JP4472266B2

JP4472266B2 - コンクリート改質材

Info

Publication number: JP4472266B2
Application number: JP2003123838A
Authority: JP
Inventors: 直治峰
Original assignee: 相馬尚文; シュシャンシャン; 富田豊
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004323333A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばマンションやビルの基礎部材や外壁、テラス等、あるいはプール、トンネル等のようなコンクリート製の構造物用のコンクリート改質材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
コンクリートは打設後、初期ひび割れが生じ、また、養生していく過程で含まれている水分が蒸発して抜け、乾燥収縮によりひび割れが発生する。また、アルカリ骨材反応によってもひび割れが生じる。
【０００４】
このようなことから、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。
【０００５】
コンクリート構造物には、このようなひび割れや細孔等の連続細孔がひび割れ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３に示すように、コンクリート２に生じたひび割れ３はつながっているため、酸性雨、塩素等がそのひび割れ３を介し、コンクリート２内に徐々に入り込んでゆき、コンクリート２を劣化させ、かつ内部の鉄筋を傷め、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。
【０００６】
このため、コンクリート２に対して防水処理を行ったり、又は有効な防水材をコンクリート２に深く浸透させコンクリート自体の改質を行う必要がある。
【０００７】
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。
【０００８】
すなわち、この先行例は、防水個所又は補修箇所にケイ酸ナトリウムを主成分とした無機質浸透性防水材を塗布又は注入し、乾燥後に散水を数回繰り返して当該防水材をコンクリート内に浸透させて浸透防水保護層を形成する構成としている。
【０００９】
この先行例においては、ケイ酸ナト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防水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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先行例では改質材の主成分はケイ酸ナトリウム単体であり、この場合、コンクリート中のカルシウムとの反応速度が早く、短時間でゲル化してしまうため、図４に示すように、コンクリート２のひび割れ３の浅いところ（約４５ｍｍ）までしか改質材１’が浸透せず、改質材１’としての効果が低い、という課題があった。
【００１１】
また、作業にあたっては、できるだけ深く浸透させるなどのため、無機質浸透性防水材を塗布又は注入して乾燥させたのち、乾燥と散水を５〜７時間待ちながら３回繰り返すようにしており、作業が非常に煩雑で、長時間を要し、しかもいくら乾燥と散水とを長時間にわたって繰り返し行っても、上述のように、改質材の主成分はケイ酸ナトリウムといったアルカリ金属一種類であり、ケイ酸ナトリウムはゲル化しやすく、カルシウムとすぐに反応してしまい、ひび割れに対し深く浸透しない、という課題があった。
【００１２】
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、ひび割れに対し深くまで浸透し、改質材としての効果が十分期待でき、作業性も良好なコンクリート改質材を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ナトリウムシリケート、カリウムシリケート及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を混合してなることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンクリート改質材において、アルカリ金属化合物としては、ナトリウムシリケート、カリウムシリケート、リチウムシリケートのいずれかを選択して組み合わせ、水を混合しアルカリシリケート水溶液としたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のコンクリート改質材において、アルカリ金属化合物のうちの任意の２種類の化合物のモル比が１：１であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１７】
【実施例】
この発明では、２種類以上のアルカリ金属化合物として、好ましくはナトリウムシリケートとカリウムシリケートを用いている。
【００１８】
この場合、ナトリウムシリケートとカリウムシリケートの割合をモル比で約１：１とし混合した水溶液としている。
【００１９】
すなわち、従来例ではこれらのうち特にナトリウム系のもの単体が多く用いられ、これはゲル化が早いため、深部まで浸透できない。
【００２０】
これに対し本発明では、ナトリウムシリケートとカリウムシリケートとをほぼ等量混合し、かつ水を適当量添加し、アルカリシリケート水溶液としている。このアルカリシリケート水溶液はコンクリート中でＣａ（ＯＨ）_２を溶かしてアルカリカルシウムシリケートとなる。Ｃａ^２＋イオンはケイ酸アニオンの鎖と結合してカルシウムシリケート鎖をつくり、これが互いに結合してゲル化がおこる。このゲル化（固体状）によって細孔を塞ぐこととなり、空気中の水分や酸性雨などの浸入をブロックする。
【００２１】
この場合、本発明のように、ナトリウムシリケートにカリウムシリケートを加えて作製されたさらさらの粘度の小さいアルカリシリケート水溶液では、アルカリ（Ｎａ^＋イオン、Ｋ^＋イオン）は逆にケイ酸アニオン鎖を長くせず、むしろ短くするようにはたらき、ゲル化を遅らせるため、ゲル化に必要な時間が長くなり、深部まで改質材としてのアルカリシリケート水溶液が浸透していく。
【００２２】
この際、逆にいつまでもゲル化しないと、水等の浸入を防止するゲルの作用が発揮しないため、本発明ではナトリウムシリケートとカリウムシリケートとの割合をモル比で約１：１としている。この割合で混合するといわゆる混合アルカリ効果により、ゆっくりとゲル化し、好適な結果が得られ、この原理は本願発明者によって始めて認識されたものである。
【００２３】
したがって、この改質材をコンクリートに散布、塗布すると、コンクリートの表面はもちろんのこと、コンクリート中２００ｍｍ程度まで深く浸透した後にゲルとして固化するので、深部も改質され、コンクリート特有の欠陥の発生が防止される。また、亀裂の生じたコンクリートに浸透させることによって亀裂の拡大を防止する効果もある。
【００２４】
なお、リチウムシリケートを用いても同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
組み合わせ例としては次の通りである。
（１）ナトリウムシリケート+カリウムシリケート
（２）ナトリウムシリケート+リチウムシリケート
（３）カリウムシリケート+リチウムシリケート
なお、ナトリウムシリケートとカリウムシリケートとリチウムシリケートとをそれぞれほぼ等量混合して改質材としても良い。
【００２６】
図１は本発明による改質材の施工例を示す。まず、改質材が浸透しやすいようにコンクリート表面の下地を清掃するなどし処理する。ついで、改質材をハケで塗布したり、あるいはコンプレッサを用いるなどして注入する。その後、コンクリート中のカルシウムとの反応を促進させるために散水を行えば良く、容易に作業を行うことができる。
【００２７】
図２はその状態の概念図を示す。
【００２８】
まず、図２ａに示すように、改質材１はコンクリート２中のひび割れ３に浸透していく。
【００２９】
この改質材１は、上述のように、ゲル化が遅いため、図２ｂに示すように、約２００ｍｍまで深く浸透し、ゲル化する。
【００３０】
ひび割れ３内のゲル化した改質材１が、図２ｃに示すように、乾燥し、ゾル化しても空気中の水分、雨水等により、再び図２ｂに示すようにゲル化し、防水作用が発揮される。
【００３１】
コンクリート塊に上述の施工を行い、そのコンクリート塊をスライスして測定することにより、約２００ｍｍまで浸透することが確認できた。
【００３２】
なお、施工にあたり、コンクリート２の表面に無機質顔料材による着色を施し、上記改質材１を浸透させる組合わせとしても良く、この場合も着色材とともに改質材１が浸透していき、同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
そのコンクリート２をスライスすればどの程度まで浸透しているかを容易に検査することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上により本発明によれば、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、コンクリートを改質することができる。この作業は簡易であり、作業性は良好である。
【００３５】
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（ばらばらにする）のを防止する。
【００３６】
さらに、アルカリ骨材反応を防止することもできる。すなわち、アルカリ骨材反応は、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反応である。アルカリ骨材反応がおこるためには水分がコンクリート中に入らなくなるので、アルカリ水溶液は生成せず、従って骨材との反応はおこらなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の施工手順の説明図を示す。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の改質材が浸透する様子を示す概念図である。
【図３】コンクリートにひび割れが生じた状態の説明図を示す。
【図４】従来の改質材のコンクリート中への浸透状態を示す。
【符号の説明】
１改質材
２コンクリート
３ひび割れ

Claims

ナトリウムシリケート、カリウムシリケート及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を混合してなることを特徴とするコンクリート改質材。
請求項１記載のコンクリート改質材において、アルカリ金属化合物としては、ナトリウムシリケート、カリウムシリケート、リチウムシリケートのいずれかを選択して組み合わせ、水を混合しアルカリシリケート水溶液としたことを特徴とするコンクリート改質材。
請求項１または２に記載のコンクリート改質材であって、アルカリ金属化合物のうちの任意の２種類の化合物のモル比が１：１であることを特徴とするコンクリート改質材。