JP3842078B2 - コンクリートの防食方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの防食方法、および防食用混合剤等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば下水管、終末処理場等の下水道施設に使用されるコンクリートにおいて、硫酸による腐食が起こる場合があり、問題となっている。
【０００３】
この腐食は、以下のようなメカニズムで生じることが知られている。まず、下水中に含まれる硫酸塩や硫黄化合物を、嫌気性の硫酸塩還元細菌が生化学的還元により硫化物へと変え、この中の硫化水素が気相へ放散される。次に、この放散された硫化水素はコンクリート気相部の表面結露水中で硫黄酸化細菌により酸化され、最終的に硫酸が生成される。この硫酸がコンクリート中の反応生成物である水酸化カルシウム等と反応して硫酸カルシウムを生成し腐食する。また、この生成された硫酸カルシウムは、モノサルフェートやアルミン酸カルシウムと反応し、エトリンガイトを生成し、このときの膨張によりさらに激しく腐食が進む。
【０００４】
そこで、腐食を防止するために、コンクリートの表面に例えばエポキシ樹脂等による被覆を施すことによって、硫酸のコンクリートへの腐食を防止するという対策がとられている。
【０００５】
また、腐食されたコンクリートを補修する際には、高圧洗浄等により腐食部分をはつりとった後、耐酸モルタルや抗菌剤入りモルタル等で補修することによって、耐久性の向上が図られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンクリートの表面を被覆する方法では、被覆材のピンホールや端部などの欠陥部が生じ、この部分から硫酸が侵入して腐食が進行するケースが多い。
【０００７】
また、コンクリートを補修する際においても、高圧洗浄等によるはつりにおいて腐食部分を完全に除去できない場合がある。このような場合に、硫酸カルシウム等が残留したはつり部をそのままモルタル等で補修を行ってしまうと、残留した硫酸カルシウムがエトリンガイトを生成し膨張を引き起こす場合がある。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、効果的にコンクリートの耐久性を向上できる防食方法、および防食用混合剤等を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、効果的にコンクリートの耐久性を向上できる防食方法、および防食用混合剤を開発すべく鋭意研究してきたところ、硫酸もしくはその塩と反応して不溶性の化合物を生成する化合物を、コンクリート表面に塗布、あるいはセメント中に含有させることにより、コンクリートの腐食を効果的に防止できることを見出した。本発明は、かかる新規な知見に基づいてなされたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、ストロンチウム塩、鉛塩、およびバリウム塩のうちいずれか一種以上を有効成分とするコンクリートの防食用混合剤、防食剤含有セメント、およびこれらを用いたコンクリートの防食方法を提供するものである。
【００１１】
本発明に用いられるストロンチウム塩、鉛塩もしくはバリウム塩は、硫酸もしくはその塩と反応して不溶性の化合物を生成するものであれば特に制限はなく、ストロンチウム塩としては、例えば塩化ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、臭化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、炭酸ストロンチウム等が好ましく使用できる。鉛塩としては、硝酸鉛（II）、酢酸鉛（II）、炭酸鉛(II)等が好ましく使用できる。また、バリウム塩としては、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、硝酸バリウム、炭酸バリウム等が好ましく使用できる。これらの化合物は単独で使用されてもよく、２種以上の化合物を混合して使用されてもよい。
【００１２】
これらの有効成分の中でも、環境への影響という観点から、ストロンチウム塩が特に好ましい。さらに、ストロンチウムイオン、鉛イオン、バリウムイオンと対となる陰イオンが、例えばヨウ素イオンのように殺菌性を備えたものである場合には、コンクリート表面における硫黄酸化細菌等の殺菌や増殖を抑制する作用も併せて期待できるため、より好ましい。これらの観点から、本発明の目的を達成するためにヨウ化ストロンチウムが最も好適である。
【００１３】
本発明の防食用混合剤を使用してコンクリートの腐食を防止するためには、この防食用混合剤を水溶液状としてコンクリート表面に塗布することが効果的である。塗布方法には特に制限はなく、例えば噴霧、はけ塗り等により行うことができる。また、防食用混合剤を粉末状としてセメントにあらかじめ含有させておいてもよく、混練時にセメントに添加してもよい。これらの方法は、新たにコンクリート構造物を建造する場合に使用することもでき、既に建造されたコンクリート構造物に対して補修、あるいは耐酸性の向上を目的として使用することもできる。
【００１４】
本発明の防食方法において水溶液のコンクリートへの塗布量は、使用する有効成分の種類、あるいは水溶液の濃度、下地の状態等により変動し、一概に制限されないが、例えば有効成分としてヨウ化ストロンチウムを使用した場合には、３Ｎの水溶液で１ｍ² あたり１００ｇ以上が好ましい。
【００１５】
また、有効成分をあらかじめセメントに含有させる場合の添加量は、使用する有効成分の種類により変動し、一概に制限されないが、例えば有効成分としてヨウ化ストロンチウムを使用した場合には、粉体全体に対して５重量％以上が好ましい。
【００１６】
本発明が適用されるセメント、モルタル、コンクリートの種類としては特に制限はなく、セメントとして例えば通常のポルトランドセメントの他、ジェットセメント、アルミナセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメント等を、また骨材として例えば砂、砂利、砕砂、砕石、人工軽量骨材或いはコンクリート用スラグ骨材等を含むものを用いて、周知の方法で混練し、成形したものに適用することができる。その他、添加物として例えば発泡剤、減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結促進剤、早強剤、膨張剤、防錆剤、着色剤、ポリマーディスパージョン等が添加されていてもよい。
【００１７】
本発明の防食方法、防食用混合剤、および防食剤含有セメントは、単独で使用してもよいが、他の方法と併用することもできる。特に、樹脂等により表面を被覆する方法と併用することが効果的である。
【００１８】
【発明の作用、および発明の効果】
本発明の防食用混合剤または防食剤含有セメントによれば、硫酸もしくはその塩をストロンチウム塩、鉛塩、またはバリウム塩と反応させて不溶性の化合物として固定化することにより、コンクリートの腐食を効果的に防止できる。
【００１９】
また、本発明の防食方法によれば、ストロンチウム塩、鉛塩、バリウム塩のうちいずれか一種以上を含む水溶液をコンクリートの表面に塗布する。このように水溶液として塗布すれば、有効成分をコンクリートに容易に浸透させることができる。
また、水溶液をコンクリートの表面に塗布することにより、硫酸と直接に接触するコンクリート表層に有効成分を集中的に分布させることができ、効果的に腐食を防止することができる。さらに、生成した不溶性硫酸塩が、コンクリートの表層に沈着することによりバリア層の役割を果たし、硫酸がそれ以上奥へ浸透することが防止される。特に、硫酸カルシウムの場合はエトリンガイトを生成するためバリアの効果が弱いのに比べ、硫酸ストロンチウム等は反応に寄与しないため継続的に強いバリア効果が期待でき、これにより腐食防止効果をいっそう向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１には、コンクリート１の壁面２の一部が硫酸により腐食されている様子を示した。このコンクリート１を補修する際には、まず、膨張・脆弱化している腐食部分３をはつり取る。
【００２２】
次に、はつり部４に防食剤水溶液５を噴霧する（図２）。防食剤水溶液５としては、例えば３Ｎのヨウ化ストロンチウム水溶液を使用することができる。これにより、防食剤水溶液５中のストロンチウムイオンと、はつり部４に残留している硫酸もしくはその塩とを反応させて不溶性の硫酸ストロンチウムを生成させ、固定化する。
【００２３】
次いで、はつり部４を例えばモルタル６で埋めることにより、コンクリート１の壁面２を元通りの形状に修復する（図３）。ここで、モルタル６として、防食剤含有セメントを用いたもの、もしくは防食用混合剤を添加して混練したものを使用すれば、さらなる防食効果を期待できる。
【００２４】
モルタル６を硬化させた後、この壁面２の全体に、再度、防食剤水溶液５を噴霧し、コンクリート１の表層に浸透させる。（図４）。
【００２５】
最後に、壁面２の上に、例えばエポキシ樹脂等による樹脂被覆材７を施すことによって、補修が完了する。
【００２６】
このように、補修の際には、はつり部４に残留する硫酸もしくはその塩を不溶化して固定化しているため、コンクリート１のはつり部４とモルタル６との境目付近で生成するエトリンガイトによる膨張を抑制できる。
【００２７】
また、コンクリート１の壁面２に防食剤水溶液５を噴霧している。このため、樹脂被覆材７の施工不良によるピンホールや端部ができたとしても、そこから侵入する硫酸をコンクリート１の表面に存在するストロンチウムイオンが不溶性の硫酸ストロンチウムとして固定化、消費する。これにより、コンクリート１の腐食が防止される。また、防食剤水溶液５中に、殺菌作用を有するヨウ素イオンが含まれているため、このヨウ素イオンが硫黄酸化細菌等の殺菌や増殖を抑制することによって、硫酸の発生を抑えることができる。
【００２８】
さらに、固定化した不溶性硫酸塩が、コンクリート１の表層に沈着してバリア層の役割を果たし、硫酸がそれ以上奥へ浸透することが防止される。このため、腐食防止効果をいっそう向上させることができる。
【００２９】
＜試験例＞
以下、試験例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】
（１）防食剤水溶液の調製
水酸化ストロンチウム３６５．０ｇと、ヨウ化水素７６７．５ｇを反応させて水で１Ｌとし、３Ｎのヨウ化ストロンチウム水溶液を調整した。これを防食剤水溶液とした。
【００３１】
（２）試験片の作製
普通ポルトランドセメントに豊浦の標準砂を加え１：２モルタルとし、ＪＩＳＲ５２０１−１９９６に準拠して練り込んだモルタルを７×７×２ｃｍの型枠で成型した。脱型は４８時間後とし、その後５日間２０℃水中で養生を行い、材令１４日まで２０℃、６５％ＲＨ中で養生したものを試験片とした。
【００３２】
このモルタル片１１の全面に、防食剤水溶液を２００ｇ／ｍ^２となるようにはけ塗りし、約１時間常温で乾燥させた。
【００３３】
この後、モルタル片１１の全面にアクリル樹脂をはけ塗りし、約３００μｍのアクリル樹脂層１２で被覆した。
【００３４】
このアクリル樹脂層１２に、カッターによりモルタル片の対角線に外表面からモルタル片１１の表面に達する×字形の切れ込み部１３を設け、これを試験片１０とした（図６参照）。
また、防食剤水溶液を塗布しない以外は上記試験片１０と同様の方法で、対照片を作製した。
【００３５】
（３）腐食試験
上記のようにして作製した試験片１０および対照片を、１０％硫酸水溶液１４に浸漬し、２０℃で１０日間放置した（図７参照）。
放置後、試験片１０および対照片を取り出して硫酸を拭き取り、モルタル片１１の表面に切れ込み部１３に沿って生じた腐食部分１５の幅Ｌを、それぞれ各方向に３カ所測定して平均した（図８参照）。
【００３６】
（４）結果と考察
対照片においては、腐食部分の幅は５．８ｍｍに達し、アクリル樹脂層の切れ込み部から侵入した硫酸がモルタル片の表面を大きく腐食していた。一方、試験片においては、腐食部分の幅は１．０ｍｍ以下であり、防食剤を塗布することによって腐食が著しく抑制されていることがわかった。
【００３７】
なお、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、均等の範囲にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】腐食が生じたコンクリートを示す斜視図
【図２】腐食部分を削り取り、防食剤水溶液を噴霧する様子を示す斜視図
【図３】削り部分をモルタルで補修した様子を示す斜視図
【図４】補修後のコンクリート表面に防食剤水溶液を噴霧する様子を示す斜視図
【図５】コンクリート表面に樹脂層を形成させた様子を示す斜視図
【図６】試験片を示す斜視図
【図７】試験片を硫酸水溶液に浸漬する様子を示す斜視図
【図８】試験終了後の試験片を示す斜視図
【符号の説明】
１…コンクリート
５…防食剤水溶液

Claims (3)

1. コンクリート壁面の腐食部分をはつり取る工程と、
   前記コンクリート壁面のはつり取った後のはつり部に、ヨウ化ストロンチウムを含む水溶液を塗布する工程と、
   前記はつり部に、モルタルを埋める工程と、
   前記モルタルを硬化させた後に、前記コンクリート壁面の全体に、再度、ヨウ化ストロンチウムを含む水溶液を塗布する工程と、
   前記コンクリート壁面に、樹脂被覆材を施す工程と、を有する、コンクリートの防食方法。
2. 請求項１に記載のコンクリートの防食方法であって、
   前記モルタルとして、ヨウ化ストロンチウムを含有するセメントを用いたモルタル、あるいは、ヨウ化ストロンチウムを添加して混練したモルタルを使用する、コンクリートの防食方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のコンクリートの防食方法であって、
   前記樹脂被覆材として、エポキシ樹脂を使用する、コンクリートの防食方法。

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