JP2018172950A

JP2018172950A - 鉄筋コンクリートの劣化抑制方法

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Publication number: JP2018172950A
Application number: JP2017073220A
Authority: JP
Inventors: 長井　義徳; Yoshinori Nagai; 義徳長井; 勝掛川; Masaru Kakegawa; 永造竹下; Eizo Takeshita
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP6940972B2

Abstract

【課題】簡便でありながら鉄筋コンクリートの劣化を抑制できる鉄筋コンクリートの劣化抑制方法を提供すること。また、簡便でありながら鉄筋コンクリートの劣化を抑制でき、施工前後の外観の変化が分かり難い鉄筋コンクリートの劣化抑制方法を提供する。【解決手段】劣化した鉄筋コンクリート１のひび割れ４に特定の水溶液を注入する工程と、鉄筋コンクリート１の表面に特定の水溶液を特定量塗布し、前記ひび割れ４にポリマーセメントスラリーを注入し、その後、該鉄筋コンクリート１の表面に特定の撥水材を塗布する。撥水材を塗布した鉄筋コンクリート１の表面には塗料を塗布しない。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリートの劣化抑制方法に関する。詳しくは、劣化した鉄筋コンクリートの更なる劣化を簡便に抑制する鉄筋コンクリートの劣化抑制方法に関する。

鉄筋コンクリートが酷く劣化した場合は、劣化したコンクリートを除去した後、露出した鉄筋の錆を除去・防錆処理（防錆剤の塗布）した後に、コンクリートの断面欠損部分をモルタル又はコンクリートで修復することが行われ、そのような補修方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２、並びに非特許文献１参照。）。しかし、このような本格的な補修工事は大掛かりで且つ多額の費用が掛かることから、当該劣化の発見後速やかに行われることは少なく、調査・診断・補修設計・施工計画を検討し必要な予算を確保した上で実際の工事が行われることが多い。このため、劣化の発見から本格的な修復工事が行われるまでに月日が経ち劣化が進んでしまうことがある。そこで、本格的な補修工事を行うまでの間の劣化を抑制できる簡便な方法が望まれていた。鉄筋コンクリートの補修工事にコンクリートを除去せずに鉄筋コンクリート表面に防錆剤水溶液の塗布し、シリコン系又は／及びシラン系プライマーを塗布し更に塗料を上塗りする技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、補修工事を必要とされている鉄筋コンクリート構造物が、観光地の歴史的建造物等であった場合は、外観上変化が感じられない劣化抑制技術が望まれる。

特開２００３−１２００４１号公報特開平０２−９２８８３号公報特開昭６２−０７４０９０号公報

社団法人建築学会編，「鉄筋コンクリート造建築物の耐久性調査・診断および補修指針（案）・同解説」，第１版第１刷，社団法人建築学会，１９９７年１月２５日，ｐ．２９−３４，１０４−１１１

本発明は、簡便でありながら鉄筋コンクリートの劣化を抑制できる鉄筋コンクリートの劣化抑制方法を提供することを目的とする。また、本発明は、簡便でありながら鉄筋コンクリートの劣化を抑制でき、施工前後の外観の変化が分かり難い鉄筋コンクリートの劣化抑制方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、劣化した鉄筋コンクリートのひび割れに特定の水溶液を注入する工程と、鉄筋コンクリートの表面に特定の水溶液を特定量塗布し、前記ひび割れにポリマーセメントスラリーを注入し、その後、該鉄筋コンクリートの表面に特定の材料を塗布することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）又は（２）で表す鉄筋コンクリートの劣化抑制方法である。
（１）劣化した鉄筋コンクリートのひび割れに亜硝酸カルシウム水溶液を注入する工程と、該鉄筋コンクリートの表面に亜硝酸カルシウム水溶液を塗布量５０〜３００ｇ／ｍ²で塗布する工程とを行った後に、前記ひび割れにポリマーセメントスラリーを注入し、その後に行う、該鉄筋コンクリートの表面に粘度０．５〜５０ｍＰａ・ｓのシラン系撥水材を塗布量１００〜４００ｇ／ｍ²で塗布する工程を具備することを特徴とする鉄筋コンクリートの劣化抑制方法。
（２）シラン系撥水材を塗布した上記鉄筋コンクリートの表面に塗料を塗布しないことを特徴とする上記（１）の鉄筋コンクリートの劣化抑制方法。

本発明によれば、簡便でありながら鉄筋コンクリートの劣化を抑制できる鉄筋コンクリートの劣化抑制方法が得られる。また、本発明によれば、簡便でありながら鉄筋コンクリートの劣化を抑制でき、施工前後の外観の変化が分かり難い鉄筋コンクリートの劣化抑制方法が得られる。

鉄筋コンクリート試験体を示す模式的なＢ−Ｂ’断面図である。鉄筋コンクリート試験体を示す模式的なＡ−Ａ’断面図である。鉄筋コンクリート試験体を示す模式的な平面図である。

本発明の鉄筋コンクリートの劣化抑制方法は、劣化した鉄筋コンクリートのひび割れに亜硝酸カルシウム水溶液を注入する工程（工程Ａ）と、該鉄筋コンクリートの表面に亜硝酸カルシウム水溶液を塗布量５０〜３００ｇ／ｍ²で塗布する工程（工程Ｂ）とを行った後に、前記ひび割れにポリマーセメントスラリーを注入する工程（工程Ｃ）を行い、その後に行う、該鉄筋コンクリートの表面に粘度１〜１０ｍＰａ・ｓのシラン系撥水材を塗布量２００〜４００ｇ／ｍ²で塗布する工程（工程Ｄ）を具備することを特徴とする。

本発明に用いる亜硝酸カルシウム水溶液としては、亜硝酸カルシウムの濃度が２５質量％以上のものが好ましい。亜硝酸カルシウム水溶液は防錆剤として機能する。同じように防錆剤として機能する亜硝酸リチウム水溶液を亜硝酸カルシウム水溶液の代わりに用いると、亜硝酸リチウムは潮解性が強いため塗布後のコンクリート表面が乾燥し難く、工程Ｄにおけるシラン系撥水材のコンクリートへの含浸を阻害するため好ましくない。

上記工程Ａにおいて亜硝酸カルシウム水溶液を劣化した鉄筋コンクリートのひび割れに注入する方法としては、特に限定されないが、例えば低圧注入器により注入する方法、亜硝酸カルシウム水溶液を充填した注射器又はコーキングガン等の先端が細くなった容器の先端部をひび割れに押し当てた状態で当該先端部に設けた孔から亜硝酸カルシウム水溶液を押し出し充填する方法、亜硝酸カルシウム水溶液を充填した噴霧器のノズル部分をひび割れに近づけながら噴霧器を稼動させひび割れに噴霧する方法、亜硝酸カルシウム水溶液を浸した刷毛でひび割れをなぞることで充填する方法等が好ましい例として挙げられる。ひび割れ長さが１ｍ以上と長い場合は、ひび割れの表層をシリコーン等でコーキングし、当該ひび割れの数箇所に亜硝酸カルシウム水溶液を充填した注射器型の低圧注入器を設置し低圧注入（低圧注入法による注入）を行うと、鉄筋部分まで亜硝酸カルシウム水溶液が浸透し易いことから好ましい。

上記工程Ｂにおいて亜硝酸カルシウム水溶液を鉄筋コンクリートの表面に塗布する方法は限定されないが、刷毛による塗布、ローラーによる塗布又は噴霧器による噴霧が、作業効率がよく且つ塗布量を把握し易いことから好ましい例として挙げられる。また、工程Ｂにおける亜硝酸カルシウム水溶液の塗布量は、５０〜３００ｇ／ｍ²とする。５０ｇ／ｍ²未満では、鉄筋の防錆効果が得難く鉄筋コンクリートの劣化抑制効果が不足し易い。また、３００ｇ／ｍ²を超えると含まれる水分によりＤ工程におけるシラン系撥水材のコンクリートへの浸透を阻害し、鉄筋コンクリートの劣化抑制効果が不足する虞がある。工程Ｂにおける亜硝酸カルシウム水溶液の塗布量は、好ましくは５０〜２００ｇ／ｍ²とする。

上記工程Ｃにおいて使用するポリマーセメントスラリーは、結合材としてセメントとセメント用ポリマーとを含有し、更に水を含有するスラリーであればよい。このポリマーセメントスラリーに含まれるセメントとしては水硬セメントであればよく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、アルミナセメント、フライアッシュセメントや高炉セメント等の混合セメント、超速硬セメント等の急硬性セメント等が挙げられる。また、上記ポリマーセメントスラリーに含まれるセメント用ポリマーとしては、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体又はメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体等の合成ゴム、天然ゴム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリクロロピレン、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、オールアクリル共重合体、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル・アクリル共重合体、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体、変性酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル共重合体、酢酸ビニルビニルバーサテート共重合体、アクリル・酢酸ビニル・ベオバ（ｔ‐デカン酸ビニルの商品名）共重合体等の酢酸ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及びエポキシ樹脂等の合成樹脂、アスファルト及びゴムアスファルト等の瀝青質等が挙げられ、好ましくは合成樹脂であり、より好ましくはスチレン・ブタジエン共重合体、或いはポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、オールアクリル共重合体等のアクリル系樹脂である。上記工程Ｃにおいて使用するポリマーセメントスラリーとしては、含有するセメントの質量に対するセメント用ポリマーの質量比率（Ｐ／Ｃ）が１０％〜３０％が好ましく、２０％〜３０％がより好ましい。また、上記工程Ｃにおいて使用するポリマーセメントスラリーとしては、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が２５％〜５０％が好ましく、３０％〜４０％がより好ましい。また、上記ポリマーセメントスラリーが、含まれる結合材の平均粒子径が０．１〜５０μｍのものが好ましく、０．５〜１０μｍのものがより好ましく、１〜８μｍのものが更に好ましい。

上記工程Ｃにおいてポリマーセメントスラリーを劣化した鉄筋コンクリートのひび割れに注入する方法は限定されないが、例えば低圧注入器により注入する方法、ポリマーセメントスラリーを充填した注射器又はコーキングガン等の先端が細くなった容器の先端部をひび割れに押し当てた状態で当該先端部に設けた孔からポリマーセメントスラリーを押し出し充填する方法、ポリマーセメントスラリーを充填した噴霧器のノズル部分をひび割れに近づけながら噴霧器を稼動させひび割れに噴霧する方法、ポリマーセメントスラリーを浸した刷毛でひび割れをなぞることで充填する方法等が好ましい例として挙げられる。ひび割れ長さが１ｍ以上と長い場合は、ひび割れの表層をシリコーン等でコーキングし、当該ひび割れの数箇所にポリマーセメントスラリーを充填した注射器型の低圧注入器を設置し低圧注入（低圧注入法による注入）を行うと、ひび割れ全体にポリマーセメントスラリーを充填し易く、水、塩化物、酸性ガス等の劣化因子の浸入を阻害し易いことから好ましい。

乾燥したコンクリートのひび割れにポリマーセメントスラリーを注入すると、ドライアウトが生じ細かいひび割れにポリマーセメントスラリーを充填できない虞があるが、上記工程Ａでひび割れに亜硝酸カルシウム水溶液を注入した後にポリマーセメントスラリーを注入することにより、亜硝酸カルシウム水溶液が潤滑剤のように働き細かいひび割れまでポリマーセメントスラリーを充填することができる。また、ポリマーセメントスラリーに亜硝酸カルシウムが含有すると、防錆性能を有する亜硝酸カルシウムが鉄筋に到達しない虞があるため、鉄筋の腐食を抑制する亜硝酸カルシウム水溶液と、コンクリートと一体化するためひび割れを物理的に塞ぐポリマーセメントスラリーとは別々にひび割れに注入する。

本発明において、シラン系撥水材とは、シラン及び／又はシロキサンを主成分とする撥水材であり、アルキル変性、エポキシ変性、アミノ変性、アミド変性等の各種官能基で変性したシラン及び／又はシロキサンを主成分とするものでもよい。上記工程Ｄで使用するシラン系撥水材は、粘度０．５〜５０ｍＰａ・ｓのものであればよい。粘度が５０ｍＰａ・ｓを超えると、コンクリートへの浸透を阻害し、鉄筋コンクリートの劣化抑制効果が不足する。また、粘度が０．５ｍＰａ・ｓ未満であると、所定量を塗布するための塗布回数が増加するため、作業効率が悪い。塗布回数を少なくでき且つコンクリートへの浸透性に優れることから、本発明で使用するシラン系撥水材は、粘度０．８〜４０ｍＰａ・ｓのものが好ましく、粘度１〜３５ｍＰａ・ｓのものがより好ましい。また、当該シラン系撥水材は、有効成分が９５％以上のものが好ましい。工程Ｄにおけるシラン系撥水材の塗布量は、１００〜４００ｇ／ｍ²とする。１００ｇ／ｍ²未満では鉄筋コンクリートの劣化抑制効果が不足し、４００ｇ／ｍ²を超えると塗布作業に手間が掛かるが４００ｇ／ｍ²を超えてシラン系撥水材を塗布しても水や塩化物等の劣化因子の浸透抑制効果は変わらないという問題がある。より好ましいシラン系撥水材の塗布量は、１５０〜４００ｇ／ｍ²とする。このシラン系撥水材を塗布した表面に、塗料を塗布すると施工前後で外観が変化することから好ましくない。

上記工程Ｄにおいてシラン系撥水材を鉄筋コンクリートの表面に塗布する方法は限定されないが、刷毛による塗布、ローラーによる塗布又は噴霧器による噴霧が、作業効率がよく且つ塗布量を把握し易いことから好ましい例として挙げられる。また、上記工程Ｄにおいてシラン系撥水材を鉄筋コンクリートの表面に塗布する時期は、工程Ｂで塗布した亜硝酸カルシウム水溶液がコンクリート表面に浸透しその表面が乾燥していればよい。更に、工程Ｃで注入したポリマーセメントスラリーが硬化していると好ましい。

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。

［実施例１］
＜促進劣化試験＞
底板から３０mm，長手の横板から等距離の位置に直径１６mm，長さ４００mmの鉄筋を設置した１００×１００×４００mmの型枠に、コンクリート（Ｗ／Ｃ：６５％、単位塩化物イオン量：２kg／ｍ³、圧縮強度：３８Ｎ／mm²）を充填し、翌日脱型後材齢２８日まで２０℃で水中養生を行った。養生後に鉄筋に通電し、型枠の底板により形成された面（試験面）に、幅約１mmのひび割れが発生するまで電蝕を実施した。その後２８日間気中養生（温度：２０℃、湿度：６０％）を行った鉄筋コンクリートを、劣化した鉄筋コンクリートの模擬試験体（基材）として促進劣化試験に用いた。図１に鉄劣化した鉄筋コンクリートの模擬試験体（基材）の模式的なＢ−Ｂ’断面図を示した。また、図２に、劣化した鉄筋コンクリートの模擬試験体（基材）の模式的なＡ−Ａ’断面図を示した。また、図３に、劣化した鉄筋コンクリートの模擬試験体（基材）の模式的な平面図を示した。

作製した基材の試験面に、低圧注入法による注入により電蝕により発生させたひび割れにひび割れ注入材１を充填した（工程Ａ）後、塗布材１を基材の試験面に表１に示す塗布量を刷毛で塗布した（工程Ｂ）。その後、ひび割れ注入材２を上記ひび割れに低圧注入法による注入により充填した（工程Ｃ）。ひび割れ注入材２が硬化後に、基材の試験面に塗布材２を表１に示した塗布量を塗布した（工程Ｄ）。

以下に、試験でひび割れ注入材および塗布材に用いた材料を以下に示した。
・Ａ１：亜硝酸カルシウム水溶液（濃度：３０質量％）
・Ａ２：亜硝酸リチウム水溶液（濃度：４０質量％）
・Ｂ：ポリマーセメントスラリー（セメント用ポリマー：ＳＢＲ系合成樹脂エマルション、セメント：普通ポルトランドセメント、Ｐ／Ｃ：２７％、Ｗ／Ｃ：３３％、含まれる結合材の平均粒子径：４μｍ）
・Ｃ１：シラン系撥水材系撥水材（有効成分：９５質量％以上、粘度：２ｍＰａ・ｓ）
・Ｃ２：シラン系撥水材系撥水材（有効成分：９５質量％以上、粘度：３５ｍＰａ・ｓ）
・Ｃ３：シラン系撥水材系撥水材（有効成分：８０質量％以上、粘度：約２０００ｍＰａ・ｓ）
・Ｃ４：シラン系撥水材系撥水材（有効成分：９０質量％以上、粘度：約７００ｍＰａ・ｓ）

表１に示した補修工法により補修した模擬試験体について、以下の試験サイクルを１サイクルとして５０サイクル及び１００サイクル経過後の補修した模擬試験体の外観観察を行った。
・試験サイクル：１０質量%塩化ナトリウム水溶液に１日浸漬。その後２０℃気中に２日間放置。
その結果を表１に合わせて記載した。このときの評価基準は、以下の通りとした。
・評価基準
○：外観変化なし（目視で確認できる形状変化（新たなひび割れ発生）なし、良好）
△：新たなひび割れ発生（ひび割れ幅：０．１mm未満、問題あり）
×：新たなひび割れ発生（ひび割れ幅：０．１mm以上０．３mm未満、不良）、錆汁発生（総面積：４cm^２未満）
××：激しい劣化発生（ひび割れ幅：０．３mm以上又は錆汁総面積が４cm^２以上、不良）

本発明の実施例に相当する試験水準は、簡便で且つ劣化を充分抑制していた。また、本発明の実施例に相当する試験水準の試験体は、補修前後の外観の変化が殆ど見られなかった。

［実施例２］
＜撥水材の含浸深さ試験＞
コンクリートへの実施例１における塗布材１塗布後に、同塗布材２を塗布したときのコンクリートへの塗布材２の含浸深さを、ＪＳＣＥ−Ｋ５７１「表面含浸材の試験方法（案）」に準じて測定した。コンクリートは実施例１で用いたものと同じ配合として、試験体の大きさを１００×１００×１００mmのとした。塗布材２（シラン系撥水材）の含浸深さの試験結果の評価を、塗布材１及び塗布材２の塗布条件とともに表２に示した。このときの評価基準を以下に示した。
・評価基準
○：含浸深さ３．５mm以上（良好）
△：含浸深さ２〜３．５mm未満（不充分）
×：含浸深さ２．０mm未満（不良）

実施例１における実施例と同じ条件で塗布材をコンクリート表面に塗布した水準（試験Ｎｏ．１１〜１４）は、塗布材２（シラン系撥水材）が３．５mm以上の含浸深さに含浸しており、このことにより、実施例１の実施例に当たる補修方法（鉄筋コンクリートの劣化抑制方法）を施した試験水準の試験体は、劣化を充分抑制されていたと考えられる。

本発明は、劣化した鉄筋コンクリート構造物を簡便な作業で、劣化の進行を抑制できる。

１劣化した鉄筋コンクリートの模擬試験体（基材）
２型枠の底板により形成された面（試験面）
３鉄筋
４電蝕により発生させたひび割れ
５コンクリート

Claims

劣化した鉄筋コンクリートのひび割れに亜硝酸カルシウム水溶液を注入する工程と、該鉄筋コンクリートの表面に亜硝酸カルシウム水溶液を塗布量５０〜３００ｇ／ｍ²で塗布する工程とを行った後に、前記ひび割れにポリマーセメントスラリーを注入し、その後に行う、該鉄筋コンクリートの表面に粘度０．５〜５０ｍＰａ・ｓのシラン系撥水材を塗布量１００〜４００ｇ／ｍ²で塗布する工程を具備することを特徴とする鉄筋コンクリートの劣化抑制方法。
シラン系撥水材を塗布した上記鉄筋コンクリートの表面に塗料を塗布しないことを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリートの劣化抑制方法。