JP2006321685A - マイクロカプセル化コンクリート混和型セメント結晶生成増殖促進剤、これを用いたセメント結晶生成・増殖促進方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 新しく打設されるコンクリートの確実性のある恒久的不透水化、長寿命化を企図する混和型の高性能セメント結晶生成・増殖促進剤とその利用方法を提供する。
【解決手段】 コンクリートのセメント結晶の生成・増殖を促進または助援する触媒性化合物、及び助触媒性化合物、または結晶構成元素化合物を芯物質として、皮膜物質に内包したマイクロカプセルを生コンクリートに混和し、内包した芯物質を、それらが効果的に性能を発揮するタイミングまで生コンクリート内で安定的に保護、保持すると共にマイクロカプセルの基本持性である芯物質放出制御機能を活用し、芯物質それぞれの持性に応じた必要なタイミングでカプセルから一時放出ないしは緩徐放出して、コンクリートの初期硬化以降の効果的時期、必要な部位に必要なセメント結晶を生成・増殖してコンクリートの不透水化、高耐久性化を行う。
【選択図】 なし

Description

本発明は時間差発効性のマイクロカプセル化コンクリート混和型セメント結晶生成増殖促進剤と、これを利用したセメント結晶生成・増殖促進方法に関する。

新設されるコンクリート構造物に共通する最大の問題点は、打設されたコンクリートの初期硬化過程以降に発生する、ひび割れや各種の継目等の、主としてコンクリートの不連続面における漏水である。

このような問題に対して従来の混和剤では、確実性のある止水効果は期待できないのが実態である。その理由は、従来の混和剤はひび割れ・漏水等の変状が発生する前のコンクリート打設直後の早い時期に既に反応を終わってしまっている、あるいは、打設コンクリート自身のブリージング余剰水や打設場所での流出水等によって混和剤かその成分が流失し、その効果が減殺される等である。

このため後追い的対応策である物理的止水工法として、樹脂系材料等の表面被覆材や充填材による塗布、充填を施すのが一般的である。しかし、それらの材料や工法の性格上、長期にわたって効果を維持することは困難である。したがって、上述の基本的で最大の問題は未解決のままである。

特公平05-027595号公報 特開2005-060165号公報

本発明は、前述のような問題にかんがみ、新設されるコンクリート構造物において、打設されたコンクリートの、主としてその初期硬化過程以降に発生するコンクリート不連続面を含む漏水を伴う各種変状に対し、確実性のある効果的な混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤とその利用方法を提供することを目的とする。

本発明の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤のうち請求項１に係るものは、コンクリートのセメント結晶の生成・増殖を促進または助援する触媒性化合物、及び助触媒性化合物、または結晶構成元素化合物を芯物質として皮膜物質に内包したマイクロカプセルとしてなることを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記マイクロカプセルが、前記芯物質の特性に応じたタイミングで該芯物質を一時放出あるいは緩徐放出可能であることを特徴とする。

同請求項３に係るものは、請求項１または２の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記マイクロカプセルの直径が１ｍｍ程度であることを特徴とする。

同請求項４に係るものは、請求項１または２の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記マイクロカプセルの直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする。

同請求項５に係るものは、請求項１ないし４のいずれかの混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記皮膜物質が、セメント結晶の構成要素であるシリカ、炭酸カルシウム等、あるいは合成高分子材料、シリコーン等であることを特徴とする。

本発明のセメント結晶生成・増殖促進方法のうち請求項６に係るものは、請求項１ないし５のいずれかの混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を生コンクリートに混和し、前記マイクロカプセルから前記芯物質を一時放出あるいは緩徐放出して、コンクリートの初期硬化以降の効果的時期、必要な部位に必要なセメント結晶を生成・増殖してコンクリートの不透水化、高耐久性化を行うことを特徴とする。

同請求項７に係るものは、請求項１ないし５のいずれかの混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を生コンクリートに混和し、内包した触媒性化合物その他の芯物質を、所要のタイミングまで生コンクリート内で安定的に保護、保持するとともに、前記芯物質放出制御機能に応じて前記芯物質それぞれの特性に応じた必要なタイミングで前記マイクロカプセルから前記芯物質を一時放出あるいは緩徐放出して、コンクリートの初期硬化以降の所要の時期、必要な部位に必要なセメント結晶を生成・増殖してコンクリートの不透水化、高耐久性化を行うことを特徴とする。

すなわち本発明に係る時間差発効性のコンクリート混和型セメント結晶生成・増殖促進剤は、セメント結晶生成・増殖を促進する触媒性化合物ないしはその作用を助長する助触媒性化合物、あるいはセメント結晶構成元素を含む化合物等を芯物質としてマイクロカプセル化していることを特徴とする。

また水酸化カルシウム等と容易に反応し、炭酸カルシウムを生成して止水性を示す炭酸塩も加えることができる。

マイクロカプセルに芯物質として内包させる触媒性化合物、ないしはその作用を助援する助触媒性化合物、あるいはセメント結晶構成元素を含む化合物等は、前述した特許文献１（特公平０５−０２７５９５号公報：特許第１８１５９８５号）にも開示されている、複数のカルボキシル基を持つ有機酸またはその塩、またそれと同等か近似の性能を持つ酸とその塩であれば、全て適用が可能である。また前述した特許文献２（特開２００５−０６０１６５号公報）に開示されている複数のカルボキシル基を持つ有機酸のカルシウム塩、または無機リン酸系カルシウム錯塩化合物、またこれらと同等もしくは近似の性能をもつカルシウム塩も適用が可能である。

さらに、芯物質としては、セメント結晶を構成する主元素であるカルシウム及びケイ素の化合物である水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム等及び微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、あるいは高炉スラグ微粉末等を挙げることができる。

上述の芯物質が、マイクロカプセルからその放出制御機能の設定時期に従って放出されると、下に示す触媒性化合物による基本的セメント結晶生成反応にメカニズムないしは、それに準じた生成反応によってセメント結晶を生成し、生成したセメント結晶の増殖を促進させる。
式中Ｌは触媒性化合物である。

またマイクロカプセルについては、その大きさが直径１ｍｍ程度かそれ以下の適宜な大きさであればよく、皮膜（壁）材質は無機材料、合成高分子材料、あるいは自然界に産出される材料等であって、コンクリートの物性に特に有害とされるものを除けば、広範囲なものが適用可能である。

このようなマイクロカプセル使用雰囲気はアルカリ性であり、その温度は打設コンクリートの温度内である。このようなコンクリート雰囲気内においては、コンクリートの初期の硬化以降にあって、上述した芯物質が必要とされるタイミングに、一時にあるいは緩徐にマイクロカプセル内から芯物質が放出されるように設定する。このことは、マイクロカプセルが本来持っている基本的機能、基本特性内における調整であり、皮膜（壁）材質の選定とその膜（壁）厚の設定によって特段の問題なく可能である。

一般的で身近な皮膜材質としては、セメント結晶の構成要素であるシリカ、炭酸カルシウム等、あるいは巾広い汎用性を持つ合成高分子材料、シリコーン等を採用することができる。

本発明は、新設構造物の新しく打設されるコンクリートの確実性のある恒久的不透水化、長寿命化を企図する混和型の高性能セメント結晶生成・増殖促進剤であり、セメント結晶生成・増殖を促進ないしは助援する触媒性化合物をマイクロカプセルに芯物質として内包し、生コンクリートに混和させることにより、従来剤に比べて出色の特性を示す。すなわち、コンクリート打設後のブリージング水、あるいは地中、地下構造物等にあっては流出水等によって芯物質が発効するまでに、結晶生成・増殖に係る機能を滅失、失効していた欠点を解決でき、各芯物質を安定的に保持するとともに、打設コンクリートの初期硬化以降に生じるひび割れ、漏水等の結晶生成・増殖の必要のある部位、時期にマイクロカプセルから放出される触媒性化合物をはじめとするセメント結晶生成・増殖促進剤の発効により、確実性のある不透水化効果を得る。

以下本発明に係る時間差発効性のコンクリート混和型セメント結晶生成・増殖促進剤とこれを用いたセメント結晶生成・増殖促進方法についての最良の形態を、本願発明者等が行った実験例と図を参照して説明する。

まず、通常配合の生コンクリート（設計基準強度２４Ｎ／ｍｍ^２）において、配合セメントに対し、
（ａ）２００ｐｐｍの濃度となるように２価のカルボン酸であるフマール酸をシリカを皮膜としてマイクロカプセル化（平均粒径２００マイクロメートル、平均皮膜厚１０マイクロメートル）して混和したもの、
（ｂ）同じく２００ｐｐｍとなるようにフマール酸を混和したもの、
の２種類の配合コンクリートで円柱型供試体（直径３０ｃｍ、高さ２０ｃｍ）各２体を作り、型枠内で、一般的な環境条件下で気乾養生後、材令５日で割裂法により貫通、ひび割れ（巾０．１ｍｍ程度）を発生させた。

図１は、それぞれの円柱型供試体１にクラック３を作るために用いる圧縮強度測定装置２を概念的に示す。図２は、クラック３を試験に供するのに適当な幅で確保するためにホース・バンド４を用いて調節する状態を示す概念図である。ホース・バンド４の締め付けの強弱を調節し、クラック３の幅は画像解析装置を用いて円柱型供試体１の上面、下面ともに測定して調整した。

ついで、図３に示すような止水性試験装置５にセットした。セットに当たってはひび割れ以外からの円柱型供試体１内への浸水、漏水を防止するため、後述のようにシール処理した。図３において６は給水タンクであり、水道からの給水により水位を一定に保ち得るようにしてある。また図中７はポンプ、８は加圧用の水筒、９は給水管、１０は試料保持体、１１は漏水受け、１２は給水タンク６への戻り配管である。試料保持体１０内へ挿入する試料１の外周には、例えばパラフィンとロジンを１：１で混合させたシール材を施して、水密を保っている。

止水性試験方法は、加水圧が２ｋｇｆ／ｃｍ^２となるように調整し、経時的にひび割れ反対側からの時間当たりの漏水量を測定した。

試験結果を図４に示す。図からわかるように、試験開始直後は
（ａ）マイクロカプセル化触媒性化合物配合体２体、
（ｂ）マイクロカプセル化無し触媒性化合物配合体２体
の４体の供試体とも、漏水量は大体７０ミリリットル／分前後と似通った数値であったが、２時間経過以後は顕著な差異を示すようになり、（ｂ）の２体が緩やかな漸減傾向を示すのに比し、（ａ）のマイクロカプセル付きの２体は試験開始直後１００〜１２０時間で完全な止水状態を示した。

１４４時間の止水性試験後、各供試体１を完全に割裂し、ひび割れ中央部を軸方向（高さ方向）に（１）入口、（２）中央（１０ｃｍ）、（３）出口の３カ所でひび割れ面から１Ｃｍの深さで資料を採取し、各供試体での触媒性化合物の残留濃度を分析した。そこ結果を図５の表に示す。なお、分析方法はＵＶ検出器によるイオンクロマトグラフィーによる定量分析とした。

これらの試験成績及び分析結果から、セメント結晶の生成・増殖を促進または助援する触媒性化合物、助触媒性化合物をマイクロカプセル化して混和することが、打設コンクリートのセメント結晶の増殖効果、即ち止水性効果に極めて有効な手法であると言える。

すなわち、セメント結晶生成・増殖を促進ないしは助援する触媒性化合物をマイクロカプセルに芯物質として内包し、新しく打設される生コンクリートに混和させることにより、コンクリート打設後のブリージング水、あるいは地中、地下構造物等にあっては流出水等によって芯物質が発効するまでに、結晶生成・増殖に係る機能を滅失、失効することがなく、各芯物質を安定的に保持するとともに、打設コンクリートの所期硬化以降に生じるひび割れ、漏水等の結晶生成・増殖の必要のある部位、時期にマイクロカプセルから放出される触媒性化合物をはじめとするセメント結晶生成・増殖促進剤の発効により、確実性のある不透水化効果が得られる。

圧縮強度測定装置を示す側面図である。 試料の区ラック幅の調整を示す斜視図である。 止水性試験装置を示す断面図である。 止水性試験の結果を示す図である。 止水性試験後の触媒性化合物残留濃度を示す図である。

符号の説明

１：試料
２：圧縮強度測定装置
３：クラック
４：ホース・バンド
５：漏水試験器
６：給水タンク
７：ポンプ
８：加圧用の水筒
９：給水管
１０：試料保持体
１１：漏水受け
１２：戻り配管

Claims (7)

1. コンクリートのセメント結晶の生成・増殖を促進または助援する触媒性化合物、及び助触媒性化合物、または結晶構成元素化合物を芯物質として皮膜物質に内包したマイクロカプセルとしてなることを特徴とする混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
2. 請求項１の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記マイクロカプセルが、前記芯物質の特性に応じたタイミングで該芯物質を一時放出あるいは緩徐放出可能であることを特徴とする混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
3. 請求項１または２の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記マイクロカプセルの直径が１ｍｍ程度であることを特徴とする混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
4. 請求項１または２の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記マイクロカプセルの直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
5. 請求項１ないし４のいずれかの混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤において、前記皮膜物質が、セメント結晶の構成要素であるシリカ、炭酸カルシウム等、あるいは合成高分子材料、シリコーン等であることを特徴とする混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
6. 請求項１ないし５のいずれかの混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を生コンクリートに混和し、前記マイクロカプセルから前記芯物質を一時放出あるいは緩徐放出して、コンクリートの初期硬化以降の効果的時期、必要な部位に必要なセメント結晶を生成・増殖してコンクリートの不透水化、高耐久性化を行うことを特徴とするセメント結晶生成・増殖促進方法。
7. 請求項１ないし５のいずれかの混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を生コンクリートに混和し、内包した触媒性化合物その他の芯物質を、所要のタイミングまで生コンクリート内で安定的に保護、保持するとともに、前記芯物質放出制御機能に応じて前記芯物質それぞれの特性に応じた必要なタイミングで前記マイクロカプセルから前記芯物質を一時放出あるいは緩徐放出して、コンクリートの初期硬化以降の所要の時期、必要な部位に必要なセメント結晶を生成・増殖してコンクリートの不透水化、高耐久性化を行うことを特徴とするセメント結晶生成・増殖促進方法。