JP5936558B2 - コンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献2に記載された発明は、平均粒径を1μm以下とするために、上記のように、超微粒子材料(シリカフュームや消石灰)の解砕、攪拌、分散剤の添加を繰り返し行うという複雑な工程を経なければならないという問題があり、また、一次粒子に近い高分散化低粘性超微粒子グラウトを作製するためには、解砕方式として、ボール(ビーズ)を媒体にしてスラリーをミキサーで撹拌するという方式を適用する必要があった(段落[0021])。
さらに、特許文献2には、シリカフュームがジルコニア起源のシリカフュームであることの記載は無い。
(1)平均粒径が1.0μm以下であるジルコニア起源のシリカフューム、分散剤、及び水を含有したA材と、平均粒径1.0μm以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有したB材とを混合したものからなるコンクリートひび割れ補修用注入材を用いる注入工法であって、前記A材と前記B材とを、1ショット方式、1.5ショット方式、及び2ショット方式のいずれかの方式により混合し、コンクリートひび割れに注入することを特徴とするコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
(2)前記A材が湿式分散処理したものであり、かつ、前記B材が湿式粉砕分散処理したものであることを特徴とする前記(1)のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
(3)前記カルシウム化合物が、水酸化カルシウムであることを特徴とする前記(1)又は(2)のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
(4)前記A材の分散剤の使用量が、ジルコニア起源のシリカフューム100質量部に対して、固形分換算で0.1〜30質量部であることを特徴とする前記(1)〜(3)のうちのいずれか1項のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
(5)前記B材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物100質量部に対して、固形分換算で1〜30質量部であることを特徴とする前記(1)〜(4)のうちのいずれか1項のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
(6)さらに、ポリマーディスパージョンを含有してなることを特徴とする前記(1)〜(5)のうちのいずれか1項のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
(7)さらに、硬化時間調整剤を含有してなることを特徴とする前記(1)〜(6)のうちのいずれか1項のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法である。
なお、本発明に記載する部や%は、記載が無い限りは、質量部、質量%を意味する。
ジルコニア起源のシリカフュームは、ジルコニアの製造工程において副生するため、粒度のコントロールは難しいが、ジルコニア起源のシリカフューム、分散剤、及び水からなる懸濁液を静置して水簸したり、液体サイクロンや遠心分離により平均粒径の異なるジルコニア起源のシリカフュームを製造することができる。
なお、カルシウム化合物が水酸化カルシウムの場合は、塩化カルシウムなどの可溶性カルシウム塩と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの可溶性アルカリ塩とを、それぞれ溶解し混合する、いわゆる、ビルドアップ法によって製造した微細な水酸化カルシウムを使用することができる。
本発明では、あらかじめ、高濃度のジルコニア起源のシリカフュームを製造し、施工時に水により希釈して使用することも可能である。また、高濃度でコンクリートひび割れに浸透しない場合は、5%以下の低濃度で長時間注入を継続することで小さなコンクリートのひび割れにも確実に注入することができる。
本発明では、あらかじめ、高濃度のカルシウム化合物スラリーを製造し、施工時に水により希釈して使用することも可能である。また、高濃度でコンクリートのひび割れに浸透しない場合は、2%以下の低濃度で長時間注入を継続することで小さなコンクリートのひび割れにも確実に注入することができる。
分散剤をA材とB材の両方に使用すると良好な浸透性が得られる理由は不明だが、分散剤がジルコニア起源のシリカフュームやカルシウム化合物の表面で反応し、ジルコニア起源のシリカフュームとカルシウム化合物が接触しても直ちに水和反応しないよう、硬化遅延しているためと考えられる。
ポリマーディスパージョンは、通常、A材に併用するが、B材に併用することにより、カルシウム化合物と直ちに反応し、増粘するため、所定の粘性を必要とする場合は、B材に併用することも可能である。
硬化時間調整剤としては特に限定されるものではないが、例えば公知のアルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、及びアルカリ金属燐酸塩等の無機塩や、グルコン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、及び乳酸等の有機酸又はその塩から選ばれる一種又は二種以上が挙げられる。これらの中では、圧縮強さの点から、アルカリ金属硫酸塩及び/又はアルカリ金属炭酸塩が好ましく、アルカリ金属硫酸塩がより好ましい。アルカリ金属硫酸塩としては、硫酸ナトリウムや硫酸カリウムなどが挙げられる。
なお、ここで言う平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製「LA−920型」)を用い、湿式分散処理又は湿式粉砕分散処理した懸濁液を、通常前処理として行う超音波分散処理を行わずに、水媒中で測定した値である。JIS R 1629では、超音波をかけて凝集物を分散処理してから粒度を測定するため、実際にコンクリートのひび割れに注入しても浸透性が悪い場合がある。そこで、超音波分散処理を行わずに測定することでコンクリートのひび割れへの浸透性と近い結果となる。超音波分散処理を行わずに測定したジルコニア起源のシリカフュームやカルシウム化合物の平均粒径が1.0μm以下である場合、コンクリートのひび割れへの浸透性が向上する。
なお、懸濁液の沈降性は、懸濁液の粘度や、分散剤の種類による粒子表面の帯電状態、いわゆる、ゼータ電位等により相違するため、一概にはいえないが、最大粒径で1.0μm程度を境に、それよりも粗いものは懸濁液に沈降し、細かいものは懸濁液に浮遊することから、沈降物を除去したものをコンクリートのひび割れ注入材としても良い。湿式分散処理又は湿式粉砕分散処理した懸濁液とは、ジルコニア起源のシリカフュームを湿式分散処理したA材、カルシウム化合物を湿式粉砕分散処理したB材をいう。
本発明のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法は、例えば、コンクリートの100μm以下の微細なひび割れへの浸透性に優れ、かつ、高浸透水圧が作用しても注入材が押し出されることなく長期止水性を維持することができる注入工法にかかわるものであって、上記効果を得られるものである。なお、本発明の注入工法は、コンクリートのみならず、モルタルや岩盤等の微細なひび割れなどにも適用できる。
ジルコニア起源のシリカフューム100部、分散剤α5部(固形分換算)、及び水100部を混合し、スギノマシン社製商品名「スターバースト」で湿式分散処理し、コクサン社製商品名「上部排出型遠心分離機H−130A」により、A材中のシリカフュームの平均粒径が、0.05μm、0.1μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、及び1.5μmになるように調整し、さらに、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、固形分換算で3部のポリマーディスパージョンを加え、A材を作製した。
一方、カルシウム化合物100部、分散剤α10部(固形分換算)、及び水150部を混合し、スギノマシン社製商品名「スターバースト」で粉砕時間を変えて湿式粉砕分散処理し、B材中のカルシウム化合物の平均粒径が、0.05μm、0.1μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、及び1.5μmになるようにし、さらに、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、5部の硬化時間調整剤を加えて、B材を作製した。
スギノマシン社製商品名「スターバースト」のスラリーに加えた圧力は全て245MPaとした。
カルシウム化合物の使用量が、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、75部になるように、A材とB材を混合し、注入材を作製した。注入材の、硬化時間、圧縮強さ、及び浸透幅を確認した。配合及び結果を表1に示す。
なお、比較のため、ジルコニア起源のシリカフュームの代わりにフェロシリコン副生シリカフュームを使用して同様に実験を行ったが、フェロシリコン副生シリカフュームは凝集して解砕しにくく、平均粒径は20μmで、超音波分散処理をした場合の平均粒径は5.5μmであった。また、湿式分散処理を行わないジルコニア起源のシリカフュームを使用した実験も併記する。
ジルコニア起源のシリカフューム:中国産ジルコニア起源のシリカフューム、SiO2 95.2%、Al2O3 0.71%、CaO 0.15%、Fe2O3 0.29%、MgO 0.07%、ZrO2 2.72%、比表面積15.1m2/g
フェロシリコン副生シリカフューム:ノルウェー産フェロシリコン副生シリカフューム、SiO2 96.3%、Al2O3 0.98%、CaO 0.25%、Fe2O3 0.09%、MgO 0.55%、ZrO2 0%、比表面積18.4m2/g
カルシウム化合物:水酸化カルシウム、市販品、平均粒径9.5μm
分散剤α :ナフタレンスルホン酸系分散剤、市販品、液状、固形分濃度40%
ポリマーディスパージョン:エチレン−酢酸ビニル共重合体からなるポリマーディスパージョン、市販品、固形分濃度46%
硬化時間調整剤:硫酸ナトリウム、市販品
水 :水道水
平均粒径 :レーザー回折式粒度分布計(堀場製作所社製「LA−920型」)を用いた。A材及びB材を、超音波分散処理を行わずに、水媒中で測定した。
硬化時間 :注入材をプラスチック容器に入れ、傾倒しても流動性が無くなるまでの時間を硬化時間とした。
圧縮強さ :4×4×16cmの供試体を作製し、28日間20℃水中養生後、3日間20℃−相対湿度80%下で乾燥させ、注入材の圧縮強さを測定した。
浸透幅 :直径11mmの鉄筋を中心に入れた、10×10×40cmのコンクリート供試体に曲げ荷重を加えて100μm以下のひび割れを作製し、注入材を注入した。注入材が硬化後にコンクリートを切断し、実体顕微鏡にてひび割れへの浸透状況を確認した。注入が確認できる亀裂のひび割れ最小幅を浸透幅とした。小さい数値ほどコンクリートのひび割れへの浸透性が良好である。
湿式分散処理した平均粒径が0.5μmのジルコニア起源のシリカフュームを含有するA材と、湿式粉砕分散処理した平均粒径が0.5μmのカルシウム化合物を含有するB材とを用い、カルシウム化合物の使用量が、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、表2に示す量になるように、A材とB材を混合したこと以外は実験例1と同様に硬化時間、圧縮強さ、及び浸透幅を確認した。配合及び結果を表2に示す。
湿式分散処理した平均粒径が0.5μmのジルコニア起源のシリカフュームを含有するA材と、湿式粉砕分散処理した平均粒径が0.5μmのカルシウム化合物を含有するB材とを用い、A材中のジルコニア起源のシリカフュームとB材中のカルシウム化合物の濃度を表3に示すようにしたこと以外は実験例1と同様に硬化時間、圧縮強さ、及び浸透幅を確認した。配合及び結果を表3に示す。
湿式分散処理した平均粒径が0.5μmのジルコニア起源のシリカフュームを含有するA材と、湿式粉砕分散処理した平均粒径が0.5μmのカルシウム化合物を含有するB材とを用い、ジルコニア起源のシリカフューム100部又はカルシウム化合物100部に対して、固形分換算で表4に示す量の分散剤を使用し、カルシウム化合物の使用量が、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、75部になるように、A材とB材を混合したこと以外は実験例1と同様に硬化時間、圧縮強さ、及び浸透幅を確認した。配合及び結果を表4示す。
分散剤β :ポリカルボン酸系分散剤、市販品、液状、固形分濃度40%
湿式分散処理した平均粒径が0.5μmのジルコニア起源のシリカフュームを含有するA材に、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、固形分換算で表5に示す量のポリマーディスパージョンを混合し、また、湿式粉砕分散処理した平均粒径が0.5μmのカルシウム化合物を含有するB材に、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、表5に示す量の硬化時間調整剤を混合したこと以外は実験例1と同様に硬化時間、圧縮強さ、及び浸透幅を確認した。配合及び結果を表5示す。
平均粒径0.8μmのジルコニア起源のシリカフュームを100部、分散剤α5部、及び水100部を混合し、さらに、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、表6に示すポリマーディスパージョンを加えてA材を作製した。
一方、市販の水酸化カルシウム100部、分散剤α10部、及び水150部を混合し、スギノマシン社製商品名「スターバースト」で湿式粉砕分散処理し、B材中のカルシウム化合物の平均粒径が0.8μmになるようにし、さらに、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、表6に示す硬化時間調整剤を加えて、B材を作製した。スギノマシン社製商品名「スターバースト」のスラリーに加えた圧力は245MPaとした。
カルシウム化合物の使用量が、ジルコニア起源のシリカフューム100部に対して、75部になるように、A材とB材を混合し、注入材を作製し、コンクリート亀裂への浸透性を確認した。配合及び結果を表6に示す。
100μm以下の微細なコンクリートひび割れに対しても優れた浸透性を有し、高い止水効果や耐久性能が得られるコンクリートひび割れ補修用注入材であって、あらゆるコンクリート構造物に適用可能である。
Claims (7)
- 平均粒径が1.0μm以下であるジルコニア起源のシリカフューム、分散剤、及び水を含有したA材と、平均粒径1.0μm以下のカルシウム化合物、分散剤、及び水を含有したB材とを混合したものからなるコンクリートひび割れ補修用注入材を用いる注入工法であって、前記A材と前記B材とを、1ショット方式、1.5ショット方式、及び2ショット方式のいずれかの方式により混合し、コンクリートひび割れに注入することを特徴とするコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
- 前記A材が湿式分散処理したものであり、かつ、前記B材が湿式粉砕分散処理したものであることを特徴とする請求項1に記載のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
- 前記カルシウム化合物が、水酸化カルシウムであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
- 前記A材の分散剤の使用量が、ジルコニア起源のシリカフューム100質量部に対して、固形分換算で0.1〜30質量部であることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
- 前記B材の分散剤の使用量が、カルシウム化合物100質量部に対して、固形分換算で1〜30質量部であることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちのいずれか1項に記載のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
- さらに、ポリマーディスパージョンを含有してなることを特徴とする請求項1〜請求項5のうちのいずれか1項に記載のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
- さらに、硬化時間調整剤を含有してなることを特徴とする請求項1〜請求項6のうちのいずれか1項に記載のコンクリートひび割れ補修用注入材の注入工法。
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