(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、
硬化性液状組成物と、
少なくとも三層のシート状部材を積層した積層体とを備え、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第三層、第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されかつ前記第三層よりも引張強度が高くなるように構成され、
前記第三層が不織布で構成されたコンクリート構造物の補修材料。
【請求項２】
前記硬化性液状組成物が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムと硬化剤とを含む請求項１に記載のコンクリート構造物の補修材料。
【請求項３】
前記第二層と前記第三層とは、不織布で構成される請求項１又は２のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の補修材料。
【請求項４】
既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、
硬化性液状組成物と、
少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とを備え、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されており、
前記第一層は、長繊維の織物で構成されるコンクリート構造物の補修材料。
【請求項５】
前記不織布又は前記長繊維の織物は、５〜２５質量％のＺｒＯ2を含むガラス不織布又はガラス長繊維の織物である請求項１又は４に記載のコンクリート構造物の補修材料。
【請求項６】
前記第一層の目付量は、５０ｇ/ｍ2以上で、かつ、目開きが５〜２５ｍｍの２軸織物又は前記２軸織物と同等の開口率の多軸織物である請求項４又は５に記載のコンクリート構造物の補修材料。
【請求項７】
既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムと硬化剤とを含む硬化性液状組成物と、
少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とを備え、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成され、
前記硬化剤は、有機酸エステル、ジアルデヒド、無機酸エステル、有機酸金属塩、無機酸金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むコンクリート構造物の補修材料。
【請求項８】
前記硬化剤は、水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムを含み、
該水酸化マグネシウム及び炭酸マグネシウムの粒子径が０．５〜２０μｍである請求項７に記載のコンクリート構造物の補修材料。
【請求項９】
前記硬化剤が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の４０質量％換算の水溶液１００質量部に対して、５〜１００質量部相当で含有される請求項７又は８に記載のコンクリート構造物の補修材料。
【請求項１０】
硬化性液状組成物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とからなる請求項１〜９に記載のコンクリート構造物の補修材料を用いた既設コンクリート構造物を補修する補修方法であって、
前記硬化性液状組成物を前記積層体に塗布含浸させる塗布含浸工程と、
前記硬化性液状組成物が塗布含浸された前記積層体を対象のコンクリート構造物に貼り付ける貼付工程と、
前記硬化性液状組成物が塗布含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含み、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されることを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。
【請求項１１】
硬化性液状組成物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とからなる請求項１〜９に記載のコンクリート構造物の補修材料を用いた既設コンクリート構造物を補修する補修方法であって、
前記積層体を対象のコンクリート構造物に貼り付ける貼付工程と、
コンクリート構造物に貼り付けた前記積層体に前記硬化性液状組成物を塗布含浸させる塗布含浸工程と、
前記硬化性液状組成物が塗布含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含み、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されることを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の剥落防止に用いる補修材料及び当該補修材料を用いた補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物は、高強度で施工性に優れ、安価であるというメリットがあるので、日本では高度成長期を中心に、多くのコンクリート建造物が作られてきた。コンクリート建造物は、耐久性に優れるが、長年の使用で大気中の二酸化炭素が水分とともに浸透することによって中性化が引き起こされたり、海風や凍結防止剤飛沫に含まれる塩化物イオンが浸透することによって腐食膨張したりして、ヒビ割れが生じることもある。かかるヒビ割れを起点として、又はコンクリートに染み込んだ水分の凍結等が原因となり、コンクリート片が剥落することがある。コンクリート片の剥落は、特に、コンクリート建造物の下面が道路として使われている場合に人命を脅かすほど危険な事故となる。
【０００３】
このようなコンクリートの剥落を防止する試みとして、特許文献１には、ヒビの部分をドリルで穿孔して空隙を形成し、当該空隙にエポキシ樹脂等の接着剤を注入する技術が開示されている。また別の解決手段として、特許文献２には、コンクリートの剥落が懸念される表面に多軸の繊維織物を接着することにより、剥落を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０７４１１８号公報
【特許文献２】特開２０１３−０１９１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の手法は、コンクリートの穿孔時に剥離が進行しやすいこと、空隙の最深部に接着剤が到達しているかを確認し難いこと等の問題がある。また、特許文献２の手法は、コンクリート表面の洗浄・乾燥、プライマーの塗布・乾燥、紫外線や酸化による劣化を防ぐための上塗り層の塗装・乾燥等の作業が必要なため作業が煩雑である。
【０００６】
さらに、上記技術はいずれも、樹脂を用いた補修方法であるため、火災が起こると樹脂が膨張してコンクリート片の剥離を促進したり、延焼を引き起こしたりする可能性が危惧される。このため、耐火構造物に対し、特許文献１及び２に開示される技術を使用できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、簡便であって確実にコンクリートの剥落を防止し得る補修材料及び補修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】
【０００８】
本発明者らは、コンクリート構造物の劣化を補修する手法として、硬化性液状組成物を主成分とする枚葉状の補修シートをコンクリート構造物に貼り合わせて固着させるという着想に基づいて、補修シートを積層構造とすることにより、コンクリート構造物への密着性及び剥落防止性並びに耐火性能を両立させることができることを見出し、以下に示す本発明を完成した。
【０００９】
本願は以下の発明を含む。
（１）既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、
硬化性液状組成物と、
少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とを備え、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されていることを特徴とするコンクリート構造物の補修材料。
この補修材料は、以下の１以上を備えることが好ましい。
（２）珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムと硬化剤との混合物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とを備え、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高くなるように構成されている、
（３）前記第一層のコンクリート構造物側にさらに第三層を設けた、少なくとも三層のシート状部材の積層体であり、前記第一層は、前記第三層よりも引張強度が高くなるように構成されている、
（４）前記第三層が不織布で構成される、
（５）前記第二層と前記第三層とは、不織布で構成される、
（６）前記第二層と前記第三層との合計厚みが０．４〜３．０ｍｍである、
（７）前記第一層は、長繊維の織物で構成される、
（８）前記不織布又は長繊維の織物は、５〜２５質量％のＺｒＯ2を含むガラス不織布又はガラス長繊維の織物である、
（９）前記第一層の目付量は、５０ｇ/ｍ2以上で、かつ、目開きが５〜２５ｍｍの２軸織物又は前記２軸織物と同等の開口率の多軸織物である、
（１０）第一層及び第二層、又は第一層、第二層及び第三層が予め積層一体化されている、
（１１）前記硬化性液状組成物が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムと硬化剤との混合物である、
（１２）前記硬化剤は、有機酸エステル、ジアルデヒド、無機酸エステル、有機酸金属塩、無機酸金属塩、金属酸化物、及び金属水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、
（１３）前記硬化剤は、酢酸エステル、炭酸エステル、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム及び珪酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、
（１４）前記硬化剤は、水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムを含み、
該水酸化マグネシウム及び炭酸マグネシウムの粒子径が０．５〜２０μｍである、
（１５）前記硬化剤が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の４０質量％換算の水溶液１００質量部に対して、５〜１００質量部相当で含有される。
（１６）硬化性液状組成物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とからなる上記コンクリート構造物の補修材料を用いた既設コンクリート構造物を補修する補修方法であって、
前記混合物を前記積層体に塗布含浸させる塗布含浸工程と、
前記混合物が塗布含浸された前記積層体を対象のコンクリート構造物に貼り付ける貼付工程と、
前記混合物が塗布含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含み、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されることを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。
（１７）硬化性液状組成物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とからなる上記コンクリート構造物の補修材料を用いた既設コンクリート構造物を補修する補修方法であって、
前記積層体を対象のコンクリート構造物に貼り付ける貼付工程と、
コンクリート構造物に貼り付けた前記積層体に前記混合物を塗布含浸させる塗布含浸工程と、
前記混合物が塗布含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含み、
前記積層体における前記シート状部材を前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高いメッシュ状シートによって構成されることを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。
これらの補修方法では、以下の１以上を備えることが好ましい。
（１８）珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムと硬化剤との混合物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とからなるコンクリート構造物の補修材料を用いた既設コンクリート構造物を補修する補修方法であって、
前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層とした場合に、前記第一層は、前記第二層よりも引張強度が高くなるように構成される、
（１９）前記塗布含浸工程を機械装置により行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコンクリート構造物の補修材料は、より簡便、かつ確実にコンクリート片の剥落を防止し得るとともに、耐火構造物にも好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のコンクリート構造物の補修材料（二層構造）を用いたコンクリート構造物の補修形態の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明のコンクリート構造物の補修材料（三層構造）を用いたコンクリート構造物の補修形態の一例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜補修材料＞
図１及び２は、本発明の補修材料を用いたコンクリート構造物の補修形態を示す模式的な断面図である。本発明の補修材料５は、図１及び図２に示すように、コンクリート構造物１を補修するものであって、硬化性液状組成物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とを備える。積層体と硬化性液状組成物とは、別個に存在させてもよいが、補修の際に、後述するように硬化性液状組成物を積層体に含浸させた状態とすることが好ましい。
【００１３】
積層体への硬化性液状組成物の含浸量は特に限定するものではなく、積層体の全体にわたって均一に硬化性液状組成物が保持され、硬化性液状組成物の硬化によって積層体の全体が強固に一体化させることができるように調整することが好ましい。例えば、積層体：硬化性液状組成物の質量比は、１：４〜１：１２程度であることが好ましく、１：４〜１：１０であることがより好ましい。
【００１４】
積層体は、図１に示すように、コンクリート構造物側から第一層２及び第二層３とした場合、第一層２は、第二層３よりも引張強度が高くなるように構成されている。また、図２に示すように、コンクリート構造物側から第三層４、第一層２及び第二層３とした場合、第一層２は、第二層３よりも引張強度が高くなるように構成され、かつ第三層４よりも引張強度が高くなるように構成されている。
本発明の補修材料５を、図１及び図２に示すようにコンクリート構造物１に貼り付けることにより、補修材料における硬化性液状組成物がコンクリート構造物１の表面に塗布含浸され、その混合物が硬化又はコンクリート構造物と結合することによって、コンクリート構造物１を、より簡便でかつ確実に補修することができる。
【００１５】
（積層体）
補修材料５を構成する積層体は、シート状部材を２層以上積層したものである。積層体は、コンクリート構造物１に接する側から順に、第一層２及び第二層３と配置する。また、積層体が３層以上の場合には、コンクリート構造物側から順に第三層４、第一層２及び第二層３と配置する。
【００１６】
ここで、積層体を構成する各シート状部材は、所定の厚みを有し、補修対象のコンクリート構造物の全部又は一部を被覆できる面積を有するものであればよく、ガラス、 プラスチック、布、紙、金属及びこれらの複合材料等種々の材料で形成することができる。なかでも、コンクリート自体が不燃性であることから同様に不燃性の材料から構成されることが好ましい。不燃性の材料としては、ガラス繊維が挙げられる。また、このような材料は、コンクリートによるアルカリ腐食を防止するため、さらに、５質量％以上２５質量％以下のＺｒＯ2を含むことが好ましく、８質量％以上２０質量％以下のＺｒＯ2を含むことがより好ましく、１０質量％以上１８質量％以下のＺｒＯ2を含むことがさらに好ましい。ガラス繊維のアルカリ腐食を防止することにより補修材料の強度を維持することができる。
【００１７】
ガラス繊維は、表面処理されたものが主流であるが、硬化性液状組成物との付着性を向上する観点から、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、エポキシシランなどの極性の高い表面処理剤を用いて表面処理されたものが好ましい。硬化性液状組成物として無機系組成物を使用する場合は、ヒートクリーニングにより表面処理を除去したものを用いることもできる。表面処理したガラス繊維を用いることにより、硬化性液状組成物とガラス繊維との相溶性が高められ、強固に固着させることができる。
【００１８】
各シート状部材の形態は、平坦なもの、表面凹凸があるもの、多数の孔があるものなどが挙げられ、具体的には、フィルム、メッシュ物、織物、編物、不織布等が挙げられる。なかでも、積層体における第一層はメッシュ状シート、第三層は不織布シートで構成されることが好ましい。第一層２をメッシュ状シートで構成することにより、第２層とコンクリート構造物もしくは第２層と第３層を強固に固着させることができる。第三層４を不織布シートで構成することにより、コンクリート構造物１の凹凸に密着しやすくなる。
【００１９】
第一層２は、第二層３よりも引張強度が高くなるように構成され、かつ、第三層４よりも引張強度が高くなるように構成されることが好ましい。
ここで、第二層３及び第三層４の引張強度は、５Ｎ／２５ｍｍ以上１５０Ｎ／２５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０Ｎ／２５ｍｍ以上１００Ｎ／２５ｍｍ以下である。また、第三層４の引張強度は、第二層３と異なっていてもよい。第一層２の引張強度は、３００Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは４００Ｎ／２５ｍｍ以上である。第一層２の引張強度が３００Ｎ／２５ｍｍ以上であることにより、補修材料５の強度が向上する。上記引張強度は、２５ｍｍ幅に切断したサンプルを万能試験機により引張試験を行った時の破断強度を採用するものとする。
【００２０】
引張強度の高い第一層２を積層体の内部に設けることにより、補修材料５を貼り付けたコンクリート構造物からのコンクリート片の剥落を防止する。つまり、追従しやすい性質を有する第三層４によってコンクリート構造物１への密着性を高めるとともに、引張強度の高い第一層２によって、補修材料を貼り付けたコンクリート構造物へ剥落防止性能を付与する。第二層３は、第一層２よりも引張強度が低いことが好ましい。これにより第一層２に追従しやすくなり、第一層２のコンクリート構造物もしくは第三層４への密着性を高めることができる。その結果、補修シート全層を強固に一体化させることができる。
【００２１】
（第一層）
第一層２は、長繊維を利用して構成されたものが好ましい。具体的には、形状としては織布（織物）、組布、メッシュ状シート、材質としてはポリエステル、ポリオレフィン、ビニロン、アラミド、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。なかでも、ビニロンメッシュシート又はガラス長繊維織物又はメッシュシートからなることが好ましい。第一層２に長繊維、特にガラス長繊維を用いることにより、第二層３の強度不足を補うことができる。ガラス長繊維は、ガラスヤーン又はロービングを用いることが好ましい。ガラスヤーンは、ガラス繊維に撚りをかけて合撚糸としたものであり、ロービングは、ガラス繊維を集束したものである。ガラス長繊維の織り方は、平織り、綾織り、絡み織り等があるが、強度が高いという観点から、第一層２に用いるガラス長繊維は、平織りであることが好ましい。また織り方の方向は、直交する二軸、もしくは、それ以上の多軸織物であってもよい。
【００２２】
第一層２の厚みは、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
第一層は、５０ｇ/ｍ2以上の目付量であることが好ましく、６０ｇ/ｍ2以上であることがより好ましく、さらに好ましくは７５ｇ/ｍ2以上である。
このような目付量の範囲とすることにより、ガラス長繊維の強度を向上させて、コンクリート片剥落時に破断を生じさせることなく、補修材料５の十分な強度を確保することができる。
【００２３】
第一層は、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の目開きの二軸織物であることが好ましく、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下の目開きで、５０ｇ/ｍ2以上の目付量の二軸織物であることがより好ましい。また、二軸織物と同等の開口率の多軸織物であってもよい。
目開をこの範囲とすることにより、第２層とコンクリート構造物もしくは第２層と第３層の接着力を向上させ、補修材料５の十分な強度を確保することができる。また、第１層の単位面積当たりのガラス長繊維本数を適度な数として、第１層が第２層を破り出てくる際の抵抗力を高め、補修材料５の十分な強度を確保することができる。
【００２４】
（第二層）
第二層３は、形状としてはフィルム、織布、不織布等が挙げられ、材質としてはポリエステル、ポリオレフィン、ビニロン、アラミド、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。なかでも、ポリプロピレン不織布又はガラス不織布で構成されることが好ましい。ガラス不織布は、硬化性液状組成物との相溶性に優れるため、硬化性液状組成物が浸透しやすく、硬化性液状組成物を硬化させたときに補修材料をコンクリート構造物に強固に固着させることができる。好適なガラス不織布として、チョップドストランドマット、ガラスペーパー、フェルト等が挙げられるが、これらに限定されない。
ポリプロピレン不織布を用いる場合は、硬化性液状組成物との相溶性を高めるため、繊維表面に表面処理を行うことが望ましい。
【００２５】
（第三層）
第三層４は、材質としてはポリエステル、ポリオレフィン、ビニロン、アラミド、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられ、ポリプロピレン不織布又はガラス不織布で構成されることが好ましい。ガラス不織布は、後述する硬化性液状組成物との相溶性に優れるため、硬化性液状組成物が浸透しやすく、硬化性液状組成物を硬化させたときに補修材料をコンクリート構造物に強固に固着させることができる。好適なガラス不織布として、チョップドストランドマット、ガラスペーパー、フェルト等が挙げられるが、これらに限定されない。
ポリプロピレン不織布を用いる場合は、硬化性液状組成物との相溶性を高めるため、繊維表面に表面処理を行うことが望ましい。
【００２６】
第二層３及び第三層４の厚みは、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。第二層３及び第三層４の厚みが０．１ｍｍ以上であることにより、補修材料５の強度が確保され、逆に１．５ｍｍ以下であることにより、補修材料５のコンクリート構造物１への密着しやすさが向上する。
【００２７】
第二層３及び第三層４は、１０ｇ／ｍ2以上２０００ｇ／ｍ2以下の目付量であることが好ましく、より好ましくは２０ｇ／ｍ2以上１０００ｇ／ｍ2以下の目付量である。
【００２８】
第三層の厚みをＴ3とし、第二層の厚みをＴ2とすると、Ｔ3／Ｔ2は、０．０５以上３以下であることが好ましく、より好ましくは０．１以上１．５以下である。このような厚みの関係を有する積層体は、補修材料５の強度とコンクリート表面への密着性を両立することができる。
【００２９】
（積層一体化）
積層体は、硬化性液状組成物を含浸することにより一体化してもよいし、予め一体化させておいてもよい。一体化させておくことにより、塗布含浸時の各シートのズレを防ぐことができる。
一体化の方法は、機械的な繊維交絡、化学的な接着等を利用することができ、例えば、縮絨、ニードルパンチ、ケミカルボンド、サーマルボンド、水流交絡等が挙げられる。
【００３０】
図１においては積層体が二層構造の場合を、図２においては積層体が三層構造の場合を示しているが、積層体が四層以上であってもよい。四層以上の場合においても、コンクリート構造物と接する側から数えて最外層に配置される層は引張強度の低い層であることが好ましい。このような積層構造により、補修材料５の強度とコンクリート構造物への密着性を両立することができる。なお、積層体の最多積層数は特に限定されない。
【００３１】
（硬化性液状組成物）
硬化性液状組成物は、補修材料に塗布及び／又は含浸されるものであって、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリウレア、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂等の有機系材料、セメントスラリー、石膏、ガラス等の無機系材料のいずれでもよい。なかでも、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムと硬化剤とを含むものが好ましい。硬化性液状組成物を積層体に塗布及び／又は含浸させた上で、硬化性液状組成物を硬化させることにより、コンクリート構造物１と補修材料５とを接着することができる。補修材料５を接着することにより、コンクリート構造物の劣化部分の寿命を延長し、かつコンクリート構造物のヒビ割れの発生と進行を止めて、コンクリートの剥落を防止することができる。
【００３２】
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムは、コンクリート構造物１と補修材料５とを固着させる成分として硬化性液状組成物に含まれる。硬化性液状組成物は、珪酸ナトリウム水溶液、珪酸カリウム水溶液及び珪酸リチウム水溶液のいずれか一方、双方又は全部を含むことができる。珪酸ナトリウムは、コンクリート構造物１の表面に塗布及び／又は含浸されたときに、コンクリート中の水酸化カルシウムとＣ-Ｓ-Ｈゲルを生成し、コンクリート表面を緻密化して、保護層を形成することができる。珪酸リチウムは、コンクリート構造物１の表面に塗布及び／又は含浸されたときに難溶性の固化物を生成し、コンクリート表面を緻密化して、保護層を形成することができる。珪酸塩水溶液の材料選択において、価格及び入手の容易さの観点から、珪酸ナトリウム水溶液を用いることが好ましいが、硬化物の耐水性が必要となる場合、珪酸リチウムを任意の割合で混合することが好ましい。珪酸リチウムの固化物は難水溶性であるため、コンクリート構造物の表面を緻密化して保護層を形成することができる。
【００３３】
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムは、硬化性液状組成物の全体を１００質量部とした場合、水溶液の形態では、例えば、５０〜９７質量部含有されていればよく、５０〜９５質量部含有されることが好ましい。また別の観点から、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムは、硬化性液状組成物の全質量に対して、ＳｉＯ2換算で１０〜６０質量％のＳｉＯ2成分を含むような量で含有されていることが好ましい。
【００３４】
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムの硬化は、コンクリート中の水酸化カルシウムとの再結合又はコンクリート中の水分を自然乾燥により蒸発させて脱水反応を誘起し、Ｓｉ−Ｏ結合を形成することによって行なわれる。脱水反応はｐＨを調整し、中性付近に移動させることにより促進させることができるため、硬化剤としてｐＨ調整剤を用いることができる。また、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウム中のアルカリ金属を硬化剤により二価以上の金属と置き換えることによってＳｉ−Ｏ−金属−Ｏ−Ｓｉの結合を形成して硬化を促進することも可能である。
【００３５】
また、硬化性液状組成物は、ＳｉＯ2換算で１５質量％以上５０質量％以下のＳｉＯ2成分を含むことが好ましく、ＳｉＯ2換算で２０質量％以上３５質量％以下のＳｉＯ2成分を含むことがより好ましい。このような割合でＳｉＯ2を含むことにより、補修材料５とコンクリート構造物１とを強固に接着することができる。ここで、「ＳｉＯ2換算で２０質量％のＳｉＯ2成分を含む」とは、硬化性液状組成物１００ｇを硬化させたときに２０ｇ相当のＳｉＯ2が形成されることを意味する。
【００３６】
（硬化剤）
硬化剤は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムの硬化を促進するための成分である。硬化剤としては、有機酸エステル、ジアルデヒド、無機酸エステル、有機酸金属塩、無機酸金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群より選択される１種以上を含むことが好ましく、有機酸エステル、金属酸化物、及び金属水酸化物からなる群より選択される１種以上の化合物を用いることがより好ましい。有機酸エステルは、水溶液中で酸を発生させることによりＳｉ−Ｏ結合の形成を促進することができるという利点がある。硬化剤の好適な一例としては、炭酸エステル及び酢酸エステルからなる群より選択される１種以上が挙げられる。
【００３７】
有機酸エステルは、水溶液中で酸を発生させることによりＳｉ−Ｏ結合の形成を促進することができるという利点がある。有機酸エステルとしては、例えば、炭酸エステル、酢酸エステル等が挙げられ、なかでも、トリアセチンが好ましい。
ジアルデヒドとしては、例えば、マロンジアルデヒド等が挙げられる。
無機酸エステルとしては、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸等のエステル、例えば、燐酸トリメチル等が挙げられる。
有機酸金属塩としては、蟻酸、酢酸、マロン酸、炭酸等のアルカリ金属、アルカリ土類金属塩、例えば、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
無機酸金属塩としては、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸等のアルカリ金属、アルカリ土類金属塩、例えば、硫酸マグネシウム等が挙げられる。
【００３８】
金属酸化物及び金属水酸化物は、金属イオンが溶け出すことにより、Ｓｉ−Ｏ−金属−Ｏ−Ｓｉ結合を形成し、珪酸塩水溶液を硬化させることができる。硬化剤の好適な一例としては、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム及び珪酸アルミニウムからなる群より選択される１種以上が挙げられる。
【００３９】
硬化剤として、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、珪酸アルミニウム等を用いる場合、硬化性液状組成物中での硬化剤の沈降を防止するという観点及びガラス繊維に含浸させやすいという観点から、粒子径が０．５〜２０μmであることが好ましい。なお、炭酸マグネシウムは、水酸化マグネシウムとの混合物である塩基性炭酸マグネシウムとして通常販売されている。
【００４０】
また、硬化剤の配合量は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の４０質量％換算の水溶液１００質量部に対して、５〜１００質量部配合することが好ましい。この範囲とすることにより、硬化剤が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム及び／又は珪酸リチウムの硬化を促進させることができ、硬化剤として液状有機物を用いる場合は、Ｓｉ−Ｏ結合の中に取り込まれない硬化剤成分を過度に増やすことなく十分に硬化させることができる。また、硬化剤として粉体無機物を用いる場合は、硬化性液状組成物の粘度の過度に上昇させることなく、硬化性液状組成物を積層体に十分に含浸させることができる。
【００４１】
（その他の成分）
硬化性液状組成物は、上記成分に加えて、当該分野で公知の添加剤を含んでいてもよい。例えば、フィラー、分散剤、硬化時間調整剤、顔料、酸化防止剤等が挙げられる。これらは特に限定されず、公知のものを利用することができる。フィラーとしては、一般に充填剤として使用されるもののいずれであってもよい。例えば、カーボン、セルロース、鉱物質微粉末、合成された無機質結晶粉末などが挙げられる。
【００４２】
＜コンクリート構造物の補修方法＞
本発明のコンクリート構造物の補修方法は、硬化性液状組成物と、少なくとも二層のシート状部材を積層した積層体とを用いたものであって、前記硬化性液状組成物を前記積層体に塗布及び／又は含浸させる塗布含浸工程と、前記積層体を対象のコンクリート構造物１に貼り付ける貼付工程と、前記硬化性液状組成物が塗布含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含む。このような補修方法によれば、従来のように塗装・乾燥を繰り返す必要もないことから、作業性にも優れる。なお、塗布含浸工程と貼付工程とは、いずれを先に行ってもよい。
【００４３】
（塗布含浸工程）
塗布含浸工程は、硬化性液状組成物を積層体に塗布含浸させることにより行なわれる。この塗布含浸方法は、硬化性液状組成物が積層体に塗布含浸されるものであれば特に限定されない。また塗布含浸させるタイミングも特に限定されず、つまり、積層体を形成してから硬化性液状組成物を含浸させてもよいし、硬化性液状組成物を含浸させてから積層体を形成してもよいし、積層体を形成しながら硬化性液状組成物を含浸させてもよい。また、積層体を対象のコンクリート構造物に貼り付ける前後にいずれに硬化性液状組成物を含浸させてもよい。
【００４４】
硬化性液状組成物を含浸させる方法としては、例えば、（１）ローラーを使って手作業で塗布含浸を行うハンドレイアップ法、（２）スプレーにより塗布含浸する方法、（３）金型により積層体の厚みを規定した後に、圧入によって硬化性液状組成物を積層体に塗布含浸させる方法、（４）減圧により積層体の厚みを規定した後、減圧注入によって硬化性液状組成物を積層体に含浸させる方法、（５）積層体を硬化性液状組成物に浸漬し、積層体に硬化性液状組成物を連続的に含浸させた後に、ロールによって積層体に厚みを規定する方法、（６）ロール転写により連続的に塗布含浸を行う方法等が挙げられる。
含浸時の作業性を上げるため、また含浸シートへのゴミの付着や含浸シート同士の付着を防止するため、上記積層体の表裏面を樹脂製の保護フィルムでカバーしてもよい。この保護フィルムはコンクリート構造物１に貼り付ける際に除去される。上記のいずれかの方法又はそれらを組み合わせた方法で、積層体に硬化性液状組成物を含浸させることにより、補修材料５を得ることができる。
【００４５】
（貼付工程）
上記で作製した補修材料５又は積層体を、コンクリート構造物１に貼り付ける。補修材料５とコンクリート構造物１の表面の間に入り込んだ気泡を取り除くことは、特に、補修材料５とコンクリート構造物１の表面との密着性を高めるために重要である。気泡除去の方法としては、ロールや金へらを使って気泡を補修材料５の外側に追い出す方法が好適である。
【００４６】
（硬化工程）
補修材料５に含浸された硬化性液状組成物の硬化は、コンクリート構造物１に補修材料５を密着させた状態で設置することによって行なわれる。コンクリート構造物１の表面に、硬化性液状組成物を含浸させる時間を確保するという観点から、硬化性液状組成物の硬化時間は３０分以上３００分以下であることが好ましく、より好ましくは４５分以上２４０分以下である。上記硬化時間は、硬化性液状組成物の酸生成速度、金属塩の溶解速度等によって調整することができる。硬化性液状組成物の硬化が完了すると、コンクリート構造物１に補修材料５が固着されて、コンクリート構造物１の補修が完了することになる。
【実施例】
【００４７】
以下、本願のコンクリート構造物の補修材料及び補修方法を、実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４８】
（実施例１）
ビニロン長繊維の織物（目付量９０ｇ／ｍ2、目開き８ｍｍ、厚み０．３５ｍｍ、引張強度５００Ｎ／２５ｍｍ）からなる三軸ネットを、ガラス不織布（目付量２５ｇ／ｍ2、厚み０．２ｍｍ、引張強度７０Ｎ／２５ｍｍ）、ガラス不織布（目付量５０ｇ／ｍ2、厚み０．４ｍｍ、引張強度１４０Ｎ／２５ｍｍ）に積層することにより、三層のシート状部材を積層した積層体を作製した。
ビニロン長繊維の三軸ネットが「第一層」に相当し、目付量５０ｇ／ｍ2のガラス不織布が「第二層」に、目付量２５ｇ／ｍ2のガラス不織布が「第三層」に相当する。
【００４９】
一方、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（粘度１，２００ｍＰａ・ｓ  エポキシ等量２００ｇ／ｅｑ））３００ｇと、テトラエチレンペンタミン（東京化成工業株式会社製）３６ｇとを混合することにより、硬化性液状組成物を調製した。
【００５０】
上記で作製したシート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、２００ｇの硬化性液状組成物を含浸させることにより、実施例１のコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００５１】
（実施例２）
超微粒子セメント（茶谷産業株式会社製  商品名：ウルトラマイクログレイン）２５０ｇと、イオン交換水１２０ｇ、セメント改質用ラテックス（日本エイアンドエル株式会社製  商品名：Ｌ−３６４２Ｅ）５０ｇとを混合することにより、硬化性液状組成物を調製した。
【００５２】
実施例１で作製したシート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、３３０ｇの硬化性液状組成物を含浸させることにより、実施例２のコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００５３】
（実施例３）
ＪＩＳ Ｋ １４０８で規定する３号珪酸ナトリウム水溶液（ＳｉＯ2換算で２９質量％のＳｉＯ2成分を含む）１００ｇと、３５％水酸化ナトリウム水溶液１００ｇ、ラテックス（日本エイアンドエル株式会社製  商品名：ＳＲ−１５１）２０ｇ、珪酸アルミニウムとして焼成カオリン（粒径１μｍ）１００ｇとを混合することにより、硬化性液状組成物を調製した。
【００５４】
実施例１で作製したシート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、２４０ｇの硬化性液状組成物を含浸させることにより、実施例３のコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００５５】
（実施例４）
珪酸カリウム水溶液（日本化学工業株式会社製  商品名：１Ｋ  ＳｉＯ2換算で２９質量％のＳｉＯ2成分を含む）５０ｇと、３５％水酸化カリウム水溶液５０ｇ、ラテックス（日本エイアンドエル株式会社製  商品名：ＳＲ−１５１）２０ｇ、珪酸アルミニウムとして焼成カオリン（粒径１μｍ）１００ｇとを混合することにより、硬化性液状組成物を調製した。
【００５６】
実施例１で作製したシート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、２４０ｇの硬化性液状組成物を含浸させることにより、実施例４のコンクリート構造物の補修材料を作製した。
（実施例５）
ガラスロービングの織物（目付量１２４ｇ／ｍ2、目開き８ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、引張強度８００Ｎ／２５ｍｍ、平織り）からなるガラスロービングの二軸ネットを、ガラス不織布（目付量５０ｇ／ｍ2、厚み０．４ｍｍ、引張強度１４０Ｎ／２５ｍｍ）と積層することにより、二層のシート状部材を積層したガラス繊維積層体を作製した。
ガラスロービングの二軸ネットが「第一層」に相当し、目付量５０ｇ／ｍ2のガラス不織布が「第二層」に相当する。
【００５７】
ＪＩＳ Ｋ １４０８で規定する３号珪酸ナトリウム水溶液（ＳｉＯ2換算で２９質量％のＳｉＯ2成分を含む）３００ｇと、トリアセチン（東京化成工業株式会社製）１５ｇ、炭酸カルシウム（和光純薬製）４５ｇとを混合することにより、硬化性液状組成物を調製した。
【００５８】
上記で作製したガラス繊維積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、２８０ｇの硬化性液状組成物を含浸させることにより、実施例５のコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００５９】
（実施例６）
実施例５に対し、コンクリート構造物側にガラス不織布（目付量２５ｇ／ｍ2、厚み０．２ｍｍ、引張強度７０Ｎ／２５ｍｍ）を一層追加し、三層のシート状部材を積層したガラス繊維シート積層体を作製した。追加されたガラス不織布が「第三層」に相当する。
【００６０】
（実施例７）
実施例６に対し、３００ｇの珪酸ナトリウム水溶液を、２７０ｇの３号珪酸ナトリウム水溶液（ＳｉＯ2換算で２９質量％のＳｉＯ2成分を含む）と、３０ｇの珪酸リチウム水溶液（ＳｉＯ2換算で２１質量％のＳｉＯ2成分を含む、Ｌｉ2Ｏ換算で３．０質量％のＬｉ2Ｏ成分を含む）とを混合したものに代えた以外、実施例６と同様にしてコンクリート構造物の補修材料を作製した。  
【００６１】
（実施例８）
実施例６に対し、硬化剤として、平均粒子径１１μｍの塩基性炭酸マグネシウム（和光純薬工業株式会社製）３０ｇを用いた以外、実施例６と同様にしてコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００６２】
（実施例９）
実施例４で調整した硬化性液状組成物、及び実施例１で作製したシート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍを個別に用意することにより、実施例９のコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００６３】
（比較例１）
実施例６に対し、第二層を除いた以外、実施例６と同様にしてコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００６４】
（比較例２）
実施例６に対し、第二層を除いた以外、実施例６と同様にしてコンクリート構造物の補修材料を作製した。
【００６５】
＜性能評価＞
各実施例のコンクリート構造物の補修材料のコンクリートへの密着性を、ＮＥＸＣＯ試験方法７３４「トンネルはく落防止用繊維シート接着工の押し抜き試験方法」で評価した。具体的には、各実施例で作製した補修材料を、試験体に貼り付けて温度２３℃、相対湿度５０℃で１４日間養生した後に、試験体に張り付いた補修材料に対して押し抜き試験を行なうことにより、変位１０ｍｍ〜５０ｍｍにおける最大荷重を測定した。その結果を表１に示す。表１中「最大荷重」の値は、３回測定した平均値である。
実施例９においては、試験体上にシート積層体を設置し、スポンジローラーにて２４０ｇの硬化性液状組成物を塗布含浸させることにより評価サンプルを作製した。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
表１に示す結果から、実施例１〜９のいずれも、コンクリートの補修材料として要求される０．５ｋＮを大幅に上回っていることが明らかとなった。また各実施例における、補修材料の作製から性能評価に至るまでの作業時間は、補修材料の作製及び貼り付けの３０分程度に過ぎなかった。このため、各実施例では、従来の補修方法のような、プライマー及び上塗り等の塗布・乾燥の時間を要する補修方法に比して、格段に作業時間が短縮された。
【００６８】
比較例１で最大荷重が０．５ｋＮを下回った理由としては、補修シート全層が一体化されていなかったことが考えられる。
比較例２で最大荷重が０．５ｋＮを下回った理由としては、第一層の強度が不足していたことが考えられる。
【００６９】
各実施例の補修材料の作製及び押し抜き試験評価の結果から、本発明のコンクリートの補修材料は、コンクリートに対する密着性に優れ、かつコンクリート補修のための作業時間も大幅に短縮されることが明らかとなり、本発明の効果が示された。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の補修材料によれば、コンクリート構造物の寿命を延命することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  コンクリート構造物
２  第一層
３  第二層
４  第三層
５  補修材料
【図１】
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【図２】
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