JP2016145139A - コンクリート構造物の補修材料及びコンクリート構造物の補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便かつ確実にコンクリートの剥落を防止することができ、耐火構造物にも使用
可能であり、耐水性能を兼ね備えた補修材料及び補修方法を提供することを目的とする。
【解決手段】既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、珪酸ナト
リウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物と、アルキルシリコネートと、
硬化剤とを含む組成物及び複数のシート状部材を積層した積層体を備え、前記シート状部
材は、いずれもガラス繊維を含んで構成され、前記複数のシート状部材のうちのひとつが
、他のシート部材よりも引張強度が大きいことを特徴とするコンクリート構造物の補修材
料。
【選択図】図１

Description

本開示は、コンクリート構造物の補修材料及びそれを用いたコンクリート構造物の補修
方法に関する。

コンクリート構造物は、高強度で施工性に優れ、安価であるというメリットがある。そ
のため、日本では高度成長期を中心に、多くのコンクリート建造物が作られてきた。コン
クリート建造物は、耐久性に優れるが、長年の使用で大気中の二酸化炭素が水分とともに
浸透することによって中性化が引き起こされたり、海風及び／又は凍結防止剤飛沫に含ま
れる塩化物イオンが浸透することによって腐食膨張したりして、ヒビ割れが生じることが
ある。そして、そのヒビ割れを起点として又はコンクリートに染み込んだ水分の凍結等が
原因となり、コンクリート片が剥落することがある。コンクリート片の剥落は、特に、コ
ンクリート建造物の下面が道路として使われている場合に人命を脅かすほど危険な事故と
なる。

このようなコンクリートの剥落を防止する試みとして、ヒビの部分をドリルで穿孔して
空隙を形成し、その空隙にエポキシ樹脂等の接着剤を注入する技術が開示されている（特
許文献１）。
別の解決手段として、剥落が懸念されるコンクリートの表面に多軸の繊維織物を接着す
ることにより、剥落を防止する技術が開示されている（特許文献２）。

しかし、穿孔へのエポキシ樹脂注入の手法は、コンクリートの穿孔時に剥離が進行しや
すいこと、空隙の最深部に接着剤が到達しているかを確認し難いこと等の問題がある。
また、繊維織物接着の手法は、コンクリート表面の洗浄及び乾燥、プライマーの塗布及
び乾燥、紫外線又は酸化による劣化を防ぐための上塗り層の塗装及び乾燥等の作業が必要
なため、作業が煩雑である。
さらに、これらの手法はいずれも、樹脂を用いた補修方法であるため、火災が起こると
樹脂が膨張してコンクリート片の剥離を促進したり、延焼を引き起こしたりする可能性が
危惧される。そのため、耐火構造物に対しては、これらの手法を使用できないという問題
がある。

耐火性があり、多軸繊維にも含浸可能な無機組成物として珪酸塩水溶液があるが、その
硬化物は親水性であるために耐水性が弱く、屋外で使用する場合には、硬化物内部へ雨水
等が浸透し、長期的に性能を損なう懸念があった。硬化物の耐水性を改善するためにアル
コキシシランを添加する方法が検討されている（特許文献３）が、加水分解によって発生
するアルコールの影響により珪酸塩水溶液のゲル化が起こり、粘度が上昇するという課題
があった。含浸工程の作業性を考えた場合、粘度上昇は大きな問題となる。

特開２００９−３０２４４号 特開２０１３−１９１４６号 特開平０８−１８８４４２号

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡便かつ確実にコンクリートの剥落
を防止することができ、耐火構造物にも使用可能であり、耐水性能を兼ね備えた補修材料
及び補修方法を提供することを目的とする。

本発明者は、コンクリート構造物の劣化を補修する手法として、珪酸塩を含む無機組成物の硬化物における耐水性に関して鋭意検討を行った結果、ゲル化を防止するためにアルコキシシランに代えてアルキルシリコネートを主成分とする組成物を用いるとともに、補強のための基材として枚葉状の補修シートを用い、これにアルキルシリコネートを含む組成物を含浸させ、コンクリート構造物に貼り合わせて固着させることにより、作業性を低減させることなく、コンクリート構造物への密着性及び剥落防止性と、耐火性能とを両立させ、かつ耐水性能をも向上させることができることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本開示は以下の発明を含む。
（１）既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物と、アルキルシリコ
ネートと、硬化剤とを含む組成物及び、
複数のシート状部材を積層した積層体を備え、
前記シート状部材は、いずれもガラス繊維を含んで構成され、前記複数のシート状部材
のうちのひとつが、他のシート部材よりも引張強度が大きいコンクリート構造物の補修材
料。
（２）前記引張強度が大きいシート状部材は、ガラス長繊維の織物によって構成され、
該ガラス長繊維の織物は、目間隔が５ｍｍ以上の２軸織物又は同等開口率の多軸織物で
あり、かつ目付量が５０ｇ／ｍｍ^２以上である上記のコンクリート構造物の補修材料。
（３）前記硬化剤が、有機酸エステル、ジアルデヒド、無機酸エステル、有機酸金属塩
、無機酸金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群から選択される少なくとも１種
を主成分として含む上記のコンクリート構造物の補修材料。
（４）前記硬化剤が、有機酸エステルを含む上記のコンクリート構造物の補修材料。
（５）前記アルキルシリコネートが、炭素数１〜３のモノ、ジ、トリアルキルシリコネ
ート又はそれらのアルカリ金属塩である上記のコンクリート構造物の補修材料。
（６）前記アルキルシリコネートが、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又
はこれらの混合物の４０質量％換算の水溶液１００質量部に対して、１〜１０質量部相当
で含有される上記のコンクリート構造物の補修材料。
（７）上記のコンクリート構造物の補修材料を用いた既設コンクリート構造物を補修す
る補修方法であって、
組成物を積層体に含浸させる含浸工程と、
前記組成物が含浸された前記積層体を、コンクリート構造物に貼り付ける貼付工程と、
前記組成物が含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含み、
前記積層体において引張強度が高いシート状部材を、コンクリートに接触するように前
記コンクリート構造物に貼り付けることを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。
（８）前記積層体を、前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層としてコンクリ
ート構造物に貼り付ける場合に、前記第一層を、前記第二層よりも高い引張強度とする上
記のコンクリート構造物の補修方法。
（９）前記積層体を、前記コンクリート構造物側から第三層、第一層及び第二層として
コンクリート構造物に貼り付ける場合に、前記第一層を、前記第二層及び第三層よりも高
い引張強度とする上記のコンクリート構造物の補修方法。

本開示のコンクリート構造物の補修材料は、より簡便かつ確実にコンクリートの剥落を
防止することができる。また、耐火構造物にも好適に使用することができ、かつ耐水性能
を兼ね備えている。
このような補修材料を用いることにより、作業性を損ねることなく、簡便かつ確実にコ
ンクリートを補修することが可能となる。

本開示のコンクリート構造物の補修材料を用いたコンクリート構造物の補修形態の一例を示す模式的断面図である。 本発明の別のコンクリート構造物の補修材料を用いたコンクリート構造物の補修形態の一例を示す模式的断面図である。

＜コンクリート構造物の補修材料＞
本開示の補修材料は、主として、補修用の組成物と、複数のシート状部材を積層した積
層体とを備える。組成物と積層体とは、別個に存在させてもよいが、補修の際に、後述す
るように組成物を積層体に含浸させた状態とすることが好ましい。このような形態によっ
て、コンクリート構造物に強固に密着させることができ、コンクリート片の剥離等を有効
に防止するようにコンクリート構造物を良好に補修することができる。積層体への組成物
の含浸量は特に限定するものではなく、積層体の全体にわたって均一に組成物が保持され
、組成物の硬化によって積層体の全体が強固に一体化させることができるように調整する
ことが好ましい。例えば、積層体：組成物の質量比は、１：２〜１：１０程度であることが好ましく、１：３．５〜１：８程度であることがより好ましい。なお、組成物の積層体への含浸を適切に行うとともに、組成物の調製の容易性から、組成物は、水等の液体を含有するものが好ましく、この場合の積層体：組成物（液体含有）の質量比は、１：４〜１：１２程度であることが好ましく、１：４〜１：１０であることがより好ましい。

〔組成物〕
組成物は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物と、アル
キルシリコネートと、硬化剤とを含む。組成物は、これらの成分を同時に又は任意の順序
で混合することにより調製することができる。なお、組成物を均一に調製するため又は原料の入手の容易さから、組成物には、水等の液体を含有していることが好ましい。
この組成物を、後述する積層体に含浸させて硬化させることにより、コンクリート構造
物に補修材料を密着させることができる。これによって、コンクリート構造物のヒビ割れ
の際に発生するコンクリート片の剥落を有効に防止することができる。

組成物においては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物
の硬化は、脱水反応を誘起し、Ｓｉ−Ｏ結合を形成することによって行なわれる。脱水反
応はｐＨを中性付近に移動させることにより促進させることができる。また、珪酸ナトリ
ウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物中のアルカリ金属を硬化剤により
二価以上の金属と置き換えることによってＳｉ−Ｏ−金属−Ｏ−Ｓｉの結合を形成して硬
化を促進することも可能である。
このような組成物では、Ｓｉ−Ｏ結合を効率的に形成させるために、ＳｉＯ₂換算で１
５〜５０質量％のＳｉＯ₂成分を含むことが好ましく、２０〜４０質量％のＳｉＯ₂成分を
含むことがより好ましい。このような割合でＳｉＯ₂を含むことにより、補修材料とコン
クリート構造物とを強固に密着させ、固着させることができる。ここで、「ＳｉＯ₂換算
で２０質量％のＳｉＯ₂成分を含む」とは、組成物１００ｇを硬化させたときに２０ｇ相
当のＳｉＯ₂が形成されることを意味する。

（珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物）
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物は、コンクリート構
造物と補修材料とを固着させる成分として組成物に含まれている。
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物は、組成物において
、いずれか１成分が含有されていればよく、３成分が含有されていてもよい。なかでも、
価格及び入手の容易さの観点から、珪酸ナトリウムが含有されていることが好ましい。補
修材料に耐水性が要求される場合は、珪酸リチウムが含有されていることが好ましい。珪
酸リチウムが固化したものは難水溶性であるため、コンクリート構造物の表面を緻密化し
て保護層を形成することができる。

珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物、つまり、アルカリ
金属珪酸塩は一般にＭ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂・ｍＨ₂Ｏの分子式で表され、ｎが０．５〜４．０
の範囲にある組成物及びこれらの混合物を意味する。

珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物は、通常、その取り
扱いの容易から水溶液等の溶液の形態のものを用いてもよい。この場合の珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の濃度は、例えば、２０〜６０質量％程度が挙げられる。このような形態のものとして、例えば、市販されている水ガラス、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物を用いることができる。特に、ＪＩＳ規格（Ｋ１４０８）の１〜３号珪酸ソーダ、４号珪酸ソーダ、メタ珪酸ナトリウム１種、２種を用いることが好ましく、３号珪酸ソーダがより好ましい。なお、溶液には、水以外にも水性有機溶媒等が含有されていてもよい。

珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物は、組成物の全体を
１００質量部とした場合、水溶液の溶液の形態では、例えば、５０〜９７質量部含有されていてもよく、５０〜９５質量部含有されることがより好ましい。また別の観点から、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物は、組成物の全質量に対して、ＳｉＯ₂換算で１０〜６０質量％のＳｉＯ₂成分を含むような量で含有されていることが好ましい。

（アルキルシリコネート）
アルキルシリコネートは、珪酸塩化合物に含まれる珪素の４本の結合手のうち１〜３つ
がアルキル基と結合している化合物であり、少なくとも１つのシリコネート基［−ＳｉＯ
⁻Ｍ^＋（式中、Ｍ^＋は１価の陽イオンを形成しうる基を示す）］を有する。ここでのアル
キル基としては、炭素数が１〜６の直鎖又は分岐のアルキル基が好ましく、炭素数１〜３
のアルキル基がより好ましい。例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロ
ピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基等が挙げられる。
Ｍとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金
属、アンモニウム基、ホスホニルウム基等が挙げられる。なかでも、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム等のアルカリ金属及びアンモニウム基が好ましく、アルカリ金属がより好ま
しく、ナトリウムがさらに好ましい。

アルキルシリコネートは、アルコシキシランを、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム
水溶液中で加水分解し、発生するアルコールを蒸留により除去することにより合成するこ
とができる。
アルキルシリコネートとしては、例えば、炭素数１〜３のモノ、ジ、トリアルキルシリ
コネート又はそれらのアルカリ金属塩が挙げられる。具体的には、ナトリウムヘキシルシ
リコネート、ナトリウムプロピルシリコネート、ナトリウムビニルシリコネート、ナトリ
ウムジメチルシリコネート、ナトリウムメチルシリコネート、カリウムジメチルシリコネ
ート、カリウムメチルシリコネートが挙げられる。
アルキルシリコネートは、モノアルキルシリコネート、ジアルキルシリコネート、トリ
アルキルシリコネート等のアルカリ金属塩等、単一のものを用いてもよいが、２種以上を
含んでいてもよい。

アルキルシリコネートは、例えば、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又は
これらの混合物の４０質量％の水溶液１００質量部に対して、１〜１０質量部で含有され
ることが好ましい。この含有量は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこ
れらの混合物の水溶液を４０質量％水溶液に換算した場合の含有量であってもよい。つま
り、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の４０質量％換算
の水溶液１００質量部に対して、１〜１０質量部相当で含有することができる。別の観点
から、組成物の全質量に対して、１〜１０質量％で含有されることが好ましい。

（硬化剤）
硬化剤は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の硬化を
促進するための成分である。硬化剤は、上述したように、脱水反応を促進させるために、
ｐＨ中性付近に調整するものが好ましい。また、Ｓｉ−Ｏ−金属−Ｏ−Ｓｉの結合を形成
して硬化を促進するために、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの
混合物中のアルカリ金属を二価以上の金属と置き換えることができるものが好ましい。硬
化剤としては、有機酸エステル、ジアルデヒド、無機酸エステル、有機酸金属塩、無機酸
金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群より選択される１種以上を含むことが好
ましく、有機酸エステル、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群より選択される１種以
上の化合物を用いることがより好ましい。
有機酸エステルは、水溶液中で酸を発生させることによりＳｉ−Ｏ結合の形成を促進す
ることができるという利点がある。有機酸エステルとしては、例えば、炭酸エステル、酢
酸エステル等が挙げられ、なかでも、トリアセチンが好ましい。

無機酸エステルとしては、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸等のエステル、例えば、燐酸トリメ
チル等が挙げられる。
有機酸金属塩としては、蟻酸、酢酸、マロン酸、炭酸等のアルカリ金属、アルカリ土類
金属塩、例えば、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
無機酸金属塩としては、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸等のアルカリ金属、アルカリ土類金属
塩、例えば、硫酸マグネシウム等が挙げられる。

金属酸化物及び金属水酸化物は、金属イオンが溶け出すことにより、Ｓｉ−Ｏ−金属−
Ｏ−Ｓｉ結合を形成し、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合
物を硬化させることができる。金属酸化物及び金属水酸化物としては、水酸化マグネシウ
ム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
硬化剤として、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、炭酸カル
シウム等を用いる場合、組成物中での硬化剤の沈降を防止するという観点及びガラス繊維
に含浸させやすいという観点から、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムの粒子径が３
〜２０μｍであることが好ましい。なお、炭酸マグネシウムは、水酸化マグネシウムとの
組成物である塩基性炭酸マグネシウムとして通常販売されている。

硬化剤は、組成物の全体を１００質量部としたときに、２〜３０質量部で配合されてい
ることが好ましく、３〜２０質量部がより好ましい。この範囲に設定することにより、珪
酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物の硬化促進に十分に寄与
することができる。また、硬化剤として液状有機物を用いる場合においても、Ｓｉ−Ｏ結
合の中に取り込まれる硬化剤成分を維持して、十分な硬化を導くことができる。さらに、
硬化剤として粉体無機物を用いる場合においても、組成物の粘度を過度に増大させること
なく、組成物を十分に積層体に含浸させることができる。

（その他の成分）
組成物は、上記成分に加えて、上述したように水又は水性有機溶媒等の溶媒、当該分野で公知の添加剤を含んでいてもよい。例えば、
フィラー、顔料、酸化防止剤等が挙げられる。これらは特に限定されず、公知のものを利
用することができる。フィラーとしては、一般に充填剤として使用されるもののいずれで
あってもよい。例えば、カーボン、セルロース、鉱物質微粉末、合成された無機質結晶粉
末などが挙げられる。

（積層体）
積層体は、複数のシート状部材を積層して構成されている。シート状部材は、２層であ
ってもよいし、３層以上であってもよい。
シート状部材は、いずれもガラス繊維を含んで構成されており、ガラス繊維のみで構成
されていることが好ましい。ガラス繊維のみで構成される場合には、紫外線、酸化等によ
る劣化を低減して、長期間にわたって良好な耐候性等を表す。また、樹脂等の有機物を含
まないために、その熱膨張等に起因する剥離の促進、延焼等を回避することができる。

ガラス繊維としては、特に限定されるものではなく、公知のもののいずれを用いてもよ
い。ガラス繊維は、珪酸塩によるアルカリ腐食を防止するため、ＺｒＯ_２含有量が、５〜
２５質量％であるものが好ましく、８〜２０質量％であるものがより好ましく、１０〜１
８質量％であるものがさらに好ましい。ガラス繊維のアルカリ腐食を防止することにより
、補修材料の強度を維持することができる。

ガラス繊維は、表面処理されたものであってもよい。なかでも、珪酸ナトリウム、珪酸
カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物との付着性を向上する観点から、ポリビニル
アルコール、ポリ酢酸ビニル、エポキシシラン等の極性の高い表面処理剤を用いたものが
好ましい。表面処理したガラス繊維を用いることにより、組成物とガラス繊維との相溶性
が高められ、強固に固着させることができる。また、ヒートクリーニングにより表面処理
を除去したものを用いてもよい。

シート状部材は、不織布、織物等のいずれによって構成されていてもよい。
不織布は、組成物との相溶性に優れるため、組成物が浸透しやすく、組成物を硬化させ
たときに補修材料をコンクリート構造物に強固に固着させることができる。不織布として
は、例えば、チョップドストランドマット、ガラスペーパー、フェルト等が挙げられる。
織物は、短繊維、長繊維のいずれによって形成されていてもよい。なかでも、ガラス長
繊維によるものが好ましい。ガラス長繊維を用いることにより、強度の高いシート状部材
を得ることができる。
織物としては、ガラスヤーンクロス、ロービングクロス等が挙げられる。ガラスヤーン
クロスは、ガラスヤーンを織ったものであり、ロービングクロスは、ガラス繊維を束ねた
ロービングを織ったものである。織物は、平織り、綾織り、絡み織り等のいずれでもよい
。なかでも、強度が高いという観点から、平織りが好ましい。織物は、直交する二軸又は
それ以上の多軸の織物であってもよい。

シート状部材は、目付け量が、１０〜２０００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、２０〜
１０００ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。
シート状部材は、目間隔が、５ｍｍ以上であることが好ましく、５〜３０ｍｍであるこ
とがより好ましく、５〜２０ｎｍであることがさらに好ましい。不織布、多軸織物におい
ては、この範囲の目間隔に相当する開口率を有するものが好ましい。

シート状部材は、厚みが０．１〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．２〜０．８ｍ
ｍであることがより好ましい。このような範囲に設定することにより、補修材料の強度が
確保されるとともに、補修材料のコンクリート構造物への密着性をも向上させることがで
きる。

積層体を構成するシート状部材は、そのうちの１つシート状部材が、他のシート部材よ
りも引張強度が大きいことが好ましい。引張強度が大きいシート部材の積層体での位置は
、特に限定されず、シート状部材の積層数等によって適宜設定することができる。

積層体におけるシート状部材の積層状態は、特に限定されるものではなく、単に重ねる
のみでもよいし、一体化させたものでもよい。一体化の方法としては、シート状部材を重
ねた後、各層を結合させるために、上下から押圧してもよいし、バインダーによる接着加
工、ニードルパンチ加工を行ってもよい。

一実施形態において、図１に示すように、積層体５が、第一層２及び第二層３の２層構
造のシート状部材によって構成される場合には、コンクリート構造物１側に第一層２が配
置されるものとして、第一層２は、第二層３よりも引張強度が大きいものが好ましい。こ
れにより、第二層３が第一層２に追従しやすくなり、第一層２のコンクリート構造物への
密着性を高めることができる。さらに、補修材料全層を強固に一体化させることができる
。

別の実施形態において、図２に示すように、積層体８が、第一層２、第二層３及び第三
層４の３層構造のシート状部材によって構成される場合には、コンクリート構造物１側か
ら、第三層４、第一層２、第二層３がこの順に配置されるものとして、第一層２は、第二
層３及び第三層４の双方よりも引張強度が大きいものが好ましい。ここで、第三層４の引
張強度が、第一層２の引張強度よりも低いことにより、コンクリート構造物の凹凸への追
従性、さらには密着性をより良好なものとすることができる。そして、引張強度の高い第
一層２を積層体の内部に設けることにより、補修材料を貼り付けたコンクリート構造物か
らのコンクリート片の剥落を有効に防止することができる。つまり、追従しやすい性質を
有する第三層４によってコンクリート構造物への密着性を高めるとともに、引張強度の高
い第一層２によって、補修材料を貼り付けたコンクリート構造物へ剥落防止性能を付与す
ることができる。

また、第二層３が第一層２よりも引張強度が低いことにより、第一層２に追従しやすく
なり、第一層２のコンクリート構造物又は第三層４への密着性を高めることができる。さ
らに、補修材料全層を強固に一体化させることができる。
なお、第二層３の引張強度は、第三層４の引張強度よりも大きくてもよいし、小さくて
もよいし、同等でもよい。

他の実施形態において、積層体が４層以上のシート状部材で構成されている場合には、
上述した第一層の配置及び第三層の配置等に準じて、それらシート状部材の厚み、種類等
により、コンクリート構造物への追従性及び密着性、補修材料全層の強固な一体化、コン
クリート片剥落の防止等のバランスを図り、全てを良好に機能させる構造、配置等に調整
することが好ましい。
例えば、コンクリート構造物と接する側から数えて最外層に配置される層は引張強度の
低い層であることが好ましい。このように配置することにより、補修材料の強度とコンク
リート構造物への密着性を両立することができる。

上記の実施形態のいずれの構造においても、第二層３及び第三層４の引張強度は、５〜
１５０Ｎ／２５ｍｍであることが好ましく、１０〜１００Ｎ／２５ｍｍであることがより
好ましい。
第一層２の引張強度は、３００Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましく
は４００Ｎ／２５ｍｍ以上である。第一層２の引張強度をこのような範囲とすることによ
り、補修材料の強度を向上させることができる。
引張強度は、２５ｍｍ幅に切断したサンプルを万能試験機により引張試験を行った時の
破断強度とする。

第二層３及び第三層４は、ガラス不織布で構成されることが好ましい。
第一層２は、ガラス長繊維からなることが好ましい。第一層２にガラス長繊維を用いる
ことにより、第二層３の強度不足を補うことができる。第一層は、５０ｇ/ｍｍ^２以上の
目付量であることが好ましく、６０ｇ/ｍｍ以上がより好ましく、７５ｇ/ｍｍ^２以上がさ
らに好ましい。第一層は、５ｍｍ以上の目間隔の二軸織物であることが好ましく、５ｍｍ
以上の目間隔で、５０ｇ/ｍｍ^２以上の目付量の二軸織物であることがより好ましい。こ
のような目付量の二軸織物と同等の開口率を有する多軸織物であってもよい。

第三層の厚みをＴ３とし、第二層の厚みをＴ２とすると、Ｔ３／Ｔ２は、０．０５〜３
が好ましく、０．１〜１．５がより好ましい。このような厚みの関係を有する積層体は、
補修材料の強度とコンクリート表面への密着性を両立することができる。
第一層の第二層及び第三層に対する厚みは特に限定されず、求める補修特性を考慮して
適宜設定することができる。なかでも、第一層の厚みをＴ１とすると、Ｔ１＞Ｔ２、Ｔ１
＞Ｔ３のいずれか一方を満たすものが好ましく、双方を満たすものがより好ましい。

＜コンクリート構造物の補修方法＞
本開示のコンクリート構造物の補修方法は、上述した組成物を積層体に含浸させる含浸
工程と、得られた積層体（つまり、補修材料）をコンクリート構造物に貼り付ける貼付工
程と、補修材料における組成物を硬化させる硬化工程とを含む。このような補修方法によ
れば、従来のようにプライマー及び上塗り等の塗装及び乾燥等が必要もないことから、作
業性にも優れる。

（含浸工程）
含浸方法は、特に限定されない。例えば、組成物を含浸させる方法としては、ロールで
の塗布、噴霧、浸漬、圧入、減圧注入等種々の方法を利用することができる。また、その
前又は後に、金型により、圧力調整により、ロールにより、積層体の厚みを規定／調整す
ることが好ましい。具体的には、（１）金型により積層体の厚みを規定した後に、圧入に
よって組成物を積層体に含浸させる方法、（２）減圧により積層体の厚みを規定した後、
減圧注入によって組成物を積層体に含浸させる方法、（３）積層体を組成物に浸漬させて
積層体に組成物を含浸させた後に、ロールによって積層体の厚みを規定する方法、等が挙
げられる。含浸時の作業性を上げるため、また含浸シートへのゴミの付着、含浸シート同
士の付着を防止するため、含浸後の積層体の表裏面を樹脂製の保護フィルムでカバーして
もよい。この保護フィルムはコンクリート構造物に貼り付ける際に除去される。
なお、含浸のタイミングとして、積層体を形成してから組成物を含浸させてもよいし、
組成物を含浸させてから積層体を形成してもよいし、積層体を形成しながら組成物を含浸
させてもよい。また、組成物は、含浸直前にその場で調製してもよい。その場で又は予め水溶液の形態に調製することが好ましい。

（貼付工程）
積層体に組成物を含浸させることにより得られた補修材料６、７を、図１及び図２に示
すように、コンクリート構造物１に貼り付ける。この際、図１に示すように、２層構造の
積層体５を用いた場合には、第一層２をコンクリート構造物１に接触するように貼り付け
る。また、図２に示すように、３層構造の積層体８を用いた場合には、第三層４をコンク
リート構造物１に接触するように貼り付ける。
貼り付けの際には、適度に押圧することが好ましい。また、補修材料とコンクリート構
造物の表面の間に入り込んだ気泡を取り除くことが好ましい。これにより、補修材料とコ
ンクリート構造物の表面との密着性を高めることができる。気泡除去の方法としては、ロ
ール、金べら等を使って気泡を補修材料の外側に追い出すことが好ましい。

（硬化工程）
補修材料に含浸された組成物の硬化は、コンクリート構造物に補修材料５を密着させた
状態で維持することによって行なわれる。コンクリート構造物の表面に、組成物を含浸さ
せる時間を確保するという観点から、組成物の硬化時間は３０〜１８０分が好ましく、４
５〜１２０分がより好ましい。硬化時間は、組成物の酸生成速度、金属塩の溶解速度、周
辺温度等によって調整することができる。組成物の硬化が完了すると、コンクリート構造
物に補修材料が強固に固着されて、コンクリート構造物の補修が完了する。硬化のために
補修材料を加熱してもよいが、周辺温度で維持してもよい。

以下、本開示の補修材料及び補修方法を、実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
ガラス長繊維の織物（目付量１２５ｇ／ｍ^２、目間隔１０ｍｍ、平織り、厚み０．４９
ｍｍ、引張強度５００Ｎ／２５ｍｍ）からなるガラスロービングの二軸ネットを、ガラス
不織布ａ（目付量２５ｇ／ｍ^２、厚み０．２ｍｍ、引張強度４５Ｎ／２５ｍｍ）及びガラ
ス不織布ｂ（目付量５０ｇ／ｍ^２、厚み０．４ｍｍ、引張強度９０Ｎ／２５ｍｍ）と積層
することにより、二層のシート状部材を積層したガラス繊維シート積層体を作製した。
ガラスロービングの二軸ネットが「第一層」（図２中、２）に相当し、ガラス不織布ａ
が「第二層」（図２中、３）、ガラス不織布ｂが「第三層」（図２中、４）に相当する。

一方、４０質量％の水酸化ナトリウム水溶液１００ｇに対し、６８ｇのメチルトリメト
キシシランを１０分かけて攪拌しながら滴下し、そのまま温度をかけずに６０分間攪拌を
続けた。混合液をアスピレーターで減圧しながら７０℃まで加熱し、１０質量％の蒸留液
を除去した。その後、同量の蒸留水を添加することにより、ナトリウムメチルシリコネー
ト水溶液（ＳｉＯ_２換算で２５質量％のＳｉＯ_２成分を含む）を調製した。
３００ｇの珪酸ナトリウム水溶液と、９ｇのナトリウムメチルシリコネート水溶液と、
１５ｇのトリアセチン（東京化成工業株式会社製）からなる硬化剤とを混合することによ
り、組成物を調製した。珪酸ナトリウム水溶液は、ＪＩＳ Ｋ １４０８で規定する３号珪
酸ナトリウム水溶液（ＳｉＯ_２換算で２９質量％のＳｉＯ_２成分を含む）を用いた。

上記で作製したガラス繊維シート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、組成物を２００ｇ
含浸させることにより、実施例１のコンクリート構造物の補修材料を作製した。

（実施例２）
４０質量％の水酸化ナトリウム水溶液１００ｇに対し、６０ｇのジメチルジメトキシシ
ランを１０分かけて攪拌しながら滴下し、そのまま温度をかけずに６０分間攪拌を続けた
。混合液をアスピレーターで減圧しながら７０℃まで加熱し、１０質量％の蒸留液を除去
した。その後、同量の蒸留水を添加することにより、ナトリウムジメチルメチルシリコネ
ート水溶液（ＳｉＯ_２換算で２３質量％のＳｉＯ_２成分を含む）を調製した。
３００ｇの珪酸ナトリウム水溶液と、９ｇのナトリウムメチルシリコネート水溶液と、
１５ｇのトリアセチン（東京化成工業株式会社製）からなる硬化剤とを混合することによ
り、組成物を作製した。珪酸ナトリウム水溶液は、ＪＩＳ Ｋ １４０８で規定する３号珪
酸ナトリウム水溶液（ＳｉＯ_２換算で２９質量％のＳｉＯ_２成分を含む）を用いた。

実施例１で作製したガラス繊維シート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、実施例１と同
様に組成物を含浸させることにより、実施例２のコンクリート構造物の補修材料を作製し
た。

（比較例１）
３００ｇの珪酸ナトリウム水溶液と、１５ｇのトリアセチン（東京化成工業株式会社製
）からなる硬化剤とを混合することにより、組成物を調製した。珪酸ナトリウム水溶液は
、ＪＩＳ Ｋ １４０８で規定する３号珪酸ナトリウム水溶液（ＳｉＯ_２換算で２９質量％
のＳｉＯ_２成分を含む）を用いた。
実施例１で作製したガラス繊維シート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに、実施例１と同
様に組成物を含浸させることにより、比較例１のコンクリート構造物の補修材料を作製し
た。

（比較例２）
３００ｇの珪酸ナトリウム水溶液に９ｇのメチルトリメトキシシランを加え、室温にて
６０分間攪拌を行った。この６０分間の攪拌により、ゲル化による粘度上昇が起こった。
従って、実施例１で作製したガラス繊維シート積層体４００ｍｍ×４００ｍｍに組成物
を含浸させることが不可能であった。

＜性能評価＞
実施例及び比較例のコンクリート構造物の補修材料のコンクリートへの密着性を、ＮＥ
ＸＣＯ試験方法７３４「トンネルはく落防止用繊維シート接着工の押し抜き試験方法」に
準じて評価した。具体的には、図２に示すように、実施例及び比較例で作製した補修材料
７を、コンクリート構造物１の試験体に貼り付けた後、標準条件（温度２３℃、相対湿度
５０％）下で２日間養生し、湿潤条件（温度２３℃、相対湿度５０％）下で２日間養生し
た。続いて、温度２３℃の水中で２日間養生し、さらに温度２３℃、相対湿度５０％の条
件下で１日間養生した。その後、試験体に張り付けた補修材料に対して押し抜き試験を行
なうことにより、変位１０ｍｍ〜５０ｍｍにおける最大荷重を測定した。その結果を表１
に示す。表１中「最大荷重」の値は、３回測定した値の平均を記している。

実施例及び比較例の補修材料の作製及び押し抜き試験評価の結果から、本実施例のコン
クリートの補修材料は、コンクリートに対する密着性に優れ、かつ耐水性能を兼ね備えて
いることが明らかとなった。また、広い温度範囲での作業性が良好であった。

本開示の補修材料及び補修方法によれば、効率的な作業性を確保しながら、コンクリー
ト構造物の寿命を延命することができる。

１ コンクリート構造物
２ 第一層
３ 第二層
４ 第三層
５、８ 積層体
６、７ 補修材料

Claims (9)

1. 既設のコンクリート構造物の補修に用いられる補修材料であって、
   珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれらの混合物と、アルキルシリコ
   ネートと、硬化剤とを含む組成物及び、
   複数のシート状部材を積層した積層体を備え、
   前記シート状部材は、いずれもガラス繊維を含んで構成され、前記複数のシート状部材
   のうちのひとつが、他のシート部材よりも引張強度が大きいことを特徴とするコンクリー
   ト構造物の補修材料。
2. 前記引張強度が大きいシート状部材は、ガラス長繊維の織物によって構成され、
   該ガラス長繊維の織物は、目間隔が５ｍｍ以上の２軸織物又は同等開口率の多軸織物で
   あり、かつ目付量が５０ｇ／ｍｍ^２以上である請求項１に記載のコンクリート構造物の補
   修材料。
3. 前記硬化剤が、有機酸エステル、ジアルデヒド、無機酸エステル、有機酸金属塩、無機
   酸金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物からなる群から選択される少なくとも１種を主成
   分として含む請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補修材料。
4. 前記硬化剤が、有機酸エステルを含む請求項３に記載のコンクリート構造物の補修材料
   。
5. 前記アルキルシリコネートが、炭素数１〜３のモノ、ジ、トリアルキルシリコネート又
   はそれらのアルカリ金属塩である請求項１〜４のいずれか１つに記載のコンクリート構造
   物の補修材料。
6. 前記アルキルシリコネートが、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム又はこれ
   らの混合物の４０質量％換算の水溶液１００質量部に対して、１〜１０質量部相当で含有
   される請求項１〜５のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の補修材料。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の補修材料を用いた既設コン
   クリート構造物を補修する補修方法であって、
   組成物を積層体に含浸させる含浸工程と、
   前記組成物が含浸された前記積層体を、コンクリート構造物に貼り付ける貼付工程と、
   前記組成物が含浸された前記積層体を硬化させる硬化工程とを含み、
   前記積層体において引張強度が高いシート状部材を、コンクリートに接触するように前
   記コンクリート構造物に貼り付けることを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。
8. 前記積層体を、前記コンクリート構造物側から第一層及び第二層としてコンクリート構
   造物に貼り付ける場合に、前記第一層を、前記第二層よりも高い引張強度とする請求項７
   に記載のコンクリート構造物の補修方法。
9. 前記積層体を、前記コンクリート構造物側から第三層、第一層及び第二層としてコンク
   リート構造物に貼り付ける場合に、前記第一層を、前記第二層及び第三層よりも高い引張
   強度とする請求項７に記載のコンクリート構造物の補修方法。
   

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