JP2521274B2 - コンクリ−ト劣化抑止結晶増殖剤 - Google Patents
コンクリ−ト劣化抑止結晶増殖剤Info
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- JP2521274B2 JP2521274B2 JP62014975A JP1497587A JP2521274B2 JP 2521274 B2 JP2521274 B2 JP 2521274B2 JP 62014975 A JP62014975 A JP 62014975A JP 1497587 A JP1497587 A JP 1497587A JP 2521274 B2 JP2521274 B2 JP 2521274B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、コンクリート劣化抑止用の結晶増殖剤に
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、コン
クリートの中性化、塩害、凍害、アル骨反応、さらには
漏水や応力変化によるクラック発生などによるコンクリ
ートの劣化を効果的に抑止することのできる結晶増殖剤
に関するものである。
関するものである。さらに詳しくは、この発明は、コン
クリートの中性化、塩害、凍害、アル骨反応、さらには
漏水や応力変化によるクラック発生などによるコンクリ
ートの劣化を効果的に抑止することのできる結晶増殖剤
に関するものである。
（背景技術） 従来、コンクリートについては、様々な劣化が知られ
ており、その劣化の要因に対しての対策も古くから検討
されてきている。このような要因としては、コンクリー
トの空隙に侵入する空気中の炭酸ガスによってコンクリ
ートがアルカリ性を失い中性化（炭酸化）し、これにと
もなって水、酸素、炭酸ガスによって鉄筋、鉄骨は発錆
し、腐蝕することや、海水によるコンクリートの化学的
損傷、コンクリート空隙内の水分の凍結による凍害、セ
メント中のアルカリが、空隙内の水によってアルカリ−
骨材反応を起こし、コンクリートの損傷をもたらすこ
と、さらにはコンクリートの応力変動などによって生じ
たクラックと、このクラックの生成による漏水を契機と
するコンクリートの損傷などが知られている。
ており、その劣化の要因に対しての対策も古くから検討
されてきている。このような要因としては、コンクリー
トの空隙に侵入する空気中の炭酸ガスによってコンクリ
ートがアルカリ性を失い中性化（炭酸化）し、これにと
もなって水、酸素、炭酸ガスによって鉄筋、鉄骨は発錆
し、腐蝕することや、海水によるコンクリートの化学的
損傷、コンクリート空隙内の水分の凍結による凍害、セ
メント中のアルカリが、空隙内の水によってアルカリ−
骨材反応を起こし、コンクリートの損傷をもたらすこ
と、さらにはコンクリートの応力変動などによって生じ
たクラックと、このクラックの生成による漏水を契機と
するコンクリートの損傷などが知られている。
たとえば以上のようなコンクリートの劣化要因への対
応については、コンクリートを形成するセメント組成の
変更や、モルタル急硬剤などを用いての応急措置などが
知られているが、その劣化の要因が多岐にわたることも
あり、様々な劣化要因についてほぼ共通して対処するこ
とのできる方策はこれまでに知られていない。
応については、コンクリートを形成するセメント組成の
変更や、モルタル急硬剤などを用いての応急措置などが
知られているが、その劣化の要因が多岐にわたることも
あり、様々な劣化要因についてほぼ共通して対処するこ
とのできる方策はこれまでに知られていない。
また、特に、これまでのコンクリート劣化への対処に
ついては、セメント組成の調整による場合には事前の予
防措置としてある程度の効果はあるものの、すでに発生
し、拡大が進行している劣化に対しては当然にも劣化抑
止の効果は全く期待できないという重大な問題があっ
た。一方、モルタル急硬剤などの場合には応急的にクラ
ックへの充填などは可能であるものの、さらに進行する
劣化に対しては全く無力であり、常にコンクリート劣化
による損傷を後付けで修復することができるにとどまっ
ている。
ついては、セメント組成の調整による場合には事前の予
防措置としてある程度の効果はあるものの、すでに発生
し、拡大が進行している劣化に対しては当然にも劣化抑
止の効果は全く期待できないという重大な問題があっ
た。一方、モルタル急硬剤などの場合には応急的にクラ
ックへの充填などは可能であるものの、さらに進行する
劣化に対しては全く無力であり、常にコンクリート劣化
による損傷を後付けで修復することができるにとどまっ
ている。
このように、進行するコンクリートの劣化に対して効
果的な方策は、これまでには全く知られていないのが実
情である。
果的な方策は、これまでには全く知られていないのが実
情である。
（発明の目的） この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、従来方法のような欠点のない、予防措置として
も、また、特に、進行する劣化に対しても効果的に作用
することのできるコンクリート劣化抑止結晶増殖剤を提
供することを目的としている。
であり、従来方法のような欠点のない、予防措置として
も、また、特に、進行する劣化に対しても効果的に作用
することのできるコンクリート劣化抑止結晶増殖剤を提
供することを目的としている。
（発明の開示） この発明のコンクリート劣化抑止結晶増殖剤は、上記
の目的を実現するために、ポルトランドセメント組成物
と、粒径30〜500μｍの微細シリカ、水ガラス、および
珪弗化物マグネシウムまたはマグネシア並びにシリカを
含んだ珪弗化物の少くとも１種からなる水溶性珪弗化物
を含有することを特徴としている。
の目的を実現するために、ポルトランドセメント組成物
と、粒径30〜500μｍの微細シリカ、水ガラス、および
珪弗化物マグネシウムまたはマグネシア並びにシリカを
含んだ珪弗化物の少くとも１種からなる水溶性珪弗化物
を含有することを特徴としている。
この発明の結晶増殖剤は、コンクリートを完全に深部
まで緻密化する結晶生成作用を有しているもので、この
結晶生成作用にまず欠かせないのが、水ガラスおよび珪
弗化マグネシウム（MgSiF6）またはマグネシア（MgO）
並びにシリカ（SiO2）を含んだ珪弗化物の少くとも１種
からなる水溶性珪弗化物である。
まで緻密化する結晶生成作用を有しているもので、この
結晶生成作用にまず欠かせないのが、水ガラスおよび珪
弗化マグネシウム（MgSiF6）またはマグネシア（MgO）
並びにシリカ（SiO2）を含んだ珪弗化物の少くとも１種
からなる水溶性珪弗化物である。
コンクリートの組成についてみると、通常、コンクリ
ートは、セメント硬化ペーストと骨材とから構成されて
おり、セメント硬化ペーストは、未水和セメント粒子、
酸化カルシウム−シリカ−水系のゲル、水酸化カルシウ
ム、トリサルフェート、モノサルフェートとから本質的
に構成されている。
ートは、セメント硬化ペーストと骨材とから構成されて
おり、セメント硬化ペーストは、未水和セメント粒子、
酸化カルシウム−シリカ−水系のゲル、水酸化カルシウ
ム、トリサルフェート、モノサルフェートとから本質的
に構成されている。
コンクリートの結晶（構造）としてみた場合には、微
細構造としての結晶性セメントゲル（約50％）、Ca（O
H）２（約25％）および空隙・細孔（約25％）をその主
体として有し、このうちのCa（OH）２は、毛細管状の細
孔を持つものとして析出している。この毛細管、さらに
は内部応力や荷重増加による微細なクラック、気泡やブ
リーディングの水みち等による空隙や細孔は、湧水や空
気、炭酸ガスなどの侵入を許し、コンクリートの損傷、
劣化の原因となる反応を起こす。
細構造としての結晶性セメントゲル（約50％）、Ca（O
H）２（約25％）および空隙・細孔（約25％）をその主
体として有し、このうちのCa（OH）２は、毛細管状の細
孔を持つものとして析出している。この毛細管、さらに
は内部応力や荷重増加による微細なクラック、気泡やブ
リーディングの水みち等による空隙や細孔は、湧水や空
気、炭酸ガスなどの侵入を許し、コンクリートの損傷、
劣化の原因となる反応を起こす。
湧水があると、空隙や細孔に侵入した水は、これら空
隙や細孔を通じて漏水をはじめるばかりか、空隙や細孔
に析出しているCa（OH）２を溶解し、劣化反応生成物に
変えていく。たとえば、炭酸ガスとの反応による炭酸カ
ルシウムの生成とコンクリートの中性化、アルカリ−骨
材反応等が進み、塩害、あるいは凍害等が誘発されるこ
とになる。そして、中性化、あるいは塩害によって鉄筋
は発錆し、腐蝕していく。
隙や細孔を通じて漏水をはじめるばかりか、空隙や細孔
に析出しているCa（OH）２を溶解し、劣化反応生成物に
変えていく。たとえば、炭酸ガスとの反応による炭酸カ
ルシウムの生成とコンクリートの中性化、アルカリ−骨
材反応等が進み、塩害、あるいは凍害等が誘発されるこ
とになる。そして、中性化、あるいは塩害によって鉄筋
は発錆し、腐蝕していく。
この発明の結晶増殖剤は、前記のとおりのCa（OH）２
の溶出と、劣化反応物質への変化を抑制する。基本的に
は次のような反応によってコンクリートの劣化を抑制す
る。
の溶出と、劣化反応物質への変化を抑制する。基本的に
は次のような反応によってコンクリートの劣化を抑制す
る。
（１）水ガラス Na2O・2SiO2＋3Ca（OH）２＋H2O →3CaO・2SiO2・3H2O＋2NaOH （２）水溶性珪弗化物 （珪弗化マグネシウムの場合） MgSiF6＋3Ca（OH）２ →3CaF2＋MgSiO3＋3H2O （マグネシア並びにシリカを含む珪弗化物の場合） 2MgO＋SiO2＋SiF4＋2Ca（OH）２ →2CaF2＋2MgSiO3＋2H2O 反応（１）では、水溶性が極めて高い水ガラスを毛細
管の水路を通じて浸透圧、毛細管現象で搬送し、空隙や
細孔に析出しているCa（OH）２と反応させ、不溶性のCa
−Si−H2O系の結晶組成を生成させる。3CaO−2SiO2・3H
2Oのこの結晶は、不溶性の繊維状アフィライト結晶とな
る。また同様にして、反応（２）では、不溶性等軸晶の
CaF2と、不溶性斜方晶エンスタタイトが生成する。
管の水路を通じて浸透圧、毛細管現象で搬送し、空隙や
細孔に析出しているCa（OH）２と反応させ、不溶性のCa
−Si−H2O系の結晶組成を生成させる。3CaO−2SiO2・3H
2Oのこの結晶は、不溶性の繊維状アフィライト結晶とな
る。また同様にして、反応（２）では、不溶性等軸晶の
CaF2と、不溶性斜方晶エンスタタイトが生成する。
そして、前記の反応（１）（２）で重要なことは、反
応（１）では水を必要とし、反応（２）では水を生成す
ることである。二つの反応は相呼応して、連鎖的に結晶
増殖を継続してゆき、両反応によって生成する結晶が絡
み合うように凝集してコンクリートの空隙を埋めてい
く。増殖するこの結晶は、セメントの硬化体組織と同一
の3CaO・2SiO2・3H2Oを主体とする無機質結晶であり、
コンクリート躯体の存在する限り、恒久的に存在し、劣
化の防止、修復、および止水の効果を示す。
応（１）では水を必要とし、反応（２）では水を生成す
ることである。二つの反応は相呼応して、連鎖的に結晶
増殖を継続してゆき、両反応によって生成する結晶が絡
み合うように凝集してコンクリートの空隙を埋めてい
く。増殖するこの結晶は、セメントの硬化体組織と同一
の3CaO・2SiO2・3H2Oを主体とする無機質結晶であり、
コンクリート躯体の存在する限り、恒久的に存在し、劣
化の防止、修復、および止水の効果を示す。
さらにまた、何らかの原因によりクラックが発生して
も、直ちに結晶化反応が再開され、自動的にクラックを
結晶によって充填してしまう。たとえば、トンネルのNA
TM工法に用いる支保材のロックボルトとコンクリートの
接合打の隙間に対しても、緻密化してしまう。
も、直ちに結晶化反応が再開され、自動的にクラックを
結晶によって充填してしまう。たとえば、トンネルのNA
TM工法に用いる支保材のロックボルトとコンクリートの
接合打の隙間に対しても、緻密化してしまう。
この発明の結晶の生成、緻密化によるコンクリート躯
対の物理的強度も増大する。
対の物理的強度も増大する。
また、この発明の結晶増殖剤において、微細シリカの
存在も重要である。反応（１）においてNaOHのアルカリ
が生成するが、このNaOHは、比表面積が大きく構造化さ
れ、反応活性の大きい粒径30〜500μｍの微細シリカと
反応して、 2SiO2＋2NaOH→Na2O・2SiO2＋H2O 水ガラス成分を生成し、これが再びCa（OH）２と反応
して、3CaO・2SiO2・3H2Oの結晶を生成するからであ
る。
存在も重要である。反応（１）においてNaOHのアルカリ
が生成するが、このNaOHは、比表面積が大きく構造化さ
れ、反応活性の大きい粒径30〜500μｍの微細シリカと
反応して、 2SiO2＋2NaOH→Na2O・2SiO2＋H2O 水ガラス成分を生成し、これが再びCa（OH）２と反応
して、3CaO・2SiO2・3H2Oの結晶を生成するからであ
る。
微細シリカの粒径としては、30〜500μｍ程度とす
る。
る。
この発明の前記のとおりのコンクリート劣化抑止結晶
増殖剤は、全体としての標準組成としてみると、SiO2
15〜25％、CaO 25〜35％、MgO 10〜20％、Na2O ２〜
８％を有し、他の成分については、ポルトランドセメン
ト由来の組成を有している。
増殖剤は、全体としての標準組成としてみると、SiO2
15〜25％、CaO 25〜35％、MgO 10〜20％、Na2O ２〜
８％を有し、他の成分については、ポルトランドセメン
ト由来の組成を有している。
また、この発明における前記の水溶性珪弗化物は、Mg
SiF6あるいはMgO（マゲネシア）含有の珪弗化物のいず
れのものとして使用するが、MgO（マグネシア）は水分
の存在下で容易に反応変化し、実質的に、シリカと珪弗
化物の存在下ではMgSiF6と同等の作用を示すことにな
る。このため、MgSiF6そのものを使用せずとも、入手し
やすいMgOとシリカと珪弗化物との混合物として用いる
ことができる。
SiF6あるいはMgO（マゲネシア）含有の珪弗化物のいず
れのものとして使用するが、MgO（マグネシア）は水分
の存在下で容易に反応変化し、実質的に、シリカと珪弗
化物の存在下ではMgSiF6と同等の作用を示すことにな
る。このため、MgSiF6そのものを使用せずとも、入手し
やすいMgOとシリカと珪弗化物との混合物として用いる
ことができる。
なお、弗化物の使用量は、上記のいずれのものを用い
るかによって相違し、一般的には前記化学式からも明ら
かなように、マグネシウムとの原子比として、Mg/F＝1/
6〜1/2の弗素量となることを目安として調整すればよ
い。
るかによって相違し、一般的には前記化学式からも明ら
かなように、マグネシウムとの原子比として、Mg/F＝1/
6〜1/2の弗素量となることを目安として調整すればよ
い。
また、この発明の結晶増殖剤は、ポルトランドセメン
ト由来の微量のAl2O3を含有しているが、この成分は、
硬化剤として作用する。すなわち、Na2SiO3恒久的に硬
化・固定するためのメカニズムも有している。微量のP2
O5の添加も同様の理由により考慮される。
ト由来の微量のAl2O3を含有しているが、この成分は、
硬化剤として作用する。すなわち、Na2SiO3恒久的に硬
化・固定するためのメカニズムも有している。微量のP2
O5の添加も同様の理由により考慮される。
Na2SiO3＋H2O＋（Al2O3）ｎ →−Si−OH（シラノール基生成） →−Si−Ｏ−Si（シロキサン基結合生成） このため、アル骨反応などによるアルカルのコンクリ
ート内への移動・拡散も抑止される。この場合、前記の
水ガラスの反応（１）で生成した3CaO・2SiO3・3H2Oの
結晶が自由水を取り込んだ結晶であって、その特性とし
てアルカリを吸着・固定してしまうことも大きく作用す
る。
ート内への移動・拡散も抑止される。この場合、前記の
水ガラスの反応（１）で生成した3CaO・2SiO3・3H2Oの
結晶が自由水を取り込んだ結晶であって、その特性とし
てアルカリを吸着・固定してしまうことも大きく作用す
る。
この発明のコンクリート劣化抑止結晶増殖剤の施工の
方法には格別の限定はない。塗布、吹付け、ドリル工
法、など様々可能である。
方法には格別の限定はない。塗布、吹付け、ドリル工
法、など様々可能である。
この発明の結晶増殖剤の特徴である結晶の自動増殖性
および結晶反応自動追従性によって、コンクリートの中
性化、塩害、凍害、アルカリ骨材反応、漏水などに対し
て効果的に抑止効果を実現する。
および結晶反応自動追従性によって、コンクリートの中
性化、塩害、凍害、アルカリ骨材反応、漏水などに対し
て効果的に抑止効果を実現する。
次に実施例として、この発明の結晶増殖剤の作用につ
いて次に説明する。この発明の優れた止水効果、および
コンクリートの強化改善の効果が明らかになる。
いて次に説明する。この発明の優れた止水効果、および
コンクリートの強化改善の効果が明らかになる。
もちろん、この発明は、これらの例によって限定され
るものではない。
るものではない。
実施例 （１）通常のコンクリートブロック壁（厚さ20cm）の片
面に、ポルトランドセメント（35％）、Na2O、他のNa化
合物（７％）、MgO−SiO2−SiF4および他の鉱物（58
％）からなる結晶増殖剤と水との混合物を塗布し、６日
間放置した。反対面の未処理面の細孔より、針状結晶が
群がって、外部へ成長するのが確認された。この不溶性
結晶の生成によって、完全な止水効果が得られた。
面に、ポルトランドセメント（35％）、Na2O、他のNa化
合物（７％）、MgO−SiO2−SiF4および他の鉱物（58
％）からなる結晶増殖剤と水との混合物を塗布し、６日
間放置した。反対面の未処理面の細孔より、針状結晶が
群がって、外部へ成長するのが確認された。この不溶性
結晶の生成によって、完全な止水効果が得られた。
（２）同様にφ10cm×10cmのコンクリートについて透水
試験を行なった。また、φ10cm×20cmのコンクリートの
全面に結晶増殖剤を塗布して圧縮強度試験を行なった。
試験を行なった。また、φ10cm×20cmのコンクリートの
全面に結晶増殖剤を塗布して圧縮強度試験を行なった。
透水試験では、透水圧5kg/cm2の場合、加圧120時間後
の透水量は０であった。これに対して、塗布しない場合
の透水量は15.9cmlであった。
の透水量は０であった。これに対して、塗布しない場合
の透水量は15.9cmlであった。
また、圧縮強度は、297kgf/cm2（N/mm2）であった。
塗布はない場合には、285kgf/cm2（N/mm2）であった。
塗布はない場合には、285kgf/cm2（N/mm2）であった。
この発明の結晶増殖剤は、極めて優れた効果を奏する
ものであることがわかる。
ものであることがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 111:20 Ｃ０４Ｂ 111:20
Claims (1)
- 【請求項１】ポルトランドセメント組成物と、粒径30〜
500μｍの微細シリカ、水ガラス、および珪弗化マグネ
シウムまたはマグネシア並びにシリカを含んだ珪弗化物
の少くとも１種からなる水溶性珪弗化物を含有すること
を特徴とするコンクリート劣化抑止結晶増殖剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62014975A JP2521274B2 (ja) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | コンクリ−ト劣化抑止結晶増殖剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62014975A JP2521274B2 (ja) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | コンクリ−ト劣化抑止結晶増殖剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63182245A JPS63182245A (ja) | 1988-07-27 |
| JP2521274B2 true JP2521274B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=11875979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62014975A Expired - Lifetime JP2521274B2 (ja) | 1987-01-24 | 1987-01-24 | コンクリ−ト劣化抑止結晶増殖剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2521274B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001294461A (ja) * | 2000-04-12 | 2001-10-23 | Okayama Xypex Kk | コンクリート改質剤 |
| WO2009102025A1 (ja) | 2008-02-14 | 2009-08-20 | The University Of Tokyo | セメント混和材、これを含むセメント組成物及びコンクリート |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003095715A (ja) * | 2001-09-20 | 2003-04-03 | Sintokogio Ltd | セメント硬化体用骨材及びセメント硬化体 |
| JP4502277B2 (ja) | 2006-06-12 | 2010-07-14 | ヤンマー株式会社 | 過給機を備えるエンジン |
| JP5580545B2 (ja) * | 2009-04-01 | 2014-08-27 | 株式会社リバコンテック | 躯体コンクリートの改質方法、コンクリート構造物 |
| JP5278265B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2013-09-04 | 住友大阪セメント株式会社 | 自己修復コンクリート混和材、その製造方法及び該混和材を用いた自己修復コンクリート材料 |
| CN102633462B (zh) * | 2012-04-18 | 2013-09-11 | 上海交通大学 | 一种混凝土保护剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583986A (ja) * | 1981-06-27 | 1983-01-10 | Nippon Steel Corp | 鉄鋼製品の防食法 |
-
1987
- 1987-01-24 JP JP62014975A patent/JP2521274B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001294461A (ja) * | 2000-04-12 | 2001-10-23 | Okayama Xypex Kk | コンクリート改質剤 |
| WO2009102025A1 (ja) | 2008-02-14 | 2009-08-20 | The University Of Tokyo | セメント混和材、これを含むセメント組成物及びコンクリート |
| JP2009190937A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Univ Of Tokyo | セメント混和材、これを含むセメント組成物及びコンクリート |
| US8105433B2 (en) | 2008-02-14 | 2012-01-31 | The University Of Tokyo | Cement admixture, and cement composition and concrete containing the cement admixture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63182245A (ja) | 1988-07-27 |
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