JPH10194801A - コンクリート補修液内包骨材及びそれを配合したコンクリート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 亀裂の自己補修機能を有するコンクリート
と、それを実現するべくコンクリートに配合する骨材を
提供する。 【解決手段】 本発明の骨材１は、多孔質材料からなる
骨材本体２に、コンクリートに生じた亀裂内に放出され
て該亀裂を塞ぐ補修液３を含浸させて内包せしめたもの
である。その外表面はコーティング膜４により被覆する
ことが良い。本発明のコンクリートは、上記の骨材が配
合されたもので、亀裂が生じた際には上記骨材から補修
液が放出されることで亀裂を自身で自ずと補修可能に構
成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートに生
じる亀裂を補修するべくコンクリートに配合される骨材
と、それが配合されることで亀裂の自己補修機能を有す
るコンクリートに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、コンクリートはそれ自体
では脆くて亀裂を生じやすい材料であるので、従来より
種々の亀裂防止対策が提案され、実用化されているが、
コンクリートの亀裂を完全に防止することはきわめて困
難である。このため、特に亀裂の発生を防止する必要の
ある場合、たとえば十分な強度を確保する必要がある構
造部材や高度の止水性が要求される壁体等に適用される
コンクリートに対しては、亀裂の有無を頻繁に点検し、
亀裂を発見した際には速やかに補修を行うことが必要と
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コンクリート
に対する点検や補修を頻繁に行うことは多大の手間と費
用を要することは言うに及ばず、点検が不可能であった
り亀裂を発見しても補修が困難な場合が多々あり、また
亀裂がある程度成長するまではそれを発見できないこと
が通常であることから亀裂の早期発見が困難であるとい
う問題があり、有効な改善策が必要とされている。

【０００４】なお、特開平３ー２１５３３４号公報に
は、亀裂の発見及び自己補修を目的としてコンクリート
に配合しておく骨材が記載されている。これは、コンク
リートの成分や水あるいは空気と反応して硬化する薬液
を水ガラス等の脆性材料からなるカプセル内に封入し、
さらにその外側をセメント硬化体の殻で保護した構成の
ものである。この骨材は、これを配合したコンクリート
が亀裂を生じると同時に破壊され、カプセル内の薬液が
亀裂内に浸透していって硬化し、したがってこれを配合
したコンクリートに亀裂自己補修機能を持たせることが
できるとされている。

【０００５】しかしながら上記の骨材は以下のような理
由で有効なものとはなり得ておらず、普及するに至って
いない。すなわち、上記の骨材は薬液を水ガラス等の容
易に破壊されるカプセル内に封入した構成のものである
ため、これをフレッシュコンクリートに配合して混練す
る際、あるいはこれを配合したフレッシュコンクリート
を打設する際に、ミキサーやコンクリートポンプあるい
は他の粗骨材や鉄筋等に接触して容易に破壊されてしま
うものであり、したがってこの骨材を破壊してしまうこ
となく健全なままでコンクリート中に配合しそのままコ
ンクリートを硬化させることは必ずしも容易ではない。
しかも、上記の骨材を健全なままでコンクリート中に配
合したとしても、コンクリートに亀裂が生じてカプセル
が破壊され内部の薬液が放出された後は骨材内に空隙が
生じてしまうことになり、したがって骨材としての本来
的な機能が失われてしまってコンクリートの強度低下を
招いてしまうものである。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、亀裂が発生したら自身で
自ずと補修することのできる機能を有するコンクリート
と、そのようなコンクリートを実現させ得る有効な骨材
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み、請求項
１記載の骨材は、コンクリートに配合されて用いられる
ことにより該コンクリートに生じた亀裂を補修するため
のものであって、多孔質材料からなる骨材本体に、コン
クリートに生じた亀裂内に放出されて該亀裂を塞ぐコン
クリート補修液を含浸させて内包せしめたことを特徴と
するものである。

【０００８】また、請求項２記載の骨材は、上記の骨材
の外表面をコーティング膜により被覆することにより該
コーティング膜により前記補修液を前記骨材本体内に内
包せしめるとともに、前記コンクリートに亀裂が生じた
際には該コーティング膜が破壊されて前記補修液が放出
される構成としたことを特徴とするものである。

【０００９】さらに、請求項３記載のコンクリートは、
上記の骨材が配合され、亀裂が生じた際には該亀裂に対
して前記骨材から前記補修液が放出されることで該亀裂
を自身で自ずと補修可能に構成されてなることを特徴と
するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図１は本発明に係るコンクリート補修液内包骨材
（以下、単に骨材という）１の一実施形態を示す模式
図、図２は本発明に係るコンクリート５の一実施形態を
示す模式図であって、このコンクリート５は図１に示す
上記の骨材１を配合したものである。

【００１１】上記の骨材１は、多孔質材料からなる骨材
本体２における多数の空孔２ａ内に、コンクリート５に
生じた亀裂Ｃ内に放出されることでその亀裂Ｃを塞ぐこ
とのできる補修液３を含浸させて内包せしめ、かつ、そ
の外表面がコーティング膜４により被覆された構成とさ
れている。

【００１２】上記の骨材本体２は、多数の空孔２ａを有
する多孔質のものであるとともに骨材として機能し得る
ものである限りは特に限定されないが、たとえば火山礫
や麦飯石、モレキュラーシーブ、多孔質ガラス、多孔質
シリカ等の、従来より広く用いられている天然骨材ある
いは人工軽量骨材が好適に採用可能である。上記の骨材
本体２の寸法は通常の骨材と同等とすれば良く、必要で
あれば適正な粒度分布を持たせれば良い。

【００１３】また、上記の補修液３としては、通常は液
状を呈するとともに、コンクリートと接することでコン
クリート中の水分やアルカリ成分あるいは空気と反応し
て硬化する性質を有するもの、あるいはその反応により
亀裂Ｃを充填し得る反応生成物を生成するもの、たとえ
ばコンクリートの表面強化剤として公知のケイ酸アルカ
リ系薬剤（たとえばケイ酸アルカリ系水溶液である株式
会社日興製の商品名クリスタルシーラー、あるいは同社
製の商品名ウルトラアッシュ等）や、コンクリートのア
ルカリ成分と反応して硬化するエポキシ樹脂等が採用可
能である。いずれにしても、補修液３としては、骨材本
体２の空孔２ａ内に内包されている状態においては長期
間にわたって液状を保ち得るものであるとともに、コン
クリートに亀裂Ｃが生じて骨材本体２が破壊されたりあ
るいはコーティング膜４が破壊されると自ずと骨材本体
２から放出されて亀裂Ｃ内に流出していき、あるいは亀
裂Ｃが微細な場合等においては毛細管現象により亀裂Ｃ
内に滲み出していき、その亀裂Ｃ内において自ずと硬化
しあるいは反応してその生成物により亀裂Ｃを塞ぎ得る
機能を有するものとする。

【００１４】なお、補修液３としてはコンクリート５と
の反応性があまり高くないものが好ましい。反応性があ
まり高いと、骨材１から放出された補修液３が亀裂Ｃ内
全体に十分に行き渡らない内に反応が進んでしまって亀
裂Ｃ全体を十分に塞ぐことができない場合があり得るか
らであり、したがって補修液３の粘性や流動性も考慮し
ながら補修液３が亀裂Ｃ内に十分に行き渡ってから反応
が進行する程度のものが良い。但し、コンクリート５が
硬化する前においては、補修液３と硬化前のコンクリー
ト５との反応性は高い方が好ましい。その場合は、仮に
混練中や打設中に骨材１やコーティング膜４が破壊され
て補修液３が放出されてしまったとしても、放出された
補修液３と硬化前のコンクリート５とが速やかに反応し
てそれ以上の放出を防止することが可能である。この点
で、補修液３としては、コンクリート５が硬化するまで
はコンクリート５との反応性が高く、コンクリート５が
硬化した後は反応性が低下するような性質を有するもの
が最も好ましい。

【００１５】一方、上記のコーティング膜４は、補修液
３を骨材本体１の空孔２ａ内に封入し、かつコンクリー
ト５に亀裂Ｃが生じた際にはそれとともに破壊されて補
修液３を放出させるためのもので、このコーティング膜
４としてはたとえば水ガラス、セメント硬化体、パラフ
ィンワックス、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ア
ミノプラスト樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ア
クリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、およびそれらの
混合物、等が好適に採用可能である。

【００１６】上記のような骨材１を製造するには、骨材
本体２に対して補修液３を適宜の手法たとえば真空含浸
法により含浸させ、その表面にコーティング膜４を適宜
の手法で形成すれば良い。

【００１７】なお、コーティング膜４を上記の補修液３
により形成することでも良い。すなわち、たとえば補修
液３が水と反応して硬化するものである場合、その補修
液３を含浸させた直後の骨材本体２の表面に水を吹付け
るかあるいはその骨材本体２を水中に浸漬することによ
り、骨材本体２の表面に付着している補修液３を水と反
応させて硬化させることによりそれをコーティング膜４
とすることができる。但し、その際には骨材本体２の表
面に付着している補修液３のみが反応してコーティング
膜４が形成され、空孔２ａ内に内包されている補修液３
まで反応が進行しないように制御するか、そのような性
質の補修液３を用いる必要がある。

【００１８】あるいは、補修液３を含浸させた直後の骨
材本体２をそのままフレッシュコンクリート中に配合し
て混練し、骨材本体２表面に付着している補修液３をフ
レッシュコンクリート中の水分あるいはアルカリ分と反
応させてそれをコーティング膜４とすることも可能であ
る。つまり、補修液３を含浸させたのみでコーティング
膜４を形成していない骨材本体２を用い、それをフレッ
シュコンクリートに配合した時点でコーティング膜４を
形成するのであり、そのようにしてコーティング膜４が
形成された骨材１を配合したコンクリート５をそのまま
硬化させてしまうのである。その場合も、混練の際には
骨材本体２の表面に付着している補修液３のみが反応し
てコーティング膜４が形成され、骨材本体２の空孔２ａ
に内包されている補修液３にまで反応が進行しないよう
に制御するか、補修液３にそのような性質を持たせる必
要がある。この点では、上述したように、コンクリート
５との反応性がコンクリート５の硬化前においては高く
（したがって混練中に速やかにコーティング膜４が形成
されて空孔２ａ内の補修液３までは反応が進行しな
い）、コンクリート５の硬化後においては低下する（し
たがって亀裂発生により放出された補修液３は亀裂内に
十分に行き渡ってから反応する）性質を有する補修液３
を用いることが最も好適である。

【００１９】上記のようにして製造した骨材１を配合し
たコンクリート５を製造するには、フレッシュコンクリ
ートに上記の骨材１を適量配合するとともに、細骨材や
必要に応じて通常の他の骨材も併せて配合し、通常のコ
ンクリートと同様に混練して骨材１をコンクリート５中
に均等に分散させ、通常の場合と同様にして型枠内に打
設するのみで良い。なお、骨材１の大きさや、骨材１へ
の補修液３の含浸量、コンクリート５に対する骨材１の
配合量を適宜調整することで、コンクリート５への補修
液３の混入量やその分布を最適となるように調整するこ
とができ、したがってたとえば大きな亀裂の発生が予想
される場合には多量の補修液３がコンクリート５中に混
入されるように調整しておけば良い。

【００２０】そのようにして製造されたコンクリート５
に亀裂Ｃが生じると、その亀裂Ｃは骨材１を縫うように
延びることが通常であるので、図２に示すように亀裂Ｃ
の発生とともに骨材１も破壊され、あるいはコーティン
グ膜４のみが破壊されたり骨材本体２から剥離し、骨材
本体２が内包していた補修液３が放出されて亀裂Ｃ内に
流出し、あるいは亀裂Ｃが微細であるような場合には毛
細管現象により滲み出していき、その補修液３が亀裂Ｃ
内において硬化し、あるいはコンクリート中の水分やア
ルカリ成分と反応してその反応生成物により、亀裂Ｃが
自ずと塞がれてしまう。すなわち、上記のコンクリート
５は亀裂の自己補修機能を有するものとなり、亀裂の発
生による強度低下や止水性能の低下を防止することがで
き、また、亀裂により強度や止水性能が一時的に低下し
ても亀裂が自ずと補修されることで強度や止水性能を速
やかに回復することができる。

【００２１】したがって、このようなコンクリート５
を、たとえば十分な強度を確保する必要のある構造部材
や、高度の止水性が要求される止水壁として適用すれ
ば、要求される構造的強度や止水性能の信頼性を長期に
わたって自ずと確保することができ、また、従来におい
ては必要であった亀裂発生の有無を確認するための点検
作業やそれにより発見した亀裂の補修作業を不要とで
き、きわめて有効である。

【００２２】勿論、上記の骨材１は骨材本体２が通常の
骨材として機能するものであって、コンクリート５に混
練される際や打設時に容易に破壊されてしまうようなこ
とはないから、その骨材１を健全なままでコンクリート
５中に配合し得るものであるし、亀裂発生に伴って骨材
１が破壊されても空隙が生じるようなことはないから亀
裂補修後も骨材としての本来的な機能はそのまま維持し
得てコンクリートの強度を損うようなことがない。この
点で、補修液３を単に壊れやすいカプセルに封入してコ
ンクリート５中に配合する場合に比較して格段に有効な
ものである。

【００２３】以下に本発明の骨材およびそれを配合した
コンクリートの実施例を示す。 骨材の製造 骨材本体として球状多孔質シリカ（たとえば鈴木油脂工
業株式会社製商品名ゴッドボールＤ−１１Ｃ）、補修液
としてケイ酸アルカリ系薬剤（たとえばケイ酸アルカリ
系水溶液である株式会社日興製の商品名クリスタルシー
ラー）、コーティング膜の材料としてパラフィンワック
スを用いた。上記のゴッドボールをクリスタルシーラー
原液に浸漬して含浸させた後、表面のべたつきがなくな
るまで室温で７日間乾燥させた。これを９０℃で溶融さ
せたパラフィンワックス中に分散させた後、スプレーク
ーラーにより噴霧冷却し、パラフィンワックスのコーテ
ィング膜を形成した。 コンクリートの製造 上記で製造した骨材を用いて以下の配合のコンクリート
供試体を製造した。供試体の寸法は４０ｍｍ×４０ｍｍ
×１００ｍｍとした。 普通ポルトランドセメント １００部 水 ５０部 珪砂 ７０部 上記の補修液内包骨材 ５０部 亀裂の発生 供試体を１ヶ月間養生してから乾燥させた後、曲げ力を
加えて微細な亀裂を３〜４箇所生じさせ、その表面に水
を塗布してさらに１ヶ月間放置した。比較例として、亀
裂を発生させることなく２ヶ月間養生した供試体も用意
した。 観察結果 供試体に再度曲げ力を加えて破壊し、亀裂部分の表面観
察を行ったところ、骨材より放出された補修液によって
生成されたガラス状物質が亀裂に充填されていた。補修
液を放出した骨材は破壊されているが、空隙が生じてい
ることはなかった。亀裂を発生させて補修した供試体の
曲げ強度は、亀裂を発生させていない比較例のものより
も１．２倍の強度を示した。

【００２４】以上で本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記に限定されるものでは勿論なく、適宜の設計
的変更や種々の応用が可能なものである。たとえば、骨
材本体２や補修液３、コーティング膜４の材料として
は、同様の性質、機能を有するものである限りは上記で
例示したもの以外も当然に採用可能である。

【００２５】また、本発明のコンクリート５は、上記の
ように亀裂の発生を防止する必要のある構造部材や止水
壁等に適用して特に好適であるが、その用途は特に限定
されるものではなく、一般の建築物や構造物における
壁、柱、梁、それらの接合部であるパネルゾーン、屋根
スラブ、床スラブ、外壁、地下外壁、打込型枠、杭、基
礎、耐震壁、連続地中壁、等として広く採用可能であ
る。また、本発明のコンクリート５を用いて構築して好
適な構造物の用途としては、たとえば貯水槽、廃棄物の
貯蔵施設、放射線遮蔽壁、原子炉格納容器、道路橋の床
版、等が考えられる。

【００２６】さらに、本発明のコンクリート５は現場打
ちにて施工することも勿論可能であるが、本発明の骨材
１を内包せしめたプレキャスト製品として本発明のコン
クリート５を工場製作すれば、大量生産が可能であるし
品質管理もより容易である。

【００２７】また、補修液３に着色しておき、それが骨
材１から放出されて亀裂補修がなされた場合にはそのこ
とを容易に確認できるようにしておくと、亀裂発生の有
無や亀裂が補修されたことを目視により容易に確認する
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明の骨材
は、多孔質材料からなる骨材本体に、コンクリートに生
じた亀裂内に放出されてその亀裂を塞ぐ補修液を含浸さ
せて内包せしめ、必要に応じて外表面をコーティング膜
により被覆したものであるから、これをコンクリートに
配合するのみでコンクリートが亀裂を生じた際にはその
亀裂発生箇所において骨材から補修液が放出されて亀裂
を自ずと塞ぐことができ、また、骨材としての本来的な
機能を有していてコンクリート製造時に容易に破壊され
ることがないことは言うに及ばず、亀裂補修後もそのま
ま骨材としての機能を損うことはなく、したがってこれ
を用いることで亀裂の自己補修機能を有する有効なコン
クリートを実現することができる。また、本発明のコン
クリートは、上記の骨材が配合されることで亀裂の自己
補修機能を有するものであり、したがって、亀裂発生の
有無を確認するための点検作業や亀裂の補修作業を不要
とできるものであり、したがってたとえば十分な強度を
確保する必要がある構造部材や、高度の止水性が要求さ
れる壁体等に適用して特に好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の骨材の一実施形態を示す模式図であ
る。

【図２】 同骨材を配合したコンクリートを示す模式図
である。

【符号の説明】

１ 骨材 ２ 骨材本体 ２ａ 空孔 ３ 補修液 ４ コーティング膜 ５ コンクリート Ｃ 亀裂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000208570 大濱 嘉彦 神奈川県横浜市港北区日吉２−14−10− 402 (71)出願人 596147312 出村 克宣 福島県郡山市大町２丁目20番１号 (71)出願人 597000858 沼尾 達弥 茨城県日立市鮎川町６ー９ー22ー404 (71)出願人 000002299 清水建設株式会社 東京都港区芝浦一丁目２番３号 (71)出願人 000132404 株式会社スリーボンド 東京都八王子市狭間町1456番地 (71)出願人 592082206 スリーボンドユニコム株式会社 東京都千代田区神田佐久間河岸67 (72)発明者 三橋 博三 宮城県仙台市泉区寺岡３ー11ー21 (72)発明者 野村 希晶 宮城県仙台市太白区八木山南４ー５ー11 (72)発明者 大塚 浩司 宮城県仙台市泉区高森４ー２ー282 (72)発明者 大濱 嘉彦 神奈川県横浜市港北区日吉２ー14ー10ー 402 (72)発明者 出村 克宣 福島県郡山市大町２ー20ー１ー401 (72)発明者 沼尾 達弥 茨城県日立市鮎川町６ー９ー22ー404 (72)発明者 金子 佳生 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 佐藤 幸男 東京都千代田区神田佐久間河岸67 スリー ボンドユニコム株式会社内 (72)発明者 花田 南 東京都八王子市狭間町1456 株式会社スリ ーボンド内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリートに配合されて用いられるこ
   とにより該コンクリートに生じた亀裂を補修する骨材で
   あって、多孔質材料からなる骨材本体に、コンクリート
   に生じた亀裂内に放出されて該亀裂を塞ぐコンクリート
   補修液を含浸させて内包せしめたことを特徴とするコン
   クリート補修液内包骨材。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコンクリート補修液内包
   骨材であって、外表面をコーティング膜により被覆する
   ことにより該コーティング膜により前記補修液を前記骨
   材本体内に内包せしめるとともに、前記コンクリートに
   亀裂が生じた際には該コーティング膜が破壊されて前記
   補修液が放出される構成としたことを特徴とするコンク
   リート補修液内包骨材。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のコンクリート補
   修液内包骨材が配合され、亀裂が生じた際には該亀裂に
   対して前記骨材から前記補修液が放出されることで該亀
   裂を自身で自ずと補修可能に構成されてなることを特徴
   とするコンクリート。