時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤、時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法、コンクリート構造物
【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】複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する化学的性質を有する酸やその塩などを、粒状、球状、小板状あるいはそれらと類似する形状を持つものとし、前記物質の特性に応じたタイミングで該物質を一時放出あるいは緩徐放出可能としてセメント結晶増殖作用を発揮可能として生コンクリートに混和し、必要なタイミングで核物質の機能を一時的にないしは緩徐的に働かせて、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。
【解決手段】複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する化学的性質を有する酸やその塩などを、粒状、球状、小板状あるいはそれらと類似する形状を持つものとし、前記物質の特性に応じたタイミングで該物質を一時放出あるいは緩徐放出可能としてセメント結晶増殖作用を発揮可能として生コンクリートに混和し、必要なタイミングで核物質の機能を一時的にないしは緩徐的に働かせて、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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・増殖促進方法と、これを用いたコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【特許文献１】特公平０５−０２７５９５号公報
【特許文献２】特開２００５−０６０１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを、粒状、球状、小板状あるいはそれらと類似する形状を持つものとし、前記物質の特性に応じたタイミングで該物質を一時放出あるいは緩徐放出可能としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする。
【０００７】
同請求項２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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に内包してマイクロカプセルとし、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする。
【０００８】
同請求項３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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に挟んで全被覆あるいは一部露出状態としてなり、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする。
【０００９】
同請求項４に係るものは、請求項２または３の時間差発効性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。
【００１０】
本発明の時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法のうち請求項５に係るものは、請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する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。
【００１１】
同請求項６に係るものは、請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する物質を、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物質それぞれの特性に応じた必要なタイミングで前記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時期、必要な部位に適宜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。
【００１２】
同請求項７に係るコンクリート構造物は、請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を混和してなる生コンクリートを用いたことを特徴とする。
【００１３】
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。
【化１】
式中Ｌは触媒性化合物である。
【００１４】
またマイクロカプセルについては、所要の剤を包み込んでいる微小な容器を意味し、通常は数百ナノメートル程度から数ミリメートル程度の大きさの容器を指し、本明細書においてもその意味で用いる。また形状についても種々のものがあり得るが、本願発明においてはどのような形状のものであっても良い。さらに、マイクロカプセルの皮膜（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。なお、マイクロカプセルのサイズは、特に１ｍｍ程度あるいはそれ以下のサイズ（マイクロメートルサイズ）のものが好ましいと考えられるが、もちろん本発明では、そのほかのサイズのものであっても、セメント結晶を生成・増殖作用に障害となることが無ければ以上の記載に関わらず採用可能である。またなお以上及び以下において、「担体に保持されたＦe３+」のごとく記載した「保持」とは、固定、担持、吸着だけではなく、これらに類するその他の採用可能な種々の形態をも含むものとする。
【００１５】
このような剤の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使用物質が放出されるように設定する。このことは、剤自体や皮膜、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、剤、皮膜材質その他使用する素材の選定と、皮膜を使用する場合にはその膜厚の設定によって可能である。なお、一般的でかつ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、シリコーン等が考えられる。
【発明の効果】
【００１６】
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生コンクリートに混和させて用い得るようにすることにより、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、失効していた問題を解決でき、剤の構成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ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【実施例１】
【００１８】
まず、通常配合の生コンクリート（設計基準強度２４Ｎ／ｍｍ２）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）を発生させる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
止水性試験方法は、加水圧が２ｋｇｆ／ｃｍ２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。
【００２２】
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べて（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【実施例２】
【００２６】
なお本発明はマイクロカプセル化したものには限定されず、上述のようなマイクロカプセル化無し触媒性化合物配合体でも良い。例えば適当なバインダを用いて図６（Ａ）に示すように球状にした剤２０や、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すような三角形や四角形の板状にした剤２１、２２、さらには図示せぬが、おにぎり状や不定形の立体形状、平面形状を有するもの等々に構成しても良い。
【実施例３】
【００２７】
さらには、図７（Ａ）に示す剤３０のように、上述のような皮膜物質３１で上述のような粒状、塊状の芯物質３２を挟み込み、あるいは抱き込み、一部は完全に皮膜物質３１で覆われ（図７Ｂ）、一部は皮膜物質３１から突出し（Ｃ、Ｄ）、いずれにせよ、芯物質３２の周りに皮膜物質３１が付着しているようなものであっても良い。なおこの例では、製造時には比較的サイズの大きな板状のものとしておき、使用時に、あるいは最終製品化時に小さく砕くことが考えられる。ただし、それは製造方法の問題であるので適宜の方法を採用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】圧縮強度測定装置を示す側面図である。
【図２】試料のクラック幅の調整を示す斜視図である。
【図３】止水性試験装置を示す断面図である。
【図４】止水性試験の結果を示す図である。
【図５】止水性試験後の触媒性化合物残留濃度を示す図である。
【図６】実施例２を示す図
【図７】実施例３を示す図
【符号の説明】
【００２９】
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
２０：マイクロカプセル化無し触媒性化合物配合体で球状にした剤
２１：三角形の板状にした剤
２２：四角形の板状にした剤
３０：皮膜物質で粒状、塊状の芯物質を挟み込み、あるいは抱き込んで構成した剤
３１：皮膜物質
３２：芯物質
【技術分野】
【０００１】
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・増殖促進方法と、これを用いたコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
【特許文献１】特公平０５−０２７５９５号公報
【特許文献２】特開２００５−０６０１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを、粒状、球状、小板状あるいはそれらと類似する形状を持つものとし、前記物質の特性に応じたタイミングで該物質を一時放出あるいは緩徐放出可能としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする。
【０００７】
同請求項２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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に内包してマイクロカプセルとし、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする。
【０００８】
同請求項３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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に挟んで全被覆あるいは一部露出状態としてなり、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする。
【０００９】
同請求項４に係るものは、請求項２または３の時間差発効性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。
【００１０】
本発明の時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法のうち請求項５に係るものは、請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する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。
【００１１】
同請求項６に係るものは、請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する物質を、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物質それぞれの特性に応じた必要なタイミングで前記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時期、必要な部位に適宜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。
【００１２】
同請求項７に係るコンクリート構造物は、請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を混和してなる生コンクリートを用いたことを特徴とする。
【００１３】
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。
【化１】
式中Ｌは触媒性化合物である。
【００１４】
またマイクロカプセルについては、所要の剤を包み込んでいる微小な容器を意味し、通常は数百ナノメートル程度から数ミリメートル程度の大きさの容器を指し、本明細書においてもその意味で用いる。また形状についても種々のものがあり得るが、本願発明においてはどのような形状のものであっても良い。さらに、マイクロカプセルの皮膜（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。なお、マイクロカプセルのサイズは、特に１ｍｍ程度あるいはそれ以下のサイズ（マイクロメートルサイズ）のものが好ましいと考えられるが、もちろん本発明では、そのほかのサイズのものであっても、セメント結晶を生成・増殖作用に障害となることが無ければ以上の記載に関わらず採用可能である。またなお以上及び以下において、「担体に保持されたＦe３+」のごとく記載した「保持」とは、固定、担持、吸着だけではなく、これらに類するその他の採用可能な種々の形態をも含むものとする。
【００１５】
このような剤の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使用物質が放出されるように設定する。このことは、剤自体や皮膜、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、剤、皮膜材質その他使用する素材の選定と、皮膜を使用する場合にはその膜厚の設定によって可能である。なお、一般的でかつ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、シリコーン等が考えられる。
【発明の効果】
【００１６】
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生コンクリートに混和させて用い得るようにすることにより、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、失効していた問題を解決でき、剤の構成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ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【実施例１】
【００１８】
まず、通常配合の生コンクリート（設計基準強度２４Ｎ／ｍｍ２）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）を発生させる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
止水性試験方法は、加水圧が２ｋｇｆ／ｃｍ２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。
【００２２】
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べて（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【実施例２】
【００２６】
なお本発明はマイクロカプセル化したものには限定されず、上述のようなマイクロカプセル化無し触媒性化合物配合体でも良い。例えば適当なバインダを用いて図６（Ａ）に示すように球状にした剤２０や、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すような三角形や四角形の板状にした剤２１、２２、さらには図示せぬが、おにぎり状や不定形の立体形状、平面形状を有するもの等々に構成しても良い。
【実施例３】
【００２７】
さらには、図７（Ａ）に示す剤３０のように、上述のような皮膜物質３１で上述のような粒状、塊状の芯物質３２を挟み込み、あるいは抱き込み、一部は完全に皮膜物質３１で覆われ（図７Ｂ）、一部は皮膜物質３１から突出し（Ｃ、Ｄ）、いずれにせよ、芯物質３２の周りに皮膜物質３１が付着しているようなものであっても良い。なおこの例では、製造時には比較的サイズの大きな板状のものとしておき、使用時に、あるいは最終製品化時に小さく砕くことが考えられる。ただし、それは製造方法の問題であるので適宜の方法を採用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】圧縮強度測定装置を示す側面図である。
【図２】試料のクラック幅の調整を示す斜視図である。
【図３】止水性試験装置を示す断面図である。
【図４】止水性試験の結果を示す図である。
【図５】止水性試験後の触媒性化合物残留濃度を示す図である。
【図６】実施例２を示す図
【図７】実施例３を示す図
【符号の説明】
【００２９】
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
２０：マイクロカプセル化無し触媒性化合物配合体で球状にした剤
２１：三角形の板状にした剤
２２：四角形の板状にした剤
３０：皮膜物質で粒状、塊状の芯物質を挟み込み、あるいは抱き込んで構成した剤
３１：皮膜物質
３２：芯物質
【特許請求の範囲】
【請求項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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを、粒状、球状、小板状あるいはそれらと類似する形状を持つものとし、前記物質の特性に応じたタイミングで該物質を一時放出あるいは緩徐放出可能としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項２】
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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に内包してマイクロカプセルとし、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項３】
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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に挟んで全被覆あるいは一部露出状態としてなり、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項４】
請求項２または３の時間差発効性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時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する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時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する物質を、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物質それぞれの特性に応じた必要なタイミングで前記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時期、必要な部位に適宜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時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を混和してなる生コンクリートを用いたことを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを、粒状、球状、小板状あるいはそれらと類似する形状を持つものとし、前記物質の特性に応じたタイミングで該物質を一時放出あるいは緩徐放出可能としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項２】
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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に内包してマイクロカプセルとし、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項３】
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ため、複数のカルボキシル基をもつ有機酸、またはその塩、それと同等あるいは近似する性質を有する酸やその塩、複数のカルボキシル基をもつ有機酸のカルシウム塩、その塩またはそれと同等あるいは近似する性質を有する塩、無機酸のリン酸系カルシウム錯塩化合物、またはそれと同等あるいは近似する性質を有するカルシウム塩、さらにはセメント結晶を構成する主な元素を含む化合物、Ｌｉ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３等の炭酸塩、Ａｌ２（ＳＯ４）３、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＦeＳＯ４・７Ｈ２Ｏ等の硫酸塩、Ｆe３+のキレート化合物あるいは担体に保持されたＦe３+あるいはＦe３+を含む溶液、微粒子シリカ、フライアッシュシリカ、微粉末高炉スラグの少なくともいずれかを芯物質として用い、該芯物質を皮膜物質に挟んで全被覆あるいは一部露出状態としてなり、該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としてセメント結晶増殖作用を発揮可能としてなることを特徴とする時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項４】
請求項２または３の時間差発効性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時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する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時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性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、前記結晶増殖作用を発揮する物質を、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物質それぞれの特性に応じた必要なタイミングで前記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時期、必要な部位に適宜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時間差発効性のセメント結晶生成・増殖促進方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかの時間差発効性の混和型高性能セメント結晶生成・増殖促進剤を混和してなる生コンクリートを用いたことを特徴とするコンクリート構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１５００６１（Ｐ２０１０−１５００６１Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２８４５８（Ｐ２００８−３２８４５８）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０５１８４６９８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０５１８４６９８）
【Ｆターム（参考）】
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