JPH0967937A

JPH0967937A - コンクリート構造物の改質方法

Info

Publication number: JPH0967937A
Application number: JP24511695A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nishimura; 清一西村; Ken Miura; 憲三浦; Yoshito Hara; 与司人原; Kiminobu Ashida; 公伸芦田
Original assignee: Obayashi Corp; Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Obayashi Corp; Denka Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】中性化により劣化したコンクリート構造物に
おいて、コンクリートのアルカリ性回復処理後、回復し
たアルカリ性を長期にわたって確実に維持できるように
する。【解決手段】コンクリートのｐＨを１１以上に回復さ
せた後、スチレンーブタジエン系合成ゴムラテックスを
混合したポリマーセメントモルタルと、ガラス繊維の網
目構造を持つ繊維ネットとからなる中間接着層をコンク
リート表面に形成し、さらにその上に表面仕上げ材を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中性化したコンク
リート構造物の改質方法、詳しくは、中性化によりコン
クリート中のアルカリ性が低下したコンクリート構造物
に、アルカリ性水溶液を供給してコンクリートのアルカ
リ性を回復すると共に、そのアルカリ性能を長期間にわ
たって保持できるようにするコンクリート構造物の改質
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートは、一般には、種々の環境
に対する抵抗性が強く、また、強アルカリ性であるの
で、その内部にある鋼材表面に不動態被膜を形成して、
鋼材は腐食から保護され、そのために、コンクリート構
造物は耐久性のある永久構造物であると考えられてき
た。

【０００３】しかしながら、この永久構造物と考えられ
てきたコンクリート構造物も、中性化などの原因により
その耐久性が低下し、構造物としての寿命に疑問が投げ
かけられるようになってきた。

【０００４】このような劣化したコンクリート構造物を
補修する工法として、亜硝酸塩類の水溶液をコンクリー
ト中に浸透させたり含浸させたりする工法や電気化学的
な手法を用いた補修工法が提案されている（特開昭６２
−２６５１８９号公報、特開平５−１４８０６１号公
報）。

【０００５】しかし、これらの工法を用いて、コンクリ
ートのアルカリ性回復処理を行った場合でも、その後、
例えば、水、酸素、又は炭酸ガス等の劣化因子の再浸透
により、再度コンクリート構造物が劣化する場合がある
という課題があった。

【０００６】一方、コンクリート表面の美観向上、防
水、表面劣化防止、及び防火等の目的のために、表面仕
上げ材が使用されており、この表面仕上げ材で劣化因子
の再浸透を防止することが可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記表面仕上げ材の施
工にあたって重要となるポイントは、コンクリートと表
面仕上げ材との良好な接着、接合による一体化を確保す
ることである。

【０００８】一般に、表面仕上げ材とコンクリートとの
接着性を高めるために、有機系合成樹脂エマルジョンを
コンクリートの表面に塗布する接着工法が採用されてい
る。

【０００９】この場合、コンクリート表面と表面仕上げ
材との間に介在する高分子膜の耐久性が重要となるが、
一般的には、耐久性が低く、表面仕上げ材が剥離した
り、剥落したりする場合があるという課題があった。

【００１０】さらに、表面仕上げ材とコンクリートとの
接着性を高めるために、下地材として、合成樹脂エマル
ジョンを混合したモルタル等を使用して、付着力を高め
る方法もあるが、その接着力を均一に発揮させることが
難しく、また外気温の変化による伸縮や水分の移動によ
る膨張・収縮に対して接着力の維持が難しかった。その
結果として表面仕上げ材が剥離したり、剥落したりする
事例が多く、中性化したコンクリート構造物の耐久性と
美観性を長期間にわたって保持することができないとい
う課題があった。

【００１１】このように、中性化により劣化したコンク
リート構造物において、コンクリートのアルカリ性回復
処理と表面仕上げを同時に、かつ、安心して施工でき、
その性能を長期間にわたって保持することは困難であっ
た。

【００１２】本発明者は、前記課題を解決すべく、種々
検討を行った結果、特定の方法を採用することにより、
前記課題が解消し、コンクリート構造物のアルカリ性の
回復処理が可能となり、その性能維持も可能となるとの
知見を得て本発明を完成するに至った。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、中性化
してｐＨ値が１０以下に低下したコンクリート構造物の
コンクリートに、アルカリ性水溶液を用いてｐＨ値を１
１以上に回復した後、スチレンーブタジエン系合成ゴム
ラテックスを混合したポリマーセメントモルタルと、ガ
ラス繊維の網目構造を持つ繊維ネットとからなる中間接
着層をコンクリート表面に形成し、さらにその上に表面
仕上げ材を施工することを特徴とする中性化したコンク
リート構造物の改質方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。

【００１５】一般に、硬化したコンクリート中には、間
隙水と呼ばれる水分が多量にあり、しかも、これらの水
分は飽和水酸化カルシウム水溶液であるので、ｐＨ値が
１２〜１３の強アルカリ性を保っている。

【００１６】このような強アルカリ性の水溶液を有する
コンクリート中にあっては、その内部にある鉄筋は表面
に不動態被膜を形成して、防食状態となる。

【００１７】しかしながら、中性化によりコンクリート
のｐＨ値が低下して１０以下になった場合、コンクリー
ト内部に存在する鉄筋は腐食し始める。

【００１８】このように中性化したコンクリートを補修
する場合、低下したｐＨ値を１１以上に回復させること
や、外部からのコンクリート劣化因子の侵入を防止する
ことが重要となる。

【００１９】まずはじめに、中性化したコンクリートヘ
アルカリ性水溶液を用いて、コンクリートの低下したｐ
Ｈ値を回復させる方法について説明する。

【００２０】ｐＨ値を回復させる方法としては、アルカ
リ性水溶液を吸液性の良好なシートやマットなどに含ま
せてコンクリート表面に接触させ、充分な時間をかけて
コンクリートヘ吸収・含浸させる方法や、コンクリート
表面にアルカリ性水溶液を供給して電気化学的に電気浸
透させる方法などがある。

【００２１】これらの方法で使用されるアルカリ性水溶
液としては、亜硝酸カルシウムや亜硝酸リチウムなどの
亜硝酸塩類が溶解している水溶液、炭酸ナトリウムや炭
酸カルシウムなどの炭酸塩類が溶解している水溶液など
が挙げられる。

【００２２】まずアルカリ性水溶液を吸収・含浸させる
方法について説明する。

【００２３】使用するシートやマットの素材としては、
綿、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、及びポリウレ
タン等から造られた厚手の布、紙、及び合成樹脂発泡体
等が挙げられる。

【００２４】これらのシートやマットの厚さは、アルカ
リ性水溶液を０．５ｋｇ／ｍ² 以上、好ましくは１〜１
０ｋｇ／ｍ² 程度保持するのに充分な厚さであればよ
く、一般的には、２〜十数ｍｍ程度の厚さのものが使用
できる。

【００２５】また、コンクリートヘ吸収・含浸させる時
間は、長ければ長い方が良好であるが、通常は１日〜ｌ
ヶ月程度が好ましい。

【００２６】アルカリ性水溶液の濃度や使用量は、耐久
性を向上させるコンクリートの状況、使用材料、及び施
工期間等により変化し、一義的に決定されるものではな
いが、通常、アルカリ性水溶液の濃度が濃いと使用量は
少なくてすみ、濃度が薄いと使用量は多くなる傾向があ
る。

【００２７】次に、コンクリート表面にアルカリ性水溶
液を供給して電気化学的に電気浸透させる方法について
説明する。

【００２８】アルカリ性水溶液を電気化学的に電気浸透
させる方法は、コンクリート内部の鋼材を内部電極と
し、アルカリ性水溶液を保持する保持材と外部電極とを
コンクリート表面に仮設して、外部電極と内部電極間に
直流電流を流すことにより、アルカリ性水溶液をコンク
リート中に電気浸透させるものである。

【００２９】使用する直流電流は、通常、コンクリート
表面積当たり０．５〜１０Ａ／ｍ²が好ましい。０．５
Ａ／ｍ² 未満では処理効果がなく、１０Ａ／ｍ² を越え
ると内部電極付近で発生するガス圧によリコンクリート
にひびわれが生じる場合がある。

【００３０】また、処理時間は通常１〜２週間程度が好
ましい。

【００３１】本発明で形成する中間接着層とは、コンク
リートと表面仕上げ材とを強固に接着し、一体化するも
ので、アルカリ性を回復したコンクリート面に対して均
質なアンカー効果を有しており、その結果として、接着
性が高く、しかも、バラツキの少ない安定した接着強度
が確保できるもので、スチレン−ブタジエン系合成ゴム
ラテックスを混合したポリマーセメントモルタルと、ガ
ラス繊維の網目構造を持つ繊維ネットとから構成され
る。

【００３２】ポリマーセメントモルタルとしては、セメ
ント、水、及び骨材に対して、スチレン−ブタジエン系
合成ゴムラテックスを適量混合したものが使用できる。

【００３３】ここで、スチレンーブタジエン系合成ゴム
ラテックスとは、ブタジェンとスチレンの乳化重合によ
る共重合体であり、例えば、固形分４０〜５０重量％、
粘度２００〜２，０００ｃｐｓ、ｐＨ８．０〜９．５の
ものが、通常使用される。

【００３４】また、繊維ネットは、ポリマーセメントモ
ルタルと強固に一体化して中間接着層の伸縮を押えるた
めに、ガラス繊維で構成された網目構造を持つことが必
要である。この繊維ネットを構成するガラス繊維として
は、Ｅ−ガラスや耐アルカリガラスなどが用いられる。
繊維ネットは、これらの繊維の一種又は二種以上からな
る不織布、織布、及び編布等を、単独、もしくは、組み
合わせた繊維シートとして構成することが可能である
が、立体的な網目構造を持つ不織布で構成することが、
ポリマーセメントモルタルを繊維ネット中に含浸させて
強固な一体化を得る面から好ましい。

【００３５】繊維ネットの網目の大きさは特に制限され
るものではないが、目開きの間隔が２〜２０ｍｍ程度が
実作業上好ましく、網目の形状もいかなる形状であって
も使用可能である。

【００３６】繊維ネットの厚さは特に制限されるもので
はないが、０．２〜５ｍｍ程度が作業上好ましい。

【００３７】中間接着層の形成方法は特に制限されるも
のではないが、ポリマーセメントモルタルをコテ塗り、
ローラー塗り、又は吹き付け等によってコンクリート表
面に塗布し、この接着材が硬化する前に網目構造の繊維
シートを張り付け、コテ、ローラー、又は押さえ板等を
用いて押さえつけることによリポリマーセメントモルタ
ル中に埋設させる方法が好ましい。

【００３８】次に、ポリマーセメントモルタルと繊維ネ
ットの複合層である中間接着層の表面に施工する表面仕
上げ材について説明する。

【００３９】表面仕上げ材としては、通常使用されてい
るものが使用可能であるが、コンクリートの中性化を発
生させるものとして、腐食性ガス、腐食性水溶液、及び
雨水等が挙げられることから、これらに対する遮断性能
が優れている表面仕上げ材の使用が好ましい。

【００４０】具体的には、複層仕上げ塗り材、ポリマー
モルタル、及びプラスター等の塗材、及び御影石などの
石材等の使用が好ましい。

【００４１】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに説明
する。

【００４２】実施例１単位セメント量２６０ｋｇ／ｍ³ 、単位水量１６９ｋｇ
／ｍ³ 、細骨材率４８重量％のコンクリートを用いて、
その厚さの中心部にＤｌ０の異形鉄筋をコンクリート平
板の平面方向に、かぶり厚さ１０ｍｍで配置し、縦３０
×横３０×厚さ６ｃｍのコンクリート平板を作成し２８
日間の水中養生を行った。

【００４３】中性化促進試験器を用い、炭酸ガス濃度
３．０％、相対湿度６０％ＲＨ、温度３０℃の条件で、
このコンクリート平板の中性化促進試験を行い、２ヶ月
後、中性化測定を行った。

【００４４】その結果、コンクリート平板表面から約１
３ｍｍの深さまで中性化されていることが観察された。

【００４５】さらに、この中性化されたコンクリート平
板の上面にコンクリート養生用のマットを密着し、アル
カリ性水溶液として亜硝酸カルシウム水溶液を使用し、
亜硝酸カルシウム水溶液を８ｋｇ／ｍ² の割合でマット
に吸液させ、その後、マットの上に乾燥防止のためにビ
ニールフィルムを掛けて、コンクリート平板への亜硝酸
カルシウム水溶液の含浸処理を２週間行った。

【００４６】２週間後、マットを取り外し、コンクリー
ト平板の中性化測定を実施したところ、中性化は観察さ
れなかった。

【００４７】次に、セメント１００重量部、ケイ砂５０
重量部、水２８重量部、及びステレン−ブタジエン系合
成ゴムラテックス２２重量部を配合してポリマーセメン
トモルタルを混練して、コンクリート平板上に４，３０
０ｇ／ｍ² の量をコテ塗り被覆し、その被覆したポリマ
ーセメントモルタルの上に繊維ネットを置き、コテで押
さえながら、コンクリート平板の表面に中間接着層とし
て形成した。

【００４８】５日後に、白色セメント／ケイ砂重量比＝
１／２．５、墨／白色セメント重量比＝１／１００の配
合の黒色の仕上げモルタルを１，０００ｇ／ｍ² 塗り付
けて仕上げを行い、２０℃、６０％ＲＨの恒温恒湿室で
２８日間の養生を行った。

【００４９】その後、サンシャインウェザーメーターを
用い、周期６０分、降雨１２分、庫内温度４３度、湿度
４５％、試験時間７，０００時間の促進耐候性試験を行
い、中性化測定、コンクリート平板表面の白華の発生の
有無の観察、仕上げ材の接着強度測定、及び鉄筋の腐食
状態の観察を行った。

【００５０】その結果、中性化は全く観察されなかっ
た。また、接着強度は最大応力の平均値で１２ｋｇｆ／
ｃｍ² の値が得られ、なおかつ、最大応力を経た後も５
〜６ｋｇｆ／ｃｍ² の引張応力を維持しながら面外変形
約５ｍｍで破壊した。

【００５１】さらに、接着強度測定後に鉄筋をコンクリ
ート平板から取り外して、その腐食状態を観察したが、
腐食は全く認められず、健全な状態であった。

【００５２】＜使用材料＞セメント：電気化学工業社製普通ポルトランドセメン
ト砂：姫川産川砂、比重２．６２、Ｆ．Ｍ．２．
７５砂利：姫川産砕石、Ｇｍａｘ＝２０ｍｍ、比重
２．６２、Ｆ．Ｍ．２．７５スチレン−ブタジエン系合成ゴムラテックス：武田薬品
社製、固形分４５重量％マット：コンクリート養生用マット、アオイ化学社
製、厚さ１０ｍｍアルカリ性水溶液：亜硝酸カルシウム水溶液、日産化学
社製、濃度３０重量％白色セメント：秩父小野田セメント社製白色ポルトラン
ドセメントケイ砂：ヒサゴ産業社製５号ケイ砂織維ネット：５０ｇ／ｍ² の網目構造のガラス繊維、ア
サヒファイバーガラス社製墨：松煙墨

【００５３】＜測定方法＞中性化測定：コンクリート平板を厚み方向に切断して、
フェノールフタレイン１％エタノール溶液を吹付けてそ
の変色程度を観察接着試験：ＪＩＳ・Ａ・６９０９「薄付け仕上塗料」
に基づき、島津製作所製オートグラフＡＧ−２０００Ｂ
型を用いてｌｍｍ／ｓの引張速度で測定

【００５４】比較例１中間接着層を形成しない代わりに、市販品ビニルエチレ
ン系共重合体エマルジョンをコンクリート表面に塗布し
たこと以外、実施例１と同様の試験を実施したところ、
仕上げ材の剥離が生じ、その結果、コンクリートの表面
から５ｃｍの深さまで中性化が進行していることが確認
された。

【００５５】比較例２中間接着層の内の繊維ネットの付設を省略したこと以
外、実施例１と同様の試験を実施したところ、付着強度
は、最大応力の平均値で５ｋｇｆ／ｃｍ² の値でしかな
く、最大応力を経た後は１ｋｇｆ／ｃｍ² の引張応力し
か維持できず、面外変形約１ｍｍで破壊した。

【００５６】実施例２マットを使用してアルカリ性水溶液をコンクリート平板
に含浸させる代わりに、コンクリート表面にアルカリ性
水溶液を供給して電気化学的に電気浸透させる方法でア
ルカリ性を回復した。

【００５７】コンクリート平板の両面に、チタンメッシ
ュの外部電極と、炭酸ナトリウム水溶液を保持したセル
ロースファイバーを仮設材として設置し、コンクリート
平板内の鉄筋を内部電極として、外部電極と内部電極間
にコンクリート表面積ｌｍ²当たりｌＡの直流電流を流
して、１週間の通電処理を行った。

【００５８】その後、仮設材を取り外し、コンクリート
平板の中性化測定を実施したところ、中性化は観察され
なかった。

【００５９】その後、仲介接着を形成して実施例１と同
様に中性化測定、コンクリート平板表面の白華の発生の
有無の観察、仕上げ材の接着強度測定、及び鉄筋の腐食
状態の観察を行った。

【００６０】その結果、中性化や白華は全く観察されな
かった。また、接着強度も最大応力の平均値で１３ｋｇ
ｆ／ｃｍ² の値が得られ、なおかつ、最大応力を経た後
も５〜７ｋｇ／ｃｍ² の引張応力を維持しながら面外変
形約５ｍｍで破壊した。

【００６１】さらに、接着試験後に鉄筋をコンクリート
平板から取り出して、その腐食状態を観察したが、腐食
は全く認められず、健全な状態であった。

【００６２】＜使用材料＞チタンメッシュ：エルテックアジアサービス社製セルロースファイバー：エクセルインダストリー社製炭酸ナトリウム：和光純薬社製試薬１級、濃度１０重量
％メチルセルロース：信越化学社製

【００６３】比較例３中間接着層を形成しない代わりに、市販品ビニルエチレ
ン系共重合体エマルジョンをコンクリート表面に塗布し
たこと以外、実施例２と同様の試験を実施したところ、
付設後２日後に白華現象が確認され、促進耐候性試験後
には仕上げ材の剥離が生じ、その結果、コンクリートの
表面から５ｃｍの深さまで中性化が進行していることが
確認された。

【００６４】比較例４中間接着層の内の繊維ネットの付設を省略したこと以
外、実施例２と同様の試験を実施したところ、付着強度
は、最大応力の平均値で５ｋｇｆ／ｃｍ² の値でしかな
く、最大応力を経た後は１ｋｇｆ／ｃｍ² の引張応力し
か維持できず、面外変形約１ｍｍで破壊した。

【００６５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、中性化したコン
クリート構造物のコンクリートのｐＨ値を回復すること
により、コンクリート内部の鉄筋を防食し、かつ、コン
クリート表面に、コンクリートの劣化因子を遮断する性
能を有する表面仕上げ材が強固に一体化される。

【００６６】従って、施工後に、塗料、モルタル、及び
プラスター等の仕上げ材や、躯体コンクリートが、外気
温の変化により伸縮したり、水分の移動により膨張した
り収縮したりして、接着界面に引張応力やせん断応力が
作用しても、複合層のアンカー効果により応力が吸収さ
れるので、仕上げ材のひびわれや剥離現象が防止でき
る。

【００６７】その結果として、コンクリート構造物自体
の高い耐久性とコンクリート構造物表面の美観性をかな
りの長期にわたって保つことができる

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者原与司人東京都千代田区有楽町１丁目４番１号電気化学工業株式会社内 (72)発明者芦田公伸新潟県西頸城郡青海町大字青海2209番地電気化学工業株式会社青海工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中性化してｐＨ値が１０以下に低下した
コンクリート構造物のコンクリートに、アルカリ性水溶
液を用いてｐＨ値を１１以上に回復した後、スチレンー
ブタジエン系合成ゴムラテックスを混合したポリマーセ
メントモルタルと、ガラス繊維の網目構造を持つ繊維ネ
ットとからなる中間接着層をコンクリート表面に形成
し、さらにその上に表面仕上げ材を施工することを特徴
とするコンクリート構造物の改質方法。