JP4594408B2 - 橋梁地覆部の防水方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁地覆部の防水方法であり、特に橋梁地覆部の橋梁床版部上面と、舗装部、マウンタブル部及び後打ちコンクリート部からなる地覆コンクリート部との間に存在する打継目境界部の防水方法に関する。
本発明は、橋梁床版上部上面と地覆コンクリート部との間の打継目境界部に、超微粒子を供給して緻密化することにより、地覆部の防水性能を向上させる防水方法である。

コンクリート構造物に対する影響は、コンクリートの緻密性の低下によるものが大きく、緻密性に劣るコンクリート構造体は劣化が早く、適切な対処方法が必要となっている。
一般に、コンクリートは良質なものであっても、その内部に多くの細孔を有しており、
また道路や市街地等に建設される橋梁体では、橋梁地覆部の舗装部、マウンタブル部、後打ちコンクリート部、橋梁床版部には境界部が、それぞれ存在している。

これら橋梁体のコンクリート中に存在する細孔や、境界部により、その防水性は著しく低下し、凍結融解の原因となるコンクリート中への水の浸透性が大きくなり、鉄筋の発錆を引き起こし塩害の原因となる塩分のコンクリート中への浸透性や、中性化の原因となるコンクリート中への炭酸ガスの浸透性等が増大する。また、アルカリ骨材反応による劣化を起こすようなコンクリートにおいては、アルカリ−シリカ反応が進んでコンクリートの劣化を著しく促進する作用等が生じる。

また、橋梁体では、特に橋梁地覆部のマウンタブル部及び後打ちコンクリート部と橋梁床版部との間隙に水が侵入し、これによりコンクリートの成分が溶解して、橋梁高欄外側部に遊離石灰（エフロレッセンス）が発生し、橋梁体の耐久性を低下させている。

更に内部に侵入した水分が引き起こすアルカリ−シリカ反応とは、細孔等に存在する水に溶解したアルカリと骨材中の反応性シリカが反応するもので、この反応により生成したアルカリシリカゲルが水を吸収して膨張するものである。
従って、コンクリート表面より浸透する水分量が多いと、このアルカリシリカゲルの膨張反応が進み、最終的にコンクリートに亀裂を生じ、コンクリート橋梁体の劣化を招く。

このような橋梁体の耐久性を増大させ、防水性能を高めるために、コンクリート表面のコーティング方法が提案されている。
かかるコーティングとしては、ポリマー系や浸透型の塗料等による塗装をコンクリート表面に行うことにより、炭酸ガス、塩分、水分、及び酸素等のコンクリートを劣化する物質の浸入を防ぐ方法があるが、塗料等材料自身の膨張や収縮などにより数年で剥離が生じてしまう等の問題もあり、有効な防水方法ではなかった。

特開２００２−３０７５９３号公報には、橋梁体のコーナー部や排水溝部に、常温加硫型ゴムエマルジョンである吹きつけ防水材とシート系防水材との積層体、更には、その表面部に耐侯コート材を設けた積層体を施工する防水方法が開示されている。

しかし、前記方法は、地覆コンクリート部を施工する際の防水方法としては有効であるが、既存の橋梁体を後から防水する方法としては適用することができないものである。
特開２００２−３０７５９３号公報

本発明の目的は、上記問題点を解決し、既存の橋梁体の橋梁地覆部のマウンタブル部及び後打ちコンクリート部と橋梁床版部との間の境界部の間隙を緻密化して、当該間隙に水が浸入することを防止し、橋梁高欄部外側に遊離石灰が発生することを防止する、橋梁地覆部の防水方法を提供することである。
また同時に橋梁地覆コンクリート部表面の緻密化も行い、橋梁本体の耐久性も向上させることを目的とする。

本発明者らは、マウンタブル部と舗装部との境界部に溝を設けて、超微粒子であるシリカで橋梁地覆部のマウンタブル部及び後打ちコンクリート部と橋梁床版部との間の境界部の間隙を緻密化することで、上記目的が達成できることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明の橋梁地覆部の防水方法は、橋梁床版部上面に位置する舗装部、マウンタブル部及び後打ちコンクリート部からなる地覆コンクリート部の該マウンタブル部及び該舗装部の境界部に溝を設け、該溝にコロイダルシリカと亜硝酸リチウムの水溶液を供給することにより、橋梁地覆部の透水性を部分的に低下させ、橋梁地覆部のコンクリートを部 分的に緻密化することを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法である。

好適には、前記橋梁地覆部の防水方法において、前記溝は、前記橋梁床版部と前記地覆コンクリート部との境界部まで達していることを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法であり、更に好適には、前記溝内に堰部が設けられていることを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法である。
また更に好適には、前記橋梁地覆部の防水方法において、更に、前記マウンタブル部及び後打ちコンクリート部の表面にコロイダルシリカを供給することを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法である。

ここで、本発明において、「地覆部」とは、橋梁床版部、舗装部、マウンタブル部及び後打ちコンクリート部を含む部位をいう。
また「地覆コンクリート部」とは、舗装部、マウンタブル部及び後打ちコンクリート部を含む部位をいう。

本発明の橋梁地覆部の防水方法は、従来緻密化が困難であった地覆コンクリート部と橋梁床版部との境界部に存在する間隙を有効に緻密化することができ、既存の橋梁体であっても、極めて有効な防水性能を有することが可能となる。
従って、橋梁高欄部の外側に遊離石灰が発生することを防止でき、橋梁の劣化防止を図ることができる。

本発明を、図面を参照しながら、次の最良の形態例に基づいて説明する。
本発明は、橋梁地覆部を防水するにあたり、橋梁地覆部の橋梁床版部２の上面に位置するコンクリート舗装部３、マウンタブル部４及び後打コンクリート部５からなる地覆コンクリート部の該マウンタブル部及び該舗装部の境界部に溝を設け、該溝にコロイダルシリカと亜硝酸リチウムの水溶液を供給することにより、橋梁床版部と前記地覆コンクリート部との境界部に存在する間隙に当該コロイダルシリカと亜硝酸リチウム水溶液を供給して当該境界部を防水する、防水方法である。
このような防水施工を橋梁部に施すことにより、橋梁高欄部の外側に遊離石灰が析出することを防止することが可能となる。

図１は、橋梁地覆部を模式的に示した図であり、１は橋梁地覆部、２は橋梁床版部、３は舗装部、４はマウンタブル部、５は後打ちコンクリート部、６は高欄部、７は溝部、８は、地覆コンクリート部と橋梁床版部２との境界部である。
本発明の防水方法は、まず、橋梁地覆部の橋梁床版部２の上面に位置するコンクリート舗装部３、マウンタブル部４及び後打コンクリート部５からなる地覆コンクリート部の該マウンタブル部及び該舗装部の境界部に溝７を設ける。
該溝７を設ける方法は、特に限定されずに任意の手段を適用することができ、例えば、カッターで該溝を設け、カッター溝とすることもできる。

該溝の深さは、特に限定されないが、地覆コンクリート部と橋梁床版部２との境界部８に存在する間隙に、コロイダルシリカ及び亜硝酸リチウム水溶液を有効に供給することができるように、前記橋梁床版部２と前記地覆コンクリート部との境界部まで達していることが望ましい。
これにより、短時間で優れた防水性能を得ることができる。

また、該溝の幅は、マウンタブル部と舗装部との境界部に設けた溝７に、コロイダルシリカや亜硝酸リチウム水溶液を十分に供給できる程度の幅である必要があり、既存の舗装部及びマウンタブル部に構造上の悪影響を与えないようになるべく狭いことが望ましいが、特に限定されない。

前記溝７に、コロイダルシリカ及び亜硝酸リチウムの水溶液を供給して、橋梁床版部と前記地覆コンクリート部との境界部に存在する間隙に当該コロイダルシリカと亜硝酸リチウム水溶液を供給するようにする。
必要に応じて、該溝７にコロイダルシリカ及び亜硝酸リチウムの水溶液を供給する前に、該溝を洗浄、例えば水や高圧エアー等で洗浄する。
これにより、溝を設ける際に発生し、溝内に存在しているコンクリート粉や塵等を排除することができる。

当該コロイダルシリカは、強い浸透力を有する超微粒子の無機浸透性コロイダルシリカ溶液であり、不溶性の液体沈殿物であるシリカゲルを形成して、該溝及び前記間隙を緻密化して防水性能を向上させる。
本発明の防水方法で使用するコロイダルシリカは、コンクリート構造物自身に悪影響をおよばさず、当該コロイダルシリカの平均粒子径は７〜１０ｎｍであることが好ましい。
かかる範囲の平均粒子径を有することにより、緻密な充填がされ、更にコンクリート内部の細孔部にも浸透して防水性能を高めるので望ましい。

供給方法としては、任意の方法が適用でき、例えば、コロイダルシリカと亜硝酸リチウム水溶液を連続して噴霧充填する方法がある。
当該溝部にコロイダルシリカを均一に注入できる方法であれば、公知の方法を採用することが可能である。
例えば、コロイダルシリカを供給し、次いで亜硝酸リチウム溶液を供給しても、または、予めコロイダルシリカを亜硝酸リチウム溶液とを同時に注入しても、いずれの方法でもよい。

かかるコロイダルシリカの調製方法は、特に限定されるものではないが、水溶液中に超微粒シリカ粉を添加し、混合攪拌しながらコロイド状の溶液とする方法が通常行われ、任意の公知の調整方法、例えば、ｐＨ１２のケイ酸ナトリウム水溶液をイオン交換でナトリウムイオンを除去し、ｐＨ２〜３の活性ケイ酸とし、さらにｐＨ調整後、加熱熟成して濃縮し、コロイド溶液とするように、イオン交換樹脂を用いて不要なカチオンやアニオンを除去してコロイダルシリカ溶液を調製する方法等が挙げられる。

また、亜硝酸リチウム溶液は、コロイダルシリカを析出させるためのｐＨ調節溶液として機能し、アルカリ性とすることで、コンクリート中の二価の金属であるカルシウムと水酸イオンの存在によりコロイダルシリカをゲル化させて、コンクリート表面、細孔、また前記溝中で、コロイダルシリカがより緻密に固化できるようにするものである。
亜硝酸リチウム水溶液は、コロイダルシリカが水酸イオン濃度の影響を受けやすく、ｐＨが１１以上となるとゲル化するので、反応促進剤としての機能を有する。
従って、例えば道路勾配によりコロイダルシリカが流出するのを防ぐため、シリカをアルカリ刺激して固化させる機能を有する。

また、設けた溝の縦勾配がかなりある場合には、注入したコロイダルシリカ等が流れてしまい、注入した箇所にとどまらない場合もあるので、その場合には、図２に示すように、溝７内に堰部１０を設ける。
ここで、図２は、溝部７の平面図である。
このように、該堰部を溝内に設けることにより、コロイダルシリカと亜硝酸リチウム水溶液とが、溝内にとどまり、有効な防水効果を呈することが可能となる。
該堰部を構成する材料は、特に限定されず、コロイダルシリカと亜硝酸リチウム水溶液が流出しないようにすることができる部材であれば、任意のものを用いることができる。

次いで、より有効な地覆部の防水効果を得るために、更に前記マウンタブル部及び後打ちコンクリート部の表面にコロイダルシリカを供給する。
地覆コンクリート部中のマウンタブル部４及び後打ちコンクリート部５の表面には、コンクリートが硬化する際に水分の蒸発や結晶水の消失等により生じた細孔が存在し、コンクリート表面から内部にその細孔が連通している場合もあり、これらの細孔から、コンクリート内部に雨水等の水分が浸透し、橋梁外部に当該水分が滲み出して、外壁面に遊離石灰を発生させている場合もある。

したがって、本発明においては、好適には、橋梁地覆部の表面から浸透する水の浸入を防止するため、マウンタブル部４及び後打ちコンクリート部５の表面に、コロイダルシリカ及び亜硝酸リチウムの水溶液を供給する。

上記マウンタブル部４及び後打ちコンクリート部５の表面へのコロイダルシリカの供給は、塗布、散布、噴霧等、当該表面にコロイダルシリカを均一に供給できる方法であれば、公知の方法を採用することが可能である。
また、コロイダルシリカを供給し、次いで亜硝酸リチウム溶液を供給し、乾燥させてもよい。
更に必要に応じて、これらの供給、乾燥工程を繰り返して行うこともできる。

このようにマウンタブル部４及び後打ちコンクリート部５の表面へのコロイダルシリカを供給することで、コンクリートの表面及び／又は内部の細孔にコロイダルシリカを供給でき、これらの表面上部及び細孔にシリカを付着させ、当該細孔の空隙を埋めて、コンクリート構造物を緻密化し、水分がコンクリート内部に浸透できなくして、防水効果を高めることができるものである。

当該コロイダルシリカは、コンクリート内部のアルカリ成分や水和物質と反応し、水管細孔部に不溶性の液体沈殿物であるシリカゲルを形成させ、コンクリート組織を緻密化し防水性を向上させるものである。

このようにして、従来緻密化が困難であった地覆コンクリート部と橋梁床版部との境界部に存在する間隙を有効に緻密化することができ、橋梁高欄部の外側に遊離石灰が発生することを防止し、橋梁の劣化防止及び防水性能を向上させることができる。

本発明の防水方法を実施した橋梁地覆部の防水性能を以下のようにして確認した。
橋梁地覆部の舗装部３とマウンタブル部４との境界部にカッター溝７を設けた。このときにカッター溝の深さは約５ｃｍ、幅は１０ｍｍであった。

前記溝部７に、コロイダルシリカ（商品名：ウルトラシリカ、株式会社ＳＮＣ製）及び亜硝酸リチウム水溶液（商品名：リフレα、住友大阪セメント株式会社製）を前記溝１ｍあたり、それぞれ０．０８７Ｌ／ｍ、０．０８７Ｌ／ｍ注入し、次いで、養生し、シリカを析出させて緻密化した。

次いで、橋梁地覆部の防水性能を確認するため、図３に示すように、マウンタブル部４と後打ちコンクリート部５の境界部９の上部にロート１１を設置し、境界部の透水試験を９地点で実施した。
該ロートはΦ７５ｍｍの径のものを用い、境界部９以外の地覆コンクリート部表面をシール材（ラップ）でシールし、該ロートを境界部９が中央になるように設置して、該ロートに水を入れて（８６ｃｃの水）ラップし、設置後のロート内の水の減量を測定して、透水量とした。
透水試験は、試験開始後から２０時間後、２４時間後、４８時間後の透水量を測定することにより実施した。
なお、比較のために、本発明の防水方法を施工する前の橋梁地覆部でも同様の試験を行った。
その結果を表１示す。但し、８６ｃｃ以上とは、ロート内の全量が透水したことを示す。

上記表１より、本発明の防水方法を施工する以前には、試験ロート内の水が全てなくなっており、一方、本発明の防水方法を実施した場合には、２４時間以降の透水量の増加はなく、また、完全に透水する水はなく、優れた防水性能を有することがわかる。

また、上記防水方法を施工する前と施工した後に、超音波伝播速度試験を６箇所で実施した。
図４に示すように、発振子１を後打ちコンクリート部の上部に、また受振子１を当該受振子１に対応する橋梁床版部の下面に設置し、また発振子２を前記発振子１と同等の位置のマウンタブル部の上面に、また受振子２を当該発振子２に対応する橋梁床版部の下面であって前記受振子２と同等の位置に設置して、超音波伝播速度試験を３地点で実施した。
超音波試験は、コンクリート診断技術 ’０７（基礎編）Ｐ１１０（社団法人 日本コンクリート工学協会）記載されている超音波法に準じて実施した。
即ち、使用周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波域と称される周波数帯を主に使用し、発振子からシリコングリスなどの接触剤を介してコンクリート中に発射された弾性波を受振子で測定する方法である。
その結果を表２に示す。

上記表２より、本発明の防水方法を施工する前よりも施工後のほうが、超音波の伝播速度が速くなっており、コンクリートが緻密化していると考えられる結果が得られた。
本発明の橋梁地覆部、特に既存の橋梁体の地覆部の防水方法は、施工が簡易でかつ極めて優れた防水性能を有するものである。

本発明の橋梁地覆部の防水方法は、橋梁体、特に既存のコンクリート橋梁体の防水性能を向上させ、耐久性を増大させる場合に有効に適用できる。

本発明の防水方法において、舗装部とマウンタブル部との境界部に溝を設けた状態の一例を模式的に示す図である。 舗装部とマウンタブル部との境界部に設けた溝部の一例の平面図である。 透水試験の一例を模式的に示す図である。 超音波伝播速度試験の一例を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 橋梁地覆部
２ 橋梁床版部
３ 舗装部
４ マウンタブル部
５ 後打ちコンクリート部
６ 高欄部
７ 溝部
８ 地覆コンクリート部と橋梁床版部との境界部
９ マウンタブル部と後打ちコンクリート部との境界部
１０ 堰部
１１ ロート

Claims (4)

1. 橋梁床版部上面に位置する舗装部、マウンタブル部及び後打ちコンクリート部からなる地覆コンクリート部の該マウンタブル部及び該舗装部の境界部に溝を設け、該溝にコロイダルシリカと亜硝酸リチウムの水溶液を供給することにより、橋梁地覆部の透水性を部分的 に低下させ、橋梁地覆部のコンクリートを部分的に緻密化することを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法。
2. 請求項１記載の橋梁地覆部の防水方法において、前記溝は、前記橋梁床版部と前記地覆コンクリート部との境界部まで達していることを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法。
3. 請求項１又は２記載の橋梁地覆部の防水方法において、前記溝内に堰部が設けられていることを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法。
4. 請求項１〜３いずれかの項記載の橋梁地覆部の防水方法において、更に、前記マウンタブル部及び後打ちコンクリート部の表面にコロイダルシリカを供給することを特徴とする、橋梁地覆部の防水方法。

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