(57)【要約】【課題】コンクリート構造物表面に生じたエフロレッセンスに起因する色むらにより、コンクリート構造物の美観が損なわれることを簡易な方法で抑止することのできる、コンクリート表面の色むら除去方法を提供する。【解決手段】  セメント成分中の鉄が除去されてなる第１の白色セメント、もしくはセメントおよび酸化チタンからなる第２の白色セメントのいずれか一方と水を混合して白色セメントミルクを生成し、脱型後のコンクリート構造物の表面に該白色セメントミルクを付着させる方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント成分中の鉄が除去されてなる第１の白色セメント、もしくはセメントおよび酸化チタンからなる第２の白色セメントのいずれか一方と水を混合して白色セメントミルクを生成し、脱型後のコンクリート構造物の表面に該白色セメントミルクを付着させることを特徴とする、コンクリート表面の色むら除去方法。
【請求項２】
前記白色セメントミルクを付着させる方法は、吹き付けによる方法、塗布による方法のいずれか一方であり、前記白色セメントミルクをコンクリート表面に付着させた後に、該コンクリート表面を熱養生することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート表面の色むら除去方法。
【請求項３】
前記コンクリート構造物を形成するコンクリートが、セメント、細骨材、高性能減水剤、水、およびポゾラン系反応粒子が混合された材料からなり、圧縮強度が少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート表面の色むら除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート表面の色むら、特に、エフロレッセンスの発生によるコンクリート表面の色むらを除去する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物のコンクリート表面にはエフロレッセンス（白華）が生じ易く、これが色むらに繋がり、コンクリート表面の美観を大きく損なうという課題が従来より存在する。
【０００３】
エフロレッセンスとは、「硬化したモルタルやコンクリートのセメント中の可溶成分（水酸化石灰、苦土、石灰の硫酸塩、石灰の硫化物、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）を溶解した溶液がコンクリート内部を通過して表面に移動し、表面の乾燥に伴って水分が蒸発することにより、表面に析出、あるいは空気中の炭酸ガスと反応して不溶性の炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどがコンクリート表面に沈着した、白色の物質」である。
【０００４】
従来のコンクリート構造物表面に発生するエフロレッセンスの発生要因を大別すると以下の３つを挙げることができる。
【０００５】
（１）コンクリートの結合水以外の余剰水が乾燥するにつれて、表面に可溶成分を溶解した溶液がにじみ出てきて、これが炭酸ガスと反応してエフロレッセンスとなるもの。この発生要因は水セメント比が大きなコンクリートに顕著である。
【０００６】
（２）コンクリートに浸入した水がセメント中の可溶成分を溶かして形成した溶液が、コンクリートのひび割れなどからコンクリート表面に出てきて炭酸ガスと反応し、乾燥してエフロレッセンスとなるもの。
【０００７】
（３）コンクリート表面が外気温の低下によって結露を生じ、その結露水をコンクリートが内部に吸収して可溶成分を溶かし、コンクリートのひび割れなどからコンクリート表面に出てきて炭酸ガスと反応し、乾燥してエフロレッセンスとなるもの。
【０００８】
ところで、近時、超高層の集合住宅等の需要増加の拡大等により、圧縮強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上のいわゆる超高強度コンクリートを使用したコンクリート構造物が注目を集めている。この超高強度コンクリートは、セメント、シリカフュームやフライアッシュ、高炉スラグなどのポゾラン系反応粒子、細骨材、高性能減水剤と水が混合された材料から形成されるものである。このような材料は通常のコンクリート材料と比較して、材料の単位セメント量および単位シリカフューム量等を多く使用しているのが特徴である。かかる材料にてコンクリート構造物を構成する柱、梁、スラブ等を造る場合、型枠内にかかるコンクリート材料を充填し、所定の強度発現の後に脱型し、その後、短期間で強度を発現させるために、あるいは緻密で耐久性に優れたコンクリート水和物とするために、蒸気による熱養生をおこなうことが有効である。
【０００９】
しかし、蒸気による高温養生をする際に、コンクリート表面付近において水蒸気によって可溶性成分を溶解した溶液が形成され、蒸気養生の終了時において、該可溶性成分を溶解した溶液と炭酸ガスとが反応し、乾燥とともにエフロレッセンスとなってしまう。
【００１０】
また、超高強度コンクリートにおいては、一般に強度を向上させるためにシリカフュームを混入することがある一方で、これにより、通常のコンクリートと比較して黒色系の強い色となり、白色のエフロレッセンスが一層目立ってしまい、結果として美観が損なわれることが多い。
【００１１】
上記するエフロレッセンスの発生に対し、従来、いくつかの解決法が存在する。
【００１２】
（１）解決法の一つは、コンクリートの練り混ぜ時にコンクリートが緻密な組織を形成して防水性を高めるような混和剤を混入する方法である。この方法は、比較的水セメント比が大きなコンクリートに対してはある程度の効果が期待できるものの、高強度コンクリート、超高強度コンクリートに対しては効果がない。
【００１３】
（２）他の解決法は、エフロレッセンスが表面に析出したコンクリート表面を塩酸系の薬品を用いて洗浄し、中和分解作用にて消滅除去する方法である。この方法では、コンクリート表面を弱酸によって中和するため、表面付近ではコンクリート自身が劣化することとなり、長期的なコンクリートの耐久性の観点からすれば、問題が残る方法である。
【００１４】
これまで述べてきたエフロレッセンスは根本的に、コンクリート構造物としての力学的性能や耐久性能を低下させるわけではない。唯一の問題はコンクリート構造物としての美観を損ねることであり、したがって、美観改善が達成できればエフロレッセンスの発生に対する対処目的は達成されたことになる。
【００１５】
なお、エフロレッセンスの除去方法に関する従来の開示技術として、特許文献１で示すような、低出力のレーザを汚染されたコンクリート表面に照射してエフロレッセンスを完全に除去し、次いで有機または無機の汚染浄化性材料を吹き付け等し、高出力のレーザ照射によってそれらを溶融させる技術もある。さらには、特許文献２で示すような、外部で広く使われている無機質セメント系下地の部分的な補修塗料やタッチアップ塗料に使用される、セメントと有機ポリマーをエアゾール化した塗材に関する技術もある。
【００１６】
【特許文献１】特開平７−２６９１３０号公報
【特許文献２】特開２００５−１６２９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
エフロレッセンスの発生に対する従来の解決法にはそれぞれに固有の上記課題が存在するし、上記する特許文献１の技術では多様な工程でコンクリート表面処理を実施することから経済的かつ現実的とはいい難い。また、特許文献２の塗材はセメントミルクでないために塗膜を厚くする必要があり、さらにエアゾール化のための余分な時間を要するために材料費が高価になる。また、エアゾール化したセメントスプレー塗材は、スプレーする際に粉塵として気中に散乱することから作業環境を悪化させるといった問題もある。上記するように、エフロレッセンスの発生は美観を損なうことのみであることから、より簡易な方法で、より経済的に、さらには通常の作業環境下での施工が可能な、コンクリート表面の美観損傷を抑止できる方法の開発が望まれている。
【００１８】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、コンクリート構造物またはこれを構成する桁や柱、梁、スラブといったコンクリート部材のコンクリート表面に生じたエフロレッセンスによって色むらが生じ、これによってコンクリート構造物の美観が損なわれることを簡易な方法で抑止することのできる、コンクリート表面の色むら除去方法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】
【００１９】
前記目的を達成すべく、本発明によるコンクリート表面の色むら除去方法は、セメント成分中の鉄が除去されてなる第１の白色セメント、もしくはセメントおよび酸化チタンからなる第２の白色セメントのいずれか一方と水を混合して白色セメントミルクを生成し、脱型後のコンクリート構造物の表面に該白色セメントミルクを付着させることを特徴とするものである。
【００２０】
セメントは一般に、カルシウム、シリカ、アルミナ、鉄を主成分に構成されている。この成分中の鉄を除去することにより、白色のセメントを生成することができる（第１の白色セメント）。
【００２１】
また、鉄成分を含有する通常のセメントに酸化チタンをたとえばセメントの３〜１５重量％程度混入することによっても白色のセメントを生成することができる（第２の白色セメント）。
【００２２】
上記するいずれか一方の白色セメントに水を白色セメントの４５〜６５重量％混ぜ合わせて白色のセメントミルクを生成する。
【００２３】
本発明のコンクリート表面の色むら除去方法は、この白色セメントミルクを脱型後のコンクリート構造物のコンクリート表面に付着させることにより、コンクリートと同様の無機化合物からなる白色セメント皮膜を形成するものである。すなわち、エフロレッセンス自体を除去するという技術思想ではなく、エフロレッセンスの発生を許容しながら、これによって生じ得るコンクリート表面の色むらを簡易な方法で除去（解消）するものである。
【００２４】
上記する白色セメント皮膜の厚みはたとえば３０〜１００μｍ程度の極薄であり、コンクリート構造物を形成するコンクリートと同様に無機化合物であることからコンクリート構造物表面と一体となることができ、収縮により白色セメント皮膜に亀裂が発生するような問題もない。さらに、コンクリートと同様に無機化合物であることから、紫外線等による劣化の可能性はなく、コンクリート構造物と同様に長期的な耐久性を有するものである。したがって、白色セメント皮膜の維持管理費の発生はない。なお、セメントとして平均粒子径が４μｍ程度の超微粒子セメントを用いた方が、白色セメント皮膜が均一となり望ましい。
【００２５】
また、上記のごとく、白色セメントミルクを生成し、脱型後のコンクリート構造物表面に付着させるだけの極めて簡易な方法によることから、施工コストも廉価であり、施工対象面積が広い場合でも短時間に施工が実施できる。
【００２６】
また、本発明によるコンクリート表面の色むら除去方法において、前記白色セメントミルクを付着させる方法は、吹き付けによる方法、塗布による方法のいずれか一方であり、前記白色セメントミルクをコンクリート表面に付着させた後に、該コンクリート表面を熱養生することを特徴とするものである。
【００２７】
ここで、塗布による方法は、刷毛やローラ等によって実行できる。
【００２８】
なお、セメントミルクをコンクリート構造物表面に付着する際に垂れる可能性もあるため、白色セメントにスチレンブタジエン系のセメント混和用ポリマーディスパージョンなどの有機ポリマーを混入して付着性能を向上させることもできる。
【００２９】
本実施の形態では、白色セメントミルクをコンクリート表面に付着させた後に、該コンクリート表面を蒸気等にて熱養生するものであり、この熱養生によって、表面に付着したセメントミルクと、もともとコンクリート構造物の表面にある未水和のセメント成分とが一体となって水和反応を終了させることができる。したがって、コンクリート表面に付着したセメントミルクはコンクリート構造物表面の未水和セメントと一体となり、安定した白色の水和物の皮膜を形成することができる。この安定した皮膜は無機質の水和物であることから、紫外線等によって劣化することがなく、収縮によって皮膜が剥がれることもない。
【００３０】
コンクリート構造物（表面）を蒸気養生すると、既述のごとく、蒸気養生と同時にコンクリート表面にエフロレッセンスの要因となる可溶性成分を溶解した溶液と炭酸ガスとが反応し、これが乾燥と同時にエフロレッセンスが表面に析出する。しかし、本発明による方法では、白色セメントによる皮膜が下地にあるために、発生したエフロレッセンスの白色は目立たなくなり、結果としてコンクリート表面の美観を損なうことにはならない。
【００３１】
なお、本発明と類似の方法として白色ペイントを塗布する方法がある。ペイント系材料による塗装の場合、使用材料が有機化合物であることから長期に亘って紫外線による劣化を防止することは不可能であり、およそ５年ごとにペンキの再塗装をおこなう必要があって経済的でない。また、ペイントは顔料を溶剤によって溶かして作られていることから、塗装後から溶剤が徐々に揮発してペイント自身が収縮して塗装膜に亀裂が入り、これが美観を損なうことになる。さらに、コンクリート内部あるいは表面に水分がある状態でペイント塗装をおこなうと、コンクリート表面は完全にシールされることとなり、これらのコンクリート内部、表面の水分が温度上昇に伴って蒸気となり、これが析出する。これにより、コンクリートとペイント塗装の界面に逃げ場のない水分層が形成され、ペイント層は外方に膨らんだ水ぶくれ状態となり、補修困難な状態を招来する。
【００３２】
これに対して、本発明の方法によれば、既述のごとく、無機化合物であるセメント皮膜がコンクリート構造物表面と一体となることで紫外線による経年劣化がないため、維持管理費用が生じない。
【００３３】
さらに、白色セメント皮膜がコンクリート構造物表面と一体となり、コンクリート内部や表面の水分はセメントの水和反応に消費されるため、ペイント塗装で招来されるような水分が白色セメントミルク皮膜に悪影響を与えるといった問題は生じ得ない。
【００３４】
さらに、本発明によるコンクリート表面の色むら除去方法において、前記コンクリート構造物を形成するコンクリートが、セメント、細骨材、高性能減水剤、水、およびポゾラン系反応粒子が混合された材料からなり、圧縮強度が少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートであることを特徴とするものである。
【００３５】
本発明の方法が対象とする超高強度コンクリートからなるコンクリート構造物としては、橋梁のプレキャスト・セグメントや桁をはじめ、柱や梁、スラブのほか、トンネルライナー用セグメントを含むコンクリート構造物全般が包含される。
【００３６】
ここで、ポゾラン系反応粒子としてはシリカフュームやフライアッシュ、高炉スラグなどを挙げることができる。
【００３７】
既述のごとく、超高強度コンクリート用の材料は通常のコンクリート材料と比較して、材料の単位セメント量および単位シリカフューム量等を多く使用しており、型枠内にかかるコンクリート材料を充填し、所定の強度発現の後に脱型し、その後、短期間で強度を発現させるために、あるいは緻密で耐久性に優れたコンクリート水和物とするために、蒸気による熱養生をおこなうことが有効である。
【００３８】
このような超高強度コンクリートからなる構造物またはこれを構成するプレキャスト・セグメント、桁、柱、梁、スラブ等においては、通常のコンクリート構造物が供用後に内部に浸透した水が原因でエフロレッセンスが発生するのとは異なり、蒸気養生後にのみ発生する。このエフロレッセンスの発生自体を回避することは現実不可能である。
【００３９】
そこで、蒸気養生前に本発明によって白色セメント皮膜を形成しておくことにより、超高強度コンクリート構造物表面においてエフロレッセンスが生じた場合でも美観を損なうことなく、効果的に該エフロレッセンスによる色むらを除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
以上の説明から理解できるように、本発明のコンクリート表面の色むら除去方法によれば、エフロレッセンスの発生を許容しながら、安価でかつ極めて簡易な方法で該エフロレッセンスに起因するコンクリート構造物表面の色むらを効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の色むら除去方法を説明するための模式図であって、脱型後にその表面に白色セメントミルクが塗布され、白色セメント皮膜が形成された桁を示した図である。図２ａはセメントに対し酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した桁の正面姿写真であり、図２ｂはセメントに対し酸化チタンを１２重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した桁の正面姿写真である。図３は２つの領域に分けられた桁の正面姿写真であり、一方の領域は、セメントに対し酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した領域であり、他方の領域は、無対策の領域である。なお、図示する実施の形態では、対象とするコンクリート構造物として超高強度コンクリートからなる桁を取り上げているが、コンクリート構造物がそれ以外の形態の桁や柱、スラブ等であってもよく、さらには一般のコンクリート材料から形成されるものであってもよいことは勿論のことである。
【００４２】
図１はエフロレッセンスによってコンクリート構造物表面に生じた色むらを除去するための方法を説明した模式図である。
【００４３】
まず、不図示で所定形状の型枠内に超高強度コンクリート材料を充填する。ここで、このコンクリート材料は、セメント、細骨材、高性能減水剤、水、およびシリカフューム等のポゾラン系反応粒子が混合された材料である。
【００４４】
次いで、所定の強度発現を待って脱型し、白色セメント皮膜形成前の桁１が製造される。
【００４５】
脱型直後、この桁１の左右の広幅表面に白色セメントミルクを吹き付ける。この白色セメントミルクは、セメント成分中の鉄が除去されてなる白色セメント、もしくはセメントおよび酸化チタンからなる白色セメントのいずれか一方と水を混合して生成される。
【００４６】
白色セメントミルクを吹き付けることにより、図１に示すように左右表面に白色セメント皮膜２，２が形成された桁１０が製造される。ここで、白色セメント皮膜２の皮膜厚は、３０〜１００μｍ程度の極薄である。
【００４７】
なお、白色セメントミルクを桁表面に付着させる方法は、吹き付け以外にもたとえば刷毛やローラ等による塗布による方法があるが、吹き付けによる方法がより経済的である。
【００４８】
白色セメント皮膜２の形成後、蒸気養生工程に移行する。たとえば、図１に示す桁１０を不図示の高温の蒸気がま内に移載し、高温雰囲気にて蒸気養生する。なお、蒸気がまを使用せず、桁の周囲を保温シートで囲い、蒸気を供給して蒸気養生する方法であってもよい。
【００４９】
上記工程にて桁を製造することにより、特に蒸気養生と同時にコンクリート表面にエフロレッセンスの要因となる可溶性成分を溶解した溶液と炭酸ガスとが反応して、これが乾燥と同時にエフロレッセンスが表面に析出する。しかし、上記方法によれば、白色セメント皮膜２が下地にあるために発生したエフロレッセンスの白色は目立たなくなり、結果としてコンクリート表面に生じた色むらは除去され、美観に優れた桁を製造することができる。
【実施例】
【００５０】
本発明者等は、本発明の方法に沿って実際に桁を製造し、酸化チタンの混入割合を変化させて白色セメントミルクを生成し、それぞれのセメントミルクで形成された白色セメント皮膜を対比した（対比観察１）。さらに、白色セメント皮膜を形成した箇所と形成しない箇所での色むらの有無を確認した（対比観察２）。
【００５１】
まず対比観察１では、セメントに対し酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメント、酸化チタンを１２重量％混入してなる白色セメント、の２種類の白色セメントを用意し、それぞれを水と混合して生成した白色セメントミルクを桁の表面に吹き付けし、蒸気養生後の桁表面の色むらの状態を観察および比較した。ここで、吹き付け方法は縦方向に吹き付けた後に横方向に吹き付ける方法でおこなった。
【００５２】
図２ａは酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメントの場合を、図２ｂは酸化チタンを１２重量％混入してなる白色セメントの場合を示している。
【００５３】
図２ａは桁２０の正面姿写真であり、図２ａ中、２１は白色セメント皮膜を示している。図２ａより、白色セメント皮膜２１が形成された面ではエフロレッセンスによる色むらがほとんど確認されなかった。
【００５４】
一方、図２ｂは桁３０の正面姿写真である。図２ｂ中、３１は白色セメント皮膜を示している。図２ｂにおいても白色セメント皮膜３１においてエフロレッセンスによる色むらはほとんど確認されなかったが、表面の美観からすると、図２ａにおける白色セメント皮膜２１の方がより一層色むらがなく、美観に優れていた。
【００５５】
次に、図３に基づいて対比観察２の結果を記述する。同図は２つの領域に分けられた桁の正面姿写真を示しており、その一方の領域（図の右側領域）は、セメントに対し酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した領域であり、他方の領域（図の左側領域）は、無対策の領域である。右側の白色セメント皮膜２１が形成されている面ではエフロレッセンスによる色むらが確認されなかったのに対し、左側の非皮膜面２２ではエフロレッセンスによる色むらが顕著であることが明らかであった。
【００５６】
上記する本発明の色むら除去方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００５７】
（１）白色セメント皮膜がコンクリート構造物を形成するコンクリートと同様に無機化合物であることから、紫外線による劣化の可能性がなく、長期的な耐久性はコンクリート構造物と同等であり、よって、皮膜の維持管理費が発生しない。
【００５８】
（２）白色セメント皮膜は蒸気養生によって完全に水和反応が終了するので、長期に亘って乾燥収縮することはなく、また、皮膜厚が極薄であることから皮膜に亀裂が生じることもない。
【００５９】
（３）超高強度コンクリートを蒸気養生する場合にはエフロレッセンスの発生を防止することは不可能であるものの、当該蒸気養生前に白色セメント皮膜をコンクリート構造物表面に形成しておくことにより、エフロレッセンスが発生しても美観を損なうことに繋がらない。
【００６０】
（４）超高強度コンクリートの配合では、シリカフュームを混入することによってコンクリートの色は通常のコンクリートよりも黒色系となる。そのため、蒸気養生によってエフロレッセンスに起因する色むらが目立ち易く、美観損傷に繋がる。これに対し、本発明の色むら除去方法によって白色セメント被膜をコンクリート構造物表面に形成することで、エフロレッセンスの発生を許容しながら美観損傷を解消することが可能となる。
【００６１】
（５）本発明による色むら除去方法は、経済的で、かつ、簡易な方法であることから、今後のコンクリート構造物表面の色むら除去施工、特に超高強度コンクリート構造物表面の色むら除去施工に好適である。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の色むら除去方法を説明するための模式図であって、脱型後にその表面に白色セメントミルクが塗布され、白色セメント皮膜が形成された桁を示した図である。
【図２】（ａ）はセメントに対し酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した桁の正面姿写真であり、（ｂ）はセメントに対し酸化チタンを１２重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した桁の正面姿写真である。
【図３】２つの領域に分けられた桁の正面姿写真であり、一方の領域は、セメントに対し酸化チタンを７．５重量％混入してなる白色セメントを成分とした白色セメントミルクを表面に塗布した領域であり、他方の領域は、無対策の領域である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１０，２０，３０…桁、２，２１，３１…白色セメント皮膜、２２…非皮膜面
【図１】
2008308350.tif 000003
【図２】
2008308350.tif 000004
【図３】
2008308350.tif 000005