JP6476007B2 - ケイ酸塩類添加によるコンクリートからの漏水抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばコンクリート製の貯水槽において、ひび割れや打ち継ぎ箇所の隙間などからの漏水の抑制方法、また大気などからの二酸化炭素と反応することで炭酸カルシウムを析出してコンクリート成分が貯水へ流出することを抑制する方法に関するものである。
さらに、本発明は、貯水槽に限らずコンクリート製配管やコンクリートやセメントミルクで覆われた配管からの漏水の抑制、コンクリート製の床版や屋根の漏水抑制、そして、それらのコンクリート表面からの炭酸ガス浸透による中性化の抑制と、そのことでの鋼材腐食抑制にも利用できる。

コンクリート基礎杭の中空に貯水し、この水を循環利用することで、基礎杭の位置する周囲の地盤から地中熱を集熱することができる。１９９２年から、この地中熱交換杭を融雪や空調に利用して来ているが、この方式では水漏れする杭が生じる。

更に、基礎杭のコンクリートからカルシウムイオンが時間経過に伴い水中に出て、これが大気あるいは地下水中の遊離炭酸からの二酸化炭素と反応し、炭酸カルシウムとなって配管や熱交換器に析出し、これらの閉塞を招いた。
こうした漏水と炭酸カルシウム析出のトラブルから、その後、孔内貯水内にＵチューブなどの熱交換器を挿入して間接的に熱交換を行うことが多い。しかし、この貯水内へのＵチューブなどの熱交換器を挿入は、施工費が嵩み、集熱能力の低下をもたらす。

その後、炭酸カルシウム析出と漏水を抑制するため、コンクリート内壁に樹脂塗装を施した。しかし、これも施工費が嵩む。さらに、コンクリート内壁面には、製造時のブリーディングでぜい弱物質層スライムが表面を覆うことから、コンクリート壁面と樹脂塗装との付着が悪くて、水中での長期付着の信頼性に疑念が残る。実際にエポキシ塗装を内面に施したコンクリート杭の杭底を鋼板で密閉して地中に埋設した例での貯水の１，２年後のカルシウムイオンはいずれも９０〜９５ｍｇ/リットルであった。そして、大気開放された注水箇所のボールタップのボールには炭酸カルシウムの析出付着が確認された。

基礎杭の壁の内側を掘削して杭を埋設する中掘施工法を用いて、その内側の中空に貯水する熱交換杭工法では、内壁は掘削機械で損傷するので、工場で内面を樹脂塗装する工法は適用できない。また、掘削施工後に、杭壁の内面に樹脂塗装することも困難である。そして、この中掘工法は、杭底のセメントミルクからの漏水が避けられない。従って、この中掘工法では、漏れないことが保証される地下水位が高い箇所で貯水し、Ｕチューブを挿入し、そのＵチューブ内を熱媒体液の循環で地中熱を集熱している。すなわち、地下水が低い地域では利用できない。

このようなコンクリート製の貯水では、熱交換杭の他に、防火や防災での貯水槽、深夜電力利用水蓄熱システムでのコンクリート貯水槽などがある。ここでも、漏水とコンクリート成分の貯水への流出が問題となり、炭酸カルシウム析出と微細なひび割れからの漏水を抑制するため、コンクリート内壁に樹脂塗装を施すこととなっている。しかし、これも施工費が嵩む。蓄熱貯水槽での事例でのカルシウムイオンは、約６０ｍｇ/リットルで、トラブルが生じるには至っていないが、コンクリートからのカルシウム成分流出を完全に防いではいない。

この他、コンクリート製の下水道管でも、漏水の問題を抱えている。さらに、建物の屋根や床版では、コンクリートの上に防水シートを敷設し、その後コンクリートなどで覆うことがされている。しかし、それでも漏水が生じ、補修を行う事例が少なくない。

ところで、コンクリートのひび割れにケイ酸ソーダなどの表面含浸材を塗布するとモルタル表面やひび割れは水酸化カルシウムと反応したC-S-H結晶で充填され緻密化されることから、土木や建築でのコンクリート補修に近年多用されている。
表面に塗布されたケイ酸塩系表面含浸材は、コンクリート中の水酸化カルシウムと水とが反応したC-S-Hゲル（xCaO・SiO₂・ｚH₂O）で充填され緻密化される。

従って、ケイ酸塩系表面含浸材の塗布はコンクリート構造物の防水対策として広く用いられている。既に、日本土木学会でも、２００５年制定の「表面保護工法 設計施工指針（案）」で、ケイ酸塩系表面含浸工法によるコンクリート表面の改質、ひび割れ補修あるいは各種劣化に対する抑制のための工法設計および施工、ならびに施工後の維持管理に関する技術指針と性能評価のための各種試験方法を制定している。

この技術に関しては特開２０１２−２３２８８７号に係る「コンクリートの耐久性を向上する表面保護工法」、特開２００７−１９７３０８号に係る「コンクリート表面改質剤」などが知られている。
しかし、これらの従来技術は何れも塗布がほとんどで、一部にコンクリートへの注入や表面被覆工法があるだけで、対象のコンクリートに貯水して、それにケイ酸ソーダなどを微量添加するという内容や実施事例はない。

前掲の土木学会「表面保護工法 設計施工指針（案）」でも「無色透明に近い原液を、希釈することなく、１〜２回程度の塗布回数で、200〜300g/m²程度塗布する」とある。このようなコンクリートへの塗布などは作業が大変で、天井への作業はより困難である。この作業では、樹脂塗装での作業とほぼと同じで、費用の大幅な削減にはならない。
特開２０１２−２３２８８７号に係る「コンクリートの耐久性を向上する表面保護工法」 特開２００７−１９７３０８号に係る「コンクリート表面改質剤」

このように、コンクリート面からの漏水に関しては上記のごとき色々な分野で問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、ケイ酸塩類を水中に添加することで漏水を防止すると共に、コンクリート成分が流出することを抑制する方法を提供する。

ところで、本発明はコンクリートのひび割れや隙間にケイ酸ソーダなどの表面含浸材を塗布するものではなく、水中に貯水重量の３％以下のわずかなケイ酸ソーダを添加する方法である。実際に0.5%の添加で行うと、コンクリート製品完成後にケイ酸ソーダを添加し貯水した約１０日後には、貯水に面したコンクリートの表面や表面のひび割れ、表面の細孔には、水酸化カルシウムと反応したC-S-H結晶で膨潤し、表面での空洞は無くなり、表面もコーテイングされた。

高濃度で塗布するのではなくて、低濃度のケイ酸ソーダを数日間貯めておくことで、ケイ酸ソーダは水中を自由に移動し、特に漏水箇所には集中して流れ込む。漏水のコンクリート箇所で水酸化カルシウムと反応し、ゲル状C-S-H結晶の膨潤で漏水がなくなる。漏水がそのゲル状結晶膨潤の箇所よりさらに奥にあっても、ゲル状であるから、そこまでケイ酸ソーダ水が流れてゲル状C-S-H結晶の膨潤を形成し、遮水性能を高める。

従来の対象が長期貯水が困難なものであったこともあって、ほぼ希釈なしの高濃度の表面含浸材を塗布していた。しかし、希釈された低濃度のケイ酸ソーダ等でも漏水する箇所には多く流れるために効果を発揮する。
例えば、中空のコンクリートの圧縮強度用供試体を２段に積み上げて、その２段の上面までケイ酸ソーダを0.5％添加した水で満たすと、最初は１段目と２段目の継ぎ目から漏水する。しかし、満水にして漏水状態を継続すると数日後には漏水はなくなる。

ひび割れの隙間が大きいと漏水流れが激しくて、生じたC-S-H結晶が流出し、ひび割れが埋まらないことが生じる。この場合には、車のラジエターの漏水防止材として使われている比重が貯水の比重に近い細かい繊維屑などをケイ酸塩と併せて水に混入すると、その繊維屑が漏水の流れに導かれて漏水箇所に流れて目づまりとなり、漏水の流速が減じる。その後、繊維屑の周囲にはC-S-H結晶が析出する。こうして、漏水は実用レベルで抑制できる。
一方、漏水だけでなく、コンクリート表面や表面の細孔に生じたC-S-H結晶によって、コンクリート表面から新たなカルシウムが貯水槽に出ることも抑制される。

既存のコンクリート製の貯水槽での漏水が生じると、一度水を抜いて、漏水箇所を発見の作業を行い、樹脂などで補修している。こうした補修でも、貯水状態のまま、ケイ酸ソーダなどの表面含浸材を注入すれば漏水対策ができる。水中の水酸化カルシウムと反応したものはゆっくりと沈殿するので、管路に流れると目づまりとなる可能性があれば沈殿物なので容易に除去できる。従来の方法に比べて、ケイ酸ソーダ自体が安価で、かつ塗布する作業を要しないことから遙かに安価で容易となる。

コンクリート製の排水路や土中埋設のヒューム管についても、流末で流れを止めて、満水にした状態で、ケイ酸ソーダなどを投入すれば、それが漏水部の孔で反応して、膨潤して孔を埋める。
コンクリート床版や屋上のコンクリート屋根でも、排水路を締め切り水を貯めた状態を作り、ケイ酸ソーダを投入すれば、それが漏水部の孔で反応して、膨潤して孔を埋める。

コンクリート製の排水路や土中埋設のヒューム管についても、流末の流れを止めて、満水にした状態で、ケイ酸ソーダ等の表面含浸材を投入すれば、それが漏水部の孔で反応して、膨潤して孔を埋める。
コンクリート床版や屋上のコンクリート屋根でも、排水路を締め切り水を貯めた状態を作り、ケイ酸ソーダ等の表面含浸材を投入すれば、その希釈水が漏水部の孔に流れて、その中のケイ酸ソーダ等が反応し、膨潤して孔を埋める。

また、路面融雪装置などでは、放熱管や送水管からの漏水が配管の接合部や腐食などで生じる。この放熱管や送水管の多くは、コンクリートで覆われている。従って、ポンプ室からケイ酸ソーダ等を循環水に添加して運転すれば、管路の漏水箇所から、そのケイ酸ソーダは管路周囲のコンクリートの漏水箇所へと流れて、そこで膨潤して孔を埋める。

本発明は水中にケイ酸ソーダ等の表面含浸材を投入だけで、コンクリートでの貯水槽、コンクリート屋根や床版での漏水の多くは、漏水箇所を特定できなくても簡単に、しかも安価に解決される。
同時に、コンクリート表面の細孔が充填されてコンクリート成分の水中への流出が抑制される。従って、樹脂皮膜することなく、熱交換器などでの炭酸カルシウムの析出は無くなる。コンクリート表面から１cmでは、わずかであるが強度も高まる。また、大気からの水中の炭酸で、コンクリート表面に炭酸カルシウムが形成されて、その中性化によってコンクリート内部の鉄筋の腐食が進むことも抑制される。

ケイ酸ソーダなどの添加によって、貯水槽のｐＨが約１１と高くなる。これが問題になる用途では、この水を排水し、新しい水と置き換えれば良い。コンクリートからの成分流出は抑止されるので、その後の水質の変化は生じない。
ただし、蓄熱槽や熱交換杭では、ポンプなどが高ｐＨでの耐久性試験を実施していないだけで、実際には使用している金属の腐食などのトラブルが生じないことが多い。また、高ｐＨの水は、生物の繁殖を抑制する。従って、用途によっては、ｐＨの高いままの利用が優れる。

本発明に係る漏水抑制方法の実施形態。 本発明に係る漏水抑制方法の他の実施形態。

図１は、熱交換杭貯水方式での実施例を示す断面図である。注水ホース４を用いてコンクリート杭に内部空間に貯水を行い、その後、内部空間が水１で満たされたならば、ケイ酸ソーダなどのケイ酸塩系表面含浸材５を容器６から投入する。杭底などにやや大きな孔がある場合には、水中でわずかに沈降する細かい繊維屑混入液８を投入する。

従って、希釈されたケイ酸塩系表面含浸材５はひび割れや隙間がある漏水箇所に連続集中して流れるため、濃度が低くてもひび割れ内の水酸化カルシウムと反応したゲル状のC-S-H結晶を形成して膨潤するので漏水が抑制される。これらの反応が終了して漏水が停止した後に、アルカリ性が高いことで使用する熱交換器や管路材に悪影響と判断される場合には、貯水を入れ替えればよい。

図２は、屋上での漏水抑制を行っている場合の実施例を示している。配水管１１を雑巾などの詰めもの１０で遮水し、屋上コンクリート９に水１を流して覆う。次いで、ケイ酸ソーダなどのケイ酸塩系表面含浸材５を散布して数日間放置する。すると、ひび割れや隙間のある漏水箇所の孔に、ケイ酸ソーダなどのケイ酸塩系表面含浸材５が流れてコンクリートの水酸化カルシウムと水と反応したゲル状のC-S-H結晶で孔は充填されて漏水は無くなる。既存の施設での漏水に、漏水箇所が特定されなくても極めて安価に実施することが出来る。コンクリートの床版橋であっても、これと同じ方法で実施可能である。

１ 水
２ コンクリート壁
３ 杭底鋼板
４ 注水ホース
５ ケイ酸ソーダなどのケイ酸塩系表面含浸材
６ 容器
７ 作業者
８ 繊維屑混入液
９ 屋上コンクリート
10 雑巾などの詰め物
11 排水管
Ｇ 地表面

Claims (3)

1. コンクリート製の水槽や熱交換杭、配管、屋根、又は床版に生じたひび割れやその他の隙間からの漏水を抑制する方法において、上記水槽、熱交換杭、配管、屋根、又は床版に水を貯え、そして、その水中にコンクリート表面含浸材としてケイ酸ソーダを重量比３％以下で投入することで、上記コンクリート表面含浸材が上記ひび割れやその他の隙間へ流れ込んで膨潤することで漏水が抑制され、同時にコンクリートからのカルシウムなどの成分が出ないようにすることを特徴とする漏水抑制方法。
2. 周囲をコンクリートやセメントミルクで覆われた樹脂や金属の管路からの漏水を抑制する方法において、上記管路を流れる水にコンクリート表面含浸材としてケイ酸ソーダを添加することで、漏水箇所のコンクリートやセメントミルクに上記コンクリート表面含浸材が流れ込んで膨潤することで漏水を抑制することを特徴とする漏水抑制方法。
3. コンクリート表面含浸材に細かい繊維屑を添加することで、大きめのひび割れや隙間からの漏水を抑制するようにした請求項１記載の漏水抑制方法。