(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を混入したセメント系材料を用いた構造物に発生したひび割れ内にカルシウムの溶液を予め浸透させて前処理を行った後に、該ひび割れ内にアルギン酸又はその塩類又はアルギン酸プロピレングリコールエステルの溶液を含浸し、該含浸されたアルギン酸又はその塩類又はアルギン酸プロピレングリコールエステルと、上記カルシウム溶液のカルシウム及びセメントのカルシウムとの反応を得てゲル状のアルギン酸カルシウムをひび割れ内部に生成せしめ、該ゲル状のアルギン酸カルシウムをひび割れ破面に現れた上記繊維によって保持させることによりひび割れの止水を図ることを特徴とする繊維を混入したセメント系構造物におけるひび割れの補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維を混入したセメント系材料から成る構造物の微細なひび割れの補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物に代表されるセメント系材料から成る構造物のひび割れに起因した止水方法には、注入工法、充填工法、表面含浸工法及び表面被覆工法があり、一般にひび割れ幅の大小と今後のひび割れの挙動の有無によってこれらの工法の選択が行われている。
【０００３】
注入工法及び充填工法は発生したひび割れを１本単位で捉えて補修する方法で、０．２ｍｍを超えるひび割れ幅の場合に適用されることが多い。
【０００４】
表面含浸工法及び表面被覆工法はひび割れ箇所を含む全体を面的に捉えて補修する方法で、０．２ｍｍ以下のひび割れ幅に適用されることが多い。
【０００５】
これら四工法に用いる材料は、エポキシ、アクリル、ウレタン樹脂等のように、主原料を石油資源に依存して有機溶剤を含有するものや、珪酸塩系のような強アルカリ性を特色としたものが一般に用いられている。
【０００６】
従来は止水効果に対する性能面が優先し、施工時における安全性の確保や資源の有効利用、環境負荷低減という安全面や環境面への配慮がなされないまま、現状に至っているという問題がある。
【０００７】
又界面活性剤、高吸水性ポリマー、高吸水性ポリマーのゲル化剤及び水を含有する漏水防止剤を、セメント系材料から成る構造物に予め設けた漏水防止剤注入口から注入して漏水を止める方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
しかしこの方法では高吸水性ポリマーにゲル化剤を添加したゲル状物質を漏水防止剤としているため、ひび割れ幅０．２ｍｍ以下の微細なひび割れへの浸透は難しい。
【０００９】
更にカオリン系鉱物、三種類以上の親水性ポリマー、コロイダルシリカ、アルキレングリコール誘導体を主成分とした漏水防止剤がある（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
しかしこの方法は、その実施例でも明らかとされているように、粘度が９４０〜３，３００ｍＰａ・ｓの高粘度になっていることから、特殊な装置を使用しない限り、微細なひび割れへの浸透は難しい。
【特許文献１】特開平１１−１９０１３３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８２８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
以上に述べた従来のセメント系材料から成る構造物におけるひび割れ補修方法は、材料面では施工時点の安全性の確保、資源の有効利用、環境負荷に対する問題があり、施工面では０．２ｍｍ以下の微細なひび割れへの浸透は特殊な装置を用いない限り不可能で、このため止水目的が適切に達成し難い問題があった。
【００１２】
本発明は施工性に優れ、施工時の安全性も高く、石油資源に依存しない環境保全形の材料による、セメント系材料から成る構造物の微細なひび割れを閉塞する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は繊維を混入したセメント系材料を用いた構造物に発生したひび割れ内にカルシウムの溶液を予め浸透させて前処理を行った後に、該ひび割れ内に海藻類から抽出されたアルギン酸、その塩類（アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム）、アルギン酸プロピレングリコールエステルの何れか（以下アルギン酸と言う）の溶液を含浸し、該含浸されたアルギン酸と、上記カルシウム溶液のカルシウム及びセメントのカルシウムとの反応を得てゲル状のアルギン酸カルシウムをひび割れ内部に生成せしめ、該ゲル状のアルギン酸カルシウムをひび割れ破面に現れた多量の上記繊維によって保持させることによりひび割れの止水を図る。
【００１４】
ワカメや昆布等の海藻類を主原料としたアルギン酸の希釈溶液をひび割れ発生箇所に含浸させることにより、セメントモルタルやコンクリートの主要成分であるカルシウムとアルギン酸が反応してゲル状のアルギン酸カルシウムをひび割れ内部に生成せしめ、これによってひび割れ箇所の止水を可能としたものである。
【００１５】
希釈溶液は低粘度となるため、微細なひび割れにも浸透し易く、止水の実効を上げることができ、補修作業が容易である。
【００１６】
上記アルギン酸及びアルギン酸カルシウムは何れも食品添加物として認められているものである。これにより石油資源や有機溶剤を含有しない安全面や環境面に配慮した材料によるひび割れの補修方法の提供を可能とした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、繊維を混入したセメント系材料から成る構造物に発生した微細ひび割れに起因した止水性の改善目的を、食品添加物として認められている海藻物質の使用により有効に達成でき、従来の止水材、即ち補修材料自体の安全性の確保や資源の有効利用、環境負荷低減という諸課題を有効に解決できる。
【００１８】
本発明によりコンクリート構造物の微細なひび割れを閉塞し止水性を高めることができれば、構造物の止水構造が向上し、構造物の有用性を高め、適用範囲を広げることができる。
【００１９】
例えば、水路や水道施設では、ひび割れからの漏水が減ることによる経済効果が大きい。又有害な水溶性を貯蔵する構造物では、ひび割れの止水性が高まることにより環境への影響を減らすことができる。
【００２０】
本発明で用いるアルギン酸は昆布等に含まれる多糖類であり、食品添加物として用いられており、人体への影響が少なく、安全性が高い。
【００２１】
道路、河川、港湾、空港及び上下水道施設等における各種コンクリート構造物に代表される、繊維を混入したセメント系材料から成る構造物の機能性の回復に寄与することで、良質な社会資本整備の充実に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図３に基づき説明する。
【００２３】
本発明における補修の対象となるセメント系材料から成る構造物１とは、道路、河川、港湾、空港及び上下水道施設、農業用水路等における各種コンクリート構造物である。これら各種コンクリート構築物はセメントを硬化材として用い、これに各種骨材を配合したセメント系材料２から成る。
【００２４】
上記構造物におけるセメント系材料２としては、その構成材料として合成樹脂繊維、セラミック繊維、金属繊維、ガラス繊維等の補強繊維を配合した繊維補強セメントモルタル（繊維補強ポリマーセメントモルタルを含む）が用いられるようになっている。
【００２５】
本発明は繊維を混入したセメント系材料から成る構造物のひび割れの止水方法、即ち、図３Ａ，Ｂ，Ｃに概示するように、上記繊維補強モルタルから成る構造物１のひび割れ３の止水方法、即ち補修方法として有効に実施される。
【００２６】
上記ひび割れ３は、構造物１の表面から裏面へ達するひび割れ３、或いは構造物１の表層に発生するひび割れ３である。
【００２７】
即ち、ワカメや昆布等の海草類を主原料としたアルギン酸、その塩類（アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム）、アルギン酸プロピレングリコールエステルの何れか（以下アルギン酸と言う）の希釈溶液４をひび割れ３内に含浸させることにより、このアルギン酸とセメント系材料２の主成分であるカルシウムが反応してゲル状のアルギン酸カルシウム４′をひび割れ３内部に生成せしめてひび割れ箇所の止水目的を達成できた。
【００２８】
上記アルギン酸の希釈溶液４は、アルギン酸を水で希釈したものであり、この希釈溶液は低粘度となるため、０．２ｍｍ以下の微細なひび割れにも浸透し易い。
【００２９】
上記アルギン酸の希釈溶液４は０．１％〜０．２５％の希釈濃度で充分な効果が得られ、その希釈濃度は任意である。例えば、０．１％〜８０％程度の希釈濃度で使用することができる。
【００３０】
前記の通り、アルギン酸、アルギン酸カルシウムは何れも食品添加物として認められているものであり、石油資源を用いず、有機溶剤をも含有しない、安全面や環境面に配慮した材料によるひび割れの補修方法を提供できる。
【００３１】
図１はアルギン酸ナトリウム溶液の濃度と粘度との関係を、図２はアルギン酸ナトリウム溶液の濃度と浸透量の関係を示すグラフである。
【００３２】
厚さ４０ｍｍのコンクリートと１０ｍｍの繊維補強セメントモルタルを積層して一体化し、両引き載荷により無数の微細ひび割れを導入した供試体を用いて濃度と浸透量を求めた。
【００３３】
この時のひび割れ幅はコンクリート層は０．５８９ｍｍ、繊維補強セメントモルタル層は最大で０．０４０ｍｍであった。
【００３４】
これらのことから、一例ではあるが、ひび割れが０．０４ｍｍ程度のものでは２ｍＰａ・ｓの粘度が浸透可能な上限値となっており、ゲル化して高粘度となったものを使用した場合の浸透性は殆ど期待が持てない結果となった。
【００３５】
繊維を混入したセメント系材料を用いた構造物にひび割れが発生すると、繊維がひび割れ破面間を架橋して現れる。このため、浸透後のアルギン酸溶液や反応後の生成ゲル（アルギン酸カルシウム）はひび割れ断面内の多量の繊維によって保持されることになり、流出し難くなる。混入した繊維が止水性の改善に果たす役割は大きい。
【００３７】
又セメント系材料は空気中の二酸化炭素の影響で表面部から内部に向かって徐々に中性化が進展するという性質がある。
【００３８】
本発明による補修方法の具体例として、中性化が進んだものへの適用には、止水性に有効なアルギン酸カルシウムの生成量が少なくなるので、酢酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウムの溶液を予めひび割れ内に浸透させて前処理を行った後に、アルギン酸溶液を上記ひび割れ内に浸透すると止水性の改善効果は高くなる。
【００３９】
酢酸カルシウム等は海外では食品添加物として認められているもので、安全性は高い材料である。
【００４０】
アルギン酸又はアルギン酸塩は食品添加物として大量生産されていることや、０．１〜０．２５％の低濃度品でも十分な止水効果を発揮することから、表面含浸工法による安価で止水効果の高い施工が可能となる。
【００４１】
安全性が高く環境への負荷が少ない海藻物質を用いて０．２ｍｍ以下の微細ひび割れ内部への浸透を低粘度溶液で行った後、セメント成分中のカルシウムとの反応でゲル状のアルギン酸カルシウムをひび割れ内部に生成させ、ひび割れ破面に現れた多量の繊維によって生成ゲルを保持させることにより止水性の改善を行う。
【００４２】
上記繊維を混入したセメント系材料の微細ひび割れに起因した止水性の改善を図る海藻物質は、アルギン酸とアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウムのアルギン酸塩類及びアルギン酸プロピレングリコールエステルの何れでも良い。
【００４３】
微細ひび割れへ浸透させるアルギン酸、アルギン酸塩類、アルギン酸プロピレングリコールエステルの濃度は希釈後の溶液粘度が２〜３０ｍＰａ・ｓとなるように調整すれば良い。
【００４４】
上記微細ひび割れ内への浸透乃至充填方法はローラー刷毛等の刷毛、低圧スプレーによる含浸工法や、貯水槽等では貯水槽内に所定濃度のアルギン酸溶液を貯水して止水性の改善を図ることもできる。
【００４５】
止水性の改善のために使用するアルギン酸は安全性も高いことから、このような貯水方法による施工も可能となる。
【００４６】
＜実施例１＞
コンクリート層の厚さを４０ｍｍ、繊維混入モルタル層の厚さを１０ｍｍとしたものを一体に複合して全厚を５０ｍｍとした供試体を作製し、両引き載荷によってひび割れを導入した。導入後のひび割れ幅の最大値は、コンクリート層は０．１４０ｍｍ、繊維混入モルタル層は０．０６２ｍｍとなった。
【００４７】
この供試体を用いて０．１％濃度のアルギン酸ナトリウム溶液をひび割れ部へ含浸させた後、乾湿の繰り返しを計４回、延べ日数で１０日間行った後、透水試験を行った。透水試験は水頭が２５０ｍｍから２００ｍｍ迄下がる時間で評価し、試験装置は繊維混入モルタル層に取り付けて行った。
【００４８】
アルギン酸処理による止水性の改善効果は透水時間の差で約１２３分、比で約３０８倍となり、高い止水性の改善効果が認められた。
【００４９】
＜実施例２＞
コンクリート層の厚さを４０ｍｍ、繊維混入モルタル層の厚さを１０ｍｍとしたものを一体に成形して全厚を５０ｍｍとした供試体を作成し、両引き載荷によってひび割れを導入した。導入後のひび割れ幅の最大値は、コンクリート層は０．６５５ｍｍ、繊維混入モルタル層は０．０２７ｍｍとなった。
【００５０】
この供試体を用いて０．１０％濃度のアルギン酸ナトリウム溶液をひび割れ部へ含浸させた後、乾湿の繰り返しを計４回、延べ日数で１０日間行った後、透水試験を行った。透水試験は水頭が２５０ｍｍから２００ｍｍ迄下がる時間で評価し、試験装置は繊維混入モルタル層に取り付けて行った。
【００５１】
アルギン酸処理による止水性の改善効果は、透水時間の差で約２２分、比で約５倍となり、高い止水性の改善効果が認められた。
【００５２】
又コンクリート層の大きなひび割れ箇所に多量の水酸化カルシウムの析出が認められ、アルギン酸処理によるひび割れの自己閉塞作用が高いことも確認した。
【００５６】
上記海藻類からアルギン酸を抽出する方法は、海藻類をアルカリにより溶解する方法を基本としており、この溶解液を濾過した後の処理方法により「酸法」と「カルシウム法」に別れる。この酸法とカルシウム法は何れも周知であるので、詳細は割愛する。
【００５７】
海藻類から抽出されたアルギン酸は粉末状態であり、このアルギン酸粉末を水等で希釈してアルギン酸溶液を得る。
【００５８】
又上記セメント系材料のカルシウムとアルギン酸とは、アルギン酸中のＮａがセメントのＣａと置換して不溶性のアルギン酸カルシウムゲルを生成する。その反応化学式は下記化１に示す通りである。
【化１】
0005009233.tif 000002
【００５９】
以上の通り、本発明は施工性に優れ、安全面や環境面に配慮した従来にない特色を持ったひび割れの補修方法である。特に、上水道施設や農業用の貯水槽、用水路等、人の健康と直接に関わる飲料水や農作物の供給に関わる構造物の最適な補修方法である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】アルギン酸ナトリウム溶液の濃度と粘度との関係図。
【図２】アルギン酸ナトリウム溶液の濃度とひび割れへの浸透量を表す関係図。
【図３】Ａはセメント系材料から成る構造物に発生したひび割れの拡大断面図、Ｂは該ひび割れ内にアルギン酸の溶液を含浸せしめた状態を示す拡大断面図、Ｃは該ひび割れ内でセメントとアルギン酸とが反応しゲル化したアルギン酸カルシウムが生成された状態を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００６１】
１…構造物、２…セメント系材料、３…ひび割れ、４…アルギン酸の希釈溶液、４′…ゲル状のアルギン酸カルシウム。
【図１】
0005009233.tif 000003
【図２】
0005009233.tif 000004
【図３】
0005009233.tif 000005