特開 2024-76665 ひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024076665

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】ひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物

(51)【国際特許分類】

   E02D 29/05 20060101AFI20240530BHJP

   E02D 37/00 20060101ALI20240530BHJP

   E04B 1/62 20060101ALN20240530BHJP

【ＦＩ】

E02D29/05 F

E02D37/00

E04B1/62 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188343

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】899000057

【氏名又は名称】学校法人日本大学

(74)【代理人】

【識別番号】100104927

【弁理士】

【氏名又は名称】和泉 久志

(72)【発明者】

【氏名】田中 徹

(72)【発明者】

【氏名】守屋 健一

(72)【発明者】

【氏名】大橋 英紀

(72)【発明者】

【氏名】原田 匠

(72)【発明者】

【氏名】岡田 裕平

(72)【発明者】

【氏名】サンジェイ パリーク

【テーマコード（参考）】

2D147

2E001

【Ｆターム（参考）】

2D147AA05

2D147NA06

2E001DH35

2E001EA01

2E001FA30

2E001FA51

2E001GA12

2E001KA05

(57)【要約】

【課題】施工後のメンテナンスにかかる労力及び費用を軽減するとともに、鉄筋の腐食を確実に防止し、かつ簡単な構造でひび割れが補修できるようにする。
【解決手段】他の部位よりひび割れが発生しやすい弱部においてひび割れが形成されると想定されるコンクリート内部に、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材を含むコンクリート製の自己治癒パネル３が埋設されている。一実施形態例では、前記弱部が、コンクリート構造物の隅角部２であり、前記自己治癒パネル３が、前記隅角部の背面側に前記隅角部２に沿って配置されている。他の実施形態例では、前記弱部が、コンクリート構造物の表面に形成されたひび割れ誘発目地５であり、前記自己治癒パネル３が、前記ひび割れ誘発目地の背面側に前記ひび割れ誘発目地に沿って配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

他の部位よりひび割れが発生しやすい弱部においてひび割れが形成されると想定されるコンクリート内部に、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材を含むコンクリート製の自己治癒パネルが埋設されていることを特徴とするひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物。

【請求項2】

前記弱部が、コンクリート構造物の隅角部であり、
前記自己治癒パネルが、前記隅角部の背面側に前記隅角部に沿って配置されている請求項１記載のひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物。

【請求項3】

前記弱部が、コンクリート構造物の表面に形成されたひび割れ誘発目地であり、
前記自己治癒パネルが、前記ひび割れ誘発目地の背面側に前記ひび割れ誘発目地に沿って配置されている請求項１記載のひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物。

【請求項4】

前記自己治癒パネルが、コンクリート構造物の表面と配力筋との間に配置されている請求項１記載のひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バクテリアの代謝活動によるひび割れの自己治癒性能を有するパネルが所定位置に埋設されたコンクリート構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート構造物にひび割れが生じると、美観を損なうだけでなく、このひび割れを通じて雨水がコンクリート内部に浸入し、鉄筋の腐食の原因となる。

【0003】

一方、コンクリート構造物では、断面急変部の応力集中によるひび割れや、セメントの水和熱や外気温等による温度変化、乾燥収縮等、外力以外の要因による変形に伴うひび割れが発生することがある。このようなひび割れは、コンクリート配合や打設方法あるいは打設後の養生に十分な配慮をしたとしても、ひび割れ発生の抑制には限度があり、完全に防止することは難しい。

【0004】

ひび割れの補修方法として、従来より、次の方法が知られていた。第１の補修方法は、定期的な目視調査を実施し、ひび割れの発生を確認した部分に樹脂注入などの補修を行う。第２の補修方法は、施工するコンクリートに、ひび割れの自己治癒性能を有するバクテリアを含有させ、このバクテリアの代謝活動によってひび割れを自己治癒させる（下記特許文献１～３）。第３の補修方法は、構造物に発生するひび割れの位置を制御するため、断面欠損部（ひび割れ誘発目地）をあらかじめ設けておき、この部分にひび割れを誘発させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１３－５２３５９０号公報

【特許文献2】特開２０１６－３４８９８号公報

【特許文献3】特表２０１７－５２２２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前述の第１の補修方法では、定期的な目視調査が必要であり、コンクリート構造物のライフサイクルコストが高くなる場合がある。また、ひび割れの発生から発見や補修実施までにタイムラグがあり、内部の鉄筋の腐食が開始する場合がある。

【0007】

前記第２の補修方法では、ひび割れは部分的であるのに対し、コンクリートに自己治癒性能を付加するには施工する全てのコンクリートにバクテリアを含有させなければならないため、費用が嵩む。

【0008】

前記第３の補修方法では、発生したひび割れを調査し、補修の検討を行う必要がある。また、ひび割れ誘発目地にゴムなどの異種材料を埋め込む必要があり、仕組みが複雑なものが多い。

【0009】

そこで本発明の主たる課題は、施工後のメンテナンスにかかる労力及び費用を軽減するとともに、鉄筋の腐食を確実に防止し、かつ簡単な構造でひび割れが修復できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、他の部位よりひび割れが発生しやすい弱部においてひび割れが形成されると想定されるコンクリート内部に、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材を含むコンクリート製の自己治癒パネルが埋設されていることを特徴とするひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物が提供される。

【0011】

上記請求項１記載の発明では、他の部位よりひび割れが発生しやすい弱部においてひび割れが形成されると想定されるコンクリート内部に、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材を含むコンクリート製の自己治癒パネルが埋設されているため、コンクリート構造物の施工後にひび割れが発生しても、ひび割れが前記自己治癒パネルまで進展することにより、この自己治癒パネルに含まれる前記補修材中のバクテリアの代謝活動によってひび割れが修復され、閉塞する。このように、施工後にひび割れが発生してもバクテリアの代謝活動によって自然に修復されるため、施工後のメンテナンスにかかる労力及び費用が軽減できるとともに、鉄筋の腐食を確実に防止することができる。更に、コンクリート構造物の施工時に、ひび割れが発生しやすい弱部に自己治癒パネルを埋設しておくだけで、ひび割れが自然に修復されるので、簡単な構造でひび割れの修復が行えるようになる。

【0012】

請求項２に係る本発明として、前記弱部が、コンクリート構造物の隅角部であり、
前記自己治癒パネルが、前記隅角部の背面側に前記隅角部に沿って配置されている請求項１記載のひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物が提供される。

【0013】

上記請求項２記載の発明では、ボックスカルバートなど、コンクリート構造物の隅角部が乾燥収縮によるひび割れや温度ひび割れが発生しやすい弱部とされるケースであり、この場合には、前記自己治癒パネルを、前記隅角部の背面側に前記隅角部に沿って配置する。

【0014】

請求項３に係る本発明として、前記弱部が、コンクリート構造物の表面に形成されたひび割れ誘発目地であり、
前記自己治癒パネルが、前記ひび割れ誘発目地の背面側に前記ひび割れ誘発目地に沿って配置されている請求項１記載のひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物が提供される。

【0015】

上記請求項３記載の発明では、あらかじめ定められた位置にひび割れを集中させる目的で所定の間隔で断面欠損部（ひび割れ誘発目地）を設け、このひび割れ誘発目地にひび割れを人為的に生じさせることがあるが、このひび割れ誘発目地が前記弱部とされるケースである。この場合には、前記自己治癒パネルを、前記ひび割れ誘発目地の背面側に前記ひび割れ誘発目地に沿って配置する。

【0016】

請求項４に係る本発明として、前記自己治癒パネルが、コンクリート構造物の表面と配力筋との間に配置されている請求項１記載のひび割れの自己治癒性能を有するパネルを備えたコンクリート構造物が提供される。

【0017】

上記請求項４記載の発明では、前記自己治癒パネルを、コンクリート構造物の表面と配力筋との間に配置してあるため、コンクリート構造物の表面に発生したひび割れが、自己治癒パネルで修復されるので、鉄筋にまでひび割れが進展せず、鉄筋の腐食が確実に防止できる。

【発明の効果】

【0018】

以上詳説のとおり本発明によれば、施工後のメンテナンスにかかる労力及び費用が軽減できるとともに、鉄筋の腐食が確実に防止でき、かつ簡単な構造でひび割れが修復できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１形態例を示す、(A)は断面図、(B)は斜視図である。

【図2】変形例を示す断面図である。

【図3】バクテリアの代謝活動を示す模式図である。

【図4】本発明の第２形態例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

【0021】

本発明に係るコンクリート構造物は、他の部位よりひび割れが発生しやすい弱部においてひび割れが形成されると想定されるコンクリート内部に、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材を含むコンクリート製の自己治癒パネルを埋設したものである。前記自己治癒パネル以外のコンクリートには、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材が含有されていない。

【0022】

前記コンクリート構造物では、予め自己治癒バクテリアを添加したコンクリート製の自己治癒パネルを製造しておき、この自己治癒パネルをコンクリート構造物のひび割れが発生しやすい弱部に埋設することにより、コンクリート構造物の施工後に弱部でひび割れが発生しても、埋設された前記自己治癒パネルにひび割れが進展することにより、前記自己治癒パネルに含まれる前記補修材中のバクテリアの代謝活動によってひび割れが修復され、閉塞する。

【0023】

このように、施工後にひび割れが発生してもバクテリアの代謝活動によって自然に修復されるため、施工後のメンテナンスにかかる労力及び費用が軽減できるとともに、ひび割れを通じてコンクリート内部に水分が供給されにくくなるので、コンクリート構造物に埋設された鉄筋の腐食を確実に防止することができる。更に、コンクリート構造物の施工時に、ひび割れが発生しやすい弱部に自己治癒パネルを設置しておくだけで、ひび割れが自然に修復されるので、簡単な構造でひび割れの修復が行えるようになる。

【0024】

＜第１形態例＞
具体的な実施形態例について説明すると、図１は、本発明の第１形態例を示すコンクリート構造物１の断面図及び斜視図である。第１形態例では、ボックスカルバートや橋脚など、隅角部２が備えられたコンクリート構造物１に自己治癒パネル３を適用している。ボックスカルバートや橋脚などのコンクリート構造物１において、前記隅角部２は、乾燥収縮によるひび割れや温度ひび割れが発生しやすい上述の弱部に相当する。図１では、頂版と側壁との隅角部２を示しているが、底版と側壁との隅角部２についても同様に適用できる。

【0025】

かかるコンクリート構造物１において、前記自己治癒パネル３は、前記隅角部２の背面側に該隅角部２に沿って配置されている。コンクリート構造物１の隅角部２には、図１に示されるように、ハンチが設けられることが多く、前記自己治癒パネル３も、このハンチに沿う形状で形成されている。

【0026】

具体的に、前記自己治癒パネル３は、ハンチの内側表面に沿って斜めに延びる平板状のハンチ部３ａと、その両端からそれぞれ頂版又は側壁に沿って延びる平板状の両端部３ｂ、３ｂとからなり、これらが所定の角度で接続された断面略台形状をした板状部材である。図１に示される形態例では、前記自己治癒パネル３は、ハンチとその両端の頂版及び側壁に一体的に跨がるように形成されているが、前記弱部におけるひび割れがハンチと頂版及び側壁とのそれぞれの角部から発生しやすいことを考慮すると、図２に示されるように、各角部をそれぞれ個別的に覆うように、断面略三角形状（山形断面）をした２つのパネルを各角部の背面側に配置してもよい。これにより、ひび割れ補修材を含む自己治癒パネル３の使用量を低減することができる。

【0027】

前記自己治癒パネル３の板厚は、ひび割れが修復でき、コンクリート構造物１に配置される鉄筋とコンクリート構造物表面との間に配置できる厚さであれば特に制限はないが、３０～１００ｍｍ、好ましくは３０～５０ｍｍとするのがよい。

【0028】

前記自己治癒パネル３は、バクテリアの代謝活動を利用したひび割れ補修材が含まれたコンクリート製のパネルである。

【0029】

〔ひび割れ補修材の基本的構成〕
前記自己治癒パネル３に含有されたひび割れ補修材（以下、単に「補修材」ともいう。）は、自己治癒パネル３の製造時に添加される。前記補修材としては、特表2013-523590号公報に記載されたものを用いるのが好適である。この補修材について、同公報の明細書の記載を一部抜粋しながら以下に説明する。

【0030】

同公報に開示された発明は、その第一の態様において、セメント出発材料及び粒子状補修材を混合してセメント系材料を用意するステップを含む、セメント系材料を作製するための方法であって、補修材が被覆粒子を含み、前記被覆粒子が、細菌材料（バクテリア）及び添加剤を含み、前記細菌材料が、細菌、凍結乾燥細菌及び細菌胞子からなる群から選択される方法を提供する。

【0031】

被覆は、セメント系ベースの材料を作製するための方法において粒子を保護することができるが、セメント系ベースの建築物においてひび割れが生じると（硬化において）、粒子も破損／ひび割れる。このようにして、補修材が放出され、ひび割れを少なくとも部分的に修復することができる。

【0032】

コンクリート又は他のセメントベースの材料に取り込まれた補修材は、水によって活性化されると、材料に形成されたひび割れの自発的修理を行うことができる。この薬剤は、細菌材料及び好ましくは添加剤を含む。細菌は、特に、乾燥（粉末）形態で提供され、特に、凍結乾燥した増殖性細胞であっても、乾燥した細菌胞子であってもよい。従って、細菌材料は、細菌、凍結乾燥細菌及び細菌胞子からなる群から選択される。

【0033】

用語「細菌材料」は、細菌、凍結乾燥細菌及び細菌胞子のうち２種以上の組み合わせ等、細菌材料の組み合わせも意味し得る。或いは又はさらに、用語「細菌材料」は、プラノコッカス（Planococcus）、バチルス（Bacillus）及びスポロサルシナ（Sporosarcina）のうち２種以上等、異なる種類の細菌の組み合わせ、或いは、嫌気性細菌及び好気性細菌の組み合わせ等も意味し得る。

【0034】

さらに、補修材は添加剤を含む。添加剤は、アルカリ性環境において活性細菌により、炭酸カルシウム又はリン酸カルシウム等、生体鉱物へと代謝性転換され得る１又は２以上の有機及び／又はカルシウム含有化合物を含むことができる。有機及び／又はカルシウム含有化合物は、アルカリ性環境における細菌による代謝性転換後に、炭酸カルシウムベースの鉱物（方解石、アラゴナイト、バテライト等）及び／又はリン酸カルシウムベースの鉱物（例えば、アパタイト）等、実質的に水に不溶の沈殿物を形成するリン酸及び／又は炭酸イオン並びにカルシウムイオンを生成する。有機及び／又はカルシウム含有化合物の例として、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム等の有機カルシウム塩、炭水化物、脂肪酸、アミノ酸、乳酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、糖、ピルビン酸塩及びフィチン酸塩等の有機リン酸含有化合物が挙げられる。カルシウムベースの前駆体は、本明細書において、「生体鉱物前駆体」又は「カルシウム生体鉱物前駆体」としても表示されている。

【0035】

さらにまた別の一実施形態において、添加剤は、酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩及び微量元素からなる群から選択される等、細菌増殖因子を含む。好ましくは、細菌増殖因子は、微量元素並びに酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩及びグルタミン酸塩からなる群から選択される１又は２以上を含む。微量元素は、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｂ、Ｐ及びＭｏを含む群から選択される１又は２以上の元素を特に含む。

【0036】

特に、添加剤は、有機化合物からなる群から選択され、好ましくは、酵母エキス、ペプトン、炭水化物、脂肪酸、アミノ酸、乳酸塩、グルタミン酸塩、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、糖及びピルビン酸塩からなる群から選択される１又は２以上の化合物を含むことができる。

【0037】

従って、好ましい一実施形態において、添加剤は、（１）ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、炭水化物、脂肪酸、アミノ酸、乳酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、糖、ピルビン酸塩及びフィチン酸塩からなる群から選択される１又は２以上の化合物と、（２）好ましくは、酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩及び微量元素からなる群から選択される細菌増殖因子とを含む。好ましくは、添加剤は、カルシウム化合物及び有機化合物（炭水化物、脂肪酸、アミノ酸、乳酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、糖及びピルビン酸塩等）と共に、微量元素並びに酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩及びグルタミン酸塩のうち１又は２以上を含む。有機化合物の代わりに、或いはそれに加えて、添加剤は、フィチン酸塩も含む。特に好ましい一実施形態において、添加剤は、（ａ）カルシウム化合物と、（ｂ）有機化合物及びリン化合物（フィチン酸塩等）のうち１又は２以上と、（ｃ）微量元素と、（ｄ）酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩及びグルタミン酸塩のうち１又は２以上とを含む。

【0038】

従って、一実施形態において、細菌は、アルカリ性培地においてリン酸塩又は炭酸塩沈殿物（アパタイトのような炭酸カルシウム又はリン酸カルシウムベースの鉱物等）を生成できる細菌からなる群から選択される。さらに、一実施形態において、添加剤は、カルシウム化合物、特に、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム及びグルコン酸カルシウムを含む群から選択される１又は２以上を含む。

【0039】

一実施形態において、細菌は、好気性細菌からなる群から選択される。好気性細菌を用いることの利点は、好気性細菌の細菌材料を含む補修材を、硬化（hardened）セメント系材料が好気性条件に曝露される用途に用いてよいことであると思われる。

【0040】

別の一実施形態において、細菌は、嫌気性細菌からなる群から選択される。嫌気性細菌を用いることの利点は、嫌気性細菌の細菌材料を含む補修材を、硬化セメント系材料が地下適用等、嫌気性条件に曝露される用途に用いてよいことであると思われる。

【0041】

好ましい細菌は、プラノコッカス、バチルス及びスポロサルシナ、特にバチルス（等の属の通性好気性細菌）の群から選択される。特に、嫌気性発酵及び／又は嫌気性硝酸還元によって増殖できる細菌が選択される。

【0042】

粒子状補修材における細菌材料：添加剤の重量比は、特に、１：１０，０００～１：１，０００，０００の範囲、即ち、１０グラム～１ｋｇの添加剤に対し１ｍｇの細菌材料となることができる。

【0043】

補修材の添加剤画分の２種の亜画分、即ち、生体鉱物前駆体化合物（それを元に細菌による代謝性転換後に炭酸カルシウム又はリン酸カルシウムベースの鉱物が生成される）及び細菌増殖因子（例えば、酵母エキス、ペプトン、アミノ酸、微量元素）の重量比は、特に、１０：１～１０００：１の範囲、即ち、１０グラム～１ｋｇの生体鉱物前駆体化合物に対し１グラムの細菌増殖因子となることができる。

【0044】

補修材の成分は、好ましくは、乾燥又は乾燥状態（粉末形態）にて適切な比率で提供され、（次に）錠剤にプレスされ、セメント及びコンクリート適合層等で被覆される。被覆は、好ましくは、コンクリート又はセメントベース材料調製手順のプロセス（例えば、コンクリート混合物の調製及び成型プロセス）における破損及び溶解に抵抗するように十分に物理的（機械的）に強く、化学的に弾性がある。さらに、被覆は、セメントベース材料の全体的な強度増進に寄与するため、好ましくは、セメントベース混合物の固化（硬化）においてセメントベース材料との安定的な物理的接着を形成する。そして、固化したセメントベース材料においてひび割れが形成されると、被覆が破裂して補修材が放出できるように、好ましくは、補修材を取り巻く被覆は、固化したセメントベースの材料に取り込まれると、好ましくは、周囲のセメント石マトリックスよりも弱くなるべきである。

【0045】

この目的のため、同公報に記載された発明は、そのさらに別の一態様において、細菌材料、添加剤及び任意選択で第二の添加剤の混合物を錠剤へと加工するステップと、前記錠剤を被覆するステップとを含む、粒子状補修材を作製するための方法であって、細菌が、好ましくは、プラノコッカス、バチルス及びスポロサルシナからなる属の群から選択され、添加剤が、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、炭水化物、脂肪酸、アミノ酸、乳酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、糖、ピルビン酸塩及びフィチン酸塩からなる群から選択される１又は２以上の化合物を含み、添加剤が好ましくは、酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩及び微量元素からなる群から選択される細菌増殖因子を好ましくは含む方法を提供する。

【0046】

特定の一実施形態において、粒子状補修材を作製するための方法は、本技術分野において公知の技法である、噴霧乾燥、粒子化（prilling）、流動床（fluid bed）コーティング、ｖ型混合機によるブレンディング（v-blending）、ホットブレンディング、球状化処理（spheroidiziation）及び錠剤コーティングからなる群から選択される１又は２以上の被覆方法により錠剤を被覆するステップを含む。任意選択の第二の添加剤は、担体（ゼオライト、粘土等）等のペレット化剤（pelleting agent）、崩壊剤、流動促進剤、潤滑剤、造粒剤、増粘剤、結合剤（澱粉、ラクトース、セルロース等）等となることができる。

【0047】

従って、同公報に記載された発明は、そのさらに別の一態様において、細菌材料、添加剤及び任意選択で第二の添加剤の混合物の錠剤への加工並びに前記錠剤の被覆によって得られる被覆粒子（即ち、粒子状補修材）も提供する。

【0048】

特に、同公報に記載された発明は、補修材が、被覆粒子を含み、前記粒子が、細菌材料及び添加剤を含み、前記細菌材料が、細菌、凍結乾燥細菌及び細菌胞子からなる群から選択され、前記細菌が、好ましくは、プラノコッカス、バチルス及びスポロサルシナ、特にバチルスからなる属の群から選択され、前記添加剤が、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、炭水化物、脂肪酸、アミノ酸、乳酸塩、マレイン酸塩、ギ酸塩、糖、ピルビン酸塩及びフィチン酸塩からなる群から選択される１又は２以上の化合物を含み、前記添加剤が、好ましくは、酵母エキス、ペプトン、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩及び微量元素からなる群から選択される細菌増殖因子を好ましくは含む、セメント系材料のための粒子状補修材をさらに提供する。

【0049】

上述の通り、特定の一実施形態において、被覆粒子の被覆は、噴霧乾燥、粒子化、流動床コーティング、ｖ型混合機によるブレンディング、ホットブレンディング、球状化処理及び錠剤コーティングからなる群から選択される１又は２以上の被覆方法によって得ることができる。

【0050】

被覆粒子は、特に、被覆粒子の総重量に対して少なくとも５０ｗｔ．％、より好ましくは少なくとも７５ｗｔ．％の細菌材料及び添加剤を含むことができる。さらに、被覆粒子は、特に、０．２～４．０ｍｍの範囲の平均寸法を有することができる。本明細書において、用語「寸法」は、長さ、幅、高さ及び直径（複数可）を指す。一実施形態において、被覆粒子は、５μｍ～２ｍｍの範囲の被覆厚を有することができる。

【0051】

特定の一実施形態において、被覆は、グリコリド、ラクチド、ε－カプロラクトン、δ－バレロラクトン、Ｎ－ビニルカプロラクタム、３，６－ジメチル－１，４－ジオキサン－２，５－ジオン、メタクリル酸グリコシルオキシエチル、１，６－ビス（ｐ－アセトキシカルボニル－フェノキシ）ヘキサン及び（３Ｓ）－ｃｉｓ－３，６－ジメチル－１，４－ジオキサン－２，５－ジオンを含む群から選択される１又は２以上のモノマー型に基づく（コ）ポリマーベースの被覆を含む。当業者であれば明らかとなる通り、被覆は、多層被覆となることができる。さらに、被覆は、本明細書に構成群として表示されているモノマーのうち１又は２以上を含むことができる。このような被覆は、硬化セメント系材料の内部で、圧力下（ひび割れ形成等により）破損することにより、補修材を放出することができる。別の一実施形態において、被覆は、エポキシベースの（コ）ポリマーを含むことができる。このようなエポキシベースの被覆は、相対的に硬くなることができ、これにより、コンクリート（圧縮）強度に貢献することができる。

【0052】

被覆粒子は、モース硬度計による３～９の範囲、特に、４～５等、４～７の範囲の平均粒子硬度を有することができる。このような強度は、粒子に実質的なダメージを与えることなく、或いは許容されるダメージでセメント系材料及び（その後の）セメント系建築物への加工を可能にするが、一方、セメント系建築物の硬化においてひび割れが生じると、粒子もひび割れることのできるような硬度範囲に収まる。例えば、アパタイトは、モース硬度５を有し、ＣａＣＯ_３は、モース硬度３を有するであろう。

【0053】

〔補修材の製造方法〕
次に、前記補修材の製造方法について説明する。前記バクテリアは、乾燥した状態で乳酸カルシウム等の栄養素及び酵素とともに混合され、少量ずつ生分解性プラスチックで被覆されて粒状の補修材に成形される。
〔自己治癒パネル３の製造方法〕
コンクリート原料（セメント出発材料）及び粒子状補修材は、一体に混合される。この操作は、セメント系材料を作製する（従来の）方法において、従来の仕方で行うことができる。ここで、自己治癒パネル３のコンクリート原料は、母材であるコンクリート構造物１のコンクリート原料と同じ配合であるのが好ましい。これにより、コンクリート構造物１に発生したひび割れが自己治癒パネル３にも同じように進展し、自己治癒パネル３に含有されたひび割れ補修材の自己治癒効果が確実に発揮できるようになるとともに、自己治癒パネル３が断面欠損となることがなく、かつ乾燥収縮や温度収縮も同じ挙動を示すので自己治癒パネル３を埋設したことによるひび割れが発生しにくくなる。

【0054】

コンクリート原料に対する前記補修材の配合量は、２．５～７．５kg／m³であるのが好ましい。この範囲で前記補修材を配合することにより、自己治癒パネル３におけるひび割れの自己治癒能力が確実に発揮されるようになる。

【0055】

前記自己治癒パネル３には、ひび割れの自己治癒効率を高めるため、短繊維を混入してもよい。前記短繊維は、前記補修材を配合するのと同時に、或いはその前工程又は後工程において、コンクリート原料に混入される。前記短繊維を混入後、コンクリート原料の練混ぜによって、前記短繊維は自己治癒パネル３にほぼ均一に分散するようになる。前記短繊維としては、鋼繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などを用いることが可能である。前記短繊維を混入することにより、ひび割れ発生の分散とコンクリートに靭性能を付与することができる。

【0056】

前記自己治癒パネル３は、母材のコンクリート構造物１を構成するコンクリートとの接合面に目荒し加工や凹凸加工を施すのが好ましい。目荒し加工や凹凸加工を施すことにより、自己治癒パネル３と母材のコンクリートとの付着性を向上させることができる。

【0057】

前記自己治癒パネル３を用いたコンクリート構造物としては、新設の構造物はもちろんのこと、既設の構造物の耐震補強工事やリニューアル工事などに用いることも可能である。

【0058】

〔補修材によるひび割れの補修メカニズム〕
図１に示されるように、コンクリート構造物１に発生したひび割れＣが、埋設された自己治癒パネル３に進展し、自己治癒パネル３の表面にひび割れＣが発生すると、自己治癒パネル３に含まれる補修材の被覆層が破壊され、前記補修材に含まれるバクテリアがひび割れＣを伝って浸透した水分によって活性化されるとともに、図３に示されるように、前記補修材に含まれるバクテリアが栄養素を消費して、コンクリート組織と同系統の炭酸カルシウム（CaCO₃）を生成する。このバクテリアによって生成された炭酸カルシウムがひび割れＣ内に沈積してひび割れを閉塞する。自己治癒パネル３で生成された炭酸カルシウムは、コンクリート構造物１のひび割れ部分にも沈積して、コンクリート構造物１のひび割れも閉塞する。

【0059】

ひび割れの閉塞後は、ひび割れを伝って浸透する水及び二酸化炭素が遮断されるため、バクテリアは仮死状態に戻る。再びひび割れが発生してバクテリアに水分が供給されると、仮死状態のバクテリアが活性化してひび割れを補修する。

【0060】

＜第２形態例＞
第２形態例では、上記第１形態例と比較して、自己治癒パネル３を適用するコンクリート構造物１が異なる。

【0061】

図４に示されるように、擁壁、橋台、橋脚、函渠及び樋門などのコンクリート構造物１では、表面にＶ形または台形などの断面形状からなるひび割れ誘発目地５を形成するとともに、必要に応じて目地板６を設置することにより、このひび割れ誘発目地５に集中的にひび割れを発生させ、コンクリート表面に発生するひび割れを制御することが行われている。したがって、前記ひび割れ誘発目地５は、他の部位よりひび割れが発生しやすい上述の弱部に相当する。なお、前記ひび割れ誘発目地５には、シーリング材や樹脂モルタルなどが充填される。

【0062】

このため、前記自己治癒パネル３を、前記ひび割れ誘発目地５の背面側に前記ひび割れ誘発目地５に沿って配置することにより、コンクリート構造物１の施工後に弱部でひび割れが発生しても、埋設された自己治癒パネル３にひび割れが進展することにより、前記自己治癒パネル３に含まれる補修材中のバクテリアの代謝活動によってひび割れが修復され、閉塞する。

【0063】

前記自己治癒パネル３の配置位置は、ひび割れ誘発目地５の溝底面から離隔していてもよいし、図４に示されるように、ひび割れ誘発目地５の溝底面が自己治癒パネル３で構成されるように、自己治癒パネル３とひび割れ誘発目地５とが接続していてもよい。自己治癒パネル３がひび割れ誘発目地５の溝底面を形成する形態では、ひび割れ誘発目地５の溝底面に発生するひび割れが前記自己治癒パネル３によって確実に閉塞できる。前記自己治癒パネル３は、ひび割れ誘発目地５の溝底面を形成するとともに、その両側のコンクリート内部に延在して埋設されている。

【0064】

前記自己治癒パネル３は、ひび割れ誘発目地５の全長に亘って配置されるとともに、ひび割れ誘発目地５の溝幅（溝開口の幅）より幅広に形成されている。前記自己治癒パネル３の幅は、ひび割れ修復性及び施工性などを考慮して適宜定めることができるが、ひび割れ誘発目地５の溝幅に対して２倍～１０倍、好ましくは３倍～５倍とするのがよい。

【0065】

前記自己治癒パネル３は、コンクリート構造物１の表面と配力筋７との間に配置されている。このため、コンクリート構造物１の表面に発生したひび割れが自己治癒パネル３で修復されるので、配力筋７にまでひび割れが進展せず、配力筋７の腐食が確実に防止できる。前記自己治癒パネル３は、配力筋７から離隔して配置されている。なお、上記第１形態例においても、コンクリート構造物１の内部に配力筋が配置される場合には、前記自己治癒パネル３は、コンクリート構造物１の表面と配力筋との間に配置される。

【符号の説明】

【0066】

１…コンクリート構造物、２…隅角部、３…自己治癒パネル、５…ひび割れ誘発目地、６…目地板、７…配力筋

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】