JP2011184744A

JP2011184744A - 鉄筋コンクリート構造物内部にある鉄筋の防食工法

Info

Publication number: JP2011184744A
Application number: JP2010051860A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Miyasato; 心一宮里; Kenji Yamamoto; 賢司山本; Hiroyoshi Matsukubo; 博敬松久保; Kiminobu Ashida; 公伸芦田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: JP5631024B2

Abstract

【課題】鉄筋コンクリート構造物に優れた防食効果を付与し、鉄筋コンクリート内部の鉄筋の腐食を抑制して、耐塩害性を向上させる塩害を受けた鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法を提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート構造物中のコンクリートの0.1〜10倍の電気抵抗率をもつ断面修復材で、鉄筋コンクリートの表面を被覆し、その内部に犠牲陽極材を設置し、犠牲陽極材の周りに、犠牲陽極材の不導態の生成を避けるのに充分なｐＨを持った電解質溶液を含有する多孔性材料を付設し、犠牲陽極材と鉄筋コンクリート内部の鉄筋を電気的に接続してなる塩害を受けた鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法であり、さらに、断面修復材を被覆した鉄筋コンクリートの表面に、有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布してなる鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法を構成とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、主に、海洋環境下におけるコンクリート構造物の耐久性、すなわち、耐海水性及び耐食性を向上する鉄筋の防食工法に関する。

近年、土木や建築分野において、コンクリート構造物の耐久性向上に対する要望が高まっている。

コンクリート構造物の劣化要因の１つとして、塩化物イオンにより鉄筋が腐食する塩害がある。

海洋構造物では、飛来塩分により鉄筋コンクリート内部に塩分が浸透し、鉄筋が発錆する。また、寒冷地の道路では、塩化ナトリウムや塩化カルシウムなどの凍結防止剤の散布により、塩害が発生する。さらに、塩化物イオンを含む海砂や混和材を配合したコンクリートでも内在塩分により塩害が発生する。

鉄筋の防錆を目的として、亜硝酸塩や亜硝酸型ハイドロカルマイトを添加する方法が提案されている（特許文献１〜特許文献３参照）。
亜硝酸塩は、防錆効果を発揮するものの、外部から侵入する塩化物イオンの遮蔽効果を発揮するものではなく、また、亜硝酸型ハイドロカルマイトは、防錆効果を発揮するものの、これを混和したセメント硬化体が多孔質になりやすく、むしろ、外部からの塩化物イオンの浸透を許容しやすい。

一方、鉄筋の腐食を防止する方法として、金属の標準電極電位の差を利用した犠牲陽極材方式の電気防食工法が知られている。この犠牲陽極材方式の電気防食工法は、外部電極が不要で、メンテナンスが容易であり、長期防食性に優れるなどの特徴がある（特許文献４参照）。

塩害を受けた鉄筋コンクリート構造物の断面修復では、塩化物イオンを多く含むコンクリートをはつり取り、犠牲陽極材を鉄筋と電気的に接続した後、断面修復材で充填・被覆する。

しかしながら、犠牲陽極材の防食効果を高め、耐塩害性を高めるには、どのような断面修復材が適しているかについては、全く知られていなかった。

また、断面修復材にひび割れが生じると防食電流が流れにくくなるため、ひび割れの要因である収縮を小さくする必要がある。
断面修復材の収縮を低減する方法としては、膨張材、収縮低減剤、及び／又は繊維等を併用し、さらに、使用する膨張材として、組成や粒度の異なる二種類の膨張材を組み合わせて使用することが提案されている（特許文献５、特許文献６参照）。

また、有機−無機複合型塗膜養生剤をモルタルやコンクリートの硬化体の表面に塗布することにより、モルタルやコンクリートの乾燥による水分の逸散を低減して乾燥収縮を抑制することに加え、中性化や外部からの塩分の浸透を抑制することが提案されている（特許文献７参照）。
しかしながら、有機−無機複合型塗膜養生剤を、断面修復材を被覆したモルタルやコンクリートの硬化体の表面に塗布することが、犠牲陽極材の防食効果に関して、どのような効果が発揮されるかについては知られていなかった。

本発明者は、特定の断面修復材の内部に犠牲陽極材を設置することにより、防食効果を高め、優れた耐塩害性が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。

特開昭５３−００３４２３号公報特開平０１−１０３９７０号公報特開平０４−１５４６４８号公報特許第３０９９８３０号公報特開２００７−２３８７４５号公報特開２００７−３２０８３２号公報特開２００７−３０８３５４号公報

本発明は、塩害環境下における鉄筋コンクリート構造物の耐久性を向上させる方法を提供する。

本発明は、（１）塩害を受けた鉄筋コンクリート構造物の断面修復する鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法において、鉄筋コンクリート構造物中のコンクリートの0.1〜10倍の電気抵抗率をもつ断面修復材で、鉄筋コンクリートの表面を被覆し、その内部に犠牲陽極材を設置し、前記犠牲陽極材の周りに、犠牲陽極材の不導態の生成を避けるのに充分なｐＨを持った電解質溶液を含有する多孔性材料を付設し、前記犠牲陽極材と鉄筋コンクリート内部の鉄筋を電気的に接続してなる鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（２）前記多孔性材料が、アルカリシリカ反応抑制剤を含有してなる前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（３）前記アルカリシリカ反応抑制剤がリチウム含有化合物を含有してなる前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（４）前記犠牲陽極材の金属が、亜鉛、アルミニウム、及びマグネシウムからなる群より選ばれた一種又は二種以上を含む金属又は合金であることを特徴とする前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（５）前記断面修復材を被覆した鉄筋コンクリートの表面に、有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布してなる前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（６）前記有機−無機複合型塗膜剤が、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、及び膨潤性粘土鉱物を含有してなる前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（７）前記有機−無機複合型塗膜剤の膨潤性粘土鉱物が、フッ素雲母である前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法、（８）前記有機−無機複合型塗膜剤の使用量が、100〜500g/m²である前記鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法である。

本発明は、鉄筋コンクリート構造物に優れた防錆効果を付与し、鉄筋コンクリート内部の鉄筋の腐食を抑制して耐塩害性を向上させる効果を奏する。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。
また、本発明でいう断面修復材とは、セメントペースト、モルタル、及びコンクリートを指す。

本発明では、特定の断面修復材の内部に犠牲陽極材を設置することにより、鉄筋コンクリートの耐塩害性が向上する。

本発明の断面修復材は、セメントなどを用いて練混ぜて調製される。

セメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、また、石灰石粉末や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、並びに、各種の産業廃棄物を主原料として製造された環境調和型セメント、いわゆるエコセメントなどが挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。

断面修復材にひび割れが生じると防食電流が流れにくくなるため、ひび割れの要因である収縮を小さくする必要がある。そのため、膨張材、収縮低減剤、及び／又は繊維を併用することは好ましい。

ここで、膨張材は特に限定されるものではなく、いかなるものでも使用可能である。その種類としては、遊離石灰や遊離マグネシアを含むものが挙げられるが、長期安定性の観点から、遊離石灰を含む膨張材が好ましい。

遊離石灰を含む膨張材としては、例えば、遊離石灰−無水セッコウ系膨張材、遊離石灰−水硬性化合物系膨張材、並びに、遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系膨張材等が挙げられる。
本発明では、膨張性能が良好なことから、遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系膨張材を用いることが好ましい。

ここで、水硬性化合物としては、例えば、アウイン、カルシウムフェライト、カルシウムアルミノフェライト、カルシウムシリケート、及びカルシウムアルミネートなどの一種又は二種以上が挙げられる。

遊離石灰−水硬性化合物−無水セッコウ系膨張材において、水硬性化合物が、アウイン、カルシウムフェライト、及びカルシウムアルミノフェライトなどの一種又は二種以上から構成される膨張材は、遊離石灰から消石灰を生成するとともに、水硬性化合物と無水セッコウからエトリンガイトも生成する。このため、エトリンガイトに因んで、カルシウムサルホアルミネート系膨張材と称されるものや、エトリンガイト−石灰複合系膨張材と称されるものがある。
このような膨張材としては、各社より市販されている膨張材や静的破砕材が利用可能である。膨張材や静的破砕材は、多数市販されており、その代表例としては、電気化学工業社製、商品名「デンカＣＳＡ」や「デンカパワーＣＳＡ」、住友大阪セメント社製、商品名「サクス」、太平洋マテリアル社製、商品名「エクスパン」、「Ｎ-ＥＸ」、「ブライスター」、及び「太平洋ジプカル」などが挙げられる。

膨張材の粒度は特に限定されるものではないが、通常、ブレーン比表面積値（以下、ブレーン値という）で2,500〜10,000cm²/gが好ましい。
膨張材の使用量は、セメント100部に対して、２〜30部が好ましい。

収縮低減剤としては、収縮低減成分が一般式RO(AO)nH（ただし、Rは炭素数４〜６のアルキル基、Aは炭素数２〜３の一種又は二種のアルキレン基、nは１〜10の整数）で示される低級アルコールのアルキレンオキサイド付加物を主体としたものや、一般式X{O(AO)nR}m（ただし、Xは２〜８個の水酸基を有する化合物の残基、AOは炭素数２〜18のオキシアルキレン基、Rは水素原子、炭素数１〜18の炭化水素基、又は炭素数２〜18のアシル基、nは30〜1,000、mは２〜８）で示され、そのオキシアルキレン基の60mol％以上はオキシエチレン基であるポリオキシアルキレン誘導体等が使用可能である。
収縮低減剤の使用量は、セメント100部に対して、１〜６部が好ましい。

繊維は特に限定されるものではなく、一般に市販されているものが使用でき、具体的には、高強度のビニロン繊維やポリエチレン繊維等が挙げられる。
繊維の使用量は、断面修復材100容量部中、0.01〜1.0容量部が好ましい。

本発明で使用する細骨材は特に限定されるものではない。その具体例としては、例えば、ケイ砂、石灰砂、高炉水砕スラグ細骨材、再生細骨材、及び重量細骨材等が挙げられる。また、高炉徐冷スラグ細骨材、電気炉酸化期スラグ系細骨材、並びに、フェロニッケルスラグ、フェロクロムスラグ、銅スラグ、亜鉛スラグ、及び鉛スラグなどを総称する非鉄精錬スラグ細骨材等が、さらに、橄欖岩（かんらん岩）系細骨材、いわゆるオリビンサンド、及びエメリー鉱等が挙げられる。本発明では、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
細骨材の使用量は特に限定されるものではなく、用途や要求される作業性に応じて適宜調整される。

本発明の断面修復材には、セメント、細骨材、水等とともに、高炉水砕スラグ微粉末や高炉徐冷スラグ微粉末、シリカフューム、フライアッシュ、石灰石微粉末、下水汚泥焼却灰やその溶融スラグ、都市ゴミ焼却灰やその溶融スラグ、急硬材、及び高強度混和材等の各種混和材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、凝結調整剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、ポリマー、ベントナイトなどの粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体等のうちの一種又は二種を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。

本発明では、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、あらかじめ一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。

混合装置としては、既存のいかなる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサなどの使用が可能である。

コンクリート構造物のコンクリートの電気抵抗率は、コンクリートの配合や環境等によって異なるが、通常、100Ω・ｍ程度である。
本発明における断面修復材の電気抵抗率は、コンクリート構造物の電気抵抗率の0.1〜10倍が好ましく、0.5〜５倍がより好ましい。電気抵抗率が0.1倍未満では復極量が小さくなり、コンクリート構造物内部の鉄筋が腐食しやすくなる場合がある。電気抵抗率が小さいと防食電流が流れやすくなるが、同時に腐食電流も流れやすくなる。鉄筋の腐食の有無はこれらのバランスによって決まり、腐食電流の影響が大きいため、腐食が進行しやすくなると考えられる。電気抵抗率が10倍を超えると、電気抵抗が高いために防食電流が流れにくくなり、防食範囲が狭まり、犠牲陽極材の防食効果が小さくなる場合がある。
断面修復材の電気抵抗率は、水結合材比の調整や、各種混和材や炭素繊維の混和、ポリマー混和量を変えたポリマーセメントモルタルの使用等により調整できる。

ここで、結合材とは、セメント、又は、セメント、膨張材、及び各種混和材からなるものである。

また、ポリマーとしては、水性ポリマーディスパージョンなどが挙げられ、特に限定されるものではない。水性ポリマーディスパージョンとしては、天然ゴムラテックスや、アクリルゴム、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、及びクロロプレンゴム（ＣＲ）などの合成ゴムラテックスや、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリアクリル酸エステル（ＰＡＥ）、及びポリアクリル酸−酢酸ビニル−ベオバ系ポリマーなどの樹脂エマルジョンなどが挙げられる。ポリマーの形態としては、再乳化型粉末タイプや液体タイプなどがある。

本発明では、本発明の断面修復材を使用して硬化した硬化体（以下、本硬化体という）の表面に、有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布することは、収縮量をさらに低減し、ひび割れを抑制できるばかりでなく、長期的に本硬化体の電気抵抗を一定に保つことができることから好ましい。

本発明の有機−無機複合型塗膜養生剤とは、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、及び膨潤性粘土鉱物を、また、さらに、これらと架橋剤とを主成分とするものである。

ここで、合成樹脂水性分散体とは、一般的には合成樹脂エマルジョンであり、芳香族ビニル単量体、脂肪族共役ジエン系単量体、エチレン系不飽和脂肪酸単量体、及びその他の共重合可能な単量体の内から一種又は二種以上を乳化重合して得られるものである。例えば、スチレンを主体としたスチレン・ブタジエン系ラテックス、スチレン・アクリル系エマルジョンやスチレンと共重合したメチルメタクリレート・ブタジエン系ラテックス、エチレン・アクリルエマルジョンである。合成樹脂エマルジョンには、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものがより望ましい。
ここで、乳化重合は、重合すべき単量体を混合し、これに乳化剤や重合開始剤等を加え水系で行なう一般的な乳化重合方法である。
膨潤性粘土鉱物との配合安定性を得るには、アンモニア、アミン類、及びカセイソーダなどの塩基性物質を使用し、ｐＨ５以上に調整したものが好ましい。
合成樹脂水性分散体の粒子径は、一般的に100〜300nmであるが、60〜100nm程度の小さい粒子径のものが好ましい。

水溶性樹脂としては、加工澱粉又はその誘導体、セルロース誘導体、ポリ酢酸ビニルの鹸化物又はその誘導体、スルホン酸基を有する重合体又はその塩、アクリル酸の重合体や共重合体又はこれらの塩、アクリルアミドの重合体や共重合体、ポリエチレングリコール、及びオキサゾリン基含有重合体等が挙げられ、そのうちの一種又は二種以上の使用が可能である。
水溶性樹脂としては、純水への溶解度が常温で１％以上であるものであれば良く、樹脂単位重量当たりの水素結合性基又はイオン性基が10〜60％であることが好ましい。
また、平均分子量は2,000〜1,000,000が好ましい。
水溶性樹脂の使用量は、合成樹脂水性分散体の固形分100部に対して、固形分換算で0.05〜200部が好ましい。

膨潤性粘土鉱物としては、スクメタイト属に属する層状ケイ酸塩鉱物が挙げられる。例えば、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、フッ素雲母、及びベントナイトなどが挙げられる。これらは天然品、合成品、及び加工処理品のいずれであっても使用可能である。
そのうち、日本ベントナイト工業会、標準試験方法 JBAS-104-77に準じた方法で測定した膨潤力が20ml/g以上の粘土鉱物、特に、フッ素雲母やベントナイトが好ましい。
また、膨潤性粘土鉱物のイオン交換当量は100ｇ当たり、10ミリ当量以上が好ましい。
さらに、膨潤性粘土鉱物のアスペクト比が50〜5,000のものが好ましい。
アスペクト比とは、例えば、電子顕微鏡写真等により求めた層状に分散した粘土鉱物の粒子の長さ／厚みの比である。
膨潤性粘土鉱物の使用量は、合成樹脂水性分散体の固形分100部に対して、１〜50部が好ましい。

架橋剤とは、合成樹脂水性分散体や水溶性樹脂が有するカルボキシル基、アミド基、及び水酸基等の親水性官能基と反応して、架橋、高分子化（三次元網目構造化）、又は疎水化するものであり、カルボキシル基と付加反応を起こすオキサゾリン基を有するものが水溶性樹脂をも兼ねるので好ましい。
架橋剤の使用量は、合成樹脂水性分散体と水溶性樹脂の合計の固形分100部に対して、固形分換算で0.01〜30部が好ましい。

本発明では、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、及び膨潤性粘土鉱物を混合して、また、さらに、これらと架橋剤とを反応させて、有機−無機複合型塗膜養生剤を調製する。

有機−無機複合型塗膜養生剤の合成方法は、水溶性樹脂と膨潤性粘土鉱物をあらかじめ水中で混合した後に、合成樹脂水性分散体と架橋剤を混合する方法が好ましい。

有機−無機複合型塗膜養生剤の被覆方法は、均一に養生被覆膜が形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、撒布したり、塗布したり、吹付けしたりすることが可能である。
有機−無機複合型塗膜養生剤は、断面修復材の凝結が終結した後、表面に塗布することが好ましい。例えば、数時間から数日等、時間が経つと、モルタルの表面が乾燥し、ひび割れが発生しやすくなる。
このような有機−無機複合型塗膜養生剤としては、電気化学工業社の「RISフルコート」や「クラッコフ」、東亞合成社の「CA2」シリーズを用いることができる。

本硬化体に、本発明の有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布することにより、長さ変化率をさらに低減してひび割れを抑制するばかりでなく、長期的に本硬化体の電気抵抗を一定に保ち、防食効果を高めることができる。

有機−無機複合型塗膜養生剤の使用量は特に限定されるものではないが、鉄筋コンクリート１m²当たり、100〜500ｇが好ましく、150〜300ｇがより好ましい。100ｇ未満では、長期的に電気抵抗を小さく保つ効果が充分でなくなるおそれがあり、500ｇを超えて塗布してもその効果が頭打ちになる。

本発明では、鉄筋コンクリート内部の鉄筋を陰極とし、鉄筋コンクリート内部に犠牲陽極材を設置して、両者を電気的に接続することにより、鉄筋に防食電流を供給し、鉄筋を防食する。

犠牲陽極材を構成する金属としては、亜鉛、アルミニウム、及びマグネシウムからなる群より選ばれた一種又は二種以上を含む金属又は合金が挙げられる。

犠牲陽極材の不動態化を避けるため、犠牲陽極材の周りに多孔性材料を付設し、犠牲陽極材の金属の周囲を、所定のｐＨに保持する必要がある。例えば、亜鉛−アルミニウム合金の場合には、ｐＨ値は13.3以上が必要であり、使用する金属によって不動態化を抑えるためのｐＨ値は異なる。

犠牲陽極材の周りに付設する多孔性材料としては、保水機能を有する無機材料であることが好ましく、コンクリートと同じセメント系のモルタル材料がより好ましい。多孔性材料が保水機能を有することによって、犠牲陽極材の金属が多孔性材料内の液中に溶出することにより犠牲陽極材の機能を果たす。
多孔性材料を得るには、モルタルに、混和材料として軽量細骨材、気泡剤、及び膨張材等を使用したり、モルタル中の空気量を適正に調整して、未だ固まらないモルタルを製造し、これを犠牲陽極材の金属に被覆し、硬化した状態で細孔が分散した多孔質の被覆となるようにする。モルタルの練混ぜのさいに、アルカリ金属化合物を添加して、アルカリ度をさらに高くしたモルタルを得ることも可能である。

本発明で使用する電解質溶液とは、犠牲陽極材の不導態の生成を避けるのに充分なｐＨを持った、アルカリ金属イオンを含有する溶液であれば、特に限定されるものではないが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化リチウム溶液等が通常使用できる。

犠牲陽極材の周りに付設された多孔性材料に含有する電解質溶液のｐＨが高いため、多孔性材料に隣接するコンクリート部分でアルカリシリカ反応が懸念される。そのため、電解質溶液にアルカリシリカ反応抑制剤を存在させることが好ましい。

アルカリシリカ反応抑制剤は、電解質溶液のｐＨの低下を避けるため、リチウム含有化合物が好ましく、水酸化リチウム、炭酸リチウム、又はリチウム型ゼオライトを添加することが好ましい。

鉄筋と犠牲陽極材とを電気的に接続する方法は、鉄筋と犠牲陽極材を構成する金属とが電気的に導通されていればよく、特に限定されるものではないが、犠牲陽極材中の金属内に金属線を埋め込み、鉄筋に巻き付ける方法が実用上簡便である。

犠牲陽極材から鉄筋に防食電流が流れると、犠牲陽極材の陽極は酸化物となり、体積が増加する。この酸化物が陽極表面に堆積して電位が上昇し、防食効果が低下する場合がある。そのため、犠牲陽極材の周りに多孔性材料を付設することにより、体積膨張や防食効果の低下を防ぐことができる。

本発明では、コンクリート構造物を部分的にはつった後、犠牲陽極材を設置し、金属と鉄筋を電気的に接続した、金属表面を不導体被膜の生成を避けるのに充分なｐＨを持った電解質溶液を含有する多孔性材料で覆った後、コンクリートを打設し、犠牲陽極材を埋め込む形でコンクリート構造物を構築することによって、犠牲陽極材と鉄筋間に防食電流が流れ、コンクリート内の鉄筋が防食される。

本発明では、電位を測定することで、鉄筋の防食効果を確認することができる。
鉄筋コンクリート内部の鉄筋に、その鉄筋より標準電極電位の低い金属を電気的に接続すると、鉄筋自体の電位が低くなる。そのため、電位を測定することで、その数値から有効性を判断できる。
電位の測定は、コンクリート内部の鉄筋の犠牲陽極材を設置した面を測定点とし、鉛照合電極を用い測定する。このとき犠牲陽極材と鉄筋の接続を切り離せるようにしておき、接続を切り離した直後のインスタントオフ電位と、24時間経過後の電位（24時間後オフ電位）を測定し、これらの差から復極量を算出する。復極量が大きいほど鉄筋を防食する効果が大きい。

以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に本発明内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実験例１
塩害を受けたコンクリート構造物の断面修復を想定した実験を行った。
塩害を受けたコンクリートとして、単位セメント量が330kg/m³、水セメント比が60％、s/aが52％、NaClの添加量が12kg/m³のコンクリートを調製した。なお、このコンクリートの電気抵抗率は100Ω・ｍであった。
セメント100部に対し、膨張材ａ５部、膨張材ｂ５部、収縮低減剤３部、細骨材、減水剤、ポリマー、及び繊維ａ、繊維ｂを配合し、水結合材比や、ポリマーと繊維ｂの添加率を変えて表１のように電気抵抗率を変えた断面修復材を調製した。
調製した断面修復材を型枠に詰めて４×４×16cmの供試体を作製し、材齢28日で長さ変化率を測定した。また、既設コンクリート板の上に、縦30cm、横30cm、厚さ３cmとなるように調製した断面修復材を打設し、材齢28日でひび割れの発生状況を観察した。
15×15×53cmの型枠を用いて、軸方向の半分にコンクリートを打設し、残りの半分に断面修復材を打継いで試験体を作製した。このとき、供試体の軸方向の中央にφ13mmのみがき鋼棒を設置し、断面修復材側に犠牲陽極材Ａを設置した。みがき鋼棒と犠牲陽極材にそれぞれリード線をつなぎ、試験体の外部で、電気的接続のオン−オフ操作ができるようにした。試験体を40℃に加温して鉄筋の腐食を促進させた。
断面修復材内部の犠牲陽極材を設置した面で、鉄筋の中心に相当する点を測定点とし、鉛照合電極を用いて、インスタントオフ電位と24時間後オフ電位を測定し、それらの差から復極量を算出した。なお、復極量を測定するとき以外は、みがき鋼棒と犠牲陽極材を電気的に接続した状態とした。みがき鋼棒の発錆の有無を観察し、防錆効果を確認した。結果を表１に併記する。

＜使用材料＞
セメント：普通ポルトランドセメント、密度3.15g/cm³、ブレーン値3,100cm²/g
膨張材ａ：エトリンガイト−石灰複合系膨張材、ブレーン値3,000cm²/g
膨張材ｂ：カルシウムサルホアルミネート系膨張材、ブレーン値6,000cm²/g
収縮低減剤：粉末収縮低減剤、市販品
ポリマー：ポリアクリル酸−酢酸ビニル−ベオバ系粉末ポリマー、市販品
繊維ａ：ビニロン繊維、市販品
繊維ｂ：炭素繊維、市販品
減水剤：ポリカルボン酸系減水剤、市販品
細骨材：川砂、密度2.62g/cm³、アルカリシリカ反応性なし
粗骨材：川砂利、密度2.64g/cm³、アルカリシリカ反応性なし
塩化ナトリウム（NaCl）：食塩、市販品
水：水道水
犠牲陽極材Ａ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた亜鉛塊

＜測定方法＞
電気抵抗率：供試体を作製した翌日に脱型し、20℃、60％RHで養生し、材齢28日で四電極法にて測定。
長さ変化率：JIS A 1171に準拠。収縮量の評価
ひび割れ：ひび割れ抵抗性で、ひび割れが発生した場合を不可、ひび割れの発生がない場合を可とした。
復極量：材齢６ヶ月において、鉛照合電極を用い、コンクリート内部の鉄筋と犠牲陽極材の電気的接続を切断した直後のインスタントオフ電位と、切断して24時間経過後の24時間後オフ電位を測定し、下式により復極量を算出した。
復極量（ｍＶ）＝［Ｅio（ｍＶ）］−［Ｅof（ｍＶ）］
Ｅio ：インスタントオフ電位
Ｅof ：24時間後オフ電位
防錆効果：材齢６ヶ月で鉄筋の錆の有無を確認した。鉄筋に錆が発生しなかった場合は良、１／10の面積以内で錆が発生した場合は可、１／10の面積を超えて錆が発生した場合は不可とした。

表１より、本発明によれば、断面修復材の電気抵抗率がコンクリートの0.1〜10倍のときに、優れた防錆効果を付与し、耐塩害性が向上することが分かる。また、膨張材、収縮低減剤、及び繊維の併用により、収縮を低減でき、ひび割れを低減できるため、防食効果を保持できる。

実験例２
実験No.1- 5において、表２に示す犠牲陽極材を断面修復材内部に設置し、アルカリシリカ反応性骨材を配合して、アルカリシリカ反応（ＡＳＲ）の抑制効果の有無を調べたこと以外は実験例１と同様に行った。なお、比較のために、犠牲陽極材を設置しない場合や、金属の周りの多孔性モルタルにアルカリシリカ反応抑制剤を含まない場合について調べた。結果を表２に併記する。

＜使用材料＞
犠牲陽極材Ｂ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた、亜鉛／アルミニウムの比が１／１である亜鉛アルミニウム合金
犠牲陽極材Ｃ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた、アルミニウム塊
犠牲陽極材Ｄ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた、マグネシウム塊
犠牲陽極材Ｅ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた、亜鉛／マグネシウムの比が１／１である亜鉛マグネシウム合金
犠牲陽極材Ｆ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた、アルミニウム／マグネシウムの比が１／１であるアルミニウムマグネシウム合金
犠牲陽極材Ｇ：アルカリシリカ反応抑制剤としてのLiOHを含有する多孔性モルタルで覆われた、亜鉛／アルミニウム／マグネシウムの比が１／１／１である亜鉛アルミニウムマグネシウム合金
犠牲陽極材Ｈ：アルカリシリカ反応抑制剤を含まない多孔性モルタルで覆われた亜鉛塊

＜測定方法＞
ＡＳＲ抑制効果：軸方向の中央にφ13mmのみがき鋼棒を設置し、犠牲陽極材を設置した、10×10×40cmの断面修復材の試験体を作製した。40℃で養生して長さ変化率を測定し、材齢６ヶ月の長さ変化率が、500×10^-6未満の場合は「良」、500〜1,000×10^-6の場合は「可」、1,000×10^-6を超える場合は「不可」とした。

表２より、本発明によれば、鉄筋コンクリートに優れた防錆効果を付与し、耐塩害性が向上することが分かる。また、実験No.2- 8より、金属の周りの多孔性モルタルにアルカリシリカ反応抑制剤を含まない場合には、金属が不動態化するため復極量が小さくなる。

実験例３
実験No.1- 5において、断面修復材の表面に表３に示す塗布量で有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布し、１月後、３月後、６月後、及び１年後のモルタル硬化体の電気抵抗率を測定したこと以外は実験例１と同様に行った。
なお、有機−無機複合型塗膜養生剤を用いない場合と、比較として、従来の塗膜養生剤を塗布した場合についても同様に行った。結果を表３に併記する。

＜使用材料＞
有機−無機複合型塗膜養生剤：アクリル樹脂-フッ素雲母の複合型塗膜養生剤
従来の塗膜養生剤：ＥＶＡ系塗膜養生剤、市販品

表３より、本発明の断面修復材の表面に有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布することにより、収縮を抑制し、長期的に断面修復材の電気抵抗を一定に保つことができ、高い防食効果が得られる。

本発明は、セメントコンクリートに、優れた防錆効果を付与し、耐塩害性を向上させるため、塩害等により鋼材腐食を受けたコンクリート構造物の断面修復に用いた場合、コンクリート構造物内部にある鋼材の防食効果を高めることができる。

Claims

塩害を受けた鉄筋コンクリート構造物の断面修復する鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法において、鉄筋コンクリート構造物中のコンクリートの0.1〜10倍の電気抵抗率をもつ断面修復材で、鉄筋コンクリートの表面を被覆し、その内部に犠牲陽極材を設置し、前記犠牲陽極材の周りに、犠牲陽極材の不導態の生成を避けるのに充分なｐＨを持った電解質溶液を含有する多孔性材料を付設し、前記犠牲陽極材と鉄筋コンクリート内部の鉄筋を電気的に接続してなることを特徴とする鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
前記多孔性材料が、アルカリシリカ反応抑制剤を含有してなることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
前記アルカリシリカ反応抑制剤がリチウム含有化合物を含有してなることを特徴とする請求項２記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
前記犠牲陽極材の金属が、亜鉛、アルミニウム、及びマグネシウムからなる群より選ばれた一種又は二種以上を含む金属又は合金であることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
前記断面修復材を被覆した鉄筋コンクリートの表面に、有機−無機複合型塗膜養生剤を塗布してなることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
前記有機−無機複合型塗膜剤が、合成樹脂水性分散体、水溶性樹脂、及び膨潤性粘土鉱物を含有してなることを特徴とする請求項５に記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
前記有機−無機複合型塗膜剤の膨潤性粘土鉱物が、合成フッ素雲母であることを特徴とする請求項６に記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。
有機−無機複合型塗膜剤の使用量が、100〜500g/m²であることを特徴とする請求項５〜７のうちのいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート内部の鉄筋の防食工法。