(57)【要約】【課題】  新設する構造物のひび割れ等に対する予防措置として、また構造物完成後に発生る漏水等に対しても抑止効果を発揮し得る混和型セメント・ゲル結晶増殖材としてのコンクリート用混和材と、これを用いる方法を提供する。【解決手段】  多価カルボン酸カルシウム塩、リン酸系無機カルシウム錯塩化合物等のセメント結晶増殖作用を主成分とし、粉粒状としてなるコンクリート用混和材である。これを、コンクリート用材料と混練して強化コンクリート材とし、これを用いてコンクリート構造物を造成する。コンクリート打設箇所に吹き付けて用いることもできる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩またはリン酸系カルシウム錯塩化合物等のセメント結晶増殖作用を有する化合物を含有し、粉粒状としてなることを特徴とするコンクリート用混和材。
【請求項２】
多価カルボン酸カルシウム塩、リン酸系無機カルシウム錯塩化合物等のセメント結晶増殖作用を主成分とし、粉粒状としてなることを特徴とするコンクリート用混和材。
【請求項３】
請求項１または２のコンクリート用混和材を、セメント、骨材、水等のコンクリート用材料と混練して均等またはほぼ均等に分散させてなることを特徴とする強化コンクリート材。
【請求項４】
請求項３の強化コンクリート材を所要箇所に打設してなることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項５】
請求項３の強化コンクリート材を用いてなることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項６】
請求項４の強化コンクリート材を用いることを特徴とするコンクリート構造物造成方法。
【請求項７】
請求項１または２のコンクリート用混和材を、コンクリート打設箇所に取り付けた不織布等の保持材に吹き付け等により付着させ、セメント、骨材、水等のコンクリート用材料からなるコンクリート材を打設することを特徴とするコンクリート構造物造成方法。
【請求項８】
請求項１または２のコンクリート用混和材を、硬化したコンクリート打設面に吹き付け塗布することを特徴とするコンクリート構造物の劣化抑止方法。
【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透水係数を下げ、圧縮強度を向上させ、劣化に対する高耐久性を持つようにコンクリートを高品質化するための混和材と、この混和材を用いたコンクリート材、及びこのコンクリート材を用いたコンクリート構造物とその造成方法、さらにはこの混和材を用いたコンクリート構造物の劣化抑止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物の最大の欠点としては、打継目等の不連続面の発生と、そこからの漏水がある。これらは、コンクリートの耐久性を低下させる劣化要因として挙げられるものである。例えば、コンクリート構造物の不連続面やその近傍への海水等の塩分を含有した水分の飛散、浸透によるコンクリート材の化学的劣化、損傷や、鉄筋の発錆腐食、炭酸ガス等の侵入による炭酸化（中性化）の進行と鉄筋腐食、さらにはコンクリート空隙内水分の凍結によるひび割れ発生等がある。これらはすべて、漏水を含む水密性の低下によって加速され、コンクリート構造物の短寿命化につながる。
【０００３】
コンクリートのひび割れ、漏水等の劣化要因に対して、従来からセメントの種類やコンクリートの配合組成（中庸熱、中庸熱耐硫酸）の変更で対応したり、水和反応を補足するためにポラゾン質の添加材を添加することがある。これらはある程度の予防効果はあるものの、進行を続ける劣化損傷に対して経時的に持続する効果は期待できない。
【０００４】
硬化後のコンクリートを、不透水かつ高耐久コンクリート化するための改質材としては、コンクリート表面への珪酸質系モルタルの塗布、漏水部への急結晶モルタルの充填、他被覆材、表面塗布あるいは欠損部の充填を行うことがあるが、これらによって水密性を高め、止水性能を保持し、劣化損傷を抑止するという長期的な効果は期待できない。
【０００５】
また、複数のカルボキシル基をもつ有機酸またはその塩とマグネシウム珪酸塩を含む鉱物を含有することにより、コンクリートおよびモルタルの劣化、クラック、漏水を防止する技術（例えば特許文献１参照）、ＭｇＯと共に不飽和２価カルボン酸を含有するポルトランドセメント組成物を水と混和した流動状態でコンクリートまたはモルタルの躯体表面に塗布または吹き付ける塗布タイプの技術（例えば特許文献２参照）、さらには成形固化タイプの結晶増殖機能を有する材を用いる技術（例えば特許文献３参照）が知られている。これらは固体化した充填タイプとして上向き工事や漏水の激しい部位に使用されてきた。
【特許文献１】特公平５−２７５９５号公報
【特許文献２】特開平０２−０２２１５９号公報
【特許文献３】特開２００２−２２０２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような塗布タイプの改質材は、セメントゲル結晶増殖力をもち得るが、打設コンクリートの表面に後施工することになり、また充填タイプも打設コンクリート表面に削孔した後に充填する後施工タイプであり、新設するコンクリート構造物のコンクリートに混和、配合し、コンクリート材とともに打設することでコンクリートの硬化後まで、構造体のひび割れ、漏水を含めた水密性を保持し、劣化損傷を抑止し、コンクリート構造物のメンテナンス・フリー化と長寿命化を達成し得る材料は、本願発明者の知るところではこれまで知られていなかった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点にかんがみ、新設する構造物のひび割れ、漏水、各種劣化損傷に対する予防措置として、また構造物が完成後に発生、進行する漏水や劣化進行に対しても抑止効果を発揮することができる混和型セメント・ゲル結晶増殖材としてのコンクリート用混和材と、これを用いたコンクリート材、コンクリート構造物及びコンクリート構造物造成方法並びにコンクリート構造物の劣化抑止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】
本発明の請求項１に係るコンクリート用混和材は、上記目的を達成するために、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩またはリン酸系カルシウム錯塩化合物等のセメント結晶増殖作用を有する化合物を含有し、粉粒状としてなることを特徴とする。
【０００９】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、多価カルボン酸カルシウム塩、リン酸系無機カルシウム錯塩化合物等のセメント結晶増殖作用を主成分とし、粉粒状としてなることを特徴とする。
【００１０】
同請求項３に係る強化コンクリート材は、上記目的を達成するために、請求項１または２のコンクリート用混和材を、セメント、骨材、水等のコンクリート用材料と混練して均等またはほぼ均等に分散させてなることを特徴とする。
【００１１】
同請求項４に係るコンクリート構造物は、上記目的を達成するために、請求項３の強化コンクリート材を所要箇所に打設してなることを特徴とする。
【００１２】
同請求項５に係るコンクリート構造物は、上記目的を達成するために、請求項３の強化コンクリート材を用いてなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項６に係るコンクリート構造物造成方法は、上記目的を達成するために、請求項４の強化コンクリート材を用いることを特徴とする。
【００１４】
同請求項７に係るコンクリート構造物造成方法は、上記目的を達成するために、請求項１または２のコンクリート用混和材を、コンクリート打設箇所に取り付けた不織布等の保持材に吹き付け等により付着させ、セメント、骨材、水等のコンクリート用材料からなるコンクリート材を打設することを特徴とする。
【００１５】
同請求項８に係るコンクリート構造物の劣化抑止方法は、上記目的を達成するために、請求項１または２のコンクリート用混和材を、硬化したコンクリート打設面に吹き付け塗布することを特徴とする。
【００１６】
セメント結晶増殖成分としては、複数のカルボキシル基を有する有機酸のカルシウム塩またはリン酸系カルシウム錯塩化合物以外でも、セメント結晶増殖機能を有するものであれば適宜使用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、混和材が硬化コンクリート内部に拡散し、躯体内空隙、ひび割れ、漏水部位を新たに増殖するセメント結晶によって自癒的に充填、止水し、不透水化することで、コンクリートの中性化、塩害、凍害、化学腐食、アルカリ骨材反応等の劣化損傷要因に対する耐久性に卓れたものになるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係るコンクリート用混和材の第１実施形態は、セメント結晶増殖作用を有する複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、あるいはリン酸系カルシウム錯塩化合物等を主成分として含有するが多価カルボン酸カルシウム塩等をそのままコンクリート用材料に添加するのではなく、コンクリートミキサーによる混練時に、セメント、骨材、水等のコンクリート用材料、すなわち生コンクリートに混和するというものである。
【００１９】
これにより、生コンクリート材全体に、したがってこれを用いて形成したコンクリート躯体全体に、均一またはほぼ均一にセメントゲル結晶増殖性を有するカルシウム塩あるいはカルシウム錯塩化合物が拡散する。そして本発明のコンクリート用混和材は、水和反応時は未反応の状態を保持し続けるが、コンクリートが水和反応による凝結硬化を経てＣ−Ｓ−Ｈ結晶とＣａ（ＯＨ）２を生成した後には濃度拡散を開始し、活性シリカと反応して下記反応式（１）によりセメントゲル結晶を生成し、このセメントゲル結晶がコンクリート組織の空孔、空隙内で増殖する。
【００２０】
（化１）
Ｌ−ｎＣａ＋ＳｉＯ３２−→ＣａＳｉＯ３（ｎＨ２Ｏ）＋Ｌ
ここでＣａＳｉＯ３（ｎＨ２Ｏ）は、Ｃ−Ｓ−Ｈ結晶である。そして、下記反応式（２）に示すように、カルシウムを手放したセメントゲル結晶増殖材は近くにあるナトリウムと結合する。
【００２１】
（化２）
Ｌ＋ｎＮａ→Ｌ−ｎＮａ
ここでＬ−ｎＮａはりん酸系無機錯塩化合物であり、触媒として作用しながら、反応を逐次継続していき、水に溶けて拡散するが、下記反応式（３）に示すように、カルシウムが豊富にあるＣａ（ＯＨ）２の部位において再びカルシウムと結合し（Ｎａ−Ｃａ置換）、
【００２２】
（化３）
Ｌ−ｎＮａ＋１／２・ｎＣａ  Ｌ−１／２ｎＣａ＋ｎＮａ
この動きは一連の循環運動であり、繰り返しの結晶形成活動で成長したＣ−Ｓ−Ｈ結晶が水みちを塞ぐまで緻密化した段階で（例えば総体積の１０〜１５％程度）繰り返しの循環運動を停止し、セメントゲル結晶増殖材は一定位置に止まることとなる。コンクリート躯体の変状により水が侵入した場合、この休止していたセメントゲル結晶増殖材は再度上記反応を再開し、セメント結晶増殖の働きを再開する。この働きは、自癒的結晶増殖作用、自動再活性化作用等と称される。
【００２３】
本発明に係るコンクリート用混和材を混和して打設したコンクリート構造物は、セメントゲル結晶増殖材の反復増殖性とその増殖反応の自癒的結晶増殖作用によって後発するひびわれ漏水に対して自癒的止水効果を発揮し、水みちの毛細空隙を緻密化し、不透水化してしまう。また各種劣化損傷に対しても長期にわたる劣化抑止効果を発揮し得る。このようなコンクリート躯体の緻密化は、物理的な強度もまた増大させ得る。
【００２４】
なお、本発明に係るコンクリート用混和材のセメントゲル結晶増殖材の標準組成は、多価カルボン酸カルシウム塩やリン酸系カルシウム錯体化合物を例えば１〜２０％含有するものであるが、カルシウムの反応相手となる反応性シリカ並びにポラゾン物質を加えることにより、さらに性能を向上させることができる。ポルトランドセメントや増量材として硅砂を加えても良い。
【００２５】
本発明に係るコンクリート用混和材の適用は上記のような生コンクリートへの混和以外も可能である。ここで本発明の第２実施形態として、地下コンクリート構造物の防水に用いる場合を説明する。地下の連続壁に不織布を釘等により貼り付け、コンクリート打設前に本発明に係るコンクリート用混和材を一定量吹き付ける。この際、ミキサーから送られたフレッシュコンクリートに不織布上の結晶増殖材が溶け込み、拡散して躯体内に拡散する。この形態の場合に使用する結晶増殖材は、コンクリートの水和反応後に効果を発揮するカルシウム塩となる多価カルボン酸またはリン酸系カルシウム錯体が適すると考えられる。ナトリウム塩では打設躯体内部で遅延材となること、及び施工前の降雨等でナトリウム塩が流されてしまう可能性があるためである。
【００２６】
また本発明の第３実施形態として、不連続面であるコンクリート同士の打継部の一部に塗布することにより、打継部空隙を結晶化によって緻密一体化することで、打継部漏水を阻止し劣化を抑止する例を挙げ得る。この形態においても、多価カルボン酸カルシウム塩またはリン酸系のカルシウム錯体化合物を用いることで、コンクリート打設前に浸入する水や降雨に触媒が流されず、打設後のＣａの濃度拡散によりコンクリート躯体を緻密化できる。もちろんこの実施形態は、硬化後のコンクリート面への塗布吹き付けも可能である。
【実施例】
【００２７】
以下本発明に係るコンクリート混和材の実施例による実験例を説明する。
【００２８】
本発明に係る混和材を５００ｇ／ｔｏｎの割合で添加したコンクリートと無添加のコンクリートを用いて、直径１０ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱状の試料をそれぞれ２個ずつ作成し、これらの試料１を２８日間放置後、図１に示す様に圧縮強度測定装置２を用いてそれぞれの試料１にクラック３を作った。このクラック３を試験に供するに適当な幅で確保するため、ホース・バンド４を用いて調節した。その概要を図２に示す。ホース・バンド４の締め付けの強弱を調節し、クラック３の幅は画像解析装置を用いて測定して調整した。以上のように作成した試料は下記表１の通りである。
【００２９】
【表１】
2005060165.tif 000002
これらの試料を、図３に示すような漏水試験器５を用い、水頭高さＨ＝１ｍで常時加圧（０．１ｋｇ／ｃｍ２）状態とし、上記試料１のクラック３を通過する水量（漏水量：ｍｌ／ｈｒ）を測定した。図３において６は給水タンクであり、水道からの給水により水位を一定に保ち得るようにしてある。また図中７はポンプ、８は加圧用の水筒、９は給水管、１０は試料保持体、１１は漏水受け、１２は給水タンク６への戻り配管である。試料保持体１０への試料１の取り付け態様を図４に示す。試料保持体１０内へ挿入する試料１の外周には、例えばパラフィンとロジンを１：１で混合させたシール材１３を施して、水密を保っている。
【００３０】
上述のような条件で測定した結果を図５に示す。図５においては、縦軸は漏水量（ｍｌ／ｈｒ）、横軸は経過日数である。この図から判るように、混和剤を含まないコンクリートも漏水が減少傾向を示すが、止水までには至らない。これに対して混和材を加えたコンクリートは、混和材に含まれている結晶増殖材の効果によりクラック表面に結晶が増殖して水路を塞ぎ、漏水が止まってくることが確認できた。コンクリート構造物の損傷は、殆どが化学反応に起因していることから、浸透水の水路を塞ぎ、水の供給を絶てば損傷も防げると考えられている。このことから本発明に係る混和材は、コンクリートと混和することによりコンクリートの長寿命化に役立つと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】圧縮強度測定装置を示す側面図である。
【図２】試料の区ラック幅の調整を示す斜視図である。
【図３】漏水試験器を示す断面図である。
【図４】漏水試験器への試料の取り付けを示す斜視図である。
【図５】実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：試料
２：圧縮強度測定装置
３：クラック
４：ホース・バンド
５：漏水試験器
６：給水タンク
７：ポンプ
８：加圧用の水筒
９：給水管
１０：試料保持体
１１：漏水受け
１２：戻り配管
１３：シール材
【図１】
2005060165.tif 000003
【図２】
2005060165.tif 000004
【図３】
2005060165.tif 000005
【図４】
2005060165.tif 000006
【図５】
2005060165.tif 000007