水溶性コンクリ−ト補修剤
【課題】コンクリ−トの亀裂への注入もしくは充填による補修、さらに表面を改質するための補修剤及びその工法を提供する。
【解決手段】モルタル、コンクリ−トの亀裂を補修するために、ケイ酸水溶液を注入して亀裂深部の素材と結合させ、強度の発現を計る。また、ケイ酸水溶液で混連したセメントペ−ストを亀裂内部に注入する。同時にこのペ−ストもしくはモルタルで表面に貼り付け、塗布、吹き付けする表面改質工法。及び、ｐＨの変動可能なケイ酸水溶液補修剤と、コンクリ−トの補修工法を提供する。
【解決手段】モルタル、コンクリ−トの亀裂を補修するために、ケイ酸水溶液を注入して亀裂深部の素材と結合させ、強度の発現を計る。また、ケイ酸水溶液で混連したセメントペ−ストを亀裂内部に注入する。同時にこのペ−ストもしくはモルタルで表面に貼り付け、塗布、吹き付けする表面改質工法。及び、ｐＨの変動可能なケイ酸水溶液補修剤と、コンクリ−トの補修工法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモルタル、コンクリ−ト構造物の亀裂、ひび割れなどを修復するための薬剤に係るものである。また、亀裂、ひび割れなどへの注入剤、充填剤の他、劣化したモルタル、コンクリ−トの表面改質を特徴とする改質技術である。
いずれも表面の施工、表面の化粧を施す場合に、その亀裂、ひび割れを深部にわたって保全することが補修技術として欠かせない。そのため、亀裂の深部に至るまで水溶性の補修剤を注入し、モルタル、コンクリ−ト内部の素材と結合して強度を発現し、マトリックスを補強する補修剤に係る技術である。同時にセメントにこの水溶性補修剤を混合したセメントペ−ストやモルタルを注入するか塗布、もしくは吹き付けることによる表面改質に係る技術である。
【従来の現状】
【０００２】
モルタル、コンクリ−トの補修技術は亀裂、ひび割れ内部に薬剤を充填して補修しなければならないが、このものの多くは、エポキシ樹脂、もしくは粘土鉱物を含有した充填材、もしくは水ガラス系のケイ酸ナトリウム溶液に類するものである。水ガラス系のものはリチウム塩を混入するなどして機能性を高めている。
【０００３】
これらの充填剤や改質剤で市場に提供されているものは、ゲル状のものや液体のものが多い。樹脂や粘土鉱物などのゲル状、あるいはケイ酸ナトリウム系の液状である。揮発性有機化合物で濃度を希釈したり、あるいはリチウム塩を混入するなどして機能性を高めているが、注入してもゲルや液体の粘性が高く、浸入させることは難しい。せいぜい入り口からの数ミリ程度である。そのほとんどは表面近傍の数ミリ程度しか浸入できないのが実状である。したがって、亀裂の深部は空洞になっていると考えざるを得ない。
【０００４】
樹脂系の補修材であるエポキシ樹脂などは、コンクリ−ト表面に塗布しても紫外線による劣化が著しく、耐久性はないので持続的な補修剤とは言い難い。雨水などの水分や大気中の二酸化炭素による経時変化によって炭酸化が進み、表層部が剥離することが指摘されている。
【０００５】
また、水ガラス系の主要成分であるケイ酸ナトリウムの補修剤は、注入することによってナトリウム分がコンクリ−トの骨材と反応し、異常に膨張して組織を破壊することが十分に考えられる。これはアルカリ骨材反応というもので、時間が経過すると顕著に表れてくる現象である。
【０００６】
このようなアルカリ骨材反応を抑制するために、コンクリ−トを構成するセメントとして低アルカリセメントを推奨しているのが現実である。このことを考えても、高濃度のナトリウム分を含有する水ガラス系の溶液を補修剤として使うことは大きな問題がある。再び膨張を引き起こし、微細なクラックが発生して全く補修する意味がなくなる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はコンクリ−ト表面に発生した微細な亀裂、クラックに補修剤が注入できるようにしたことである。すなわち、水溶液と同様な粘性をもち、微細なクラクの深部にも注入できるようにしたことである。さらに、注入後に亀裂内部の材質とも結合し、カルシウムシリケ−ト水和物を生成できるようにしたことである。また、既に炭酸化している亀裂内部の素材は炭酸カルシウム、一部は水酸化カルシウムになっているので、これをケイ酸によって溶解させてカルシウムイオンとし、注入した補修剤と結合してカルシウムシリケ−ト水和物を生成できるようにしたことである。
【０００８】
本申請による注入剤は含有ナトリウム分を極端に低減したことによって、アルカリ骨材反応を抑制し、コンクリ−トの亀裂、クラックの補修が可能になるものである。また、溶液の粘性は水と同様な粘性にし、亀裂の深部まで溶液の注入を可能にしたことである。この注入によって時間の経過によって亀裂内部の素材と反応し、強度の発現が期待できることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
コンクリ−トのクラックを補修する薬剤として、水溶性のケイ酸を合成した。その化学式を特定することは難しいが、主にＨ４ＳｉＯ４、Ｈ６Ｓｉ２Ｏ７で示されるものである。ここに微量のナトリウム分が含有し、溶液のｐＨは目的によって変動させることが可能である。酸性側ではｐＨ ２．０〜６．０、中でも酸性側で使用する場合は２．５〜５．５が望ましい。アルカリ性で使用する場合は８．０〜１３．５、中でも８．２〜１２．５が望ましい。粘性はほとんど水と同じ２５℃で２．０ｍＰａ・Ｓである。
【００１０】
コンクリ−トクラックの内部構造は化学的には炭酸カルシウム、部分的には水酸化カルシウムになっており、これらがコンクリ−ト表面に存在する。これらの鉱物の発生原因は、長期にわたって二酸化炭素の影響を受けるので炭酸化したものである。酸性のケイ酸水溶液を注入することにより炭酸カルシウムをケイ酸によって溶かし、カルシウムイオンとする。このような条件下でアルカリ性のケイ酸を注入するとケイ酸カルシクム水和物が形成され、内部構造を充填する働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
コンクリ−トの亀裂内部の素材である水酸化カルシウム、もしくは炭酸カルシウムを水溶性ケイ酸と混合すると硬化体が作成できる。一例として、ｐＨが９．０のケイ酸水溶液を用いた場合、及びｐＨが３．０のケイ酸水溶液を用いた場合、２５℃の恒温容器で７日間養生した写真を図１，図２，図３に示す。これらの硬化体は材齢によって圧縮強度の発現が確認された。材齢３日、７日、２８日、３ヶ月の各生成物の圧縮強度を図４に示す。
【実施例】
【００１２】
注入器に液体を詰めてコンクリ−トのクラックの発生箇所に注入するか、もしくは高圧注入器で注入する方法を用いる。また、ケイ酸水溶液がコンクリ−トに注入されるときの含浸深さ試験及び吸水率試験を行った。
試験方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に準じて表１に示す調合のモルタルを、そのフロ−値が１８０±５ｍｍになるように水セメント比を調整して練り混ぜた。そのモルタ
した後、２１日間気中養生（２０℃、６０％ＲＨ）したものを供試体とした。養生終了後、絶乾状態とし、水とケイ酸水溶液の液槽に供試体を含浸した。
【表１】
【表２】
【表３】
含浸深さ試験の結果を表２に示す。また、吸水率試験の結果を表３に示す。実施例ではケイ酸水溶液が実際に浸透していく過程の写真を図５（１時間）、図６（３時間）に示す。これらの結果より、ケイ酸水溶液は水と同様に浸透していくことが判明した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明はコンクリ−トのひび割れ（微少な亀裂、クラック）を補修するための溶液系の浸透性に優れた材料を提供するためのものである。従来はエポキシ樹脂などを亀裂に浸入させているが、これは表層部に貼り付けるようなもので、亀裂の深部まで充填できないので本質的に補修したとは言い難い。また、紫外線による劣化も激しく、耐久性に富む方法ではない。他方、水ガラス系の補修材はゲルの粘性が高く、同様に亀裂の深部まで充填できない。本発明はケイ酸水溶液を用いてコンクリ−ト自体の材質と結合して自動的に強度発現が生じる修復可能な知能材料である。亀裂の深部に至る微細な空隙を充填して強度発現が生じ、マトリックスの修復が可能である。
【００１４】
微細な亀裂をケイ酸水溶液で注入するか、また、大きな亀裂であればケイ酸水溶液で混練したセメントペ−ストを注入するのがよい。もしくはケイ酸水溶液で混練したセメントペ−スト、もしくはモルタルで貼り付け、塗布、吹き付け等の工法によって補修面の化粧を施さなければならない。
【技術分野】
【０００１】
本発明はモルタル、コンクリ−ト構造物の亀裂、ひび割れなどを修復するための薬剤に係るものである。また、亀裂、ひび割れなどへの注入剤、充填剤の他、劣化したモルタル、コンクリ−トの表面改質を特徴とする改質技術である。
いずれも表面の施工、表面の化粧を施す場合に、その亀裂、ひび割れを深部にわたって保全することが補修技術として欠かせない。そのため、亀裂の深部に至るまで水溶性の補修剤を注入し、モルタル、コンクリ−ト内部の素材と結合して強度を発現し、マトリックスを補強する補修剤に係る技術である。同時にセメントにこの水溶性補修剤を混合したセメントペ−ストやモルタルを注入するか塗布、もしくは吹き付けることによる表面改質に係る技術である。
【従来の現状】
【０００２】
モルタル、コンクリ−トの補修技術は亀裂、ひび割れ内部に薬剤を充填して補修しなければならないが、このものの多くは、エポキシ樹脂、もしくは粘土鉱物を含有した充填材、もしくは水ガラス系のケイ酸ナトリウム溶液に類するものである。水ガラス系のものはリチウム塩を混入するなどして機能性を高めている。
【０００３】
これらの充填剤や改質剤で市場に提供されているものは、ゲル状のものや液体のものが多い。樹脂や粘土鉱物などのゲル状、あるいはケイ酸ナトリウム系の液状である。揮発性有機化合物で濃度を希釈したり、あるいはリチウム塩を混入するなどして機能性を高めているが、注入してもゲルや液体の粘性が高く、浸入させることは難しい。せいぜい入り口からの数ミリ程度である。そのほとんどは表面近傍の数ミリ程度しか浸入できないのが実状である。したがって、亀裂の深部は空洞になっていると考えざるを得ない。
【０００４】
樹脂系の補修材であるエポキシ樹脂などは、コンクリ−ト表面に塗布しても紫外線による劣化が著しく、耐久性はないので持続的な補修剤とは言い難い。雨水などの水分や大気中の二酸化炭素による経時変化によって炭酸化が進み、表層部が剥離することが指摘されている。
【０００５】
また、水ガラス系の主要成分であるケイ酸ナトリウムの補修剤は、注入することによってナトリウム分がコンクリ−トの骨材と反応し、異常に膨張して組織を破壊することが十分に考えられる。これはアルカリ骨材反応というもので、時間が経過すると顕著に表れてくる現象である。
【０００６】
このようなアルカリ骨材反応を抑制するために、コンクリ−トを構成するセメントとして低アルカリセメントを推奨しているのが現実である。このことを考えても、高濃度のナトリウム分を含有する水ガラス系の溶液を補修剤として使うことは大きな問題がある。再び膨張を引き起こし、微細なクラックが発生して全く補修する意味がなくなる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はコンクリ−ト表面に発生した微細な亀裂、クラックに補修剤が注入できるようにしたことである。すなわち、水溶液と同様な粘性をもち、微細なクラクの深部にも注入できるようにしたことである。さらに、注入後に亀裂内部の材質とも結合し、カルシウムシリケ−ト水和物を生成できるようにしたことである。また、既に炭酸化している亀裂内部の素材は炭酸カルシウム、一部は水酸化カルシウムになっているので、これをケイ酸によって溶解させてカルシウムイオンとし、注入した補修剤と結合してカルシウムシリケ−ト水和物を生成できるようにしたことである。
【０００８】
本申請による注入剤は含有ナトリウム分を極端に低減したことによって、アルカリ骨材反応を抑制し、コンクリ−トの亀裂、クラックの補修が可能になるものである。また、溶液の粘性は水と同様な粘性にし、亀裂の深部まで溶液の注入を可能にしたことである。この注入によって時間の経過によって亀裂内部の素材と反応し、強度の発現が期待できることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
コンクリ−トのクラックを補修する薬剤として、水溶性のケイ酸を合成した。その化学式を特定することは難しいが、主にＨ４ＳｉＯ４、Ｈ６Ｓｉ２Ｏ７で示されるものである。ここに微量のナトリウム分が含有し、溶液のｐＨは目的によって変動させることが可能である。酸性側ではｐＨ ２．０〜６．０、中でも酸性側で使用する場合は２．５〜５．５が望ましい。アルカリ性で使用する場合は８．０〜１３．５、中でも８．２〜１２．５が望ましい。粘性はほとんど水と同じ２５℃で２．０ｍＰａ・Ｓである。
【００１０】
コンクリ−トクラックの内部構造は化学的には炭酸カルシウム、部分的には水酸化カルシウムになっており、これらがコンクリ−ト表面に存在する。これらの鉱物の発生原因は、長期にわたって二酸化炭素の影響を受けるので炭酸化したものである。酸性のケイ酸水溶液を注入することにより炭酸カルシウムをケイ酸によって溶かし、カルシウムイオンとする。このような条件下でアルカリ性のケイ酸を注入するとケイ酸カルシクム水和物が形成され、内部構造を充填する働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
コンクリ−トの亀裂内部の素材である水酸化カルシウム、もしくは炭酸カルシウムを水溶性ケイ酸と混合すると硬化体が作成できる。一例として、ｐＨが９．０のケイ酸水溶液を用いた場合、及びｐＨが３．０のケイ酸水溶液を用いた場合、２５℃の恒温容器で７日間養生した写真を図１，図２，図３に示す。これらの硬化体は材齢によって圧縮強度の発現が確認された。材齢３日、７日、２８日、３ヶ月の各生成物の圧縮強度を図４に示す。
【実施例】
【００１２】
注入器に液体を詰めてコンクリ−トのクラックの発生箇所に注入するか、もしくは高圧注入器で注入する方法を用いる。また、ケイ酸水溶液がコンクリ−トに注入されるときの含浸深さ試験及び吸水率試験を行った。
試験方法
ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）に準じて表１に示す調合のモルタルを、そのフロ−値が１８０±５ｍｍになるように水セメント比を調整して練り混ぜた。そのモルタ
した後、２１日間気中養生（２０℃、６０％ＲＨ）したものを供試体とした。養生終了後、絶乾状態とし、水とケイ酸水溶液の液槽に供試体を含浸した。
【表１】
【表２】
【表３】
含浸深さ試験の結果を表２に示す。また、吸水率試験の結果を表３に示す。実施例ではケイ酸水溶液が実際に浸透していく過程の写真を図５（１時間）、図６（３時間）に示す。これらの結果より、ケイ酸水溶液は水と同様に浸透していくことが判明した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明はコンクリ−トのひび割れ（微少な亀裂、クラック）を補修するための溶液系の浸透性に優れた材料を提供するためのものである。従来はエポキシ樹脂などを亀裂に浸入させているが、これは表層部に貼り付けるようなもので、亀裂の深部まで充填できないので本質的に補修したとは言い難い。また、紫外線による劣化も激しく、耐久性に富む方法ではない。他方、水ガラス系の補修材はゲルの粘性が高く、同様に亀裂の深部まで充填できない。本発明はケイ酸水溶液を用いてコンクリ−ト自体の材質と結合して自動的に強度発現が生じる修復可能な知能材料である。亀裂の深部に至る微細な空隙を充填して強度発現が生じ、マトリックスの修復が可能である。
【００１４】
微細な亀裂をケイ酸水溶液で注入するか、また、大きな亀裂であればケイ酸水溶液で混練したセメントペ−ストを注入するのがよい。もしくはケイ酸水溶液で混練したセメントペ−スト、もしくはモルタルで貼り付け、塗布、吹き付け等の工法によって補修面の化粧を施さなければならない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ酸水溶液のケイ素の濃度を変動させ、溶液のｐＨを酸性で使用する場合、ｐＨ２．０〜６．０、中でも酸性側で使用する場合はｐＨ２．５〜５．５がよい。
【請求項２】
ケイ酸水溶液のナトリウムの濃度を変動させ、溶液のｐＨをアルカリ性で使用する場合、ｐＨ８．０〜１３．５、中でもアルカリ性で使用する場合は８．２〜１２．５がよい。
【請求項３】
ケイ酸水溶液をコンクリ−トの亀裂、ひび割れ、クラックに注入し、亀裂の深部の素材と結合させて強度増加を計る工法。
【請求項４】
ケイ酸水溶液を亀裂に注入した後、ケイ酸水溶液で混練したセメントペ−ストを注入する工法。
【請求項５】
ケイ酸水溶液で混練したセメントペ−スト、もしくはモルタルで補修面に貼り付け、塗布、吹き付け等によって表面改質する工法。
【請求項１】
ケイ酸水溶液のケイ素の濃度を変動させ、溶液のｐＨを酸性で使用する場合、ｐＨ２．０〜６．０、中でも酸性側で使用する場合はｐＨ２．５〜５．５がよい。
【請求項２】
ケイ酸水溶液のナトリウムの濃度を変動させ、溶液のｐＨをアルカリ性で使用する場合、ｐＨ８．０〜１３．５、中でもアルカリ性で使用する場合は８．２〜１２．５がよい。
【請求項３】
ケイ酸水溶液をコンクリ−トの亀裂、ひび割れ、クラックに注入し、亀裂の深部の素材と結合させて強度増加を計る工法。
【請求項４】
ケイ酸水溶液を亀裂に注入した後、ケイ酸水溶液で混練したセメントペ−ストを注入する工法。
【請求項５】
ケイ酸水溶液で混練したセメントペ−スト、もしくはモルタルで補修面に貼り付け、塗布、吹き付け等によって表面改質する工法。
【公開番号】特開２００９−２７４９４２（Ｐ２００９−２７４９４２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９８５１（Ｐ２００８−１４９８５１）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（５９８１３４８７９）有限会社 日本素材工学研究所 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（５９８１３４８７９）有限会社 日本素材工学研究所 (10)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]