特許 5730627 アルミナセメント組成物用の養生剤及びそれを用いた補修工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5730627

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】アルミナセメント組成物用の養生剤及びそれを用いた補修工法

(51)【国際特許分類】

   C04B 40/04 20060101AFI20150521BHJP

   B28B 11/24 20060101ALI20150521BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   C04B40/04

   B28B11/24

   E04G23/02 D

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-59803(P2011-59803)

(22)【出願日】2011年3月17日

(65)【公開番号】特開2012-193089(P2012-193089A)

(43)【公開日】2012年10月11日

【審査請求日】2014年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003296

【氏名又は名称】電気化学工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】田原 和人

(72)【発明者】

【氏名】高木 聡史

(72)【発明者】

【氏名】串橋 巧

【審査官】 永田 史泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−７０４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ７／００−３２／０２

Ｃ０４Ｂ４０／００−４０／０６

Ｃ０４Ｂ４１／６８

Ｃ０４Ｂ１０３／００−１１１／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミナセメント、ポゾラン物質、及び骨材を含有するアルミナセメント組成物に水を加えモルタルを調製し、硬化する前にモルタルの表面に塗布又は散布することを特徴とするアルミナセメント組成物用の養生剤であって、珪酸リチウムを含有する養生剤。

【請求項2】

養生剤１００質量部中、Ｌｉ_２Ｏとして０．１〜１０質量部、ＳｉＯ_２として１〜３０質量部含有し、ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比が２〜８である請求項１記載のアルミナセメント組成物用の養生剤。

【請求項3】

請求項１または２記載のアルミナセメント組成物用の養生剤を、アルミナセメント組成物に水を加えモルタルを調製し、硬化する前にモルタルの表面に塗布又は散布することを特徴とする、アルミナセメント組成物用の養生剤の施工方法。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のアルミナセメント組成物用養生剤を、アルミナセメント組成物に水を加えモルタルを調製し、硬化する前にモルタルの表面に塗布又は散布したアルミナセメント構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造物の補修、特に硫酸により劣化を受けた下水処理施設のコンクリート構造物の補修などに使用するアルミナセメント組成物用の養生剤およびそれを用いた補修工法に関する。

【背景技術】

【0002】

セメント系材料は、打設後から硬化するまでの間に水分が蒸発すると、表面にひび割れが生じ、また、硬化後の強度が低下する。
特に、下水道処理施設の補修に多く用いられるアルミナセメント系材料は、保水性が悪く、水分の蒸発が著しい。その結果、表面のひび割れに加え、表層部がドライアウトし、強度が著しく低下し十分な付着強度が得られないという課題があった。特に気温が高い時や、湿度の低い時等においては、水分の蒸発が早いためそれらの問題が生じやすい。
このため、従来から、セメント系材料打設後から硬化するまでの間に、一般に、散水養生、シート養生、バルーン養生、被膜養生等の養生が行われており、これらの養生方法により、打設後の材料表面からの水分蒸発を防止することが行われている。
しかしながら、散水養生は、セメント系材料がある程度硬化した後にしか行うことができないため、散水養生開始までの間の水分蒸発を抑制することはできない。また、湿度の低い時には蒸発速度が速く、何度も散水作業を行わなければならない。

【0003】

シート養生については、長期に養生する際には、シートを現場にそのまま放置することが必要であり、また、施工面積が増大するにつれて使用するシートも増加し、作業が面倒で手間がかかり、硬化後はシートの撤去が必要であるため、廃棄物の量も増える。
また、被膜養生剤としては、二液硬化型のエポキシ系のものやパラフィン系のもの、水性のエマルジョン系のものが種々知られているが、これらは、セメント系材料が硬化した後に塗布するものであり、硬化後の水分の蒸発を抑止しひび割れを防止することはできても、セメント系材料が硬化する前のドライアウトやひび割れを防止することは困難であった。

【0004】

セメント系材料が水和硬化した後に、セメント系材料の表面層を化学的に改質することで強化する方法として、珪酸ソーダや珪酸リチウムのような珪酸アルカリ金属水溶液のものが多く使用されており、珪酸アルカリ水溶液にポリマーエマルションを添加した処理液を、すでに硬化したセメント系材料の表面から含浸させ、これを乾燥させることで表面層を改質して強化する方法が提案されている（特許文献１）。
しかしながら、これらの方法もセメント系材料が硬化した後に使用するものであり、硬化後に使用セメント系材料が硬化する前のドライアウトやひび割れを防止することは困難であった。
また、ポリマーエマルションにリチウム塩を混入した処理液を、硬化前のフレッシュな状態のセメント系材料に塗布する被覆養生剤として用いる工法が提案されている（特許文献２）。

【0005】

本発明者らは、前記課題を解決するため、種々検討を重ねた結果、特定のアルミナセメント組成物に対して特定の組成の養生剤を用いることで著しい養生効果があることを見出し、本発明を完成するに至った。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６０−１０８３８４号公報

【特許文献2】特開２００６−２４８８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

劣化したコンクリート構造物の補修などに用いるアルミナセメント組成物が、硬化するまでの水分の逸脱を防止し、それにより、ドライアウトや初期ひび割れを防止する養生剤及びそれを用いた補修工法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、（１）アルミナセメント、ポゾラン物質、及び骨材を含有するアルミナセメント組成物に水を加えモルタルを調製し、硬化する前にモルタルの表面に塗布又は散布することを特徴とするアルミナセメント組成物用の養生剤であって、珪酸リチウムを含有する養生剤、（２）養生剤１００質量部中、Ｌｉ_２Ｏとして０．１〜１０質量部、ＳｉＯ_２として１〜３０質量部含有し、ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比が２〜８である（１）記載のアルミナセメント組成物用の養生剤、（３）（１）または（２）のアルミナセメント組成物用の養生剤を、アルミナセメント組成物に水を加えモルタルを調製し、硬化する前にモルタルの表面に塗布又は散布することを特徴とする、アルミナセメント組成物用の養生剤の施工方法、（４）（１）又は（２）のアルミナセメント組成物用養生剤を、アルミナセメント組成物に水を加えモルタルを調製し、硬化する前にモルタルの表面に塗布又は散布したアルミナセメント構造物、である。

【発明の効果】

【0009】

本発明のアルミナセメント組成物用の養生剤は、流動性、作業性に優れる。さらに、初期ひび割れ抵抗性、ドライアウト抵抗性などに優れるため水分蒸発による表面層の強度低下を防止し、強度発現性が早く耐久性の高い構造物を得ることができる。
さらに、本発明の養生剤は取り扱いが容易であり、簡便に施工でき、硬化前のフレッシュな状態のアルミナセメント組成物のモルタルに塗布することで、本発明の養生剤の効果を一層有効に発現させることができる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。

【0011】

本発明で使用するアルミナセメント組成物とは、アルミナセメント、ポゾラン物質、及び骨材を含有するものである。
本発明で使用するポゾラン物質は、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、メタカオリンおよびシリカフュームの中から選ばれた少なくとも１種以上であることが好ましい。
ポゾラン物質はアルミナセメントと併用することで、水和物の相転移による強度低下を抑制する目的や、施工時のモルタルのダレ抵抗性を向上させる目的で使用するものである。ポゾラン物質の粉末度は、水和活性の点でブレーン比表面積３０００ｃｍ^２／ｇ以上が好ましい。
ポゾラン物質の使用量は、通常、アルミナセメント１００部に対して、５０〜２００部が好ましく、１００〜１５０部がより好ましい。なお、シリカフュームは、アルミナセメント１００部に対して１〜１０部が好ましい。

【0012】

本発明で使用するアルミナセメント組成物には、急硬材、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、凝結調整剤、ベントナイトやヘクトライトなどの粘土鉱物、ハイドロタルサイトなどのアニオン交換体、水ガラスなどのアルカリ金属珪酸塩、ビニロンやナイロンなどの有機繊維等の混和材料からなる群のうちの一種又は二種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で併用することが可能である。

【0013】

市販のアルミナセメント組成物として、電気化学工業社製「デンカサンタイトＴＹＰＥ−Ｋ」、エレホン化成社製「アシドバリアＡＤ−２」、宇部興産製「Ｕ−アシテクトＮ」などが挙げられる。

【0014】

本発明で使用する養生剤は珪酸リチウムを含み、養生剤１００部中、Ｌｉ_２Ｏとして０．１〜１０部含有し、ＳｉＯ_２として、１〜３０部含有し、ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比が２〜８であることを特徴とする。
Ｌｉ_２Ｏ含有量は、養生剤１００部中、０．１〜１０部が好ましく、０．５〜５部がより好ましい。Ｌｉ_２Ｏ含有量が０．１部未満だと十分な硬化促進効果が得られず、５部を超えてもそれ以上の促進効果は期待できない。ＳｉＯ_２含有量は、養生剤１００部中、１〜３０部が好ましく５〜２５部がより好ましい。ＳｉＯ_２含有量が１部未満だと十分な硬化促進効果が得られず、３０部を超えると、粘度が高くなり、作業性を損なう場合がある。ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比は２〜８が好ましく、３〜５がより好ましい。２未満だと硬化促進効果が強すぎ、長期強度の増進が期待できない。８を超えると十分な硬化促進効果が得られない。

【0015】

本発明の養生剤には、亜硝酸リチウム、水酸化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウムなどのうちの１種または２種以上の硬化促進剤、また、乾燥収縮低減剤や消泡剤等の添加剤を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。

【0016】

本発明の養生剤の施工方法は、養生剤を硬化前のフレッシュな状態のアルミナセメント組成物表面に塗布又は散布することを特徴とする。
モルタルが完全に硬化する前とは、気温、湿度などにより異なるが、通常、ＪＩＳ Ａ １１４７ コンクリートの凝結時間試験方法によって始発と判定されるまでの間である。
塗付方法は、刷毛塗り、ローラー塗り、または噴霧機による散布いずれの方法によっても施工可能である。

【0017】

本発明の養生剤の使用量は、特に限定されるものではないが、１ｍ^２当たり、３０〜３００ｇの範囲で使用することが好ましく、５０〜１５０ｇがより好ましい。３０ｇ未満では均一に塗布することは難しく十分な養生効果を得られない場合があり、３００ｇを超えてもさらなる効果の向上が期待できない。

【0018】

本発明で云うアルミナセメント構造物とは、本発明のアルミナセメント組成物の養生剤、及びそれを使用した補修工法により、補修を行ったコンクリート構造物であり、劣化したコンクリート構造物の耐久性が著しく向上するものである。

【0019】

以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【実施例】

【0020】

「実験例１」
アルミナセメント１００部に対して、表１に示す種類と量のポゾラン物質、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとし、アルミナセメント組成物を調製した。
このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１４部加え、モルタルを調製し、硬化前のモルタル表面に本発明の養生剤Ａを１ｍ^２当たり１００ｇの割合で刷毛を用いて塗布した。さらに、この硬化体を用いてモルタルの耐硫酸性、保水率、初期ひび割れ抵抗性、および表層引張強度を測定した。

【0021】

（使用材料）
アルミナセメント：アルミナセメント１号、市販品
ポゾラン物質Ａ：高炉水砕スラグ微粉末、ブレーン比表面積７０００ｃｍ^２／ｇ、市販品
ポゾラン物質Ｂ：フライアッシュ、ブレーン比表面積４０００ｃｍ^２／ｇ、市販品
ポゾラン物質Ｃ：メタカオリン、ＢＥＴ比表面積１０ｍ^２／ｇ、市販品
ポゾラン物質Ｄ：シリカフューム、ＢＥＴ比表面積２０ｍ^２／ｇ、市販品
ポゾラン物質Ｅ：ポゾラン物質Ａ５０部と、ポゾラン物質Ｂ５０部の混合物、ブレーン比表面積６０００ｃｍ^２／ｇ、市販品
骨材：珪砂、商品名：Ｎ５０号珪砂（最大粒径：１．２ｍｍ 日瓢礦業社製）
水：水道水
養生剤Ａ：珪酸リチウム水溶液、商品名：リチウムシリケート１：４（ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比：４．０ 固形分濃度：２２．６％ 本荘ケミカル社製）

【0022】

(試験方法)
耐硫酸性試験： ２０℃/ＲＨ５０％の恒温恒湿室において、練り混ぜたモルタルを１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの型枠に打設し、２４時間後に硬化体を脱型、材齢２８日まで２０℃/ＲＨ５０％の恒温恒湿室において乾燥養生後、打設面のみを残し、耐酸性エポキシ樹脂で被覆した。温度２０℃で５％硫酸水溶液中に２８日間浸漬したときの打設面からの硫酸イオンの浸透深さを測定した。浸透深さの判定はフェノールフタレイン法で行った。
保水率：練り混ぜたモルタルをφ５×２．５ｃｍに成形し、速やかにその質量を測定し、温度２０℃、湿度６０％の室内に２４時間放置した後、再び質量を測定した。
保水率（％）＝（２４時間後の質量／成型直後の質量）×１００
初期ひび割れ抵抗性：練り混ぜたモルタルを縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ６ｃｍのコンクリート製平板に厚さ１０ｍｍとなるようにコテで塗り付け、温度５℃、湿度４０％、平均風速２ｍ／ｓの空間に放置し、１日後に発生した幅０．２ｍｍ以上のひび割れ全長さを測定した。
表層引張強度：練り混ぜたモルタルを縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ×厚さ６ｃｍのコンクリート製平板に厚さ１０ｍｍとなるようにコテで塗り付け、温度５℃、湿度４０％、平均風速２ｍ／ｓの空間に放置し、φ５５ｍｍのコアドリルで硬化したモルタルを下地コンクリートまで削孔し、エポキシ樹脂で引張試験用のアタッチメントを取り付け、所定の材齢となった時点で建研式引張試験機により測定した。得られた値を表層引張強度とした。

【0023】

【表1】

【0024】

表１より、本発明の養生剤は、特定のアルミナセメント組成物に対して、優れた養生効果を有し、耐硫酸性、保水率、表層引張強度および初期ひび割れ抵抗性が優れていることが判る。

【0025】

「実験例２」
アルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとし、アルミナセメント組成物を調製した。このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１４部加え、モルタルを調製し、供試体を作製した。モルタル表面に表２に示す養生剤を１ｍ^２当たり１００ｇの割合で刷毛を用いて塗布したこと以外は実験例１と同様に行った。

【0026】

(使用材料)
養生剤Ｂ：珪酸リチウム水溶液、商品名：リチウムシリケート２５（ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比：２．５ 固形分濃度：２２．６％ 日産化学社製）
養生剤Ｃ：珪酸リチウム水溶液、商品名：リチウムシリケート７５（ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比：７．５ 固形分濃度：２２．６％ 日産化学社製）

【0027】

【表2】

【0028】

表２より、本発明の塗布養生剤は、優れた養生効果を有し、耐硫酸性、保水率、表層引張強度および初期ひび割れ抵抗性が優れていることが判る。

【0029】

「実験例３」
アルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとし、アルミナセメント組成物を調製した。このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１４部加え、モルタルを調製し、供試体を作製した。モルタル表面に表２に示す養生剤を１ｍ^２当たり１００ｇの割合で刷毛を用いて塗布したこと以外は実験例１と同様に行った。

【0030】

（使用材料）
養生剤Ｄ：養生剤Ａ１００部と水２００部の混合物（Ｌｉ_２Ｏ含有量：０．８％、ＳｉＯ_２含有量：６．７％）
養生剤Ｅ：養生剤Ａ１００部と水４００部の混合物（Ｌｉ_２Ｏ含有量：０．５％、ＳｉＯ_２含有量：４．０％）
養生剤Ｆ：養生剤Ａ１００部と水９００部の混合物（Ｌｉ_２Ｏ含有量：０．２％、ＳｉＯ_２含有量：２．０％）
養生剤Ｇ：養生剤Ａ１００部と水１９００部の混合物（Ｌｉ_２Ｏ含有量：０．１％、ＳｉＯ_２含有量：１．０％）

【0031】

【表3】

【0032】

表３より、本発明の養生剤は、優れた養生効果を有し、耐硫酸性、保水率、表層引張強度および初期ひび割れ抵抗性が優れていることが判る。

【0033】

「実験例４」
アルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとし、アルミナセメント組成物を調製した。このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１４部加え、モルタルを調製し、供試体を作製した。モルタル表面に養生剤Ａを１ｍ^２当たり表４に示す割合で刷毛を用いて塗布したこと以外は実験例１と同様に行った。

【0034】

【表4】

【0035】

表４より、本発明の塗布養生剤は、優れた養生効果を有し、耐硫酸性、保水率、表層引張強度および初期ひび割れ抵抗性が優れていることが判る。

【0036】

「実験例５」
アルミナセメント１００部に対して、ポゾラン物質Ａ１００部、さらに、アルミナセメントとポゾラン物質の合計１００部に対して、骨材１７０部を加えドライモルタルとしアルミナセメント組成物を調製した。このアルミナセメント組成物１００部に対して水を１４部加え、モルタルを調製し、供試体を作製した。表５に示した供試体作製後に経過した時間においてモルタル表面に養生剤Ａを１ｍ^２当たり１００ｇの割合で刷毛を用いて塗布したこと以外は実験例１と同様に行った。なお、ＪＩＳＡ １１４７によって判定された始発時間は１０時間２０分であった。

【0037】

【表5】

【0038】

表５より、本発明の養生剤は、完全に硬化する前のフレッシュな状態のアルミナセメント組成物に塗布することで優れた養生効果を有し、耐硫酸性、保水率、表層引張強度および初期ひび割れ抵抗性が優れていることが判る。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明のアルミナセメント組成物用の養生剤及びそれを用いた補修工法は、アルミナセメント組成物のモルタルの初期および長期の養生効果が優れるため、散水養生やシート養生などの煩わしい作業を必要としなくなる。さらに、保水性、初期ひび割れ抵抗性、表層引張強度、耐硫酸性などに優れるため長期耐久性が良好なコンクリート構造物の補修を容易に行うことが可能となるので、下水処理施設などの土木分野に幅広く適用できる。