(57)【要約】【課題】鋼材を内部に含有するセメント硬化体において、セメント硬化体表面の改質効果を長期間維持可能であって、打設後に、セメント硬化体表面の性状・位置にかかわらず実施可能なセメント硬化体の表面改質方法及び表面改質装置を提供すること【解決手段】鋼材１８を内部に含有するセメント硬化体２０の表面２０ａと被覆体１４との間の被覆領域Ｒに、陰イオン（但し、ＯＨ−を除く）を含む電解液を供給する陰イオン供給工程と、鋼材１８を陽極とし、電解液中に挿入された電極を陰極１６として、両電極間に通電することで陰イオンをセメント硬化体２０中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中のＣａ２＋との結合により陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる固定工程と、を有するセメント硬化体の表面改質方法である。  これにより、セメント硬化体表面部の改質が長期間維持される。また、表面の状態・位置にかかわらず改質することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面と予め設けられた前記表面を覆う被覆体との間の被覆領域に、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン（但し、ＯＨ−を除く）を含む電解液を供給する陰イオン供給工程と、
前記鋼材を陽極とし、前記電解液中に挿入された電極を陰極として、両電極間に通電することで前記陰イオンをセメント硬化体中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中の陽イオンとの結合により前記陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる固定工程と、
を有することを特徴とするセメント硬化体の表面改質方法。
【請求項２】
前記固定工程における前記両電極間の通電時に前記電解液の酸化還元電位が−８００ｍＶ以下に制御されていることを特徴とする請求項１に記載のセメント硬化体の表面改質方法。
【請求項３】
前記陰イオンにより付与される機能性が防菌性である、請求項１又は２に記載のセメント硬化体の表面改質方法。
【請求項４】
前記陰イオンが、ＷＯ４２−、ＰｂＯ４４−、蟻酸イオン、ジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン及びケイ酸イオンから選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載のセメント硬化体の表面改質方法。
【請求項５】
前記供給された電解液が、前記被覆領域とその外部とを循環することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のセメント硬化体の表面改質方法。
【請求項６】
前記固定工程後、前記被覆領域に、セメント硬化体に対して防菌性を付与する他の陽イオンを含む他の電解液を供給する陽イオン供給工程と、
前記両電極間の通電方向を逆転させて前記他の陽イオンをセメント硬化体中に浸透させる陽イオン浸透工程と、
を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のセメント硬化体の表面改質方法。
【請求項７】
補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面を被覆可能な被覆体と、
該被覆体と前記セメント硬化体の表面との間の被覆領域とその外部とで、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン（但し、ＯＨ−を除く）を含む電解液を循環可能な循環系と、
前記鋼材を陽極として、前記被覆領域内の前記電解液中に挿入可能な陰極と、
前記陽極及び陰極間に設けられて両電極間に電流を流すための電源と、
を有することを特徴とするセメント硬化体の表面改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント硬化体の表面改質方法及びセメント硬化体の表面改質装置に関し、特に、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面改質方法及びセメント硬化体の表面改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート等の、鋼材が内部に配されたセメント硬化体は、セメントと水が反応して生コンクリートが硬化する際に水酸化カルシウムを副産物として生成するので高いアルカリ性を有しており、コンクリート中の鉄筋は、この高いアルカリ性により不働態皮膜を形成し腐蝕から保護されている。
【０００３】
しかし、コンクリートは、塩害や中性化等の様々な要因により経時的に劣化するので、この劣化に対する対策が従来から提案されている。
【０００４】
特許文献１は、打設したコンクリートに対する養生装置を開示する。これによれば、簡易な装置により養生シートがコンクリート面に密着し、間欠的な散水によりコンクリート面のひび割れを防止して養生することができる。
【０００５】
特許文献２は、コンクリート内部の鋼材を陽極とし、コンクリートの表面と該表面に重ねたシートとの間に溶液を保持するとともに該溶液中に電極を挿入して陰極とし、陽極と陰極との間に電流を流して溶液中の陰イオンをコンクリート表面からコンクリート内部の鋼材側に電気化学的に浸透させる処理を開示する。この処理によれば、例えば、コンクリートの中性化が進行した場合に、水酸化物イオンなどの陰イオンをコンクリート内部に浸透させ、コンクリートの内部環境を強アルカリ性の状態に回復させることで、鉄筋コンクリート構造体の寿命を延長させることが可能となる。
【０００６】
特許文献３は、不溶性又は難溶性のカルシウム塩類を形成することなく容易にコンクリート内部に浸透する、鋼材の腐食防止剤を開示する。この腐食防止剤はコンクリートへの練り込み、鋼材表面への適用、又はコンクリート表面への適用に供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６８８０４号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２７５７８号公報
【特許文献３】特許第４３７７４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の養生装置による養生によれば、打設したコンクリート面のひび割れを防止することができるものの、経時的な脱アルカリ化まで抑制できるものでは無い。
【０００９】
特許文献２の電気化学的処理によれば、コンクリートの内部環境の再アルカリ化が可能となるものの、時間が経てばまた中性化、不働態皮膜の除去が進むため、再度の電気化学的処理が要求されることとなる。特に、下水道に使用されるコンクリート構造体のように、硫黄酸化細菌が作り出す硫酸によってコンクリートの中性化が早期に進む環境においては、頻繁に電気化学的処理を行う必要が生じてしまい、電気化学的処理が有効な対策とはなり得ない。
【００１０】
特許文献３の腐食防止剤によれば、分極抵抗の顕著な増加が公知の腐食防止剤（亜硝酸カルシウム）と同様に達成されることから腐食防止剤としての実質的効果がみられる。しかし、コンクリート中の鉄筋の腐食防止という機能性を付加するために腐食防止剤をコンクリートへ練り込むのでは、例えば、幅１ｍ以上の肉厚のコンクリートを打設する場合には膨大な量の腐食防止剤の添加が必要となり、費用対効果の観点から受け入れられるものではない。また、腐食防止剤をコンクリートに混和する場合には、ＪＩＳ Ａ ５３０８の規格の要求事項（レディーミクスコンクリートとする場合）に適合していることを評価する必要がある。
【００１１】
構造物の全体でなく表面部分に腐食抑制剤を添加するには、天井の場合は型枠を組んだ最初のコンクリートにのみ添加すれば良く、また床面の場合は最後の打ち上がるコンクリートにのみ添加すれば表面に腐食抑制層が形成されることになるが、壁面の場合、コンクリートは下から上へと打ち上がって行くので、表面のみ腐食抑制層を形成することはできなかった。
【００１２】
また、肉厚のコンクリートに対して腐食防止剤による機能性を付与する場合には、塗布型のライニング剤を用いることがコンクリートへの練り込みと比較して経済的ではあるものの、湿潤表面には塗布することができず、したがって、養生と同時に施工することはできない。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼材を内部に含有するセメント硬化体において、セメント硬化体表面の改質効果を長期間維持可能であって、打設後に、セメント硬化体表面の性状・位置にかかわらず実施可能なセメント硬化体の表面改質方法及び表面改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための請求項１に記載のセメント硬化体の表面改質方法は、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面と予め設けられた前記表面を覆う被覆体との間の被覆領域に、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン（但し、ＯＨ−を除く）を含む電解液を供給する陰イオン供給工程と、前記鋼材を陽極とし、前記電解液中に挿入された電極を陰極として、両電極間に通電することで前記陰イオンをセメント硬化体中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中の陽イオンとの結合により前記陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる固定工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、通電により電解質中の陰イオンがセメント硬化体の表面部においてセメント硬化体中の陽イオンと結合してセメント硬化体の表面に固定される。これにより、防菌性、緻密性、撥水性等、陰イオンに応じた機能性がセメント硬化体の表面部に付与されることでこの表面部が改質される。そして、陰イオンはセメント硬化体の表面部に固定されていることから、この改質効果が長期間維持される。
【００１６】
また、本発明の表面改質方法は、被覆領域に電解液を供給して行われるので、セメント硬化体表面が乾燥状態であろうと湿潤状態であろうと実施することができる。さらに、セメント硬化体の表面部が被覆されていればよいので、天井面、床面、壁面等、位置を選ばず実施し、セメント硬化体の表面を改質することができる。
【００１７】
本発明のセメント硬化体の表面改質方法の好ましい態様は以下のとおりである。
【００１８】
（１）固定工程における両電極間の通電時に前記電解液の酸化還元電位が−８００ｍＶ以下に制御されている。
【００１９】
（２）陰イオンにより付与される機能性が防菌性である。
【００２０】
（３）陰イオンが、ＷＯ４２−、ＰｂＯ４４−、蟻酸イオン、ジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン及びケイ酸イオンから選択される少なくとも１種である。
【００２１】
（４）供給された電解液が、前記被覆領域とその外部とを循環する。
【００２２】
（５）固定工程後、前記被覆領域に、セメント硬化体に対して防菌性を付与する他の陽イオンを含む他の電解液を供給する陽イオン供給工程と、前記両電極間の通電方向を逆転させて前記陽イオンをセメント硬化体中に浸透させる陽イオン浸透工程と、を有する。
【００２３】
また、上記目的は、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面を被覆可能な被覆体と、該被覆体と前記セメント硬化体の表面との被覆領域とその外部とで、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオンを含む電解液を循環可能な循環系と、前記鋼材を陽極として、前記被覆領域内の前記電解液中に挿入可能な陰極と、前記陽極及び陰極間に設けられて両電極間に電流を流すための電源と、を有するセメント硬化体の表面改質装置によっても達成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通電により電解質中の陰イオンがセメント硬化体の表面部においてセメント硬化体中の陽イオンと結合してセメント硬化体の表面に固定される。これにより、防菌性、緻密性、撥水性等、陰イオンに応じた機能性がセメント硬化体の表面部に付与されることでこの表面部が改質される。そして、陰イオンはセメント硬化体の表面部に固定されていることから、この改質効果が長期間維持され、何度も改質処理を行う必要がなく、経済的である。
【００２５】
また、本発明の表面改質方法は、被覆領域に電解液を供給して行われるので、セメント硬化体表面が乾燥状態であろうと湿潤状態であろうと実施することができる。さらに、セメント硬化体の表面部が被覆されていればよいので、天井面、床面、壁面等、位置を選ばず実施し、セメント硬化体の表面を改質することができ、汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のセメント硬化体の表面改質方法を実施するための電極配置の一例を示す図である。
【図２】本発明のセメント硬化体の表面改質方法を実施するための電極配置の他の例を示す図である。
【図３】鉄の電位−ｐＨ平衡図である。
【図４】本発明のセメント硬化体の表面改質装置の一実施の形態を示す模式図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図５のａ部の拡大図である。
【図７】実施例に係る試験体（セメント硬化体）の斜視図である。
【図８】実施例に係るセメント硬化体の表面改質処理を行う試験系の説明図である。
【図９】実施例に係る試験体の、タングステンの浸透深さと通電日数の測定結果を示したグラフである。
【図１０】実施例に係る試験体断面におけるタングステンの分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜セメント硬化体の表面改質方法＞
次に、本発明のセメント硬化体の表面改質方法を詳細に説明するが、本発明の方法は以下の方法に限られるものでは無い。
【００２８】
本発明において、セメント硬化体は、セメントと水を練り混ぜて得られるセメントペーストを骨材と練り混ぜて硬化させたものをいう。
【００２９】
セメント硬化体は、コンクリートだけでなく、モルタルも含む。セメントペーストに骨材として砂等の細骨材を練り混ぜた場合はモルタルであり、骨材として砂等の細骨材及び砂利等の粗骨材の双方を練り混ぜた場合はコンクリートである。
【００３０】
本発明のセメント硬化体により形成された構造体は、内部に補強用の鋼材が配されている。鋼材は特に限定されないが、例えば、鉄筋、鉄骨、丸鋼、異形棒鋼、ＰＣ鋼材、溶接金網等多様なものを含む。
【００３１】
セメント硬化体の表面から補強用の鋼材までの距離（以下、かぶり厚さともいう）は、少なくとも２ｃｍであり、最大で７ｃｍである。また、本発明の方法が適用されるセメント硬化体の表面は、平坦面に限らず、曲面、凹凸面、水槽の内側の角部等の屈曲面等、様々な形状が含まれる。
【００３２】
本発明のセメント硬化体の表面改質方法は、以下の工程を含む。
【００３３】
［陰イオン供給工程］
本工程では、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面と予め設けられた前記表面を覆う被覆体との間の被覆領域に、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン（但し、ＯＨ−を除く）を含む電解液を供給する。
【００３４】
被覆体は、セメント硬化体の表面との間の被覆領域に電解液を保持可能な水密性と、セメント硬化体の表面形状に追従し得る柔軟性を有する素材であればどのようなものであってもよい。例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の軟質樹脂シートを用いることができる。
【００３５】
また、被覆体のセメント硬化体の表面への貼りつき防止及びクッション性の確保の観点から、被覆体の電解液と接する側の面には柔軟性のある凹凸構造を有することが好ましい。この凹凸構造を有する被覆体としては、例えば、平たんな軟質樹脂シートに円柱状の突起形状を一面に配置してなる凸凹形状の軟質樹脂シートを貼り合わせてなる気泡緩衝シート（図６の被覆体１４参照）を用いることができる。
【００３６】
陰イオンによりコンクリート構造体の表面に付与される機能性としてはどのようなものであっても良いが、例えば、防菌性、撥水性、緻密性が挙げられる。
【００３７】
防菌性がコンクリート構造体の表面に付与されることで、コンクリート表面部における硫黄酸化細菌（具体的には、Acidithiobacillus ferrooxidans, Thiomonas intermedius, Halothiobacillus neapolitanus等の硫黄酸化細菌が挙げられる）の活動、すなわち、硫酸の生成が抑制され、コンクリート構造体の崩壊につながる中性化を効果的に抑制することができる。
【００３８】
かかる防菌性は、特に、下水道のような硫黄酸化細菌が多い環境で要求される機能性である。
【００３９】
防菌性を付与する陰イオンとしては、例えば、ＷＯ４２−、ＰｂＯ４４−、蟻酸イオン（ＨＣＯＯ−）、ジカルボン酸イオン及びヒドロキシ酸イオンが挙げられる。
【００４０】
ジカルボン酸イオンは、シュウ酸イオン（（ＣＯＯ）２２−）、コハク酸イオン（Ｃ２Ｈ４（ＣＯＯ）２−）、マロン酸イオン（ＣＨ２（ＣＯＯ）２２−）、グルタル酸イオン（Ｃ３Ｈ６（ＣＯＯ）２２−）、マレイン酸イオン（Ｃ２Ｈ２（ＣＯＯ）２２−）、フマル酸イオン（Ｃ２Ｈ２（ＣＯＯ）２２−）、シトラコン酸イオン（Ｃ３Ｈ４（ＣＯＯ）２２−）、メサコン酸イオン（Ｃ３Ｈ４（ＣＯＯ）２２−）、イタコン酸イオン（Ｃ３Ｈ４（ＣＯＯ）２２−）から選択される少なくとも１種以上である。
【００４１】
また、ヒドロキシ酸イオンは、酒石酸イオン（Ｃ２Ｈ２（ＯＨ）２（ＣＯＯ）２２−）、リンゴ酸イオン（Ｃ２Ｈ３（ＯＨ）（ＣＯＯ）２２−）及びタルトロン酸イオン（ＣＨ（ＯＨ）（ＣＯＯ）２２−）から選択される少なくとも１種以上である。
【００４２】
これらの陰イオンは電離しやすいアルカリ金属塩の形で供給することができる。例えば、ＷＯ４２−は、タングステン酸ナトリウムやパラタングステン酸ナトリウム等のタングステン酸塩の形で供給することができ、（ＣＯＯ）２２−はシュウ酸ナトリウムの形で供給することができ、ＰｂＯ４４−は、Ｐｂ含有ナトリウム塩の形で供給することができる。シュウ酸イオン以外のジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン、蟻酸イオンについても同様に、アルカリ金属塩の形で供給することができる。
【００４３】
電解液中の陰イオンの濃度は、付与される機能性が防菌性の場合には、防菌性を付与する陰イオンの合計濃度は、最大溶解度（単位：ｇ／飽和溶液１００ｇあたり）の１／１０００以上１／１以下であり、好ましくは、１／１００以上１／１０以下である。また、付与される機能性が防菌性である場合、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオンは、ＷＯ４２−及びシュウ酸イオン（（ＣＯＯ）２２−）から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００４４】
また、緻密性が付与されることで、ＣＯ２のセメント硬化体中への浸透を防止することができ、コンクリート構造体の崩壊につながる中性化の進行速度を低下させることができる。
【００４５】
さらに、撥水性が付与されることで、セメント硬化体内への酸性水の浸入が抑制され、鉄筋の中性化が抑制される。
【００４６】
緻密性及び撥水性を付与する陰イオンとしては、例えば、オルトケイ酸イオン（ＳｉＯ４４−）、ピロケイ酸イオン（Ｓｉ２Ｏ７６−）、メタケイ酸イオン（ＳｉＯ３２−）、メタ二ケイ酸イオン（Ｓｉ２Ｏ５２−）等のケイ酸イオンが挙げられる。ケイ酸イオンは、ケイ酸ナトリウムの形で供給することができる。緻密性及び撥水性を付与するケイ酸イオン（陰イオン）の電解液中の合計濃度は、最大溶解度（単位：ｇ／飽和溶液１００ｇあたり）の１／１０００以上１／１以下であり、好ましくは、１／１００以上１／１０以下である。
【００４７】
なお、本発明において、陰イオンは、水酸化物イオンによる強アルカリ化とは異なる作用で機能性を発揮することを意図しているため、本発明におけるセメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオンからは水酸化物イオン（ＯＨ−）は除外される（以上、陰イオン供給工程）。
【００４８】
［固定工程］
本工程では、鋼材を陽極とし、前記電解液中に挿入された電極を陰極として、両電極間に通電することで前記陰イオンをセメント硬化体中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中の陽イオンとの結合により前記陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる。
【００４９】
本発明では、陽極としてセメント硬化体内の鋼材を利用する。
【００５０】
セメント硬化体中の陽イオンは、セメントに由来するＣａ２＋である。
【００５１】
電解液中に挿入された電極としては、セメント硬化体の表面全体に陰イオンを浸透させる観点から、被覆体とセメント硬化体の間の被覆領域においてセメント硬化体の略表面全域を被覆する広さを有するネット状、メッシュ状、シート状の電極を用いることが好ましい。しかし、電極としてはこれらの広さ・形状に限られるものではなく、棒状や板状のものであっても良いし、局部的に処理を行いたい場合にはセメント硬化体の略表面全域を被覆する広さを有する必要は無い。電極の素材としては、鉄、チタン、ステンレス、炭素繊維等を用いることができる。
【００５２】
電極の配置としては、例えば、図１及び図２に示す配置をとることができる。すなわち、図１に示すように、セメント硬化体２０の厚さが小さい場合には、鋼材１８を陽極として、セメント硬化体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂの両面に陰極１６を配置してもよい。具体的には、表面２０ａ及び裏面２０ｂをそれぞれ被覆体１４，１４で被覆し、被覆体１４と表面２０ａの間の被覆領域の電解液中に、及び被覆体１４と裏面２０ｂの間の被覆領域の電解液中に、それぞれ陰極１６，１６が挿入されている。
【００５３】
また、図２に示すように、セメント硬化体２０の厚さが大きい場合には、鋼材１８を陽極として、鋼材１８に近いセメント硬化体２０の表面２０ａ側にのみ陰極１６を配置すれば良い。
【００５４】
両電極間の通電は、電源１２を用いて行うことができ、通電により電流は陰極１６から電源１２を通過して陽極（鋼材１８）方向へと流れる。一方、陰イオンは、電解液中からセメント硬化体２０の表面を浸透して陽極（鋼材１８）方向へと移動する。その過程で、セメント硬化体２０の表面部に存在する陽イオン（Ｃａ２＋）とイオン結合し、セメント硬化体２０の表面部に固定される（以上、固定工程）。
【００５５】
したがって、本発明のセメント硬化体の改質方法によれば、通電により電解質中の陰イオンがセメント硬化体２０の表面部においてセメント硬化体２０中のＣａ２＋とイオン結合することで不溶性の塩を形成し、セメント硬化体２０の表面２０ａ及び裏面２０ｂに固定される。これにより、防菌性、緻密性、撥水性等、陰イオンに応じた機能性がセメント硬化体２０の表面部に付与されることでこの表面部が改質される。そして、陰イオンはセメント硬化体２０の表面部に固定されていることから、この改質効果は長期間維持される。
【００５６】
また、本発明のセメント硬化体の表面改質方法は、被覆領域に電解液を供給して行われるので、セメント硬化体２０の表面が乾燥状態であろうと湿潤状態であろうと実施することができる。さらに、セメント硬化体２０の表面部が被覆されていればよいので、天井面、床面、壁面等、位置を選ばず実施し、セメント硬化体の表面を改質することができる。
【００５７】
また、本発明のセメント硬化体の表面改質方法によれば、セメントの打設後に機能性を付与することが可能であることから、機能性付与剤をフレッシュコンクリートに混和した場合の硬化後の強度への影響を検討する必要もない。例えば、Ｐｂは防菌剤として有用であるものの生コンクリートに混和すると硬化後の強度低下の原因となるためにセメントの打設前には混合することが困難であったところ、本発明によれば強度低下を問題とすること無くＰｂの陰イオンをセメント硬化体の表面部に固定することができる。
【００５８】
なお、両電極間に通電するに際し、鋼材１８を陽極としていることから、通電の条件によっては鋼材１８の金属鉄がイオン化し、腐食が進行する虞もある。
【００５９】
図３は、鉄の電位−ｐＨ平衡図である。縦軸は標準酸化還元電位（V vs. SHE）であり、横軸はｐＨである。なお、本図は、Removal of ammonium, iron and manganese from potable water in biofiltration units: A review（Athanasia G. Tekerlekopoulouら著、Journal of Chemical Technology and Biotechnology、第８８巻第５号７５１〜７７３頁、２０１３年５月発行）の図２を引用し、一部追記を行ったものである。図示のように、セメント硬化体中の強アルカリ性環境下に相当するｐＨ１１以上の範囲において、鉄が酸化数０の金属鉄であり続ける領域は破線で示した領域であって、酸化還元電位が−８００ｍＶ以下の領域である。すなわち、鋼材の腐食を防ぎつつ陰イオンの固定を進める観点から、固定工程において、電解液の酸化還元電位が−８００ｍＶ以下に制御されていることが、特に、−１２００ｍＶ以上−８００ｍＶ以下に制御されていることが好ましい。
【００６０】
上記酸化還元電位の制御は、例えば、被覆領域Ｒに酸化還元電位計を挿入し、その指示値を見ながら電源１２における電圧を調整することにより実現できる。また、当該制御を、コンピュータ（電子計算機）によって行うこととしてもよい。
【００６１】
また、セメント硬化体表面部への陰イオンの浸透深さは、付与された機能性を発揮できる深さであればどのようなものであってもよい。セメント硬化体２０中の鋼材１８の保護の観点からは、少なくとも５ｍｍ以上であることが好ましく、最大でかぶり厚さ以下であることが好ましい。セメント硬化体表面部への陰イオンの浸透深さは、コンクリートの配合、電解液中の陰イオンの濃度、酸化還元電位、通電時間などにより制御することが可能である。
【００６２】
なお、本発明のセメント硬化体の表面改質方法は、例えば、生コンクリートの打設後の養生時に行なうことが好ましい。養生時に行なうことで被覆体と被覆領域に供給された電解液によりセメントの水和反応による硬化が促されると同時に、セメント硬化体の表面の改質を行うことができ、効率的である。
【００６３】
また、本発明のセメント硬化体の改質方法は、固定工程後、以下の陽イオン供給工程、陽イオン浸透工程を含んでいてもよい。
【００６４】
［陽イオン供給工程］
固定工程後、本工程では、被覆領域に、セメント硬化体に対して防菌性を付与する他の陽イオンを含む他の電解液を供給する。
【００６５】
他の陽イオンによりコンクリート構造体の表面に付与される機能性としては、例えば、上述の陰イオンと同様、防菌性が挙げられる。
【００６６】
防菌性を付与する陽イオンとしては、Ｎｉ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｏ２＋、Ｓｎ２＋が挙げられ、好ましくはＮｉ２＋である。陽イオンは、それぞれ、硫酸塩、硝酸塩、塩化物の形で供給することができる。また、微粉として供給する場合には金属（酸化数ゼロ）の形で供給することができる。金属として供給される場合、通電により液中でイオン化する。
【００６７】
他の電解液中の陽イオンの濃度は、最大溶解度（単位：ｇ／飽和溶液１００ｇあたり）の１／１０００以上１／１以下であり、好ましくは、１／１００以上１／１０以下である（以上、陽イオン供給工程）。
【００６８】
［陽イオン浸透工程］
本工程においては、両電極間の通電方向を逆転させて他の陽イオンをセメント硬化体中に浸透させる（以上、陽イオン浸透工程）。
【００６９】
したがって、陽イオン供給工程及び陽イオン浸透工程が付加された本発明のセメント硬化体の表面改質方法によれば、機能性を有する陰イオンがセメント硬化体の表面部にＣａ２＋と結合して不溶性塩を形成して固定されているので、通電方向を逆転させても再度電離して陰イオンに戻ることが実質的に無い。
【００７０】
そのうえ、陰イオンが固定されたセメント硬化体の表面部にさらに防菌性を有する陽イオンを供給することができるので、さらにセメント硬化体の防菌性が向上する。
【００７１】
＜セメント硬化体の表面改質装置＞
次に、本発明のセメント硬化体の表面改質装置について、図４〜図６に基づいて説明するが、セメント硬化体の表面改質装置についても、これに限られるものではない。
【００７２】
図４は、本発明のセメント硬化体の表面改質装置の一実施の形態を示す模式図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図であり、図６は図５のａ部拡大図である。なお、図４〜図６において上述の図１及び図２の電極配置図に示したものと同様の要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００７３】
図４に示すように、本実施の形態に係るセメント硬化体の表面改質装置１０は、被覆体１４と、循環系３０と、鋼材１８及び陰極１６と、電源１２と、を有する。
【００７４】
循環系３０は、被覆体１４とセメント硬化体２０の表面２０ａとの間の被覆領域Ｒの内部とその外部とで、セメント硬化体２０に対して機能性を付与し得る陰イオンを含む電解液を循環させる。
【００７５】
循環系３０は、被覆領域Ｒに接続された給水管３２及び吸水管３２へと電解液を供給する供給部３４と、被覆領域Ｒに接続された吸引管３６及び吸引管３６を介して被覆領域Ｒ内の電解液を吸引する吸引部３８と、を有する。
【００７６】
本実施の形態において、供給部３４は、電解液を製造する場となる溶液タンク３５と、溶液タンク３５内の溶液を給水管３２へと送液する給水ポンプ３３と、を有する。そして、溶液タンク３５にタングステン酸ナトリウム等が添加され、混合されることで電解液が製造される。
【００７７】
本実施の形態において、吸引部３８は、吸引機４０を有し、被覆領域Ｒから吸引管３６を介して電解液を吸引部３８まで吸引する。また、吸引部３８は、吸引機４０と吸引管３６との間に設けられた除水除塵機４２を有し、これにより塵芥及び液体が除去され、残った排気のみが吸引機４０を通過して外部へと排出される。
【００７８】
一方、気体及び塵芥が除去された電解液は供給部３４へと送られる。
【００７９】
また、セメント硬化体２０の表面２０ａ上には、電解液を含浸可能であって、所定の通気性を有する薄膜４５（図６参照）が積層されていることが好ましい。薄膜４５によれば、セメント硬化体２０の表面２０ａを湿潤状態に維持でき、より効果的に陰イオンを表面２０ａに供給することができる。薄膜４５としては、不織布、織布等が挙げられる。
【００８０】
本発明の本実施の形態に係るセメント硬化体の表面改質装置１０によれば、上述のセメント硬化体の表面改質方法を実施でき、同様の効果を得ることができると共に、循環系３０を介して電解液が循環することから、通電により減少した電解液中の電解質を溶液タンク３５から補充することができる。
【００８１】
また、吸引機４０により被覆領域Ｒにおける電解液中の気泡を効果的に除去することができ、上記電解質の補充と相まって長期間の反応によっても陰イオンのセメント硬化体２０の表面への固定速度が低下することが無い。
【００８２】
以下、本発明をさらに実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００８３】
１．鉄筋（鋼材）を内部に含有するセメント硬化体（試験体）の製造
１：２モルタル２０質量部に水を３質量部の割合で添加して混合し、混合したモルタルを棒状の鉄筋１８（φ：１０ｍｍ）が事前に配置された型枠に流し込み、寸法４０ｍｍ×４０ｍｍ×８０ｍｍの試験体１００を作成した。なお、鉄筋１８は、試験体の長軸方向が鉄筋１８の長手方向となるように試験体１００中に配置されている。
【００８４】
そして、２８日間の湿潤養生後、図７に示すように上面１００ａを残し、他の５面をエポキシ樹脂で被覆した。試験体１００は全部で５体製造した。
【００８５】
２．試験体の表面改質処理
被覆後の試験体１００を１０％タングステン酸ナトリウム（Ｎａ２ＷＯ４）溶液５００ｍＬの入った容積１０００ｍＬのビーカー１０１に入れ、図８に示すように、鉄筋１８を陽極とし、溶液側に挿入した電極板１０２を陰極として、陰極側で酸化還元電位が−１Ｖとなるように制御しながら電源から電流を流した。
【００８６】
そして、通電から４日後、７日後、９日後、１２日後、１４日後にそれぞれ試験体１００をビーカーから引き上げた。
【００８７】
３．タングステンの濃度分布及び浸透深さの測定
表面改質処理後の試験体を矢印Ｘ方向（図７参照）にコア抜きし、電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用いてコア抜きした試験体の断面におけるタングステンの濃度分布を測定した。なお、タングステンの濃度分布の測定には、ＪＸＡ−８２３０（日本電子株式会社製）を用いた。
【００８８】
結果を図９及び図１０に示す。図９は、通電日数（日）とタングステンの浸透深さ（ｍ）を示す図であり、図１０は、通電日数１４日後のタングステンの濃度分布を示す図である。
【００８９】
図１０に示すように、通電１４日後において、試験体のエポキシ樹脂で被覆されていない上面１００ａから約０．０２０ｍの深さまでタングステンが浸透しており、且つ、表面付近にタングステンを高濃度で存在させることができることがわかった。
【００９０】
また、タングステンの浸透深さとしては、修復モルタルの設計最低厚みである５ｍｍ以上が好ましいところ、図９によれば、本実施例の試験条件で通電処理３日後には５ｍｍを越えてタングステンが浸透していることがわかる。
【符号の説明】
【００９１】
１０  セメント硬化体の表面改質装置
１２  電源
１４  被覆体
１６  陰極
１８  鋼材
２０  セメント硬化体
２０ａ  表面
３０  循環系
Ｒ  被覆領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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