(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩害による鉄筋腐食により劣化したコンクリート部分を鉄筋部分が現れるまではつり取り、錆を除去した後の前記現れた鉄筋表面に、ポルトランド系セメントと塩化物イオン吸着剤とアルカリ金属イオン吸着剤とを主成分とする防錆ペーストを塗布し、さらにポルトランド系セメントと塩化物イオン吸着剤を主成分とする防錆モルタルを塗り付けて修復し、仕上げる塩害の補修工法。
【請求項２】
表面処理材としてシラン系含浸材及び／又はポリマーセメント系表面被覆材及び／又はシリコーン樹脂系表面被覆材を組み合わせた請求項１記載の塩害の補修工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、土木・建築分野において外的塩害、内的塩害による劣化を生じたコンクリートあるいは劣化が懸念されるコンクリートの補修工法として使用される技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海砂の使用による内的塩害、海塩粒子などの作用による外的塩害によるコンクリートの早期劣化が顕在化して大きな問題となっている。塩害による鉄筋腐食はコンクリー卜にひびわれや浮きを生じさせるとともに、コンクリ−ト構造物の耐荷力を直接的に低下させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
塩害による劣化が継続して進行するのを抑制するためには、コンクリート中の過剰な塩化物イオンを軽減することと塩化物イオンや水分の浸入を防ぐことが考えられるが、前者についての試みは全くなされていない。従来はこのような劣化を抑制するために塩化物イオンや水分の浸入を防ぐことを目的とした表面コーティングのみが専ら行われていた。しかし、実際の構造物では漏水や背面水など表面以外から浸入してくる水があるため、このような手法だけでは劣化をかえって助長している例が多く、抜本的な解決法とはなっておらず、ここに解決すべき課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような課題に鑑み本発明者の一部によって、コンクリート中の過剰な塩化物イオンを吸着して亜硝酸イオンを放出し、鉄筋の腐食の進行を抑制する塩化物イオン吸着剤がすでに、セメント用混和材として開発されている。本発明は、塩害により劣化を受けた鉄筋コンクリ―卜の補修工法を提供するものである。
請求項１の発明は、塩害による鉄筋腐食により劣化したコンクリート部分を鉄筋部分が現れるまではつり取り、錆を除去した後の前記現れた鉄筋表面に、ポルトランド系セメントと塩化物イオン吸着剤とアルカリ金属イオン吸着剤とを主成分とする防錆ペーストを塗布し、さらにポルトランド系セメントと塩化物イオン吸着剤を主成分とする防錆モルタルを塗り付けて修復し、仕上げる塩害の補修工法である。
請求項２の発明は、表面処理材としてシラン系含浸材及び／又はポリマーセメント系表面被覆材及び／又はシリコーン樹脂系表面被覆材を組み合わせた請求項１記載の塩害の補修工法である。
【０００５】
海塩粒子や海砂などから付加される塩化物は主として塩化ナトリウムとして供給されるため塩害が促進されるばかりかナトリウムイオンの供給によってアルカリ骨材反応を生じやすくなる。従って、これらには塩化物イオン吸着剤に加えてアルカリ骨材反応を抑制する目的でアルカリ金属イオン吸着剤を添加することが好ましい。
該防錆ぺース卜は、塩化物イオンを吸着する塩化物イオン吸着剤とナトリウムイオンを吸着するアルカリ金属イオン吸着剤をセメントに添加したもので、施工性と鉄筋との付着力を改善するためにエマルジョンまたはラテックスを加えることができる。
【０００６】
該防錆モルタルも、塩化物イオン吸着剤とアルカリ金属イオン吸着剤をセメントに添加し、さらに、乾燥収縮によるひびわれの発生を防ぐためにセメント系膨張材を成分として含有することを特徴とするものである。
【０００７】
塩化物イオン吸着剤としては、セメン卜と反応して消費されることのないカルシウム・アルミニュウム複合水酸化物が適当で、日本化学工業株式会社製の「ソルカット」等が使用できる。また、アルカリ金属イオン吸着剤としては日本化学工業株式会社製の合成ゼオライト「アルカット」が使用できる。
【０００８】
該防錆ペーストの場合、塩化物イオン吸着剤の添加量は防錆効果、施工性などを考慮するとセメント１００重量部に対して、１０〜７０重量部の範囲内で使用することが好ましく、１５〜６０重量部がより好ましく、１５〜２５重量部がさらに好ましい。添加量が過剰となると施工性は悪くなり、ペ―ストに異常ひびわれを生ずる傾向がある。またこの場合に、アルカリ金属イオン吸着剤はセメント１００重量部に対して３０重量部まで添加できる。
【０００９】
施工性を改善するためのエマルジョン、ラテックスはセメントｌ００重量部に対して、固形分が５〜３０重量部となるよう添加でき、エマルジョンまたはラテックスの種類としてはアクリル樹脂エマルジョン、スチレン・ブタジエンゴムラテックスなどがある。
【００１０】
該防錆モルタルの場合は塩化物イオン吸着剤の添加量は吸着能や安定性、施工性を考慮するとセメント１００重量部に対して、１５〜８０重量部が好ましく、２５〜５０重量部がより好ましく、２５〜３５重量部がさらに好ましい。この場合も同様にアルカリ金属イオン吸着剤をセメント１００重量部に対して３０重量部まで添加できる。また、セメント系膨張材の添加量はセメント１００重量部に対して、１０重量部までが望ましく、１０重量部を越えると異常膨張を生ずる可能性がある。
【００１１】
セメント系膨張材としては、アウイン鉱物系や酸化カルシウム系のものが寸法安定性の面から好ましく電気化学工業株式会社製「デンカＣＳＡ」や小野田セメント株式会社製「オノダエクスパン」などとして市販されているものが使用できる。
【００１２】
また、ビニロンやカーボンなどの繊維を乾燥収縮によるひびわれを生じにくくするために添加することができる。
該防錆ペ―ストはひびわれや浮きが認められる箇所において腐食した鉄筋部分が現れるまでコンクリートをはつり取り、錆を除去した後に刷毛などで塗布したり、予防処置として予め鉄筋に塗布しておくと有効である。
【００１３】
該防錆モルタルはコテを用いた塗り付けにより施工するのが適しており、鉄筋腐食によりひびわれや浮きが認められる箇所をはつり取り断面修復材として施工したり、予防処置として予め鉄筋コンクリートの表面や鉄筋周辺に塗り付けると有効である。なお、コテによる防錆モルタルの施工性はシリカヒュームを添加すると、一層向上する。
また、アルカリ金属イオン吸着剤の添加によって刷毛を用いた防錆ペーストおよびコテを用いた防錆モルタルの施工性はさらに良くなる。
【００１４】
塩害やアルカリ骨材反応などの早期劣化抑制のためには雨水などコンクリート表面から浸入する水をしゃ断するために表面処理材が用いられている。しかし、実構造物においては背面の地中や漏水など表面以外から水分が供給される場合が多く、このような箇所において完全しゃ水性の樹脂などを塗布するとかえってコンクリートの含水率が高くなり、劣化を助長してしまうことが多い。以上の理由から表面処理材としては表面からの水はしゃ断し、内部水を水蒸気として排出する機能を有する水蒸気透過性の大きいシラン系含浸材、ポリマーセメント系表面被覆材、シリコーン樹脂系表面被覆材が劣化抑制のために有効で、東洋インキ製造株式会社製「タイトシランスーパー」や三菱マテリアル株式会社製「アーマ＃１００」を「アーマ＃２００」混和液で練り混ぜたものなどが使用できる。
【００１５】
したがって、防錆ペーストと防錆モルタルを施工する場合、単独で用いるよりも組み合わせて使用する方が防食効果は大きく、さらに、シラン系含浸材やポリマーセメン卜系表面被覆材、シリコーン樹脂系表面被覆材などの水蒸気透過性の大きな表面処理材をコンクリート表面に施工するとその効果は増大する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実験例により詳しく説明する。
【００１７】
実験例１
塩化物イオン吸着剤を添加あるいは無添加の表−１に示す配合割合のものに適量の水を加えて調整した防錆ペーストあるいはセメントぺーストを塗布したみがき鋼棒を高塩分濃度（セメントに対してＣｌ濃度２％）に調整した高塩分モルタル（４０×４０×１６０ｍｍ、水セメン卜比６０％）の中心部に埋設し、促進中性化試験装置により表面から１０ｍｍ程度中性化させた後に、４０℃で乾湿（４日浸漬、３日乾燥）を７回繰り返して（４９日間）、腐食面積率を調べた。その結果を表−１に併記する。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
実験Ｎｏ．１−１〜１−６により、塩化物イオン吸着剤の添加量が多くなるにしたがって防錆効果が大きくなり、特にセメント１００重量部に対して添加量が１５重量部を越えるとその効果が大きくなることが示された。
【００２０】
実験例２
塩化物イオン吸着剤を添加した表−２に示す配合割合のものに適量の水を加えて調整した防錆ペーストをみがき鋼棒に塗布し、施工性について検討した。結果を表−２に併記する。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
実験Ｎｏ．２−１〜２−７により、塩化物イオン吸着剤の添加量がセメント１００重量部に対して７０重量部を越えると施工性は著しく悪くなることが示された。
【００２３】
実験例３
塩化物イオン吸着剤の添加量を変えたフレッシュな防錆モル夕ルについて、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠したモルタルフロー試験器を用いてフロー値を測定するとともに施工性を検討した。結果を表−３に併記する。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
実験Ｎｏ．３−ｌ〜３−６により、塩化物イオン吸着剤添加量が増えるに従ってフロー値は低下し、セメント１００重量部に対して８０重量部を越えると施工性は悪くなることが示された。
【００２６】
実験例４
塩化物イオン吸着剤の添加量を変えた防錆モルタル供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）を作製し、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠して材令２８日における圧縮強度を、ＪＩＳ  Ａ  １１２９のダイヤルゲージ方法に準拠して脱型直後の長さを基準とした材令２８日における乾燥収縮率を求めた。結果を表−４に併記する。
【００２７】
【表４】
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【００２８】
実験Ｎｏ．４−ｌ〜４−６により、塩化物イオン吸着剤の添加量が増大するにしたがって、乾燥収縮率が大きくなることが判った。また、実験Ｎｏ．４−７〜４−９からセメント系膨張材の添加により乾燥収縮を抑制できるが、その量が多過ぎると膨張することが示された。
【００２９】
実験例５
高塩分濃度（セメントに対してＣｌ濃度３％）に調整した高塩分モル夕ル（４０×４０×３０ｍｍ）と塩化物イオン吸着剤の添加量を変化させた防錆モル夕ル（４０×４０×３０ｍｍ；基本配合は実験例４の場合と同様）を接合させた接合供試体を作製し、３箇月間湿潤養生（４０°Ｃ、相対湿度１００％）後に接合面から防錆モルタルの２ｍｍ部分の塩素濃度についてエネルギー分散型Ｘ線分析により求めた。結果を表−５に併記する。この場合の防錆モルタルの基本配合は実験例４に準じたものである。
【００３０】
【表５】
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【００３１】
実験Ｎｏ．５−１〜５−５により、防錆モル夕ルの塩化物イオン吸着剤の添加量が増大するにしたがって吸着・固定される高塩分モル夕ル中の塩化物イオンの量が多くなることが示された。
【００３２】
実験例６
高塩分濃度（セメントに対してＣｌ濃度２％）に調整した高塩分モルタル（４０×２０×１６０ｍｍ、水セメント比６５％）と防錆モルタル（４０×２０×１６０ｍｍ）を接合させ、接合部に防錆モルタル側の半分を防錆ペーストで塗布したみがき鋼棒を埋設した供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）について４０℃で５％ＮａＣｌ塩水の浸漬−乾燥（４日浸漬、３日乾燥）を９回繰り返して（６３日間）、みがき鋼棒の腐食面積率を求めた。試験に用いた防錆モルタルの種類、防錆ペーストの種類などの組み合わせは表−６のとおりで、供試体の側面はエポキシ系樹脂でシールし、高塩分モルタル側は事前に促進中性化試験装置により約１０ｍｍ程度中性化させた。
防錆ペーストの基本配合は実験例１、防錆モルタルの基本配合は実験例４に準じたものである。
【００３３】
【表６】
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【００３４】
実験Ｎｏ．６−１、６−２により防錆モルタルの塩化物イオン吸着剤の添加量が増加すると、明らかに鉄筋の防食効果があがることが示された。また、実験６−１〜６−４により塩化物イオン吸着剤添加の防錆ペーストと防錆モルタルを組み合わせると腐食抑制効果が増大することが判る。
【００３５】
実験例７
表−７に示す塩化物イオン吸着剤添加の防錆モルタル供試体（４０×４０×１６０ｍｍ）の中心部に表−７に示す塩化物イオン吸着剤添加の防錆ぺーストを塗布したみがき鋼棒を埋設し、水性のシラン系含浸材およびポリマーセメント系表面被覆材を供試体表面に施工したもの、表面処理材が無施工のものについて４０℃で５％ＮａＣｌ塩水の浸漬−乾燥（４日浸漬、３日乾燥）を１６回繰り返して（１１２日間）、腐食面積率を測定した。
この場合、防錆ペーストの基本配合は実験例１、塩化物イオン吸着剤添加のモルタルの基本配合は実験例４に準じたもので、防錆モルタル供試体については予め高塩分濃度（粉体に対してＣｌ濃度１．５％）に調整し、表面処理材を施工する前にいずれの供試体も促進中性化試験装置により１０ｍｍ程度中性化させた。結果を表−７に併記する。
【００３６】
【表７】
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【００３７】
実験Ｎｏ．７−１〜７−３により防錆ぺースト、防錆モルタルに加えて水蒸気透過性の大きな表面処理材を組み合わせて使用すると防錆効果が向上することが示された。
【００３８】
尚、本明細書における実験例において使用した各材料は以下のとおりである。
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