(57)【要約】【課題】コンクリートの電気化学的な処理方法、特にコンクリート中のアンモニウムイオンを除去し、コンクリート構造物からのアンモニアの発生を防止する方法を提供する。【解決手段】コンクリートの表面に設置した電極を外部電極とし、コンクリートの内部の鋼材を内部電極とし外部電極と内部電極間に電流を流す方法において、内部電極を陽極、外部電極を陰極として通電し、好ましくはコンクリート表面と外部電極との間に電解質溶液を保持する保持材を配置し、コンクリート構造物中のアンモニウムイオンをアンモニアガスとして揮散させる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの表面に設置した電極を外部電極とし、コンクリートの内部の鋼材を内部電極とし、外部電極と内部電極間に電流を流す方法において、内部電極を陽極、外部電極を陰極として通電し、コンクリート構造物中のアンモニウムイオンをアンモニアガスとして揮散させることを特徴とするコンクリートのアンモニア除去方法。
【請求項２】
コンクリート表面と外部電極との間に、電解質溶液を保持することができる保持材を配置することを特徴とする請求項１記載のコンクリートのアンモニア除去方法。
【請求項３】
電解質溶液が中性又は塩基性であることを特徴とする請求項２記載のコンクリートのアンモニア除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、コンクリートの電気化学的な処理方法、特にコンクリート中のアンモニウムイオンを除去し、コンクリート構造物からのアンモニアの発生を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と課題】
美術館や博物館などでは新設のコンクリート構造物に収納された油絵、染色品、絹類などの文化財の変色が問題となっている。この原因としてコンクリートから発生するアンモニアガスが指摘され、コンクリートの原料であるセメント、骨材、水などに含まれる窒素化合物が関連していることが確認されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
アンモニアはコンクリート構造物完成初期に発生するため、建物の竣工後６ケ月から１年間にわたり放置する、いわゆる「木枯らし期間」を設け、アンモニアの発散が収まるのを待ってから文化財を収納する措置が取られている。しかしながら、この「木枯らし期間」中の時間的損失が大きいことからアンモニアガスの発生を抑制する方法が種々検討されている。
【０００４】
最も一般的な方法として、早強セメント、及び加熱処理した骨材及び水を使用したコンクリートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。普通セメントには重量の５％以下の範囲内で、窒素分を含んだ高炉水砕スラグや石灰石微粉末等の混合材が認められているが、早強セメントには混合材が使用されていない。また、骨材や水も加熱処理により窒素分が除去されるため、アンモニアガス発生量の少ないコンクリートを調製することが可能になる。しかしながら、骨材や水の加熱には多大な労力とコストがかかるため経済的でない。しかも完全にアンモニアガスの発生を抑制するのは難しいという課題があった。
【０００５】
また、コンクリートの表面にアンモニアを吸収する特殊シートを貼り付ける工法が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。しかしながら、この方法は積極的にアンモニアガスの発生を促していないため、ガスの吸収に時間がかかり、更に完全に除去できないという課題がある。
【０００６】
更に、空調機にアンモニア吸着材を取り付ける方法も検討されている（例えば、非特許文献３参照）。しかしながら、この方法も、シートによる方法同様、アンモニアガスの吸収に時間がかかり、また完全に除去できないという課題を有している。
そこで、本発明者らは前記課題に対し種々検討を重ねた結果、既設のコンクリートからアンモニウムイオンを除去し、短期間でアンモニアフリーのコンクリートが調製可能であることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２８７４６２号公報
【非特許文献１】
岸谷孝一、黒坂五馬著、「コンクリートから出る空中遊離物質が他の物質に及ぼす影響」日本建築学会関東支部研究報告集、１９７６年、ｐ．３５７−３６０
【非特許文献２】
三谷一房、岩波洋ほか著、「美術館、博物館におけるアンモニア抑制工法の開発」大林組技術研究所報Ｎｏ．５３、１９９６年、ｐ．９９−１０４
【非特許文献３】
小塩良次、松田弘一ほか著、「美術空調設備、第９回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会」平成２年５月、ｐ．１１７−１２０
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決することを目的とし、その構成は、コンクリートの表面に設置した電極を外部電極とし、コンクリートの内部の鋼材を内部電極とし外部電極と内部電極間に電流を流す方法において、内部電極を陽極、外部電極を陰極として通電し、好ましくはコンクリート表面と外部電極との間に電解質溶液を保持する保持材を配置し、コンクリート構造物中のアンモニウムイオンをアンモニアガスとして揮散させることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明は打設されたコンクリートの鋼材を陽極とし、コンクリートの表面に外部電極を好ましくは網状に設けて陰極とし、内部電極と外部電極の間に電流を流すものである。その結果、コンクリートの表面にアンモニウムイオンが移動し、アンモニアガスとして空中に揮散させるものである。好ましくは電解質溶液を保持することができる保持材に電解質溶液を含浸させ、コンクリート表面の外部電極との間に配置することにより一層の効果を期待することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する内部電極としては、コンクリート内部の鋼材、例えば鉄筋等が使用されている。
外部電極とは、コンクリートの表面に設置した電極であり、材質としては導電性を示すものであれば特に限定しない。電気的腐食に対する抵抗性が高いものが好ましく、具体的にはチタン、チタン合金、白金及び金、またはこれらでメッキされた金属、炭素繊維、炭素棒等の炭素、並びに体積電気抵抗率が１０３　Ω・ｃｍ以下の導電性を有する有機高分子等である。これらのうち、炭素や導電性を有する有機高分子は電気的な腐食に対して安定であるので好ましく、チタンや白金は更に安定性が高いのでより好ましい。
【００１１】
外部電極はコンクリート表面全体に均等に配置されることが好ましく、網状にして構造体を覆う。
なお、通常のコンクリートの体積電気抵抗率は１０３　〜１０４　Ω・ｃｍ程度であるので、導電性を有する有機高分子材料としてはその値以下、すなわち１０３　Ω・ｃｍ以下であり、１０２　Ω・ｃｍ以下が好ましく、１０Ω・ｃｍ以下がより好ましい。
【００１２】
本発明では、外部電極とコンクリート表面との間に後述する電解質溶液を保持できる柔軟な保持材を接着、粘着、溶着、押圧等の方法により貼りつけて固定し、コンクリート表面と保持材と外部電極を密着させることができる。保持材をコンクリート表面と外部電極の間に固定又は配置することにより、電気化学的手法によってコンクリート表面に取り出したカチオンを吸収させ、通電後取り外すことによって、再びコンクリート内へ浸透するのを防止することができる。
本発明においては、アンモニウムイオンはアンモニアガスとして直接揮散するので理論上、保持材を必要としない。しかしながら、コンクリート表面と外部電極とを間隙を残さずに導電性物質を介して密着させるためには、何らかのクッション材を介して密着させることが好ましい。更に保持材を用いることによりコンクリート表面に移動した有害なナトリウム等のカチオンが保持材中に吸収され、除去される効果も有する。
【００１３】
本発明で使用する保持材とは、外部電極とコンクリート表面との間に挟まれ、かつ、圧縮又は加熱されることにより変形し、外部電極やコンクリート表面と密着し、外部電極とコンクリート表面の間に電解質溶液を保持できれば特に限定しない。具体的には、ウレタンゴム、シリコンゴム、水膨潤性ゴム、自己融着性ゴム等のゴム質材料、及び発泡ウレタン、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン等の高分子発泡材料が挙げられる。
【００１４】
本発明では、コンクリートの電気化学的処理の目標が達成された段階で、コンクリート表面から外部電極や保持材等を取り外して、コンクリート表面の仕上げをする。
本発明においては、保持材、外部電極の外側に補強材として板を設置し、コンクリート表面に押しつけてボルトやアンカー等で固定すると、保持材及び外部電極をコンクリート表面に確実に密着させることができる。
【００１５】
使用する板は特に限定はないが、作業性や曲げ強さの面から、軽量で強度のある材質が好ましい。具体的には、チタン、チタン合金、白金、又はこれらでメッキされた金属材料；　塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ベークライト、ＦＲＰ、及び各種ゴム等の有機材料；　セラミックス、レンガ、タイル及びガラス等の窯業材料：　合成木板、合板紙等の木質系材料等が挙げられる。また、これらに耐腐食処理を施したものも使用できる。そして、これらに導電性を有する有機高分子材料を塗布したものも使用できる。また、チタン、チタン合金及び白金等又はこれらでメッキされた金属の使用は、板と外部電極を共用できるものであれば更に好ましい。板は曲面でもよいが、平面が作業性の面で優れる。
非金属製の平板の例として塩化ビニル板、アクリル板、セメント板、合板等が挙げられる。板の厚さは１〜２０ｍｍが好ましい。１ｍｍ未満では強度的に弱く割れ易くなる傾向があり、２０ｍｍを超えると板自体の重量が大きくなり取付け作業が困難になる。
【００１６】
保持材には電解質溶液を供給する。電解質溶液とはコンクリート中に浸透させることにより、コンクリートの電気抵抗を下げて電気を流れ易くするために用いる溶液であり、溶液中に多くのカチオンやアニオンが存在している溶液である。電解質溶液は中性又は塩基性が好ましいが、ｐＨ５以上の弱酸性でも使用可能である。具体的には井戸水、水道水、海水等も使用できるが、各種のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、水酸化カルシウム、水酸化リチウム等の塩基等の水溶液を用いることが好ましい。また、亜硝酸塩を用いると、塩害等によるコンクリート中の鉄筋腐食を防止する観点から好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
実施例１
セメント　３３０　　ｋｇ／ｍ３　
単位水量　１８０　　ｋｇ／ｍ３　
細骨材　　７５６　　ｋｇ／ｍ３　
粗骨材　　９８９　　ｋｇ／ｍ３　
減水剤　　　　１．１ｋｇ／ｍ３　
上記の配合で高さ２ｍ×横５ｍ×厚み０．２ｍの鉄筋コンクリート壁を打設した。このコンクリートを７日間養生した後、保持材ａとして発泡ポリエチレンを、外部電極としてチタンメッシュ（エルテックインターナショナルコーポレーション社製、商品名「エルガードメッシュ」）をコンクリート表面にボルトで固定し、更に電解質溶液アとして飽和水酸化カルシウム溶液を使用した。このコンクリート内部の鉄筋を内部電極（陽極）として電源に接続し、コンクリート表面積あたり１Ａ／ｍ２　の電流を出力電圧２５Ｖにて通電した。なお、電解質溶液は２回／週の割合で補充した。
【００１８】
通電時間が１０、２０、３０日の時点で１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの各コンクリートブロックを鉄筋コンクリート壁から採取して供試体とした。なお、比較例として通電しないコンクリートブロックも採取して供試体とした。これらコンクリートブロックからのアンモニア発生速度を測定し表１に示した。表１より明らかな通り、通電を実施した本発明のコンクリートはアンモニアの発生速度が極端に減少していることが理解される。
【００１９】
コンクリートブロックから採取した供試体から発生するアンモニアガスの発生速度の測定は、下記の方法で行った。
すなわち、ブロックを入れたデシケータ内に一端から清浄化されたアンモニアを含有しない空気を連続的に流入させ、同時に他端からデシケータ中の空気を連続的に排出させ、その排出空気をアンモニア捕集用インピジャー中の純水に導入させ、純水中のアンモニウムイオン量をイオンクロマトグラフィーによって経時的に測定した。
【００２０】
＜使用材料＞
セメント：　市販普通ポルトランドセメント
細骨材　：　新潟県姫川産　川砂　比重２．６２
粗骨材　：　新潟県姫川産　砂利　比重２．６４
減水剤　：　市販ＡＥ減水剤
電解質材料ア　：　水酸化カルシウム、市販品試薬　１級
水　：　水道水
【００２１】
【表１】
2004123463.tif 000002
【００２２】
実施例２
コンクリート表面積あたりに通電する電流を表２に示すように変化させた以外は実施例１と同様の試験を行った。
なお、アンモニア発生速度の測定は通電期間２０日で実施した。その結果を表２に示す。通電する電流は１Ａ前後が効率よくアンモニアを除去し、０．５から５Ａの範囲が好ましくアンモニアの発生を抑制することが可能である。
【００２３】
【表２】
2004123463.tif 000003
【００２４】
実施例３
試験に使用する保持材、電解質溶液の種類を表３に示すように変化させた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。なお、電解質溶液イ、ウの濃度は０．１　ｍｏｌ／ｌとし、アンモニア発生速度の測定は通電期間２０日間で実施した。その結果を表３に示した。
【００２５】
＜使用材料＞
保持材ａ：　発泡ポリエチレン、市販品
保持材ｂ：　発泡ポリスチレン、市販品
保持材ｃ：　ウレタンゴム、市販品
電解質材料ア：　水酸化カルシウム、市販品、試薬１級、
電解質材料イ：　水酸化リチウム、市販品、試薬１級、
電解質材料ウ：　亜硝酸リチウム、市販品
【００２６】
【表３】
2004123463.tif 000004
【００２７】
実施例４
セメント砂比が１／２、水セメント比が０．６で、セメントに対して２％の塩化ナトリウムを配合したモルタルを調製した。このモルタルを４０×４０×１６０ｍｍに成型し、その中央部にφ２ｍｍの鉄筋を配置した供試体を作成した。このモルタルにアルミシールを貼り、２０℃、湿度６０％の室内で２８日間養生した。その後、アルミシールを剥がし、供試体の鉄筋と平行な１面に保持材ａとして発泡ポリエチレンを、外部電極としてチタンメッシュを固定し、更に電解質溶液アとして飽和水酸化カルシウム水溶液を使用した。このモルタル内部の鉄筋を内部電極（陽極）として電源に接続し、モルタル表面積あたり１Ａ／ｍ２　の電流を出力電圧２５Ｖにて通電した。なお、電解質溶液は２回／週の割合で補充した。通電期間が５、１０、２０日の時点で通電をやめ、搾り出し器を用いて硬化体の細孔溶液を取り出し、ＩＣＰ発光分析法によりナトリウムイオン濃度を測定した。結果を表４に示した。なお、比較例として、通電を実施しない以外は実施例４と同様に行った同一材齢のモルタルも同様に分析し、結果を表４に併記した。
【００２８】
【表４】
2004123463.tif 000005
【００２９】
本実施例より、本発明はアンモニウムイオンを除去するばかりでなく、有害なナトリウムイオンも同時に除去できることが理解される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、コンクリート構造物からアンモニウムイオンを短期間に除去し、アンモニアガスの発生しない新設のコンクリート構造物を提供することができる。