JPS5964582A - セメント系材料の改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硬化したセメント系拐科の表面から特定改質
剤全加圧′＠浸させることによるセメント系材料の改質
の改良方法に係わる。

コンクリート、モルタル、セメント等の硬化物は、土木
、建築、その他の分野で広く無機材料として使わ扛てい
るが、形状の如何に係わらず一般にこれらセメント系材
料には２表面に連通ずる無数の微細孔が存するために２
年月の経過ｆつれて次第に、特に屋外においては着るし
い表向層の劣化が起っている。この劣化は２看るしくな
ると、やがてセメント系材料に亀裂が生じ、　＃＃に鉄
筋コンクリート等の建造物では。

内部鉄筋に錆が発生し、由々しき事態金引きおこす原因
と々っている。

従来より、か＼るセメント系材料の表面層劣化ケ防ぐ方
法としては、／ｆＥｉ機質の重合性七ツマ−をセメント
系材料の表面から含浸させた後。

熱、放射線照射等を施して重合させる方法、或いは、有
機質ポリマーのＭ機ｒ６媒浴液ゲセメント系材料の表面
から含浸させた後溶媒ケ乾録除去する方法が提案さ扛て
いるが、こｎらの方法により得らｎた改質セメント系拐
料表面は、耐久性が乏しく、また、耐熱性、耐火性等も
充分で々いために、それに代って次第に無機系含浸剤に
よるセメント系材料表面の劣化防止方法が採用されつ＼
ある。無機系含浸削全用いる方法としては９例えば２％
公昭５３−１９６０９号公報に、特定モル比のシリカゾ
ルを含陵させる方法が提案されているが、特定のセメン
ト系材料を除いて一般に含浸深さが浅く、充分な改質効
果が期待できないことが多い。また、別の例としては、
特開昭５５−７８７６４号公報に。

珪酸塩の水浴液を含浸させた後、更にセメントペースト
で被覆させる方法が提案されている。

この方法は、珪酸塩水的液の含浸深さが充分でないため
に、セメントペーストで更に被徨することにより　ｔ１
ヶにセメント系材料の中性化を防いだものであるが、施
工回数が増大し、セメントペーストミ１αＣ３が通常当
業者が随意性なっているｆｉ＋’＋易さがあるとは云っ
ても、そのための材料費をも更に要し、実施上向難点が
ある。

更に別の例としては、特公昭５４．−４５７１号公報に
、アルキルシリケートをセメント系材料の表面から減圧
上含浸させた後、加水分解工程させることによる改質方
法も提案されているか含浸処理前の＝１７クリート中の
水分量の調節及び含浸後の加水分解工程等を要し、工程
が煩雑でありやはり実施上向難点が存する。

本発明者らは、無機系含浸剤によるセメント系材料表面
層の改質方法について詳しい研究を行なった結果、珪酸
塩水溶液、特に珪酸リチウム水浴液又はこれに更にナフ
タレンスルホン酸ソーダホルムアルデヒド酪合物を少量
添加した液を、セメント系材料表面層から加圧含浸させ
ると、常圧含浸の場合に比し含浸深さが数倍以上にも増
大し、しかも、七メント系材料の長期増強及び中性化防
止を完全に達成できることを見出した。本発明の目的は
１強度が旨く２酊凍害性、耐候性、耐熱性、面１火性共
に著るしく俊才りる改質層を硬化したセメント系材料に
形成せしめる方法を提供することにある。本発明の。

セメント系材料の改質方法は、セメント系材料をその表
面からｓ　１０．　／Ｍｍ　Ｏ（但し１Ｍは、アルカリ
金属原子又は置換若しくは非置換のアンモニウム陽イオ
ン基を表わす。）のモル比が１〜５０であり、且っＳｉ
Ｏ，’ｉ　１〜５０重量％含む珪酸アルカリ水溶液で加
圧含浸処理した後乾練することを特徴とする。

本発明の方法が適用されるセメント系材料としては、セ
メントペーストの硬化物１モルタル硬化物，コンクリー
ト硬化物，ＡＬＣ等軽等化量化コンクリート硬化物酸カ
ルシウム板等，セメント結合剤を月１いることにより得
ら扛る硬化物であり，形状は任意でよく，また９これら
硬化物が長期間の使用により表面劣化を起こしたもので
もよい。例えば、プレキャストコンクリ−　）、＆，，
　Ａ　Ｌ　ａ板，コンクリート構築物壁面。

モルタル壁面等は好適例である。また、中性化の進んだ
セメント製品，ドライアウト、凍結。

リグニン混入等により硬化不充分となったコンクリ−１
・表面２火災により劣化したコンクリート表面にも適用
さオする。

本発明に用いら′扛る珪酸アルカリ水溶液は。

珪酸アルカリが水中に浴解しだ液又は、溶解珪酸アルカ
リと分散微粒子コロイド状シリカとが共存する安定な液
である。

上記液の媒体である水の代りに，水と水溶性有機溶媒と
の混合溶媒を媒体とする珪酸アルカリの浴液も用いるこ
とができる。用いらｎる珪はアルカリとしては，珪酸リ
チウム、珪酸プＪ　’Ｊウム，珪酸ナトリウム、珪酸セ
シウム等のアルカリ金属シリケート及び置換若（２くは
シトｔ＋’ｔ　４ｔｈ　。

アンモニウムシリケート等が挙げらｇる。ｉ自．挨若し
くは非直換のアンモニウムの例としては。

ＮＨ，、　０日＊ＮＨ，，　（ＯＨ，）、ＮＨ，、　（
ＯＨｓ）ｓ　（’Ｏｓ）ＩｔＣ）Ｈ）ｘＮ＋　（Ｏｔ’
ＬＯＩη４Ｎ。

（ａ，Ｈ，ｏｅ）、ＮＨ，（ｃ，日．）、Ｎ日ｍ，　（
ＣｓＨｓ）（’−＠ＯＨ）υＨｖ　、（ＣｓＨ＋＋　）
（ｅ，　Ｈ，　ＯＨ　）　Ｉ　Ｎ等が挙けら扛る。これ
らｉ醒了ルカリは所望により２種以上を混じてイ史用す
ることもできる。特に好ましい珪酸アルプｙ　’）は、
珪酸リチウムである。

上記珪酸アルカリの水溶液は，　　ＳｉＯ，／Ｍ，Ｏモ
ル比が１以下では，これを用いてイ！１ら才したセメン
ト系硬化物は改質されず，ＩＩＩｌｉ水性，　ｌｌ＋Ｍ
１筺性力；イ氏い。壕だ，モル比が５０以上である珪酸
アルレフノリ水溶液を用いると，この液は液中のコロイ
ド状シリカの含有率が高くなり，セメント糸イｅ化物の
表面からの含浸深さが浅く好ましくない。

更に，本発明には，珪酸アルカリ水ｍ液とじて０中Ｓｉ
ｏ、８有ｈ１が１へ一５０重量％であるものが用いられ
る。ｓｉＯ，昔有翔が１９ｃ以下の珪酸アルカリ水浴液
を月１いて借られた改質セメント系材料は強度が低く１
寸たＳｉｎ、含有＼５ｏ％以上の珪酸アルツノリ水浴液
は安定性が悪く、場合によっては増結、ゲル化等が起こ
ったり、それが起こらなくてもか＼る商濃度珪酸アルカ
リ水浴液を用いると１品質一定の改質層を有するセメン
ト系硬化物が得られない。％に好ましい含有率Ｉｒ１５
〜６ｆＪ％である。

本発明に用いられる上記珪酸アルカリ水浴液ｎ　＋　　
Ｓ　ｉＯｓ　／λ４，０モル比で１〜約４のものは珪酸
アルカリｆ水に溶かすことにより、或は、コロイド状シ
リカ分散液に苛性アルカリを加え、必要に応じ加熱処理
することにより容易に得られる。

ＳｉＯ，／Ｍ、０モル比が４以上高くなる程珪酸アルカ
リ水浴液は、コロイド状シリカが分散共存した液となり
、か＼る珪酸アルカリ水溶液は、コロイド状シリカ分散
液に珪酸アルツノ、す又は苛性アルカＩＪ　を加え、必
要に応じ加熱処理することにより、或は、珪酸アルカリ
水浴液から陽イオン交換法等により脱アルカリし、必要
に応じアルカリ添加により安定化することにより容易に
得られる。Ｓ　ｉ　Ｏ，／Ｍ、０モル比が４以」二特に
７以上となると珪１βアルカリ水溶液中にはコロイド状
シリカが分散共存するが、そのコ「Ｊイド状シリカの粒
径は小さい程好ましく、５０ｍμ以下、特に２０ｍμ以
下の粒径であるものが好首しい。

特にモル比２〜７程度の珪酸リチウム水溶液は好すしい
。

本発明に用いらｎる更に好ましい珪酸アルカリ水浴液と
しては、これに更にその０．０１〜５ｍＭ９（、ｉＡの
ナフタレンスルポンばソーダボルムアルデヒド縮合物を
添加した液である。用いられるナフタレンスルホン酸ソ
ーダポルムアルデヒド縮合物は２重合度２〜１００程度
の市販品として容易に入手し得る。上記添加されるナフ
タレンスルホン酸ソーダホルムアルデヒド縮合物は、珪
酸アルカリ水浴液がセメント系相打の表面から浸透する
深さ全史に増大せしめる作用を・するが、上記添加率口
、０１重量％以下では殆んどその効果がなく、また、上
記添加率５重量％以上では、珪酸アルカリ水溶液の安定
性、特に長期安定性の低下がしばしば起こる。特に好オ
しい隋加率はＯ，ＩＪ５〜１重量’ｊ（である。

本発明に用いら扛る珪酸アルカリ水浴液としては２本発
明の目的が達成される限り、更に。

坊望により后色剤、安定剤、粘度調節剤等任意成分を＠
有させてもよい。

本発明の方法は、上記珪酸アルカリ水浴液全前記七メン
ト系制料の表面から先ず加圧含浸せしめる工程を含む。

この加圧含浸の処理は、耐圧性容器中に上ＮＱ珪自貨ア
ルカリ水浴液を投入しその中へ処理すべきセメント系材
料を浸漬した後、液を加圧する方法により容易に行うこ
とができる。しかし、コンクリート建造物の壁面等一般
に容器中で処理できない場合には、セメント先月ｉ＝ｔ
の表面に珪酸アルカリ水溶液を接触せしめ、圧力発生機
からの圧力をその液に加えることにより行なうことがで
きる。か＼る加圧含浸方法としては、珪酸アルカリ水溶
液を貯留−Ｃ’きる内容積を有する開口耐圧ロート状器
具をセメント系材料の表面に圧接し１次いで上記ロート
内に加圧珪酸アルカリ水浴液ヲ専大し、充分時間圧もれ
のないように上記加圧状態を維持することにより容易に
行ない得る。圧力は商い程珪酸アルカリ水浴液の含浸深
さを増大せしめるが１通常２０〜３０　ｋｇ　／　ｃｒ
１以上の加圧は簡易に実施し姉、＜、−１，た、短時間
には含浸深さをさ程増大させ））ＩＬい。従来の常圧含
浸法では２〜３　ｆｆ１１％の＠浸深さであったものを
、数ｋ１７　／　ｃｎｌ程度の加圧により数倍程度或い
はそれ以上の深さにまで増大できることは意外な効果で
ある。場合によっては、上記加圧前に七メント系材料表
面に減圧を作用させることにより、加圧による＠浸深さ
の増大を一層良好に達成せしめ得ることもある。

本発明の方法は、上記加圧含浸処理に引きっソき、加圧
含浸処理したセメント系材料を乾燥することを要す。乾
燥は、自然乾燥２強制乾燥いずれによってもよいが、自
然乾燥の方が好ましい。乾燥によって、珪酸アルカリは
セメント系材料中含浸層内において不可逆的硬化反応を
起すと共に、接触する七メント組織に結合し。

改質層が形成される。特に珪酸リチウムは他の珪酸アル
カリとは著るしく異なった性質を示し乾燥後にリチウム
成分がアルカリとして浴出し＃１．＜　、好捷しい改質
層が形成さ扛る。本発明の方法による改質ハ、適用され
るセメント系材料の４Ｌｉ［４に応じ、珪酸アルカリ水
溶液が浸透し易い材料２例えばＡ　ＴＪ　０等軽量化コ
ンクリートでｅま、その全体にわたる改質となり、また
１通常のコンクｌｊ　−ト等比較的浸透しにくい材料で
は材料の表面層の改質となる。しかし１表面層の改質の
場合には、従来法では達成できなかった著るしく深い部
位にまで改質層が形成される。

本発明の方法により改質されたセメント系材は、その中
性化が長年にわたり防止されるから中性化防止のだめの
セメントペースト被覆を設ける必要もない。更に改質層
の透水防止性が格段に優扛るために、風化もはソ完全に
防ぐことができる。特に寒冷地における凍害も起らない
。

また１本発明の方法により改質されたセメント系材料の
表面は２通常の塗料、塗材等との接着性も良好であるた
めに、該表面に更に合成樹脂糸、七メント系１モルタル
系、セメント−ｔＭｊ　側糸＃谷抽の塗料、塗材による
化粧被覆を施すこともできる。

以下、実施例及び比較例を挙げて更に詳しく説明するが
１本発明の技術的範囲はこれに限定されない。

実施例１ 普通ポルトランドセメント　　−ｍ−・　２９７重量部
径５問以下の砂　　　　　−・・　７５９径５〜２５間
の砂　　　　−−一・１０６５水　　　　　　　　　　
　　　　　　　　０．＋＋　　　１７８Ａ　、Ｔｆｌ液
剤　　　　　　　　・−・　　２９．７上記配付により
、コンクリート供試体製した後。

１週間水中養生し、引きつソき３週間湿空養生すること
により、径１０ｃｌｎ、長さ２０ｔｙｎの円筒状供試体
をつくった。

別途、　　８１０ｇ　／Ｌｔ、　Ｏモル比３．　ｓ　、
　ｓｌｏ、＃度１０取量％の珪ｒ１λリチウム水ｒｇ＊
を耐圧容器中に投入し、これに上記コンクリート供試体
をその全面が液面下に没するように浸漬し、６０分間５
閂）１ｇの減圧に維持した後、直ちに１ｏｋｇ／ｃＪの
貨索ガスを上記＋ｉ１容器内に導通し、６０分間同圧力
を維持することにより、加圧含浸処理を行なった。上記
処理後、直ちにコンクリート供試体ケとり出し、その一
部を割裂し、珪酸リチウム水溶液で語れた部分の表面か
らの深さを測駕することにより、含浸深さを測定したと
ころ３０閏で；ｐ）っ／ヒ。また、上記割裂供試体を２
３℃で相対湿度６０％の室内に１週間装置することによ
り、自然乾燥し、圧縮強度を測定したところ、５１０ｋ
ｙ　／　ｃｒｌ　ｆ示した。上記例を（ＡＪとし更に別
に、加圧含浸条件を変えで（Ｂ）と（Ｃ）の２種のテス
トを同様に行なったところ、第１表記載の結果を得た。

実施例２ 実施例ＩＶｒＣおける珪［ＩＪチウム水浴液の代りに、
膣液に平均重合度１０のナフタレンスルホン藪ソーダホ
ルムアルデヒド縮合物を膣液の０１重量％量添加した液
を用いた他は実施例１と同様のテストヲ行なったところ
第１表記載の結果を得た。

比較例１ 夾施？ｌ１１における減圧及び加用の含浸をぜずに、常
圧で刷毛塗りにより含浸させた他は実施例１と同様のテ
ストを行なったところ、第１表記載の結果を得た。

第　１　表 ［ 第１表記載の結果から、加圧含浸処理により常圧含浸処
理の場合に比し、著るしい含浸深さと９強度の増大を達
成できることが認められる。

実施例 ｔｅｌｌ　・４ｊ’ｉ　・ｔ％さが１０Ｃｒｎｘ　１０
ｃｒｎｘ　１０ｃｒｎの軽量コンクリートＡＬＣ（日本
イトン工業■製）を、面１出谷器申５１０ｘ　／Ｌｉ、
ＩＪ　モル比５．５　、　Ｓｉｎ、濃度２０９にの珪酸
リチウム水浴液に浸漬し、５ｋｇ／　ａｄの用土１０分
間加圧含浸処理を行なった後とり出し、２３℃相対湿度
６０％の室内で１週間乾燥した。この試料の圧縮強度は
測定の結果５３　ｋｙ／　ｃｌであった。また、上記試
料の割裂断面にフェノールフタレンを月１いて発色させ
て観県したところ、Ａ　ＴＪ　（３の内部全体にわたっ
て珪酸リチウム水浴液が浸透していた。

更に、上記加圧含浸処理後乾燥した試料について、その
表面に径３１Ｊｍ＋長さ３５０鍋のガラス管を接層剤を
介して直立固定し、これ［３００ｖａの高さまで注水し
、２４時間後の水位を測定したところ、わずか４鮎の減
少ゲ示し、透水防止性が優れることを認めた。

更に、上１１１１加圧含授処理後乾燥した試料について
、１時間水中に浸漬した後、−２υ′Ｃに１６時間維持
し、とり出しＤ１水中４時間ｊ’ｌ’＃　保する操作全
１ザイクルとする凍結融解試験を２０ザイクル繰り返し
たが異常が認めら７′Ｌなかっ１ヒ。

比較対象として、珪酸リチウム水浴液で加圧含浸処理を
しない他は上記同様にしてＡＬＯの透水量を測定したと
ころ、６２ｖｙｒｂの水柱減を認めた。まへ、上記同様
にして凍結融解試験を繰り返したところ、１サイクル後
に崩壊が起った。

実施例４ 打設後２０年を経て１表面が劣化し摩耗したコンクリー
ト床から試験体を採取し、その表面に広口部径が２００
　ｙｍの耐圧鉄製ロート状器具を、その広口縁がコンク
リート表面に固層するように接着剤を介してとり付けた
。次いで、とのロート内に耐圧導管を介して、　　Ｓｉ
Ｏ，／Ｌｉ１Ｏモル比３．５８ｉ０．濃度１０重葉Ｘの
珪酸リチウム水浴液を圧入し、５ｋｇ／ｆｆｌで１０分
間コ／クリート表面から加圧含浸処理を行なった後、上
記液の抜き取り及び器具の取りｔゴずしを行ない。

そのま＼１週間放置することにより自然乾燥を行なった
。

上記乾燥後の試料について、圧縮強度、ｌ１ｌＩ′Ｉ摩
耗性、珪酸リチウム水溶液の含浸深さを測定したところ
、第２表記載の結果が得られた。同、含浸深さと圧縮強
度は前記同様にして測定した。

面１摩耗性は、−ト記の方法により測定した。

先ず、上記乾燥後の試料から１辺１００　ｖｖｒｂの正
方形で、厚み１５調の試験片を採取し、テーパー摩耗試
験機’ｔ　ＪＩＪいて摩耗輪■１２２により苗束５０ロ
グ−Ｆに５００回転の摩耗全行ない、摩耗による減量を
？１１す定することにより行なった。

実施例５ フタレンスルホン酸ソーダホルムアルデヒド縮合物を添
加【また液を用いた他は実施例４と同様にして行なった
ところ、第２表記載の結果を得た。

比軟例３〜４ 加圧含浸処理を行なわない他に実施例４と同様に行ない
比軟例３として第２表に測定結果を示す。

更に、加圧含浸処理を行なう代りに、刷毛塗りにより常
圧含浸処理を行なった他は実施例４と同様に行なったと
ころ第２表記載の結果が得らｎた。

上記実施例及び比軟例によって、ソ償法によらないでも
壁面等に本発明の加圧含浸処理法を適用することができ
、しかも、それによって著るしい改良効果をもたらし得
ることが＃４）つだ。

第２表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セメント系材料を、その表面からＳｉＯ，ｚ篤０（但し
   １Ｍはアルカリ金属原子又は置換若しくは非置換のアン
   モニウム陽イオン基を表わす。）のモル比が１〜５０で
   あり且つＳｉＯ，全１〜５０重量％含む珪酸アルカリ水
   浴液で加圧含浸処理した後、乾燥すること’ｆｒ％徴と
   するセメント系材料の改質方法。