(57)【要約】本発明は、骨材、結合材、及び繊維補強材を含むコンクリート断面補修材組成物に関するものであって、上記繊維補強材は、平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を含む。繊維補強材として用いられたジュート繊維は配合時の分散性及び結合力に比較的優れている。また、ジュート繊維は高い含水率を表すので、施工後養生期間にわたって補修材組成物の保水性を維持させる。従って、コンクリート断面補修材が急激に乾燥して発生する偽凝結の問題を防止する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨材、結合材、及び繊維補強材を含むコンクリート断面補修材組成物において、
上記繊維補強材は、平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を含むことを特徴とするコンクリート断面補修材組成物。
【請求項２】
（ａ）１種普通ポルトランドセメントを３０ないし４０重量部、
（ｂ）アルミン酸カルシウムセメントを２ないし６重量部、
（ｃ）アルミナセメントを２ないし５重量部、
（ｄ）スルホン酸カルシウムを２ないし５重量部、
（ｅ）平均粒径が０.１ないし０.２ｍｍであるけい砂を５ないし１０重量部、
（ｆ）平均粒径が０.３ないし０.６ｍｍであるけい砂を２５ないし３５重量部、
（ｇ）平均粒径が０.７ないし１.２ｍｍであるけい砂を１６ないし２０重量部、
（ｈ）ポゾランパウダーを５ないし１０重量部、
（ｉ）アルキルアルコキシシランを０.４ないし０.８重量部、及び
（ｊ）平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を０.１ないし０.３重量部含むコンクリート断面補修材組成物。
【請求項３】
上記コンクリート断面補修材組成物は、酒石酸０.１ないし０.５重量部、及びリチウムカーボネート０.３ないし０.６重量部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート断面補修材組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨材、結合材、及び繊維補強材を含むコンクリート断面補修材組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物は、セメントを主材として形成された構造物であって、セメントは、水との水和反応を通じて安定した物質を生成する水硬性の材料である。この水和反応において、セメント量の約１／３に該当する水酸化カルシウムが生成される。ｐＨ１２〜１３程度の強アルカリ性を示す水酸化カルシウムは、構造物内部の鉄筋周囲に不動態被膜を生成し、これによって鉄筋が腐食されず、構造物の強度が維持される。
【０００３】
しかし、コンクリート構造物はその特性上、初期養生過程で多くの微細亀裂が発生する。亀裂の隙間に水が浸透すれば、温度変化による水の凍結融解の繰り返しによってコンクリート構造物の亀裂が加速化され、耐久性が顕著に低下する。
【０００４】
特に、飛来塩分や大気汚染により増加しつつある二酸化炭素のような酸性物質がコンクリート構造物の内部に侵入すれば、コンクリート構造物の塩害及び中性化が進み、コンクリート構造物の強度維持のために内部に埋設した鉄筋の腐食を促進する。すなわち、酸性物質が、セメント水和物中の水酸化カルシウムと反応することで、コンクリート構造物のｐＨが１０以下に低くなり、内部鉄筋構造物周囲の不動態被膜が破壊され、鉄筋腐食などにより構造物が劣化する。鉄筋が腐食されればその体積が増加し、鉄筋の体積増加は構造物表面に引張力として作用して表面に発生した亀裂をさらに成長させることで構造物の強度を弱化させる。
【０００５】
このように、物理的、化学的な環境条件によってコンクリートの劣化現象が進むにつれて、大大的な補修が必要とされている。
コンクリートを補修するための方法として多様な補修材組成物が使われている。特に、けい砂（ｓｉｌｉｃａ ｓａｎｄ）のような骨材、セメントからなった結合材、及びガラスファイバーや炭素繊維のような繊維補強材を含むセメント補修材モルタルは、施工後養生初期に亀裂が発生するか、施工界面における接着不良による膨れ上がり現象などが発生する問題点がある。
【０００６】
コンクリート断面補修材の施工不良の中で最も多く発生する問題点は、劣化した旧コンクリート断面に補修材を注入、左官、吹付けして養生する場合、乾燥した旧コンクリート補修材施工部分が断面補修材の水分を吸収して、新・旧界面における養生不良が発生するということである。すなわち、コンクリート断面補修材が急激に乾燥し、偽凝結（セメントが互いに結着されずにまばらなパウダー形態で存在する状態)の問題が発生する。これによって、補修前のコンクリートとの界面接着力が低下して、接着強度の低下、膨れ上がりなどの補修後の瑕疵発生につながる。
【０００７】
一方、前述した問題を解決しようとする努力以外にも、強度、耐アルカリ性、中性化抵抗性、撥水性などの性能に優れたコンクリート補修材組成物が開発されつつある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術の問題点を解決して、コンクリート断面補修材が急激に乾燥して発生する偽凝結の問題を防止することができる繊維補強材を含むコンクリート断面補修材組成物を提供することにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前述した目的以外に、強度、耐アルカリ性、中性化抵抗性、撥水性などの性能が改善したコンクリート断面補修材組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記技術的課題を解決するために、本発明により骨材、結合材、及び繊維補強材を含むコンクリート断面補修材組成物において、上記繊維補強材は、平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維（ｊｕｔｅ ｆｉｂｅｒ）を含む。
上記他の技術的課題を解決するために、本発明のコンクリート断面補修材組成物は、
（ａ）１種普通ポルトランドセメント（Ｐｏｒｔｌａｎｄ ｃｅｍｅｎｔ）を３０ないし４０重量部、
（ｂ）アルミン酸カルシウムセメントを２ないし６重量部、
（ｃ）アルミナセメントを２ないし５重量部、
（ｄ）スルホン酸カルシウムを２ないし５重量部、
（ｅ）平均粒径が０.１ないし０.２ｍｍであるけい砂を５ないし１０重量部、
（ｆ）平均粒径が０.３ないし０.６ｍｍであるけい砂を２５ないし３５重量部、
（ｇ）平均粒径が０.７ないし１.２ｍｍであるけい砂を１６ないし２０重量部、
（ｈ）ポゾラン（ｐｏｚｚｏｌａｎ）パウダーを５ないし１０重量部、
（ｉ）アルキルアルコキシシランを０.４ないし０.８重量部、及び
（ｊ）平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を０.１ないし０.３重量部含む。
本発明のコンクリート断面補修材組成物において、上記補修材組成物は、（ｋ）酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ ａｃｉｄ）０.１ないし０.５重量部、及び（ｌ）リチウムカーボネート０.３ないし０.６重量部をさらに含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって繊維補強材として用いられたジュート繊維は配合時の分散性及び結合力に比較的優れている。また、ジュート繊維は高い含水率を表すので、施工後養生期間にわたって補修材組成物の保水性を維持させる。従って、コンクリート断面補修材が急激に乾燥して発生する偽凝結の問題を防止できる。
【００１２】
また、本発明の他の面によってジュート繊維を含んで最適化されたコンクリート断面補修材組成物は、ジュート繊維の含有による効果以外に、強度、耐アルカリ性、中性化抵抗性、撥水性などの性能に優れていることから、劣化したコンクリートを補修するのに非常に有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に対して詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に則して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念とに解釈されなければならない。
本発明により骨材、結合材、及び繊維補強材を含むコンクリート断面補修材組成物において、上記繊維補強材は、平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を含む。
【００１４】
ジュートとは、双子葉植物であるアオイ目しなのき科の多年生草である。ジュート繊維補強材は、天然セルロースの親水性補強材であって、配合時の分散性に優れているので、コンクリートの断面補修時、材料分離による繊維の固まる現象がほとんど発生せず、表面粗さが高いので、既存の疎水性人工繊維補強材よりも構造補強性に優れている。従来の人工繊維補強材は表面が滑らかなので結合力が低く、補強材が補修材マトリクスから離脱する現象、すなわちプルアウト（ｐｕｌｌ‐ｏｕｔ、引抜き)が発生しやすい。これによって、旧コンクリートと断面補修材の施工界面との間の付着力も減少する。もちろん、ジュート繊維補強材を従来の人工繊維補強材と共に使用することで、結着力を高めながらも強度などの補強力を改善する方法も採択し得る。
【００１５】
ジュート繊維の最大の特徴は、含水率が高いので（１０〜１０％)、コンクリート断面補修材の施工不良の中で最も多く発生する問題点である新・旧界面における養生不良を防止できるということである。前述のように、疎水性である従来の人工繊維を補強材として用いた場合、乾燥した旧コンクリート補修材施工部分が断面補修材の水分を吸収する。これによって、コンクリート断面補修材が急激に乾燥し、偽凝結状態（セメントが互いに結着されずに疎らなパウダー形態で存在する状態）になり、補修前のコンクリートとの界面接着力が低下して、接着強度の低下、膨れ上がりなどの現象が現われる。ジュート繊維は、補修材の施工時、施工配合水を多量吸収し、養生期間にわたって補修材に水分を供給して保水性を維持させることで、良好な養生性を付与することになる。
【００１６】
本発明の補修材に用いられるジュート繊維は、平均太さが６５〜７５μｍであり平均長さが３〜６ｍｍである。実験結果、このような範囲内で分散性及び作業性に優れていることが判明された。
本発明のコンクリート断面補修材組成物は、ジュート繊維以外に、セメント補修材の基本成分としてけい砂のような骨材、及びセメントからなった結合材を含み、水を配合して通常のコンクリート断面補修の施工方法に従って施工することができる。
【００１７】
一方、前述のジュート繊維を含むコンクリート断面補修材組成物の強度、耐アルカリ性、中性化抵抗性、撥水性などの補修材性能を改善するために、コンクリート断面補修材組成物は下記の成分を含むことが望ましい。
（ａ）１種普通ポルトランドセメントを３０ないし４０重量部、
（ｂ）アルミン酸カルシウムセメントを２ないし６重量部、
（ｃ）アルミナセメントを２ないし５重量部、
（ｄ）スルホン酸カルシウムを２ないし５重量部、
（ｅ）平均粒径が０.１ないし０.２ｍｍであるけい砂を５ないし１０重量部、
（ｆ）平均粒径が０.３ないし０.６ｍｍであるけい砂を２５ないし３５重量部、
（ｇ）平均粒径が０.７ないし１.２ｍｍであるけい砂を１６ないし２０重量部、
（ｈ）ポゾランパウダーを５ないし１０重量部、
（ｉ）アルキルアルコキシシランを０.４ないし０.８重量部、及び
（ｊ）平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を０.１ないし０.３重量部含む。
【００１８】
以下、含有された成分に対して詳しく説明する。
［結合材］
本発明のコンクリート断面補修材組成物は、結合材として、（ａ）１種普通ポルトランドセメント３０ないし４０重量部、（ｂ）アルミン酸カルシウムセメント２ないし６重量部、（ｃ）アルミナセメント２ないし５重量部、及び（ｄ）スルホン酸カルシウム２ないし５重量部の複合ミネラル系バインダーを有する。このような成分を定められた含量範囲で含めば、補修材の凝結時間、強度、収縮膨脹による物性変化の最小化などの優れた結合材としての性質を表す。
【００１９】
［骨材］
本発明のコンクリート断面補修材組成物は、骨材として、（ｅ）平均粒径が０.１ないし０.２ｍｍであるけい砂を５ないし１０重量部、（ｆ）平均粒径が０.３ないし０.６ｍｍであるけい砂を２５ないし３５重量部、及び（ｇ）平均粒径が０.７ないし１.２ｍｍであるけい砂を１６ないし２０重量部を含む。
このように互いに異なる粒度を有するけい砂を混合することで空隙を調節して、断面補修材の施工後、その骨格が安定化することを確認した。
【００２０】
［機能性素材］
本発明のコンクリート断面補修材組成物は、補修材に特異的機能を付与するための機能性素材として、（ｈ）ポゾランパウダーを５ないし１０重量部、（ｉ）アルキルアルコキシシランを０.４ないし０.８重量部、及び（ｊ）平均太さが６５ないし７５μｍであり平均長さが３ないし６ｍｍであるジュート繊維を０.１ないし０.３重量部含む。
【００２１】
ポゾランパウダーは、前述した含量比内で、断面補修材の施工後養生時、硬化による水和反応によるエトリンガイト（ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ）の生成を促進して、補修材の初期及び長期的強度発現に寄与する。
【００２２】
アルキルアルコキシシランは、メチル基、フェノール基などの疎水性炭化水素基を含む化合物であって、加水分解性アルコキシ基が補修材組成物内の水または水分により加水分解されてシラノールが生成され、シラノールは、無機材表面と結合してオキサン結合を形成することで、コンクリート気孔または毛細管表面がシラン化されて水及び空気の浸透を遮断することになる。
【００２３】
ジュート繊維に対してはすでに詳述済みであるので、これ以上の記載は省略する。
また、本発明のコンクリート断面補修材組成物において、上記補修材組成物は、（ｋ）酒石酸０.１ないし０.５重量部、及び（ｌ）リチウムカーボネート０.３ないし０.６重量部をさらに含むことが望ましい。
酒石酸は、前述した含量範囲内で、アルミナセメントや１種普通ポルトランドセメントの水和反応による硬化時、初期可使時間を適切に遅延させて作業性を向上させる。また、前述した含量範囲で添加されたリチウムカーボネートは、本発明の補修材組成物をコンクリート表面に処理した後硬化を促進させて強力な塗膜を形成させる。
【００２４】
本発明のコンクリート断面補修材組成物は、前述した（ａ)ないし（ｌ）成分以外にも、セメント系補修材組成物に用いられる樹脂類、流動化剤（例えば、昭和電工(株)製の商標名「メルメント（Ｍｅｌｍｅｎｔ）」）、増粘安定剤などをさらに含み得ることは言うまでもない。
【実施例１】
【００２５】
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を挙げて詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は多様な形態に変形され得、本発明の範囲が以下で詳述する実施例に限定されると解釈されてはいけない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を持つ者に本発明をより完全に説明するために提供されるのである。
【００２６】
＜実施例＞
１種普通ポルトランドセメントを３５重量部、アルミン酸カルシウムセメントを２重量部、アルミナセメントを２重量部、スルホン酸カルシウムを３重量部、けい砂（平均粒径０.１ｍｍ）を８重量部、けい砂（平均粒径０.４ｍｍ）を３０.２重量部、けい砂（平均粒径１.０ｍｍ）を１８重量部、ポゾランパウダー（３２０〜３４０ｍｅｓｈ）を７重量部、エチルトリメトキシシランを０.６重量部、平均太さが７０μｍであり平均長さが５ｍｍであるジュート繊維を０.２重量部、酒石酸を０.１重量部、リチウムカーボネートを０.３重量部、流動化剤（昭和電工(株)製の商標名「メルメント」）を０.２重量部、増粘安定剤を０.１重量部、及びワッカーポリマー(株)（Ｗａｃｋｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ）製のＲＥ５０１０Ｎを２.０重量部混合して本発明の断面補修材組成物を製造した。
性能テストのために、前述した実施例の組成物１００重量部に水１６重量部を混合し養生した後、ＫＳＦ４０４２の試験方法に従って各種の物性を評価した。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
上記表１の結果を参照すれば、実施例のコンクリート断面補修材組成物を用いて形成した補修材は、非常に物性に優れていることが確認できる。
【国際調査報告】
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