JP3797677B2

JP3797677B2 - コンクリートの電気化学的処理方法

Info

Publication number: JP3797677B2
Application number: JP11304594A
Authority: JP
Inventors: 史朗斉藤; 嘉久松永; 孝一石橋; 公伸芦田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JPH07315959A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鋼材を内部に含むコンクリ−トの電気化学的処理方法に関し、詳しくは、親水性処理を施してなる不織布からなる及び／又は親水性処理を施してなる電解質溶液保持材を用いたコンクリ−トの電気化学的処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
コンクリートは、一般には、種々の環境に対する抵抗性が強く、また、強アルカリ性であるので、その内部にある鋼材は、鋼材表面に不動態被膜を形成して腐食から保護され、そのために、コンクリート構造物は耐久性のある永久構造物であると考えられてきた。
しかしながら、この永久構造物と考えられてきたコンクリート構造物も、中性化や塩害などの原因によりその耐久性が低下し、構造物としての耐久性に疑問が投げかけられるようになってきた。
【０００３】
このような劣化したコンクリート構造物を補修する方法として、電気化学的な手法を用いた補修工法が開示されている(特開平 1−176287号公報、特開平 2−302384号公報)。
これらの方法は、コンクリ−トの表面に電解質溶液とセルロースファイバーからなる付着性塗布材料を一時的に被覆し、この被覆した塗布材料に電極を埋設してコンクリ−トの内部の鉄筋とこの電極との間に直流電流を流すことによって、コンクリ−トの内部から電極に向かって塩化物イオンを泳動させてコンクリートから除去し、その後に、前記電極と前記塗布材料とを取り除くコンクリートの修復方法であり、セルロースファイバーからなる付着性塗布材料とアルカリ性溶液とをコンクリート表面に付着させてこのアルカリ性溶液を電気浸透を利用し、コンクリート内部へ浸透させることで中性化を回復させる方法である。
【０００４】
しかしながら、これらの方法では、セルロースファイバーと電解質溶液を吹付けることによりコンクリート表面に設置した電極を被覆するため、吹付け作業時におけるセルロースファイバーの周囲への飛散が起こり、周辺環境を汚すことになる等の課題があった。
また、通常は電解質溶液としてアルカリ性の溶液が使われるため、吹き付け時に溶液の飛散がおこり、周辺環境を汚すのみならず、作業員等の目や皮膚に触れると障害等を引き起こすなどの課題があった。
【０００５】
本発明者は、前記課題を解決すべく種々の検討を行なった結果、特定の方法を採用することにより、前記課題が解消し、コンクリート構造物の補修処理などの電気化学的処理が充分に行い得る知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
即ち、本発明は、コンクリートの表面部に設置した電極を外部電極とし、コンクリート内部の鋼材を内部電極とし、外部電極を含むコンクリート表面及び／又は外部電極間のコンクリート表面に、電解質溶液を含有する親水性処理を施してなる不織布からなる及び／又は親水性の低い繊維若しくはフィラメントを親水性処理を施してなる電解質溶液保持材を設置し、コンクリート表面が乾燥しないよう、コンクリート表面に一定量の電解質溶液を流して電解質溶液を供給し、該外部電極間及び／又は該外部電極と内部電極間にコンクリート表面積あたり0.5〜10A/m²の電流を流すことを特徴とするコンクリートの電気化学的処理方法である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
硬化したコンクリ−ト内部には、飽和状態の水酸化カルシウム水溶液が間隙水として充分に存在している。
そのため、コンクリ−トに電流を流すと、この間隙水が電解質溶液の役割をして、コンクリ−ト自身が持つ抵抗に応じた電流が流れる。
しかしながら、コンクリート表面が乾いていると、電流が流れにくいため、本発明では、コンクリート表面に電解質溶液を供給する。
【０００９】
電解質溶液とは、コンクリート中に浸透させることにより、コンクリートの電気抵抗値を下げて電気を流しやすくするために用いる溶液のことであり、溶液中にプラスイオンやマイナスイオンが存在している溶液である。
【００１０】
コンクリート表面に電解質溶液を供給する手段として、本発明では、コンクリ−ト表面に親水性処理を施してなる不織布からなる電解質溶液保持材を設置し、電解質溶液を保持し、コンクリート表面に供給する。
【００１２】
ここで不織布とは、素材となる天然繊維又は合成繊維などの繊維やフィラメントを粘着剤、加熱化工、及び製縫等によって、積層したり、不規則に配列させたり、もつれさせたりして作った生地で、電解質溶液を保持することに優れているものである。その一例としてフェルト等が挙げられる。
【００１３】
ここで、繊維やフィラメントの材質としては、無機質繊維、有機質繊維、及び金属質繊維等が考えられるが、木綿等の天然繊維をはじめとする親水性の高い繊維の使用が好ましい。
また、親水性の低い繊維やフィラメントでも、親水処理を施すことによって使用が可能となる。
この親水性の低い繊維やフィラメントとしては、ポリエステル、ポリエステルビスコース、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、レーヨン、ステンレス、及びアラミド等が挙げられる。
【００１４】
ここで、好ましい親水処理方法としては、▲１▼常温で１〜10％のエタノール水溶液に、24〜48時間処理するエタノール処理方法、▲２▼溶液濃度５〜10％の炭酸ソーダや苛性ソーダなどのアルカリ脱脂剤を、常温で24時間以上、40〜80℃で３〜４時間処理するアルカリ脱脂処理方法、並びに、▲３▼0.3〜2.0％濃度の、例えば、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、及びリン酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤を、常温で１〜２時間処理する界面活性剤処理方法等が好ましく、特に、界面活性剤処理方法が短時間で、エタノールに酔ったり、アルカリに侵されたりする危険性もなく好適である。
【００１５】
不織布の形状は、ロール状や成形体いずれも使用可能である。
ロール状の不織布は、コンクリート表面に設置する場合、一部を固定するだけでコンクリート表面に敷くことや、垂らすことが可能であり、木板等で押さえつけることも可能である。
また、成形体の不織布は、そのまま一部を固定するだけで使用することができ、木板等で押さえつけることも可能である。
さらに、不織布は柔軟性があるので、湾曲したコンクリート又は凹凸のあるコンクリート表面にも密着させることが可能である。
【００１６】
不織布の大きさや形状は、特に制限されるものではなく、目的や作業手順に応じた大きさと形状が使用できる。
【００１７】
次に、コンクリ−トの表面部に設置する外部電極について説明する。
【００１８】
外部電極は、通常コンクリ−トの電気化学的処理をする際、仮設するものであり、一般には正(プラス)側になるため電気的な腐食作用が働く傾向がある。
【００１９】
本発明では、電流を流す期間が比較的短期なため、外部電極として、普通の鉄筋や金網などの使用も可能であるが、資源の有効利用と再利用を考えると、電気的な腐食に対する抵抗性が高いものの使用が好ましい。
具体的には、チタン、チタン合金、及び白金等又はそれらでメッキされた金属、炭素繊維や炭素棒などの炭素質物質、並びに、体積電気抵抗率が10³Ω・cm以下の導電性を有する有機高分子等である。これらのうち、チタンや白金は、電気的な腐食に対して安定であるので好ましい。また、炭素や有機高分子もほぼ安定である。
なお、通常のコンクリートの体積電気抵抗率は、10³〜10⁴Ω・cm程度であるので、導電性を有する有機高分子としては、その値以下、即ち、10³Ω・cm以下が好ましく、10²Ω・cm以下がより好ましく、10Ω・cm以下が最も好ましい。
また、外部電極は、あらかじめ不織布内に固定されていても良い。この場合は、電極をコンクリート表面に設置する手間が省けるので、省力化に役立つ。
【００２０】
なお、本発明でコンクリ−トに流す電流値は、コンクリ−ト表面積当たり0.5〜10A/m^２の電流とする必要がある。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明する。
【００２２】
実施例１
高さ４×横40×厚み0.2ｍの鉄筋コンクリ−ト壁を部分的にはつり、コンクリ−ト内部の鉄筋を内部電極とし、コンクリ−ト表面にチタンメッシュを内蔵した不織布を電解質溶液保持材の不織布Ａとして仮設した。
不織布Ａを25mm角の角材で、コンクリート壁の上部と下部の２か所はさみ、プラスチックアンカーでその角材を固定した。
次に、コンクリート壁の上部に設置した角材の下面に吸水用の穴あきパイプを設置して、電解質溶液としてｐＨ12の水酸化カルシウム溶液を流し、不織布Ａに一定量の電解質溶液を供給することにより、コンクリートに電気が流れやすいようにした。
これに、1.0A/m²の直流電流を４週間流し、脱塩処理を行った。
４週間後、コンクリ−ト表面の電解質溶液保持材である不織布Ａと外部電極を取り除き、コンクリ−トをコアリングして、それに含まれる塩分量を測定したところ、コンクリート中の塩分量は処理前4.5kg/m³であったものが、0.4kg/m³と１割以下に減少していることが確認され、コンクリートの改質処理が滞りなく行い得たことが明らかであった。
さらに、不織布Ａを用いたことにより、周辺環境への汚染や作業員の負傷等の事故は発生しなかった。
【００２３】
＜使用材料＞
不織布Ａ：日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＴ」(材質ポリエステル)を２％濃度のエタノールで24時間処理したもの。
外部電極：チタンメッシュ、エルテックアジアサービス社製商品名「エルガードメッシュ＃210」
【００２４】
＜測定方法＞
塩分量：社団法人日本コンクリート工学協会「硬化コンクリート中に含まれる塩分の分析方法」(JCI-SC4)の「８．全塩分定量方法」の「８．２塩化物イオン選択性電極を用いた電位差滴定法」に準拠
【００２５】
実施例２
直径６mmで、間隔10cmのワイヤーメッシュを内蔵した不織布の板状成形体を、不織布Ｂとしてコンクリート表面に仮設し、2.0A/m²の電流を流したこと以外は実施例１と同様に行った。
その結果、コンクリート中の塩分量は処理前5.2kg/m³であったものが、0.5kg/m³と１割以下に減少していることが確認され、コンクリートの改質処理が滞りなく行い得たことが明らかであった。
【００２６】
＜使用材料＞
不織布Ｂ：板状成形体、縦１×横２×厚さ0.02ｍで１層目はポリエステル不織布、ユニセル社製商品名「ランパスＰ−200ＴＫＷ」をカルボン酸塩0.5％で１時間処理したもの、２層目はワイヤーメッシュ、３層目はアクリル製フェルト、日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＡ」を硫酸エステル塩1.0％で２時間処理したもの
【００２７】
比較例１
実施例２で使用したワイヤーメッシュと同様のものを、コンクリ−ト表面にプラスチックアンカーで固定し、さらに、その上からｐＨ12の水酸化カルシウム溶液とセルロースファイバーとを吹き付け、外部電極を内蔵した電解質溶液保持材を形成した。
なお、吹き付け作業では、対象とする鉄筋コンクリート壁の周辺への、水酸化カルシウム溶液やセルロースファイバーの飛散が激しく、吹き付け完了後の清掃作業が大変であった。また、吹き付け作業時間が長時間におよんだので、作業員がアルカリ性雰囲気に曝されている時間が長く、手や足の皮膚にアルカリ溶液による傷害が見られた。
【００２８】
実施例３
電解質溶液保持材として、表１に示すように各種の材質の不織布の親水処理を行い、その吸水性、保水性、及び通電状態を測定したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に併記する。
【００２９】
＜使用材料＞
ポリエステル：日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＴ」
ナイロン：日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＮ」
アクリル：日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＡ」
ステンレス：日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＳ」
ケブラー：日本フェルト工業社製商品名「ニードルフェルトＧＫ」
エタノール：和光純薬工業社製試薬一級
炭酸ナトリウム：和光純薬工業社製試薬一級
カルボン酸塩：ステアリン酸ナトリウム、和光純薬工業社製
リン酸エステル：リン酸トリフェニル、和光純薬工業社製試薬一級
【００３０】
＜測定方法＞
吸水性：水道水を入れた容器を静置し、水面が水平になった段階で電解質溶液保持材を静かに深さ１cm入れ、水道水が吸い上げられるのを静かに待つ。電解質溶液保持材を水道水内に入れてから、１時間後に水道水が吸い上げられた水面からの高さを測定、コンクリート表面に多少の凹凸があっても、その凹凸の影響を受けないようにするため、吸い上げ高さ2.5mm未満を×、2.5mm以上を△、５mm以上を○、及び10mm以上を◎とした。
保水性：長さ50×幅５×厚さ１cmの電解質溶液保持材に十分に水を含ませた後、傾斜角度45°のステンレス板上に置き、水が垂れ落ちるのを待つ。１時間後に電解質溶液保持材に含まれている水の長さを電解質溶液保持材の下端から測定。保水性の判断基準は、水の長さが５cm未満のものを×、５cm以上のものを△、10cm以上のものを○、20cm以上のものを◎とした。
通電状態：通電開始後24時間経過した時点の処理電圧により判断。処理電圧が30Ｖ未満を◎、30Ｖ以上を○、35Ｖ以上を△、感電時に死亡災害につながるおそれがあるので40Ｖ以上を×とした。
【００３１】
【表１】

【００３２】
実施例４
高さ１×横５×厚み0.3ｍの鉄筋コンクリ−ト壁を用いて試験を行った。
このコンクリート壁の中性化深さは、処理前には表面から約35mmであった。
このコンクリート表面の両側に、電解質溶液保持材として鉄筋メッシュを内蔵した不織布Ａの不織布を用い、電解質溶液として、炭酸リチウムと炭酸ナトリウムを主成分とするアルカリ性水溶液を流し、0.8A/m²の直流電流を 1週間流し、コンクリートのｐＨを回復させる再アルカリ化処理を行ったこと以外は実施例１と同様に行った。
１週間後、コンクリート表面の電極を取り除き、コンクリートをコアリングし、それに１％濃度のフェノールフタレイン溶液を噴霧し、コンクリートの中性化深さを測定した。その結果、中性化部分はなく、コンクリートの再アルカリ化処理が行えたことを確認した。
さらに、不織布を用いたことにより、周辺環境への汚染や作業員の負傷等の事故は発生しなかった。
【００３３】
＜使用材料＞
鉄筋メッシュ：φ３mmの鉄筋を縦横100mm間隔で溶接した金網
炭酸リチウム：和光純薬工業社製試薬一級
【００３４】
【発明の効果】
本発明では、コンクリート表面及び／又はコンクリート中に直流電流を流すことによって、コンクリートの改質を行う際、その改質効果を充分に引き出すとともに、作業時の危険性や周辺環境への悪影響を低減することができる。
また、本発明では、不織布及び／又はフェルトを用いることにより外部電極の取付けが非常に簡便に行うことが可能となる。

Claims

コンクリートの表面部に設置した電極を外部電極とし、コンクリート内部の鋼材を内部電極とし、外部電極を含むコンクリート表面及び／又は外部電極間のコンクリート表面に、電解質溶液を含有する親水性処理を施してなる不織布からなる及び／又は親水性の低い繊維若しくはフィラメントを親水性処理を施してなる電解質溶液保持材を設置し、コンクリート表面が乾燥しないよう、コンクリート表面に電解質溶液を流して電解質溶液を供給し、該外部電極間及び／又は該外部電極と内部電極間にコンクリート表面積あたり0.5〜10A/m²の電流を流すことを特徴とするコンクリートの電気化学的処理方法。