(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める工程と、水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を浸透させる工程と、亜硝酸リチウムを混入した合成樹脂エマルジョン配合のポリマーモルタルを充填又は塗布する工程と、硬化した合成樹脂エマルジョン配合のポリマーモルタル表面に水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を浸透させる工程からなり、コンクリートとポリマーモルタルの補強と接着力向上を行うコンクリート補強工法。
【請求項２】
硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウムにアルカリ土類金属イオンを含有する溶液又は別個に調整した溶液を同時又は逐次浸透させる工程と、水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を浸透させる工程とからなるコンクリート補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートの中性化、クラック発生などによる劣化を防止又は抑止するコンクリート補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートについては、様々な劣化要因が知られており、古くから劣化に対処するための検討がなされてきた。劣化の要因としてはコンクリート内部に進入する炭酸ガスによって、コンクリートがアルカリ性から中性化し、これに伴う水、酸素、炭酸ガス、塩類による鉄筋の発錆、腐蝕や、海水の塩によるコンクリートの化学的劣化、クラックの発生による漏水を契機とするコンクリートの損傷等が挙げられる。このようなコンクリートの劣化要因に対する従来の対応としては、コンクリートを形成するセメントの組成変更や急硬性モルタルを用いる応急処置などが挙げられる。
【０００３】
上記のようなコンクリートの劣化に対処する技術は、中性化、クラック発生などによる劣化に対してセメントの組成変更である程度の効果が認められる。しかし、急硬性モルタルを用いる場合には応急的にクラックへ充填することは可能であるが、更に進行しようとする劣化に対しては劣化抑止の効果が現れない。
【０００４】
コンクリートの表面強度を改善させるものとして、珪酸リチウムの水溶液が知られているが、高粘性で浸透し難い水溶液の状態であるため、浸透深さが１〜２mm程度である。更に、亜硝酸リチウムの水溶液を硬化コンクリートの開口部から加圧供給し、その後高炉スラグ微粉末を主材とするセメント質注入材を充填する補修方法が特開平5-214818号で提案されているが、セメント質注入材は開口部も、クラックもある程度大きい状態のときにしか充分な注入ができないので、進行しつつある亀裂等に効果が期待できない。微細な部分にまで注入しようとすると、水セメント比が大きくなり、強度が低下する傾向がある。また、微細な空隙が多く発生する。
【０００５】
特許第2521274号では、ポルトランドセメント組成物と、微細シリカ、水ガラス、および珪弗化マグネシウム又はマグネシア並びにシリカを含んだ珪弗化物の少なくとも１種からなる水溶性珪弗化物を含有するコンクリート劣化抑止結晶増進剤を提案し、効果的に抑制できるとしている。しかし、この組成物は構成する素材が複雑であり、製造コストが高くつく。しかも、スラリー状物の安定性維持が容易でない。その上、補修後の強度が充分ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では硬化コンクリートの深部まで微細な空隙を埋めてクラック発生などによる劣化を防止又は抑止するコンクリート補強工法を検討した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を検討した結果、硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める工程と、水ガラスを浸透させる工程とからなり、硬化コンクリート中の空隙に対して前記亜硝酸リチウムと珪酸ソーダとの反応により珪酸リチウム結晶を生成させる工法を見出した。水ガラスに代えて水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を用いると、更に強固となり、クラック発生などによる劣化を防止又は抑止することができる。
【０００８】
また、硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウム溶液を浸透させる工程と、該溶液の溶媒を気化乾燥させて前記亜硝酸リチウムの濃度を高める工程と、水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を浸透させる工程と、亜硝酸リチウムを混入した合成樹脂エマルジョン配合のポリマーモルタルを充填又は塗布する工程と、硬化した合成樹脂エマルジョン配合のポリマーモルタル表面に水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を浸透させる工程からなりコンクリートとポリマーモルタルの補強と接着力向上を行うコンクリート補強工法も開発したのである。
【０００９】
更に、硬化コンクリートの表面又はひび割れから亜硝酸リチウムにアルカリ土類金属イオンを加えた溶液又は別個に調整した溶液を浸透させる工程と、水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液を浸透させる工程とからなるコンクリート補強工法とした。ここにいうアルカリ土類金属イオンを供する塩は、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムのうちの一種又は複数種の配合が好ましい。亜硝酸リチウムにアルカリ土類金属イオンを加える理由としては、亜硝酸リチウム浸透過程におけるコンクリート中からのカルシウムオンの溶出をアルカリ土類金属イオンが減少させることが考えられるし、更に、アルカリ土類金属イオンが水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物の溶液中の多価カルボン酸のカルボキシル基と反応し結合して、コンクリートのひび割れを閉鎖するものとも考えられる。その結果として高いレベルのコンクリート補強と補修を可能にしたのである。
【００１０】
水ガラスとカルボン酸又はその誘導体の配合物のことを、以下、水ガラス系コンクリート改質剤という。ここにいうカルボン酸は多価カルボン酸が好ましく、なかでもシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、クエン酸が良好である。フマール酸やマレイン酸等も使用できるが、価格面や相溶性、取り扱い易さ等から難点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施例によって詳細に説明する。
実施例１
実施例と比較例との供試体の条件を同じにするために、供試体の硬化コンクリートとして、300mm×300mm  Ｈ＝50mmのコンクリート桝蓋を半分に区切り、その片側に亜硝酸リチウム水溶液(400g/リットル溶液)を0.2Kg/m2の塗布条件で９g塗布した。この状態で２時間放置して自然乾燥させた。その後、水ガラス系コンクリート改質剤溶液として、水ガラス25Kgにシュウ酸100g及び水15リットルを配合したものを９g塗布し浸透させた。
【００１２】
施工後１週間の引張り試験を、実施例１と亜硝酸リチウムも水ガラス系コンクリート改質剤も作用させない比較例１について行った。引張り試験は下記のように行った。供試体それぞれに４cm×４cm、深さ２mmの切込みを３個所(ｎ＝３試験用)設け、これらの切込みへ雌ねじ付き引張り用金物を速硬性エポキシ樹脂により接着固定した。これを２時間養生させた後、建研式引張り試験機PLT-400によって引張り試験を行った。その結果を表１中に示す。未処理の比較例と比べて181〜220％引張り強度が向上している。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
実施例２
実施例１と同じサイズのコンクリート桝蓋を半分に区切り、その片側に亜硝酸リチウム水溶液(400g/リットル溶液)を0.2Kg/m2の塗布条件で９g塗布した。この状態で２時間放置して自然乾燥させた。その後、水ガラス系コンクリート改質剤溶液として、水ガラス25Kgにクエン酸10g及び水15リットルを配合した改質剤を９g塗布し浸透させた。２時間自然乾燥後、合成樹脂エマルジョンとプレミックスモルタルの配合物(ポリマーセメントモルタル、電気化学工業(株)製  RIS321)１Kgに亜硝酸リチウム(400g/リットル溶液)10gを混練したものを厚さ５mmになるよう塗布した。塗布24時間後、水ガラス系コンクリート改質剤溶液として、水ガラス25Kgにクエン酸10g及び水15リットルを配合した改質剤を９g塗布し浸透させた。
比較例２として、同じコンクリート桝蓋の残り半分に、合成樹脂エマルジョンとプレミックスモルタルの配合物(ポリマーセメントモルタル、電気化学工業(株)製  RIS321)１Kgに亜硝酸リチウム(400g/リットル溶液)10gを混練したものを厚さ５mmになるよう塗布した。
【００１５】
実施例１及び比較例１と同様な試験方法及び装置によって、引張り試験を行った。その結果を表１中に併せて示す。比較例２の合成樹脂エマルジョンとプレミックスモルタルの配合物(ポリマーセメントモルタル、電気化学工業(株)製  RIS321)１Kgに亜硝酸リチウム(400g/リットル溶液)10gを混練したものは、メーカー試験のカタログ表示の試験結果とほぼ同等の数値となったものと比べ、170〜240％引っ張り強度が向上している。
【００１６】
実施例３
コンクリート擁壁に、亜硝酸リチウム40%溶液を0.2kg/m2塗布し１時間後、清水0.2kg/m2塗布散布した。その状態で、24時間自然乾燥を行い、水ガラス系コンクリート改質剤溶液として、水ガラス25Kgにクエン酸10g及び水15リットルを配合した改質剤(CS-21)水溶液を0.2kg/m2塗布し、１時間後に清水0.2kg/m2塗布散布した。２週間期間養生を行った。
それぞれの工程ごとにシュミットハンマーにより１測点につき25点測定し換算計算式により推定圧縮強度に換算した。結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
亜硝酸リチウムを塗布乾燥した段階で一旦数値が低下する傾向が現れる。これは、亜硝酸リチウム水溶液中にカルシウムイオンが溶出したためと思われる。CS-21塗布後２週間経過した状態で数値が増えているが、亜硝酸リチウムにより数値の低下した部分ほど数値が大きく増える傾向が見られる。
【００１９】
実施例４
亜硝酸リチウム40%溶液100重量部に0.2〜0.8重量部の水酸化カルシウムを溶解させ、プラスチック容器内でCS-21と化合し反応させた。これを水分を揮散させた後、秤量した。その結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
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【００２１】
表３より明らかなように、亜硝酸リチウム40%水溶液100重量部にわずかに0.2〜0.8重量部の水酸化カルシウムを添加したに過ぎないにもかかかわらず、乾燥後の重量が68gから135gに大きく増加している。このことは、水酸化カルシウムの存在によって乾燥後の固形分が結晶水等の水分を内部に保有しているためであると考えられる。実施例４はアルカリ土類金属イオンが水ガラス系コンクリート改質剤溶液中の多価カルボン酸のカルボキシル基と共に作用して、コンクリートのひび割れを閉鎖する可能性を示している。
【００２２】
実施例５
劣化したコンクリート橋舗装コンクリートでシュミットハンマーにより施工前と施工後2週間で同じ箇所の測定値の変化を比較した。
施工方法
亜硝酸カルシウム40%水溶液100重量部に水酸化カルシウム粉体を0.8重量部を溶解させた液体を0.2g/m2塗布し、浸透させ24時間自然乾燥後、CS-21を0.2g/m2塗布し、その後２週間目に測定した。その結果を表４に示す。
【００２３】
【表４】
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【００２４】
この実施例では、コンクリートにひび割れが発生している箇所、ひび割れ付近の数値変化が大きかった。また、亜硝酸リチウムを塗布した段階での強度低下が抑制できた。これらのことから、劣化したコンクリートの補強に大きく寄与することが実証された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、硬化コンクリートの深部まで微細な空隙を埋めてクラック発生などによる劣化を防止又は抑止し、また、発生しているひび割れをより緻密に充填することができることにより劣化を防止又は抑止し、加えて、断面欠損部等に充填するポリマーモルタル又は化粧用に施工するポリマーモルタルの接着力、強度、水密性を著しく改善できるコンクリート補強工法を可能にした。加えてアルカリ土類金属イオンが水ガラス系コンクリート改質剤溶液中の反応基と反応して、コンクリートのひび割れを完全に閉鎖する。