(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートに配合されて用いられることにより該コンクリートに生じた亀裂を補修する骨材であって、
多孔質材料からなる骨材本体に、コンクリートに生じた亀裂内に放出されて該亀裂を塞ぐコンクリート補修液を含浸させ、かつ該骨材本体の外表面をコーティング膜により被覆することにより該コーティング膜により前記補修液を前記骨材本体内に内包せしめ、
前記骨材本体および前記コーティング層を、前記コンクリートに亀裂が生じた際には該亀裂の発生とともに破壊可能に構成するとともに、
前記コンクリート補修液を、前記亀裂内に放出されることでコンクリート中のアルカリ成分と反応して硬化することにより亀裂を充填するエポキシ樹脂とするとともに、
前記コーティング膜を、エポキシ樹脂とフレッシュコンクリートとを反応させて硬化させたセメント硬化体により形成してなり、
前記コンクリートが亀裂を生じた際には前記骨材本体や前記コーティング膜が破壊されて前記補修液が亀裂内に放出されることにより、該補修液により亀裂を補修可能に構成してなることを特徴とするコンクリート補修液内包骨材。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート補修液内包骨材が配合され、亀裂が生じた際には該亀裂に対して前記骨材から前記補修液が放出されて該亀裂を補修可能に構成されてなることを特徴とするコンクリート。
【請求項３】
請求項２記載のコンクリートの製造方法であって、
補修液としてのエポキシ樹脂を含浸させた直後の骨材本体をフレッシュコンクリート中に配合して混練することにより、骨材本体表面に付着している補修液とフレッシュコンクリート中のアルカリ分とを反応させて硬化させてコーティング膜としてのセメント硬化体を形成するとともに、該フレッシュコンクリートをそのまま硬化させることを特徴とするコンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートに生じる亀裂を補修するべくコンクリートに配合される骨材と、それが配合されることで亀裂の自己補修機能を有するコンクリート、並びにそのコンクリートを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、コンクリートはそれ自体では脆くて亀裂を生じやすい材料であるので、従来より種々の亀裂防止対策が提案され、実用化されているが、コンクリートの亀裂を完全に防止することはきわめて困難である。このため、特に亀裂の発生を防止する必要のある場合、たとえば十分な強度を確保する必要がある構造部材や高度の止水性が要求される壁体等に適用されるコンクリートに対しては、亀裂の有無を頻繁に点検し、亀裂を発見した際には速やかに補修を行うことが必要とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンクリートに対する点検や補修を頻繁に行うことは多大の手間と費用を要することは言うに及ばず、点検が不可能であったり亀裂を発見しても補修が困難な場合が多々あり、また亀裂がある程度成長するまではそれを発見できないことが通常であることから亀裂の早期発見が困難であるという問題があり、有効な改善策が必要とされている。
【０００４】
なお、特開平３ー２１５３３４号公報には、亀裂の発見及び自己補修を目的としてコンクリートに配合しておく骨材が記載されている。これは、コンクリートの成分や水あるいは空気と反応して硬化する薬液を水ガラス等の脆性材料からなるカプセル内に封入し、さらにその外側をセメント硬化体の殻で保護した構成のものである。この骨材は、これを配合したコンクリートが亀裂を生じると同時に破壊され、カプセル内の薬液が亀裂内に浸透していって硬化し、したがってこれを配合したコンクリートに亀裂自己補修機能を持たせることができるとされている。
【０００５】
しかしながら上記の骨材は以下のような理由で有効なものとはなり得ておらず、普及するに至っていない。すなわち、上記の骨材は薬液を水ガラス等の容易に破壊されるカプセル内に封入した構成のものであるため、これをフレッシュコンクリートに配合して混練する際、あるいはこれを配合したフレッシュコンクリートを打設する際に、ミキサーやコンクリートポンプあるいは他の粗骨材や鉄筋等に接触して容易に破壊されてしまうものであり、したがってこの骨材を破壊してしまうことなく健全なままでコンクリート中に配合しそのままコンクリートを硬化させることは必ずしも容易ではない。しかも、上記の骨材を健全なままでコンクリート中に配合したとしても、コンクリートに亀裂が生じてカプセルが破壊され内部の薬液が放出された後は骨材内に空隙が生じてしまうことになり、したがって骨材としての本来的な機能が失われてしまってコンクリートの強度低下を招いてしまうものである。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、亀裂が発生したら自身で自ずと補修することのできる機能を有するコンクリートと、そのようなコンクリートを実現させ得る有効な骨材、並びにそのコンクリートの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１記載の骨材は、コンクリートに配合されて用いられることにより該コンクリートに生じた亀裂を補修するためのものであって、多孔質材料からなる骨材本体に、コンクリートに生じた亀裂内に放出されて該亀裂を塞ぐコンクリート補修液を含浸させ、かつ該骨材本体の外表面をコーティング膜により被覆することにより該コーティング膜により前記補修液を前記骨材本体内に内包せしめ、前記骨材本体および前記コーティング層を、前記コンクリートに亀裂が生じた際には該亀裂の発生とともに破壊可能に構成するとともに、前記コンクリート補修液を、前記亀裂内に放出されることでコンクリート中のアルカリ成分と反応して硬化することにより亀裂を充填するエポキシ樹脂とするとともに、前記コーティング膜を、エポキシ樹脂とフレッシュコンクリートとを反応させて硬化させたセメント硬化体により形成してなり、前記コンクリートが亀裂を生じた際には前記骨材本体や前記コーティング膜が破壊されて前記補修液が亀裂内に放出されることにより、該補修液により亀裂を補修可能に構成してなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載のコンクリートは、上記の骨材が配合され、亀裂が生じた際には該亀裂に対して前記骨材から前記補修液が放出されて該亀裂を補修可能に構成されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、請求項３記載のコンクリートの製造方法は、補修液としてのエポキシ樹脂を含浸させた直後の骨材本体をフレッシュコンクリート中に配合して混練することにより、骨材本体表面に付着している補修液とフレッシュコンクリート中のアルカリ分とを反応させて硬化させてコーティング膜としてのセメント硬化体を形成するとともに、該フレッシュコンクリートをそのまま硬化させることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係るコンクリート補修液内包骨材（以下、単に骨材という）１の一実施形態を示す模式図、図２は本発明に係るコンクリート５の一実施形態を示す模式図であって、このコンクリート５は図１に示す上記の骨材１を配合したものである。
【００１１】
上記の骨材１は、多孔質材料からなる骨材本体２における多数の空孔２ａ内に、コンクリート５に生じた亀裂Ｃ内に放出されることでその亀裂Ｃを塞ぐことのできる補修液３を含浸させて内包せしめ、かつ、その外表面がコーティング膜４により被覆された構成とされている。
【００１２】
上記の骨材本体２は、多数の空孔２ａを有する多孔質のものであるとともに骨材として機能し得るものである限りは特に限定されないが、たとえば火山礫や麦飯石、モレキュラーシーブ、多孔質ガラス、多孔質シリカ等の、従来より広く用いられている天然骨材あるいは人工軽量骨材が好適に採用可能である。上記の骨材本体２の寸法は通常の骨材と同等とすれば良く、必要であれば適正な粒度分布を持たせれば良い。
【００１３】
また、上記の補修液３としては、通常は液状を呈するとともに、コンクリートと接することでコンクリート中のアルカリ成分と反応して硬化するエポキシ樹脂を採用する。その補修液３としては、骨材本体２の空孔２ａ内に内包されている状態においては長期間にわたって液状を保ち得るものであるとともに、コンクリートに亀裂Ｃが生じて骨材本体２が破壊されたりあるいはコーティング膜４が破壊されると自ずと骨材本体２から放出されて亀裂Ｃ内に流出していき、あるいは亀裂Ｃが微細な場合等においては毛細管現象により亀裂Ｃ内に滲み出していき、その亀裂Ｃ内において自ずと硬化しあるいは反応してその生成物により亀裂Ｃを塞ぎ得る機能を有するものとする。
【００１４】
なお、補修液３としてはコンクリート５との反応性があまり高くないものが好ましい。反応性があまり高いと、骨材１から放出された補修液３が亀裂Ｃ内全体に十分に行き渡らない内に反応が進んでしまって亀裂Ｃ全体を十分に塞ぐことができない場合があり得るからであり、したがって補修液３の粘性や流動性も考慮しながら補修液３が亀裂Ｃ内に十分に行き渡ってから反応が進行する程度のものが良い。但し、コンクリート５が硬化する前においては、補修液３と硬化前のコンクリート５との反応性は高い方が好ましい。その場合は、仮に混練中や打設中に骨材１やコーティング膜４が破壊されて補修液３が放出されてしまったとしても、放出された補修液３と硬化前のコンクリート５とが速やかに反応してそれ以上の放出を防止することが可能である。この点で、補修液３としては、コンクリート５が硬化するまではコンクリート５との反応性が高く、コンクリート５が硬化した後は反応性が低下するような性質を有するものが最も好ましい。
【００１５】
一方、上記のコーティング膜４は、補修液３を骨材本体１の空孔２ａ内に封入し、かつコンクリート５に亀裂Ｃが生じた際にはそれとともに破壊されて補修液３を放出させるためのもので、このコーティング膜４としてはセメント硬化体を採用する。
【００１６】
上記のような骨材１を製造するには、骨材本体２に対して補修液３を適宜の手法たとえば真空含浸法により含浸させ、その表面にコーティング膜４を適宜の手法で形成すれば良い。
【００１８】
なお、コーティング膜４としてのセメント硬化体を、補修液３としてのエポキシ樹脂により形成することができ、たとえば以下の手法によって骨材１とそれを配合したコンクリート５とを同時に製造することができる。
すなわち、補修液３としてのエポキシ樹脂を含浸させた直後の骨材本体２をそのままフレッシュコンクリート中に配合して混練し、骨材本体２表面に付着している補修液３をフレッシュコンクリート中のアルカリ分と反応させて硬化させることにより、コーティング膜４としてのセメント硬化体を形成することが可能である。つまり、補修液３を含浸させたのみでコーティング膜４を形成していない骨材本体２を用い、それをフレッシュコンクリートに配合した時点でコーティング膜４を形成するのであり、そのようにしてコーティング膜４が形成された骨材１を配合したコンクリート５をそのまま硬化させてしまうことにより、骨材１の製造とそれを配合したコンクリート５の製造を同時に行うことができるのである。
なお、その場合には、混練の際には骨材本体２の表面に付着している補修液３のみが反応してコーティング膜４が形成され、骨材本体２の空孔２ａに内包されている補修液３にまで反応が進行しないように制御するか、補修液３にそのような性質を持たせる必要がある。この点では、上述したように、コンクリート５との反応性がコンクリート５の硬化前においては高く（したがって混練中に速やかにコーティング膜４が形成されて空孔２ａ内の補修液３までは反応が進行しない）、コンクリート５の硬化後においては低下する（したがって亀裂発生により放出された補修液３は亀裂内に十分に行き渡ってから反応する）性質を有する補修液３を用いることが最も好適である。
【００１９】
勿論、骨材１を予め製造しておいて、それをフレッシュコンクリートに配合してコンクリート５を製造することも可能であり、その場合には、予め製造した骨材１をフレッシュコンクリートに適量配合するとともに、細骨材や必要に応じて通常の他の骨材も併せて配合し、通常のコンクリートと同様に混練して骨材１をコンクリート５中に均等に分散させ、通常の場合と同様にして型枠内に打設するのみで良い。なお、骨材１の大きさや、骨材１への補修液３の含浸量、コンクリート５に対する骨材１の配合量を適宜調整することで、コンクリート５への補修液３の混入量やその分布を最適となるように調整することができ、したがってたとえば大きな亀裂の発生が予想される場合には多量の補修液３がコンクリート５中に混入されるように調整しておけば良い。
【００２０】
そのようにして製造されたコンクリート５に亀裂Ｃが生じると、その亀裂Ｃは骨材１を縫うように延びることが通常であるので、図２に示すように亀裂Ｃの発生とともに骨材１も破壊され、あるいはコーティング膜４のみが破壊されたり骨材本体２から剥離し、骨材本体２が内包していた補修液３が放出されて亀裂Ｃ内に流出し、あるいは亀裂Ｃが微細であるような場合には毛細管現象により滲み出していき、その補修液３が亀裂Ｃ内において硬化し、あるいはコンクリート中の水分やアルカリ成分と反応してその反応生成物により、亀裂Ｃが自ずと塞がれてしまう。すなわち、上記のコンクリート５は亀裂の自己補修機能を有するものとなり、亀裂の発生による強度低下や止水性能の低下を防止することができ、また、亀裂により強度や止水性能が一時的に低下しても亀裂が自ずと補修されることで強度や止水性能を速やかに回復することができる。
【００２１】
したがって、このようなコンクリート５を、たとえば十分な強度を確保する必要のある構造部材や、高度の止水性が要求される止水壁として適用すれば、要求される構造的強度や止水性能の信頼性を長期にわたって自ずと確保することができ、また、従来においては必要であった亀裂発生の有無を確認するための点検作業やそれにより発見した亀裂の補修作業を不要とでき、きわめて有効である。
【００２２】
勿論、上記の骨材１は骨材本体２が通常の骨材として機能するものであって、コンクリート５に混練される際や打設時に容易に破壊されてしまうようなことはないから、その骨材１を健全なままでコンクリート５中に配合し得るものであるし、亀裂発生に伴って骨材１が破壊されても空隙が生じるようなことはないから亀裂補修後も骨材としての本来的な機能はそのまま維持し得てコンクリートの強度を損うようなことがない。この点で、補修液３を単に壊れやすいカプセルに封入してコンクリート５中に配合する場合に比較して格段に有効なものである。
【００２５】
また、本発明のコンクリート５は、上記のように亀裂の発生を防止する必要のある構造部材や止水壁等に適用して特に好適であるが、その用途は特に限定されるものではなく、一般の建築物や構造物における壁、柱、梁、それらの接合部であるパネルゾーン、屋根スラブ、床スラブ、外壁、地下外壁、打込型枠、杭、基礎、耐震壁、連続地中壁、等として広く採用可能である。また、本発明のコンクリート５を用いて構築して好適な構造物の用途としては、たとえば貯水槽、廃棄物の貯蔵施設、放射線遮蔽壁、原子炉格納容器、道路橋の床版、等が考えられる。
【００２６】
さらに、本発明のコンクリート５は現場打ちにて施工することも勿論可能であるが、本発明の骨材１を内包せしめたプレキャスト製品として本発明のコンクリート５を工場製作すれば、大量生産が可能であるし品質管理もより容易である。
【００２７】
また、補修液３に着色しておき、それが骨材１から放出されて亀裂補修がなされた場合にはそのことを容易に確認できるようにしておくと、亀裂発生の有無や亀裂が補修されたことを目視により容易に確認することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明の骨材は、多孔質材料からなる骨材本体に、コンクリートに生じた亀裂内に放出されてその亀裂を塞ぐ補修液としてのエポキシ樹脂を含浸させて内包せしめてその外表面をコーティング膜としてのセメント硬化体により被覆したものであるから、これをコンクリートに配合するのみでコンクリートが亀裂を生じた際にはその亀裂発生箇所において骨材から補修液が自ずと放出されて亀裂を自ずと塞ぐことができ、また、骨材としての本来的な機能を有していてコンクリート製造時に容易に破壊されることがないことは言うに及ばず、亀裂補修後もそのまま骨材としての機能を損うことはなく、したがってこれを用いることで亀裂の自己補修機能を有する有効なコンクリートを実現することができる。
また、本発明のコンクリートは、上記の骨材が配合されることで亀裂の自己補修機能を有するものであり、したがって、亀裂発生の有無を確認するための点検作業や亀裂の補修作業を不要とできるものであり、したがってたとえば十分な強度を確保する必要がある構造部材や、高度の止水性が要求される壁体等に適用して特に好適なものである。
さらに、本発明のコンクリートの製造方法は、補修液としてのエポキシ樹脂を含浸させた直後の骨材本体をフレッシュコンクリート中に配合して混練することにより、骨材本体表面に付着している補修液とフレッシュコンクリート中のアルカリ分とを反応させて硬化させてコーティング膜としてのセメント硬化体を形成するとともに、該フレッシュコンクリートをそのまま硬化させることにより、骨材の製造とそれを配合したコンクリートの製造を同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の骨材の一実施形態を示す模式図である。
【図２】  同骨材を配合したコンクリートを示す模式図である。
【符号の説明】
１  骨材
２  骨材本体
２ａ  空孔
３  補修液
４  コーティング膜
５  コンクリート
Ｃ  亀裂
【図１】
0003884118.tif 000002
【図２】
0003884118.tif 000003