JP4820034B2

JP4820034B2 - 耐酸性コンクリート断面修復材

Info

Publication number: JP4820034B2
Application number: JP2001278244A
Authority: JP
Inventors: 高広山本; 重裕安藤; 智子木虎
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP2003089565A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐酸性を必要とするコンクリート構造物の補修に使用される耐酸性コンクリート断面修復材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にコンクリート断面修復材は、補修される構造物の材質の力学的性質にできる限り類似していることが望ましいことから、セメント系材料（結合材としてポルトランドセメントを使用したもの）が好適であると考えられている。
また、十分な接着強度を得るため、及び有害物質の浸入を防止するために、ポリマーディスパージョンや再乳化形粉末樹脂などのいわゆるポリマー混和剤を添加したポリマーセメント系のコンクリート断面修復材が多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、下水道のような耐酸性を必要とするコンクリート構造物の補修に対して、このようなポルトランドセメントを使用したコンクリート断面修復材を使用すると、セメント水和物および水酸化カルシウムが外部より浸入した硫酸と反応して石膏を生成し、さらに石膏がモノサルフェートと反応してエトリンガイトを形成するため、膨張によるひび割れにより劣化が生じるという問題がある。
【０００４】
また、耐酸性などの化学的安定性に優れたものとしてアルミナセメントが知られているが、該アルミナセメントは相転移によって強度低下を起こし、且つ作業性が悪くダレが生じやすいため、コンクリート断面修復材としては使用されていないのが現状である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、耐酸性に優れ且つ硬化後の初期強度やコンクリートに対する接着性に優れると同時に、長期的にも強度低下しにくく、その上、施工現場での作業性にも優れた耐酸性コンクリート断面修復材を提供することを課題とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その解決手段は、アルミナセメントと、ブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ以上の高炉スラグ微粉末と、繊維長３〜２０ｍｍの短繊維と、ブレーン比表面積５０００ｃｍ²／ｇ以上の分級フライアッシュと、セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂とが混合されてなり、前記セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂の含有量が前記アルミナセメントおよび前記高炉スラグ粉末の合計量１００重量部に対して固形分換算で２〜３０重量部であることを特徴とする耐酸性コンクリート断面修復材にある。
【０００７】
かかる耐酸性コンクリート断面修復材によれば、化学的安定性の高いアルミナセメントを結合材として使用することによって耐酸性に優れ且つ初期強度の高いものとなる。そして、繊維長が３〜２０ｍｍの短繊維と高炉スラグ微粉末と分級フライアッシュとを混合することによって、アルミナセメントの強度低下を抑制し、且つ作業性を改善し、ダレを抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材について、より詳細に説明する。
【０００９】
本発明におけるアルミナセメントとしては、アルミナセメント１号、２号や、フォンデュ（Ｆｏｎｄｕ）など、公知のアルミナセメントを使用することができる。
【００１０】
また、本発明におけるブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ以上の高炉スラグ微粉末としては、例えばＪＩＳＡ６２０６に規定されるブレーン比表面積４０００、６０００、８０００ｃｍ²／ｇのコンクリート用高炉スラグ微粉末を使用することができる。
ただし、該高炉スラグ微粉末には石膏が添加されることが多いが、本発明においては、アルミナセメントの水和を遅延させる場合があるため、できる限り石膏を含まないものを使用することが好ましい。
【００１１】
斯かる高炉スラグ微粉末の混合量は、前記アルミナセメント１００重量部に対して、１０〜１２０重量部とすることが好ましい。
【００１２】
また、本発明におけるポリマーディスパージョンとしては、ＪＩＳＡ６２０３に規定されたものを使用でき、また、再乳化形粉末樹脂としては、同じくＪＩＳＡ６２０３に規定されたものを使用することができる。
より具体的には、前記ポリマーディスパージョンとしては、ポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、又はエチレン酢酸ビニルなどを主成分とする樹脂を使用することができる。また、前記再乳化形粉末樹脂としては、ポリアクリル酸エステル、スチレンブタジエン、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニル／アクリル酸エステルなどを主成分とする粉末状の樹脂を使用することができる。また、再乳化形粉末樹脂の製造方法は限定されることなく、粉末化方法やブロッキング防止法などのいずれの製法によって製造してもよい。
【００１３】
セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂の配合割合は、アルミナセメント及び高炉スラグ微粉末の合計量１００重量部に対して、固形分換算で２〜３０重量部とする。斯かる量のセメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂を混合することにより、コンクリート断面修復材として使用された際に、コンクリート構造物に対して良好な接着強度を有するものとなる。
【００１４】
また、本発明における短繊維としては、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維などを３〜２０ｍｍの繊維長としたものを使用することができる。
【００１５】
また、該短繊維の混合量は、アルミナセメント及び高炉スラグ微粉末の合計量１００重量部に対して、０．１〜１重量部とすることが好ましい。０．１重量部より少なければひび割れ抑制効果が不十分であり、１重量部より多くしても、それ以上の効果が得られずにかえってコスト高となる。
【００１６】
斯かる短繊維を混合することにより、乾燥収縮によって生じるひび割れを防止することができる。繊維長が２０ｍｍより長くなると混練性や施工性が悪化し、繊維長が３ｍｍより短かくなるとひび割れ防止効果が低下する。従って、上記のような繊維長の短繊維を混合することにより、作業性を確保しつつひび割れの生じ難い耐酸性コンクリート断面修復材となる。
【００１７】
また、本発明における分級フライアッシュとしては、通常、火力発電所などのボイラーで石炭の燃焼灰として排出されるフライアッシュをサイクロンなどの分級機を用いて分級し、粉末度が５０００ｃｍ²／ｇ以上となるように粒度調整したものを使用することができる。
また、該分級フライアッシュの混合量としては、セメント及び高炉スラグ微粉末の合計量１００重量部に対して、５〜４０重量部とすることが好ましい。
【００１８】
斯かる分級フライアッシュを混合することによって、吹き付け施工時のコンクリート表面への付着性に優れ、ダレが防止され、且つ最終仕上げにおけるコテ均しが容易なものとなる。
【００１９】
さらに、本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材は、石膏がＳＯ₃換算でアルミナセメントの０．３重量％以上含まないように調整されてなるものが好ましく、特に、石膏を全く含まないものとすることがより好ましい。
石膏がＳＯ₃換算で０．３重量％以上含まないように調整することにより、特に低温においても強度発現性に優れたものとなる。
【００２０】
また、本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材には、その効果を損なわない範囲で、乾燥硅砂等の骨材、収縮低減材、消泡剤等を適宜混合することができる。
【００２１】
本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材は、従来知られている吹き付け工法やコテ仕上による施工によって劣化したコンクリート構造物のはつり面に塗布することができる。
【００２２】
本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材は、各構成要素が上述した効果を奏するものであるが、さらに長期的な観点からは、以下のような作用によってエトリンガイトの生成を抑制し、コンクリートの劣化を防止するものである。即ち、短繊維の混合によって耐酸性コンクリート断面修復材のひび割れの発生を防止し、且つセメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂の混合によって外部からの酸性物質の浸入が効果的に抑制される。さらに、高炉スラグ微粉末の混合によって該高炉スラグ微粉末とアルミナセメントが反応し、安定した水和物を生成するために強度低下が小さいものとなる。さらに、フライアッシュによってセメント水和物がより緻密となる。そして、これらが相乗的に作用することによって、石膏及びエトリンガイトの生成が極めて効果的に抑制され、該耐酸性コンクリート断面修復材の劣化を防止することとなるのである。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材ついて、さらに詳細に説明する。
下記材料を表１に示した配合で混合し、実施例１〜５および比較例１〜４の耐酸性コンクリート断面修復材を調製した。尚、表１の数値は重量部を示す。
【００２４】
粉末材料
アルミナセメント１号：旭硝子社製
アルミナセメントフォンデュ：旭硝子社製
石膏無添加高炉スラグ微粉末：住友金属社鹿島工場製、商品名「スミットメント」、粉末度４０００ｃｍ²／ｇ
ＳＯ₃２％添加高炉スラグ微粉末：住友金属社鹿島工場製、商品名「スミットメント」、粉末度４０００ｃｍ²／ｇ
繊維：クラレ社製、ビニロン繊維、繊維長６ｍｍ、１２ｍｍ
分級フライアッシュ：テクノ・リソース社製、商品名「ファイナッシュＦＡ２０」、粉末度５６００ｃｍ²／ｇ
フライアッシュ：粉末度４０００ｃｍ²／ｇ
ポリマーディスパージョン：スチレンブタジエンゴム系樹脂、住友大阪セメント社製、商品名「ライオンＧＲＬＣ−Ｃ材」
【００２５】
【表１】

【００２６】
以上のようにして調製した耐酸性コンクリート断面修復材を使用し、下記の試験を行った。
【００２７】
（耐酸性試験）
得られた断面修復材について、東京都下水道局「コンクリート改修技術マニュアル水処理系施設編」に基づき、５％硫酸水溶液に３０日間浸漬した後の重量変化を測定した。重量変化が０〜５％であるものを○、５〜１０％であるものを△、１０％以上であるものを×として評価した。
【００２８】
（圧縮強度試験）
得られた断面修復材について、ＪＩＳＲ５２０１に基づき、２０℃及び５℃で養生した材齢１日、２８日のものの圧縮強度試験を行った。
【００２９】
（付着強度試験）
得られた断面修復材をコンクリート表面に厚さ１０ｍｍで塗布し、材齢１日、２８日のものを用いて建研式引張試験機により付着強度を測定した。
【００３０】
（厚塗り性）
得られた断面修復材を、日本道路公団「モルタル工用断面修復材の品質規格試験」に規定される厚塗り性試験方法により、塗布厚さ２０ｍｍにおける２４時間後のダレ、すべり、はがれの有無を観察し、いずれかの生じたものを×とした。
【００３１】
（作業性）
断面修復材の混練時に、計量手間、混練状況（供試体に水を添加して３分混合した際の混ざり具合を目視にて判断）を判断要素として判定し、また、混練後には、コテ作業性（コテによる伸び及びコテ均し性）、可使時間（フロー値が１６０ｍｍ以下となる時間）を判断要素として判定した。判断基準は、良が○、普通が△、不良が×とした。
【００３２】
（ひび割れ）
得られた断面修復材をコンクリート表面に厚さ１０ｍｍで塗布し、ＪＩＳＡ６９１６に基づき圧縮強度試験を行った。
【００３３】
結果を下記表２に示す。
【表２】

【００３４】
表２に示したように、アルミナセメントを使用した実施例１及び２の断面修復材は、普通セメントを使用した比較例１や、高炉セメントＢ種を使用した比較例２と比べ、耐酸性に優れるとともに、材齢１日における初期の圧縮強度に優れており、とりわけ低温において養生した場合であっても、比較例のような大きな強度低下が抑制されていることがわかる。
また、実施例３〜５に示したように、石膏の添加量を徐々に増やした場合には、アルミナセメントに対するＳＯ₃量が０．３％を越えると（実施例４、５）、材齢１日での圧縮強度が著しく低下することがわかる。
【００３５】
また、高炉スラグ微粉末を添加しない比較例３においては、初期の圧縮強度が実施例１と同程度であるものの、付着強度は実施例１より半減しており、一方、５０００ｃｍ²／ｇ以上の分級フライアッシュ及び繊維を添加しない比較例４においては、付着強度が実施例１の１／３以下に低下しており、さらに厚塗り性や作業性も悪化していることがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る耐酸性コンクリート断面修復材は、アルミナセメントによる優れた耐酸性効果を奏するとともに、該アルミナセメントの強度低下を防止でき、且つ作業性にも優れるという顕著な効果を有するものとなる。

Claims

アルミナセメントと、ブレーン比表面積３０００ｃｍ²／ｇ以上の高炉スラグ微粉末と、繊維長３〜２０ｍｍの短繊維と、ブレーン比表面積５０００ｃｍ²／ｇ以上の分級フライアッシュと、セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂とが混合されてなり、前記セメント混和用ポリマーディスパージョンまたは再乳化形粉末樹脂の含有量が前記アルミナセメントおよび前記高炉スラグ粉末の合計量１００重量部に対して固形分換算で２〜３０重量部であることを特徴とする耐酸性コンクリート断面修復材。
石膏の含有量がＳＯ ₃ 換算で前記アルミナセメントの０．３重量％未満である請求項１に記載の耐酸性コンクリート断面修復材。