(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリート構造物の炭酸化の進行を、簡便な手段によって最適化することができ、それにより鉄筋コンクリート構造物の耐久性を高めることができる鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法を提供すること。【解決手段】鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法を、導電性型枠１の内部に打設した未硬化のコンクリート４内に配設されている鉄筋５と、導電性型枠１と、の間に通電する通電工程と、通電工程の後に、コンクリート４に炭酸化源を供給して、コンクリート４の表層から、かぶり深さ未満の範囲の一定部分を炭酸化する炭酸化工程と、を含む鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法であって、
導電性型枠の内部に打設した未硬化のコンクリート内に配設されている鉄筋と、前記導電性型枠と、の間に通電する通電工程と、
前記通電工程の後に、前記コンクリートに炭酸化源を供給して、該コンクリートの表層から、かぶり深さ未満の範囲の一定部分を炭酸化する炭酸化工程と、を含む鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【請求項２】
前記通電前に、前記未硬化のコンクリートにカルシウム源を添加する請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【請求項３】
前記炭酸化工程においては、炭酸水溶液を、前記導電性型枠の内周面に配置された帯水層から前記コンクリートの表層へ向けて排出することによって炭酸化処理を行う請求項１又は２に記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【請求項４】
前記帯水層がポーラスコンクリートで形成されている請求項３に記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法によって表層が炭酸化処理されている鉄筋コンクリート構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法に関する。更に詳しくは、鉄筋コンクリート構造物の表層を緻密化し、更には、鉄筋の耐腐食性をも向上させて、鉄筋コンクリート構造物の耐久性を向上させることができる品質向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物について、溶脱等による早期劣化を防止するための方法として、コンクリート構造物の表面を、ポリマーセメントや高分子膜剤等のコーティング剤で被覆することにより、コンクリート構造物の耐久性を高める品質向上方法が公知である。
【０００３】
このようなコーティング剤の添加によってコンクリート構造物の品質を向上させる方法における更なる改良方法として、有機高分子化合物やその他の外添材料を、電気泳動によってコンクリート表面の細孔に融着させる方法も提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００４】
又、その一方で、コンクリート構造物の耐久性を向上させるための他のアプローチとして、コンクリート構造物を構成するセメント系マトリクス表層部の一部を炭酸ガス等によって強制的に中性化する処理（以下「炭酸化処理」と言う）を行うことにより、セメント系マトリクス自体の耐久性を高める方法も知られている。これは、炭酸化処理による反応生成物が、僅かに膨張してセメント系マトリクスの空隙を埋めることによって、緻密で化学的に安定した層を形成することができるためであるとされている。これにより、コンクリート構造物のセメント系マトリクスからのカルシウムイオンの溶脱や、外部からの塩化物イオン等の侵入を抑制して、コンクリート構造物の耐久性を高めることができる（特許文献３及び４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１４５８５号公報
【特許文献２】特開平１０−２１２１７６号公報
【特許文献３】特開２００６−１８２５８３号公報
【特許文献４】特開２００７−２２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の通り、コンクリート構造物において、セメント系マトリクスの表層部を各種のコーティング剤の添加によって被覆して、コンクリート構造物の耐久性を高める方法については、従来、様々な手段が開示されている。しかしながら、これらは、セメント系マトリクス自体の品質を向上させるものではなく、形成された被覆層自体の耐久性が尚不十分であることに起因して定期的な補修が必須となる場合が多く、又、被覆層表面の意匠性や加工性に問題があり、それを補うための更なる表面処理が必要となる場合がある等の課題を抱えていた。
【０００７】
一方、セメント系マトリクス自体の物性の改善を目的とした炭酸化処理による品質改善方法については、セメント系マトリクスの表層部の所定の深さ範囲のみを、十分に炭酸化させる必要があったが、表層部に炭酸化の進行を限定しようとすると、必要な炭酸化が十分に進まず、又、表層部に十分な炭酸化を進行させようとすると、セメント系マトリクス内に配置されている鉄筋の周囲にまで中性化が進行し、コンクリート構造物の耐久性が反って低下してしまうという問題があった。このように、特に鉄筋コンクリート構造物における炭酸化処理について、炭酸化の進行を簡便に最適化することができる更なる改良方法が求められていた。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、鉄筋コンクリート構造物の炭酸化の進行を、簡便な手段によって最適化することができ、それにより鉄筋コンクリート構造物の耐久性を顕著に高めることができる鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、硬化前段階の未硬化のコンクリートに、導電性型枠と鉄筋をそれぞれ陰極と陽極とした通電処理を行い、これにより上記コンクリート内に電気泳動を引き起こすことにより、コンクリートの炭酸化の進行を最適化して、鉄筋コンクリート構造物の耐久性を顕著に向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１）  鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法であって、導電性型枠の内部に打設した未硬化のコンクリート内に配設されている鉄筋と、前記導電性型枠と、の間に通電する通電工程と、前記通電工程の後に、前記コンクリートに炭酸化源を供給して、該コンクリートの表層から、かぶり深さ未満の範囲の一定部分を炭酸化する炭酸化工程と、を含む鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【００１１】
（１）の発明によれば、未硬化のコンクリートに対する通電によって、電気泳動を引き起こし、これにより、炭酸化の進行を最適化し、安定的に、鉄筋コンクリート構造物の表層部の品質を向上させることができる。又、鉄筋周辺のｐＨを高めることによる構造物内の鉄筋の耐腐食性を高めることもできる。更に、鉄筋に微振動が生じることにより、締固め効果も生じ、これらの効果が併せて奏されることにより、鉄筋コンクリート構造物の耐久性は顕著に向上する。尚、鉄筋コンクリート構造物の表層部には、Ｃ−Ｓ−Ｈ（３ＣａＯ・２ＳｉＯ２・３Ｈ２Ｏ）やＣａ（ＯＨ）２等の水和物が多量に生成されて表層付近が緻密化するため、意匠性の面においても、鉄筋コンクリート構造物の品質が向上する。
【００１２】
（２）  前記通電前に、前記未硬化のコンクリートにカルシウム源を添加する（１）に記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【００１３】
（２）の発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の耐久性向上の効果を更に確実に、且つ、効率よく発現させることができる。
【００１４】
（３）  前記炭酸化工程においては、炭酸水溶液を、前記導電性型枠の内周面に配置された帯水層から前記コンクリートの表層へ向けて排出することによって炭酸化処理を行う（１）又は（２）に記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【００１５】
（３）の発明によれば、大規模な炭酸化処理設備を要することなく、より簡便に炭酸化処理を実施することができる。これにより、耐久性に優れる鉄筋コンクリート構造物の生産性を更に高めることができる。
【００１６】
（４）  前記帯水層がポーラスコンクリートで形成されている（３）に記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法。
【００１７】
（４）の発明によれば、（３）の発明の奏する効果を、簡便且つ確実に発現させることができる。
【００１８】
（５）  （１）から（４）のいずれかに記載の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法によって表層が炭酸化処理されている鉄筋コンクリート構造物。
【００１９】
（５）の発明によれば、耐久性に優れた鉄筋コンクリート構造物を高い生産性の下で提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、鉄筋コンクリート構造物の炭酸化の進行を、簡便な手段によって最適化することができ、それにより鉄筋コンクリート構造物の耐久性を顕著に高めることができる鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法について、その通電工程の実施態様（通電前）の説明に供する模式図である。
【図２】本発明の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法について、その通電工程の実施態様（通電後）の説明に供する模式図である。
【図３】本発明の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法について、その炭酸化工程の好ましい実施態様の説明に供する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施態様について説明する。尚、本発明は以下の実施態様に限定されない。
【００２３】
［全体工程概要］
本発明の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法（以下、単に「品質向上方法」とも言う）の実施態様について、その全体工程の概要を説明する。
【００２４】
本発明の品質向上方法は、セメント系マトリクスと、鉄筋と、からなる鉄筋コンクリートをその品質向上処理の対象とする。そして、セメント系マトリクスを構成する未硬化のコンクリートに通電する通電工程と、当該通電工程後に、セメント系マトリクスの表層から、所定深さ範囲の一定部分を炭酸化する炭酸化工程と、を一連の処理として行うことにより、鉄筋コンクリート構造物の品質を向上させる方法である。
【００２５】
一般に、鉄筋コンクリート構造物は所望の大きさと形状を有する型枠内に未硬化のコンクリートを流し込み、型枠内で水和反応による硬化を進行させることによって製造される。本発明の品質向上方法は、このような一般的な鉄筋コンクリートの製造プロセス内において実施可能な方法であり、本発明の方法を、鉄筋コンクリートの製造プロセスの一部として採用することによって、耐久性に優れる鉄筋コンクリート構造物を高い生産性で製造することができる。
【００２６】
図１及び図２は、本発明の品質向上方法の一工程である通電工程の実施態様を模式的に示す図である。図１及び図２に示す通り、本発明の品質向上方法においては、導電性型枠１と、鉄筋５と、それらの間を導通可能な導線３と、及び導通に必要な電流を供給する電源２を備える設備により、必要な通電工程を行うことができる。
【００２７】
炭酸化工程については、従来公知の様々な炭酸化処理方法で行うことができる。但し、図３に示す通り、本願特有の炭酸化源の供給方法によって行うことがより好ましい。即ち、導電性型枠１の内周面に配置された帯水層１１からコンクリート４の表層へ向けて炭酸水溶液７を排出することによって、酸化処理を行うことがより好ましい。この方法によれば、従来公知の一般的な炭酸化処理によるよりも、更に、簡便に、且つ、高い生産性で耐久性に優れた鉄筋コンクリート構造物を製造することができる。
【００２８】
尚、上記のコンクリートに用いるセメント系硬化体材料としては、普通ポルトランドセメント等の一般的セメント材料を特に制限なく用いることができる。尚、ポルトランドセメントには、普通ポルトランドセメントの他、早強、超早強、中庸熱、低熱等の種類があるが、これら種々のポルトランドセメントの１種又は２種以上を配合するものを用いることもできる。なかでも、普通ポルトランドセメント及び低熱ポルトランドセメントの１種又は２種を使用したものを特に好ましく用いることができる。又、上記のセメント材料は、上記の各種セメントに加えて、更にγＣ２Ｓを含有するものも好ましく用いることができる。
【００２９】
又、本発明の鉄筋コンクリート構造物の品質向上方法の実施時における上記セメント系硬化体材料の水／セメント比は、一般的な方法による場合の施工時における水／セメント比と概ね同様の範囲である４５〜５５％程度であればよい。
【００３０】
［通電工程］
図１に示す通り、通電工程は、鉄筋５が配設されている未硬化のコンクリート４に通電することにより、未硬化のコンクリート４内に電気泳動を引き起こす工程である。
【００３１】
導電性型枠１は、導電性の材料によって構成することによって、通電時に電極として作用可能なものであればよい。導電性材料を用いた型枠であれば特に限定されず、金属製の型枠であってもよいし、必要な部分にのみ導電性材料を積層したものであってもよい。例えば、ステンレス製の型枠や、或いは、内表面にアルミ層を積層した型枠等を例示することができる。導電性型枠１の形状と大きさについては、通常の鉄筋コンクリートの打設時に用いる型枠と同様に所望の形状及び大きさを有するものであればよい。電源２、導線３については、本発明の目的を達成可能なものであれば従来公知の備品、装置等を適宜用いることができる。
【００３２】
図２に示す通り、通電工程においては、コンクリート４の打設終了後、その硬化前に、導電性型枠１が陰極、一方、導電性型枠から最も近い位置、即ちコンクリート４の表面に近い、浅い位置に配設されている鉄筋５が陽極となるように電源２から導線３を通じて電圧をかける。コンクリート４の中には、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）６等の陽イオンが多く存在するが、これらが導電性型枠１からなる陰極に引きつけられるため電気泳動が起こる。
【００３３】
このカルシウムイオン６は、例えば、コンクリート４に元来含まれるカルシウム成分由来のものであってもよいが、通電工程の前に、イオン化可能なカルシウム源として、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）等の塩基性塩からなるカルシウム源を別途添加しておくことがより好ましい。本発明の品質向上方法の効果を発現させるためには、セメントマトリクス中のカルシウム量は、１ｍ３当り１ｋｇ〜５０ｋｇ程度であることが好ましい。
【００３４】
本発明の方法において、好ましい程度の電気泳動を起こすために必要な電圧は、例えば、セメント系マトリクス表面から、最も近い鉄筋までの深さであるかぶり深さが０．０５〜０．１ｍ程度である鉄筋コンクリート構造物を処理対象とする場合で、０．５〜１０Ｖ程度、好ましくは１〜５Ｖ程度である。
【００３５】
図２に示す通り、上記の電気泳動によって、コンクリート４中に含まれるカルシウムイオン６は、陰極である導電性型枠１の側、即ちコンクリート４の表層に向けて泳動され、通電工程後においては、コンクリート４の表層部付近にカルシウムイオン６が偏在する状態となる。
【００３６】
尚、上記の電気泳動による他の効果として、コンクリート４と導電性型枠１の間に引きつけられた水によって形成される水膜により、硬化後の導電性型枠１の離脱も容易となるという好ましい他の効果もある。
【００３７】
通電工程によって引き起こされる電気泳動により、コンクリート４においては、陰極とした導電性型枠１に近い表層部にカルシウムイオン（Ｃａ２＋）６が偏在し、一方、鉄筋５の周辺には、水酸化物イオン（ＯＨ−）（図示せず）が、偏在する状態となる。適当な時間が経過したら電流を止め、このカルシウムイオン（Ｃａ２＋）６がコンクリート４の表層近辺に偏在した状態において、引き続き以下の炭酸化工程を行う。
【００３８】
［炭酸化工程］
通電工程によって、上記のように、カルシウムイオン６が、その表層近辺に偏在している状態となっているコンクリート４に対して、炭酸化処理を行う。
【００３９】
炭酸化処理は、図３に示す本願特有の炭酸化源の供給方法によって行うことが好ましい。この炭酸化源の供給方法は、図３に示す通り、導電性型枠１の内層面に帯水層１１を設け、帯水層１１から、炭酸化源となる炭酸水溶液７を、コンクリート４の表層へ向けて排出することによって行う。
【００４０】
帯水層１１は、炭酸水溶液７を十分に保持できて且つ容易に排出できる吸排水性能を有するものであり、所望の強度等を有する材料からなるものであれば、特段限定されないが、代表的な帯水層材料として、ポーラスコンクリートを好ましく用いることができる。
【００４１】
この方法によって炭酸化源を供給する場合には、ポーラスコンクリート等からなる帯水層１１を導電性型枠１の内装面に設置後、未硬化のコンクリートを打設し、その後、帯水層１１に炭酸水溶液７を適宜注入して、帯水層１１からコンクリート４の表層に向けて炭酸水溶液７が排出されるようすればよい。或いは、帯水層１１に、導電性型枠１への設置に先駆けて、予め、炭酸水溶液７を十分に含ませておくことによって、同様にコンクリート４の表層へ炭酸水溶液７を排出させることも可能である。
【００４２】
炭酸化源となる炭酸水溶液７としては、Ｎａ２ＣＯ３やＫ２ＣＯ３を等のＣＯ３を含む各種の炭酸水溶液を用いることができる。又、炭酸化源はこれに限らず、例えば、様々な状態にあるＣＯ２を溶解させた液体を適宜用いることができる。例えば、マイクロバブルやナノバブルレベルでＣＯ２を大量に溶解させた水も炭酸化源として好ましく用いることができる。
【００４３】
この炭酸化処理により、コンクリート４内において、Ｃａ（ＯＨ）２が、ＣａＣＯ３となることにより、鉄筋コンクリート構造物の耐久性能（主に溶脱抵抗性）が向上する。尚、本発明の品質向上方法における炭酸化処理は、必ずしも、上記方法に限られず、従来公知の設備、機材を用いた既存の炭酸化処理方法によって行うこともできる。
【００４４】
炭酸化を十分に進行させるためには、本発明の方法によるコンクリート４の養生を、数分〜数時間程度の期間行う。この養生期間にコンクリート４の炭酸化が進行し、これにより、コンクリート４の表層部分が顕著に緻密化され、コンクリート４を用いた鉄筋コンクリート構造物の長期耐久性が十分に向上する。又、上記の養生後、更に、従来の湿潤養生を必要に応じて追加的に行ってもよい。この追加的な養生によって、更に、鉄筋コンクリート構造物の長期耐久性を高めることができる場合もある。いずれの場合であっても、従来方法よる養生によってのみ養生を行う場合よりも、短い期間で、適切な炭酸化を進行させてトータルの養生期間を短縮することができる。
【００４５】
以上説明した本発明の品質向上方法によれば、通電処理によって、カルシウムイオン６をコンクリート４の表層付近に偏在させた状態で炭酸化処理を行うことにより、従来、かぶり深さとの関係で進行の最適化制御が困難であった炭酸化処理が、従来よりも容易に制御できるようになった。これにより、長期に亘る使用を前提とする鉄筋コンクリート構造物の長期耐久性を、従来方法よりも容易、且つ、確実に向上させることができる。又、通電処理によって、型枠からの脱形が容易になって生産性が高まることや、コンクリート表面の意匠性の向上等も同時に望める点も同時に望めることにより、鉄筋コンクリート構造物の品質を高める上で、総合的に極めて優れた方法となっている。
【００４６】
又、本発明の品質向上方法によれば、従来の炭酸化養生に必要であった大型の炭酸化養生装置が不必要になること等により、鉄筋コンクリート構造物の製造における作業性と生産性の向上にも寄与することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１                    導電性型枠
１１                  帯水層
２                    電源
３                    導線
４                    コンクリート
５                    鉄筋
６                    カルシウムイオン
７                    炭酸水溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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