JP4785653B2 - モルタル又はコンクリート構造物の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水道施設や各種の廃水処理施設などにおける、酸により腐食劣化したモルタル又はコンクリート構造物の補修方法に関する。

下水道施設では、硫黄酸化細菌などの細菌によって硫酸雰囲気となり、モルタルやコンクリート構造物が硫酸により腐食劣化する。また、化成品工場の廃水ピットなどでは、廃水中に含まれる塩素イオン又は硫酸イオンによりモルタルやコンクリート構造物が腐食劣化する。
このような酸により腐食劣化したモルタル又はコンクリート構造物の補修方法として、例えば、特許文献１には、不陸を付けた既設もしくは新設のコンクリート構造物表面又はコンクリート構造物の劣化層を除去した表面に、耐酸性のモルタル、グラウト又はコンクリートを塗着することを特徴とするコンクリートの耐酸性付与施工方法が開示されている。

特開２００１−２４０４５６号公報

モルタル又はコンクリート構造物の硫酸雰囲気や塩素イオン又は硫酸イオンによる腐食劣化は、下水道や廃水処理の施設毎によりその進行速度が異なり、腐食劣化の進行の程度を判断することが困難であるため、モルタル又はコンクリート構造物の補修時期を適切に決めることは困難である。そのため、従来、これらのモルタル又はコンクリート構造物の補修については、定期的な点検を行いながら、定期的な補修が行われているが、このような定期的な点検及び定期的な補修の方法では、無駄な点検や無駄な補修を行う可能性があり、効率良く補修する施工方法が求められている。

本発明は、このような実情に鑑み開発されたもので、モルタル又はコンクリート構造物の耐用期間を所望の期間に設定することができ、定期的な点検を行うことなく、モルタル又はコンクリート構造物を効率良く補修できる、モルタル又はコンクリート構造物の補修方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、下記の工程１）、工程２）、工程３）及び工程４）を具備するモルタル又はコンクリート構造物の補修方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
工程１）既設のモルタル又はコンクリート構造物におけるモルタル又はコンクリートの腐食劣化した深さ（ａ１）を測定し、該深さ（ａ１）と該既設構造物の腐食期間（ａ２）とから下記数式（１）に従って、該既設構造物の所定期間当たりの腐食劣化深さ（ａ）を算出する。

［数１］
ａ＝ａ１／ａ２ （１）

工程２）上記既設構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ１）及び補修用モルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ２）を測定し、該耐酸性指数（ｂ１）及び（ｂ２）から下記数式（２）に従って、上記既設構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートと、補修用モルタル又はコンクリートとの耐酸性割合（ｂ）を算出する。

［数２］
ｂ＝ｂ２／ｂ１ （２）

工程３）上記の工程１）及び２）で算出した腐食劣化深さ（ａ）及び耐酸性割合（ｂ）から下記数式（３）に従って、所望耐用期間（ｃ）までのモルタル又はコンクリートの補修厚み（ｄ）を算出する。

［数３］
ｄ＝ａ×ｂ×ｃ＋ｅ （３）
ここで、ｅは安全を考慮した厚みである。

工程４）上記既設構造物におけるモルタル又はコンクリートの腐食劣化した部分を除去し、この除去した部分に補修用モルタル又はコンクリートを、その厚みが上記補修厚み（ｄ）となるように施工する。

本発明のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法によれば、モルタル又はコンクリート構造物の耐用期間を所望の期間に設定することができ、モルタル又はコンクリート構造物を効率良く補修できる。また、本発明のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法によれば、モルタル又はコンクリートの使用量が判明するため、無駄なモルタル又はコンクリートを製造することがなくなり、環境にやさしいとの効果も奏される。

以下、本発明のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法の好ましい実施態様について図面を参照しながら説明する。
本発明の補修方法が好適に適用される既設のモルタル又はコンクリート構造物は、下水道施設や化成品工場の廃水ピットなどの廃水処理施設などにおける、酸により腐食劣化したモルタル又はコンクリート構造物である。

上記工程１）の説明
本工程では、まず、既設のモルタル又はコンクリート構造物におけるモルタル又はコンクリートの腐食劣化した深さ（ａ１）を測定する。この腐食劣化深さ（ａ１）の測定は、例えばフェノールフタレイン溶液を用いて次のようにして行うことができる。
既設のモルタル又はコンクリート構造物から供試体を切り取り（該供試体の切り取りは、１回で切り取ってもよく、或いは少しずつ数回に分けて切り取ってもよい）、該供試体にフェノールフタレイン溶液（フェノールフタレイン１．０ｇ、９５容量％のエタノール９０ｍｌ、これに蒸留水を加えて１００ｍｌとしたもの）を噴霧又は塗布する。この際、図１に示すように、供試体１１において、フェノールフタレイン溶液で着色しない非着色部分１２が、酸により腐食劣化した部分である。
上記腐食劣化した深さ（ａ１）は、図１に示すように、腐食劣化により消失した上記既設構造物の消失部分１５の深さと、フェノールフタレイン溶液で着色しない非着色部分１２の深さとの和である。尚、図１中、１３は既設のモルタル又はコンクリート構造物の腐食劣化した表面であり、１４は既設のモルタル又はコンクリート構造物の施工時（腐食劣化前）の表面位置を示す仮想線である。
また、その他の方法として、腐食した部分をはつりながら、随時、フェノールフタレイン溶液をかけ、着色するまで、腐食部分をはつり、モルタル又はコンクリート構造物の腐食劣化した深さ（ａ１）を測定する。

このようにして測定した腐食劣化した深さ（ａ１）と、該既設のモルタル又はコンクリート構造物の腐食期間（ａ２）とから下記数式（１）に従って、該既設構造物の所定期間当たりの腐食劣化深さ（ａ）を算出する。

［数４］
ａ＝ａ１／ａ２ （１）

上記腐食期間（ａ２）は、上記既設のモルタル又はコンクリート構造物の腐食劣化年数でも腐食劣化月数でもよい。

上記工程２）の説明
本工程では、上記既設のモルタル又はコンクリート構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ１）及び補修用モルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ２）を測定する。この耐酸性指数（ｂ１）及び（ｂ２）の測定は、次のようにして行うことが好ましい。
測定対象のモルタル又はコンクリートの円柱状硬化体を作製し、これを７日、１４日或いは２８日以上養生したものを、好ましくは水中で７日、１４日或いは２８日以上養生したものを耐酸性指数測定用供試体として用いる。円柱状硬化体の大きさは、径５０ｍｍ程度、長さ１００ｍｍ程度とするとよい。この供試体を、１０％硫酸溶液又は１５％硫酸溶液（温度：２０℃）に７日間以上、好ましくは２８日間以上浸漬させ、その後水で充分に洗浄し、乾燥させて、硫酸浸漬供試体を得る。この硫酸浸漬供試体の中央を輪切りにし、輪切りした断面部分に、フェノールフタレイン溶液（フェノールフタレイン１．０ｇ、９５容量％のエタノール９０ｍｌ、これに蒸留水を加えて１００ｍｌとしたもの）を噴霧又は塗布する。この際、図２に示すように、硫酸浸漬供試体２において、フェノールフタレイン溶液で着色しない非着色部分２が、硫酸により腐食劣化した部分である。尚、図２中、１は硫酸浸漬前の供試体の輪郭を示す仮想線であり、３はフェノールフタレイン溶液で着色した部分、４は硫酸浸漬前の供試体の中心である。

図２に示すように、硫酸浸漬前の供試体１の直径をａ０と表し、フェノールフタレイン溶液で着色した供試体において、中心４を通る最小長さをｄ０と表し、該最小長さｄ０に対して中心４より右周りに６０°の位置の長さをｄ１と表し、該最小長さｄ０に対して中心４より左周りに６０°の位置の長さをｄ２と表す。
この測定対象のモルタル又はコンクリートの中性化深さ（Ｘ）は、下記数式（４）により算出することができ、この中性化深さ（Ｘ）を、測定対象のモルタル又はコンクリートの耐酸性指数とする。

［数５］
Ｘ＝〔（ａ０−ｄ０）／２＋（ａ０−ｄ１）／２＋（ａ０−ｄ２）／２〕／３ （４）

このようにして測定した上記既設のモルタル又はコンクリート構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ１）及び補修用モルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ２）から下記数式（２）に従って、上記既設構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートと、補修用モルタル又はコンクリートとの耐酸性割合（ｂ）を算出する。

［数６］
ｂ＝ｂ２／ｂ１ （２）

上記補修用モルタル又はコンクリートとしては、制限されるものではなく、上記既設のモルタル又はコンクリート構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートを用いてもよいが、耐酸性モルタル又はコンクリートが好ましい。
斯かる耐酸性モルタル又はコンクリートとしては、宇部興産株式会社製のＵ−ミックス＃１００（商品名）などの各種の市販品があり、これら市販品を用いることができる。

上記工程３）の説明
本工程では、上記の工程１）及び２）で算出した腐食劣化深さ（ａ）及び耐酸性割合（ｂ）から下記数式（３）に従って、所望耐用期間（ｃ）までのモルタル又はコンクリートの補修厚み（ｄ）を算出する。

［数７］
ｄ＝ａ×ｂ×ｃ＋ｅ （３）
ここで、ｅは安全を考慮した厚みである。

上記所望耐用期間（ｃ）は、上記腐食期間（ａ２）が年数である場合は年数であり、上記腐食期間（ａ２）が月数である場合は月数である。また、上記安全を考慮した厚み（ｅ）は、既設のモルタル又はコンクリート構造物の腐食環境や上記所望耐用期間（ｃ）などにより異なるが、例えば、安全厚みは、耐用年数を考慮した場合、或いはかぶり厚みを考慮した場合など、が考えられる。耐用年数を考慮した場合は、所望耐用の安全期間として１年、１．５年、２年、２．５年、３年、４年、５年、８年、１０年程度としたり、かぶり厚みを安全期間とした場合は、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍなどとして、これらを適宜選択することが好ましい。
また、上記安全を考慮した厚み（ｅ）は、残存かぶり厚（コンクリート標準示方書 [施工編] 参照）として、１０ｍｍ程度とする場合がある。

上記工程４）の説明
本工程では、図３に示すように、上記既設のモルタル又はコンクリート構造物におけるモルタル又はコンクリートの腐食劣化した部分を除去し、この除去した部分に補修用モルタル又はコンクリートとして耐酸性モルタル又はコンクリートを、その厚みが上記補修厚み（ｄ）となるように施工する。
補修用モルタル又はコンクリートの施工は、従来のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法における補修用モルタル又はコンクリートの施工と同様にして行えばよい。
腐食劣化した部分を除去した後、除去した部分を必要に応じて洗浄し、必要に応じてプライマーを塗布してもよい。

本発明のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法は、上述の実施態様に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更が可能である。例えば、工程１）及び２）における酸により腐食劣化した部分の測定は、上述のフェノールフタレイン溶液を用いる方法に限らず、中性域で呈色する指示薬（ＢＴＢ溶液、チモールブルー等）を使用するなど、種々の方法を採用することができ、要は、酸により腐食劣化した部分と、健全な部分とを区別し得る方法であればよい。

次に本発明について、実施方法の一例を示して、さらに具体的に説明する。本発明は以下の実施方法に限定されるものではない。

コンクリート既存下地から耐酸性モルタルの施工法の一例を以下に示す。
補修対象のコンクリート構造物の腐食劣化深さ（ａ１）が４０ｍｍで、腐食期間（ａ２）が２０年の時、該構造物の１年当たりの腐食劣化深さ（ａ）は、ａ１／ａ２＝２と算出できる。
腐食劣化したモルタルの耐酸性指数（ｂ１）が８ｍｍ、補修用耐硫酸モルタルの耐酸性指数（ｂ２）が１ｍｍの時、耐酸性割合（ｂ）は、ｂ２／ｂ１＝０．１２５と算出できる。
所望耐用期間（ｃ）を１０年とし、安全を考慮した厚み（ｅ）をコンクリート標準示方書を参考に１０ｍｍとして、これらより補修用耐硫酸モルタルの補修厚み（ｄ）を算出すると、ｄ＝ａ×ｂ×ｃ＋ｅ＝２×０．１２５×１０＋１０＝１２．５ｍｍとなる。

上記算出結果に基づいて、次の手順に従って、補修用耐硫酸モルタルを、その厚みが上記補修厚み（ｄ）となるように施工する。この補修手順の概略を図４に示す。
１．下地処理
・ウォータージェットで劣化部をはつり取り、点検し、浮き等の不具合があれば部分的に手ばつりを行なう。
・表面の粉塵、ほこり等を除去する。
・既存の鉄筋等が存在する場合は、表面の錆等を十分に落とし、防錆材を塗布する。
・補修用耐硫酸モルタルの最低厚さを確保するため、劣化部はつり深さが最低深さに満たない部分については追加ではつり作業を行なう。
２．吸水調整材の塗布
・施工厚さの目安となる検測ピン（あたり）を設置する。
・下地コンクリートはつり面にプライマー希釈液を塗布する。
３．補修用耐硫酸モルタルの下塗り
・地ごすりを行なった後、コンクリート躯体との密着性を得るため、鏝圧をかけて、１０〜２０ｍｍ程度塗りつける。
４．補修用耐硫酸モルタルの上塗り
下塗り部分が完全に硬化している場合は、プライマー希釈液を塗布し、地ごすりを行なった後、コンクリート躯体との密着性を得るため、鏝圧をかけて少量、例えば１０〜２０ｍｍ程度塗りつける。また、追いかけで上塗りを行なう場合は、下塗り材の硬化状況をよく確認した後に、上塗りを行なう。
５．仕上げ・養生
・仕上げは、水引き具合を見て、表面を金ゴテ押えをする。
・養生は、急激な乾燥、振動等に注意して行なう。

次に、コンクリート既存下地から、汎用モルタルと耐酸性モルタルとを併用する施工法の一例を以下に示す。補修に、汎用モルタルと耐酸性モルタルとを併用する場合、耐酸性モルタルが所望の耐用期間を満足する補修厚み（ｄ）を受け持つことになる。
本実施方法は、劣化部の深いコンクリート構造物に、好適に適用することができる。
具体的な施工例としては以下の通りである。
補修対象のコンクリート構造物の腐食劣化深さ（ａ１）が６０ｍｍで、腐食期間（ａ２）が３０年の時、該構造物の１年当たりの腐食劣化深さ（ａ）は、ａ１／ａ２＝２と算出できる。
腐食劣化したモルタルの耐酸性指数（ｂ１）が８ｍｍ、補修用耐硫酸モルタルの耐酸性指数（ｂ２）が１ｍｍの時、耐酸性割合（ｂ）は、ｂ２／ｂ１＝０．１２５と算出できる。
所望耐用期間（ｃ）を１０年とし、安全を考慮した厚み（ｅ）をコンクリート標準示方書を参考に１０ｍｍとして、これらより補修用耐硫酸モルタルの補修厚み（ｄ）を算出すると、ｄ＝ａ×ｂ×ｃ＋ｅ＝２×０．１２５×１０＋１０＝１２．５ｍｍとなる。
補修用耐硫酸モルタルの補修厚み（ｄ）が、腐食劣化深さ（ａ１）より小さく、図５に示すように補修後の施工面を従前の施工面に合わせる場合には、腐食劣化深さ（ａ１）より補修用耐硫酸モルタルの補修厚み（ｄ）を差し引く厚み（ａ１−ｄ）を汎用モルタルで施工することができる。
例えば、上記例では、汎用モルタルの施工厚み（Ｆ）は、６０ｍｍ−１２．５ｍｍ＝４７．５ｍｍとなる。

上記算出結果に基づいて、次の手順に従って、汎用モルタル及び補修用耐硫酸モルタルを、それぞれの厚みが上記施工厚み（Ｆ）及び上記補修厚み（ｄ）となるように施工する。この補修手順の概略を図５に示す。
１．下地処理
・ウォータージェットで劣化部をはつり取り、点検し、浮き等の不具合があれば部分的に手ばつりを行なう。
・表面の粉塵、ほこり等を除去する。
・既存の鉄筋等が存在する場合は、表面の錆等を十分に落とし、防錆材を塗布する。
・補修用耐硫酸モルタルの最低厚さを確保するため、劣化部はつり深さが最低深さに満たない部分については追加ではつり作業を行なう。
２．吸水調整材の塗布
・施工厚さの目安となる検測ピン（あたり）を設置する。
・下地コンクリートはつり面にプライマー希釈液を塗布する。
３．汎用モルタルの下塗り
・地ごすりを行なった後、コンクリート躯体との密着性を得るため、鏝圧をかけて、１０〜２０ｍｍ程度塗りつける。
４．汎用モルタルの上塗り
下塗り部分が完全に硬化している場合は、プライマー希釈液を塗布し、地ごすりを行なった後、コンクリート躯体との密着性を得るため、鏝圧をかけて少量、例えば１０〜２０ｍｍ程度塗りつける。また、追いかけで上塗りを行なう場合は、下塗り材の硬化状況をよく確認した後に、上塗りを行なう。
５．汎用モルタルの養生・吸水調整材の塗布
・汎用モルタルについて所定の養生期間を経た後（急激な乾燥、振動に注意する）、汎用モルタルの施工面にプライマー希釈液を塗布する。
６．補修用耐硫酸モルタルの下塗り
・地ごすりを行なった後、コンクリート躯体との密着性を得るため、鏝圧をかけて、１０〜２０ｍｍ程度塗りつける。
７．補修用耐硫酸モルタルの上塗り
下塗り部分が完全に硬化している場合は、プライマー希釈液を塗布し、地ごすりを行なった後、コンクリート躯体との密着性を得るため、鏝圧をかけて少量、例えば１０〜２０ｍｍ程度塗りつける。また、追いかけで上塗りを行なう場合は、下塗り材の硬化状況をよく確認した後に、上塗りを行なう。
８．仕上げ・養生
・仕上げは、水引き具合を見て、表面を金ゴテ押えをする。
・養生は、急激な乾燥、振動等に注意して行なう。

本発明の実施方法を説明する図５では、補修後の施工面は、従前の施工面として説明しているが、補修後の施工面は、従前の施工面に合わせて施工しても良く、従前の施工面より薄く施工しても良く、従前の施工面より厚く施工しても良い。本発明において、補修後の施工面は、適宜選択して行うことができる。

図１は、既設のモルタル又はコンクリート構造物の腐食劣化した深さを説明する模式図である。 図２は、モルタル又はコンクリートの耐酸性指数を説明する模式図である。 図３は、本発明の補修方法の一例の概略を示す工程図である。 図４は、本発明の実施方法の一例（コンクリート既存下地から耐酸性モルタルの施工法の一例）の補修手順を示す概略図である。 図５は、本発明の実施方法の他の一例（コンクリート既存下地から、汎用モルタルと耐酸性モルタルとを併用する施工法の一例））の補修手順を示す概略図である。

符号の説明

ａ１ 腐食劣化した深さ
１１ 供試体
１２ フェノールフタレイン溶液で着色しない非着色部分
１３ 腐食劣化した表面
１４ 施工時（腐食劣化前）の表面位置
１５ 腐食劣化により消失した消失部分
１ 硫酸浸漬前の供試体の輪郭
２ フェノールフタレイン溶液で着色しない非着色部分
３ フェノールフタレイン溶液で着色した着色部分
４ 硫酸浸漬前の供試体の中心
ａ０ 硫酸浸漬前の供試体の直径
ｄ０ 着色部分の最小長さ
ｄ１ 長さｄ０に対して中心より右周りに６０°の位置の長さ
ｄ２ 長さｄ０に対して中心より左周りに６０°の位置の長さ

Claims (3)

1. 下記の工程１）、工程２）、工程３）及び工程４）を具備するモルタル又はコンクリート構造物の補修方法。
   工程１）既設のモルタル又はコンクリート構造物におけるモルタル又はコンクリートの腐食劣化した深さ（ａ１）を測定し、該深さ（ａ１）と該既設構造物の腐食期間（ａ２）とから下記数式（１）に従って、該既設構造物の所定期間当たりの腐食劣化深さ（ａ）を算出する。
   ［数１］
   ａ＝ａ１／ａ２ （１）
   工程２）上記既設構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ１）及び補修用モルタル又はコンクリートの耐酸性指数（ｂ２）を測定し、該耐酸性指数（ｂ１）及び（ｂ２）から下記数式（２）に従って、上記既設構造物の建造に用いたモルタル又はコンクリートと、補修用モルタル又はコンクリートとの耐酸性割合（ｂ）を算出する。
   ［数２］
   ｂ＝ｂ２／ｂ１ （２）
   工程３）上記の工程１）及び２）で算出した腐食劣化深さ（ａ）及び耐酸性割合（ｂ）から下記数式（３）に従って、所望耐用期間（ｃ）までのモルタル又はコンクリートの補修厚み（ｄ）を算出する。
   ［数３］
   ｄ＝ａ×ｂ×ｃ＋ｅ （３）
   ここで、ｅは安全を考慮した厚みである。
   工程４）上記既設構造物におけるモルタル又はコンクリートの腐食劣化した部分を除去し、この除去した部分に補修用モルタル又はコンクリートを、その厚みが上記補修厚み（ｄ）となるように施工する。
2. 上記腐食劣化した深さ（ａ１）が、腐食劣化により消失した上記既設構造物の消失部分の深さと、フェノールフタレイン溶液で着色しない上記既設構造物の非着色部分の深さとの和である請求項１記載のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法。
3. 上記補修用モルタル又はコンクリートが、耐酸性モルタル又はコンクリートである請求項１又は２記載のモルタル又はコンクリート構造物の補修方法。
   

Images