コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材及び当該グラウト材を用いたアルカリ骨材反応防止施工方法
【課題】 アルカリ骨材反応を有効に抑制することができ、アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物の補修及び増厚に有効で、大面積でも施工性が良好であり、かつ良好な作業性を有し、コンクリート構造物のアルカリ骨材反応を有効に抑制することができるコンクリート構造物の補修または増厚に用いるグラウト材及び当該グラウト材を用いたアルカリ骨材反応防止施工方法を提供する。
【解決手段】 コンクリート構造物のアルカリ骨材反応による経年劣化を抑制し、コンクリート構造物に高強度を付与して、耐久性を与えるために、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、亜硝酸リチウムと、骨材とを含有してなる。
【解決手段】 コンクリート構造物のアルカリ骨材反応による経年劣化を抑制し、コンクリート構造物に高強度を付与して、耐久性を与えるために、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、亜硝酸リチウムと、骨材とを含有してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材及び、当該グラウト材を用いたアルカリ骨材反応防止施工方法に関し、特に、アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物を補修または増厚する際に用いられ、アルカリ骨材反応による経年劣化を抑制し、コンクリート構造物に高強度を付与して、耐久性を与えるコンクリート構造物の補修または増厚に用いるグラウト材及び、当該グラウト材を用いたアルカリ骨材反応防止施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリートは、自然環境の下で、時間の経過に従い、次第にその表面から劣化が進行することが広く知られている。
特に、アルカリ骨材反応によるコンクリート構造物の劣化は、コンクリート中に含まれる骨材の種類によってアルカリ骨材反応が生じるためである。
【０００３】
具体的には、コンクリートの骨材には砂利等が使用されているが、これらの骨材の中には、コンクリート中に含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属と反応してアルカリ骨材反応を起こす骨材が存在する。
その結果、コンクリート中に含有される水酸化アルカリと砂や砂利などの骨材との間の化学反応によって生成するアルカリ・シリカゲルが、コンクリート中の余剰水を吸水し、それによって徐々にコンクリート内部が膨張し、かかる膨張圧力がコンクリート構造物の表面にひび割れを発生させ、当該ひび割れから、雨水が浸入したり、塩害を招いたりして、結局コンクリート構造物が劣化してしまい、崩壊させるに至る原因となっているのである。
【０００４】
一方、アルカリ金属であるナトリウム及びカリウムは、反応性骨材と反応して吸水膨張する性質を有するが、リチウムはナトリウム及びカリウムより早く反応性骨材と反応し、その反応物質は吸水膨張する性質を有さない。
このためにコンクリート中にリチウムが所定量存在すると、アルカリ骨材反応を防止することができる。
【０００５】
リチウムがアルカリ骨材反応を抑制することが知られていることから、亜硝酸リチウムを使用したアルカリ骨材反応によるコンクリートの劣化を解消する方法として、例えば、亜硝酸リチウム水溶液や水酸化リチウム水溶液を、コンクリートの表面に含浸させる方法（特開昭６１−２５６９５１号公報）や、コンクリートの表面にリチウムを含む水溶液を染み込ませたシートを張り付ける方法（実開昭６３−１２２５４４号公報）等が提案されている。
しかしながら、コンクリート表面に亜硝酸リチウムなどの水溶液を塗布する方法では、構造物の垂直面や下面では亜硝酸塩の水溶液の塗布が容易ではなく、作業性に劣る。
【０００６】
また亜硝酸塩含有モルタルを用いた、硬化コンクリートの劣化防止方法としては、例えば、特開平１−１０３９７０号公報に、亜硝酸リチウムをセメントに対し１〜２５質量％添加したセメントペースト、モルタルまたはコンクリートで、硬化コンクリート表面を被覆する技術や、更に、特開平７―６１８５２号公報に、１００質量部のポルトランドセメントと、１００〜２３０質量部の高炉水砕スラグ微粉末と、１００〜１０００質量部の高炉徐冷スラグと、１〜１００質量部の亜硝酸リチウムとを含有するセメント組成が提案されている。
【０００７】
しかし、特開平１−１０３９７０号公報においては、コンクリート表面を被覆するだけであるため、亜硝酸リチウムの量が少なく、コンクリート中に含浸してもアルカリ骨材反応を有効に抑制することはできない。
また、かかるセメント組成物を大面積に使用したとしても、亜硝酸リチウムの含有量が高くなるとセメント組成物の硬化凝結時間が延びるなどの問題点を有し、このため、高濃度に亜硝酸塩を含有したモルタルは、硬化が遅く仕上げ材を塗布するまでに数日を要し、工期が必然的に長期間となる問題がある。
従って、亜硝酸リチウムの塗布量、含有量は制限されている。
更に、特開平７―６１８５２号公報においては、高炉徐冷スラグが必須となっており、また開示されている技術だけでは、流動性が良好で流動性の保持時間も長く、高強度となるグラウト材を製造することができない。
【０００８】
これらの方法は、何れもリチウムを、コンクリート表面よりその内部に濃度勾配により、含浸又は拡散させるものである。
しかしながら、リチウムの量が限られているため、コンクリート表面からコンクリート内部にリチウムが浸透する距離は、表面より数ｃｍ程度に過ぎず、コンクリート表面付近のリチウムが含浸したコンクリート部分でのアルカリ骨材反応は抑制されるが、部材断面の大きなコンクリート構造物では、リチウムが浸透し難いコンクリート内奥部では、アルカリ骨材反応を有効に抑制することができない。
【０００９】
また、アルカリ骨材反応を起こしたコンクリートの表面に、内奥部に達する注入孔を形成した後、注入孔よりリチウム塩又は水酸化リチウムの水溶液からなる抑制剤を加圧注入する方法が特開２００２−１７３３８０号公報に提案されている。
この、抑制剤を加圧注入する方法は、コンクリート表面に抑制剤を塗布する方法に比べて、抑制剤の浸透は優れるが、特殊な加圧装置と数ヶ月の期間が必要で、実際の補修工事での対応が難しい。
【特許文献１】特開昭６１−２５６９５１号公報
【特許文献２】実開昭６３−１２２５４４号公報
【特許文献３】特開平１−１０３９７０号公報
【特許文献４】特開平７―６１８５２号公報
【特許文献５】特開２００２−１７３３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、アルカリ骨材反応を有効に抑制することができ、アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物の補修及び増厚における従来の上述したような問題を解決するとともに、コンクリート構造物の劣化個所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、グラウト材を充填し、コンクリート構造物の現状の断面まで修復、またはコンクリート構造物の増厚をすることができ、大面積でも施工性が良好であり、かつ良好な作業性を有するグラウト材を提供することである。
より具体的には、本発明の目的は、セメント組成物が長期に渡り、アルカリ骨材反応を抑制でき、また施工性に優れ、高強度の材料で劣化コンクリートの補修及び増厚ができるグラウト材を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、取り扱いが容易で、上記本発明のグラウト材の特性を有効に発現させることができ、高強度で耐久性の高いコンクリート構造物を得ることができる簡便な、当該コンクリート構造物の補修及び増厚することによるアルカリ骨材反応防止施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、アルカリ骨材反応を防止する亜硝酸リチウムが高炉スラグ微粉末の水和反応を促進するという特性に着目して研究を重ねた結果、ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉と、亜硝酸リチウム、骨材及び特定の２種類の減水剤を含んでアルカリ骨材反応防止用材料を形成することにより、上述の課題を達成したものである。
【００１３】
本発明のグラウト材は、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、リチウム塩と、骨材とを含有するものであり、好適にはその配合割合は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉水砕スラグ微粉末を２５〜４００質量部配合し、前記ポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の合計量１００質量部に対して、ナフタリンスルホン酸系減水剤０．１〜１質量部とメラミン系減水剤０．１〜１質量部および骨材１００〜３００質量部さらには亜硝酸リチウムを固体換算で４〜２０質量部配合してなるものである。
【００１４】
また、本発明のアルカリ骨材反応防止施工方法は、コンクリート構造物の劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、上記本発明のグラウト材を充填して、コンクリート構造物のコンクリート構造物の補修または増厚する、コンクリート構造物のアルカリ骨材反応を有効に抑制することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のグラウト材は、リチウム塩を長期にわたって効率的に拡散・浸透させることにより、アルカリ骨材反応を効果的に抑制することができるとともに、大面積でも施工性が良好であり、かつ良好な作業性を有することができ、本発明のグラウト材は、コンクリート構造物内の鉄筋等の鋼材の防錆効果を有効に発現できるものである。
【００１６】
また、本発明のアルカリ反応防止施工方法は、施工方法が簡便で、前記本発明のグラウト材を用いているため、その特性を有効に発現させることができ、コンクリート構造物に優れたアルカリ反応抑制効果を付与できるとともに、高強度で耐久性の高い構造物を得ることができることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を好適な態様によって説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のグラウト材は、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、亜硝酸リチウムと、骨材とを含有するものであり、特に、ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉水砕スラグ微粉末を２５〜４００質量部配合し、前記ポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の合計量１００質量部に対して、ナフタリンスルホン酸系減水剤０．１〜１質量部とメラミン系減水剤０．１〜１質量部および骨材１００〜３００質量部さらには亜硝酸リチウムを固体換算で４〜２０質量部配合してなるものである。
【００１８】
このような構成とすることにより、アルカリ骨材反応で劣化したコンクリート構造物の欠損部修復及び増厚に有効に使用され、効果的にアルカリ骨材反応を抑制でき、施工性も良好であり、また、簡便に使用可能なアルカリ骨材反応防止用グラウト材を得ることができることとなる。
【００１９】
本発明のグラウト材に用いられるポルトランドセメントとしては、水硬性カルシウムシリケート化合物を主体とするポルトランドセメントであればその種類は限定されず、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、普通、早強、超層早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどの市場で入手できる種々のポルトランドセメントを例示することができる。使用に際しては、これらを単独で、あるいは混合して用いることが可能である。
【００２０】
本発明のグラウト材に用いられる高炉スラグ微粉末としては、通常結合剤として使用される水硬性のものであり、特にその種類は限定されず、市場で入手できる種々の高炉スラグが使用できる。かかる高炉スラグは、前記ポルトランドセメントと混合して用いられ、水和熱の抑制やアルカリ骨材反応の抑制、化学的抵抗性の向上、水密性の向上等の効果が期待されて混合されるものである。
また、グラウト材中に配合される亜硝酸リチウムにより、高炉スラグ微粉末の硬化が促進され、良好な強度発現性を有することとなる。
【００２１】
これは、高炉スラグはガラス質の粉末であり、本発明のグラウト材中では、亜硝酸リチウムに由来のリチウムイオンの刺激により硬化反応が進行し、緻密な組織が形成され、硬化物は高い強度を有する。
その粉末度は、３０００〜８０００ｃｍ２／ｇ、好適には４０００〜６０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、これは、３０００ｃｍ２／ｇ未満だと高炉スラグの硬化が遅くなり、８０００ｃｍ２／ｇ超となると作業性が悪くなるからである。
その配合量は、上記ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉スラグ微粉末を２５〜４００質量部、望ましくは６０〜２００質量部配合する。
これは、２５質量部未満の比率で使用すると、十分な強度を有する硬化物が得られず、一方４００質量部超の比率でも、十分な強度を有する硬化物が得られず、硬化時間が長くなる。
【００２２】
本発明のグラウト材に用いられる亜硝酸リチウムは、結晶粉末としても、あるいはその水溶液としても使用することができる。
亜硝酸リチウムは、アルカリ骨材反応を防止する他に、コンクリート構造物中の鋼材の劣化を抑制することができ、高炉スラグ微粉末の硬化を促進させる作用を有する。
当該亜硝酸リチウムは、特に水溶液の形態で用いられることが好ましく、粉末で用いると水分を吸収しセメント成分と水和してしまう恐れがあるからである。
亜硝酸リチウムを水溶液として用いる場合には、亜硝酸リチウムが水溶液中固形分として１０〜５０質量％程度含有されるように調整されることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の目的が達成できる限り、コンクリート面への付着性を向上させるためにポリマーエマルション等を添加するなど、付着性向上に効果のある公知の添加剤、手法を取ることや、界面活性剤、アルコール等の表面張力を低下させる公知の材料を添加することによって施工性を向上させることも可能である。
【００２４】
当該亜硝酸リチウムの配合量としては、上記セメントと上記高炉水砕スラグの合計１００質量部に対して、固形分としての亜硝酸リチウムを４〜２０質量部、好ましくは８〜１６質量部の割合で配合することが望ましく、これは、２０質量部を超えて多量に混入した場合、セメントの水和を遅延し強度発現性が悪くなり、４質量部未満ではリチウム量が少なくアルカリ骨材反応を抑制する効果が低くなり、望ましくないからである。
従って、亜硝酸リチウムを水溶液として用いる際には、その中に含まれる固形分として、前記条件が満足できれば十分であり、その濃度は特に限定されないが、上記したように、通常、作業性の点から１０〜５０質量％程度、特に２０〜４０質量％濃度のものを用いればよく、かかる亜硝酸リチウム水溶液は市販の工業製品として入手することが可能である。
【００２５】
また、本発明のグラウト材には、ナフタリンスルホン酸系減水剤とメラミン系減水剤とを併用して用いられる。
ナフタリンスルホン酸系減水剤の減水効果が大きい長所を利用し、セメントに対して凝結遅延作用があるという短所を補うために、セメントに対して凝結遅延作用がないメラミン系減水剤を併用することで、亜硝酸リチウムを添加しても、流動性が良好で流動性の保持時間も長く、高強度となるグラウト材を作製することができる。
前記ナフタレンスルホン酸系減水剤としては、マイティ１００（花王株式会社）、セルフロー（第一工業製薬株式会社）等の市販の任意の減水剤が例示でき、また、メラミン系減水剤としては、シーカメントＦＦ８６／１００（日本シーカ株式会社）、メルメントＦ２２４５（株式会社ピーシーエス）等の市販の任意の減水剤が例示できる。
【００２６】
その配合量としては、上記セメントと上記高炉スラグの合計１００質量部に対して、ナフタレン系スルホン酸系減水剤が０．１〜１質量部、メラミン系減水剤が０．１〜１質量部である。
かかる範囲で配合することにより、亜硝酸リチウムを添加しても、流動性が良好で流動性の保持時間も長く、高強度となるグラウト材を作製することができるからである。
【００２７】
更に、本発明のグラウト材に配合される骨材としては、川砂、山砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂３〜７号等の細骨材やスラグ細骨材等を使用することができる。
当該骨材の配合量は、通常、上記セメントと上記高炉スラグの合計１００質量部に対して、１００〜４００質量部、好ましくは１００〜３００質量部とすることが、乾燥収縮によるひび割れの低減や強度発現性等の点から望ましい。
【００２８】
また本発明のグラウト材には、更にセメントモルタルやコンクリートの性状改善の目的で、必要に応じて、他の公知の化学混和剤を添加することも可能である。
かかる混和材としては、例えば、セメント混和用ディスパージョン、増粘剤、収縮低減剤、消泡剤、硬化遅延剤、膨張材等が挙げられる。
【００２９】
本発明のグラウト材は、原材料である上記セメント、高炉スラグ微粉末、ナフタリンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤、骨材、亜硝酸リチウム水溶液及び水、必要に応じて上記公知のセメント混和用ディスパージョン、増粘剤、収縮低減剤、消泡剤、硬化遅延剤、膨張材等の混和剤を、上記配合割合で混練して製造することができるものであるが、その混練方法は特に限定されず、前記材料中の一部を予め混合して用いてもよいし、また現場にて全材料を一度に混合してもよい。
特に、セメント、高炉スラグ微粉末、ナフタリンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤及び骨材や必要に応じて添加される各種混和剤を予め混合し、別途用意された亜硝酸リチウム水溶液及び水に配合して混練する調製方法が、施工現場での配合手間や計量ミスをなくす点から好ましい。
【００３０】
また、配合される水の量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント比で２５〜６０質量％が好ましく、特に３０〜５０質量％が好ましい。
かかる範囲で水を配合することにより、十分な作業性と十分な強度発現性が得られることとなる。
なお、本発明における水／セメント比を算出する際の水には、上記混練水のほかに、亜硝酸リチウム水溶液や、必要に応じて添加されるポリマーディスパージョン中に含まれる水も含むものである。
このようにして得られたアルカリ骨材反応防止材料は緻密な硬化体を形成し、十分にその強度を保持することができる。
【００３１】
本発明のグラウト材を対象とするコンクリート構造物への施工方法は、コンクリート構造物の劣化個所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、上記本発明のグラウト材を充填して、コンクリート構造物の現状の断面まで修復、またはコンクリート構造物の増厚するものである。当該方法は、大面積でも施工性が良好である。
また、当該グラウト材の施工厚さは、特に限定されず、補修及び増厚する厚さで決定することができるが、通常は２０ｍｍ〜２００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００３２】
なお、本発明において用いられる各成分の割合（組成）は、使用目的、使用部位、費用対効果等により変化し得るものであり、水分量は施工形態や骨材料、施工性、耐久性など考慮して使用され、その水分量は施工形態や施工性など考慮して使用され、限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
本発明を、次の実施例、比較例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。
使用材料
グラウト材を調製し、試験するにあたり、以下の材料を使用した。
・セメント：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）
・高炉スラグ微粉末（商品名：スミットメント、住金鉱化社製）
・ナフタレンスルホン酸系減水剤（減水剤Ａ）（商品名；マイティ１００、花王株式会社製）
・メラミン系減水剤（減水剤Ｂ）（商品名；シーカメントＦＦ８６／１００、日本シーカ株式会社製）
・骨材（珪砂４号：５号：６号＝１：１：１で混合）
・亜硝酸リチウム（商品名；リフレα４０（亜硝酸リチウム４０質量％水溶液）、住友大阪セメント株式会社製）
・凝結遅延剤（商品名；マイルドジェットセッター、住友大阪セメント株式会社製）
・水 水道水
【００３４】
比較例１〜３
上記各材料を用い、表１に示す配合割合で、普通セメント、珪砂、亜硝酸リチウムの各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が５０質量％となるように、水を表１に示す配合量で添加して混練し、モルタルをそれぞれ調製した。
また、ＪＩＳ Ｒ ５２０１の凝結試験に準じて、各モルタルの凝結時間を測定し、各始発時間の測定結果を表１に示す。
比較例１〜３で得られた各モルタルを、４×４×１６ｃｍの型枠を用いて打設し、各モルタルを打設後、比較例１は１日後、比較例２及び３は１週後に脱型し、２０℃の水中で水中養生し、各硬化体を得た。
各硬化体について、打設から３日後及び２８日後に圧縮強度試験を、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて実施し、得られた結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
比較例２及び３では、普通セメントに亜硝酸リチウムを多量に加えたので、モルタルを得るために混練している途中で、「こわばり：上記凝結試験で、標準軟度棒が底板から３０ｍｍの高さでとどまり、かつ始発に達しない場合」が生じてしまい、均一に混練することができなかった。
また打設３日後でも硬化せず、強度試験を実施することができず、２８日強度も低く、強度発現性が悪いことが明らかである。
【００３７】
比較例４〜６
表２で示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウムの各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が５０質量％となるように、水を表２に示す配合量で添加して混練し、モルタルをそれぞれ調製した。
得られた各モルタルの「こわばり」の評価を、比較例２及び３と同様におこない、その混練状態の様子を表２に示す。
また、各モルタルは比較例１〜３と同様にして、打設して養生して硬化させ、圧縮強度を比較例１〜３と同様にして測定し、その結果を表２に示す。
【００３８】
比較例４〜６のいずれのモルタルも、混練開始後の直後には「こわばり」はないが、比較例４及び５のモルタルは、混練後１０〜２０分後で「こわばり」が強くなり、作業性が劣ることとなった。
また、比較例６のように、高炉スラグ微粉末を多量に含むものは硬化が遅かった。
比較例４〜６の硬化状態の結果より、高炉スラグ微粉末を適当量配合することで、ある程度硬化状態が改善されることがわかったが、高炉スラグ微粉末の量が少なくても多くても硬化が遅くなってしまうことが明らかである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
比較例７〜１１
比較例５の配合割合を基にして、表３で示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウム、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤、メラミン系（Ｂ）減水剤、凝結遅延剤の各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／（セメント＋高炉スラグ微粉末）質量比（Ｗ／Ｃ）が３６質量％となるように、水を表３に示す配合量で添加して混練し、各グラウト材をそれぞれ調製した。
【００４１】
【表３】
【００４２】
得られた各グラウト材の流動性を以下の測定方法により測定し、その結果を表３に示す。
・Ｊ１４ロート流下時間：土木学会基準 ＪＳＣＥ−ｆ５４１−１９９９
・流動性保持時間：Ｊ１４ロート流下時間が１０秒を上回るまでの時間とした。
また、各グラウト材を、比較例１〜６と同様にして、打設して養生させ、硬化させた。
得られた各硬化体の圧縮強度を比較例１〜６と同様にして測定し、その測定結果を表４に示す。
【００４３】
【表４】
なお、比較例７〜９の圧縮強度は、作業性が劣り、実用に不向きであるので、特に強度を測定しなかった。
【００４４】
表４より、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤またはメラミン系（Ｂ）減水剤のいずれか一方を使用したグラウト材は、初期の流動性は得られるが、短時間で「こわばり」を生じ、作業性に劣る。
また、凝結遅延剤を適量添加することで、前記「こわばり」の発生は解消するが、その圧縮強度発現性は満足できるものではない。
特に、比較例１０と比較例１１とを比べると、そのなかでも、高炉スラグ微粉末を混合した比較例１０のもののほうが、高炉スラグ微粉末を混合していない比較例１１よりも、圧縮強度発現性が優れていることがわかる。
【００４５】
実施例１〜３
表５に示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウム、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤、メラミン系（Ｂ）減水剤の各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／（セメント＋高炉スラグ微粉末）質量比（Ｗ／Ｃ）が３６質量％となるように、水を表５に示す配合量で添加して混練し、各グラウト材をそれぞれ調製した。
【００４６】
【表５】
【００４７】
前記比較例７〜１１と同様にして、得られた各グラウト材の流動性（Ｊ１４ロート流下時間、流動性保持時間）を測定し、その結果を表６に示す。
また、各グラウト材を、比較例７〜１１と同様にして（比較例１と同様）、打設して養生させ、硬化させた。
得られた各硬化体の圧縮強度を比較例１と同様にして測定し、その結果も表６に示す。
【００４８】
【表６】
【００４９】
表６より、高炉スラグと、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤及びメラミン系（Ｂ）減水剤を併用した減水剤とを配合したグラウト材とすることで、良好な初期流動性が得られ、また短時間での「こわばり」も解消できることがわかる。
従って作業性を確保するための凝結遅延剤を配合する必要がないので、硬化および圧縮強度発現性が順調に進行して発現されることができる。
亜硝酸リチウムに関しては、実施例１〜３では、その添加量が多ってなっており、その添加量が増大するにつれて「こわばり」が早く、強度発現性が遅くなるが、材齢２８日後での強度発現は優れていることがわかる。
【００５０】
実施例４〜７
表７に示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウム、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤、メラミン系（Ｂ）減水剤の各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／（セメント＋高炉スラグ微粉末）質量比（Ｗ／Ｃ）が３６質量％となるように、水を表５に示す配合量で添加して混練し、各グラウト材をそれぞれ調製した。
【００５１】
【表７】
【００５２】
前記実施例１〜３と同様にして、得られた各グラウト材の流動性（Ｊ１４ロート流下時間、流動性保持時間）を測定し、その結果を表８に示す。
また、各グラウト材を、実施例１〜３と同様にして（比較例１と同様）、打設して養生させ、硬化させた。得られた各硬化体の圧縮強度を比較例１と同様にして測定し、その結果も表８に示す。
【００５３】
【表８】
【００５４】
表８から、高炉水砕スラグの量を変化させた種々の配合のグラウト材の試験結果より、高炉スラグ微粉末が少ないと、初期の強度発現は良好であるが、長期での強度増進は小さいことがわかる。
一方、高炉スラグ微粉末が多いと、長期での強度増進は大きいが、初期の強度発現が小さく、高炉スラグ微粉末を８０質量％含むグラウト材では、材齢３日後でも十分に硬化していないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のコンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材は、アルカリ骨材反応を抑制またはアルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物に適用でき、特に大面積でも施工性が良好でありかつ良好な作業性を有するので、大面積のコンクリート構造物に有効に適用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材及び、当該グラウト材を用いたアルカリ骨材反応防止施工方法に関し、特に、アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物を補修または増厚する際に用いられ、アルカリ骨材反応による経年劣化を抑制し、コンクリート構造物に高強度を付与して、耐久性を与えるコンクリート構造物の補修または増厚に用いるグラウト材及び、当該グラウト材を用いたアルカリ骨材反応防止施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリートは、自然環境の下で、時間の経過に従い、次第にその表面から劣化が進行することが広く知られている。
特に、アルカリ骨材反応によるコンクリート構造物の劣化は、コンクリート中に含まれる骨材の種類によってアルカリ骨材反応が生じるためである。
【０００３】
具体的には、コンクリートの骨材には砂利等が使用されているが、これらの骨材の中には、コンクリート中に含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属と反応してアルカリ骨材反応を起こす骨材が存在する。
その結果、コンクリート中に含有される水酸化アルカリと砂や砂利などの骨材との間の化学反応によって生成するアルカリ・シリカゲルが、コンクリート中の余剰水を吸水し、それによって徐々にコンクリート内部が膨張し、かかる膨張圧力がコンクリート構造物の表面にひび割れを発生させ、当該ひび割れから、雨水が浸入したり、塩害を招いたりして、結局コンクリート構造物が劣化してしまい、崩壊させるに至る原因となっているのである。
【０００４】
一方、アルカリ金属であるナトリウム及びカリウムは、反応性骨材と反応して吸水膨張する性質を有するが、リチウムはナトリウム及びカリウムより早く反応性骨材と反応し、その反応物質は吸水膨張する性質を有さない。
このためにコンクリート中にリチウムが所定量存在すると、アルカリ骨材反応を防止することができる。
【０００５】
リチウムがアルカリ骨材反応を抑制することが知られていることから、亜硝酸リチウムを使用したアルカリ骨材反応によるコンクリートの劣化を解消する方法として、例えば、亜硝酸リチウム水溶液や水酸化リチウム水溶液を、コンクリートの表面に含浸させる方法（特開昭６１−２５６９５１号公報）や、コンクリートの表面にリチウムを含む水溶液を染み込ませたシートを張り付ける方法（実開昭６３−１２２５４４号公報）等が提案されている。
しかしながら、コンクリート表面に亜硝酸リチウムなどの水溶液を塗布する方法では、構造物の垂直面や下面では亜硝酸塩の水溶液の塗布が容易ではなく、作業性に劣る。
【０００６】
また亜硝酸塩含有モルタルを用いた、硬化コンクリートの劣化防止方法としては、例えば、特開平１−１０３９７０号公報に、亜硝酸リチウムをセメントに対し１〜２５質量％添加したセメントペースト、モルタルまたはコンクリートで、硬化コンクリート表面を被覆する技術や、更に、特開平７―６１８５２号公報に、１００質量部のポルトランドセメントと、１００〜２３０質量部の高炉水砕スラグ微粉末と、１００〜１０００質量部の高炉徐冷スラグと、１〜１００質量部の亜硝酸リチウムとを含有するセメント組成が提案されている。
【０００７】
しかし、特開平１−１０３９７０号公報においては、コンクリート表面を被覆するだけであるため、亜硝酸リチウムの量が少なく、コンクリート中に含浸してもアルカリ骨材反応を有効に抑制することはできない。
また、かかるセメント組成物を大面積に使用したとしても、亜硝酸リチウムの含有量が高くなるとセメント組成物の硬化凝結時間が延びるなどの問題点を有し、このため、高濃度に亜硝酸塩を含有したモルタルは、硬化が遅く仕上げ材を塗布するまでに数日を要し、工期が必然的に長期間となる問題がある。
従って、亜硝酸リチウムの塗布量、含有量は制限されている。
更に、特開平７―６１８５２号公報においては、高炉徐冷スラグが必須となっており、また開示されている技術だけでは、流動性が良好で流動性の保持時間も長く、高強度となるグラウト材を製造することができない。
【０００８】
これらの方法は、何れもリチウムを、コンクリート表面よりその内部に濃度勾配により、含浸又は拡散させるものである。
しかしながら、リチウムの量が限られているため、コンクリート表面からコンクリート内部にリチウムが浸透する距離は、表面より数ｃｍ程度に過ぎず、コンクリート表面付近のリチウムが含浸したコンクリート部分でのアルカリ骨材反応は抑制されるが、部材断面の大きなコンクリート構造物では、リチウムが浸透し難いコンクリート内奥部では、アルカリ骨材反応を有効に抑制することができない。
【０００９】
また、アルカリ骨材反応を起こしたコンクリートの表面に、内奥部に達する注入孔を形成した後、注入孔よりリチウム塩又は水酸化リチウムの水溶液からなる抑制剤を加圧注入する方法が特開２００２−１７３３８０号公報に提案されている。
この、抑制剤を加圧注入する方法は、コンクリート表面に抑制剤を塗布する方法に比べて、抑制剤の浸透は優れるが、特殊な加圧装置と数ヶ月の期間が必要で、実際の補修工事での対応が難しい。
【特許文献１】特開昭６１−２５６９５１号公報
【特許文献２】実開昭６３−１２２５４４号公報
【特許文献３】特開平１−１０３９７０号公報
【特許文献４】特開平７―６１８５２号公報
【特許文献５】特開２００２−１７３３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、アルカリ骨材反応を有効に抑制することができ、アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物の補修及び増厚における従来の上述したような問題を解決するとともに、コンクリート構造物の劣化個所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、グラウト材を充填し、コンクリート構造物の現状の断面まで修復、またはコンクリート構造物の増厚をすることができ、大面積でも施工性が良好であり、かつ良好な作業性を有するグラウト材を提供することである。
より具体的には、本発明の目的は、セメント組成物が長期に渡り、アルカリ骨材反応を抑制でき、また施工性に優れ、高強度の材料で劣化コンクリートの補修及び増厚ができるグラウト材を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、取り扱いが容易で、上記本発明のグラウト材の特性を有効に発現させることができ、高強度で耐久性の高いコンクリート構造物を得ることができる簡便な、当該コンクリート構造物の補修及び増厚することによるアルカリ骨材反応防止施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、アルカリ骨材反応を防止する亜硝酸リチウムが高炉スラグ微粉末の水和反応を促進するという特性に着目して研究を重ねた結果、ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉と、亜硝酸リチウム、骨材及び特定の２種類の減水剤を含んでアルカリ骨材反応防止用材料を形成することにより、上述の課題を達成したものである。
【００１３】
本発明のグラウト材は、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、リチウム塩と、骨材とを含有するものであり、好適にはその配合割合は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉水砕スラグ微粉末を２５〜４００質量部配合し、前記ポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の合計量１００質量部に対して、ナフタリンスルホン酸系減水剤０．１〜１質量部とメラミン系減水剤０．１〜１質量部および骨材１００〜３００質量部さらには亜硝酸リチウムを固体換算で４〜２０質量部配合してなるものである。
【００１４】
また、本発明のアルカリ骨材反応防止施工方法は、コンクリート構造物の劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、上記本発明のグラウト材を充填して、コンクリート構造物のコンクリート構造物の補修または増厚する、コンクリート構造物のアルカリ骨材反応を有効に抑制することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のグラウト材は、リチウム塩を長期にわたって効率的に拡散・浸透させることにより、アルカリ骨材反応を効果的に抑制することができるとともに、大面積でも施工性が良好であり、かつ良好な作業性を有することができ、本発明のグラウト材は、コンクリート構造物内の鉄筋等の鋼材の防錆効果を有効に発現できるものである。
【００１６】
また、本発明のアルカリ反応防止施工方法は、施工方法が簡便で、前記本発明のグラウト材を用いているため、その特性を有効に発現させることができ、コンクリート構造物に優れたアルカリ反応抑制効果を付与できるとともに、高強度で耐久性の高い構造物を得ることができることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を好適な態様によって説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のグラウト材は、ポルトランドセメントと、高炉スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、亜硝酸リチウムと、骨材とを含有するものであり、特に、ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉水砕スラグ微粉末を２５〜４００質量部配合し、前記ポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の合計量１００質量部に対して、ナフタリンスルホン酸系減水剤０．１〜１質量部とメラミン系減水剤０．１〜１質量部および骨材１００〜３００質量部さらには亜硝酸リチウムを固体換算で４〜２０質量部配合してなるものである。
【００１８】
このような構成とすることにより、アルカリ骨材反応で劣化したコンクリート構造物の欠損部修復及び増厚に有効に使用され、効果的にアルカリ骨材反応を抑制でき、施工性も良好であり、また、簡便に使用可能なアルカリ骨材反応防止用グラウト材を得ることができることとなる。
【００１９】
本発明のグラウト材に用いられるポルトランドセメントとしては、水硬性カルシウムシリケート化合物を主体とするポルトランドセメントであればその種類は限定されず、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、普通、早強、超層早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどの市場で入手できる種々のポルトランドセメントを例示することができる。使用に際しては、これらを単独で、あるいは混合して用いることが可能である。
【００２０】
本発明のグラウト材に用いられる高炉スラグ微粉末としては、通常結合剤として使用される水硬性のものであり、特にその種類は限定されず、市場で入手できる種々の高炉スラグが使用できる。かかる高炉スラグは、前記ポルトランドセメントと混合して用いられ、水和熱の抑制やアルカリ骨材反応の抑制、化学的抵抗性の向上、水密性の向上等の効果が期待されて混合されるものである。
また、グラウト材中に配合される亜硝酸リチウムにより、高炉スラグ微粉末の硬化が促進され、良好な強度発現性を有することとなる。
【００２１】
これは、高炉スラグはガラス質の粉末であり、本発明のグラウト材中では、亜硝酸リチウムに由来のリチウムイオンの刺激により硬化反応が進行し、緻密な組織が形成され、硬化物は高い強度を有する。
その粉末度は、３０００〜８０００ｃｍ２／ｇ、好適には４０００〜６０００ｃｍ２／ｇであることが好ましく、これは、３０００ｃｍ２／ｇ未満だと高炉スラグの硬化が遅くなり、８０００ｃｍ２／ｇ超となると作業性が悪くなるからである。
その配合量は、上記ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉スラグ微粉末を２５〜４００質量部、望ましくは６０〜２００質量部配合する。
これは、２５質量部未満の比率で使用すると、十分な強度を有する硬化物が得られず、一方４００質量部超の比率でも、十分な強度を有する硬化物が得られず、硬化時間が長くなる。
【００２２】
本発明のグラウト材に用いられる亜硝酸リチウムは、結晶粉末としても、あるいはその水溶液としても使用することができる。
亜硝酸リチウムは、アルカリ骨材反応を防止する他に、コンクリート構造物中の鋼材の劣化を抑制することができ、高炉スラグ微粉末の硬化を促進させる作用を有する。
当該亜硝酸リチウムは、特に水溶液の形態で用いられることが好ましく、粉末で用いると水分を吸収しセメント成分と水和してしまう恐れがあるからである。
亜硝酸リチウムを水溶液として用いる場合には、亜硝酸リチウムが水溶液中固形分として１０〜５０質量％程度含有されるように調整されることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の目的が達成できる限り、コンクリート面への付着性を向上させるためにポリマーエマルション等を添加するなど、付着性向上に効果のある公知の添加剤、手法を取ることや、界面活性剤、アルコール等の表面張力を低下させる公知の材料を添加することによって施工性を向上させることも可能である。
【００２４】
当該亜硝酸リチウムの配合量としては、上記セメントと上記高炉水砕スラグの合計１００質量部に対して、固形分としての亜硝酸リチウムを４〜２０質量部、好ましくは８〜１６質量部の割合で配合することが望ましく、これは、２０質量部を超えて多量に混入した場合、セメントの水和を遅延し強度発現性が悪くなり、４質量部未満ではリチウム量が少なくアルカリ骨材反応を抑制する効果が低くなり、望ましくないからである。
従って、亜硝酸リチウムを水溶液として用いる際には、その中に含まれる固形分として、前記条件が満足できれば十分であり、その濃度は特に限定されないが、上記したように、通常、作業性の点から１０〜５０質量％程度、特に２０〜４０質量％濃度のものを用いればよく、かかる亜硝酸リチウム水溶液は市販の工業製品として入手することが可能である。
【００２５】
また、本発明のグラウト材には、ナフタリンスルホン酸系減水剤とメラミン系減水剤とを併用して用いられる。
ナフタリンスルホン酸系減水剤の減水効果が大きい長所を利用し、セメントに対して凝結遅延作用があるという短所を補うために、セメントに対して凝結遅延作用がないメラミン系減水剤を併用することで、亜硝酸リチウムを添加しても、流動性が良好で流動性の保持時間も長く、高強度となるグラウト材を作製することができる。
前記ナフタレンスルホン酸系減水剤としては、マイティ１００（花王株式会社）、セルフロー（第一工業製薬株式会社）等の市販の任意の減水剤が例示でき、また、メラミン系減水剤としては、シーカメントＦＦ８６／１００（日本シーカ株式会社）、メルメントＦ２２４５（株式会社ピーシーエス）等の市販の任意の減水剤が例示できる。
【００２６】
その配合量としては、上記セメントと上記高炉スラグの合計１００質量部に対して、ナフタレン系スルホン酸系減水剤が０．１〜１質量部、メラミン系減水剤が０．１〜１質量部である。
かかる範囲で配合することにより、亜硝酸リチウムを添加しても、流動性が良好で流動性の保持時間も長く、高強度となるグラウト材を作製することができるからである。
【００２７】
更に、本発明のグラウト材に配合される骨材としては、川砂、山砂、陸砂、砕砂、海砂、珪砂３〜７号等の細骨材やスラグ細骨材等を使用することができる。
当該骨材の配合量は、通常、上記セメントと上記高炉スラグの合計１００質量部に対して、１００〜４００質量部、好ましくは１００〜３００質量部とすることが、乾燥収縮によるひび割れの低減や強度発現性等の点から望ましい。
【００２８】
また本発明のグラウト材には、更にセメントモルタルやコンクリートの性状改善の目的で、必要に応じて、他の公知の化学混和剤を添加することも可能である。
かかる混和材としては、例えば、セメント混和用ディスパージョン、増粘剤、収縮低減剤、消泡剤、硬化遅延剤、膨張材等が挙げられる。
【００２９】
本発明のグラウト材は、原材料である上記セメント、高炉スラグ微粉末、ナフタリンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤、骨材、亜硝酸リチウム水溶液及び水、必要に応じて上記公知のセメント混和用ディスパージョン、増粘剤、収縮低減剤、消泡剤、硬化遅延剤、膨張材等の混和剤を、上記配合割合で混練して製造することができるものであるが、その混練方法は特に限定されず、前記材料中の一部を予め混合して用いてもよいし、また現場にて全材料を一度に混合してもよい。
特に、セメント、高炉スラグ微粉末、ナフタリンスルホン酸系減水剤、メラミン系減水剤及び骨材や必要に応じて添加される各種混和剤を予め混合し、別途用意された亜硝酸リチウム水溶液及び水に配合して混練する調製方法が、施工現場での配合手間や計量ミスをなくす点から好ましい。
【００３０】
また、配合される水の量は、使用する材料の種類や配合により変化させることができるため、一義的に決定されるものではないが、通常、水／セメント比で２５〜６０質量％が好ましく、特に３０〜５０質量％が好ましい。
かかる範囲で水を配合することにより、十分な作業性と十分な強度発現性が得られることとなる。
なお、本発明における水／セメント比を算出する際の水には、上記混練水のほかに、亜硝酸リチウム水溶液や、必要に応じて添加されるポリマーディスパージョン中に含まれる水も含むものである。
このようにして得られたアルカリ骨材反応防止材料は緻密な硬化体を形成し、十分にその強度を保持することができる。
【００３１】
本発明のグラウト材を対象とするコンクリート構造物への施工方法は、コンクリート構造物の劣化個所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、上記本発明のグラウト材を充填して、コンクリート構造物の現状の断面まで修復、またはコンクリート構造物の増厚するものである。当該方法は、大面積でも施工性が良好である。
また、当該グラウト材の施工厚さは、特に限定されず、補修及び増厚する厚さで決定することができるが、通常は２０ｍｍ〜２００ｍｍ、好ましくは５０ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００３２】
なお、本発明において用いられる各成分の割合（組成）は、使用目的、使用部位、費用対効果等により変化し得るものであり、水分量は施工形態や骨材料、施工性、耐久性など考慮して使用され、その水分量は施工形態や施工性など考慮して使用され、限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
本発明を、次の実施例、比較例及び試験例により説明するが、これらに限定されるものではない。
使用材料
グラウト材を調製し、試験するにあたり、以下の材料を使用した。
・セメント：普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）
・高炉スラグ微粉末（商品名：スミットメント、住金鉱化社製）
・ナフタレンスルホン酸系減水剤（減水剤Ａ）（商品名；マイティ１００、花王株式会社製）
・メラミン系減水剤（減水剤Ｂ）（商品名；シーカメントＦＦ８６／１００、日本シーカ株式会社製）
・骨材（珪砂４号：５号：６号＝１：１：１で混合）
・亜硝酸リチウム（商品名；リフレα４０（亜硝酸リチウム４０質量％水溶液）、住友大阪セメント株式会社製）
・凝結遅延剤（商品名；マイルドジェットセッター、住友大阪セメント株式会社製）
・水 水道水
【００３４】
比較例１〜３
上記各材料を用い、表１に示す配合割合で、普通セメント、珪砂、亜硝酸リチウムの各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が５０質量％となるように、水を表１に示す配合量で添加して混練し、モルタルをそれぞれ調製した。
また、ＪＩＳ Ｒ ５２０１の凝結試験に準じて、各モルタルの凝結時間を測定し、各始発時間の測定結果を表１に示す。
比較例１〜３で得られた各モルタルを、４×４×１６ｃｍの型枠を用いて打設し、各モルタルを打設後、比較例１は１日後、比較例２及び３は１週後に脱型し、２０℃の水中で水中養生し、各硬化体を得た。
各硬化体について、打設から３日後及び２８日後に圧縮強度試験を、ＪＩＳ Ｒ ５２０１に基づいて実施し、得られた結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
比較例２及び３では、普通セメントに亜硝酸リチウムを多量に加えたので、モルタルを得るために混練している途中で、「こわばり：上記凝結試験で、標準軟度棒が底板から３０ｍｍの高さでとどまり、かつ始発に達しない場合」が生じてしまい、均一に混練することができなかった。
また打設３日後でも硬化せず、強度試験を実施することができず、２８日強度も低く、強度発現性が悪いことが明らかである。
【００３７】
比較例４〜６
表２で示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウムの各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が５０質量％となるように、水を表２に示す配合量で添加して混練し、モルタルをそれぞれ調製した。
得られた各モルタルの「こわばり」の評価を、比較例２及び３と同様におこない、その混練状態の様子を表２に示す。
また、各モルタルは比較例１〜３と同様にして、打設して養生して硬化させ、圧縮強度を比較例１〜３と同様にして測定し、その結果を表２に示す。
【００３８】
比較例４〜６のいずれのモルタルも、混練開始後の直後には「こわばり」はないが、比較例４及び５のモルタルは、混練後１０〜２０分後で「こわばり」が強くなり、作業性が劣ることとなった。
また、比較例６のように、高炉スラグ微粉末を多量に含むものは硬化が遅かった。
比較例４〜６の硬化状態の結果より、高炉スラグ微粉末を適当量配合することで、ある程度硬化状態が改善されることがわかったが、高炉スラグ微粉末の量が少なくても多くても硬化が遅くなってしまうことが明らかである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
比較例７〜１１
比較例５の配合割合を基にして、表３で示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウム、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤、メラミン系（Ｂ）減水剤、凝結遅延剤の各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／（セメント＋高炉スラグ微粉末）質量比（Ｗ／Ｃ）が３６質量％となるように、水を表３に示す配合量で添加して混練し、各グラウト材をそれぞれ調製した。
【００４１】
【表３】
【００４２】
得られた各グラウト材の流動性を以下の測定方法により測定し、その結果を表３に示す。
・Ｊ１４ロート流下時間：土木学会基準 ＪＳＣＥ−ｆ５４１−１９９９
・流動性保持時間：Ｊ１４ロート流下時間が１０秒を上回るまでの時間とした。
また、各グラウト材を、比較例１〜６と同様にして、打設して養生させ、硬化させた。
得られた各硬化体の圧縮強度を比較例１〜６と同様にして測定し、その測定結果を表４に示す。
【００４３】
【表４】
なお、比較例７〜９の圧縮強度は、作業性が劣り、実用に不向きであるので、特に強度を測定しなかった。
【００４４】
表４より、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤またはメラミン系（Ｂ）減水剤のいずれか一方を使用したグラウト材は、初期の流動性は得られるが、短時間で「こわばり」を生じ、作業性に劣る。
また、凝結遅延剤を適量添加することで、前記「こわばり」の発生は解消するが、その圧縮強度発現性は満足できるものではない。
特に、比較例１０と比較例１１とを比べると、そのなかでも、高炉スラグ微粉末を混合した比較例１０のもののほうが、高炉スラグ微粉末を混合していない比較例１１よりも、圧縮強度発現性が優れていることがわかる。
【００４５】
実施例１〜３
表５に示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウム、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤、メラミン系（Ｂ）減水剤の各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／（セメント＋高炉スラグ微粉末）質量比（Ｗ／Ｃ）が３６質量％となるように、水を表５に示す配合量で添加して混練し、各グラウト材をそれぞれ調製した。
【００４６】
【表５】
【００４７】
前記比較例７〜１１と同様にして、得られた各グラウト材の流動性（Ｊ１４ロート流下時間、流動性保持時間）を測定し、その結果を表６に示す。
また、各グラウト材を、比較例７〜１１と同様にして（比較例１と同様）、打設して養生させ、硬化させた。
得られた各硬化体の圧縮強度を比較例１と同様にして測定し、その結果も表６に示す。
【００４８】
【表６】
【００４９】
表６より、高炉スラグと、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤及びメラミン系（Ｂ）減水剤を併用した減水剤とを配合したグラウト材とすることで、良好な初期流動性が得られ、また短時間での「こわばり」も解消できることがわかる。
従って作業性を確保するための凝結遅延剤を配合する必要がないので、硬化および圧縮強度発現性が順調に進行して発現されることができる。
亜硝酸リチウムに関しては、実施例１〜３では、その添加量が多ってなっており、その添加量が増大するにつれて「こわばり」が早く、強度発現性が遅くなるが、材齢２８日後での強度発現は優れていることがわかる。
【００５０】
実施例４〜７
表７に示す配合割合で、普通セメント、高炉スラグ微粉末、珪砂、亜硝酸リチウム、ナフタリンスルホン酸系（Ａ）減水剤、メラミン系（Ｂ）減水剤の各材料を均一に混合し、亜硝酸リチウム水溶液の水を含めて、水／（セメント＋高炉スラグ微粉末）質量比（Ｗ／Ｃ）が３６質量％となるように、水を表５に示す配合量で添加して混練し、各グラウト材をそれぞれ調製した。
【００５１】
【表７】
【００５２】
前記実施例１〜３と同様にして、得られた各グラウト材の流動性（Ｊ１４ロート流下時間、流動性保持時間）を測定し、その結果を表８に示す。
また、各グラウト材を、実施例１〜３と同様にして（比較例１と同様）、打設して養生させ、硬化させた。得られた各硬化体の圧縮強度を比較例１と同様にして測定し、その結果も表８に示す。
【００５３】
【表８】
【００５４】
表８から、高炉水砕スラグの量を変化させた種々の配合のグラウト材の試験結果より、高炉スラグ微粉末が少ないと、初期の強度発現は良好であるが、長期での強度増進は小さいことがわかる。
一方、高炉スラグ微粉末が多いと、長期での強度増進は大きいが、初期の強度発現が小さく、高炉スラグ微粉末を８０質量％含むグラウト材では、材齢３日後でも十分に硬化していないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のコンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材は、アルカリ骨材反応を抑制またはアルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物に適用でき、特に大面積でも施工性が良好でありかつ良好な作業性を有するので、大面積のコンクリート構造物に有効に適用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポルトランドセメントと、高炉水砕スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、亜硝酸リチウムと、骨材とを含有することを特徴とする、コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材。
【請求項２】
請求項１記載のセメント組成物において、ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉水砕スラグ微粉末を２５〜４００質量部配合し、前記ポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の合計量１００質量部に対して、ナフタリンスルホン酸系減水剤０．１〜１質量部とメラミン系減水剤０．１〜１質量部および骨材１００〜３００質量部さらには亜硝酸リチウムを固体換算で４〜２０質量部配合してなることを特徴とする、コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材。
【請求項３】
コンクリート構造物の劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、請求項１または２記載のグラウト材を充填して、コンクリート構造物のコンクリート構造物の補修または増厚することを特徴とする、アルカリ骨材反応防止施工方法。
【請求項１】
ポルトランドセメントと、高炉水砕スラグ微粉末と、ナフタリンスルホン酸系減水剤及びメラミン系減水剤と、亜硝酸リチウムと、骨材とを含有することを特徴とする、コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材。
【請求項２】
請求項１記載のセメント組成物において、ポルトランドセメント１００質量部に対して、高炉水砕スラグ微粉末を２５〜４００質量部配合し、前記ポルトランドセメントと高炉水砕スラグ微粉末の合計量１００質量部に対して、ナフタリンスルホン酸系減水剤０．１〜１質量部とメラミン系減水剤０．１〜１質量部および骨材１００〜３００質量部さらには亜硝酸リチウムを固体換算で４〜２０質量部配合してなることを特徴とする、コンクリート構造物の補修または増厚用グラウト材。
【請求項３】
コンクリート構造物の劣化箇所をはつり取った後、当該はつり箇所に型枠を設け、請求項１または２記載のグラウト材を充填して、コンクリート構造物のコンクリート構造物の補修または増厚することを特徴とする、アルカリ骨材反応防止施工方法。
【公開番号】特開２００６−２７３６８０（Ｐ２００６−２７３６８０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９７５４２（Ｐ２００５−９７５４２）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
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