JPS61256951A - 硬化コンクリ−トの劣化防止方法 - 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、アルカリ骨材反応を起す骨材が配合された硬
化コンクリートの劣化を防止する方法に関する。

従来の技術 ］ンクリートは、基本成分としてセメント、骨材及び水
を配合することによっつ（られろ。その骨材として従来
より砂利が用いられていたが、良質の砂利の産出量が次
第に不足するようになり、これを補うために、また、入
手の利便の点からも、岩石等鉱物を砕くことによって得
られる所謂砕石が、砂利に替ってコンクリ−に配合され
ろ骨材として用いられ又いる。ところが、砕石が骨材と
して配合された硬化コンクリートには、長期間にわたる
使用中にその表面に網目状又は亀甲状のクラックが生じ
、それが成長するとやがて崩壊に至るという問題がしば
しば起っている。

上記網目状又は亀甲状のクラックは、良質の砂利が骨材
とし℃配合された硬化コンクリートが劣化することによ
りその表面に生じる直線的或いは非折線的クラックとは
明瞭に相違し−１また、上記網目状又は亀甲状のクラッ
クが生じた硬化コンクリートの表層部からその一部を試
料として採取し、その中の骨材を顕微鏡を用いて観察す
ると、骨材粒子の表面が黒く変質していたり、或いは骨
材粒子に白化した表面層が生じていることから、上記ク
ラックは、セメント中のアルカリ分と骨材との反応、所
謂アルカリ骨材反応に原因する骨材の膨張によることが
既に知られている。

砕石が骨材として配合された硬化コンクリートの上記ア
ルカリ骨材反応を防ぐ方法として、コンクＩＪ　−ト配
合の際にボゾラ／物質を添加しておく方法、コンクリー
トを硬化させた後その表面に合成樹脂等の防水被膜を形
成させる方法等が知られているが、いずれも充分なもの
ではない。

また、上記アルカリ骨材反応に原因する網目状又は亀甲
状クラックが表面に生じている劣化したコンクリート硬
化物の以後のクラックの成長或いは新たなりラックの発
生を防ぐ方法乃至その補修方法として、クランク部分を
Ｖ字状又はＵ字状に切除し、生じた凹部にモルタル、エ
ポキシ樹脂等充填剤を注入した後防水塗料で被覆する方
法も知られているが、やはり長期間の経過後には新たな
りラックが生じ充分な方法ではない。

硬化コンクリートの劣化を防ぐ方法として、特開昭５８
−２０７６８号公報には珪酸リチウム水溶液にナフタレ
ンスルホン酸ソーダホルムアルデヒド縮金物を少量添加
した液を硬化コンクリートの表面から含浸させる方法が
、また、特開昭６０−３６３８５号公報には珪酸リチウ
ム水溶液に低級脂肪族アルコールを少量添加した液を用
いて上記と同様に含浸させろ方法が示されているが、こ
れらの方法によってもアルカリ骨材反応を起す骨材が配
合された硬化コンクリートに対しては、劣化防止は充分
に達成されず、アルカリ骨材反応が起り易い条件下では
、やはり網目状又は亀甲状クラックがその表面に生じる
。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、アルカリ骨材反応を起す骨材が配合さ
れた硬化コンクリートのアルカリ骨材反応による劣化を
完全に防ぐ方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明によるアルカリ骨材反応を起す骨材を含有する硬
化コンクリートの劣化防止方法の第１は、アルカリ骨材
反応を起す骨材を含有するコンクリートに亜硝酸リチウ
ム又は水酸化リチウムを、好ましくはコンクリート中の
セメントに対しＬｉとして０．０５〜１重量多量含有さ
せることを特徴とし、その第２は、アルカリ骨材反応を
起す骨材を含有する硬化コンクリートに、その表面から
亜硝酸リチウム又は水酸化リチウムの水溶液を含浸させ
た後乾燥することを特徴とする。

本発明の方法が適用されるコンクリートは、水和反応に
よって硬化する通常のセメントと水とアルカリ骨材反応
を起す骨材を主成分として含有するものである。用いら
れるセメントの例としては、普通ポルトランドセメント
、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメ
ント等が挙げられる。これらセメント中には、通常、酸
化物換算で０．５〜１．５重量％程度のアルカリ分、例
えば、ＮＩＬ２０　、　Ｋ２０等が含まれる。

本発明の方法が適用されるコンクリートに含まれる骨材
は、岩石等鉱物を砕くことにより得られるものであり、
それら鉱物の例としては、蚤白石、玉髄、珪酸質苦土質
石灰岩、流紋岩、安山岩、凝灰岩、石英安山岩、粗面岩
、黒曜岩、輝石岩、トリジマイト、クリストバライト、
各種チャート、フリント等が挙げられる。これらの鉱物
中には、水の存在下に前記セメント中のアルカリ分と反
応する成分が含まゝれる。その反応性成分の例としては
、シリカ、珪酸塩、炭酸塩等が挙げられる。上記鉄物骨
材とセメント中のアルカリ分との反応性は一様ではな（
、一般に砕石骨材の反応性については、コンクリート中
に配合する前に試験される。

その試験方法として、アルカリ分との反応性に係る化学
法としてＡＳＴＭｏ　２８９の方法が、また、モルタル
バー法による骨材の膨張率を測定するＡＳＴＭＣ２２７
の方法が用いられる。　。

本発明の方法に用いられる亜硝酸リチウム及び水酸化リ
チウムとしては、市販工業製品でよく、また、これらの
混合物、或いは水溶液の形態のものでも差支えない。

本発明の第１の方法は、通常のコンクリートの調製法に
従って、主成分として所定量の上記セメント、骨材及び
水を配合する際、上記亜硝酸リチウム又は水酸化リチウ
ムを、好ましくはセメントに対してＬｉとして０．０５
〜１重量％添加することにより容易に行うことができる
。また、コンクリートの硬化も常法により容易に行い得
る。

本発明の第２の方法に用いられる亜硝酸リチウム又は水
酸化リチウムの水溶液は、上記亜硝酸リチウム又は水酸
化リチウムが溶解状態で水に含有されたものである。亜
硝酸リチウムと水酸化リチウムが一緒に溶解しているも
のも差し支えない。

また、この水溶液には、本発明の目的が達成される限り
、他の任意の成分を含ませてもよい。この水溶液中の亜
硝酸リチウム又は水酸化リチウムの濃度には特に制限は
ないが、高濃度のものが好ましく、通常１％以上飽和溶
解度の範囲の濃度を有するものが用いられる。

本発明の第２の方法が適用される硬化コンクリートは、
主成分として所定量の前記セメント、骨材及び水を配合
した後硬化させることにより得られるものである。従っ
て、打設直後の劣化が全く進行していないものから、打
設径長期間経過して劣化の進行したものまで全て本発明
の第２の方法は適用される。

上記硬化コンクリートにその表面から上記亜硝酸リチウ
ム又は水酸化リチウム水溶液を含浸させる方法は、通常
の方法、例えば、スプレー等による塗布または浸漬等に
よって容易に行ない得る。

また、上記含浸後の乾燥も常法により、例えば自然乾燥
、強制乾燥等により容易に行ない得る。

本発明の第２の方法による好ましい態様として、セ 上記乾燥後の表面に防水性塗布を施すとよい。これに用
いられる防水性塗材としては、通常コンクリートの防水
用に用いられるものでよく、その例としては、アクリル
系樹脂水性エマルジョン、エポキシ切崩水性エマルジョ
ン、スチレン−ブタジェンゴム水性ラテックス、アクリ
ロニトリル−ブタジェンゴム水性エマルジョン、パラフ
ィン水性エマルジョン、アスファルト水性エマルジョン
、セメントペースト、モルタル、上記エマルジョンを添
加したセメントペースト、モルタル等が挙げれる。上記
乾燥後に上記防水性塗材を施す方法も、例えば、刷毛塗
り、スプレー塗布、ローラー塗布、こて塗り等常法に従
って容易に行ない得る。

作用 本発明の第１の方法において、上記コンクＩＪ　−ト成
分を配合し壬コンクリートを調製する際に加えられる亜
硝酸リチウム又は水酸化リチウムは、コンクリートの配
合水中に均一に溶解し、コンクリートが硬化した後も硬
化コンクリート中に一様に分散して含有される。亜硝酸
リチウム又は水酸化リチウムが含有されていない硬化コ
ンクリートでは、外部から侵入してきた水分によって、
セメント中に存在していたアルカリ分と骨材との反応が
生起するが、亜硝酸リチウム又は水酸化リチウムが含有
された硬化コンクリートでは、外部から水の侵入があっ
ても、上記アルカリ骨材反応が起らない。かＮる効果に
ついては、理学的解明は完結されていないが、硬化コン
クリート中で骨材の囲りに存在する亜硝酸リチウム又は
水酸化リチウムが骨材とその表面で反応し、その結果骨
材表面にアルカリ骨材反応を起さない非反応性の被覆物
が生成することによるものと考えられる。このようなア
ルカリ骨材反応を防ぐに充分な好ましい量として、亜硝
酸リチウム又は水酸化リチウムは、セメントに対してＬ
ｉとして０．０５〜１重量％ｌｌ’コンクリートに含有
される。

アルカリ骨材反応は、硬化コンクリートの表面から侵入
して来た水によって生起するから、硬化コンクリートの
界面層で起こり、厚さの厚い硬化コンクリートでは、深
い部位でアルカリ骨材反応が生起することは殆どない。

しかし、アルカリ骨材反応による網目状又は亀甲状クラ
ックが一旦生ずると、深い部位に向ってアルカリ骨材反
応は進行する。従って、厚さが厚い硬化コンクリートに
対しては、本発明の第２の方法により、硬化コンクリー
トの表面から亜硝酸リチウム又は水酸化リチウムの水溶
液を含浸させ、アルカリ骨材反応が生起する衣面層に亜
硝酸リチウム又は水酸化リチウムを含有させることによ
り、上記と同様の作用を利用してアルカリ骨材反応の生
起を防ぐことができる。

しかし、硬化コンクリートの表面から含浸された亜硝酸
リチウム又は水酸化リチウムは、硬化コンクリートの表
面に接触する水によって再び溶出し易いので、上記含浸
後充分に乾燥させた後、その上に防水性塗材による被膜
を形成させると、上記溶出の原因となる水が硬化コンク
リート表面に接触するのを防ぐ作用をして、一層好まし
く本発明の目的が達成される。

本発明の第２の方法は、アルカリ骨材反応による劣化が
起る前の硬化コンクリートに適用しても、また、上記劣
化が既に起った硬化コンクリートに適用しても、以後の
アルカリ骨材反応の生起を防止することができる。

実施例１ 粒径２０〜１４聾、１４〜１０箇及び１０〜５■の３種
の斜方輝石安山岩砕石を粗骨材として用意し、これを更
に０．１５〜０．３０簡に砕きＡＳＴＭＣ２８９の方法
により試験したところ、アルカリ骨材反応による膨張性
を示す骨材であると判定された。別途、普通ポルトラン
ドセメントを用意し、アルカリ分を測定したところ、こ
のセメントはＮａｚＯ換ｊＥで１．０８重量％のアルカ
リ分を含んでいた。細骨材には鬼怒用産の川砂か、また
、セメント中のアルカリ分を調節するのに添加される食
塩（ＮａＣｔ）が、更に鉄骨コンクリートを調製するの
に用いられる直径１０ｍｍ長さ４６簡の５ＧＤ−３のみ
がき鋼棒が用意された。

次いで下記配合により、コンクリートが調製された。粗
骨材は、粒径２０〜１４　ｔｍのもの、同１４〜１０ｍ
のもの及び同１０〜５聾のものを重量比で１＝ｌ：１に
混合し、これに細骨材を加えて粗粒率を２．８とした。

単位セメント量は３１０　ｋβ、水／セメント比０．５
とし、これにセメントに対しＮａ２Ｏ換算量が２重量％
となるように食塩を加え、スペーサーを用いて、鋼棒の
囲りのコンクリートかぶり厚が２０ｍとなるように、た
て、よこ、高さが１５０閣、１５０　ｗｍ及び５００　
ｔｔｒｍの鉄筋コンクリートを打設した。打設してから
１日後に脱型し、そのま＼３８℃３８℃相対湿％の空気
中で養生及び放置を続けたところ、この硬化コンクリー
ト表面には６０日後に網目状クラックが生じた。この６
０日まで硬化コンクリートの膨張率を測定したところ、
第１図に示す結果が得られ、膨張率の増大を認めた。

しかし、このクラックが生じた硬化コンクリートの全表
面に、濃度１０重量％の亜硝酸リチウム水溶液を塗布す
ることにより固液を含浸させ、乾燥後、再び３８℃相対
湿度９５チの空気中放置を９０日間続けても、クラック
の幅の拡大、成長、新たなりラックの発生、鉄筋の発錆
の全てが認められなかった。

実施例２ 実施例１における亜硝酸リチウム水溶液の代りに、それ
ぞれ濃度１重量％、３０重量％及び５０重量％の亜硝酸
リチウム水溶液を用いた他は、実施例１と同様にして試
験したところ、やはり、いずれの液を用いた場合にも、
クラック幅の拡大新たなりラックの発生、鉄筋の発錆の
全てが認められなかった。

比較例１ 実施例１における６０日間の養生及び放置後亜硝酸リチ
ウム水溶液の塗布、含浸を行わないで、そのまま３８℃
相対湿度９５チの空気中で更に９０日間の放置を続げた
ところ、クラック幅の拡大と新たなりラックの発生が認
められ、更に鉄筋コンクリートを破壊して鋼棒をとり出
し、その表面を観察すると局所腐蝕が起っていた。

比較例２ 実施例１における亜硝酸リチウム水溶液の塗布含浸を行
わないで、これに替えてクラックにエポキシ樹脂を注入
、充填した後、実施例１と同様にして更に９０日間の放
置を続けたところ、クラック幅の拡大と新たなりラック
の発生を認めた。更に鋼棒表面の発錆状態をしらべたと
ころ、クラック部に近い所の鋼棒表面に局所“腐蝕が認
められた。

上記テストにおいて、クラック部にエポキシ樹脂を注入
、充填すると共に鉄骨コンクリート全面にエポキシ樹脂
の被覆を施した他は同様にして試験を行なったところ、
鋼棒の発錆は点蝕に減じたが、やはりクラック幅の拡大
と新たなりラックの発生が起った。

比較例３ 実施例１における亜硝酸リチウム水溶液の代りに、濃度
１０重量％の亜硝酸す）　ＩＪウム水溶液を用いた他は
、実施例１と同様に試験したが、やはりクランク幅の拡
大と新たなりラック発生が起り、鋼棒表面には点蝕が認
められた。

更に、実施例１における亜硝酸リチウム水溶液の代りに
、５ｔｏ２濃度１０重量％、５ｔ０２／Ｌｉ２Ｏモル比
３．５の珪酸リチウム水溶液を用いた他は上記同様にし
て試験したが、クラック幅の拡大及び新たなりラックの
発生某誌められなかったが、鋼棒表面にはわずかな点蝕
が起っていた。

実施例３ 実施例１において、亜硝酸リチウム水溶液を含浸させ、
乾燥させた後、硬化コンクリート表面のクラックにエポ
キシ樹脂を注入、充填し、硬化コンクリートの全表面に
合成樹脂エマルジョン混入のセメントモルタルを塗布し
、硬化被膜を形成させ、実施例１と同様の試験を続けた
が、やはり結果は実施例１と同様全て良好であった、実
施例４ 実施例１におけるコンクリート調製の際、濃度５重量％
の水酸化リチウムの水溶液なＬｉとしてセメントに対し
て０．５重量％となる量添加した他は実施例１と同様に
して水酸化リチウム含有の鉄筋コンクリートを打設し、
３８℃、相対湿度９５％の空気中に放置を続けたが、６
０日経過後も、１５０日経過後にもクラックの発生が認
められず、また、この鉄筋コンクリートを破壊して鋼棒
をとり出し、その表面を観察しても、発錆は全く認めら
れなかった。上記６０日の経過まで、硬化コンクリート
の膨張率を測定したところ、第１図に示す結果が得られ
、膨張が起っていないことが認められる。

発明の効果 上記の如く、本発明の方法によると、アルカリ骨材反応
を起す骨材が含有された硬化コンクリートのアルカリ骨
材反応による劣化を極めて良好に防ぐことができる。従
って、従来、硬化コンクリートのアルカリ骨材反応によ
る劣化を完全に防ぐには、予備テストに基いてこの反応
を起さない骨材を選定した後、その骨材を用いることに
よって行われていたが、本発明によれば予備テストの必
要はなく、アルカリ骨材反応を起す骨材を用いてもアル
カリ骨材反応を起さない硬化コンクリートを得ることが
できろ。特に鉄筋コンクリート、鉄骨コンクリート等の
建造物にアルカリ骨材反応によるクラックが起ると、鉄
筋、鉄骨等の腐蝕がやがて進行し、重大な危険が懸念さ
れたが、本発明の方法を適用することにより、か瓦る危
険を解消することができる。また、既にアルカリ骨材反
応によるクラックが生じた鉄筋或いは鉄骨コンクリート
に対しても本発明の第２の方法を適用すると、以後のア
ルカリ骨材反応の生起を防ぐことができるので、この第
２の方″法はか〜る鉄筋或いは鉄骨コンクリートの補修
方法としても有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、硬化コンクリートについて、横軸の材令日数
に対し、縦軸に膨張率（％）を表示した図であり、図中
の線Ａは、実施例１における亜硝酸リチウム水溶液の塗
布前の硬化コンクリートに係わる測定値を表わす・点を
結んだものであり、また、線Ｂは、実施例４におけろ水
酸化リチウムを含有する硬化コンクリートに係わる測定
値を表わす０点を結んだものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ骨材反応を起す骨材を含有するコンクリ
   ートに、亜硝酸リチウム又は水酸化リチウムを含有させ
   ることを特徴とするアルカリ骨材反応を起す骨材を含有
   する硬化コンクリートの劣化防止方法。
2. （２）亜硝酸リチウム又は水酸化リチウムの含有率が、
   コンクリート中のセメントに対しＬｉとして０．０５〜
   １重量％である特許請求の範囲第（１）項に記載の硬化
   コンクリートの劣化防止方法。
3. （３）アルカリ骨材反応を起す骨材を含有する硬化コン
   クリートに、その表面から亜硝酸リチウム又は水酸化リ
   チウムの水溶液を含浸させた後乾燥することを特徴とす
   るアルカリ骨材反応を起す骨材を含有する硬化コンクリ
   ートの劣化防止方法。