JP2015048281A - 高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料及びその止水工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料において、ひび割れ幅0.2mm以上の補修・止水のためにケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材と、微粒子高炉スラグセメントとの3種混合の混練りしたグラウト材からなる、高性能無機系注入材を用いた。
【選択図】 図1
Description
〔1〕高性能無機系注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料において、ひび割れ幅0.2mm以上の補修・止水のためにケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材と、微粒子高炉スラグセメントとの3種混合の混練りしたグラウト材からなる高性能無機系注入材を用いたことを特徴とする。
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕記載の高性能無機系注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料において、前記ケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材は、ケイ酸ナトリウムと、ケイ酸リチウムと、水とを配合し、前記ケイ酸ナトリウムのSiO2 に対するモル比が9.1〜11.2であり、前記ケイ酸リチウムのSiO4 に対するモル比が1.1〜1.5であり、前記ケイ酸ナトリウムに対する前記ケイ酸リチウムの比がモル比で0.18〜0.22であることを特徴とする。
〔7〕上記〔5〕又は〔6〕記載の高性能無機系注入材を用いた漏水ひび割れ止水工法において、高性能無機系注入材注入後に、表面保護材を塗布・含浸させることを特徴とする。
(1)高性能無機系注入材を用いたひび割れ部、ジャンカ部の補修では、内部の空隙の隅々まで充填させて、鎖状に形成されるカルシウムシリケートに水分を保水しながら徐々に堅固で緊密な疎水性物質に変化して埋めるので防水性が向上し、10年以上の長期にわたり構造物を維持更新できる。
(2)高性能無機系注入材は、微粒子セメントを始めとして5μm以下の材料を使用し、混和材により流動性を高め、0.1mm程度の間隙まで充填できるのでひび割れ部、ジャンカ部の奥深くまで高性能無機系注入材を送ることができる。
(3)高性能無機系注入材は、注入後30秒程度でゲル化して、鎖状で網状のカルシウムシリケートを形成し、網の中に保水して止水する機能を活用しながら2週間程度で疎水性物質に変化する。このため、コンクリートが乾燥してもひび割れ部やジャンカ部に緻密で堅固な層が形成され、コンクリート構造物を一体構造に修復することができる。
(4)防水性の高い充填のため、従来工法で使用されている充填後にUカット、Vカットを行って表面から漏水処理する施工を省略できるため施工性が良く、コストが低減できる。
(5)ひび割れ部やジャンカ部を充填後の表面の化粧としてセメントモルタルを塗布するが、特に無機系のセメント材料との相性が良く、自己治癒モルタル等を併用することにより長期にわたりコンクリート構造物を維持更新できる。なお、自己治癒モルタルは無機系のセメント材料でひび割れが生じた場合にひび割れ部を自己で埋める機能を有する材料である。
さらに、微粒子高炉スラグセメント以外にひび割れ自己治癒材料(上記特許文献2,3参照)をペーストに粉砕して1−3μmに粉砕した高性能反応促進剤と硝酸カルシュウムを主成分とする混和剤を3種混合の混練りしたグラウト材を使用する。
図1は本発明の実施例を示す高性能無機系注入材による止水の模式図である。実験に使用した無機系の高性能無機系注入材は、コンクリート構造物の耐久性を考慮して充填性の良い微粒子高炉スラグセメントを使用し、混和材を混合した後、注入直前に高性能反応促進材を加えて混練したものを使用した。
主成分は、ケイ酸ナトリウム(Na22O・3SiO2 aq)とケイ酸リチウム(Li4 SiO4 )と水(H2 O)を配合し、前記ケイ酸ナトリウムのSiO2 に対するモル比が9.1〜11.2であり、前記ケイ酸リチウムのSiO4 に対するモル比が1.1〜1.5であり、前記ケイ酸ナトリウムに対する前記ケイ酸リチウムの比がモル比で0.18〜0.22であり、比重(密度)は1.01〜1.10g/ml(20℃)、表面張力は25〜35dyn/cm(20℃)、PHは11.0〜12.0(強アルカリ性)、溶媒は水、粘度は3mPa・s以下、外観は無色透明又は半透明液体である。
次に、混和材の一般性状及び成分比率について説明する。
主成分は、硝酸カルシウム4水和物〔Ca(NO3 )2 ・4H2 O〕と、ラウリン酸アミドプロピルベタイン液(C20H42N2 O5 S)と、水(H2 O)を配合し、前記硝酸カルシウム4水和物のN2 O3 に対するモル比が3.4〜4.2であり、前記ラウリン酸アミドプロピルベタイン液のN2 O5 に対するモル比が3.7〜4.7であり、前記硝酸カルシウムを主成分とする混和材に対する前記ラウリン酸アミドプロピルベタイン液の比がモル比で0.45〜0.55 であり、比重は1.40〜1.50(20℃)、pHは5.0〜6.0、溶媒は水、粘度は15mPa・s以下(25℃)、外観は無色透明液体または半透明液体である。
以下、かかる止水材料とそれを用いた止水工法について詳細に説明する。
ここで、高性能反応促進材としては、リチウムシリケートと、ケイ酸ナトリウム3号と、水(H2 O)とを配合する。混和材としては、硝酸カルシウムと、ベストサイド(日本曹達株式会社製品名)と水(H2 0)とを配合するのがベストモードであるが、これに限定されるものではない。
(1)セメント粒子による電気2重層の破壊が起こり、図1(c)に示すようにケイ酸コロイド粒子の不安定化が進行する。
(2)同時にセメントの水和反応が急速に起こりCa(OH)2 が生成溶出し、ケイ酸ナトリウムと反応して不安定状態になる。
(3)併行してセメント中に含まれるCaSO4 が水に溶解してCa2+−イオンを生成し、ケイ酸コロイドイオンと反応して不安定状態になる。
(4)上記(1)〜(3)の総合的な作用により、図1(d)に示すように、3次元網目構造結合を形成し、ゲル化する。
まず、高性能無機系注入材の配合について説明する。
次に、高性能無機系注入材を用いた直径0.2mm以上の漏水ひび割れ幅の補修止水工法について説明する。
高性能無機系注入材は、現場で微粒子高炉スラグ、混和材、高性能反応促進材を混練して使用する。
高性能無機系注入材とは、擁壁、トンネル、地下壁、水路などの漏水対策用止水材である。
高性能無機系注入材は、微粒子高炉スラグ系セメントを基本とする無機系注入材、いわゆるグラウト材であり、コンクリート構造物駆体の注入補修、ひび割れ補修、コンクリートの空隙に充填して駆体を補強するとともに、止水補修を行う。
すなわち、高性能無機系注入材の特徴としては、
(1)ゲルタイムの設定ができ、作業性が良い。
(2)流動性が良好であり、圧送性に優れる。
(3)微粒子高炉スラグセメントを使用するため耐久性に優れる。
(1)地下構造物の補修・止水
(2)上下水道の受配水槽、浄水場施設、管路などの補修・止水
(3)高架橋、トンネル、擁壁などのひび割れ、打継目の補修・止水
(4)コンクリート海岸施設のひび割れ、打継目の補修・止水
(5)ダム構造物の堤体、河川構造物の駆体の補修・止水
物性としては、材料の比重2.9、平均粒径(μm)4.5〜5.5、荷姿としては、粉袋20kg/袋である。
(1)高性能反応促進材を注入
(2)高性能反応促進材のリターンを確認
(3)混和材を注入
(4)混和材のリターンを確認(高性能反応促進材と反応して白濁色からみぞれ状に変化)
(5)グラウト材の注入(ケミカルポンプの注入圧は147〜196kN/mm2 程度で注入)
(6)グラウト材のリターンを確認
(7)注入完了
となる。
この図において、1はコンクリート壁、2は地下水、3はひび割れ漏水部、4はコンクリート壁1のひび割れ漏水部3に取り付けられるグラウト材注入用プラグ、5はグラウト材注入用プラグ4から注入される注入材、6は注入材リターン装置を示す図である。
一般的に地下トンネル等の構造物からの湧水は、「水道は止められない」としてUカット、Vカット等による樋を施し、背面水を逃がしながら止水を行うが、本工法は、Uカット、Vカット等の補助工法を併用しないで流量が多少多くても止水することができる。
次に、ひび割れ部等からの止水(高性能無機系注入材)について説明する。
高性能無機系注入材は、微粒子高炉スラグセメント、混和材、高性能反応促進材を現場で調合して使用する。
図6は本発明で用いる市販の注入用ポンプを示す図面代用写真、図7は同様に市販の注入用プラグを示す図面代用写真である。
図7において、図7(a)はRTP−Bプラグ(高圧注入用閉塞栓仕様)、図7(b)はRTP−Aプラグ(低圧注入用)、図7(c)はRTP−Bプラグ(高圧注入用)、図7(d)はコック付注入プラグをそれぞれ示す。
これにより、最大20l/分の漏水を補助工法は併用しないで止水することができた。
この図において、11はコンクリート壁(躯体)、12はひび割れ、13は注入用プラグ、14はシール材である。
ひび割れ幅0.2mm以上のひび割れ処理においては、ケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材とを用いて注入後、注入用プラグ13を撤去し、補修を完了する。
(1)高性能無機系注入材を用いて、一般的なひび割れ部・ジャンカ部の補修にも適用できるほか、漏水を伴うひび割れに対しても適用できることを目標とし、特に漏水を止め、かつ充填材としての機能を持たせた性能を有することが必要である。使用する材料はコンクリートと相性がよい無機系材料として、充填性の良い微粒子高炉スラグセメント、混和物および高性能反応促進材を3類混合したグラウト材を用いてひび割れ部、ジャンカ部の奥深くまで注入できる注入材を用いる。
(2)従来は止水のため親水性ポリウレタン樹脂系止水材を使用して止水を行なってから表面部をセメントモルタル等で補修する方法が主流であり、親水性ポリウレタン樹脂系止水材は、劣化が早く3〜4年で収縮して間隙部に水が浸透して再度補修が必要になり補修頻度が増加する悪循環が問題となっていた。これに対して本発明はグラウド材が無機質のセメント材料であり、充填後の形成物の収縮がなく強度も高いため長期にわたり水の浸入を防ぎ、構造物を維持できる。
(3)高性能無機系注入材、けい酸ナトリウムを主成分とする反応促進材を使用することにより、添加後微粒子高炉スラグセメントと反応して数分でゲル化し、網状に水を含有するカルシウムシリケートを形成して止水を行うことができる。充填されたグラウトは収縮がなく徐々に強度に富んだガラス状の疎水性物質に変化し、水の浸入を防ぐ。
(4)ひび割れ、ジャンカ部に高性能無機系注入材を注入・充填後、一般的には表面部にはセメントモルタルを塗布するが、これに代わり高性能無機系注入材と同質の材料を使用して配合を変えて使用することにより、地震等によるひび割れが発生してもひび割れを自ら埋める自己治癒機能を持たせてあるため、補修後のメンテナンスを省略できる。
(5)高性能無機系注入材が従来の親水性ポリウレタン樹脂系止水材料と大きく異なる点は、止水機能と充填機能を同時に併せ持ち、打設後収縮がなく高い強度の品質が得られるので長期にわたり劣化を生じない。
(6)高性能無機系注入材は、微粒子セメントと硝酸カルシウムおよびけい酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材の3種混合のグラウト材であり、ひび割れやジャンカへ適用できる。特に漏水箇所に適するが、乾燥部へは予め散水してから注入することで施工できる。
(1)本工法では、止水専用の高性能無機系注入材を補修面の空隙に充填させて緻密で堅固な疎水性物質(カルシウムシリケート)で埋めるので、防水性を向上させ、劣化したコンクリート構造物の寿命を10年以上、維持更新することができる。
(2)多少の漏水があってもUカット、Vカット等の導水の補助工法を併用しないで高性能無機系注入材により止水することができる。
(3)本工法は、0.2mm以上のひび割れ幅には高性能無機系注入材を使用して堅固な補修を行うことができる。
なお、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
2 地下水
3 ひび割れ漏水部
4 グラウト材注入用プラグ
5 高性能無機系注入材
6 注入材リターン装置
11 コンクリート壁(躯体)
12 ひび割れ
13 注入用プラグ
14 シール材
Claims (7)
- ひび割れ幅0.2mm以上の補修・止水のためにケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材と、微粒子高炉スラグセメントとの3種混合の混練りしたグラウト材からなる高性能無機系注入材を用いたことを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料。
- ケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材とを用い、ひび割れ幅0.2mm未満の補修・止水のためにコンクリート駆体に作用させることを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料。
- 請求項1又は2記載の高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料において、前記ケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材は、ケイ酸ナトリウムと、ケイ酸リチウムと、水とを配合し、前記ケイ酸ナトリウムのSiO2 に対するモル比が9.1〜11.2であり、前記ケイ酸リチウムのSiO4 に対するモル比が1.1〜1.5であり、前記ケイ酸ナトリウムに対する前記ケイ酸リチウムの比がモル比で0.18〜0.22であることを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料。
- 請求項1又は2記載の高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料において、前記硝酸カルシウムを主成分とする混和材は、硝酸カルシウム4水和物と、ラウリン酸アミドプロピルベタイン液と、水とを配合し、前記硝酸カルシウム4水和物のN2 O3 に対するモル比が3.4〜4.2であり、前記ラウリン酸アミドプロピルベタイン液のN2 O5 に対するモル比が3.7〜4.7であり、前記硝酸カルシウムを主成分とする混和材に対する前記ラウリン酸アミドプロピルベタイン液の比がモル比で0.45〜0.55であることを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水材料。
- ケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材と、微粒子高炉スラグセメントとの3種混合の混練りしたグラウト材を用い、ひび割れ幅0.2mm以上の補修・止水のための止水専用の高性能無機系注入材を補修面の空隙に充填させて緻密で堅固な疎水性物質(カルシウムシリケート)で埋めることを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水工法。
- ケイ酸ナトリウムを主成分とする高性能反応促進材と、硝酸カルシウムを主成分とする混和材とを用い、ひび割れ幅0.2mm未満の補修・止水のためのコンクリート駆体に作用させることを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水工法。
- 請求項5又は6記載の高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水工法において、高性能無機系注入材注入後に、表面保護材を塗布・含浸させることを特徴とする高性能無機系ひび割れ注入材を用いた漏水ひび割れ止水工法。
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