JPH04146373A - コンクリートの補修工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として、土木・建築分野において使用され
るコンクリートの補修工法に関する。

なお、本発明におけるコンクリートとは、モルタルやコ
ンクリート等の総称をいう。

〔従来の技術〕

最近、半永久的に耐久性があると考えられてきたコンク
リート構造物の早期劣化が社会問題化しており、その要
因として、次のことか指摘されている。

■コンクリートのかぶり不足 ■施工不良 ■除塩不足の海砂の使用 ■塩分や雨水などの腐食成分の外界的浸入■炭酸ガスな
どによるコンクリートの中性化■鉄筋腐食によって生じ
る錆による体積膨張■アルカリ骨材反応 ■凍害 以上の要因のうち、特にアルカリ骨材反応と塩害が現在
課題となっている。

一般に、アルカリ骨材反応とは、骨材そのものがコンク
リート中のアルカリ成分と反応した際、体積か膨張して
、コンクリートを崩壊させる現象である。この反応を起
こす有害な鉱物としては、オパール、潜品質石英、火山
ガラス、クリストバライトおよびトリジマイト等が挙げ
られる。

また、塩害とは、コンクリート中の鋼材が塩素イオン（
Ｃｊ！−）の存在下で腐食を起こし、膨張によるコンク
リートのひびわれ、剥落などを引き起こして構造体を早
期劣化に至らしめる現象である。

これら劣化部分の補修・交換工法として、次に示す工法
が現在採用されている。

（１）　　欠陥部のコンクリートを打ち直す打直し工法
（２）打放し部分へモルタルやタイル等気密性のある仕
上げを施す表面処理工法。

（３）ひびわれ部分へ有機系または無機系の注入材を注
入する注入工法。

（４）ひびわれにそって■またはＵカットし、ポリマー
セメント等を充填する充填工法。

しかし、いずれの工法も、コンクリートの劣化部分を除
去するかまたは劣化の進行を抑止するものであり、劣化
部分を本質的に改良するものではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、前記の実情に鑑み、アルカリ骨材反応お
よび塩害を防止することを目的として種々検討した結果
、コンクリートの劣化部分を除去することなしにコンク
リートの改良が可能であることを見出し本発明を完成し
たものである。

〔課題を解決するための手段〕

即ち本発明は、コンクリートの表面に、吸着材含有のセ
メント組成物を塗工し、該セメント組成物が硬化した後
、コンクリートと該セメント組成物の硬化体との間に電
位差を与え、直流電流を流することを特徴とするコンク
リートの補修工法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用される吸着材含有のセメント組成物とは、
コンクリート躯体に塗工した際、コンクリート躯体と一
体化し、硬化後に電位差を与えてコンクリート躯体とセ
メント組成物の硬化体との間に直流電流を流した時に、
アルカリ金属イオンや塩素イオン等のコンクリートを劣
化させる因子を泳動させ、それらを吸着材に捕捉・固定
化させる働きを有するものである。

セメントとしては、普通、早強・超早強・中庸熱・耐硫
酸塩等の各種ポルトランドセメント、これらに高炉スラ
グ、フライアッシュまたはシリカ等を混合した各種混合
セメント等が挙げられる。

セメント組成物に含ませる吸着材とは、アルカリ金属イ
オン及び／又は塩素イオンを吸着する性質を有するもの
であり、好ましくは、０．１ＮのＮａＣｌ溶液１ｌ中に
１００ｇ添加し２０℃で１６時間静置後ＮａまたはＣ／
のイオン吸着量が１００ミリモル以上のものである。具
体例を挙げれば、フラースアース、酸処理白土、骨炭、
活性炭、多孔性アルミナ、ゼオライト、イオン交換樹脂
、ベントナイトおよびフミンサンド等である。

水和反応するとアルカリ性を示すセメント本来の性質を
考慮すると、吸着材はアルカリに対して安定であり、か
つ水と接触したときに体積膨張を示さないものが好まし
く、それにはゼオライトが好適である。ゼオライトとし
ては、合成または天然のゼオライトがあり、合成ゼオラ
イトとしては、ゼオライトＡ１ゼオライトＸおよびゼオ
ライトＹ等が挙げられ、天然ゼオライトとしては、モル
デン沸石等が挙げられる。

吸着材の粒度は特に限定されるものではないが、通常１
〜５０ミクロン程度が適当である。１ミクロン未満では
混練水の量が多くなり、硬化体の強度が低下したり、収
縮が太き（なるなど物性に悪影響を及ぼす恐れがあり、
一方５０ミクロンを越えると、表面積が減少して吸着効
率が低下する恐れがある。

吸着材の使用量は、セメント１００重量部に対して、３
〜１００重量部であり、１５〜４０重量部がより好まし
い。３重量部未満では、吸着材の効果が不十分であり、
１００重量部を越えると混線水量が多（なり、硬化体組
織が多孔性になって、アルカリ金属イオンや塩素イオン
等の泳動効率が低下する恐れがある。

本発明では、セメントと吸着材の他に、工期の短縮を要
求される場合には、セメント急硬材を、セメント組成物
の寸法安定性を要求される場合にはセメント膨張材を併
用することができる。

ここで、セメント急硬材とは、セメントに混和して、急
硬性を与えるもののうち、特に、カルシウムアルミネー
ト類を主成分とするものである。

ここで、カルシウムアルミネート類（ＣＡ類）とは、通
常、電気炉もしくはロータリーキルン等により高温で生
産されるものであり、結晶質又は非晶質を問わず使用可
能であり、これらの生成過程での他の成分や不純物の存
在も特に限定されるものではない。

結晶質のカルシウムアルミネート類としは、ＣａＯをＣ
，Ａ／＊Ｏｓを八とすると、ＣＡ、　ＣｓＡｓ、Ｃ＋ｔ
Ａｔ及びＣｓＡ等と示されるもの、また、Ｆｅｚｅｓを
ＦｌＣａＳＯ，をＣ８及びＸをハロゲンとすると、Ｃや
Ａ以外の他の成分が結晶中に存在する、Ｃ＋＋ＡｔＣａ
Ｘ２、Ｃ５ＡａＣａＸ２、Ｃ，ＡＰ及びＣ５ＡａＣ３等
と示されるものが挙げられる。

非晶質の代表的カルシウムアルミネート類としては、組
成的に結晶質と同一のものが挙げられるが、急冷により
非晶質化したものであり、Ｘ線的にはそのままでは特定
できないものである。

反応性の面からは、結晶質より非晶質が好ましく、また
、組成の面からは、カルシウムアルミネート中のＣａＯ
の含有量が３０〜６０重量％のものが好ましく、３８〜
５２重量％のものがより好ましい。本発明では、以上の
ようなＣＡ類の一種又は二種以上が使用可能である。

これらＣＡ類に無機硫酸塩を併用してセメント急硬材と
することも可能であり、市販品の入手も容易である。

ここで、無機硫酸塩とは、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属の硫酸塩のことを意味し、例えば、無水、半水並
びに三水の硫酸カルシウムが好ましいものとして挙げら
れ、その中でも■型無水セッコウのような、難溶性又は
不溶性のものがより好ましいものとして挙げられる。

無機硫酸塩の使用量は、ＣＡ類１００重量部に対して、
５０〜３００重量部が好ましく、１００〜２００重量部
が特に好ましい。５０重量部未満では、強度発現が十分
でなく、３００重量部を越えると、セメント組成物の硬
化体の寸法安定性が悪くなる恐れがある。

セメント急硬材の使用量は、セメント１００重量部に対
して５〜５０重量、好ましくは１５〜３５重量部である
。５重量部未満では急硬性が不十分であり、５０重量部
を越えると寸法安定性に問題を生じる恐れがある。

本発明において、セメント急硬材を使用する場合、凝結
遅延剤を併用することは好ましい。

ここで、凝結遅延剤とは、セメントの水和反応を調節し
て、コンクリートの凝結時間や初期水和速度を遅延させ
る混和剤である。具体的には、クエン酸、酒石酸、グル
コン酸、コハク酸及びマレイン酸等の有機酸又はそれら
の塩類、炭酸アルカリ、リン酸類又はそれらの塩類、ホ
ウ酸、ホウ酸アルカリ、ケイフッ化物、でん粉、糖及び
アルコール類等やそれらの混和物が挙げられ、中でも有
機酸の使用が好ましい。

凝結遅延剤の使用量は、セメントとセメント急硬材の合
計１００重量部に対して、０．１〜３０重量部程度が好
ましい。この範囲外では適当なオーブンタイム（作業時
間）を得ることができにくい。

一方、セメント膨張材とはセメントに混和して膨張性を
与えるもので、成分的には、アライン鉱物系、酸化カル
シウム系、仮焼ミョウバン系、マグネシア系、結晶質や
非晶質あるいは両者の混合物であるカルシウムアルミネ
ート−ＣａＳＯ４系及びＣａ５Ｏｎ系等のように、水和
反応により膨張性水和物であるエトリンガイトやＣａ（
ＯＨ）＊を生成するものである。また、鉄粉などのよう
に水酸化物を生成するものも含まれる。このうち、セメ
ント膨張材として通常使用されているアライン鉱物系や
酸化カルシウム系のものがその安定性の面から好ましく
、各々、電気化学工業■製画品名［デンカＣ３Ａ　Ｊや
小野田セメント■製商品名「オノダ　エクスパン」など
として市販されているものが使用可能である。

セメント膨張材の使用量は、セメント１００重量部に対
して、５〜２０重量部、好ましくは９〜１５重蓋部であ
る。５重量部未満では寸法安定化の効果が不十分であり
、２０重量部を越えると異常膨張を生じる可能性がある
。

さらに、セメント急硬材とセメント膨張材を併用する場
合の使用量は、その使用する材料及び両者の相性に強く
作用されるが、通常、セメント１００重量部に対し、セ
メント急硬材とセメント膨張材の合計量として５〜２５
重量部、好ましくは７〜２０重量部である。５重量部未
満では寸法安定化の゛効果が不十分であり、２５重量部
を越えると、異常膨張を生じる可能性がある。

セメント急硬材及び／又はセメント膨張材を使用する場
合は、特に多量使用時異常膨張等のマイナス要因が出な
いよう材料選定を行う必要がある。

さらに、本発明で使用されるセメント組成物においては
、上記したセメントと吸着材等の他に、けい砂、天然砂
及び砂利等の骨材、ガラス繊維、カーボン繊維及び鋼繊
維等の繊維質物質、高分子ポリマーエマルジョンやラテ
ックス、ＡＨ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、防錆
剤、メチルセルロースなどの水中不分離性混和剤、増粘
剤、保水剤、けい酸ソーダなどの防水剤、発泡剤、起泡
剤、防凍剤及び水酸化カルシウムなどのアルカリ性物質
等のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的
に阻害しない限り併用することが可能である。

本発明においては、コンクリート躯体と本発明のセメン
ト組成物の硬化体との間に電位差を与えて直流電流を流
す。これは、コンクリートを劣化させる因子であるアル
カリ金属イオンや塩素イオン等を電気泳動させてコンク
リート躯体からセメント組成物側へ移動させ、セメント
組成物中の吸着材に捕捉・固定化させるために行なうも
のである。なお、セメント組成物の硬化体とは、型枠か
ら脱型可能な強度、具体的には３０ｋｇｆ／ａ１以上の
圧縮強度を発現した時点をいう。

本発明のセメント組成物は、そのままでは通電性が不足
しているため、チタンメツシュ、導電性樹脂線、炭素繊
維および金属ネット等の通電用補助材料を併用し、その
塗工厚は通常５〜２０ａｏ程度である。

本発明の通電条件は、コンクリートのかぶり厚や劣化の
程度によって異なるが、通常、電位差５〜２０ｖ、電流
密度５〜５０ｍＡ／　ｒｒｆ、通電時間１〜１０週間で
ある。

通電は、コンクリート躯体中の鉄筋と本発明のセメント
組成物硬化体中の金属ネット等の通電用補助材料の間に
直流電圧をかけて行なう。アルカリ金属イオン等のカチ
オンをコンクリート躯体から除去する場合には鉄筋をプ
ラス極に、塩素イオン等のアニオンをコンクリート躯体
から除去する場合には鉄筋をマイナス極にセットする。

なお本発明のセメント組成物は、通電終了後コンクリー
ト躯体上にそのまま放置しても、あるいはハツリ取って
除去してもよい。

本発明の補修プロセスは次の通りである。

（１１コンクリートの改質したい個所に剥離、浮きおよ
びひび割れ等がある場合には、コンクリートで補修する
。

（２）改質したい個所に、本発明のセメント組成物を塗
工し硬化させる（セメント組成物中には通電用補助材料
を含む）。

（３）　　コンクリート中の鉄筋と、本発明のセメント
組成物硬化体中の通電用補助材料の間に直流電流を流す
。

〔作用及び効果〕

本発明は、コンクリート劣化の主要因子であるアルカリ
金属イオンや塩素イオン等を、電気泳動によってコンク
リート躯体の系外へ移動させ、系外の吸着材に捕捉・固
定化させるものである。

従来の補修工法は、コンクリートの劣化部分を取り除き
、その部分に新しいコンクリ−トを塗工するか、あるい
はコンクリートの劣化がそれ以上進行しないように抑止
するものであったが、本発明では既存のコンクリートを
壊さずにリフレッシュすることが可能である。

また、本発明で使用されるセメント組成物は、吸着材に
よって、コンクリート劣化の主要因であるアルカリ金属
イオンや塩素イオン等を捕捉・固定化しているため、通
電後に除去する必要がなく、仕上げ材として利用するこ
とも可能である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１ セメントと骨材を用いてＪＩＳモルタルを作製し、４　
ｃｍ　Ｘ　４　ａｎ　Ｘ　５　ａｎの大きさの供試体１
を作製した。

なお、ＪＩＳモルタルには、アルカリ量がセメント量に
対してＲ，０として２．０％になるように苛性ソーダを
添加し、供試体には端からの距離がＩａｎの所に、４Ｘ
４ａｎの大きさの鉄製の金網（メツシュ０．５ｘＯ，５
ｍｍ）を１株セットした。養生は２０℃、６０％ＲＨ，
２８日である。

次に第１表に示す配合のセメント組成物を調製し、供試
体１の金網を挿入した面と反対側の面に厚さｌａｎにな
るように塗工し、硬化させた（２０℃、６０％ＲＨ１７
日）。なお、セメント組成物中にも端面からの距離か０
．５ａｏの所に、上記の金網をセットした。

次に供試体１とセメント組成物の硬化体との間にＩＯＶ
の直流電圧をかけ（供試体ｌ側がプラス極）、４週間通
電した。

通電直後の供試体１中のアルカリ量（Ｒ２０％対セメン
ト）と、２０℃、６０％ＲＨの雰囲気下に２年間放置後
の供試体１中のアルカリ量を測定した。それらの結果を
第１表に併記する。

（使用材料） セ　メ　ン　ト：アンデスセメント社製普通ポルトラン
ドセメント 骨　　材　　　：豊浦標準砂 セメント急硬材二を気化学工業■製商品名「デンカコス
ミック」　（主成分： カルシウムアルミネート、無 機硫酸塩） 凝結遅延剤二電気化学工業■製商品名［デンカニスミッ
クＮα１セツターｊ セメント膨張材：電気化学工業■裂開品名「デンカＣ３
Ａ＃２０Ｊ 吸　着　材　Ａ：ツルミコール社製活性炭粉末Ｂ：日本
活性白土社製活性白土 Ｃ：ゼオライトＡ１カルシウム型 Ｄ：住人金属社製コークス粉末 Ｅ：ダウケミカル社製部イオン交 換樹脂商品名「ダウエックス ０−Ｘ８Ｊ Ｆ：ダウケミカル社製陰イオン交 換樹脂、商品名「ダウニック ス２」 実施例１−１〜１−１１と比較例１−１２との対比から
明白なように、通電処理後にセメント組成物側から供試
体１側へのアルカリ金属イオンの拡散が、吸着材の使用
によって抑制されていることがわかる。また実施例１−
３と実施例１−９〜１−１１の比較より、セメント急硬
材及び／又はセメント膨張材の併用が、アルカリ金属イ
オンの除去に有利に働いていることが判る。また、比較
例１−１３と１−１４の比較より、通電しない場合でも
セメント組成物に吸着材を使用すると、アルカリ金属イ
オンのセメント組成物側への拡散が生じることが判る。

実施例２ ＣＩ！−イオンを、５０００ｐｐｍ含むようにＮａＣｌ
！を添加し、セメント量３２０　ｋｇ／　ｒｄ、水セメ
ント比６０％の配合でコンクリート供試体２を作製した
。供試体２は１５ａｎ　Ｘ　１５ａｎ　Ｘ　５５ａｎの
大きさで、中央に鉄筋を１本セットした。

２０℃、６０％ＲＨで２８日間養生後、吸着材の種類を
ＥからＦに変えた以外は実施例１−５と全く同様のセメ
ント組成物を調製し、供試体２の周囲に厚さｌａｎに塗
布した。セメント組成物の脆布の際には、チタンメツシ
ュを通電補助材料として使用し、２０℃、６０％ＲＨで
１週間養生を行なった。次に供試体２中の鉄筋とセメン
ト組成物硬化体中のチタンメツシュの間に１５Ｖの直流
電圧を印加しく供試体２側がマイナス極）、６週間通電
した。

このように処理した供試体２を３年問屋外暴露して内部
の鉄筋の腐食状態を観察したところ、通電処理を施した
供試体は錆の発生が認められなかったが、通電処理をし
なかったコントロールの供試体は、鉄筋表面の全面に錆
の発生が認められた。

〔発明の効果〕

本発明により、劣化コンクリート部分を除去することな
しにそのままの状態でリフレッシュすることの可能な、
新しい補修工法が提供される。

特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンクリートの表面に、吸着材含有のセメント組成
   物を塗工し、該セメント組成物が硬化した後、コンクリ
   ートと該セメント組成物の硬化体との間に電位差を与え
   、直流電流を流すことを特徴とするコンクリートの補修
   工法。 ２、吸着材は、０．１ＮのＮａＣｌ溶液１ｌ中に１００
   ｇ添加し２０℃で１６時間静置後のＮａまたはＣｌのイ
   オン吸着量が１００ミリモル以上のものであることを特
   徴とする請求項１記載のコンクリートの補修工法。 ３、吸着材がゼオライトであることを特徴とする請求項
   ２記載のコンクリートの補修工法。