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JPH0693247A - コンクリート構造物の耐凍結除氷塩性の改良 - Google Patents

コンクリート構造物の耐凍結除氷塩性の改良

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Publication number
JPH0693247A
JPH0693247A JP5164232A JP16423293A JPH0693247A JP H0693247 A JPH0693247 A JP H0693247A JP 5164232 A JP5164232 A JP 5164232A JP 16423293 A JP16423293 A JP 16423293A JP H0693247 A JPH0693247 A JP H0693247A
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JP
Japan
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concrete
water
mol
calculated
solution
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Pending
Application number
JP5164232A
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English (en)
Inventor
Hans Jaklin
ハンス・ヤクリン
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリート構造物の耐凍結除氷塩性を改良
することにある。 【構成】 下記組成 ケイ酸 ＳｉＯ2 として計算して ３
０〜３２モル アルカリ金属イオン Ｎａ+1として計算して ２
３〜２４．３モル Ｃ1 〜Ｃ3 アルコール エタノールとして計算して ２
〜２．１モル 炭酸塩 ＣＯ3 -2 として計算して
１．６〜２．１モル 水 少なくとも ４
００モル を有する変性アルカリシリケート溶液からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はコンクリート構造物の耐凍結除氷
塩性の改良に関する。
【０００２】凝固したコンクリート及びモルタルは、常
に水和によりセメントペースト中に形成される微細な毛
細管系を含有し、これは構造体中での水凝縮を促進す
る。毛細管系のため、水は大気湿分から直接吸収される
ばかりでなく、露又は降水として液体の形でも吸収され
る。
【０００３】特定の孔分布に対し、凝結量は、大気の相
対空気湿度によって決まる。
【０００４】水浸透の最大深さは、通常０．６以下の水
／セメント値（Ｗ／Ｃ）を有する全ての適切に作られた
コンクリートにおいては３ｃｍ未満である。
【０００５】１．５〜３ｎｍのゲル孔以外に、高温での
みしか排出されえない固体水と称される水含有量及び１
〜１０μｍの毛細管孔〔Proc. ACI ４３（１９４７年）
１０１〜１３２頁のT. L. Brownyard に従って測定し
た〕を有するものは、混合物の組成及び製造品質によっ
て決まる表面積中で大なる孔及び亀裂が発生する。
【０００６】表面層中に浸透する液体水は、約１１％ま
で膨張し、０．８８〜０．９２ｇ／ｍｌの密度を有する
より軽い氷に変換される。水の一部例えばより狭い毛細
管中に存在する水は、蒸気圧の低下の結果として、例え
ば−１０℃でも尚液体であることができるが、水はいわ
ゆる水ポケット中で凍結し、内部の水は混合され、水が
孔をあけ、亀裂を作り、そしてコンクリート体上に強力
な圧力を働かせる。氷の圧力による膨張は、冷却による
収縮より大である。又水が狭い毛細管中で氷に変えられ
ると、長さの変化は−２０℃で１〜２ｍｍ／ｍの量であ
ることがある。しかしながら、凍結によって最初に一度
損傷を受けたコンクリートは、特に表面で、形成された
より大なる内部構造での開口により解凍時に初めの状態
には戻ることができない。
【０００７】コンクリート上の空気孔（ＡＰ）の効果
は、米国において１９４０年にチャンスによって発見さ
れた。最初、コンクリートの時には存在する良好な凍結
挙動は、幾つかの特殊な種類のセメントにあてはまる。
本来対霜性であると考えられるセメントは、空気孔形成
剤（ＡＰ剤）として作用する潤滑油の僅かな量によって
汚染されていた〔 ZKG. １（１９４８年）９３〜９５頁
のH. Dyckerhoff の論文参照〕。
【０００８】コンクリート中に１６％のＡＰが存在する
と、凍結と解凍の繰返し中に長さを測定したとき、膨張
は観察されず、−２０℃での収縮は数十分の１ｍｍ／ｍ
になり、解凍中同じ状態が達成される、即ち初めの状態
に対する変化が生じない。８〜１０％のＡＰであると、
セメント石は＋２０℃と−２０℃の間でその長さを変え
ない（T. C. Powersによる）。
【０００９】凝固したセメントペースト中の空気孔の効
果は、それらが、コンクリートが湿って来たとき水で満
たされず、毛細管及び亀裂の水の膨張凍結中に容積を維
持するものとして利用され、水圧及び氷圧を防止すると
いう事実に基づいている。氷と水は空気孔中に逃げるこ
とができる。凍結防止効果を示すＡＰの大きさは０．１
〜２ｍｍである。他の研究者の発表するところによれ
ば、ＡＰの直径は０．２ｍｍを越えるべきでない。氷が
自然発生的に形成されるとき、充分に補いかつ早く受容
しうる室を与えるため、含有率は４〜５％であり、空気
孔間の最大距離は０．２５ｍｍであるべきである。
【００１０】凍結−解凍挙動についての空気孔のよい影
響は、強度特性については悪い影響によって妨害され
る。K. Walz （ DAfStb. H. １２３、１９５６年）によ
れば、曲げ強度は導入された空気各１％について２〜３
％低下し、引張り強度は３〜４％低下する。予め注意す
ることにより、当を得た最大値からはずれると、必要な
５％ＡＰ含有率から、１５％まで低下した曲げ強度及び
２０％まで低下した引張り強度が生ずる。
【００１１】ＬＰ法の別の利点は、使用されるべき量の
比較的大きな変動にある。０．５〜２ｇ／Ｋｇセメント
の範囲の量が推奨される。ＡＰ剤の適切な量を提供する
困難性は、ＡＰ剤に対する必要量が、セメントの粉末度
と共に増大する、例えば３０００〜５０００ｃｍ2 ／ｇ
の比表面から約２倍量にまで増大するということにあ
る。セメントの水溶性アルカリはＡＰ形成を促進し、全
ての工業用セメント中に存在する有機物質（０．０１５
％）は必要に応じて増減できる。
【００１２】予備試験によって測定したＡＰ剤の量を、
混合するときに正確な量で加えなければならない。０．
５〜２ｇ／１０００ｇセメントの投入量から見て、これ
は、建造条件下で保証できない注意を必要とする。絶対
量に基づいて、既に小さい差のある０．０５〜０．２％
の添加量では、コンクリートの品質に非常に強大な効果
を有しうる。
【００１３】最良のＡＰ構造物の形成は、更に骨材の量
及び品質によって決まる。骨材内の粒度分布、特に微粒
子割合が、コンクリート中の空気孔の大きさ及び分布に
最も強力な影響を有する。
【００１４】道路面及び空港の着陸地面での凍結損傷
は、これらのコンクリートがＡＰ剤の助けで作られるけ
れども、絶えず増大している。最も重要な理由を以下に
示す：
【００１５】前述した如く、現在まで最適のＡＰ配合及
びＡＰ粒度分布を作ることに成功しなかったことにある
ようである。実際に、決定的な耐凍結−解凍相互作用が
なく、凍結−解凍繰返し中に除氷塩の効果、簡単にして
耐凍結除氷塩の効果に専ら依存している。
【００１６】１９７８年から１９７９年の冬において、
ドイツ国のハイウエイで約３Ｋｇ塩／ｍ2 が散布され
た。コンクリート面での侵害及びその後の鋼強化材の侵
害は、飽和溶液以下の高濃度の塩溶液によって更に行わ
れる。
【００１７】都市の道路を、塩を散布することによって
解凍するとき、塩と氷からなるいわゆる寒剤が先ず形成
され、表面層の温度の急激な低下を生ぜしめる。実際に
これはコールドショックと称される。
【００１８】日中、特に太陽放射線の影響の下では、水
の蒸発により、溶融物水中の塩濃度が上昇する。落日
後、温度の低下があり、塩に対する溶解度が低下し、水
の一部が氷に変わったとき更に低下し、これが再び塩濃
度を増大させる。塩結晶化が氷の膨張のための有効孔容
積を減じ、従ってコンクリート表面中での圧力を増大す
る。除氷塩の水和物形成は更に内部圧の上昇を生ぜし
め、これは表面層が氷でカバーされ、水及び塩の逃散を
妨げることから更に大となる。ＮａＣｌとＮａＣｌ・２
Ｈ2 Ｏは、約０℃（正確には＋０．１５℃）の温度で既
に同じ量で平衡である。
【００１９】損傷されたコンクリートの面及び鋼強化材
を保護するため、損傷されたコンクリートを、シラン、
シロキサン又はポリシロキサンで疎水性化する計画がな
された。しかしながら、これは、疎水性化の耐薬品性が
不充分なため満足できるものではなかった。
【００２０】特にセメント結合及びライム結合ビルディ
ング材料の反応は重要である。これらの物質は新しい反
応生成物を形成し、何年後でも、前記反応は内面で好ま
しく生起する。新しい非疎水性面がこれによって形成さ
れ、孔の内壁に接着する界面活性剤が新しい反応生成物
中に導入され、かくして無効になる。
【００２１】第二の点は、ビルディング材料と向い合っ
た周囲物質の反応性である。アルカリ性ビルディング材
料のカーボネート化により、孔溶液のｐＨ値及び内面の
組成が変化し、これは疎水性化剤の脱着を生ぜしめるこ
とがある。
【００２２】疎水性化で遭遇する別の問題は、疎水性化
されたビルディング材料が２回処理できないことにあ
る、何故なら、一般に疎水性化剤は既に処理された孔中
には浸透できないからである。従って第二被覆は含浸の
場合には推奨できない。以前に疎水性化された構造体の
再開発が同様に問題になっている。
【００２３】鋼強化材を有するコンクリートの疎水性化
は、組込まれた鋼の腐蝕防止には不利益である。カーボ
ネート化はコンクリートのアルカリ度を低下させ、鋼表
面の抑制を低下させる。孔開口は液体水によって妨げら
れないから、二酸化炭素、大気酸素及び水蒸気は、それ
らが鉄に到達するまで妨害なしに損傷されたコンクリー
ト中に向って侵入できる。強化材上での湿分の僅かな接
着が、鋼の腐蝕を開始し、継続する。
【００２４】従って新しいコンクリート構造物に充分な
耐凍結除氷塩を提供し、古いビルディングを同様に凍結
及び除氷塩に対して抵抗性にし、更に強化材料を腐蝕に
対して保護するための必要が存在する。
【００２５】これらの問題は、本発明により、低級アル
コール及び炭酸イオンによって変性された水性アルカリ
シリケート溶液を用いることによって解決される。この
溶液の１０Ｋｇは大体下記組成を有する：
【００２６】ケイ酸 ＳｉＯ2 として計
算して ３０〜３２モル アルカリ金属イオン Ｎａ+1として計算して ２
３〜２４．３モル Ｃ1 〜Ｃ3 アルコール エタノールとして計算して ２
〜２．１モル 炭酸塩 ＣＯ3 -2 として計算して
１．６〜２．１モル 水 少なくとも ４
００モル
【００２７】アルカリ金属イオンはナトリウム又はカリ
ウムイオンとして存在するのが好ましい。溶液は１０〜
１２ｍＰａ・ｓの粘度を有する。エタノールが好ましい
アルコールである。
【００２８】溶液の適用は簡単でかつ作業に殆ど費用は
かからない。保護せんとするコンクリート面は、異物質
を含有してはならず、掃引によって簡単に分離した塵埃
やこすり落されるコンクリートを含んではならない。強
力な掃引及びサンドブラストは必要ない。更にコンクリ
ート面は乾燥する必要はない。水たまり、死水又は流動
水を除去するか排液することが必要なだけである。
【００２９】濃度を増大させた三つの被覆が有利であ
り、通常の被覆法で適用できる。最初の溶液は、１容量
部の溶液対３容量部の水の比で第一被覆のために水で稀
釈する。これは、この場合、ケイ酸、アルカリ金属イオ
ン、アルコール及び炭酸塩の前記したモル量に対し、水
約１２００モルであることを意味する。
【００３０】第二被覆に対しては稀釈を少なくする、割
合は溶液１容量部対水２容量部であり、第三被覆に対す
る稀釈は１：１である。被覆間の待ち時間は気象条件に
よって決まり、通常は数時間である。水で稀釈せずに付
与することも、特に強力に損傷されたコンクリート面を
含むときには、可能である。
【００３１】適用する量はコンクリートの条件によって
決まる。それらは１００ｇ／ｍ2 コンクリート面より
大、好ましくは１００〜３００ｇ／ｍ2 コンクリート面
の量的範囲であり、例外的な場合にはそれより大であ
る。
【００３２】本発明により処理できるコンクリート構造
物は、主として、道路、高速道路、橋及びそれらのクラ
ウン、駐車場、空港滑走路及び除氷塩の負担に悩まされ
る一般のコンクリート構造物の如き、鉄又は鋼強化材を
有するコンクリート構造物である。
【００３３】変性アルカリシリケート溶液の使用の効率
を、コンクリート試料を用いて試験した。それらは、前
述した如く濃度を増大させて３回被覆後、ＯＥＮＯＲＭ
３３０６による非処理比較例と共に試験した。
【００３４】コンクリート面の二つの異なる損傷度に擬
制するため、寸法２０×２０×７ｃｍを有し、強度クラ
スＢ４５及び標準ＤＩＮ １０４５の、そして二つの限
界粒度分布曲線Ａ８及びＢ８の間の区域で８ｍｍの最大
粒度を有する骨材の粒度分布曲線Ａ／Ｂ８のコンクリー
ト試料を、その試験面をサンドブラスト又はワイヤーブ
ラシで溶液で処理する前に前処理した。
【００３５】処理は下記組成を有する溶液で行った。
【００３６】 ＳｉＯ2 として計算したケイ酸 ３１モル Ｎａ+1イオン ２３．６モル エタノール ２．１モル ＣＯ3 -2 として計算した炭酸塩 １．９モル 水 ４２０モル
【００３７】サンドブラストした面（試料Ａ）は、２２
３．８ｇ初期溶液／ｍ2 コンクリート面を使用し、ブラ
シ掛けした面（試料Ｂ）は１６３．８ｇ初期溶液／ｍ2
コンクリート面を使用した。
【００３８】５０サイクル終了後、被覆面は何ら変化を
示さなかった、即ち凍結損傷は生ぜず、耐候試験でも重
量損失はなかった。ＯＥＮＯＲＭ ３３０６により要求
される条件（最大５０ｇ重量損失）は溶液で含浸したコ
ンクリート試験体の全てで満たされた。非被覆の比較例
は４０サイクル後試験から外した、何故なら、それらは
既に大きな損傷を示したからである。耐候試験は次の如
く測定された：
【００３９】試料Ａ非処理：５１１．２５ｇ損失／ｍ2
コンクリート面。 試料Ｂ非処理：７３４．２５ｇ損失／ｍ2 コンクリート
面。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンクリート構造物の耐凍結除氷塩性を
    改良するため、下記組成 ケイ酸 ＳｉＯ2 として計算して ３
    ０〜３２モル アルカリ金属イオン Ｎａ+1として計算して ２
    ３〜２４．３モル Ｃ1 〜Ｃ3 アルコール エタノールとして計算して ２
    〜２．１モル 炭酸塩 ＣＯ3 -2 として計算して
    １．６〜２．１モル 水 少なくとも ４
    ００モル を有することを特徴とする変性アルカリシリケートの溶
    液の用途。
  2. 【請求項２】 １００ｇ／ｍ2 コンクリート面より大な
    る量で請求項１の変性アルカリシリケート溶液を適用す
    ることを特徴とするコンクリート構造物の耐凍結除氷塩
    性を改良する方法。
  3. 【請求項３】 利用した量が、１００〜３００ｇ／ｍ2
    コンクリート面であることを特徴とする請求項２の方
    法。
  4. 【請求項４】 新しい大型構造物および構造体の表面処
    理を、コンクリートの仕上げ後２８日以後に行うことを
    特徴とする請求項２又は３の方法。
  5. 【請求項５】 コンクリートの表面が、単なる掃引によ
    って異物質及び分離しているコンクリート材料を含んで
    いないことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項の方
    法。
  6. 【請求項６】 濃度を増大させて複数の被覆を適用する
    ことを特徴とする請求項２〜５の何れか１項の方法。
JP5164232A 1992-06-10 1993-06-08 コンクリート構造物の耐凍結除氷塩性の改良 Pending JPH0693247A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4219034.7 1992-06-10
DE4219034A DE4219034A1 (de) 1992-06-10 1992-06-10 Verbesserung der Frost-Tausalz-Beständigkeit von Betonkonstruktionen

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JPH0693247A true JPH0693247A (ja) 1994-04-05

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ID=6460737

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5164232A Pending JPH0693247A (ja) 1992-06-10 1993-06-08 コンクリート構造物の耐凍結除氷塩性の改良

Country Status (7)

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US (1) US5395658A (ja)
EP (1) EP0575799B1 (ja)
JP (1) JPH0693247A (ja)
AT (1) ATE144237T1 (ja)
CA (1) CA2097846C (ja)
DE (2) DE4219034A1 (ja)
DK (1) DK0575799T3 (ja)

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