2に記載のヒドロゲルシート。 The electrolyte solution, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and, one or more alkali agent selected from lithium hydroxide, ion concentration 0.1mol / kg-H 2 O or more 15mol / kg-H 2 O or less The hydrogel sheet according to claim 1 or 2, wherein the hydrogel sheet is an alkaline solution contained within the range of. 補強材を備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のヒドロゲルシート。   The hydrogel sheet according to any one of claims 1 to 3, further comprising a reinforcing material. 水溶性有機高分子と水膨潤性粘土鉱物とからなる三次元網目構造を有するゲルシートに、イオン濃度0.1mol/kg−HO以上15mol/kg−HO以下の電解質溶液を乾燥ゲルシート重量に対して2〜100倍保持させてなるヒドロゲルシートを得る工程と、コンクリート成形体の表面に、該ヒドロゲルシートを密着させる工程と、を有するコンクリート改質方法。 The gel sheet having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic polymer and a water swelling clay mineral, dry gel sheet weight ion concentration 0.1mol / kg-H 2 O or more 15mol / kg-H 2 O following the electrolyte solution A concrete reforming method comprising: a step of obtaining a hydrogel sheet that is held 2 to 100 times the amount, and a step of bringing the hydrogel sheet into close contact with the surface of a concrete molded body. 前記ヒドロゲルシートを密着させる工程に先立ち、前記コンクリート成形体の表面を乾燥させる工程を有する請求項5に記載のコンクリート改質方法。   The concrete reforming method according to claim 5, further comprising a step of drying a surface of the concrete compact prior to the step of bringing the hydrogel sheet into close contact. 前記ヒドロゲルシートを密着させる工程の後に、ヒドロゲルシートを水不透過性シートで被覆する工程を有する請求項5または請求項6に記載のコンクリート改質方法。   The concrete reforming method according to claim 5 or 6, further comprising a step of coating the hydrogel sheet with a water-impermeable sheet after the step of closely contacting the hydrogel sheet. さらに、前記ヒドロゲルシートに電解質溶液、電解質原料及び水のうち、少なくとも1種を供給する工程を有する請求項5から請求項7のいずれか1項に記載のコンクリート改質方法。   The concrete reforming method according to any one of claims 5 to 7, further comprising a step of supplying at least one of an electrolyte solution, an electrolyte raw material, and water to the hydrogel sheet.
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