JPS6320799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鉄筋コンクリート等腐蝕性金属材料
や埋め込まれたセメント系材料の表面層を改質す
ることによる該材料の劣化を防ぐ方法の改良に関
する。 従来から、鉄筋、鉄骨等の金属材料を強化材と
して埋め込んだコンクリート、或いはこれら金属
材料の表面をセメント、モルタル等で被覆したセ
メント系材料が建築、土木等の分野で広く用いら
れているが、年月の経過と共に次第にこれらセメ
ント系材料はその表面から劣化が進行し、特に内
部の鉄筋、鉄骨等に腐蝕が起るに到ると、表面層
の劣化のみにとゞまらず、セメント系材料全体と
しての強度が低下し、危険な事態が起つている。
かかる危険を防ぐ方法として、鉄筋コンクリート
の表面に水溶性珪酸塩系化合物の溶液を塗布し、
該溶液をその表面から含浸させた後更にセメント
ペーストで被覆する方法が特開昭55―78764号公
報に示されている。この方法は、珪酸塩系化合物
として珪酸アルカリを使用することによつて、そ
の強いアルカリをコンクリート表面層に保持さ
せ、コンクリートの中性化を防ぐことを利用した
劣化防止方法であるが、上塗りのセメント層の耐
水性、耐透水性等が充分でないから、やはり、年
月の経過と共に次第に内部コンクリートにまで中
性化が進行する。 また、この特開昭55―78764号公報は、上塗り
のセメントペースト層に市販防錆剤を加える方法
も開示しているが、この防錆剤は内部のコンクリ
ート層に移行しない。従つて、セメントペースト
の硬化層に含有された亜硝酸カルシウム等防錆剤
は、逐次セメントペーストの硬化層から溶出し、
その効果は殆ど現れない。 また、別の方法として、特開昭51―2639号公報
には、亜硝酸塩の防錆性を利用して亜硝酸塩とシ
リカゾルを含む処理液を鉄筋コンクリートの表面
から含浸させることによる鉄筋の防錆方法が開示
されているが、この方法は、処理液中のシリカ粒
子がコロイドの大きさを有するため、コンクリー
トの表面から内部へ浸透する深さが充分でなく、
また、処理液の長期保存安定性が充分でないため
に、実用上尚難点を有する。 本発明者らは、鉄筋コンクリートの劣化は、コ
ンクリート表面層の中性化の進行と共に該表面層
に存する微細孔が微細クラツクへと進展し、クラ
ツクは次第に成長して内部の鉄筋にまで到達し、
ついに鉄筋に錆が発生し、この錆がクラツクの成
長を更に促進すると共にコンクリート材料の破壊
をも生起させることを知り、更に珪酸アルカリ水
溶液を含浸処理した鉄筋コンクリートの場合で
も、アルカリ分の溶出或いは中性化によつて、や
はりコンクリート表面層の劣化が次第に進行する
ことをつきとめた。 しかし、珪酸リチウムと亜硝酸リチウムを特定
濃度に含有する水溶液は安定性が良好であつて、
これを鉄筋コンクリート表面から含浸させるとそ
の浸透深さが深く、しかも含浸後に乾燥させたコ
ンクリートの表面層が緻密かつ耐水性が良好であ
り、更に埋め込まれた金属の発錆も極度に抑制さ
れることを見出した。 本発明の目的は、腐蝕性金属材料が埋め込まれ
たセメント、モルタル又はコンクリートの表面層
を深い部位にわたつて著るしい耐劣化性を有する
ように改質すると共に埋め込まれた金属材料の発
錆を極度に防止するセメント系材料の劣化防止方
法を提供することにある。本発明のセメント系材
料の劣化防止方法は、腐蝕性金属材料が埋め込ま
れたセメント、モルタル又はコンクリートの硬化
物をその表面から、SiO₂／Li₂Oモル比2.2〜４の
珪酸リチウム１〜20重量％と亜硝酸リチウム0.01
〜10重量％を含有する水溶液で含浸処理し、得ら
れた含浸処理物を乾燥することを特徴とする。 本発明の方法が適用されるセメント系材料は、
鉄製、鋼製等の線状、棒状、柱状等の腐蝕性金属
材料が補強材として埋め込まれたセメント、モル
タル又はコンクリートの硬化物である。上記セメ
ント、モルタル又はコンクリートの硬化物として
は、通常用いられるセメントの水硬反応により得
られる硬化物であつて、打設直後のものから打設
後使用により既に表面の劣化が起つているものま
で全て本発明の方法が適用し得るが本発明の方法
により処理液を含浸させる前に充分乾いているの
が好ましい。上記既に表面の劣化が起つているセ
メント系材料は、本発明の方法を適用することに
より、脆弱となつた表面層が補修されて強化され
ると共に内部の金属材料の腐蝕が極度に抑制さ
れ、やはり、セメント系材料の劣化が防止され
る。上記セメント系材料の例としては、建築物、
構築物等に用いられている鉄筋コンクリート、鉄
骨コンクリート、セメント又はモルタル被覆の鉄
柱材又は鉄板材、鉄筋又は鉄骨補強のALC
（autoclavr light weight comcrete）材等が挙げ
られる。 本発明に用いられる珪酸リチウムは、SiO₂／
Li₂Oモル比が2.2〜４であるリチウム水ガラス等
の市販工業製品として容易に入手し得る。本発明
において、上記水ガラスは、水で希釈することに
より珪酸リチウム分１〜20重量％の水溶液として
用いられる。 上記モル比及び濃度の珪酸リチウム水溶液を用
いると、本発明の方法を適用することにより得ら
れたセメント系材料表面の耐水性が著るしく向上
し、更に白華現象も生起しない。特に好ましい珪
酸リチウム水溶液としては、例えば、特公昭54―
20480号に記載の如き透明な水溶液が挙げられる。
本発明に用いられる亜硝酸リチウムは、水溶性の
塩であり、上記珪酸リチウムと共に安定に水溶液
を形成する。この亜硝酸リチウムは工業製品とし
て容易に入手し得る。本発明に用いられる上記珪
酸リチウムと亜硝酸リチウムを含有する水溶液
は、珪酸リチウム固形分１〜20重量％と亜硝酸リ
チウム固形分0.01〜10重量％を含有する。珪酸リ
チウム分が20重量％以上にも高くなると水溶液の
粘度が高くなり、セメント、モルタル又はコンク
リートの硬化物の表面からこれを含浸させても、
深い部位にまで浸透しにくく、また１重量％以下
では充分に目的が達成されない。亜硝酸リチウム
の含有率0.01重量％以下では本発明の効果に乏し
くなるが、10重量％以上にも高くなると、水溶液
の安定性が低下する。好ましい水溶液としては、
上記珪酸リチウム分５〜20重量％と亜硝酸リチウ
ム0.01〜５重量％含有する液である。 本発明に用いられる水溶液としては、本発明の
目的が達成される限り他の添加剤を含有させても
よい。場合によつては他の添加剤を含有させるこ
とによつて更に好ましい水溶液が得られることも
ある。好ましい添加剤の例としては、ナフタレン
スルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物、メタノ
ール、エタノール、イソプロパノール等低級脂肪
族アルコール類が挙げられる。これらを水溶液に
その0.05〜１％程度添加すると水溶液の含浸性能
が向上し、またこれらを含む水溶液は安定であつ
て、セメント系材料の表面から一層深い部位にま
で含浸する。好ましい添加剤の他の例としては、
合成樹脂、合成ゴム等の水性エマルジヨンが挙げ
られる。これらエマルジヨン含有の水溶液を含浸
させたセメント系材料の表面は、乾燥後、各種上
塗り材を施す際、接着強度が向上する。これらエ
マルジヨンの例としては、酢酸ビニル系エマルジ
ヨン、アクリル樹脂系エマルジヨン、SBRラテ
ツクス、NBRラテツクス、天然ゴムラテツクス
等が挙げられる。 本発明のセメント系材料の劣化防止方法は、上
記水溶液を前記セメント系材料の表面から含浸さ
せる処理をした後、該処理後のセメント系材料を
乾燥することを特徴とする。上記含浸処理の方法
としては、はけ、スプレー等による塗布法、浸漬
法、加圧又は吸引による方法等通常の方法でよ
い。上記含浸後に乾燥することによつて、亜硝酸
リチウムを含有した状態で珪酸リチウムが硬化反
応を起こし、セメント系材料に、その表面から水
溶液が含浸した部位にわたる改質表面層が形成さ
れる。未硬化のセメント、モルタル又はコンクリ
ート中に亜硝酸塩を添加した後、これらを硬化さ
せることによる従来法の埋め込み金属の防錆方法
では、亜硝酸塩がセメント、モルタル又はコンク
リート硬化物中に一様に含有されてもその濃度が
低くて充分作用し難いのに対し、本発明の方法に
よれば、劣化が進行するセメント系材料の表面層
及びクラツク部のみに選択的に高濃度に亜硝酸リ
チウムを含有させることができる。 更に亜硝酸リチウムを含有した状態で硬化した
珪酸リチウムを含有するセメント系材料の表面層
は、亜硝酸リチウムを含まない硬化珪酸リチウム
含有セメント系材料表面層よりも緻密化と耐水性
が一層向上し、セメント系材料の表面から進行す
る劣化が一層強力に防止される。 本発明の方法を適用することによつて得られた
セメント系材料の表面は、各種の上塗り材で塗被
するのに適した性質を有し、該表面にセメント、
モルタル、通常用いられる合成樹脂塗料、無機塗
料、樹脂エマルジヨンやゴムラテツクスを混入さ
せたセメント、モルタル等を上塗りすることがで
きる。特に、既に劣化が起つているセメント系材
料に対して本発明の方法を適用した後、更にその
表面にセメント、モルタル等を塗被すると、基材
と同質の外観を付与させることができ、補修乃至
復元をも達成することができる。劣化が相当に進
行したセメント系材料では、通常埋め込んだ金属
にも錆が発生していることが多く、セメント系材
料の表面に、例えば鉄のあか錆がにじみ出ている
ことがある。かようなセメント系材料に対して
は、劣化した表面から埋め込まれた金属の周辺ま
で、セメント、モルタル、コンクリート等の部分
をはがし取り、錆びた金属から錆を落した後、本
発明の方法を適用し、更に上記はがし取りによつ
て生じた凹部に、セメント、モルタル、コンクリ
ート等を新たに埋め戻した後上記上塗りを施すこ
とにより、補修を行なうと共に、補修後のセメン
ト系材料の劣化防止を達成することができる。上
塗りのセメント、モルタル等に耐クラツク性を付
与するには、前記の如く樹脂エマルジヨンやゴム
ラテツクスを混入させたセメント、モルタル等を
用いるのがよい。これら樹脂エマルジヨンやゴム
ラテツクスの例としては、酢酸ビニル系樹脂エマ
ルジヨン、エチレン―酢酸ビニル系共重合樹脂エ
マルジヨン、アクリル系樹脂エマルジヨン、エポ
キシ樹脂のエマルジヨン、SBR、NBR、クロロ
プレンゴム、天然ゴム等のラテツクス、パラフイ
ンエマルジヨン、アスフアルトエマルジヨン等が
挙げられる。 本発明の方法は、亜硝酸リチウム及び珪酸リチ
ウムを含有する水溶液の調製が容易であり、これ
をセメント系材料の表面から含浸させる方法も通
常のスプレー塗布法等を用い得るから簡易に行な
うことができ、更に乾燥も自然乾燥でよいから、
総じて極めて簡便に実施することができる。 以下、比較例と共に実施例を挙げて更に詳しく
説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定さ
れない。 実施例 １ 直径６mm、長さ100mmのみがき鋼棒と、セメン
ト：豊浦産標準砂：水の重量比が１：３：0.75で
あるモルタルとを用意し、成形用型中上記鋼棒の
まわりに厚さ10mmにモルタルが被覆するようにモ
ルタルを注型し、上記鋼棒の上端及び下端面はエ
ポキシ樹脂で被覆した後４週間水中養生すること
により、みがき鋼棒が埋め込まれたモルタル硬化
物を得た。次いでこのモルタル硬化物を、常法に
より炭酸ガス中で強制中性化することにより供試
体を調製した。別途、SiO₂／Li₂Oモル比2.5の珪
酸リチウムを10％と亜硝酸リチウムを1.5％含有
する水溶液を調製し、該水溶液中に上記供試体を
10分間浸漬した後とり出し、室温で乾燥すること
により、本発明の方法を適用した供試体を得た。
次いでこの供試体を割裂し、割裂面にフエノール
フタレン発色液をふりかけて発色させることによ
り、モルタル表面から発色部位までの深さを測定
して上記水溶液の浸透深さを求めたところ５mmで
あつた。また、本発明の上記方法を適用した別の
供試体について、これを温度50℃、相対湿度95％
以上の空気中に50日間放置することにより劣化促
進試験を行なつた後、モルタルを除去し、鋼棒を
インヒビター含有塩酸で洗浄した後乾燥して重量
を測定したところ、鋼棒の重量減は15mgであつ
た。この重量減から鋼棒の発錆はきわめて少ない
ことを認めた。更に、上記水溶液は、180日間に
及ぶ安定性を有していることも認めた。 比較例 １ 上記実施例１における水溶液の代りに、亜硝酸
リチウムを含まない他は同様である水溶液を調製
し、これを用いて実施例１と同様にしてテストし
たところ、珪酸リチウム水溶液の浸透深さは４mm
であつたが、鋼棒の重量減は255mgであつた。 実施例２〜５及び比較例２〜５ 水溶液組成を第１表記載の如くに変えた他は実
施例１と同様にしてテストを行ない第１表記載の
実施例２〜５の結果及び比較例２〜５の結果を得
た。但し、比較例３では、浸透深さの測定を供試
体の乾燥前に行ない、水溶液でぬれている部位の
深さを測定することにより行なつた。上記実施例
の結果は、珪酸アルカリ単独又は亜硝酸リチウム
単独の水溶液を用いた比較例結果に比べ、鋼棒の
重量減が著るしく少ないことを示している。ま
た、添加剤としてナフタレンスルホン酸ソーダの
ホルムアルデヒド縮合物やエタノールを含有させ
た水溶液は、浸透深さの増大と共に鋼棒の重量減
も一層と少なくなり好ましい結果を与えている。
添加剤として樹脂エマルジヨンを含有させた水溶
液も鋼棒の重量減が一層と少なくなり、やはり好
ましいことを示している。更に、比較例４及び５
に示した水溶液は、珪酸リチウムに加えられた亜
硝酸塩がナトリウム塩及びカルシウム塩の場合で
あつて、短期にゲル化を起したが、本発明の実施
例では、いずれも充分な安定性を有している。

【表】

【表】 実施例 ６ 実施例２と同様にして得られた乾燥供試体の表
面に、セメント：豊浦産標準砂：水の重量比が
１：２：0.6であるモルタルを厚さ２mmに塗被し
た後室温の空気中で28日間養生することにより得
たモルタル上塗りの供試体を得た。上記供試体に
ついて実施例１と同様にして劣化促進試験を行な
い鋼棒の重量減を求めたところ、13mgであつた。 比較例 ６ 比較例１と同様にして得られた乾燥供試体の表
面に、実施例７と同様にしてモルタルを上塗りし
た供試体を得更に鋼棒の重量減を求めたところ、
235mgであつた。 実施例 ７ モル比3.5の珪酸リチウムを10％と亜硝酸リチ
ウムを1.5％エタノールを0.1％含有する水溶液を
用いた他は実施例１と同様にして乾燥供試体を
得、更にその表面に、固形分含有率45％のアクリ
ル系樹脂水性エマルジヨン20重量部に水60重量部
とセメント及び豊浦産標準砂を１：３に混合した
もの350重量部混合した樹脂モルタルを厚さ２mm
に上塗りし、室温の空気中で21日間養生乾燥する
ことにより上塗りを有する供試体を得た。次いで
この供試体について実施例１と同様にして劣化促
進試験後の鋼棒の重量減を求めたところ、10mgで
あつた。 実施例 ８ モル比3.5の珪酸リチウムを10％と亜硝酸リチ
ウム0.1％と固形分として５％のSBRラテツクス
を含有させた水溶液を用いた他は、実施例１と同
様にして乾燥供試体を得、更にその表面にアクリ
ル系樹脂エマルジヨン塗料を300ｇ／m²厚に上塗
りし、室温の空気中で７日間乾燥することにより
上塗りを有する供試体を得た。次いでこの供試体
について実施例１と同様にして劣化促進試験後の
鋼棒の重量減を求めたところ、12mgであつた。 上記比較例６及び実施６〜８の結果は、亜硝酸
リチウムを含まない水溶液を含浸させた後乾燥し
たセメント系材料の表面にモルタルを上塗りして
も劣化促進試験によれば鋼棒の重量減がさ程低下
しないのに対し、亜硝酸リチウムを含有する水溶
液を用い、更に上塗りを施すことにより鋼棒の重
量減を更にかなり低下させ得ることを示してい
る。 実施例 ９ 打設後10年を経過した打放し鉄筋コンクリート
の風雨に曝される外壁が、内部鉄筋の発錆により
ひび割れを起こしているのを認めた。この外壁
に、モル比3.5の珪酸リチウム10％と亜硝酸リチ
ウム0.2％と固形分として10％量のアクリル系樹
脂エマルジヨンを含有する水溶液を400ｇ／m²の
割合にスプレー塗布し、３日後セメント対砂の重
量比１：３の混合物100重量部と水40重量部と固
形分46％含有のアクリル系樹脂エマルジヨン20重
量部からなる樹脂モルタルを厚さ２mmに塗被し
た。そのまま１年間外観観測を続けたが、異常を
認めず、上塗りの樹脂モルタルの接着強度を測定
したところ28.5Kg／cm²であつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 腐蝕性金属材料が埋め込まれたセメント、モ
   ルタル又はコンクリートの硬化物をその表面か
   ら、SiO₂／Li₂Oモル比2.2〜4.0の珪酸リチウム１
   〜20重量％と亜硝酸リチウム0.01〜10重量％を含
   有する水溶液で含浸処理し、得られた含浸処理物
   を乾燥することを特徴とするセメント系材料の劣
   化防止方法。