JP2011226089A

JP2011226089A - けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法

Info

Publication number: JP2011226089A
Application number: JP2010094640A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tomita; 豊富田; Tatsuyuki Takashima; 達行高島
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2011-11-10

Abstract

【課題】コンクリート躯体中へのけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の浸透深さを容易に確認できるけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法を提供する。
【解決手段】コンクリートが中性化したコンクリート躯体内にけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材を浸透させ、施工後、浸透させた部分を所定の深さ削孔して採取した粉体物を水に溶解させ、酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙または電子ｐＨ測定器を介しｐＨ検査してコンクリート表層部がアルカリ性を示すか否かを検査、確認してコンクリート躯体を管理することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

この発明は、コンクリート製の構造物の耐久性を向上させるために施工するコンクリート保護材（コンクリート改質材とも呼ばれる）の施工、管理方法に関する。

コンクリートは、圧縮強度が大で、大きな荷重を支えることができる、任意の造形が可能である、耐火性・耐熱性・耐久性等に優れている、比較的コスト安である等の理由により、土木、建築物等、様々な分野に用いられている。

しかしさまざまな要因により、コンクリートは打設後、初期ひび割れ、また、養生していく過程で含まれている水分が蒸発してコンクリート中に空隙が生じる。

このようなことから、コンクリート躯体には、直径の大きい細孔や直径の小さい細孔空隙等が多数存在している。

コンクリート躯体には、このようなひび割れや細孔等の連続細孔が空隙としてコンクリート塊の面から別の面まで連続して続いている。すなわち、図５に示すように、コンクリート躯体１に生じた空隙４はつながっているため、酸性雨、塩素等がその空隙４を介し、コンクリート躯体１内に徐々に入り込んでゆき、コンクリート躯体１を劣化させ、かつ内部の鉄筋を痛め、外観不良や中性化、凍結融解、塩害の現象等によって、耐久性低下等を招来する。

このため、コンクリート躯体１に対して防水処理を行ったり、または有効な保護材をコンクリート躯体１に深く浸透させるなどコンクリート自体の改質を行う必要がある。

従来、この種の先行例としては、例えば特許第２９３７３０９号が存在する。

すなわち、この先行例は、保護箇所または補修箇所にけい酸ナトリウム・カリウムを主成分とした保護材を塗布または注入し、乾燥後に散水を数回繰り返して当該保護材をコンクリート躯体内に浸透させ保護層を形成する構成としている。

この先行例においては、けい酸ナトリウム・カリウムをコンクリート中のカルシウムと反応させ、いわゆるゲル化させ、このゲル状体からなる浸透保護層によって酸性雨等の侵入を阻止するようにしている。

特許第２９３７３０９号公報

しかし、施工現場においては、コンクリート保護材はコンクリート中に浸透してしまい、かつ材料そのものが、無色透明なため、目視確認などで済ますしかなく、コンクリート保護材施工後、確実に浸透したかの確認方法がなく苦慮しているのが現状である。また、本来、保護材は深く浸透させることが好ましく、それを確実に確認することが望ましい。しかしながら、浸透深さについても材料その物の物性が、コンクリートとの物性と同じ物であるため、今まで、確認されていない。

この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、コンクリート躯体中へのけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の浸透深さを容易、かつ確実に確認できるけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法を提供することにある。

請求項１記載の本発明は、コンクリートが中性化したコンクリート躯体内にけい酸塩系浸透性コンクリート保護材を浸透させ、施工後、浸透させた部分を所定の深さ削孔して採取した粉体物を水に溶解させ、酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙または電子ｐＨ測定器を介しｐＨ検査してコンクリート表層部がアルカリ性を示すか否かを検査、確認してコンクリート躯体を管理することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法において、コンクリート躯体内にけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材を浸透させる前段階で、コンクリート躯体の所定部分を削孔して採取した粉体物を水に溶解させ、酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙または電子ｐＨ測定器を介しｐＨ検査によってコンクリートが中性化しているか検査し、中性化していた場合、次工程に入ることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１記載のけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法において、所定の深さの削孔は、表面からほぼ３ｍｍ、ほぼ５ｍｍ、ほぼ１０ｍｍのいずれかまたは全てであることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１記載のけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法において、施工後、コンクリート反発強度測定器によって反発強度を測定し、コンクリートの表層部が施工前より強度が上がったかの緻密化の検査を行い、コンクリート躯体を管理することを特徴とする。

本発明によれば、けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材をコンクリート躯体に施工後、所定の深さまで削孔して採取した粉体物を水に溶解した物に対し、酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙またはｐＨ測定器を用いコンクリートが改質されたか否かを検査するようにしたので、作業性が良く、極めて容易、かつ確実にコンクリート躯体の性状（イオン化状態でのアルカリ化をしたか否か）を管理することができる。

本発明の一実施例におけるシュミットハンマーによるコンクリート躯体の反発強度試験の状態を示す説明図。コンクリート躯体の空隙にけい酸塩系表面含浸保護材が浸透していく状態の説明図。コンクリートの粉体物を採取するためにコンクリート躯体をドリルで削孔している状態の説明図。採取した粉体物の比色ｐＨ値検査用の器具類の斜視図を示す。コンクリート躯体にひび割れが生じた状態を示す断面説明図を示す。

簡便で、しかも労力やコストもさほどかからず、作業性も良好な、けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材がコンクリート躯体中のどの深さまで浸透しているかを容易に検査し、コンクリート躯体を管理することを実現する。

図１において、１ａはコンクリート躯体１のコンクリート表面である。けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工前に、作業員２がシュミットハンマー３による反発強度試験を行なう。反発強度が弱ければ表層部の、緻密性が損なわれている可能性がある。

図２は、コンクリート躯体１の空隙４にけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材５が浸透していく様子を示す。

施工終了後はコンクリート躯体１中のどの深さまでけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材５が浸透したかの検査を行う。

検査は、以下の手順で行う。

まず、コンクリート躯体１の経年年数を確認する。これはコンクリート躯体の所有者に聞くなどすれば容易に知ることができる。一般的に建造時から１０年以上のコンクリート躯体１は空気中の炭酸ガス、酸性雨等によりコンクリートの特性たるアルカリ性が表層部から内部に向って徐々に中性化されていくため、脆くなる。立地条件にもよるが古くなればなるほどこの傾向が強くなる。本発明ではその中性化したコンクリートをアルカリ性に戻すため、けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材をコンクリート躯体１に塗布およびもしくは注入するわけである。これについては追って説明する。

次に、図３に示すように、作業員２がドリル６によってコンクリート躯体１の任意の少なくとも１箇所以上を削孔して削孔時に生じるコンクリートの粉体物を採取する。削孔深さは、好ましくは表面からほぼ３ｍｍ、ほぼ５ｍｍ、ほぼ１０ｍｍとする。勿論、１０ｍｍ以上としても良い。そして、それぞれのコンクリート粉体物を採取する。削孔深さは上記に限られるものではなく、立地条件、経年年数、コンクリート躯体１の形状、部位等に照らし合わせ適宜選択される。

図４は、検査用の受皿７を示す。受皿７には第１〜第ｎの少なくとも一以上の複数の凹状をなす粉体物測定用の収容部７ａ〜７ｎがある。これら複数の収容採取した粉体物を水で溶解する（イオン化することが重要）。粉体物が第１か第３のほぼ３ｍｍの深さのもの、ほぼ５ｍｍの深さのもの、ほぼ１０ｍｍの深さの３種類であれば、その種類に応じ第１〜第３の収容部７ａ〜７ｃを利用し、そこに入れる。それらに対し酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙または電子ｐＨ測定器を用いる。

代表的な酸塩基指示薬としてはフェノールフタレイン液がある。フェノールフタレイン液とは、フェノールフタレイン（無水フタル酸とフェノールを縮合して得られる無色の結晶）を清水に溶かしたもので、酸性で無色、アルカリ性ではキノイド型になり紅色（変色域ｐＨ＝８〜１０）となるものである。その他としては、ゲンチアナバイオレット、マラカイトグリーン、チモールブルー等種々のものがあり、随時適切なものを用いれば良い。

ｐＨ試験紙とは、水溶液のｐＨ（水素イオン濃度）を簡単に測定するもの、また、電子ｐＨ測定器とは、ｐＨ電極（ガラス電極など）を接続したｐＨ計を使用し、電気的に測定することができる測定器である。電極内部にｐＨ一定の緩衝溶液が封入され、ガラス膜の内部および測定溶液に接触する外部にそれぞれ水素イオンが吸着し電位差を生ずる。ガラス電極と参照電極との電位差をｐＨに換算するものである。

また、受皿７の近くに、どれ位のアルカリ性かを色で示す表９が用意される。この表９には少なくともｐＨ７（中性）からｐＨ１０までのｐＨに応じた呈色反応の色９ａ〜９ｇが表示されている。具体的には、符号９ａがｐＨ７、９ｂがｐＨ７．５、９ｃがｐＨ８、９ｄがｐＨ８．５、９ｅがｐＨ９、９ｆがｐＨ９．５、９ｇがｐＨ１０の好ましくは７種類が示されている。図４の上側の７つの円形からなる列は酸性度の色を示す表示部があるが、これらはなくても良い。

なお、受皿７の表面の適宜のスペース部分に各アルカリ性を示す色のマーキングを施し、受皿７と表示部９ａ〜９ｇとを一体化しても良く、この場合、図４に示す別体の表９は用意する必要はない。

次に、採取した粉体物が、上述のように、３種類の深さのものであれば、水に溶解し、それらを別々の収容部７ａ〜７ｃに入れ、そして、検査液８を入れる。そして、その呈色反応により中性化しているか否かを検査、確認する。

コンクリートが、中性化している場合、その度合いに応じコンクリート躯体１にけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材５を塗布およびもしくは注入する。この保護材５はアルカリ性であってコンクリートをアルカリ化する作用がある。

けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材５としては、例えば特願２００３−１２３８３８（特開２００４−３２３３３３）を使用すると好ましい。

この保護材は、少なくとも、次の２種類以上のアルカリ金属化合物を混合してなる。すなわち、アルカリ金属化合物として、ナトリウムシリケート、カリウムシリケートおよびリチウムシリケートから選択される少なくとも２種類以上のアルカリ金属化合物とを混合したものである。

この保護材は、コンクリート中のカルシウムとの反応速度は小さく、ゲル化を遅らせることができるため、コンクリート内部まで深く浸透させることができ、Ｃａ（ＯＨ）_２を吸収し、ゲル化してＣａ^２＋イオンを固定するので、コンクリートを深部まで改質することができ、かつ作業性も良好である。

また、ゲルが細孔を塞ぎ、空気がコンクリート中に入り、空気中のＣＯ_２がＣａ（ＯＨ）_２と反応してＣａＣＯ_３をつくりコンクリートを弱くする（バラバラにする）のを防止する。

さらに、アルカリがコンクリート骨材のシリカ成分（ＳｉＯ_２）と反応し、骨材を分解してコンクリートの強度を低下させるといったアルカリ骨材反応を抑止または抑制することができる。

なお、他のより適切なけい酸塩系の保護材があればそれを使用しても良いことは云うまでもない。

けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材を塗布、注入させた後、散水して浸透性を良くする。

次に、施工したコンクリート躯体１の表面から、例えばほぼ３ｍｍ、ほぼ５ｍｍ、ほぼ１０ｍｍの深さをドリル６で削孔し、その時に生じる研削の粉体物をそれぞれ採取する。

採取した粉体物が上記３種類であれば、前述のように、それらをイオン化するためにそれぞれ水に溶解し、検査用受皿７の収容部７ａ〜７ｃにそれぞれ入れ、検査液８を介しその呈色によって適正にアルカリ性化したか否かを確認すれば良い。粉体物を検査用受皿７に入れ、水を入れ、水に溶解させても良い。一般的にほぼ３ｍｍまでけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材が浸透すれば、保護層がコンクリート躯体１の内部に形成され、とりあえず耐久性が良好となる。ほぼ１０ｍｍまで深く浸透すれば耐久性が格段に向上する。上記において検査液８とは、例えば酸塩基指示薬であるフェノールフタレイン液のことである。

なお、従来のアルカリ反応については、フェノールフタレイン液を直接コンクリート面に対して吹きつける方法で確認していたが、この場合、反応が鈍いという欠点があった。

本発明では、検査液８中に採取した粉体物を入れ、その呈色反応を直接見て確認するようにしているため、正確な検査を行うことができる。本発明は、一見すると単純な検査に思われがちだが、このような検査を従前では誰も思いつかず、行われたことはなく、本発明はいわばコロンブスの卵である。

ほぼ５ｍｍやほぼ１０ｍｍ深さ等の粉体物が濃い紅色を呈すればその深さまでイオン状態にした場合アルカリ化したことが判る。薄い青色や緑色ぽければ中性的であるので、再度施工を行い、同様の検査を行えば良い。

また、施工後、シュミットハンマーのようなコンクリート反発強度測定器により例えば２０箇所試験を行なった測定値が上がり平均化することでコンクリート躯体表層が緻密化されたことを知ることができるし、コンクリート保護材の性能が確認できる。

施工前の平均値と、施工後の測定の平均値が上がっていればコンクリート表層部が緻密化され強度を確保できたことが分かる。

この検査方法を用い、定期的にコンクリート躯体１が中性化したか、施工によってアルカリ化したか、表面硬度（反発度）が向上したかを検査、管理すれば良い。

以上により、適正な施工がなされたかを容易、かつ安価に検査して確認、管理できる。また、本発明による検査、管理方法は、各種データを蓄積しまとめて行けば、今後の施工に役立てることができる。

なお、上記実施例では、シュミットハンマー３による強度を確認した後、コンクリート躯体１をドリル６で削孔して粉体物を採取し、コンクリートが中性化しているか否かのｐＨ試験を予め行い、中性化した場合、次の工程としてけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材５をコンクリート躯体１内に浸透させ工程に移るようにしているが、コンクリート躯体１が建造から１０年以上のかなりの年月が経ち明らかに古く、中性化していると思われる場合、シュミットハンマー３による表面硬度の確認や、ドリル６を介して粉体部を採取して水に溶かしそのｐＨ値を事前に測定するといった前工程を省略することも可能である。

１コンクリート躯体
１ａ表面
２作業員
３シュミットハンマー
４空隙
５けい酸塩系表面含浸コンクリート保護材
６ドリル
７受皿
７ａ〜７ｎ収納部
８検査液
９表

Claims

コンクリートが中性化したコンクリート躯体内にけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材を浸透させ、施工後、浸透させた部分を所定の深さ削孔して採取した粉体物を水に溶解させ、酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙または電子ｐＨ測定器を介しｐＨ検査してコンクリート表層部がアルカリ性を示すか否かを検査、確認してコンクリート躯体を管理することを特徴とするけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法。
請求項１記載のけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法において、
コンクリート躯体内にけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材を浸透させる前段階で、コンクリート躯体の所定部分を削孔して採取した粉体物を水に溶解させ、酸塩基指示薬、ｐＨ試験紙または電子ｐＨ測定器を介しｐＨ検査によってコンクリートが中性化しているか検査し、中性化していた場合、次工程に入ることを特徴とするけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法。
請求項１記載のけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法において、
所定の深さの削孔は、表面からほぼ３ｍｍ、ほぼ５ｍｍ、ほぼ１０ｍｍのいずれかまたは全てであることを特徴とするけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法。
請求項１記載のけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法において、
施工後、コンクリート反発強度測定器によって反発強度を測定し、コンクリートの表層部が施工前より強度が上がったかの緻密化の検査を行い、コンクリート躯体を管理することを特徴とするけい酸塩系表面含浸コンクリート保護材の施工、管理方法。