コンクリートの補修方法
【課題】粗骨材が露出したコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好であり、補修後のコンクリートの耐久性や耐摩耗性に優れたコンクリートの補修方法を提供する。
【解決手段】粗骨材が露出したコンクリート表面を補修するコンクリートの補修方法であって、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするコンクリートの補修方法である。
【解決手段】粗骨材が露出したコンクリート表面を補修するコンクリートの補修方法であって、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするコンクリートの補修方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの補修方法に関する。特に、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を用いるコンクリートの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、土木構造物や建築構造物等のコンクリート表面が劣化した場合、コンクリート表面をモルタル等で被覆したりひび割れにモルタル等を充填したりするような補修方法が知られている。その際、モルタル等で被覆や充填する前に、予め劣化部分をはつり等により削り取ったり、水ガラス系の処理剤を塗布したりすることも知られている。
【０００３】
例えば、特開昭５９−１３６８３号公報（特許文献１）には、珪酸アルカリ水溶液とナフタレンスルホン酸ソーダホルマリン縮合物を含む処理液をセメント系硬化物の劣化表面に塗布し含浸させた後乾燥し、その後、ポリマーセメントモルタルを塗着して補修する方法について記載されている。この補修方法によれば、セメント系硬化物の劣化表面層を極めて容易かつ効果的に補修することができ、特に劣化前のセメント系硬化物の表面と同様の外観を呈するように修復できるとされている。しかしながら、補修後のモルタルの耐久性が必ずしも良好ではなく改善が望まれていた。
【０００４】
また、特開２００７−９４８７号公報（特許文献２）には、コンクリート構造物の表面に開口し且つ該表面から内部に延びるひび割れ部を補修する工法にして、
コンクリート表面に存在する該ひび割れ部の開口部に対し、注入口形成部位を残して、セメントペーストを擦り込んだ後、該擦り込まれたセメントペースト上に、珪酸塩水溶液を塗布して、かかるひび割れ部の開口部位をシールする工程と、
前記ひび割れ部の開口部に残された注入口形成部位に形成される注入口を通じて、珪酸塩水溶液を圧入せしめ、該ひび割れ部の深部まで導入して、かかるひび割れ部内の空隙を埋める充填工程と、
該ひび割れ部における注入口形成部位に対して、前記シール工程と同様にして、セメントペーストの擦込み及び珪酸塩水溶液の塗布を順次行い、該注入口形成部位を閉塞する工程とを、含むことを特徴とするコンクリートのひび割れ補修工法について記載されている。この補修工法によれば、ひび割れ部の深部まで所定の薬剤を有利に導入することができ、その間隙の有効な充填が行われることにより、強度等の物性に優れたひび割れ補修部を有利に形成できるとされている。しかしながら、コンクリート表面全体を補修する方法についての記載はなかった。
【０００５】
更に、特開２００２−１７９４７９号公報（特許文献３）には、硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める工程と、水ガラスを浸透させる工程とからなるコンクリート補強工法について記載されている。このコンクリート補強工法によれば、硬化コンクリートの深部まで微細な空隙を埋めてクラック発生などによる劣化を防止又は抑止し、また、発生しているひび割れをより緻密に充填することができることにより劣化を防止又は抑止し、加えて、断面欠損部等に充填するポリマーモルタル又は化粧用に施工するポリマーモルタルの接着力、強度、水密性を著しく改善できるとされている。しかしながら、粗骨材が露出するまで劣化したコンクリート表面を補修する方法についての記載はなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１３６８３号公報
【特許文献２】特開２００７−９４８７号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、粗骨材が露出したコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好であり、補修後のコンクリートの耐久性や耐摩耗性に優れたコンクリートの補修方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、粗骨材が露出したコンクリート表面を補修するコンクリートの補修方法であって、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするコンクリートの補修方法を提供することによって解決される。
【０００９】
このとき、下地処理剤を塗布する前に粗骨材が露出したコンクリート表面を洗浄することが好適であり、粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときに下地処理剤を塗布することが好適である。また、ポリマーセメントモルタルを塗布した後、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布することが好適であり、下地処理剤又は表面保護剤がカルボン酸を含有することも好適である。また、補修されるコンクリート表面が水路の内壁面であることが本発明の好適な実施態様である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコンクリートの補修方法によれば、粗骨材が露出したコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好であるため、補修後のコンクリートの耐久性や耐摩耗性が優れている。したがって、水路の内壁面や橋梁などのようなコンクリート表面の耐久性及び耐摩耗性が要求される箇所に対して好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のコンクリートの補修方法は、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明で用いられる下地処理剤は、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなるものである。アルカリ金属ケイ酸塩のカチオン種としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが例示されるが、入手の容易さやコスト面などからナトリウムイオンであることが好ましい。また、アルカリ金属ケイ酸塩のアニオン種も特に限定されず、オルトケイ酸アニオン［ＳｉＯ４４−］やメタケイ酸アニオン［ＳｉＯ３２−］などのアニオン種のみならず、ケイ酸［ＳｉＯ２］単位が複数個連結してアニオン種を形成したものであっても良い。
【００１３】
具体的な化合物としては、オルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、メタケイ酸リチウム、水ガラスなどが例示される。
【００１４】
中でも本発明で好適に使用されるのは水ガラスである。水ガラスはアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液であって、ケイ酸［ＳｉＯ２］単位が複数個連結してアニオン種を形成したものである。ここで使用されるアルカリ金属はカリウムの場合もあるが、ナトリウムであることが好ましい。ケイ酸ナトリウムの場合の固形分の一般式はＮａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２で示される。
【００１５】
ケイ酸塩中の金属原子数とケイ素原子数の比［金属／ケイ素］は０．１〜２の範囲であることが好ましい。前記比［金属／ケイ素］が０．１未満の場合には、水溶性が低下するおそれがあり、より好適には０．２以上であり、更に好適には０．３以上である。一方、前記比［金属／ケイ素］が２を超える場合には、硬化のために大量のカルシウム分が必要となり、硬化性が低下するおそれがあり、より好適には１．５以下であり、更に好適には１以下である。
【００１６】
本発明で用いられる下地処理剤の比重は、アルカリ金属ケイ酸塩の濃度が高いほど大きくなる。下地処理剤の好適な比重は１．０２〜１．５である。このような濃度とすることによって、粗骨材が露出したコンクリート表面に十分な量のアルカリ金属ケイ酸塩を浸透させることができる。下地処理剤の比重は、より好適には１．０３以上である。一方、下地処理剤の比重は、より好適には１．４以下であり、更に好適には１．３以下である。本発明で用いられる下地処理剤の濃度は比較的低いことが好ましく、このことによりコンクリート表面に浸透しやすい利点を有するため好ましい。
【００１７】
本発明で用いられる下地処理剤は、カルボン酸を含有することが好ましい。このことにより前記アルカリ金属ケイ酸塩の一部が中和され、下地処理剤のｐＨが高くなりすぎない。このような下地処理剤を粗骨材が露出したコンクリート表面に塗布した場合には、その後に塗布したポリマーセメントモルタルとの接着性が良好となる。
【００１８】
用いられるカルボン酸は特に限定されず、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などのモノカルボン酸；グリコール酸、乳酸、グルコン酸などのオキシモノカルボン酸；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、ピメリン酸、アジピン酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸などの多価カルボン酸；リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシ多価カルボン酸；アクリル酸重合体、無水マレイン酸重合体などの多価カルボン酸重合体などを使用することができる。これらの中でも揮発性が低く、水溶性の良好なオキシカルボン酸や多価カルボン酸が好適であり、多価カルボン酸がより好適である。マレイン酸、フマル酸のような不飽和多価カルボン酸も好適である。
【００１９】
本発明で用いられる下地処理剤にカルボン酸を配合する場合、ケイ酸塩中の金属原子数とカルボン酸中のカルボキシル基の数との比［金属／カルボキシル基］は１〜２００であることが好適である。前記比［金属／カルボキシル基］が１未満の場合には、ケイ酸成分が水に溶解しにくくなり、ケイ酸塩とカルボン酸を水の存在下で混合する際に、不溶物が発生して均一に混合できないおそれがあり、より好適には２以上であり、更に好適には５以上であり、最適には１０以上である。一方、前記比［金属／カルボキシル基］が２００を超えると、硬化のために大量のカルシウム分が必要となり、硬化性が低下するおそれがあり、より好適には１００以下であり、更に好適には５０以下である。
【００２０】
本発明で用いられる下地処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、その他の成分を含有しても構わない。しかしながら、不溶成分を実質的に含有しない均一な水溶液であることが好ましい。
【００２１】
以上、本発明で用いられる下地処理剤について説明した。以下、この下地処理剤を用いてコンクリートを補修する方法について説明する。
【００２２】
本発明において、粗骨材が露出したコンクリート表面とは、コンクリート内部に包含されている粗骨材がコンクリート表面で一部むき出しになった状態をいう。ここで、粗骨材は、砂利、砕石、高炉スラグ等からなる骨材の中でも５ｍｍメッシュにとどまるものであって通常２００ｍｍくらいまでのものを意味する。なお、上記メッシュの寸法は、ＪＩＳ Ｚ８８０１に規定されているものである。また、コンクリート表面に粗骨材がむき出しになる原因の一つとしては、例えば、年月の経過とともに雨、風、水流などにより表面が浸食されるためと考えられ、特に、水路の内壁面などは水の流れ等により浸食の程度が大きいと考えられる。
【００２３】
本発明のコンクリートの補修方法では、粗骨材が露出したコンクリート表面に前記下地処理剤を塗布するが、前記下地処理剤を塗布する前に粗骨材が露出したコンクリート表面を洗浄することが好ましい。このことにより、コンクリート表面に付着したゴミ、土埃、苔、水草等を除去することができ、下地処理剤をコンクリート表面に塗布した際に、下地処理剤がコンクリート表面から内部に浸透しやすいため好ましい。洗浄する方法は特に限定されず、高圧洗浄機やワイヤーブラシ等を用いることができる。高圧洗浄機を用いた場合、コンクリート表面に付着したゴミ等を効率良く除去できる観点から、高圧洗浄機における吐出圧力が、５０ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましく、１００ｋｇ／ｃｍ２以上であることがより好ましく、１５０ｋｇ／ｃｍ２以上であることが更に好ましい。一方、吐出圧力が高すぎる場合には粗骨材が剥がれてしまうおそれがあり、吐出圧力は５００ｋｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、３５０ｋｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。また、本発明のコンクリートの補修方法では、コンクリート表面に露出した粗骨材を残したままで補修するため、はつり等は行わない方が好ましい。
【００２４】
上記下地処理剤を塗布する際の粗骨材が露出したコンクリートの表面状態については特に限定されず、コンクリート表面が湿潤状態であってもよいし、表面乾燥状態であってもよいし、完全に乾燥していてもよいが、浸透性が良好となる観点からは、粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときに下地処理剤を塗布することが好ましい。ここで、表面乾燥状態とは、コンクリート内部の空隙に水が満たされているが、触っても濡れない程度にコンクリート表面が乾燥している状態（表面乾燥飽水状態ということもある）をいう。なお、下地処理剤を塗布する際に、コンクリート表面が乾燥し過ぎている場合には、水を噴霧して表面乾燥状態にしてから下地処理剤を塗布することが好ましい。
【００２５】
本発明において、上記下地処理剤を塗布する方法は特に限定されず、スプレー、ブラシ、ローラー、噴霧等により塗布することができる。均一に塗布されていることが重要であり、このことにより、下地処理剤を塗布した後にポリマーセメントモルタルを塗布した際に、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着性が良好となる。コンクリート表面が大きな凹凸を有しているので均一に塗布するためには、噴霧により塗布することが好ましい。また、上記下地処理剤を塗布する回数は特に限定されず、１回塗布してもよいし、複数回塗布してもよい。また、下地処理剤を塗布した後に散水してもよい。このことにより、コンクリート内部の水和反応を進行させることができる。
【００２６】
上記下地処理剤の塗布量は、粗骨材が露出したコンクリート表面に十分に浸透する量であれば特に限定されず、上記下地処理剤を１回の塗布操作につき０．０６〜１．０ｋｇ／ｍ２塗布することが好ましい。塗布量が０．０６ｋｇ／ｍ２未満の場合、コンクリート表面に均一に塗布する操作が困難となるとともに、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には０．０８ｋｇ／ｍ２以上であり、更に好適には０．１ｋｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が１．０ｋｇ／ｍ２を超える場合、コンクリート表面に下地処理剤の溜まりが生じてコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には０．８ｋｇ／ｍ２以下であり、更に好適には０．６ｋｇ／ｍ２以下である。
【００２７】
また、本発明のコンクリートの補修方法では、上記下地処理剤を固形分換算で３〜３００ｇ／ｍ２塗布することが好ましい。塗布量が３ｇ／ｍ２未満の場合、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には５ｇ／ｍ２以上であり、更に好適には１０ｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が３００ｇ／ｍ２を超える場合、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には２００ｇ／ｍ２以下であり、更に好適には１５０ｇ／ｍ２以下であり、特に好適には１００ｇ／ｍ２以下である。
【００２８】
以上のようにして、粗骨材が露出したコンクリート表面に上記下地処理剤を塗布してからポリマーセメントモルタルを塗布する。このように、予め下地処理剤を塗布することにより、粗骨材が露出したコンクリート表面の脆弱部分に下地処理剤が浸透して固まるため、コンクリート表面の強度が向上する効果を有するとともに、次いで被覆されるポリマーセメントモルタル中の水分がコンクリート表面に浸透するのを防ぐことができるためポリマーセメントモルタルがドライアウトして強度低下したりひび割れたりすることを防止することができる。更に、下地処理剤が塗布されたコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好となるため、補修後のコンクリートの耐久性が良好となる。後述する実施例における引っ張り強度試験の結果から分かるように、下地処理剤を塗布しない場合にはコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好ではないことを本発明者らは確認している。
【００２９】
また、ポリマーセメントモルタルを塗布する際のコンクリート表面の乾燥状態については特に限定されず、コンクリート表面が湿潤状態であってもよいし、表面乾燥状態であってもよいし、完全に乾燥していてもよいが、ポリマーセメントモルタルとの接着性が良好となる観点からは、粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときにポリマーセメントモルタルを塗布することが好ましい。なお、ポリマーセメントモルタルを塗布する際に、コンクリート表面が乾燥し過ぎている場合には、水を噴霧等して表面乾燥状態としてからポリマーセメントモルタルを塗布することが好ましい。
【００３０】
本発明のコンクリートの補修方法は、粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とする。ここで、粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さとは、コンクリート表面に露出した複数の粗骨材の先端を含む仮想平面が均一に薄く被覆される程度の厚さのことを意味する。これは、コンクリート打設時の型枠面まで被覆される程度の厚さに概ね相当する。
【００３１】
以下、図面を参照しながら本発明をより具体的に説明する。図１は本発明のコンクリートの補修方法の実施態様の一例を示した断面模式図である。図１中、コンクリート表面に露出しておらずコンクリート内部に存在する粗骨材については省略してある。図１に示されるように、粗骨材１が露出したコンクリート表面２に下地処理剤が塗布され、次いで粗骨材１の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタル３が塗布される。このとき、ポリマーセメントモルタル３は、仮想平面４からモルタル表面５までの厚さｔが厚くならないように塗布される。厚さｔについては後に説明する。
【００３２】
ポリマーセメントモルタル３を厚く塗布した場合、すなわち厚さｔが大きい場合、薄く被覆した場合よりもむしろ剥離が発生しやすいことが分かった。また、例えば、雨、風等に曝されるところでは、摩耗等によりポリマーセメントモルタル３が剥離したりするおそれもあった。本発明のコンクリートの補修方法のように、粗骨材１の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタル３を塗布する構成を採用することで、ポリマーセメントモルタル３の剥離等の問題がほとんどなく、補修後のコンクリートの耐久性及び耐摩耗性が良好となる。その理由は明らかではないが、粗骨材１によって応力が分散されて、大きな収縮力が働くのを防ぐことができているためと考えられる。なお、コンクリート表面２に露出した粗骨材１の露出状況によっては、ポリマーセメントモルタル３の塗布量が部分的に少ないところが存在するが、そのような場合であっても、補修後のコンクリートの強度が良好であることを本発明者らは確認している。
【００３３】
本発明において、コンクリート表面２に塗布されるポリマーセメントモルタル３の厚さは、特に限定されないが、上述の仮想平面４からポリマーセメントモルタル表面５までの厚さｔが２ｍｍ未満であることが好ましい。厚さｔが２ｍｍ以上の場合、ポリマーセメントモルタル３が摩耗等により剥離しやすくなるおそれがあり、より好適には１．５ｍｍ以下であり、更に好適には１ｍｍ以下であり、特に好適には０．５ｍｍ以下である。一方、厚さｔは、通常、０．０１ｍｍ以上である。
【００３４】
本発明のコンクリートの補修方法では、ポリマーセメントモルタルを塗布した後、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布することが好ましい。このように、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布することにより、ポリマーセメントモルタル中の水分を保持することができるため好ましく、このことにより、ポリマーセメントモルタル層が薄い場合であっても、過度に乾燥してしまうことによるひび割れや剥離等の発生を防止することができる。更に、被覆材を塗布することにより、ポリマーセメントモルタル中の水和反応を促進させることもできるため好ましく、補修後のコンクリートの耐久性を向上させることができる。
【００３５】
上記アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤としては特に限定されないが、上述の下地処理剤と同様のものを用いることができる。
【００３６】
上記表面保護剤を塗布する方法は特に限定されず、スプレー、ブラシ、ローラー、噴霧等により塗布してもよいが、均一に塗布されていることが重要であり、このことにより補修後のコンクリート強度が良好となる。また、上記表面保護剤を塗布する回数は特に限定されず、１回塗布してもよいし、複数回塗布してもよい。
【００３７】
上記表面保護剤の塗布量は、ポリマーセメントモルタル表面に十分に浸透する量であれば特に限定されず、上記表面保護剤を１回の塗布操作につき０．０４〜１．０ｋｇ／ｍ２塗布することが好ましい。本発明で用いられる表面保護剤の濃度は比較的低いことが好ましく、このことによりポリマーセメントモルタル表面に浸透しやすい利点を有するため好ましい。塗布量が０．０４ｋｇ／ｍ２未満の場合、ポリマーセメントモルタル表面に均一に塗布する操作が困難となるおそれがあり、より好適には０．０６ｋｇ／ｍ２以上であり、更に好適には０．０８ｋｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が１．０ｋｇ／ｍ２を超える場合、浸透不良により表面に残った表面保護剤によって白く変色するおそれがあり、より好適には０．８ｋｇ／ｍ２以下であり、更に好適には０．６ｋｇ／ｍ２以下であり、特に好適には０．４ｋｇ／ｍ２以下である。
【００３８】
また、本発明では、上記表面保護剤を固形分換算で１〜３００ｇ／ｍ２塗布することが好ましい。塗布量が１ｇ／ｍ２未満の場合、ポリマーセメントモルタル中の水分を保持したり、水和反応を促進させたりする効果が得られないおそれがあり、より好適には３ｇ／ｍ２以上であり、更に好適には５ｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が３００ｇ／ｍ２を超える場合、浸透不良による剥離が発生するおそれがあり、より好適には２００ｇ／ｍ２以下であり、更に好適には１５０ｇ／ｍ２以下であり、特に好適には１００ｇ／ｍ２以下である。
【００３９】
上記表面保護剤を塗布する際のポリマーセメントモルタル表面は、モルタル表面に水をかけても流れない程度に固まっている状態であれば特に限定されず、モルタル表面が湿潤状態であってもよいし、表面乾燥状態であってもよいし、完全に乾燥していてもよい。浸透性が良好となる観点からは、モルタル表面が表面乾燥状態であることが好ましい。本発明において、ポリマーセメントモルタルを塗布してから表面保護剤を塗布するまでの時間は、モルタルの乾燥状態により変動するため特に限定されないが、４時間以上であることが好ましく、８時間以上であることがより好ましく、１２時間以上であることが更に好ましい。また、ポリマーセメントモルタルを塗布してから表面保護剤を塗布するまでの時間は、通常、１４日以下である。また、表面保護剤を塗布した後に散水してもよい。このことにより、ポリマーセメントモルタルの水和反応を進行させることができる。
【００４０】
本発明のコンクリートの補修方法は、様々なコンクリート表面に対して適用することができるが、水路の内壁面、橋梁、堤防、堰堤、擁壁、明渠、暗渠、隧道などのようなコンクリート表面の耐久性及び耐摩耗性が要求される箇所に対して好適に用いられる。本発明のコンクリートの補修方法によれば、補修後のコンクリートにおいて、表面まで粗骨材が存在するため耐摩耗性に優れている。また、本発明によれば、施工当初のコンクリートと同一寸法にすることができ、特に水路の内壁面においては、水路の断面積が施工当初と補修後で同一寸法となるため好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。
【００４２】
［下地処理剤及び表面保護剤の調製］
水温６０℃の水１５ｋｇを入れた容器に、フマル酸１２０ｇを投入し、撹拌して溶解させた。引き続き、撹拌を継続しながら、東曹産業株式会社製水ガラス「ＪＩＳ３号珪酸ソーダ」２５ｋｇを加えた。このとき、水ガラスを加えた部分では一時的に粘度が大きく上昇するが、撹拌することによって全体が均質化された。この操作を繰り返して水ガラスの全量を加えて、全体として均一な不溶物のない水溶液を調製した。なお、ここで使用した水ガラスは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ：ＭＷ＝６１．９８）成分を９〜１０重量％、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２：ＭＷ＝６０．０９）成分を２８〜３０重量％含有するものである。中央値を採用して、酸化ナトリウム成分を９．５重量％、二酸化ケイ素成分を２９重量％含有するとした場合、比［金属／ケイ素］の値は０．６４である。ナトリウム原子数と、２価の酸であるフマル酸（Ｃ４Ｈ４Ｏ４：ＭＷ＝１１６．０７）中のカルボキシル基の数との比［金属／カルボキシル基］の値は、３７であった。このようにして得られた水溶液を更に水で４倍希釈することにより下地処理剤及び表面保護剤を得た。下地処理剤及び表面保護剤は同一の化学組成を有しており、その比重は１．０５であった。
【００４３】
（実施例１）
粗骨材が露出した水路の内壁面を高圧洗浄機（先端圧力：１５０ｋｇ／ｃｍ２）で洗浄し、コンクリート表面に付着したゴミ等を除去した。高圧洗浄機で洗浄してから２時間後に粗骨材が露出したコンクリート表面に対して下地処理剤を噴霧により０．４ｋｇ／ｍ２塗布した。下地処理剤を塗布してからコンクリート表面が表面乾燥状態となった４時間後、複数の粗骨材の先端を含む仮想平面から０．５ｍｍ程度の厚さとなるように繊維補強材入りポリマーセメントモルタルをコテ塗りした。繊維補強剤入りポリマーセメントモルタルは、塗布する直前に、繊維補強剤入りポリマーセメントモルタルの原料粉体（株式会社アストン製「ＣＳモルタル＃１００ＰＳ」）２５ｋｇと水４．２５ｋｇとをハンドミキサーを用いて練り混ぜることにより調製した。このようにして補修されたコンクリートの壁高欄に対して、アタッチメント（縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ（断面積１６００ｍｍ２））をエポキシ樹脂系接着剤で強固に貼り付け、電動ベビーサンダーでアタッチメントの周囲を下地に達するまでカットした。接着剤の養生時間である４時間経過後、ジョイントをアタッチメントにねじ込み、引っ張り試験機（オックスジャッキ株式会社製）が正しい位置に合うように調節しながらジョイントと連結した。測定部のゼロ調整を行い、ハンドルを時計回りに３秒で１回転くらいの速さより速くならないように回して荷重を加えていき、負荷がなくなった時点でハンドルの回転を終了した。最大値表示を読み取り、引っ張り強度の測定値とした。測定は４箇所で行い、それぞれの測定値の平均値を引っ張り強度とした。実施例１におけるコンクリート表面の引っ張り強度は、２．９５４Ｎ／ｍｍ２であった。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において、粗骨材が露出したコンクリート表面に対して下地処理剤を塗布しなかった以外は実施例１と同様にしてコンクリートの補修を行った。実施例１と同様にしてコンクリート表面の引っ張り強度を測定した。測定は４箇所で行い、それぞれの測定値の平均値を引っ張り強度とした。比較例１におけるコンクリート表面の引っ張り強度は、１．３２１Ｎ／ｍｍ２であった。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、ポリマーセメントモルタルをコテ塗りしてから２４時間経過後に更に表面保護剤をローラーにより０．１ｋｇ／ｍ２塗布した以外は実施例１と同様にしてコンクリートの補修を行った。また、ポリマーセメントモルタルをコテ塗りしてから表面保護材を塗布した場合と表面保護材を塗布しなかった場合のそれぞれについて、シュミットハンマー試験及び実施例１と同様の方法で引っ張り強度試験を行った。得られた結果を表２にまとめて示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表１から分かるように、下地処理剤を塗布しなかった比較例１では、平均引っ張り強度が１．３２１Ｎ／ｍｍ２であったが、下地処理剤を塗布した実施例１では、平均引っ張り強度が２．９５４Ｎ／ｍｍ２と強度が大きく向上していることが分かる。また、表２のシュミットハンマー試験及び引っ張り強度試験の結果から分かるように、下地処理剤を塗布し、続いてポリマーセメントモルタルをコテ塗りしてから表面保護材を塗布した実施例２では、表面保護材を塗布しなかった場合と比較して、更に強度の向上が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のコンクリート補修方法の実施態様の一例を示した断面模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 粗骨材
２ 粗骨材が露出したコンクリート表面
３ ポリマーセメントモルタル
４ 仮想平面
５ ポリマーセメントモルタル表面
ｔ 仮想平面からポリマーセメントモルタル表面までの厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの補修方法に関する。特に、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を用いるコンクリートの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、土木構造物や建築構造物等のコンクリート表面が劣化した場合、コンクリート表面をモルタル等で被覆したりひび割れにモルタル等を充填したりするような補修方法が知られている。その際、モルタル等で被覆や充填する前に、予め劣化部分をはつり等により削り取ったり、水ガラス系の処理剤を塗布したりすることも知られている。
【０００３】
例えば、特開昭５９−１３６８３号公報（特許文献１）には、珪酸アルカリ水溶液とナフタレンスルホン酸ソーダホルマリン縮合物を含む処理液をセメント系硬化物の劣化表面に塗布し含浸させた後乾燥し、その後、ポリマーセメントモルタルを塗着して補修する方法について記載されている。この補修方法によれば、セメント系硬化物の劣化表面層を極めて容易かつ効果的に補修することができ、特に劣化前のセメント系硬化物の表面と同様の外観を呈するように修復できるとされている。しかしながら、補修後のモルタルの耐久性が必ずしも良好ではなく改善が望まれていた。
【０００４】
また、特開２００７−９４８７号公報（特許文献２）には、コンクリート構造物の表面に開口し且つ該表面から内部に延びるひび割れ部を補修する工法にして、
コンクリート表面に存在する該ひび割れ部の開口部に対し、注入口形成部位を残して、セメントペーストを擦り込んだ後、該擦り込まれたセメントペースト上に、珪酸塩水溶液を塗布して、かかるひび割れ部の開口部位をシールする工程と、
前記ひび割れ部の開口部に残された注入口形成部位に形成される注入口を通じて、珪酸塩水溶液を圧入せしめ、該ひび割れ部の深部まで導入して、かかるひび割れ部内の空隙を埋める充填工程と、
該ひび割れ部における注入口形成部位に対して、前記シール工程と同様にして、セメントペーストの擦込み及び珪酸塩水溶液の塗布を順次行い、該注入口形成部位を閉塞する工程とを、含むことを特徴とするコンクリートのひび割れ補修工法について記載されている。この補修工法によれば、ひび割れ部の深部まで所定の薬剤を有利に導入することができ、その間隙の有効な充填が行われることにより、強度等の物性に優れたひび割れ補修部を有利に形成できるとされている。しかしながら、コンクリート表面全体を補修する方法についての記載はなかった。
【０００５】
更に、特開２００２−１７９４７９号公報（特許文献３）には、硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める工程と、水ガラスを浸透させる工程とからなるコンクリート補強工法について記載されている。このコンクリート補強工法によれば、硬化コンクリートの深部まで微細な空隙を埋めてクラック発生などによる劣化を防止又は抑止し、また、発生しているひび割れをより緻密に充填することができることにより劣化を防止又は抑止し、加えて、断面欠損部等に充填するポリマーモルタル又は化粧用に施工するポリマーモルタルの接着力、強度、水密性を著しく改善できるとされている。しかしながら、粗骨材が露出するまで劣化したコンクリート表面を補修する方法についての記載はなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１３６８３号公報
【特許文献２】特開２００７−９４８７号公報
【特許文献３】特開２００２−１７９４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、粗骨材が露出したコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好であり、補修後のコンクリートの耐久性や耐摩耗性に優れたコンクリートの補修方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、粗骨材が露出したコンクリート表面を補修するコンクリートの補修方法であって、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするコンクリートの補修方法を提供することによって解決される。
【０００９】
このとき、下地処理剤を塗布する前に粗骨材が露出したコンクリート表面を洗浄することが好適であり、粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときに下地処理剤を塗布することが好適である。また、ポリマーセメントモルタルを塗布した後、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布することが好適であり、下地処理剤又は表面保護剤がカルボン酸を含有することも好適である。また、補修されるコンクリート表面が水路の内壁面であることが本発明の好適な実施態様である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコンクリートの補修方法によれば、粗骨材が露出したコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好であるため、補修後のコンクリートの耐久性や耐摩耗性が優れている。したがって、水路の内壁面や橋梁などのようなコンクリート表面の耐久性及び耐摩耗性が要求される箇所に対して好適に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のコンクリートの補修方法は、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明で用いられる下地処理剤は、アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなるものである。アルカリ金属ケイ酸塩のカチオン種としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが例示されるが、入手の容易さやコスト面などからナトリウムイオンであることが好ましい。また、アルカリ金属ケイ酸塩のアニオン種も特に限定されず、オルトケイ酸アニオン［ＳｉＯ４４−］やメタケイ酸アニオン［ＳｉＯ３２−］などのアニオン種のみならず、ケイ酸［ＳｉＯ２］単位が複数個連結してアニオン種を形成したものであっても良い。
【００１３】
具体的な化合物としては、オルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウム、オルトケイ酸リチウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、メタケイ酸リチウム、水ガラスなどが例示される。
【００１４】
中でも本発明で好適に使用されるのは水ガラスである。水ガラスはアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液であって、ケイ酸［ＳｉＯ２］単位が複数個連結してアニオン種を形成したものである。ここで使用されるアルカリ金属はカリウムの場合もあるが、ナトリウムであることが好ましい。ケイ酸ナトリウムの場合の固形分の一般式はＮａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２で示される。
【００１５】
ケイ酸塩中の金属原子数とケイ素原子数の比［金属／ケイ素］は０．１〜２の範囲であることが好ましい。前記比［金属／ケイ素］が０．１未満の場合には、水溶性が低下するおそれがあり、より好適には０．２以上であり、更に好適には０．３以上である。一方、前記比［金属／ケイ素］が２を超える場合には、硬化のために大量のカルシウム分が必要となり、硬化性が低下するおそれがあり、より好適には１．５以下であり、更に好適には１以下である。
【００１６】
本発明で用いられる下地処理剤の比重は、アルカリ金属ケイ酸塩の濃度が高いほど大きくなる。下地処理剤の好適な比重は１．０２〜１．５である。このような濃度とすることによって、粗骨材が露出したコンクリート表面に十分な量のアルカリ金属ケイ酸塩を浸透させることができる。下地処理剤の比重は、より好適には１．０３以上である。一方、下地処理剤の比重は、より好適には１．４以下であり、更に好適には１．３以下である。本発明で用いられる下地処理剤の濃度は比較的低いことが好ましく、このことによりコンクリート表面に浸透しやすい利点を有するため好ましい。
【００１７】
本発明で用いられる下地処理剤は、カルボン酸を含有することが好ましい。このことにより前記アルカリ金属ケイ酸塩の一部が中和され、下地処理剤のｐＨが高くなりすぎない。このような下地処理剤を粗骨材が露出したコンクリート表面に塗布した場合には、その後に塗布したポリマーセメントモルタルとの接着性が良好となる。
【００１８】
用いられるカルボン酸は特に限定されず、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などのモノカルボン酸；グリコール酸、乳酸、グルコン酸などのオキシモノカルボン酸；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、ピメリン酸、アジピン酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸などの多価カルボン酸；リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシ多価カルボン酸；アクリル酸重合体、無水マレイン酸重合体などの多価カルボン酸重合体などを使用することができる。これらの中でも揮発性が低く、水溶性の良好なオキシカルボン酸や多価カルボン酸が好適であり、多価カルボン酸がより好適である。マレイン酸、フマル酸のような不飽和多価カルボン酸も好適である。
【００１９】
本発明で用いられる下地処理剤にカルボン酸を配合する場合、ケイ酸塩中の金属原子数とカルボン酸中のカルボキシル基の数との比［金属／カルボキシル基］は１〜２００であることが好適である。前記比［金属／カルボキシル基］が１未満の場合には、ケイ酸成分が水に溶解しにくくなり、ケイ酸塩とカルボン酸を水の存在下で混合する際に、不溶物が発生して均一に混合できないおそれがあり、より好適には２以上であり、更に好適には５以上であり、最適には１０以上である。一方、前記比［金属／カルボキシル基］が２００を超えると、硬化のために大量のカルシウム分が必要となり、硬化性が低下するおそれがあり、より好適には１００以下であり、更に好適には５０以下である。
【００２０】
本発明で用いられる下地処理剤は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、その他の成分を含有しても構わない。しかしながら、不溶成分を実質的に含有しない均一な水溶液であることが好ましい。
【００２１】
以上、本発明で用いられる下地処理剤について説明した。以下、この下地処理剤を用いてコンクリートを補修する方法について説明する。
【００２２】
本発明において、粗骨材が露出したコンクリート表面とは、コンクリート内部に包含されている粗骨材がコンクリート表面で一部むき出しになった状態をいう。ここで、粗骨材は、砂利、砕石、高炉スラグ等からなる骨材の中でも５ｍｍメッシュにとどまるものであって通常２００ｍｍくらいまでのものを意味する。なお、上記メッシュの寸法は、ＪＩＳ Ｚ８８０１に規定されているものである。また、コンクリート表面に粗骨材がむき出しになる原因の一つとしては、例えば、年月の経過とともに雨、風、水流などにより表面が浸食されるためと考えられ、特に、水路の内壁面などは水の流れ等により浸食の程度が大きいと考えられる。
【００２３】
本発明のコンクリートの補修方法では、粗骨材が露出したコンクリート表面に前記下地処理剤を塗布するが、前記下地処理剤を塗布する前に粗骨材が露出したコンクリート表面を洗浄することが好ましい。このことにより、コンクリート表面に付着したゴミ、土埃、苔、水草等を除去することができ、下地処理剤をコンクリート表面に塗布した際に、下地処理剤がコンクリート表面から内部に浸透しやすいため好ましい。洗浄する方法は特に限定されず、高圧洗浄機やワイヤーブラシ等を用いることができる。高圧洗浄機を用いた場合、コンクリート表面に付着したゴミ等を効率良く除去できる観点から、高圧洗浄機における吐出圧力が、５０ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましく、１００ｋｇ／ｃｍ２以上であることがより好ましく、１５０ｋｇ／ｃｍ２以上であることが更に好ましい。一方、吐出圧力が高すぎる場合には粗骨材が剥がれてしまうおそれがあり、吐出圧力は５００ｋｇ／ｃｍ２以下であることが好ましく、３５０ｋｇ／ｃｍ２以下であることがより好ましい。また、本発明のコンクリートの補修方法では、コンクリート表面に露出した粗骨材を残したままで補修するため、はつり等は行わない方が好ましい。
【００２４】
上記下地処理剤を塗布する際の粗骨材が露出したコンクリートの表面状態については特に限定されず、コンクリート表面が湿潤状態であってもよいし、表面乾燥状態であってもよいし、完全に乾燥していてもよいが、浸透性が良好となる観点からは、粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときに下地処理剤を塗布することが好ましい。ここで、表面乾燥状態とは、コンクリート内部の空隙に水が満たされているが、触っても濡れない程度にコンクリート表面が乾燥している状態（表面乾燥飽水状態ということもある）をいう。なお、下地処理剤を塗布する際に、コンクリート表面が乾燥し過ぎている場合には、水を噴霧して表面乾燥状態にしてから下地処理剤を塗布することが好ましい。
【００２５】
本発明において、上記下地処理剤を塗布する方法は特に限定されず、スプレー、ブラシ、ローラー、噴霧等により塗布することができる。均一に塗布されていることが重要であり、このことにより、下地処理剤を塗布した後にポリマーセメントモルタルを塗布した際に、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着性が良好となる。コンクリート表面が大きな凹凸を有しているので均一に塗布するためには、噴霧により塗布することが好ましい。また、上記下地処理剤を塗布する回数は特に限定されず、１回塗布してもよいし、複数回塗布してもよい。また、下地処理剤を塗布した後に散水してもよい。このことにより、コンクリート内部の水和反応を進行させることができる。
【００２６】
上記下地処理剤の塗布量は、粗骨材が露出したコンクリート表面に十分に浸透する量であれば特に限定されず、上記下地処理剤を１回の塗布操作につき０．０６〜１．０ｋｇ／ｍ２塗布することが好ましい。塗布量が０．０６ｋｇ／ｍ２未満の場合、コンクリート表面に均一に塗布する操作が困難となるとともに、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には０．０８ｋｇ／ｍ２以上であり、更に好適には０．１ｋｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が１．０ｋｇ／ｍ２を超える場合、コンクリート表面に下地処理剤の溜まりが生じてコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には０．８ｋｇ／ｍ２以下であり、更に好適には０．６ｋｇ／ｍ２以下である。
【００２７】
また、本発明のコンクリートの補修方法では、上記下地処理剤を固形分換算で３〜３００ｇ／ｍ２塗布することが好ましい。塗布量が３ｇ／ｍ２未満の場合、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には５ｇ／ｍ２以上であり、更に好適には１０ｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が３００ｇ／ｍ２を超える場合、コンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が低下するおそれがあり、より好適には２００ｇ／ｍ２以下であり、更に好適には１５０ｇ／ｍ２以下であり、特に好適には１００ｇ／ｍ２以下である。
【００２８】
以上のようにして、粗骨材が露出したコンクリート表面に上記下地処理剤を塗布してからポリマーセメントモルタルを塗布する。このように、予め下地処理剤を塗布することにより、粗骨材が露出したコンクリート表面の脆弱部分に下地処理剤が浸透して固まるため、コンクリート表面の強度が向上する効果を有するとともに、次いで被覆されるポリマーセメントモルタル中の水分がコンクリート表面に浸透するのを防ぐことができるためポリマーセメントモルタルがドライアウトして強度低下したりひび割れたりすることを防止することができる。更に、下地処理剤が塗布されたコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好となるため、補修後のコンクリートの耐久性が良好となる。後述する実施例における引っ張り強度試験の結果から分かるように、下地処理剤を塗布しない場合にはコンクリート表面とポリマーセメントモルタルとの接着強度が良好ではないことを本発明者らは確認している。
【００２９】
また、ポリマーセメントモルタルを塗布する際のコンクリート表面の乾燥状態については特に限定されず、コンクリート表面が湿潤状態であってもよいし、表面乾燥状態であってもよいし、完全に乾燥していてもよいが、ポリマーセメントモルタルとの接着性が良好となる観点からは、粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときにポリマーセメントモルタルを塗布することが好ましい。なお、ポリマーセメントモルタルを塗布する際に、コンクリート表面が乾燥し過ぎている場合には、水を噴霧等して表面乾燥状態としてからポリマーセメントモルタルを塗布することが好ましい。
【００３０】
本発明のコンクリートの補修方法は、粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とする。ここで、粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さとは、コンクリート表面に露出した複数の粗骨材の先端を含む仮想平面が均一に薄く被覆される程度の厚さのことを意味する。これは、コンクリート打設時の型枠面まで被覆される程度の厚さに概ね相当する。
【００３１】
以下、図面を参照しながら本発明をより具体的に説明する。図１は本発明のコンクリートの補修方法の実施態様の一例を示した断面模式図である。図１中、コンクリート表面に露出しておらずコンクリート内部に存在する粗骨材については省略してある。図１に示されるように、粗骨材１が露出したコンクリート表面２に下地処理剤が塗布され、次いで粗骨材１の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタル３が塗布される。このとき、ポリマーセメントモルタル３は、仮想平面４からモルタル表面５までの厚さｔが厚くならないように塗布される。厚さｔについては後に説明する。
【００３２】
ポリマーセメントモルタル３を厚く塗布した場合、すなわち厚さｔが大きい場合、薄く被覆した場合よりもむしろ剥離が発生しやすいことが分かった。また、例えば、雨、風等に曝されるところでは、摩耗等によりポリマーセメントモルタル３が剥離したりするおそれもあった。本発明のコンクリートの補修方法のように、粗骨材１の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタル３を塗布する構成を採用することで、ポリマーセメントモルタル３の剥離等の問題がほとんどなく、補修後のコンクリートの耐久性及び耐摩耗性が良好となる。その理由は明らかではないが、粗骨材１によって応力が分散されて、大きな収縮力が働くのを防ぐことができているためと考えられる。なお、コンクリート表面２に露出した粗骨材１の露出状況によっては、ポリマーセメントモルタル３の塗布量が部分的に少ないところが存在するが、そのような場合であっても、補修後のコンクリートの強度が良好であることを本発明者らは確認している。
【００３３】
本発明において、コンクリート表面２に塗布されるポリマーセメントモルタル３の厚さは、特に限定されないが、上述の仮想平面４からポリマーセメントモルタル表面５までの厚さｔが２ｍｍ未満であることが好ましい。厚さｔが２ｍｍ以上の場合、ポリマーセメントモルタル３が摩耗等により剥離しやすくなるおそれがあり、より好適には１．５ｍｍ以下であり、更に好適には１ｍｍ以下であり、特に好適には０．５ｍｍ以下である。一方、厚さｔは、通常、０．０１ｍｍ以上である。
【００３４】
本発明のコンクリートの補修方法では、ポリマーセメントモルタルを塗布した後、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布することが好ましい。このように、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布することにより、ポリマーセメントモルタル中の水分を保持することができるため好ましく、このことにより、ポリマーセメントモルタル層が薄い場合であっても、過度に乾燥してしまうことによるひび割れや剥離等の発生を防止することができる。更に、被覆材を塗布することにより、ポリマーセメントモルタル中の水和反応を促進させることもできるため好ましく、補修後のコンクリートの耐久性を向上させることができる。
【００３５】
上記アルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤としては特に限定されないが、上述の下地処理剤と同様のものを用いることができる。
【００３６】
上記表面保護剤を塗布する方法は特に限定されず、スプレー、ブラシ、ローラー、噴霧等により塗布してもよいが、均一に塗布されていることが重要であり、このことにより補修後のコンクリート強度が良好となる。また、上記表面保護剤を塗布する回数は特に限定されず、１回塗布してもよいし、複数回塗布してもよい。
【００３７】
上記表面保護剤の塗布量は、ポリマーセメントモルタル表面に十分に浸透する量であれば特に限定されず、上記表面保護剤を１回の塗布操作につき０．０４〜１．０ｋｇ／ｍ２塗布することが好ましい。本発明で用いられる表面保護剤の濃度は比較的低いことが好ましく、このことによりポリマーセメントモルタル表面に浸透しやすい利点を有するため好ましい。塗布量が０．０４ｋｇ／ｍ２未満の場合、ポリマーセメントモルタル表面に均一に塗布する操作が困難となるおそれがあり、より好適には０．０６ｋｇ／ｍ２以上であり、更に好適には０．０８ｋｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が１．０ｋｇ／ｍ２を超える場合、浸透不良により表面に残った表面保護剤によって白く変色するおそれがあり、より好適には０．８ｋｇ／ｍ２以下であり、更に好適には０．６ｋｇ／ｍ２以下であり、特に好適には０．４ｋｇ／ｍ２以下である。
【００３８】
また、本発明では、上記表面保護剤を固形分換算で１〜３００ｇ／ｍ２塗布することが好ましい。塗布量が１ｇ／ｍ２未満の場合、ポリマーセメントモルタル中の水分を保持したり、水和反応を促進させたりする効果が得られないおそれがあり、より好適には３ｇ／ｍ２以上であり、更に好適には５ｇ／ｍ２以上である。一方、塗布量が３００ｇ／ｍ２を超える場合、浸透不良による剥離が発生するおそれがあり、より好適には２００ｇ／ｍ２以下であり、更に好適には１５０ｇ／ｍ２以下であり、特に好適には１００ｇ／ｍ２以下である。
【００３９】
上記表面保護剤を塗布する際のポリマーセメントモルタル表面は、モルタル表面に水をかけても流れない程度に固まっている状態であれば特に限定されず、モルタル表面が湿潤状態であってもよいし、表面乾燥状態であってもよいし、完全に乾燥していてもよい。浸透性が良好となる観点からは、モルタル表面が表面乾燥状態であることが好ましい。本発明において、ポリマーセメントモルタルを塗布してから表面保護剤を塗布するまでの時間は、モルタルの乾燥状態により変動するため特に限定されないが、４時間以上であることが好ましく、８時間以上であることがより好ましく、１２時間以上であることが更に好ましい。また、ポリマーセメントモルタルを塗布してから表面保護剤を塗布するまでの時間は、通常、１４日以下である。また、表面保護剤を塗布した後に散水してもよい。このことにより、ポリマーセメントモルタルの水和反応を進行させることができる。
【００４０】
本発明のコンクリートの補修方法は、様々なコンクリート表面に対して適用することができるが、水路の内壁面、橋梁、堤防、堰堤、擁壁、明渠、暗渠、隧道などのようなコンクリート表面の耐久性及び耐摩耗性が要求される箇所に対して好適に用いられる。本発明のコンクリートの補修方法によれば、補修後のコンクリートにおいて、表面まで粗骨材が存在するため耐摩耗性に優れている。また、本発明によれば、施工当初のコンクリートと同一寸法にすることができ、特に水路の内壁面においては、水路の断面積が施工当初と補修後で同一寸法となるため好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。
【００４２】
［下地処理剤及び表面保護剤の調製］
水温６０℃の水１５ｋｇを入れた容器に、フマル酸１２０ｇを投入し、撹拌して溶解させた。引き続き、撹拌を継続しながら、東曹産業株式会社製水ガラス「ＪＩＳ３号珪酸ソーダ」２５ｋｇを加えた。このとき、水ガラスを加えた部分では一時的に粘度が大きく上昇するが、撹拌することによって全体が均質化された。この操作を繰り返して水ガラスの全量を加えて、全体として均一な不溶物のない水溶液を調製した。なお、ここで使用した水ガラスは、酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ：ＭＷ＝６１．９８）成分を９〜１０重量％、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２：ＭＷ＝６０．０９）成分を２８〜３０重量％含有するものである。中央値を採用して、酸化ナトリウム成分を９．５重量％、二酸化ケイ素成分を２９重量％含有するとした場合、比［金属／ケイ素］の値は０．６４である。ナトリウム原子数と、２価の酸であるフマル酸（Ｃ４Ｈ４Ｏ４：ＭＷ＝１１６．０７）中のカルボキシル基の数との比［金属／カルボキシル基］の値は、３７であった。このようにして得られた水溶液を更に水で４倍希釈することにより下地処理剤及び表面保護剤を得た。下地処理剤及び表面保護剤は同一の化学組成を有しており、その比重は１．０５であった。
【００４３】
（実施例１）
粗骨材が露出した水路の内壁面を高圧洗浄機（先端圧力：１５０ｋｇ／ｃｍ２）で洗浄し、コンクリート表面に付着したゴミ等を除去した。高圧洗浄機で洗浄してから２時間後に粗骨材が露出したコンクリート表面に対して下地処理剤を噴霧により０．４ｋｇ／ｍ２塗布した。下地処理剤を塗布してからコンクリート表面が表面乾燥状態となった４時間後、複数の粗骨材の先端を含む仮想平面から０．５ｍｍ程度の厚さとなるように繊維補強材入りポリマーセメントモルタルをコテ塗りした。繊維補強剤入りポリマーセメントモルタルは、塗布する直前に、繊維補強剤入りポリマーセメントモルタルの原料粉体（株式会社アストン製「ＣＳモルタル＃１００ＰＳ」）２５ｋｇと水４．２５ｋｇとをハンドミキサーを用いて練り混ぜることにより調製した。このようにして補修されたコンクリートの壁高欄に対して、アタッチメント（縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ（断面積１６００ｍｍ２））をエポキシ樹脂系接着剤で強固に貼り付け、電動ベビーサンダーでアタッチメントの周囲を下地に達するまでカットした。接着剤の養生時間である４時間経過後、ジョイントをアタッチメントにねじ込み、引っ張り試験機（オックスジャッキ株式会社製）が正しい位置に合うように調節しながらジョイントと連結した。測定部のゼロ調整を行い、ハンドルを時計回りに３秒で１回転くらいの速さより速くならないように回して荷重を加えていき、負荷がなくなった時点でハンドルの回転を終了した。最大値表示を読み取り、引っ張り強度の測定値とした。測定は４箇所で行い、それぞれの測定値の平均値を引っ張り強度とした。実施例１におけるコンクリート表面の引っ張り強度は、２．９５４Ｎ／ｍｍ２であった。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において、粗骨材が露出したコンクリート表面に対して下地処理剤を塗布しなかった以外は実施例１と同様にしてコンクリートの補修を行った。実施例１と同様にしてコンクリート表面の引っ張り強度を測定した。測定は４箇所で行い、それぞれの測定値の平均値を引っ張り強度とした。比較例１におけるコンクリート表面の引っ張り強度は、１．３２１Ｎ／ｍｍ２であった。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、ポリマーセメントモルタルをコテ塗りしてから２４時間経過後に更に表面保護剤をローラーにより０．１ｋｇ／ｍ２塗布した以外は実施例１と同様にしてコンクリートの補修を行った。また、ポリマーセメントモルタルをコテ塗りしてから表面保護材を塗布した場合と表面保護材を塗布しなかった場合のそれぞれについて、シュミットハンマー試験及び実施例１と同様の方法で引っ張り強度試験を行った。得られた結果を表２にまとめて示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表１から分かるように、下地処理剤を塗布しなかった比較例１では、平均引っ張り強度が１．３２１Ｎ／ｍｍ２であったが、下地処理剤を塗布した実施例１では、平均引っ張り強度が２．９５４Ｎ／ｍｍ２と強度が大きく向上していることが分かる。また、表２のシュミットハンマー試験及び引っ張り強度試験の結果から分かるように、下地処理剤を塗布し、続いてポリマーセメントモルタルをコテ塗りしてから表面保護材を塗布した実施例２では、表面保護材を塗布しなかった場合と比較して、更に強度の向上が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のコンクリート補修方法の実施態様の一例を示した断面模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 粗骨材
２ 粗骨材が露出したコンクリート表面
３ ポリマーセメントモルタル
４ 仮想平面
５ ポリマーセメントモルタル表面
ｔ 仮想平面からポリマーセメントモルタル表面までの厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗骨材が露出したコンクリート表面を補修するコンクリートの補修方法であって、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするコンクリートの補修方法。
【請求項２】
下地処理剤を塗布する前に粗骨材が露出したコンクリート表面を洗浄する請求項１記載のコンクリートの補修方法。
【請求項３】
粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときに下地処理剤を塗布する請求項１又は２記載のコンクリートの補修方法。
【請求項４】
ポリマーセメントモルタルを塗布した後、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布する請求項１〜３のいずれか記載のコンクリートの補修方法。
【請求項５】
下地処理剤又は表面保護剤がカルボン酸を含有する請求項１〜４のいずれか記載のコンクリートの補修方法。
【請求項６】
補修されるコンクリート表面が水路の内壁面である請求項１〜５のいずれか記載のコンクリートの補修方法。
【請求項１】
粗骨材が露出したコンクリート表面を補修するコンクリートの補修方法であって、粗骨材が露出したコンクリート表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる下地処理剤を塗布した後に、該粗骨材の先端が薄く被覆される程度の厚さでポリマーセメントモルタルを塗布することを特徴とするコンクリートの補修方法。
【請求項２】
下地処理剤を塗布する前に粗骨材が露出したコンクリート表面を洗浄する請求項１記載のコンクリートの補修方法。
【請求項３】
粗骨材が露出したコンクリート表面が表面乾燥状態であるときに下地処理剤を塗布する請求項１又は２記載のコンクリートの補修方法。
【請求項４】
ポリマーセメントモルタルを塗布した後、モルタル表面にアルカリ金属ケイ酸塩を含有する水溶液からなる表面保護剤を塗布する請求項１〜３のいずれか記載のコンクリートの補修方法。
【請求項５】
下地処理剤又は表面保護剤がカルボン酸を含有する請求項１〜４のいずれか記載のコンクリートの補修方法。
【請求項６】
補修されるコンクリート表面が水路の内壁面である請求項１〜５のいずれか記載のコンクリートの補修方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−４６３４７（Ｐ２００９−４６３４７Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１３３８０（Ｐ２００７−２１３３８０）
【出願日】平成１９年８月２０日（２００７．８．２０）
【出願人】（５９２１９９１０２）株式会社アストン (9)
【出願人】（０００１２５１０７）開発コンクリート株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２０日（２００７．８．２０）
【出願人】（５９２１９９１０２）株式会社アストン (9)
【出願人】（０００１２５１０７）開発コンクリート株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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