JP2001294461A - コンクリート改質剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリートに経年変化が生じ難く、メンテ
ナンスに対する阻害性、通気性(呼吸作用)の阻害、環境
汚染もなく、しかも、クラック等から更に進行しようと
する劣化に年数が経つほど効果が明確に現れるコンクリ
ート改質剤を提供する。 【解決手段】 水ガラスに多価カルボン酸又はその誘導
体を配合してなるコンクリート改質剤である。多価カル
ボン酸はシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、
アジピン酸、クエン酸のいずれかである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートの中
性化、クラック発生などによる劣化を防止又は抑止し、
苔、水草の付着を防止する等、経年劣化の起きにくいコ
ンクリート改質剤に関する。

【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、海水中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。この点
を特許第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。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。コンクリート劣化の他の要因に苔や水
草の付着もある。

【０００４】コンクリート劣化の種々の要因に対して、
従来は有機物、特に合成樹脂の膜を被覆(塗装)すること
により対応していたが、経年変化により効果が失われる
ことや、メンテナンスに対する阻害性、通気性(呼吸作
用)の阻害、皮膜中の有害物質による環境汚染などの問
題を生じている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、コンクリート
に経年変化が生じ難く、メンテナンスに対する阻害性、
通気性(呼吸作用)の阻害、環境汚染もなく、しかも、ク
ラック等から更に進行しようとする劣化に年数が経つほ
ど効果が明確に現れるコンクリート改質剤の提供を検討
した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を検討した結
果、水ガラス(Na₂O・nSiO₂・xH₂O n=2〜4)に多価カルボ
ン酸又はその誘導体を配合してなるコンクリート改質剤
とした。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、クエン酸が好ましく、フマ−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。

【０００７】コンクリートの耐久年数は本来100年近く
あるといわれていた。現実に100年以上経過したコンク
リートも存在している。硬化して実用強度に達したコン
クリートの内部にはまだ水和反応していない未水和のセ
メントが40〜60％存在しているとされている。健在なコ
ンクリート構造物には養生条件が整えば、コンクリート
はより緻密化し、強度も向上する性質を持っている。

【０００８】セメントの化学組成には珪酸三石灰３CaO・
SiO₂(50％)、珪酸二石灰２CaO・SiO₂(27％)、アルミン酸
三石灰３CaO・Al₂O₃(9％)と石膏CaSO_４・1/2H₂O又はCaSO
_４・2H₂O(４％)が存在する例が多く、水和反応式は多く
提案されているが、未だ決定をみていないのが現状であ
る。しかし、最も多い珪酸三石灰３CaO・SiO₂(50％)につ
いて次に挙げられる反応式は最も信頼性のあるものとみ
られている。 3CaO・SiO₂+3H₂O=2Ca0・SiO₂・2H₂O＋Ca(OH)₂ これはセメント粒子の外周部にゲル状として付着存在す
る。時間の経過とともに結晶型に変わっていくが、この
とき、下記の反応を生じる。 2×2Ca0・SiO₂・2H₂O=3Ca0・2SiO₂・2.5H₂O＋Ca(OH)₂＋1.5H
₂O

【０００９】この式にみられる右辺の3Ca0・2SiO₂・2.5H₂
Oはすでに結晶形をとったものと今初めてゲル状になっ
たものとの両者が存在する。このようにセメント水和生
成物は粒子外面を形成するゲルまたは結晶部分と、これ
を相互に結合する別の針状または柱状(鎖状)の結晶部分
とからなるとされている。

【００１０】コンクリート中に未水和のセメントが存在
するにもかかわらず、水和反応が収束する理由には、セ
メント粒子の周りに水和反応によって粒子外面を形成す
る前記ゲルまたは結晶部分と、これを相互に結合する別
の針状または柱状(鎖状)の結晶部分のセメント結晶が生
成され、ある程度密度が高まるとセメント粒子から空隙
に解け出し難くなることである。そこで、水の分子の集
合体であるクラスター状態を小さく分散させることによ
り、収束していたセメントの水和反応を促進させること
ができる。

【００１１】このことから、本発明ではクラスター状態
を小さく分散させる物質、すなわちカルボン酸(安全な
有機酸)を無機質の接着剤(水ガラス、セメント等)に配
合してコンクリート改質剤とし、コンクリート表面に塗
布又は散布することとした。接着剤の硬化後散水又は水
張りを繰り返すことにより、コンクリート内部のクラス
ター状態を小さく分散させてセメント結晶の水和反応を
促進させ、耐久性、水密性に富んだコンクリートへと変
化させるのである。このコンクリート改質剤を用いる反
応は塗布面に近いほど反応が速く、深部になるにしたが
って反応に必要な時間を多く必要とする。

【００１２】このコンクリート改質剤の用途としては、
各種止水工事(既存のコンクリート躯体のひび割れ部に
注入、セメント充填部に塗布、施工面に塗布)、コンク
リートの躯体防水(地下防水、水槽防水、屋上防水)、コ
ンクリートの保護(凍結融解、苔、藻の付着防止)等を挙
げることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施例１ 水ガラス25Kgにクエン酸10g、水15lを配合しコンクリー
ト改質剤を調製した。このコンクリート改質剤を施工後
10年経過し、図１に示すような、ひび割れの生じ始めた
コンクリートスラブの平面へ0.125Kg/m²塗布した。ほぼ
５分間でコンクリート改質剤が浸透し硬化後、繰り返し
数回散水を行い、コンクリート内部へクエン酸を浸透さ
せた。

【００１４】このことにより、コンクリート内部のクラ
スター状態を小さく分散させることができ、セメント結
晶の水和反応を促進させることによって、劣化抑止作用
を発揮した。そこで、図２に示すように、ひび割れの進
行を抑止することができた。

【００１５】図３は図１にみられるひび割れ部分の電子
顕微鏡写真(×3000)である。また、図４は図３にみられ
るひび割れが本発明のコンクリート改質剤を用いたこと
により修復した様子を示す電子顕微鏡写真(×3000)であ
る。このように、ひび割れが生じたコンクリートの表面
に本発明のコンクリート改質剤を塗布するだけで、浸透
してコンクリート内部のクラスター状態を小さく分散さ
せ、セメント結晶の水和反応を促進させてひび割れを埋
めていくのが明らかに認められる。

【００１６】図５は本発明のコンクリート改質剤を用い
ない未処理コンクリートの細孔分布を示すポロシメータ
による測定結果である。図６は本発明のコンクリート改
質剤を用い10日経過後の同ポロシメータによる測定結果
である。未処理の図５では１〜５μmの細孔のものが多
いが、本発明のコンクリート改質剤を用いると、１〜５
μmの細孔は少なくなり、0.1〜0.5μmの細孔のものが増
えている。全細孔容積も２割程度減少している。このこ
とからもセメント結晶の水和反応を促進させてひび割れ
を埋めていくのが明らかである。

【００１７】実施例２ 水ガラス25Kgにシュウ酸100g及び水15lを配合してコン
クリート改質剤を調製した。このコンクリート改質剤も
セメント結晶の水和反応を促進させてひび割れを埋めて
いくのが上記同様に確認された。また、苔や水草が繁茂
している水槽のコンクリートの苔等の撤去作業を行い、
区分分けを行って、このコンクリート改質剤を表面に２
Kg/m²塗布した部分と、比較のためにコンクリート改質
剤を塗布しない部分とを作った水槽の作成後３年経過し
たが、本発明のコンクリート改質剤を表面に塗装したこ
とによって、水草、藻の発生が抑制され劣化抑止作用を
発揮した。コンクリート改質剤を使用しない部分では藻
の発生がみられた。

【００１８】

【発明の効果】本発明のコンクリート改質剤は、これを
用いるとコンクリートに経年変化が生じ難い。メンテナ
ンスに対する阻害性もなく、通気性(呼吸作用)の阻害、
環境汚染もない。しかも、クラック等から更に進行しよ
うとする劣化に年数が経つほど効果が明確に現れる。

【００１９】そこで、各種止水工事に用いると、止水箇
所からの漏水がない。また、漏水が発生した場合でも時
の経過とともに漏水が止まってくる。凍結融解に使用す
ると、凍結状態を解くこともできる。更に、水槽の内部
壁面や底面に塗布すると、水草、藻の発生がなくなり、
水槽の長期使用を可能にする。加えて、コンクリート中
に浸透することによって、１〜5μmの細孔が減少し0.1
〜0.5μmの細孔が増加するので、水の通る空隙が減り、
水の通り難い空隙が増える効果が得られる。

【００２０】苔、水草、藻の発生抑止効果は特に発電所
の水路に有効で、定期清掃の頻度を少なくする経済効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ひび割れの生じ始めたコンクリートスラブの平
面を撮影した写真である。

【図２】コンクリート改質剤を塗布したコンクリートス
ラブの平面を撮影した写真である。

【図３】図１にみられるひび割れ部分の電子顕微鏡写真
(×3000)である。

【図４】ひび割れが本発明のコンクリート改質剤を用い
たことにより修復した様子を示す電子顕微鏡写真(×300
0)である。

【図５】本発明のコンクリート改質剤を用いない未処理
コンクリートの細孔分布を示すポロシメータによる測定
結果である。

【図６】本発明のコンクリート改質剤を用い10日経過後
の同ポロシメータによる測定結果である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水ガラスに多価カルボン酸又はその誘導
   体を配合してなるコンクリート改質剤。
2. 【請求項２】 多価カルボン酸がシュウ酸、マロン酸、
   コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、クエン酸のいずれ
   かである請求項１記載のコンクリート改質剤。