(57)【要約】      （修正有）【課題】コンクリート構造物の長期耐久性を確保するひび割れ補修方法およびコンクリート材料を提供する。【解決手段】コンクリートのひび割れ補修方法は、ホウケイ酸ガラス粉末をコンクリート中に６０〜９０ｋｇ／ｍ３の含有量で含むコンクリートのひび割れ部に、水酸化カルシウム飽和溶液を０．００５〜０．０１ＭＰａの圧力で注入することにより、該ひび割れ部を補修する、コンクリートのひび割れ補修方法該方法に用いるコンクリート材料である。【選択図】図２Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウケイ酸ガラス粉末をコンクリート中に６０〜９０ｋｇ／ｍ３の含有量で含むコンクリートのひび割れ部に、水酸化カルシウム飽和溶液を０．００５〜０．０１ＭＰａの圧力で注入することにより、該ひび割れ部を補修することを特徴とする、コンクリートのひび割れ補修方法。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリートのひび割れ補修方法において、ひび割れの幅は０．２ｍｍ以下であり、水酸化カルシウム溶液を、１２０時間以上注入することを特徴とする、コンクリートのひび割れ補修方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のコンクリートのひび割れ補修方法に適用されるコンクリートを構成するコンクリート材料であって、ホウケイ酸ガラス粉末を６０〜９０ｋｇ／ｍ３の含有量で含むことを特徴とする、コンクリート材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートのひび割れ補修方法及び該方法に用いるコンクリート材料に関し、特に、コンクリート構造物に発生した微細なひび割れも効率よく補修して、コンクリート構造物の長期耐久性を確保することができる、コンクリートのひび割れ補修方法及び該方法に用いるコンクリート材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、圧縮に対する耐力は大きい一方で引張に対する耐力は小さいため、コンクリートに引張応力が作用したり、温度変化や乾燥によって体積変化が生じると、ひび割れが生じ易いといった欠点がある。
鉄筋コンクリート構造物にひび割れが発生すると、美観を損なうばかりでなく、大気中の炭酸ガスや雨水等がひび割れ面からコンクリート内部に浸透し、埋設された鉄筋を腐食させ、構造的な欠陥の原因となり得る。
そのため、過度なひび割れの発生に対しては、コンクリート構造物の長期耐久性を確保するため、補修を施すことが重要となる。
【０００３】
コンクリートのひび割れを補修する方法としては、コンクリートの表面全体にセメントペーストやポリマーモルタルなどを塗布してひび割れを覆う方法、ひび割れ内部にエポキシ樹脂や微粒子セメント分散液などの封止剤を充填する方法などがある。
コンクリート表面にセメントペーストやポリマーモルタルを塗布してひび割れを覆う方法は、ひび割れの内部にまでセメントペーストやポリマーモルタルを充填させることが重要であるが、実際には、セメントペーストやポリマーモルタルをひび割れ内部まで十分に充填させることは困難であり、ひび割れ内部全体を十分に補修することは実状不可能である。
【０００４】
また、ひび割れ内部に封止剤を充填する方法は、以下のような問題が挙げられる。
エポキシ樹脂でひび割れを封止する場合、コンクリート表面のひび割れに注入プラグを取り付け、周辺のひび割れを封止した上でひび割れの内部にエポキシ樹脂を注入している。
しかし、現在使用されているエポキシ樹脂は比較的小さいひび割れに対応できるものであっても、コンクリート表面のひび割れ幅が最低０．２ｍｍ程度は必要であり、ひび割れ先端部であって該ひび割れの幅が０．０５ｍｍよりも狭いひび割れ箇所まで注入することは困難であり、微細なひび割れ内部の補修を十分に行うことはできなかった。
【０００５】
また、ひび割れに微粒子セメント分散液を適用した場合も、上記エポキシ樹脂と同様に、コンクリート表面のひび割れ幅が０．２ｍｍ程度は必要であり、ひび割れ先端部であって該ひび割れの幅が０．０５ｍｍよりも狭いひび割れ箇所まで注入することは困難であった。
更に、ひび割れ内部が乾燥している場合には、注入した分散液中の水分がひび割れ内壁からコンクリートに吸収され、ひび割れ内部を該分散液がひび割れ先端部に向かって注入されている最中に流動性を失い、内部の深い部分まで充填できなくなる恐れがあった。
また逆に、ひび割れ内部が過度に濡れていると、分散液の水分率が高まり、硬化物の強度が低下してしまうという問題もあった。
【０００６】
コンクリート構造物のひび割れ補修方法として、特開２００５−０８１８２４号公報（特許文献１）には、水硬性組成物が理論水量に満たない水量でも自形を維持する程度に固化した部分水和成形体を、コンクリート構造物のひび割れの表面部に充填適用し、次いで水を添加して、残存する水和活性を完結・硬化せしめて、コンクリートのひび割れ補修に適用することが記載されている。
しかし、上記方法は、ひび割れを補修する方法としては簡便であっても、ひび割れ部分の深い箇所まで補修することは困難である。
【０００７】
また、特開２０００−２６４７０６号公報（特許文献２）には、微粒子系ポリマーセメントスラリーと、凝結調整剤が添加された速硬性セメントスラリーとを、並列管又は二重管の先端を出る瞬間に混合することにより得られたひび割れ補修用注入剤を、コンクリートのひび割れに注入して補修する方法が開示されている。
しかし、上記方注入剤を用いる方法であっても、該注入剤をひび割れ部分の深い箇所まで注入して補修することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−０８１８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述した問題点を解消し、コンクリート構造物に発生したひび割れ、特に幅が小さいひび割れ内部全体を確実かつ効率的に補修する方法及び該方法に用いるコンクリート材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、コンクリート構造物を新設する際に予め発生するであろうひび割れを補修することを前提とするものであり、コンクリート構造物に適用するコンクリート材料に、予めホウケイ酸ガラス粉末を所定量混和させておいて、ひび割れが発生した際に、水酸化カルシウム飽和溶液をひび割れ部に注入することで、数日の間にひび割れを修復することができる、ひび割れ補修方法である。
【００１１】
本発明のコンクリートひび割れ補修方法は、ホウケイ酸ガラス粉末をコンクリート中に、６０〜９０ｋｇ／ｍ３の含有量で含むコンクリートのひび割れ部に、水酸化カルシウム飽和溶液を０．００５〜０．０１ＭＰａの圧力で注入することにより、該ひび割れ部を補修することを特徴とする、コンクリートのひび割れ補修方法である。
好適には、上記本発明のコンクリートひび割れ補修方法において、ひび割れの幅は０．２ｍｍ以下であり、水酸化カルシウム溶液を、１２０時間以上注入することを特徴とする、コンクリートのひび割れ補修方法である。
【００１２】
本発明のコンクリート材料は、上記本発明のコンクリートのひび割れ補修方法に適用されるコンクリートを構成するコンクリート材料であって、ホウケイ酸ガラス粉末を６０〜９０ｋｇ／ｍ３の含有量で含むことを特徴とする、コンクリート材料である。
【発明の効果】
【００１３】
従来のコンクリートの表面全体にセメントペーストやポリマーモルタルなどを塗布してひび割れを覆う補修方法、ひび割れ内部にエポキシ樹脂や微粒子セメント分散液などの封止剤を充填する補修方法は、微細なひび割れ内部にまで当該ペーストやモルタル、更には樹脂や分散液を注入することが困難なため、０．２ｍｍ以下のひび割れを完全に補修することはできなかったが、本発明の補修方法は、微細なひび割れを完全に補修することが可能となり、止水性も優れているものである。
さらに、本発明のひび割れ補修方法に用いるコンクリート材料等は、比較的安価なため、補修方法にかかるコストを低減することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ひび割れを設けた、一例のコンクリート供試体の平面図である。
【図２Ａ】比較例１における、ひび割れ部に注入する水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係を、コンクリート中に含まれるホウケイ酸ガラスの含有量および注入圧ごとに示した線図である。
【図２Ｂ】比較例２における、ひび割れ部に注入する水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係を、コンクリート中に含まれるホウケイ酸ガラスの含有量および注入圧ごとに示した線図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例１における、ひび割れ部に注入する水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係を、コンクリート中に含まれるホウケイ酸ガラスの含有量および注入圧ごとに示した線図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例２における、ひび割れ部に注入する水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係を、コンクリート中に含まれるホウケイ酸ガラスの含有量および注入圧ごとに示した線図である。
【図２Ｅ】本発明の実施例３における、ひび割れ部に注入する水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係を、コンクリート中に含まれるホウケイ酸ガラスの含有量および注入圧ごとに示した線図である。
【図２Ｆ】本発明の実施例４における、ひび割れ部に注入する水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係を、コンクリート中に含まれるホウケイ酸ガラスの含有量および注入圧ごとに示した線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のコンクリートひび割れ補修方法及び該方法に用いるコンクリート材料を以下に詳細を説明するが、これらに限定されるものではない。
本発明のコンクリートひび割れ補修方法は、ホウケイ酸ガラス粉末をコンクリート中に、６０〜９０ｋｇ／ｍ３の含有量で含むコンクリートのひび割れ部に、水酸化カルシウム飽和溶液を０．００５〜０．０１ＭＰａの圧力で注入することにより、該ひび割れ部を補修する方法である。
このように、コンクリート構造物を構成する、本発明のコンクリート材料に予めホウケイ酸ガラス粉末を所定量混和させておくことで、細かいひび割れも効率よく確実に補修することができる。
【００１６】
補修の対象となるコンクリート構造物を構成するコンクリート中には、ホウケイ酸ガラス粉末が含有されている。
当該ホウケイ酸ガラス粉末は、水酸化カルシウムと反応して、ホウケイ酸ガラスのアルカリ溶解、カルシウム化合物の析出・固化によって、ひび割れ、特に幅が０．２ｍｍ以下のひび割れを効率よく補修することができるものである。
【００１７】
該ホウケイ酸ガラス粉末の粒度は、特に限定されないが、溶解性及び反応性の点から、粒度は０．０７５〜０．３ｍｍであることが好ましい。
該ホウケイ酸ガラス粉末は、コンクリート材料中に６０〜９０ｋｇ／ｍ３となる量で含有させる。
該含有量が、６０ｋｇ／ｍ３未満では、ひび割れを完全に修復することが困難となり、また９０ｋｇ／ｍ３を超えると当該コンクリート材料の流動性を著しく低下させ、コンクリート構造物の施工性が悪化する。
【００１８】
また、上記ホウケイ酸ガラス粉末が配合されるコンクリート材料中の組成は特に限定されず、任意のコンクリート材料中に上記ホウケイ酸ガラス粉末を配合させることができる。
【００１９】
前記コンクリート材料に含有される他の材料としては、セメント、細骨材、粗骨材、水、必要に応じて添加される公知の各種添加剤がある。
【００２０】
セメント材料としては、任意のセメント材料を使用することができ、例えば、普通、早強などの各種ポルトランドセメントや、高炉セメント、シリカセメント及びフライアッシュセメントの各種混合セメントや、白色ポルトランドセメント及びアルミナセメント等、市場で入手できる種々のセメントを例示することができ、これらを単独で又は混合して用いることができる。
また、前記セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカフューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、Ｉ型及びＩＩ型及びＩＩＩ型無水石膏等の混和材を、単独でもしくは併用して、適量配合することも可能である。
【００２１】
また、細骨材としては、コンクリートに使用される細骨材であれば使用可能であり、粗骨材としても、コンクリートに使用される粗骨材であれば使用可能である。
骨材としては、天然骨材、人工骨材何れのものを用いてもよく、天然骨材としては、川砂、山砂、海砂、陸砂、川砂利、山砂利、海砂利、火山れきなどが例示でき、また、人工骨材としては、砕砂、砕石、高炉スラグ細骨材、高炉スラグ粗骨材、人工軽量細骨材、人工軽量粗骨材、銅スラグ細骨材、フェロニッケル細骨材、電気炉酸化スラグ細骨材、電気炉スラグ粗骨材、溶融スラグ細骨材、溶融スラグ粗骨材などが例示できる。
【００２２】
さらに、当該コンクリート材料には、本発明の効果を損なわない範囲で、収縮低減剤、膨張材、ＡＥ減水剤などのコンクリート用混和材を配合することも可能である。
【００２３】
また、本発明を適用するコンクリートを調製するための混練水としての量は、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％が一般的な配合量である。
【００２４】
本発明のコンクリート材料は、上記ホウケイ酸ガラス粉末を含む上記各材料を均一に配合して調製する。混合の条件、混合機の種類などに限定はなく、それぞれの材料を施工時に混合して用いてもよいし、予め、その一部あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
混合装置としては、既存の任意の装置が使用可能であり、例えば、パン型強制ミキサ、二軸強制練りミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、ナイタミキサ、傾動ミキサ、連続練りミキサ等公知のものを用いることができる。
【００２５】
本発明のコンクリートのひび割れ補修方法は、上記コンクリート材料を用いて建設された又は製造されたコンクリート構造物のひび割れ、特に幅が０．２ｍｍ以下の微細なひび割れ部に、水酸化カルシウム飽和溶液を供給することにより、ホウケイ酸ガラスのアルカリ溶解、カルシウム化合物の析出・固化によって、ひび割れを補修する方法であり、止水する方法である。
【００２６】
このように、補修を予め予測して、ホウケイ酸ガラス粉末を予め配合したコンクリート材料で出来たコンクリート構造物にひび割れが発生した場合の水酸化カルシウム飽和溶液を当該ひび割れ箇所に注入するが、その際、溶液は注入圧０．００５〜０．０１ＭＰａの圧力で注入する。
注入圧が０．００５ＭＰａ未満では、微細なひび割れ中に水酸化カルシウム飽和溶液を行き渡らせる事が困難となり、一方０．０１Ｍｐａを超えると一旦析出したカルシウム化合物を洗い流してしまうことになるため、補修方法として適さない。
また、該水酸化カルシウム溶液の注入は、エアコンプレッサー等の任意の注入装置を用いることができる。
【００２７】
当該水酸化カルシウム飽和溶液のひび割れ部の注入時間は、累計１２０時間以上とすることが、ひび割れ部を効率よく補修するために好ましい。前記時間を満足するのであれば注入方法が連続的もしくは非連続的であっても構わない。
【００２８】
このように、コンクリート構造物を建築する際に、予めコンクリート材料にホウケイ酸ガラス粉末を配合することによって、後日コンクリート構造物に発生したひび割れ部に、水酸化カルシウムを注入して共存させることで生じる反応によって、コンクリート構造物に発生したひび割れ部、特に微細なひび割れ部も効率よく補修することを実現できることとなる。
【実施例】
【００２９】
本発明を次の実施例、比較例及び試験例により説明する。
（使用材料）
・セメント    ：商品名  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）
・細骨材      ：陸砂（静岡県掛川産）
・粗骨材      ：砕岩砕石２００５（茨城県岩瀬産）
・化学混和剤（ＡＥ減水剤）：ポゾリス７８Ｓ  リグニン酸スルホン酸化合物
（株式会社ＢＡＳＦポゾリス社製）
・ホウケイ酸ガラス粉末：ポッターズバロティーニ株式会社製の工業用品
（粒度０．０８８〜０．２５ｍｍ）
・水              ：水道水
・水酸化カルシウム：試薬（関東化学株式会社製）
当該水酸化カルシウムを用いて、水酸化カルシウム飽和水溶液を調製した。
【００３０】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
上記各材料を用い、下記表１に示す配合割合で、各材料を配合して均一に混練し、各コンクリート組成物を調製した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
上記各コンクリート組成物を打設して、図１に示すような１００×１００×３８０ｍｍのコンクリート供試体を作製した。
但し、供試体中の拘束板と拘束棒は、後述するような図１に示すひび割れを、該コンクリート供試体に設ける際に、該コンクリート供試体が破断されないようにするため設置したものであり、これにより下記試験を有効に実施することができる。
該各コンクリート供試体を図１に示したように設置して、該コンクリート供試体の中央部に、図１に示すように幅０．１５〜０．２ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍのひび割れを設けた。該ひび割れの両側面は水が漏れないようにシーリングした。
【００３３】
各コンクリート供試体に設けた上記ひび割れ部に、上記水酸化カルシウム飽和溶液を注入してひび割れ補修の程度を評価した。
具体的には、図２Ａ〜図２Ｆでは、比較例１〜２、実施例１〜４における、水酸化カルシウム飽和溶液の注入時間とひび割れ幅の関係の経時変化を、各水酸化カルシウム飽和溶液の注入圧力との関係で示す。
【００３４】
また、表２には、実施例１〜４、比較例１〜２における注入時間が１００時間の場合と１２０時間の場合の、水酸化カルシウム飽和溶液の注入圧と止水性との関係を示す。
具体的には、注入する水酸化カルシウム飽和溶液からの液体が、コンクリート供試体のひび割れ部を設けた上表面と反対側の下表面から浸出するか否かによりひび割れ部の止水性を評価した。
止水した場合を○、止水しなかった場合を×で評価した。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
上記表２に示すように、ホウ珪酸ガラス粉末の単位量を６０〜９０ｋｇ／ｍ３、水酸化カルシウム飽和水溶液の注入圧０．００５〜０．０１Ｍｐａ、注入時間１２０時間とした実施例１〜４の場合では、当該水酸化カルシウム飽和溶液を注入した際の止水性が確認できた。
また、実施例１〜４の場合の図２Ｃ〜図２Ｆでは、図１のひび割れ幅が０になっていることが確認できる。
即ち、コンクリートに設けられた微細な該ひび割れが閉塞し、修復されたことを意味するものであり、本発明のコンクリートのひび割れ補修方法により、０．２ｍｍ以下のひび割れを効率的に補修することが可能になることが明らかであった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のコンクリート補修方法は、土木、建築分野のコンクリート構造物に適用することができ、特に例えば、止水性が要求される水貯蓄槽や、住宅用雨漏り防止構造体等のコンクリート構造物に好適に適用される。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・コンクリート供試体
２・・・ひび割れ（幅０．２ｍｍ）
３・・・拘束棒
４・・・拘束板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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