(57)【要約】【課題】アルカリシリカ反応により異常膨張が生じたコンクリート構造体のさらなる異常膨張の発生を抑制し得る膨張抑制剤、及びさらなる異常膨張の発生を抑制する方法を提供する。【解決手段】アルカリシリカ反応によるコンクリート構造体の膨張を抑制し得る膨張抑制剤に、アルミニウムの無機酸塩と過酸化水素とを含有せしめる。これにより、コンクリート構造体中に含まれる反応性骨材を改質し、アルカリシリカ反応による異常膨張の発生を抑制することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリシリカ反応によるコンクリート構造体の膨張を抑制し得る膨張抑制剤であって、
アルミニウムの無機酸塩と過酸化水素とを含有することを特徴とする膨張抑制剤。
【請求項２】
前記アルミニウムの無機酸塩が、リン酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の膨張抑制剤。
【請求項３】
前記過酸化水素と前記アルミニウムの無機酸塩との含有割合（質量基準）が、５：０．１〜５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の膨張抑制剤。
【請求項４】
コンクリート構造体と、請求項１〜３のいずれかに記載の膨張抑制剤とを接触させて、前記コンクリート構造体中に前記膨張抑制剤を含浸させることを特徴とする膨張抑制方法。
【請求項５】
前記コンクリート構造体中への前記膨張抑制剤の含浸量が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ３となるように、前記コンクリート構造体と前記膨張抑制剤とを接触させることを特徴とする請求項４に記載の膨張抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタル、コンクリート構造体等のアルカリシリカ反応による膨張を抑制するための膨張抑制剤、及びモルタル、コンクリート構造体等の膨張を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート製品やコンクリート構造物等を構成するモルタルやコンクリート等の硬化体は、少なくともセメントと骨材とを配合した配合物を硬化させてなるものであり、かかる硬化体に配合された骨材の特性によりアルカリ骨材反応（アルカリシリカ反応）が生じることがある。
【０００３】
このアルカリシリカ反応は、骨材中のシリカ（ＳｉＯ２）とコンクリート等の硬化体に含まれるアルカリとが反応することで生じた生成物（アルカリシリカゲル）が吸水することで、当該硬化体が異常に膨張し、コンクリートにひび割れ等を生じさせる現象であり、コンクリート構造体の耐久性において大きな問題となっており、このコンクリート構造体を構成するコンクリートの耐用年数が低下することがある。
【０００４】
このように、アルカリシリカ反応による異常膨張によってコンクリート等にひび割れ等の損傷が生じると、従来、当該ひび割れ部にシラン系含浸材や防水性塗料を塗布したり、エポキシ樹脂を注入したりすることで、コンクリートへの水分の浸入を遮断したり、コンクリート中の水分を蒸散させたりして、アルカリシリカゲルの吸水膨張を抑制し、当該損傷を補修していた。また、コンクリートの膨張を抑制するために、亜硝酸リチウム水溶液を膨張したコンクリートに含浸させる方法が提案されている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】友沢史紀他，「アルカリ骨材反応を生じたコンクリートの補修方法に関する一実験−亜硝酸リチウムの含浸による膨張抑制効果−」，建築研究報告，建設省建築研究所発行，１９９０年１月，第１２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シラン系含浸材や防水性塗料を塗布したり、エポキシ樹脂を注入したりすることによるアルカリシリカ反応の生じたコンクリートの補修方法では、コンクリート構造体中の反応性骨材を改質するものではなく、補修後であってもコンクリート中に含まれる水分によりアルカリシリカ反応による異常膨張が起こり得るため、恒久的な補修方法ではない。
【０００６】
また、非特許文献１に記載の亜硝酸リチウム水溶液の含浸による補修方法では、コンクリートの膨張抑制効果が亜硝酸リチウムの含浸量に左右されてしまい、アルカリシリカ反応による膨張を効果的に抑制するためには、コンクリート構造体に対して、０．２０〜０．４８ｇ／ｃｍ３程度の量を含浸させる必要がある。そのため、コンクリート構造体に多量の亜硝酸リチウムを含浸させることになり、死荷重が増大し、コンクリート構造体の構造上問題が生じるおそれがある。
【０００７】
このような実情に鑑みて、本発明は、コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張を抑制し得る膨張抑制剤、及び当該異常膨張を抑制する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】
上記課題を解決するために、第一に本発明は、アルカリシリカ反応によるコンクリート構造体の膨張を抑制し得る膨張抑制剤であって、アルミニウムの無機酸塩と過酸化水素とを含有することを特徴とする膨張抑制剤を提供する（請求項１）。
【０００９】
上記発明（請求項１）によれば、アルミニウムの無機酸塩と過酸化水素との相互作用により、コンクリート構造体に含まれるアルカリシリカ反応性骨材を改質し、コンクリート構造体中のアルカリシリカ反応の発生を抑制することができるため、コンクリート構造体の異常膨張の発生を効果的に、かつ恒久的に防止することができる。
【００１０】
上記発明（請求項１）においては、前記アルミニウムの無機酸塩が、リン酸塩であるのが好ましい（請求項２）。かかる発明（請求項２）によれば、アルミニウムのリン酸塩と過酸化水素との組み合わせにより、より効果的にアルカリシリカ反応性骨材を改質することができるため、コンクリート構造体の異常膨張の発生を、より効果的に防止することができる。
【００１１】
上記発明（請求項１，２）においては、前記過酸化水素と前記アルミニウムの無機酸塩との含有割合（質量基準）が、５：０．１〜５であるのが好ましい（請求項３）。
【００１２】
上記発明（請求項３）によれば、かかる含有割合であれば、より効果的にアルカリシリカ反応性骨材を改質することができるため、コンクリート構造体の異常膨張の発生を、より効果的に防止することができる。
【００１３】
第二に本発明は、コンクリート構造体と、上記発明（請求項１〜３）に係る膨張抑制剤とを接触させて、前記コンクリート構造体中に前記膨張抑制剤を含浸させることを特徴とする膨張抑制方法を提供する（請求項４）。
【００１４】
上記発明（請求項４）によれば、コンクリート構造体に上記発明（請求項１〜３）に係る膨張抑制剤を接触させ、含浸させることで、コンクリート構造体に含まれるアルカリシリカ反応性骨材を効果的に改質することができるため、コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張の発生を、効果的に、かつ恒久的に防止することができる。
【００１５】
上記発明（請求項４）においては、前記コンクリート構造体中への前記膨張抑制剤の含浸量が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ３となるように、前記コンクリート構造体と前記膨張抑制剤とを接触させるのが好ましい（請求項５）。
【００１６】
上記発明（請求項５）によれば、コンクリート構造体への膨張抑制剤の含浸量が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ３であることで、コンクリート構造体の死荷重がほとんど増加しないため、コンクリート構造体の構造に悪影響を与えることなくコンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張を効果的に、かつ恒久的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アルカリシリカ反応により異常膨張が生じたコンクリート構造体のさらなる異常膨張の発生を抑制し得る膨張抑制剤、及びさらなる異常膨張の発生を抑制する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について説明する。
本発明の膨張抑制剤は、アルミニウムの無機酸塩と過酸化水素とを含有するものであり、既設コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による膨張を抑制するために用いられるものである。
【００１９】
アルミニウム無機酸塩としては、例えば、リン酸塩等が挙げられ、具体的には、リン酸二水素アルミニウム（Ａｌ(Ｈ２ＰＯ４)３）等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
膨張抑制剤中における過酸化水素とアルミニウム無機酸塩との配合割合（質量基準）は、特に限定されるものではないが、５：０．１〜５であるのが好ましく、５：０．５〜５であるのがより好ましく、５：１〜５であるのが特に好ましい。
【００２１】
このような膨張抑制剤は、常法により製造することができ、具体的には、上記配合割合となるように、所定濃度の過酸化水素水溶液にアルミニウム無機酸塩を添加して混合することにより、製造することができる。
【００２２】
上述した膨張抑制剤は、アルミニウム無機酸塩と過酸化水素との相互作用により、アルカリシリカ反応性骨材を改質し、コンクリート構造体等におけるアルカリシリカ反応の発生を抑制することができるため、既設コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張を抑制するために使用することができる。特に、アルカリシリカ反応により既に膨張してしまった既設コンクリート構造体のさらなる異常膨張を抑制するために効果的に使用することができる。
【００２３】
膨張抑制剤を用いて既設コンクリート構造体のさらなる異常膨張を抑制する方法としては、まず、アルカリシリカ反応により膨張した既設コンクリート構造体と、膨張抑制剤とを接触させることにより、既設コンクリート構造体中に膨張抑制剤を含浸させる。
【００２４】
コンクリート構造体と膨張抑制剤とを接触させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、コンクリート構造体への膨張抑制剤の注入（圧入）、噴霧、塗布等により行うことができる。特に、コンクリート構造体が、コンクリートブロック、側溝、ポール、杭、ヒューム管、矢板、セグメント、パネルコンクリート管等のコンクリート製品の場合には、コンクリート製品を膨張抑制剤に浸漬させることによりコンクリート製品と膨張抑制剤とを接触させるのが好ましい。
【００２５】
コンクリート構造体と膨張抑制剤との接触は、コンクリート構造体に対する膨張抑制剤の含浸量が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ３となるように行うのが好ましく、０．０６〜０．１２ｇ／ｃｍ３となるように行うのがより好ましい。当該含浸量が０．０５ｇ／ｃｍ３未満であると、コンクリート構造体中の反応性骨材を効果的に改質できないおそれがあり、０．１５ｇ／ｃｍ３を超えると、膨張抑制剤を含浸させたコンクリート構造体の死荷重が増大してしまい、コンクリート構造体に構造に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００２６】
このようにして、コンクリート構造体と膨張抑制剤とを接触させて、コンクリート構造体中に膨張抑制剤を含浸させることにより、コンクリート構造体中の反応性骨材を改質することができ、これにより、コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張を抑制することができる。
【００２７】
特に、アルカリシリカ反応により膨張した既設コンクリート構造体と膨張抑制剤とを接触させることで、アルカリシリカ反応による当該コンクリート構造体のさらなる異常膨張を抑制することができ、結果としてコンクリート構造体を恒久的に補修することが可能となる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例及び比較例を例示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、下記の実施例に何ら制限されるものではない。
【００２９】
１．モルタル供試体の作製
細骨材としてパイレックス（登録商標）ガラス（絶乾密度：２．３９ｇ／ｃｍ３，吸水率：２．１０％，溶解シリカ量（Ｓｃ）：５３７．８ｍｍｏｌ／Ｌ，アルカリ減少量（Ｒｃ）：１２８．６ｍｍｏｌ／Ｌ）とセメント協会社製標準砂とを４：６（質量基準）で混合したものを使用し、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）とともに混練し、ＪＩＳ−Ａ１１４６（骨材のアルカリシリカ反応性試験法（モルタルバー法））に準拠して、型枠の両端部にケージプラグを埋め込んで、寸法４０×４０×１６０ｍｍに成形したモルタル供試体１を作製した。養生条件としては、１日湿空養生（２０℃，８０％（ＲＨ））し、１日水中養生（２０℃）し、３時間温水養生（８０℃）し、６時間水中養生（２０℃）し、６日乾燥養生（８０℃）した後、１２時間静置した（２０℃）。なお、モルタル供試体１中の総アルカリ量（ＮａＯ換算）は、１．２％とした。
【００３０】
細骨材を福島玉石（絶乾密度：２．５７ｇ／ｃｍ３，吸水率：１．１２％，溶解シリカ量（Ｓｃ）：２２９．３ｍｍｏｌ／Ｌ，アルカリ減少量（Ｒｃ）：４７．９ｍｍｏｌ／Ｌ）に代えた以外は同様にしてモルタル供試体２を作製した。なお、モルタル供試体２中の総アルカリ量（ＮａＯ換算）は、２．５％とした。
【００３１】
２．膨張率の測定
上述のようにして得られたモルタル供試体１を、表１に示す組成の膨張抑制剤（実施例１〜２，比較例２〜４）に２４時間、２０℃で浸漬し、ＪＩＳ−Ａ１１４６に従って、恒温恒湿室（４０℃，８０％（ＲＨ））で促進養生を行った。同様にして、モルタル供試体２を、表１に示す膨張抑制剤（実施例３〜６，比較例６〜１０）に浸漬し、促進養生を行った。なお、比較例１及び５は、モルタル供試体１及びモルタル供試体２を膨張抑制剤に浸漬することなく、促進養生を行ったものである。
【００３２】
【表１】
2009234872.tif 000002
【００３３】
促進養生後、膨張抑制剤への浸漬前後の各モルタル供試体１の質量を測定し、膨張抑制剤の含浸率（％）を次式に基づいて算出した。各モルタル供試体２における膨張抑制剤の含浸率（％）も同様にして算出した。
含浸率(％)＝(Ａ−Ｂ)／Ｂ×１００
式中、Ａは「浸漬後の供試体質量」を表し、Ｂは「浸漬後の供試体質量」を表す。
【００３４】
また、モルタル供試体１及びモルタル供試体２の膨張率（％）を、膨張抑制剤への浸漬前、浸漬後及び材齢３ヶ月のそれぞれについて、ＪＩＳ−Ａ１１４６に従って、ダイヤルゲージを用いて測定した。なお、初期値を、型枠脱型後の長さ変化とした。
【００３５】
さらに、モルタル供試体１及びモルタル供試体２の膨張抑制剤への浸漬後の膨張率の増加分及び材齢３ヶ月の膨張率の増加分を、膨張抑制剤への浸漬前の膨張率を初期値として算出した。
結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2009234872.tif 000003
【００３７】
表２に示すように、過酸化水素のみを含む膨張抑制剤（比較例２，６）を含浸させたモルタル供試体１，２は、膨張抑制剤に浸漬させなかったモルタル供試体１，２（比較例１，５）よりも膨張していることが明らかとなった。そして、過酸化水素とアルミニウムリン酸塩とを含む膨張抑制剤（実施例１，２）に浸漬させたモルタル供試体１は、過酸化水素単味の膨張抑制剤（比較例２）に浸漬させたモルタル供試体１に比して、膨張率の増加分が小さかった。特に、過酸化水素とアルミニウムリン酸塩３質量％とを含む膨張抑制剤（実施例２）に浸漬させたモルタル供試体１は、アルミニウムリン酸塩３質量％単味の膨張抑制剤（比較例３）よりも膨張率の増加分が小さかった。このことから、実施例１，２の膨張抑制剤は、モルタル供試体１中の反応性骨材を効果的に改質し得ると考えられる。
【００３８】
また、過酸化水素とアルミニウムリン酸塩３質量％とを含む膨張抑制剤（実施例２）を浸漬させたモルタル供試体１は、比較例４の亜硝酸リチウム水溶液からなる膨張抑制剤を浸漬させたモルタル供試体１よりも膨張率の増加分が小さかった。この実施例２の膨張抑制剤は、モルタル供試体１への含浸量が０．０８ｇ／ｃｍ３であり、比較例４の亜硝酸リチウム水溶液からなる膨張抑制剤の含浸量（０．２２ｇ／ｃｍ３）に比して顕著に少ない量であってもモルタル供試体１中の反応性骨材を改質し得ると考えられる。実施例１〜６の結果から、コンクリート構造体への膨張抑制剤の含浸量が０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ３の範囲であれば、コンクリート構造体中の反応性骨材を効果的に改質することができ、コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張を抑制することができると考えられる。
【００３９】
さらに、実施例３〜６の膨張抑制剤を浸漬させたモルタル供試体２と、比較例７〜１０の膨張抑制剤を浸漬させたモルタル供試体２とを対比すると、アルミニウムリン酸塩が同一の濃度同士であれば、実施例３〜６の膨張抑制剤の方が膨張率の増加分が小さかった。このことから、アルミニウムリン酸塩と過酸化水素とを組み合わせた膨張抑制剤によれば、モルタル供試体（コンクリート構造体）中の反応性骨材を、より効果的に改質することができ、アルカリシリカ反応により膨張したコンクリート構造体を効果的に、かつ恒久的に補修可能であると考えられる。
【００４０】
モルタル供試体１及びモルタル供試体２のそれぞれを各膨張抑制剤（実施例１〜６）に浸漬させた後の膨張率の増加は、アルカリシリカ反応による膨張が発生しているのではなく、膨張抑制剤の含浸によりモルタル供試体が膨潤したことに基づくものであるが、過酸化水素単味の膨張抑制剤（比較例２，６）やアルミニウムリン酸塩単味の膨張抑制剤（比較例３，７〜１０）よりも実施例１〜６の膨張抑制剤に浸漬させたモルタル供試体の膨張率の増加分の方が小さいことが確認された。
【００４１】
このように、実施例１〜６の膨張抑制剤は、コンクリート構造体に含浸させることで、コンクリート構造体中の反応性骨材を改質し、コンクリート構造体のアルカリシリカ反応による異常膨張を効果的に抑制することができる。したがって、既にアルカリシリカ反応により膨張が生じている既設コンクリート構造体のさらなる異常膨張を防止することができるため、アルカリシリカ反応により膨張し、損傷が生じた既設コンクリート構造体に適用すれば、かかるコンクリート構造体を効果的にかつ恒久的に補修することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の膨張抑制剤は、既設コンクリート構造体におけるアルカリシリカ反応によるさらなる異常膨張の抑制や、既設コンクリート構造体におけるアルカリシリカ反応の発生の予防に有用である。