(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と一種以上の水溶性珪酸塩とコロイド状珪酸塩と還元剤とを含み、
上記水溶性珪酸塩は、周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を含み、
上記コロイド状珪酸塩は、周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を含み、
上記還元剤は、チオ尿素またはチオ硫酸ナトリウムのいずれかである
ことを特徴とするコンクリートの補修・改質剤。
【請求項２】
請求項１において、上記水溶性珪酸塩とコロイド状珪酸塩とを構成するアルカリ金属は、ナトリウム、カリウムまたはリチウムのいずれかの１である
ことを特徴とするコンクリートの補修・改質剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経年劣化により中性化や亀裂を生じたコンクリートを補修し、更なる劣化の進行を防ぐためにコンクリートを改質するコンクリートの補修・改質剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路、橋梁、あるいは建築物の外壁等に使用されるコンクリートには、地震や重量物の移動等の荷重による亀裂や、酸性雨及び空気中に含まれる炭酸ガス等による中性化が生じ、これによって、コンクリートの劣化や鉄筋の腐食や漏水等が引き起こされるという問題がある。
【０００３】
この対策として、珪酸塩類を主成分とする防水剤や改質材を塗布又は注入し、劣化したコンクリートの補修、改質を行う方法が提案されている。
【０００４】
例えば珪酸ナトリウムを主成分とした無機質浸透性防水剤を塗布又は注入して、乾燥後に散水を数回繰り返すことによってコンクリートに浸透させ、浸透防水保護層を形成する手段が提案されている（例えば特許文献１参照。）。また珪酸ソーダと珪酸カリをモル比で１：１で混合し、水酸化ナトリウムを添加した改質材が提案されており、水酸化ナトリウムの添加量を調節することによってゲル化の速度を調節し、コンクリートの劣化の状態に応じ適切に浸透させることができると記載してある（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特許第２９３７３０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２３９５２３号公報（１〜５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに上記特許文献１に記載の手段において、珪酸ナトリウムを主成分とした無機質浸透性防水剤は、コンクリートに浸透させるため、塗布又は注入して乾燥させたのち、乾燥と散水を５〜７時間待ちながら３回繰り返す必要があり、作業が非常に煩雑で、長時間を要するという問題がある。
【０００６】
また特許文献２記載の改質材は、その技術的意義は、塗布または注入した改質材をコンクリートの深部まで浸透させるために珪酸塩のゲル化を遅くしたことにあり、改質材のコンクリートへの浸透速度については改良されておらず、又、コンクリートとカルシウムとの反応を促進させるために散水を行う必要があり、作業性が良いとは言えない。
【０００７】
すなわち珪酸塩類は、経年劣化により中性化や亀裂を生じたコンクリートの補修、改質に広く用いられているが、コンクリートへの浸透性が悪く、深部まで浸透させることが難しい上、作業も煩雑で長時間を要するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的は、経年劣化したコンクリートに短時間で速やかに深部まで浸透して作業性良く補修、改質できるコンクリートの補修・改質剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、水と一種以上の水溶性珪酸塩とコロイド状珪酸塩と還元剤とを添加した組成物が、中性化や亀裂を生じたコンクリートに速やかに深部まで浸透することを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明によるコンクリートの補修・改質剤の特徴は、水と一種以上の水溶性珪酸塩とコロイド状珪酸塩と還元剤とを含むことにある。
【００１０】
また上記水溶性珪酸塩とコロイド状珪酸塩とを構成するアルカリ金属は、ナトリウム、カリウム又はリチウムのいずれかの１であることが望ましい。そして上記還元剤は、チオ尿素またはチオ硫酸塩のいずれかであることが、なお望ましい。
【００１１】
ここで「水溶性珪酸塩」とは、下記一般式（Ｉ）で表されるものを意味する。
Ｍ2Ｏ・ＸＳｉＯ2                （Ｉ）
なお上記式（Ｉ）において、Ｍは周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を表し、Ｘは正数である。さらに上記「アルカリ金属Ｍ」は、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、リチュウム（Ｌｉ）のいずれかの１が好ましい。また「Ｘ」は、２．０〜５．０が好ましい。
【００１２】
「水溶性珪酸塩」としては、例えば市販品の日本化学工業株式会社社製のＪ珪酸ソーダ１号，２号，３号、珪酸ソーダ４号、１Ｋ珪酸カリ、Ｃ珪酸カリ、Ｂ珪酸カリ、Ａ珪酸カリ、２Ｋ珪酸カリ、珪酸リチウム３０、珪酸リチウム４０、珪酸リチウム４５、珪酸リチウム７５などがあるが、これらに限らず一般式（Ｉ）で示されるものであれば、他のものも含む。
【００１３】
上記「コロイド状珪酸塩」とは、水を分散媒とし、無水珪酸の超微粒子を分散させたコロイド溶液を意味し、粒子径が６〜１２０ｎｍで、安定化させるために周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を含む。コロイド状珪酸塩のサイズは、６〜５０ｎｍの範囲が好ましいが、特にこの範囲に限定されない。また安定化させる為のアルカリ金属は、例えばナトリウム、カリウムあるいはリチウムのいずれかの１が好ましい。
【００１４】
コロイド状珪酸塩としては、例えば日産化学工業株式会社のスノーテックスＸＳ、Ｓ、２０、３０、４０、５０、Ｎ、ＣＭ、２０Ｌ、ＸＬ、ＺＬ、Ｌ、ＭＰ、ＵＰ、ＰＳ−Ｍなどがあるが、特にこれらに限定されない。
【００１５】  本発明のコンクリートの補修・改質剤は、コロイド状珪酸塩と二種以上の水溶性珪酸塩とのいずれか、または双方を合計した固形分の含有率は、５〜４０重量％が好ましく、１０〜２５重量％がさらに好ましい。５重量％未満では補修・改質剤としての効果が弱く、４０重量％を超えると製品がゲル化しやすくなる。【００１６】
上記「還元剤」としては、硫酸第一鉄、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウム、亜硫酸リチウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸カリ、ヒドロキシメタンスルホン酸ナトリウム、チオ尿素、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸カリ、チオ硫酸アンモン、アスコルビン酸、アスコルビン酸ナトリウム、還元糖（オリゴ糖、果糖、ぶとう糖）、またはベンズアルデヒド等が該当するが、これらに限定するものではない。
【００１７】
「還元剤」として好ましいのは、チオ尿素、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、亜硫酸リチウム、または還元糖（オリゴ糖、果糖若しくはぶとう糖）であり、添加量は、０．００１〜２.０重量％が好ましく、０．０１〜１．０重量％がさらに好ましい。
【００１８】
なおコンクリートには、酸化マグネシウムや酸化鉄、酸化アルミニウム等の金属が含まれており、珪酸塩類はこれらの含有金属と反応して酸化劣化する。還元剤を加えると、この酸化劣化を抑制し、浸透速度が速くなると推測されるが、その作用機構は必ずしも明確でない。
【００１９】
本発明のコンクリートの補修・改質剤には、製品の流動性や安定性を高めるため、界面活性剤、多価アルコール、キレート剤、防腐剤等を添加してもよい。なお「界面活性剤」としてはアルキルエーテル型非イオン界面活性剤、及びグリコールエーテル型非イオン界面活性剤が好ましく、多価アルコールとしてはグリセリン、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコールが好ましく、キレート剤としてはＥＤＴＡ−４Ｎa、及びＮＴＡが好ましい。
【００２０】
本発明のコンクリートの補修・改質剤を使用する際には、どのような機材を用いて塗布してもよいが、噴霧器を使用して均一に噴霧することが好ましい。また、ノズル等を使用した注入も可能である。通常、原液で使用するが、必要に応じて希釈して使用することもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るコンクリートの補修・改質剤によれば、経年劣化したコンクリートに短時間で速やかに深部まで浸透して作業性良く補修、改質できる。また従来の珪酸塩類を主成分とするコンクリート改質剤は、塗布後にコンクリートに浸透させるため、散水養生作業を行う必要があり、散水のタイミングは熟練者でないと難しかったが、本発明ではその必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明によるコンクリートの補修・改質剤の含有成分、含有率（重量％）、および入手先等を図１に示す。なお図１には、含有成分の配合比率等を変えた配合Ａ、配合Ｂ、及び配合Ｃを示してある。また本発明との比較のため、従来例としてコロイド状珪酸塩と還元剤とを含有しないものを配合Ｄ、還元剤を含有しないものを配合Ｅとして示す。
【００２３】
これらの配合Ａ〜配合Ｅのコンクリートの補修・改質剤の効果を確認した結果を、実施例１及び２に示す。
【実施例１】
【００２４】  施工後３ヶ月経過した平坦で日の当たらないコンクリート面において、１００ｃｍ×１００ｃｍの区画に、図１に示す配合Ａ〜配合Ｅのコンクリートの補修・改質剤を、それぞれ噴霧器で３００ミリリットル／ｍ２塗付し、乾いて色が変わるまでの時間を目視測定した。この試験は、気象条件を考慮し、外気温度が８℃と１５℃とで、二度行った。外気温度が８℃、無風状態での試験の結果を図２に示す。また外気温度が１５℃、無風状態での試験の結果を図３に示す。【００２５】
上記図２及び図３に示すように、本願発明によるコンクリートの補修・改質剤（配合Ａ、配合Ｂ、及び配合Ｃ）は、いずれも従来技術（配合Ｄ及び配合Ｅ）に較べて、コンクリートへの浸透速度が約２倍に増加することが確認できた。
【実施例２】
【００２６】
コンクリートを直径１０ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱に打設し、２日後に脱型し７日間湿布養生した。その後６０日間２０℃の恒温室内で静置し、円柱コンクリート試験体を作成した。このコンクリート試験体の成分を図４に示す。
【００２７】  次にこの円柱コンクリート試験体を、２０℃の恒温室内にて、直径１０ｃｍ高さ１５ｃｍのアクリル製円柱ケースに入れ、アクリルケースとコンクリート試験体との隙間をエポキシ樹脂系接着剤により接合した。次いでコンクリートの補修・改質剤を３９２．５ミリリットル入れて密閉し、６０分、１２０分後の液の減少量を測定した。この液の減少量の測定結果を図５に示す。なお図５に示す「浸透量（ｍｌ／ｍ２）」とは、液の減少量（ミリリットル）を円柱コンクリート試験体の断面積（ｍ２）で割った値、すなわち１平方メートル当たりのミリリットルに換算した値である。【００２８】
上記図５に示すように、本願発明によるコンクリートの補修・改質剤（配合Ａ、配合Ｂ、及び配合Ｃ）は、いずれも従来技術（配合Ｄ及び配合Ｅ）に較べて、コンクリートへの浸透量が約２倍に増加することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
コンクリートへの浸透性に優れ、中性化、亀裂等を生じたコンクリートを効果的に補修・改質して漏水、及び鉄筋の腐食を防止でき、コンクリート及び土木建築に関する産業等に広く利用することができる。また、従来の珪酸塩類を主成分とするコンクリート改質剤は塗布後、コンクリートに浸透させるため、散水養生を行う必要があったが、この作業手間を無くした。散水のタイミングを決めるのは熟練者でないと難しかったがその必要がなくなり、幅広い業者が作業できるためコンクリート及び土木建築に関する産業等に、広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明の含有成分等の１例を示す表である。
【図２】本願発明の効果の確認試験結果を示す表である。
【図３】本願発明の効果の他の確認試験結果を示す表である。
【図４】本願発明の効果の確認試験に使用したコンクリートの成分を示す表である。
【図５】本願発明の効果の他の確認試験結果を示す表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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