(57)【要約】【課題】セメントの性能を活かし、かつ、高い流動性を有する補修材を提供する。【解決手段】セメントと、細骨材または／および流動性調整材とを含有する補修材について、フライアッシュを含有させた。特に、フライアッシュは、含有されている未燃カーボンの自燃温度以上に加熱されて前記未燃カーボンが除去された加熱改質フライアッシュとした。さらに、加熱改質フライアッシュは、コンクリート用フライアッシュの規格であるＪＩＳＡ６２０１の１種を満たす加熱改質フライアッシュとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントと、細骨材または／および流動性調整材とを含有する補修材であって、
フライアッシュを含有し、
前記フライアッシュは、
含有されている未燃カーボンの自燃温度以上に加熱されて前記未燃カーボンが除去された加熱改質フライアッシュである
コンクリートの補修材。
【請求項２】
前記加熱改質フライアッシュは、
コンクリート用フライアッシュの規格であるＪＩＳＡ６２０１の１種を満たす加熱改質フライアッシュである
請求項１記載のコンクリートの補修材。
【請求項３】
前記フライアッシュは、補修材全体に対する割合が１重量％〜４０重量％であり、
前記セメントは、補修材全体に対する割合が２５重量％〜６０重量％であり、
前記加熱改質フライアッシュは、比表面積が５，００１ｃｍ２／ｇ以上のものであり、
０．０１重量％〜２重量％の化学混和剤が含有されている
請求項２記載のコンクリートの補修材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンクリート等の建材により製造された建造物を補修する補修材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートのひび割れ等を補修する補修材として、有機系のものと無機系のものが提案されている。このような補修材は、補修必要箇所へ吹き付けあるいは塗布するなど、適宜の方法で利用される。
【０００３】
ここで、例えば隙間が０．２ｍｍ以下のひび割れのような微細な隙間に対する補修は、有機系のもの、特に樹脂系のものが用いられている。この樹脂系のものは、流動性が高いために、ひび割れ内に入り込みやすく、微細な隙間の補修に適している。  
しかしながら、このような樹脂系も含む有機系の補修材は、紫外線により劣化しやすいという問題がある。
【０００４】
一方、無機系の補修材として、セメント系の補修材が提案されている。このセメント系の補修材は、紫外線に強い傾向がある。  
セメントに言及している補修材として、コンクリート体用の注入補修材が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１には、二液反応形のエポキシ樹脂基剤を用いることで、低圧での施工が可能で、かつ細かい隙間に適切に注入できるとされている。そして、注入補修材の粘度を高くしたい場合には、セメントを添加すれば良いことが記載されている。セメントを加えることで、セメントの利点を含めた複合材とすることができるとされている。
【０００５】
しかしながら、このコンクリート体用の注入補修材は、粘度を小さくすることでより微細な隙間にまで十分に注入補修材を浸透させることができるものである。すなわち、セメントを添加することで粘度が上がるものであるから、セメントの量と微細な隙間への浸透度が反比例する。従って、セメントの特性を十分に活かし、かつ、微細な隙間にも注入補修材を浸透させられるようなものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０１８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は、上述した問題に鑑み、セメントの性能を活かし、かつ、高い流動性を有する補修材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、セメントと、細骨材または／および流動性調整材とを含有する補修材であって、フライアッシュを含有し、前記フライアッシュは、含有されている未燃カーボンの自燃温度以上に加熱されて前記未燃カーボンが除去された加熱改質フライアッシュであるコンクリートの補修材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明により、セメントの性能を活かし、かつ、高い流動性を有する補修材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の補修材の効果を写真により説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者は、流動性が高く、耐用年数の高い補修材を開発するべく鋭意研究を重ねた。有機系の補修材は、流動性が高いものの紫外線に弱く、セメント系の補修材は、紫外線に強いものの流動性が低いために、微小な隙間を補修できる良好な補修材の製造は困難であった。また、海辺の建築物など塩害を受ける構造物に対して、塩害に強い補修材も提供したいと考えていたが、従来の補修材では塩害に強いものがなかった。
【００１２】
こうして鋭意研究を重ねた結果、セメント系の補修材にフライアッシュを混入することで、流動性、紫外線耐性、および塩害耐性の強化を実現した。そして、フライアッシュを加熱改質フライアッシュとすることでより性能が向上し、特にＪＩＳＡ６２０１規格の１種相当の加熱改質フライアッシュとすることで微小な隙間にも十分入り込んで紫外線耐性、塩害耐性および中性化耐性に優れた補修材を得た。
【００１３】
この補修材は、セメント、細骨材、ポリマー、化学混和剤、繊維、および加熱改質フライアッシュを配合したものである。これらのうち、減水性調整材として配合されているのは、ポリマーおよび化学混和剤である。
【００１４】
セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超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、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、またはその他のセメント、もしくはこれらの複数を用いたセメントなど、適宜のセメントとすることができる。  
補修材に含有されるセメントの割合は、２０重量％〜６０重量％とすることができ、２５重量％〜５０重量％とすることが好ましく、３０重量％〜４５重量％とすることがより好ましく、３５重量％〜４０重量％とすることが好適である。
【００１５】
細骨材は、海砂、川砂、山砂、砕砂、またはその他の砂、若しくはこれらの複数を用いた細骨材など、適宜の細骨材とすることができる。  
補修材に含有される細骨材の割合は、４０重量％〜７０重量％とすることができ、４５重量％〜６５重量％とすることが好ましく、５０重量％〜６０重量％とすることがより好ましい。  
この細骨材は、篩にかける等の方法により、２ｍｍ以下の細骨材を用いることができ、１．５ｍｍ以下の細骨材を用いることが好ましく、１．２５ｍｍ以下の細骨材を用いることがより好ましい。特に１．２５ｍｍ以下とすることで、強度および施工性が好適になる。
【００１６】
ポリマーは、アクリル系樹脂エマルジョン、メタクリル系樹脂エマルジョン、酢ビ系樹脂エマルジョン、各種共重合樹脂エマルジョン、またはその他の樹脂エマルジョンなどの再乳化形粉末樹脂、若しくはこれらの複数を用いたポリマーなど、適宜のポリマーとすることができる。  
補修材に含有されるポリマーの割合は、０重量％〜２０重量％とすることが好ましく、５重量％〜１５重量％とすることが好適である。  
また、このポリマーを含有させることで、補修材に材料追従性を持たせることができる。
【００１７】
化学混和剤は、適宜の減水剤とすることができ、１２〜１５％の減水率である高性能減水剤が好ましい。この高性能減水剤は、例えば、主成分がナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、またはポリカルボン酸塩など、適宜のスルホン酸塩を主成分とする高性能減水剤とすることができる。  
補修材に含有される化学混和剤の割合は、０．０１重量％〜２重量％とすることができ、０．１重量％〜０．３重量％とすることが好適である。
【００１８】
この化学混和剤は、特に高性能減水剤を用いて練り混ぜ、使用する水の量を減らすことで、強度を必要な強度に高めることができる。また、化学混和剤は、液体タイプではなく粉体タイプのものを用いることで、事前に全ての材料（セメント、細骨材、ポリマー、化学混和剤、繊維、および加熱改質フライアッシュ）をミックスした状態にしておき、混練時に水と混練するだけで済み、作製を容易にすることができる。
【００１９】
繊維は、ビニロン、ポリプロピレン、ナイロンなどの合成樹脂繊維、ガラスなどの短繊維、またはその他の繊維、もしくはこれらの複数を用いた繊維など、適宜の繊維とすることができる。  
補修材に含有される繊維の割合は、０重量％〜５重量％とすることができ、０．０１重量％〜１重量％とすることが好ましく、０．０３重量％〜０．１重量％とすることが好適である。
【００２０】
この繊維により、施工直後に微細ひび割れ（マイクロクラック）が発生することを防止できる。すなわち、追従性の少ない無機系材料を中心に補修材を配合すると、施工直後に微細ひび割れが発生しやすくなるが、繊維によってこれを防止することができる。
【００２１】
フライアッシュは、石炭火力発電所等で微粉炭機により粉砕された石炭を燃やした際に副産される石炭灰のうち、微粉炭燃焼ボイラの燃焼ガスから電気集塵器により採集された球状ガラス質の灰（飛灰）を用いることができ、特に加熱によって改質した加熱改質フライアッシュを用いることが好ましい。加熱改質フライアッシュは、処理前のフライアッシュを未燃カーボンの自燃温度である８００℃以上に加熱し、自燃により未燃カーボンが除去された状態の加熱改質フライアッシュとすることが好ましい。ここで、除去とは、完全に除去されただけでなく、ある程度が除去されたことを含む。また、加熱改質フライアッシュは、適宜の分級装置によって分級されていることが好ましい。分級後の加熱改質フライアッシュは、比表面積が１，５０１ｃｍ２／ｇ以上のものとすることができ、２，５０１ｃｍ２／ｇ以上のものとすることが好ましく、５，００１ｃｍ２／ｇ以上のものとすることがより好ましく、７，０００ｃｍ２／ｇ以上のものとすることが好適である。また、分級後の加熱改質フライアッシュは、比表面積が１５，０００ｃｍ２／ｇ以下のものとすることができ、１４，０００ｃｍ２／ｇ以下のものとすることが好ましく、１３，０００ｃｍ２／ｇ以下のものとすることがより好ましく、１２，０００ｃｍ２／ｇ以下のものとすることが好適である。
【００２２】
この加熱改質フライアッシュは、コンクリート用フライアッシュの規格であるＪＩＳＡ６２０１の１種を満たす加熱改質フライアッシュとすることが好適である。
【００２３】
補修材に含有されるフライアッシュの割合は、０．１重量％〜４０重量％とすることができ、１重量％〜３０重量％とすることが好ましく、３重量％〜１５重量％とすることがより好ましく、５重量％〜８重量％とすることが好適である。
【００２４】
補修材は、上述した材料を用いて、次のように作製される。  
まず、セメント、細骨材、ポリマー、化学混和剤、繊維、および加熱改質フライアッシュを、上述した配合条件に適合する配合で混合する。このとき、全て乾燥状態であるため、容易に混合できる。この混合により、粉末状の補修材原料が完成する。
【００２５】
次に、この混合により作製した補修材原料に水を加えて混練する。このとき加える水の割合は、補修材原料に対して２０重量％〜６０重量％とすることができ、３０重量％〜５０重量％とすることが好ましく、３５重量％〜４０重量％とすることが好適である。  
これらを十分に混練することで、補修材が完成する。
＜本実施形態の補修材の効果＞
以上の構成および作製方法により完成した補修材は、セメントの性能を活かし、かつ、高い流動性を発揮することができる。従って、コンクリートのクラック等を適切に補修することができる。
【００２６】
その上、使用後の補修材は、フライアッシュの主成分である二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）およびアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が、セメント水和生成物である水酸化カルシウムが常温で化学反応（ポゾラン反応）を起こす。この「ポゾラン反応」により、補修材は、時間経過と共に組織内部の空隙を充填してゆき、コンクリート組織が緻密化し、長期強度が増進し、遮塩性が向上する。
【００２７】
ポゾラン反応の効果を詳述すると、次の効果がある。  
長期強度の増進：  
ポゾラン反応が長期間継続するため、セメントだけの場合よりも長期強度が増進。セメントの使用量の節減をはかることができる。  
水密性の向上：  
ポゾラン反応により、不溶性の固い物質が生成され、コンクリートの組織を緻密にする。これにより、空隙が充填されていき、日時の経過とともに水密性が増す。  
化学抵抗性の向上：  
ポゾラン反応の際に生成されるケイ酸カルシウム水和物が組織を緻密にするとともに、反応によって遊離した不安定な水酸化カルシウムがフライアッシュの成分と結合するので、硫酸塩、海水、薬液等に対して抵抗性が向上する。
【００２８】
さらに、加熱改質フライアッシュとして、ＪＩＳＡ６２０１規格の１種相当の加熱改質フライアッシュを用いたことで、０．２ｍｍ以下の隙間でも浸透させることができる非常に高い流動性を発揮でき、微細なクラック等を好適に補修することができる。
【００２９】
また、補修材は、補修対象物が乾燥状態の場合だけでなく、補修対象物が湿潤状態でも乾燥状態でも使用することができる。  
また、補修材は、塩害に対する耐性が強く、海岸近くの建造物等に好適に使用することができる。
【００３０】
また、補修材は、耐酸性の機能を有する。  
また、補修材は、中性化防抑制機能を発揮することができる。このため、中性化するような性質をもつコンクリートの表面に補修材を塗布することで、コンクリートの中性化を抑制する機能を発揮することができる。
【００３１】
また、補修材の原料である加熱改質フライアッシュは、フライアッシュに含まれている硫黄分、窒素分が加熱により減少している。このため、このような加熱改質フライアッシュを用いた補修材は、加熱改質していないフライアッシュを用いるよりも、貯蔵時の固結を防止する効果、および、コンクリートやモルタルからのアンモニアの発生を抑制する効果を有する。
【００３２】
また、補修材は、原料に加熱改質フライアッシュを用いることで、フライアッシュに含まれる未燃カーボンが化学混和剤を吸着してしまい性状が不安定になることを防止できる。すなわち、加熱改質していないフライアッシュを用いると、フライアッシュに未燃カーボンがあるため、この未燃カーボンが化学混和剤を吸着する。そうすると、補修材の性状が不安定になる。これに対して、加熱改質フライアッシュを用いると、未燃カーボンが除去されているため、このような問題を解消することができる。
【００３３】
また、補修材は、加熱改質フライアッシュが用いられているため、未燃カーボンが含まれているフライアッシュを用いた場合のように、含有される未燃カーボンによって色が黒っぽくなることを防止できる。
【００３４】
また、このように補修材に加熱改質フライアッシュを用いることで、火力発電所での廃棄物として問題になるフライアッシュを有効利用でき、火力発電所の廃棄物を削減できるとともに、補修材に含まれるセメントを減少させることができる。これにより、ＣＯ２排出削減の効果がある。
【００３５】
また、セメント使用量を減少できることと、ポゾラン反応によるｐＨの低下により、アルカリシリカ反応によるひび割れを抑制することができる。なお、アルカリシリカ反応とは、骨材がセメント中のアルカリ成分と反応して骨材表面にケイ酸ソーダを生成し、周囲から水分を吸収して膨張し、骨材周辺のセメントペーストに浸透圧による水圧を与えて、ひび割れを発生させる反応である。
【００３６】
また、補修材は、含有されている加熱改質フライアッシュにより、ワーカビリティーを向上させることができる。すなわち、加熱改質フライアッシュは微細な球形をしているため、これを混和した補修材は流動性が著しく改善される。これにより、填隙性がよくなり、仕上り面が滑らかで美しくなる。
【００３７】
また、補修材は、強度が求められるコンクリートの補修において十分な強度を発揮できる。すなわち、表面の見た目の修繕に用いられるモルタルとは異なり、コンクリートは、建築物の構造体や、土砂を支える擁壁に用いられるなど、強度が要求される場所に用いられる。従って、このコンクリートの破損に対する補修は、単に見た目を補修するだけではなく、強度を高めることが求められる。特に、鉄筋が埋設されている鉄筋コンクリートにおいては、コンクリートにクラックが生じると、そこから雨水が侵入して内部の鉄筋に錆びが生じ、この錆びによって膨張した鉄筋がコンクリートを押し出して、重度になると鉄筋が露出する爆裂状態となるために、これを防止する必要がある。このように、建築物の構造体としての強度が要求されるコンクリートのひび割れ（クラック）が生じた際に、本実施形態の補修材は、０．２ｍｍ以下の微細なクラック内にも十分に含浸できる流動性を有し、かつ、建築物の構造体としての強度を維持する補修をすることができる。つまり、コンクリートのひび割れ等に含浸した補修材が、振動等によって崩れて機能を果たさなくなるということを防止でき、かつ、コンクリートの強度を維持する機能を発揮できる。  
以下、本願発明の一実施形態を図面と共に説明する。
【実施例１】
【００３８】
実施例１の補修材について説明する。次の表１は、実施例１の補修材に用いられる材料を示し、表２は、実施例１の補修材に用いられる材料の配合を示している。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【表２】
2018193293.tif 000004
【００４１】
表１の材料、および表２の配合割合に示すように、実施例１では、材料として次の種類のものを次の配合割合で利用している。
【００４２】
水：上水道水４０ｇ  
セメント：普通ポルトランドセメント４５０ｇ  
加熱改質フライアッシュ：加熱改質フライアッシュ１種９０ｇ  
その他：高炉スラグ微粉末６０ｇ  
化学混和剤：高性能減水剤４．２ｇ  
ポリマー：なし  
繊維：なし
この材料を用いて、水以外のものを混合し、その後に水により混練して作製した補修材は、上述した効果が得られた。その効果について、図１の写真を用いた説明図とともに説明する。
【００４３】
図１（Ａ１）〜図１（Ａ４）は、ＥＰＭＡによる補修材施工断面の面分析写真を示しており、それぞれ写真上が補修面となっている。いずれも、塩分浸透促進試験の結果を解析したものである。
【００４４】
図１（Ａ１）は、０．２ｍｍの隙間に実施例１の補修材を施工したものであり、図１（Ａ２）は、１．０ｍｍの隙間に実施例１の補修材を施工したものであり、図１（Ａ３）は、０．２ｍｍの隙間で実施例１の補修材を施工していないものであり、図１（Ａ４）は、１．０ｍｍの隙間で実施例１の補修材を施工していないものである。
【００４５】
図１（Ａ３）および図１（Ａ４）に示すように、補修材施工無しの供試体は塩分が表面を通過し内奥まで浸透しているのがわかる。これに対し、加熱改質フライアッシュを用いた実施例１の補修材は、塩分侵入が表面組織で止まっており、遮塩性が高いことを確認できる。
【００４６】
図１（Ｂ１）は、補修材を施工していない場合の写真を示し、図１（Ｂ２）は、実施例１の補修材を施工した場合の写真を示している。  
図１（Ｂ１）に示すように、補修材を施工していない場合、中性化が進んでいることを確認できる。図１（Ｂ２）に示すように、実施例１の補修材を施工した場合、中性化の反応が非常に遅いことを確認できる。
【００４７】
なお、本願発明は本実施形態に限られず他の様々な実施形態とすることができる。  
例えば、加熱改質フライアッシュの量に関して、セメントを含有する従来の補修材において、セメント含有量の一部を加熱改質フライアッシュに置換して本実施形態の補修材することができる。具体例としては、「水：２．７５，セメント：８．４，細骨材：１６，ポリマー：０．６，高性能減水剤：０．０５」（単位はいずれもｋｇ）の補修材において、セメント含有量を６．９（ｋｇ）に減少させ、代わりに加熱改質フライアッシュを１．５（ｋｇ）含有させることができる。
【００４８】
この場合、施工初期の強度は従来の補修材よりも本実施形態の補修材の方が若干劣るものの、ポゾラン反応により、日数経過と共に本実施形態の補修材の強度が高まり、長期強度が従来以上に高くなる。それに、上述した本実施形態の補修材の効果も得られる。
【００４９】
また、加熱改質フライアッシュの量に関して、細骨材を含有する従来の補修材において、細骨材含有量の一部を加熱改質フライアッシュに置換することができる。具体例としては、「水：２．７５，セメント：８．４，細骨材：１６，ポリマー：０．６，高性能減水剤：０．０５」（単位はいずれもｋｇ）の補修材において、細骨材含有量を１４．５（ｋｇ）に減少させ、代わりに加熱改質フライアッシュを１．５（ｋｇ）含有させることができる。
【００５０】
このようにした本実施形態の補修材は、従来の配合よりも総粉体量が多くなり、強度が高まる。それに、上述した本実施形態の補修材の効果も得られる。
【００５１】
また、加熱改質フライアッシュの量に関して、セメントと細骨材を含有する従来の補修材において、セメントおよび細骨材の含有量の一部を加熱改質フライアッシュに置換することができる。具体例としては、「水：２．７５，セメント：８．４，細骨材：１６，ポリマー：０．６，高性能減水剤：０．０５」（単位はいずれもｋｇ）の補修材において、セメント含有量を７．９（ｋｇ）、細骨材含有量を１５（ｋｇ）に減少させ、代わりに加熱改質フライアッシュを１．５（ｋｇ）含有させることができる。
【００５２】
このようにした本実施形態の補修材は、材齢２８日で従来の補修材と同等の強度が得られることに加え、ポゾラン反応により長期強度が高まる。それに、上述した本実施形態の補修材の効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本願発明は、コンクリート等を用いた建造物においてひび割れ等を補修する産業に利用することができる。
【図１】
2018193293.tif 000005