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JP7038600B2 - Surface modification method for hardened cement and surface modification device for hardened cement - Google Patents
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Surface modification method for hardened cement and surface modification device for hardened cement Download PDF

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Description

本発明は、セメント硬化体の表面改質方法及びセメント硬化体の表面改質装置に関し、特に、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面改質方法及びセメント硬化体の表面改質装置に関する。 The present invention relates to a surface modification method for a hardened cement body and a surface modification device for a hardened cement body, and in particular, a surface modification method for a hardened cement body containing a reinforcing steel material inside and a surface modification for the hardened cement body. Regarding the device.

鉄筋コンクリート等の、鋼材が内部に配されたセメント硬化体は、セメントと水が反応して生コンクリートが硬化する際に水酸化カルシウムを副産物として生成するので高いアルカリ性を有しており、コンクリート中の鉄筋は、この高いアルカリ性により不働態皮膜を形成し腐蝕から保護されている。 Hardened cement with steel inside, such as reinforced concrete, has high alkalinity because it produces calcium hydroxide as a by-product when the cement reacts with water to harden the ready-mixed concrete. Due to this high alkalinity, the reinforcing bar forms an inactive film and is protected from corrosion.

しかし、コンクリートは、塩害や中性化等の様々な要因により経時的に劣化するので、この劣化に対する対策が従来から提案されている。 However, concrete deteriorates over time due to various factors such as salt damage and neutralization, and countermeasures against this deterioration have been conventionally proposed.

特許文献1は、打設したコンクリートに対する養生装置を開示する。これによれば、簡易な装置により養生シートがコンクリート面に密着し、間欠的な散水によりコンクリート面のひび割れを防止して養生することができる。 Patent Document 1 discloses a curing device for placed concrete. According to this, the curing sheet is in close contact with the concrete surface by a simple device, and the concrete surface can be prevented from cracking by intermittent watering and can be cured.

特許文献2は、コンクリート内部の鋼材を陽極とし、コンクリートの表面と該表面に重ねたシートとの間に溶液を保持するとともに該溶液中に電極を挿入して陰極とし、陽極と陰極との間に電流を流して溶液中の陰イオンをコンクリート表面からコンクリート内部の鋼材側に電気化学的に浸透させる処理を開示する。この処理によれば、例えば、コンクリートの中性化が進行した場合に、水酸化物イオンなどの陰イオンをコンクリート内部に浸透させ、コンクリートの内部環境を強アルカリ性の状態に回復させることで、鉄筋コンクリート構造体の寿命を延長させることが可能となる。 In Patent Document 2, a steel material inside concrete is used as an anode, a solution is held between the surface of the concrete and a sheet stacked on the surface, and an electrode is inserted into the solution to serve as a cathode, and the space between the anode and the cathode is used. Disclosed is a process in which an anion in a solution is electrochemically permeated from the surface of the concrete to the steel side inside the concrete by passing an electric current through the solution. According to this treatment, for example, when the neutralization of concrete progresses, anions such as hydroxide ions permeate the inside of the concrete and restore the internal environment of the concrete to a strongly alkaline state, thereby reinforced concrete. It is possible to extend the life of the structure.

特許文献3は、不溶性又は難溶性のカルシウム塩類を形成することなく容易にコンクリート内部に浸透する、鋼材の腐食防止剤を開示する。この腐食防止剤はコンクリートへの練り込み、鋼材表面への適用、又はコンクリート表面への適用に供することができる。 Patent Document 3 discloses a corrosion inhibitor for steel materials, which easily penetrates into concrete without forming insoluble or sparingly soluble calcium salts. This corrosion inhibitor can be used for kneading into concrete, applying to a steel surface, or applying to a concrete surface.

特開2010-168804号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-168804 特開2015-227578号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-227578 特許第4377403号公報Japanese Patent No. 4377403

特許文献1の養生装置による養生によれば、打設したコンクリート面のひび割れを防止することができるものの、経時的な脱アルカリ化まで抑制できるものでは無い。 According to the curing by the curing device of Patent Document 1, although it is possible to prevent cracking of the cast concrete surface, it is not possible to suppress dealkalization over time.

特許文献2の電気化学的処理によれば、コンクリートの内部環境の再アルカリ化が可能となるものの、時間が経てばまた中性化、不働態皮膜の除去が進むため、再度の電気化学的処理が要求されることとなる。特に、下水道に使用されるコンクリート構造体のように、硫黄酸化細菌が作り出す硫酸によってコンクリートの中性化が早期に進む環境においては、頻繁に電気化学的処理を行う必要が生じてしまい、電気化学的処理が有効な対策とはなり得ない。 According to the electrochemical treatment of Patent Document 2, although the internal environment of concrete can be re-alkalined, the neutralization and the removal of the passivation film will progress over time, so that the electrochemical treatment is performed again. Will be required. In particular, in an environment where the neutralization of concrete progresses at an early stage due to sulfuric acid produced by sulfur-oxidizing bacteria, such as concrete structures used for sewerage, frequent electrochemical treatment becomes necessary, and electrochemical treatment becomes necessary. Processing cannot be an effective measure.

特許文献3の腐食防止剤によれば、分極抵抗の顕著な増加が公知の腐食防止剤(亜硝酸カルシウム)と同様に達成されることから腐食防止剤としての実質的効果がみられる。しかし、コンクリート中の鉄筋の腐食防止という機能性を付加するために腐食防止剤をコンクリートへ練り込むのでは、例えば、幅1m以上の肉厚のコンクリートを打設する場合には膨大な量の腐食防止剤の添加が必要となり、費用対効果の観点から受け入れられるものではない。また、腐食防止剤をコンクリートに混和する場合には、JIS A 5308の規格の要求事項(レディーミクスコンクリートとする場合)に適合していることを評価する必要がある。 According to the corrosion inhibitor of Patent Document 3, a remarkable increase in polarization resistance is achieved in the same manner as the known corrosion inhibitor (calcium nitrite), so that a substantial effect as a corrosion inhibitor can be seen. However, if a corrosion inhibitor is kneaded into concrete in order to add the functionality of preventing corrosion of reinforcing bars in concrete, for example, when placing concrete with a width of 1 m or more, a huge amount of corrosion will occur. It requires the addition of inhibitors and is not acceptable from a cost-effectiveness perspective. In addition, when a corrosion inhibitor is mixed with concrete, it is necessary to evaluate that it complies with the requirements of JIS A 5308 (when using ready-mixed concrete).

構造物の全体でなく表面部分に腐食抑制剤を添加するには、天井の場合は型枠を組んだ最初のコンクリートにのみ添加すれば良く、また床面の場合は最後の打ち上がるコンクリートにのみ添加すれば表面に腐食抑制層が形成されることになるが、壁面の場合、コンクリートは下から上へと打ち上がって行くので、表面のみ腐食抑制層を形成することはできなかった。 To add corrosion inhibitors to the surface of the structure rather than the entire structure, add it only to the first concrete in the formwork for the ceiling and only to the last concrete to be launched for the floor. If added, a corrosion suppression layer will be formed on the surface, but in the case of a wall surface, concrete will rise from the bottom to the top, so it was not possible to form a corrosion suppression layer only on the surface.

また、肉厚のコンクリートに対して腐食防止剤による機能性を付与する場合には、塗布型のライニング剤を用いることがコンクリートへの練り込みと比較して経済的ではあるものの、湿潤表面には塗布することができず、したがって、養生と同時に施工することはできない。 In addition, when imparting functionality with a corrosion inhibitor to thick concrete, it is more economical to use a coating type lining agent than kneading into concrete, but for wet surfaces. It cannot be applied and therefore cannot be applied at the same time as curing.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼材を内部に含有するセメント硬化体において、セメント硬化体表面の改質効果を長期間維持可能であって、打設後に、セメント硬化体表面の性状・位置にかかわらず実施可能なセメント硬化体の表面改質方法及び表面改質装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to maintain the effect of modifying the surface of a hardened cement body for a long period of time in a hardened cement body containing a steel material, and after casting. It is an object of the present invention to provide a surface modification method and a surface modification device for a hardened cement body, which can be carried out regardless of the properties and positions of the surface of the hardened cement body.

上記目的を達成するための請求項1に記載のセメント硬化体の表面改質方法は、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面と予め設けられた前記表面を覆う被覆体との間の被覆領域に、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン(但し、OHを除く)を含む電解液を供給する陰イオン供給工程と、前記鋼材を陽極とし、前記電解液中に挿入された電極を陰極として、両電極間に通電することで前記陰イオンをセメント硬化体中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中の陽イオンとの結合により前記陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる固定工程と、を有することを特徴とする。 The surface modification method for a hardened cement body according to claim 1 for achieving the above object comprises a surface of the hardened cement body containing a reinforcing steel material inside and a covering body provided in advance to cover the surface. An anion supply step of supplying an electrolytic solution containing anions (excluding OH ) that imparts functionality to the hardened cement body to the covering region between them, and the steel material as an anode in the electrolytic solution. The anion is permeated into the cement hardened body by energizing between both electrodes using the electrode inserted in the cement as a cathode, and the anion is cemented by the bond between the permeated anion and the cation in the cement hardened body. It is characterized by having a fixing step of fixing to the surface portion of the cured body.

この構成によれば、通電により電解質中の陰イオンがセメント硬化体の表面部においてセメント硬化体中の陽イオンと結合してセメント硬化体の表面に固定される。これにより、防菌性、緻密性、撥水性等、陰イオンに応じた機能性がセメント硬化体の表面部に付与されることでこの表面部が改質される。そして、陰イオンはセメント硬化体の表面部に固定されていることから、この改質効果が長期間維持される。 According to this configuration, the anions in the electrolyte are bonded to the cations in the hardened cement on the surface of the hardened cement by energization and fixed on the surface of the hardened cement. As a result, the surface portion of the hardened cement is modified by imparting functionality according to anions such as antibacterial property, denseness, and water repellency to the surface portion of the cement cured product. Since the anions are fixed to the surface of the hardened cement, this reforming effect is maintained for a long period of time.

また、本発明の表面改質方法は、被覆領域に電解液を供給して行われるので、セメント硬化体表面が乾燥状態であろうと湿潤状態であろうと実施することができる。さらに、セメント硬化体の表面部が被覆されていればよいので、天井面、床面、壁面等、位置を選ばず実施し、セメント硬化体の表面を改質することができる。 Further, since the surface modification method of the present invention is carried out by supplying an electrolytic solution to the coated region, it can be carried out regardless of whether the surface of the hardened cement body is in a dry state or a wet state. Further, since the surface portion of the hardened cement body may be covered, the surface of the hardened cement body can be modified at any position such as a ceiling surface, a floor surface, and a wall surface.

本発明のセメント硬化体の表面改質方法の好ましい態様は以下のとおりである。 The preferred embodiment of the surface modification method for the hardened cement body of the present invention is as follows.

(1)固定工程における両電極間の通電時に前記電解液の酸化還元電位が-800mV以下に制御されている。 (1) The redox potential of the electrolytic solution is controlled to −800 mV or less when energization between both electrodes in the fixing step.

(2)陰イオンにより付与される機能性が防菌性である。 (2) The functionality imparted by anions is antibacterial.

(3)陰イオンが、WO 2-、PbO 4-、蟻酸イオン、ジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン及びケイ酸イオンから選択される少なくとも1種である。 ( 3 ) The anion is at least one selected from WO 4-2- , PbO 4-4- , formic acid ion, dicarboxylic acid ion, hydroxy acid ion and silicate ion.

(4)供給された電解液が、前記被覆領域とその外部とを循環する。 (4) The supplied electrolytic solution circulates between the covered region and the outside thereof.

(5)固定工程後、前記被覆領域に、セメント硬化体に対して防菌性を付与する他の陽イオンを含む他の電解液を供給する陽イオン供給工程と、前記両電極間の通電方向を逆転させて前記陽イオンをセメント硬化体中に浸透させる陽イオン浸透工程と、を有する。 (5) After the fixing step, a cation supply step of supplying another electrolytic solution containing other cations that imparts antibacterial properties to the cured cement to the coated region, and an energization direction between the two electrodes. It has a cation infiltration step of reversing the above and infiltrating the cation into the cured cement.

また、上記目的は、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面を被覆可能な被覆体と、該被覆体と前記セメント硬化体の表面との被覆領域とその外部とで、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオンを含む電解液を循環可能な循環系と、前記鋼材を陽極として、前記被覆領域内の前記電解液中に挿入可能な陰極と、前記陽極及び陰極間に設けられて両電極間に電流を流すための電源と、を有するセメント硬化体の表面改質装置によっても達成される。 Further, the above object is to cement harden a covering body capable of covering the surface of a cement hardened body containing a reinforcing steel material inside, a covering region between the covering body and the surface of the cement hardened body, and the outside thereof. A circulation system capable of circulating an electrolytic solution containing anions that imparts functionality to the body, a cathode that can be inserted into the electrolytic solution in the covering region using the steel material as an anode, and between the anode and the cathode. It is also achieved by a surface modifier of a cement hardened body provided with a power source for passing an electric current between both electrodes.

本発明によれば、通電により電解質中の陰イオンがセメント硬化体の表面部においてセメント硬化体中の陽イオンと結合してセメント硬化体の表面に固定される。これにより、防菌性、緻密性、撥水性等、陰イオンに応じた機能性がセメント硬化体の表面部に付与されることでこの表面部が改質される。そして、陰イオンはセメント硬化体の表面部に固定されていることから、この改質効果が長期間維持され、何度も改質処理を行う必要がなく、経済的である。 According to the present invention, the anions in the electrolyte are bonded to the cations in the hardened cement body at the surface portion of the hardened cement body by energization and fixed to the surface of the hardened cement body. As a result, the surface portion of the hardened cement is modified by imparting functionality according to anions such as antibacterial property, denseness, and water repellency to the surface portion of the cement cured product. Since the anions are fixed to the surface of the hardened cement, this reforming effect is maintained for a long period of time, and it is not necessary to carry out the reforming treatment many times, which is economical.

また、本発明の表面改質方法は、被覆領域に電解液を供給して行われるので、セメント硬化体表面が乾燥状態であろうと湿潤状態であろうと実施することができる。さらに、セメント硬化体の表面部が被覆されていればよいので、天井面、床面、壁面等、位置を選ばず実施し、セメント硬化体の表面を改質することができ、汎用性が高い。 Further, since the surface modification method of the present invention is carried out by supplying an electrolytic solution to the coated region, it can be carried out regardless of whether the surface of the hardened cement body is in a dry state or a wet state. Further, since the surface of the hardened cement body needs to be covered, the surface of the hardened cement body can be modified at any position such as a ceiling surface, a floor surface, a wall surface, etc., and is highly versatile. ..

本発明のセメント硬化体の表面改質方法を実施するための電極配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electrode arrangement for carrying out the surface modification method of the cement hardened body of this invention. 本発明のセメント硬化体の表面改質方法を実施するための電極配置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the electrode arrangement for carrying out the surface modification method of the cement hardened body of this invention. 鉄の電位-pH平衡図である。It is a potential-pH equilibrium diagram of iron. 本発明のセメント硬化体の表面改質装置の一実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the surface modification apparatus of the cement hardened body of this invention. 図4のV-V線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line VV of FIG. 図5のa部の拡大図である。It is an enlarged view of the part a of FIG. 実施例に係る試験体(セメント硬化体)の斜視図である。It is a perspective view of the test body (cement hardened body) which concerns on Example. 実施例に係るセメント硬化体の表面改質処理を行う試験系の説明図である。It is explanatory drawing of the test system which performs the surface modification treatment of the cement hardened body which concerns on Example. 実施例に係る試験体の、タングステンの浸透深さと通電日数の測定結果を示したグラフである。It is a graph which showed the measurement result of the penetration depth of tungsten and the number of days of energization of the test body which concerns on an Example. 実施例に係る試験体断面におけるタングステンの分布図である。It is a distribution map of tungsten in the cross section of the test body which concerns on an Example.

<セメント硬化体の表面改質方法>
次に、本発明のセメント硬化体の表面改質方法を詳細に説明するが、本発明の方法は以下の方法に限られるものでは無い。
<Method of surface modification of hardened cement>
Next, the surface modification method of the hardened cement body of the present invention will be described in detail, but the method of the present invention is not limited to the following methods.

本発明において、セメント硬化体は、セメントと水を練り混ぜて得られるセメントペーストを骨材と練り混ぜて硬化させたものをいう。 In the present invention, the hardened cement body refers to a cement paste obtained by kneading cement and water and kneading it with an aggregate to harden it.

セメント硬化体は、コンクリートだけでなく、モルタルも含む。セメントペーストに骨材として砂等の細骨材を練り混ぜた場合はモルタルであり、骨材として砂等の細骨材及び砂利等の粗骨材の双方を練り混ぜた場合はコンクリートである。 The hardened cement material includes not only concrete but also mortar. When the cement paste is kneaded with fine aggregate such as sand as an aggregate, it is mortar, and when both fine aggregate such as sand and coarse aggregate such as gravel are kneaded as aggregate, it is concrete.

本発明のセメント硬化体により形成された構造体は、内部に補強用の鋼材が配されている。鋼材は特に限定されないが、例えば、鉄筋、鉄骨、丸鋼、異形棒鋼、PC鋼材、溶接金網等多様なものを含む。 In the structure formed by the hardened cement of the present invention, a reinforcing steel material is arranged inside. The steel material is not particularly limited, and includes, for example, various materials such as reinforcing bars, steel frames, round steel, deformed steel bars, PC steel materials, and welded wire mesh.

セメント硬化体の表面から補強用の鋼材までの距離(以下、かぶり厚さともいう)は、少なくとも2cmであり、最大で7cmである。また、本発明の方法が適用されるセメント硬化体の表面は、平坦面に限らず、曲面、凹凸面、水槽の内側の角部等の屈曲面等、様々な形状が含まれる。 The distance from the surface of the hardened cement body to the reinforcing steel material (hereinafter, also referred to as cover thickness) is at least 2 cm, and the maximum is 7 cm. Further, the surface of the hardened cement body to which the method of the present invention is applied is not limited to a flat surface, but includes various shapes such as a curved surface, an uneven surface, and a bent surface such as an inner corner of a water tank.

本発明のセメント硬化体の表面改質方法は、以下の工程を含む。 The method for surface modification of a hardened cement body of the present invention includes the following steps.

[陰イオン供給工程]
本工程では、補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面と予め設けられた前記表面を覆う被覆体との間の被覆領域に、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン(但し、OHを除く)を含む電解液を供給する。
[Anion supply process]
In this step, anions that impart functionality to the hardened cement body in the covering region between the surface of the hardened cement body containing a reinforcing steel material inside and the covering body that covers the surface provided in advance. Supply an electrolytic solution containing (however, OH - is excluded).

被覆体は、セメント硬化体の表面との間の被覆領域に電解液を保持可能な水密性と、セメント硬化体の表面形状に追従し得る柔軟性を有する素材であればどのようなものであってもよい。例えば、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の軟質樹脂シートを用いることができる。 The coating material may be any material having watertightness capable of retaining the electrolytic solution in the coating region between the surface of the hardened cement body and flexibility capable of following the surface shape of the hardened cement body. You may. For example, a soft resin sheet such as vinyl chloride, polyethylene, or polypropylene can be used.

また、被覆体のセメント硬化体の表面への貼りつき防止及びクッション性の確保の観点から、被覆体の電解液と接する側の面には柔軟性のある凹凸構造を有することが好ましい。この凹凸構造を有する被覆体としては、例えば、平たんな軟質樹脂シートに円柱状の突起形状を一面に配置してなる凸凹形状の軟質樹脂シートを貼り合わせてなる気泡緩衝シート(図6の被覆体14参照)を用いることができる。 Further, from the viewpoint of preventing the coating material from sticking to the surface of the hardened cement body and ensuring cushioning properties, it is preferable that the surface of the coating material on the side in contact with the electrolytic solution has a flexible concavo-convex structure. As the covering body having this uneven structure, for example, a bubble wrap sheet formed by laminating a flat soft resin sheet with an uneven soft resin sheet having columnar protrusions arranged on one surface (coating in FIG. 6). Body 14) can be used.

陰イオンによりコンクリート構造体の表面に付与される機能性としてはどのようなものであっても良いが、例えば、防菌性、撥水性、緻密性が挙げられる。 Any functionality may be imparted to the surface of the concrete structure by anions, and examples thereof include antibacterial properties, water repellency, and denseness.

防菌性がコンクリート構造体の表面に付与されることで、コンクリート表面部における硫黄酸化細菌(具体的には、Acidithiobacillus ferrooxidans, Thiomonas intermedius, Halothiobacillus neapolitanus等の硫黄酸化細菌が挙げられる)の活動、すなわち、硫酸の生成が抑制され、コンクリート構造体の崩壊につながる中性化を効果的に抑制することができる。 By imparting antibacterial properties to the surface of the concrete structure, the activity of sulfur-oxidizing bacteria (specifically, sulfur-oxidizing bacteria such as Acidithiobacillus ferrooxidans, Thiomonas intermedius, Halothiobacillus neapolitanus) on the concrete surface, that is, , The production of sulfuric acid is suppressed, and the neutralization that leads to the collapse of the concrete structure can be effectively suppressed.

かかる防菌性は、特に、下水道のような硫黄酸化細菌が多い環境で要求される機能性である。 Such antibacterial properties are particularly required in an environment rich in sulfur-oxidizing bacteria such as sewerage.

防菌性を付与する陰イオンとしては、例えば、WO 2-、PbO 4-、蟻酸イオン(HCOO)、ジカルボン酸イオン及びヒドロキシ酸イオンが挙げられる。 Examples of the anion that imparts antibacterial properties include WO 4-2 , PbO 444, formate ion ( HCOO- ) , dicarboxylic acid ion, and hydroxy acid ion.

ジカルボン酸イオンは、シュウ酸イオン((COO) 2-)、コハク酸イオン(C(COO)2-)、マロン酸イオン(CH(COO) 2-)、グルタル酸イオン(C(COO) 2-)、マレイン酸イオン(C(COO) 2-)、フマル酸イオン(C(COO) 2-)、シトラコン酸イオン(C(COO) 2-)、メサコン酸イオン(C(COO) 2-)、イタコン酸イオン(C(COO) 2-)から選択される少なくとも1種以上である。 Dicarboxylic acid ions include citrate ion ((COO) 22-2 ), succinate ion (C 2 H 4 (COO) 2-2 ), methaconic acid ion (CH 2 (COO) 2 2-2 ), and glutarate ion (CH 2 (COO) 22-2). C 3 H 6 (COO) 22- ), maleate ion (C 2 H 2 (COO) 2 2- ), fumaric acid ion (C 2 H 2 (COO) 2 2- ), citraconic acid ion (C 3 ) At least one selected from H 4 (COO) 22-), mesaconic acid ion (C 3 H 4 ( COO ) 2 2- ), and itaconic acid ion (C 3 H 4 (COO) 2 2- ). be.

また、ヒドロキシ酸イオンは、酒石酸イオン(C(OH)(COO) 2-)、リンゴ酸イオン(C(OH)(COO) 2-)及びタルトロン酸イオン(CH(OH)(COO) 2-)から選択される少なくとも1種以上である。 The hydroxy acid ions include tartrate ion (C 2 H 2 (OH) 2 (COO) 2 2-2 ), malate ion (C 2 H 3 (OH) (COO) 22 2 ) and tartronic acid ion (CH). At least one selected from (OH) ( COO) 22- ).

これらの陰イオンは電離しやすいアルカリ金属塩の形で供給することができる。例えば、WO 2-は、タングステン酸ナトリウムやパラタングステン酸ナトリウム等のタングステン酸塩の形で供給することができ、(COO) 2-はシュウ酸ナトリウムの形で供給することができ、PbO 4-は、Pb含有ナトリウム塩の形で供給することができる。シュウ酸イオン以外のジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン、蟻酸イオンについても同様に、アルカリ金属塩の形で供給することができる。 These anions can be supplied in the form of alkali metal salts that are easily ionized. For example, WO 4-2 can be supplied in the form of tungstates such as sodium tungstate and sodium paratungstate , and ( COO) 22 can be supplied in the form of sodium oxalate, PbO. 444 can be supplied in the form of Pb - containing sodium salts. Similarly, dicarboxylic acid ions, hydroxy acid ions, and formic acid ions other than oxalate ions can be supplied in the form of alkali metal salts.

電解液中の陰イオンの濃度は、付与される機能性が防菌性の場合には、防菌性を付与する陰イオンの合計濃度は、最大溶解度(単位:g/飽和溶液100gあたり)の1/1000以上1/1以下であり、好ましくは、1/100以上1/10以下である。また、付与される機能性が防菌性である場合、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオンは、WO 2-及びシュウ酸イオン((COO) 2-)から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 When the concentration of anions in the electrolytic solution is antibacterial, the total concentration of anions that impart antibacterial properties is the maximum solubility (unit: g / per 100 g of saturated solution). It is 1/1000 or more and 1/1 or less, preferably 1/100 or more and 1/10 or less. When the added functionality is antibacterial, the anion that imparts the functionality to the hardened cement is selected from WO 4-2 and oxalate ion ( ( COO ) 2-2- ). It is preferably at least one.

また、緻密性が付与されることで、COのセメント硬化体中への浸透を防止することができ、コンクリート構造体の崩壊につながる中性化の進行速度を低下させることができる。 Further, by imparting the denseness, it is possible to prevent CO 2 from permeating into the hardened cement body, and it is possible to reduce the progress rate of neutralization leading to the collapse of the concrete structure.

さらに、撥水性が付与されることで、セメント硬化体内への酸性水の浸入が抑制され、鉄筋の中性化が抑制される。 Further, by imparting water repellency, the infiltration of acidic water into the hardened cement body is suppressed, and the neutralization of the reinforcing bar is suppressed.

緻密性及び撥水性を付与する陰イオンとしては、例えば、オルトケイ酸イオン(SiO 4-)、ピロケイ酸イオン(Si 6-)、メタケイ酸イオン(SiO 2-)、メタ二ケイ酸イオン(Si 2-)等のケイ酸イオンが挙げられる。ケイ酸イオンは、ケイ酸ナトリウムの形で供給することができる。緻密性及び撥水性を付与するケイ酸イオン(陰イオン)の電解液中の合計濃度は、最大溶解度(単位:g/飽和溶液100gあたり)の1/1000以上1/1以下であり、好ましくは、1/100以上1/10以下である。 Examples of anions that impart denseness and water repellency include orthosilicate ion (SiO 4-4- ), pyrosilicate ion (Si 2O 7 6- ), metasilicate ion (SiO 3-2- ), and metanicate . Examples thereof include silicate ions such as acid ions (Si 2 O 5-2 ). The silicate ion can be supplied in the form of sodium silicate. The total concentration of silicate ions (anions) that impart denseness and water repellency in the electrolytic solution is 1/1000 or more and 1/1 or less of the maximum solubility (unit: g / per 100 g of saturated solution), and is preferable. , 1/100 or more and 1/10 or less.

なお、本発明において、陰イオンは、水酸化物イオンによる強アルカリ化とは異なる作用で機能性を発揮することを意図しているため、本発明におけるセメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオンからは水酸化物イオン(OH)は除外される(以上、陰イオン供給工程)。 In addition, in the present invention, since the anion is intended to exert the functionality by an action different from the strong alkalinization by the hydroxide ion, the anion imparts the functionality to the cured cement body in the present invention. Hydroxide ions (OH ) are excluded from the anions (above, the anion supply step).

[固定工程]
本工程では、鋼材を陽極とし、前記電解液中に挿入された電極を陰極として、両電極間に通電することで前記陰イオンをセメント硬化体中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中の陽イオンとの結合により前記陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる。
[Fixing process]
In this step, the steel material is used as an anode, the electrode inserted in the electrolytic solution is used as a cathode, and the anion is permeated into the hardened cement body by energizing between both electrodes, and the permeated anion and the hardened cement body are permeated. The anion is fixed to the surface of the hardened cement body by binding with the cation inside.

本発明では、陽極としてセメント硬化体内の鋼材を利用する。 In the present invention, a steel material in a hardened cement body is used as an anode.

セメント硬化体中の陽イオンは、セメントに由来するCa2+である。 The cations in the hardened cement are Ca 2+ derived from cement.

電解液中に挿入された電極としては、セメント硬化体の表面全体に陰イオンを浸透させる観点から、被覆体とセメント硬化体の間の被覆領域においてセメント硬化体の略表面全域を被覆する広さを有するネット状、メッシュ状、シート状の電極を用いることが好ましい。しかし、電極としてはこれらの広さ・形状に限られるものではなく、棒状や板状のものであっても良いし、局部的に処理を行いたい場合にはセメント硬化体の略表面全域を被覆する広さを有する必要は無い。電極の素材としては、鉄、チタン、ステンレス、炭素繊維等を用いることができる。 The electrode inserted into the electrolytic solution has a size that covers substantially the entire surface of the hardened cement body in the covering region between the hardened cement body and the hardened cement body from the viewpoint of allowing anions to permeate the entire surface of the hardened cement body. It is preferable to use a net-shaped, mesh-shaped, or sheet-shaped electrode having the above. However, the electrode is not limited to these widths and shapes, but may be rod-shaped or plate-shaped, and if treatment is to be performed locally, the entire surface of the hardened cement is covered. It does not have to be large enough to be used. As the material of the electrode, iron, titanium, stainless steel, carbon fiber or the like can be used.

電極の配置としては、例えば、図1及び図2に示す配置をとることができる。すなわち、図1に示すように、セメント硬化体20の厚さが小さい場合には、鋼材18を陽極として、セメント硬化体20の表面20a及び裏面20bの両面に陰極16を配置してもよい。具体的には、表面20a及び裏面20bをそれぞれ被覆体14,14で被覆し、被覆体14と表面20aの間の被覆領域の電解液中に、及び被覆体14と裏面20bの間の被覆領域の電解液中に、それぞれ陰極16,16が挿入されている。 As the arrangement of the electrodes, for example, the arrangement shown in FIGS. 1 and 2 can be adopted. That is, as shown in FIG. 1, when the thickness of the hardened cement body 20 is small, the cathode 16 may be arranged on both the front surface 20a and the back surface 20b of the hardened cement body 20 with the steel material 18 as an anode. Specifically, the front surface 20a and the back surface 20b are coated with the covering bodies 14 and 14, respectively, in the electrolytic solution of the covering region between the covering body 14 and the front surface 20a, and the covering region between the covering body 14 and the back surface 20b. The cathodes 16 and 16 are inserted into the electrolytic solution of the above, respectively.

また、図2に示すように、セメント硬化体20の厚さが大きい場合には、鋼材18を陽極として、鋼材18に近いセメント硬化体20の表面20a側にのみ陰極16を配置すれば良い。 Further, as shown in FIG. 2, when the thickness of the hardened cement body 20 is large, the cathode 16 may be arranged only on the surface 20a side of the hardened cement body 20 close to the steel material 18 with the steel material 18 as the anode.

両電極間の通電は、電源12を用いて行うことができ、通電により電流は陰極16から電源12を通過して陽極(鋼材18)方向へと流れる。一方、陰イオンは、電解液中からセメント硬化体20の表面を浸透して陽極(鋼材18)方向へと移動する。その過程で、セメント硬化体20の表面部に存在する陽イオン(Ca2+)とイオン結合し、セメント硬化体20の表面部に固定される(以上、固定工程)。 The energization between the two electrodes can be performed by using the power supply 12, and the current flows from the cathode 16 through the power supply 12 toward the anode (steel material 18). On the other hand, the anions permeate the surface of the cement hardened body 20 from the electrolytic solution and move toward the anode (steel material 18). In the process, it is ionically bonded to the cations (Ca 2+ ) existing on the surface of the hardened cement body 20 and fixed on the surface of the hardened cement 20 (the above is the fixing step).

したがって、本発明のセメント硬化体の改質方法によれば、通電により電解質中の陰イオンがセメント硬化体20の表面部においてセメント硬化体20中のCa2+とイオン結合することで不溶性の塩を形成し、セメント硬化体20の表面20a及び裏面20bに固定される。これにより、防菌性、緻密性、撥水性等、陰イオンに応じた機能性がセメント硬化体20の表面部に付与されることでこの表面部が改質される。そして、陰イオンはセメント硬化体20の表面部に固定されていることから、この改質効果は長期間維持される。 Therefore, according to the method for modifying a hardened cement body of the present invention, an anions in the electrolyte are ionically bonded to Ca 2+ in the hardened cement body 20 on the surface of the hardened cement body 20 by energization to form an insoluble salt. It is formed and fixed to the front surface 20a and the back surface 20b of the cement hardened body 20. As a result, the surface portion of the cement hardened body 20 is modified by imparting functionality according to anions such as antibacterial property, denseness, and water repellency to the surface portion. Since the anions are fixed to the surface of the hardened cement body 20, this reforming effect is maintained for a long period of time.

また、本発明のセメント硬化体の表面改質方法は、被覆領域に電解液を供給して行われるので、セメント硬化体20の表面が乾燥状態であろうと湿潤状態であろうと実施することができる。さらに、セメント硬化体20の表面部が被覆されていればよいので、天井面、床面、壁面等、位置を選ばず実施し、セメント硬化体の表面を改質することができる。 Further, since the method for modifying the surface of the hardened cement body of the present invention is carried out by supplying an electrolytic solution to the coated region, it can be carried out regardless of whether the surface of the hardened cement body 20 is in a dry state or a wet state. .. Further, since the surface portion of the cement hardened body 20 may be covered, the surface of the cement hardened body can be modified at any position such as a ceiling surface, a floor surface, and a wall surface.

また、本発明のセメント硬化体の表面改質方法によれば、セメントの打設後に機能性を付与することが可能であることから、機能性付与剤をフレッシュコンクリートに混和した場合の硬化後の強度への影響を検討する必要もない。例えば、Pbは防菌剤として有用であるものの生コンクリートに混和すると硬化後の強度低下の原因となるためにセメントの打設前には混合することが困難であったところ、本発明によれば強度低下を問題とすること無くPbの陰イオンをセメント硬化体の表面部に固定することができる。 Further, according to the surface modification method of the hardened cement body of the present invention, it is possible to impart functionality after placing the cement. There is no need to consider the effect on strength. For example, although Pb is useful as an antibacterial agent, it is difficult to mix it before placing cement because it causes a decrease in strength after hardening when mixed with ready-mixed concrete. Anions of Pb can be fixed to the surface of the hardened cement without causing a problem of strength decrease.

なお、両電極間に通電するに際し、鋼材18を陽極としていることから、通電の条件によっては鋼材18の金属鉄がイオン化し、腐食が進行する虞もある。 Since the steel material 18 is used as the anode when energizing between the two electrodes, the metallic iron of the steel material 18 may be ionized and corrosion may proceed depending on the energization conditions.

図3は、鉄の電位-pH平衡図である。縦軸は標準酸化還元電位(V vs. SHE)であり、横軸はpHである。なお、本図は、Removal of ammonium, iron and manganese from potable water in biofiltration units: A review(Athanasia G. Tekerlekopoulouら著、Journal of Chemical Technology and Biotechnology、第88巻第5号751~773頁、2013年5月発行)の図2を引用し、一部追記を行ったものである。図示のように、セメント硬化体中の強アルカリ性環境下に相当するpH11以上の範囲において、鉄が酸化数0の金属鉄であり続ける領域は破線で示した領域であって、酸化還元電位が-800mV以下の領域である。すなわち、鋼材の腐食を防ぎつつ陰イオンの固定を進める観点から、固定工程において、電解液の酸化還元電位が-800mV以下に制御されていることが、特に、-1200mV以上-800mV以下に制御されていることが好ましい。 FIG. 3 is a potential-pH equilibrium diagram of iron. The vertical axis is the standard redox potential (V vs. SHE), and the horizontal axis is pH. This figure shows the Removal of ammonium, iron and manganese from potable water in biofiltration units: A review (Athanasia G. Tekerlekopoulou et al., Journal of Chemical Technology and Biotechnology, Vol. 88, No. 5, pp. 751-773, 2013. Figure 2 (issued in May) is quoted, and some additions have been made. As shown in the figure, in the range of pH 11 or higher corresponding to the strong alkaline environment in the hardened cement, the region where iron continues to be metallic iron having an oxidation number of 0 is the region shown by the broken line, and the redox potential is-. It is a region of 800 mV or less. That is, from the viewpoint of promoting the fixation of anions while preventing the corrosion of the steel material, the redox potential of the electrolytic solution is controlled to -800 mV or less in the fixing step, and in particular, it is controlled to -1200 mV or more and -800 mV or less. Is preferable.

上記酸化還元電位の制御は、例えば、被覆領域Rに酸化還元電位計を挿入し、その指示値を見ながら電源12における電圧を調整することにより実現できる。また、当該制御を、コンピュータ(電子計算機)によって行うこととしてもよい。 The control of the redox potential can be realized, for example, by inserting a redox potential meter into the covering region R and adjusting the voltage in the power supply 12 while observing the indicated value. Further, the control may be performed by a computer (electronic computer).

また、セメント硬化体表面部への陰イオンの浸透深さは、付与された機能性を発揮できる深さであればどのようなものであってもよい。セメント硬化体20中の鋼材18の保護の観点からは、少なくとも5mm以上であることが好ましく、最大でかぶり厚さ以下であることが好ましい。セメント硬化体表面部への陰イオンの浸透深さは、コンクリートの配合、電解液中の陰イオンの濃度、酸化還元電位、通電時間などにより制御することが可能である。 Further, the depth of penetration of the anion into the surface of the hardened cement body may be any depth as long as it can exhibit the imparted functionality. From the viewpoint of protecting the steel material 18 in the hardened cement body 20, it is preferably at least 5 mm or more, and preferably at most the cover thickness or less. The depth of anion penetration into the surface of the hardened cement can be controlled by the composition of concrete, the concentration of anions in the electrolytic solution, the redox potential, the energization time, and the like.

なお、本発明のセメント硬化体の表面改質方法は、例えば、生コンクリートの打設後の養生時に行なうことが好ましい。養生時に行なうことで被覆体と被覆領域に供給された電解液によりセメントの水和反応による硬化が促されると同時に、セメント硬化体の表面の改質を行うことができ、効率的である。 The surface modification method of the hardened cement body of the present invention is preferably performed, for example, at the time of curing after placing the ready-mixed concrete. By performing the curing at the time of curing, the electrolytic solution supplied to the covering body and the covering area promotes hardening by the hydration reaction of the cement, and at the same time, the surface of the hardened cement body can be modified, which is efficient.

また、本発明のセメント硬化体の改質方法は、固定工程後、以下の陽イオン供給工程、陽イオン浸透工程を含んでいてもよい。 Further, the method for modifying a hardened cement body of the present invention may include the following cation supply step and cation infiltration step after the fixing step.

[陽イオン供給工程]
固定工程後、本工程では、被覆領域に、セメント硬化体に対して防菌性を付与する他の陽イオンを含む他の電解液を供給する。
[Cation supply process]
After the fixing step, in this step, another electrolytic solution containing other cations that impart antibacterial properties to the hardened cement is supplied to the coated region.

他の陽イオンによりコンクリート構造体の表面に付与される機能性としては、例えば、上述の陰イオンと同様、防菌性が挙げられる。 Examples of the functionality imparted to the surface of the concrete structure by other cations include antibacterial properties as in the case of the above-mentioned anions.

防菌性を付与する陽イオンとしては、Ni2+、Zn2+、Co2+、Sn2+が挙げられ、好ましくはNi2+である。陽イオンは、それぞれ、硫酸塩、硝酸塩、塩化物の形で供給することができる。また、微粉として供給する場合には金属(酸化数ゼロ)の形で供給することができる。金属として供給される場合、通電により液中でイオン化する。 Examples of the cation that imparts antibacterial properties include Ni 2+ , Zn 2+ , Co 2+ , and Sn 2+ , and Ni 2+ is preferable. Cations can be supplied in the form of sulfates, nitrates and chlorides, respectively. When supplied as fine powder, it can be supplied in the form of a metal (zero oxidation number). When supplied as a metal, it is ionized in the liquid by energization.

他の電解液中の陽イオンの濃度は、最大溶解度(単位:g/飽和溶液100gあたり)の1/1000以上1/1以下であり、好ましくは、1/100以上1/10以下である(以上、陽イオン供給工程)。 The concentration of cations in the other electrolytic solution is 1/1000 or more and 1/1 or less of the maximum solubility (unit: g / per 100 g of saturated solution), preferably 1/100 or more and 1/10 or less (1/100 or more and 1/10 or less). Above, cation supply process).

[陽イオン浸透工程]
本工程においては、両電極間の通電方向を逆転させて他の陽イオンをセメント硬化体中に浸透させる(以上、陽イオン浸透工程)。
[Cation infiltration process]
In this step, the direction of energization between the two electrodes is reversed to allow other cations to permeate into the hardened cement (above, the cation infiltration step).

したがって、陽イオン供給工程及び陽イオン浸透工程が付加された本発明のセメント硬化体の表面改質方法によれば、機能性を有する陰イオンがセメント硬化体の表面部にCa2+と結合して不溶性塩を形成して固定されているので、通電方向を逆転させても再度電離して陰イオンに戻ることが実質的に無い。 Therefore, according to the surface modification method of the hardened cement body of the present invention to which the cation supply step and the cation infiltration step are added, functional anions are bound to Ca 2+ on the surface portion of the hardened cement body. Since the insoluble salt is formed and fixed, it is substantially not ionized again and returned to anions even if the energization direction is reversed.

そのうえ、陰イオンが固定されたセメント硬化体の表面部にさらに防菌性を有する陽イオンを供給することができるので、さらにセメント硬化体の防菌性が向上する。 In addition, since cations having further antibacterial properties can be supplied to the surface portion of the hardened cement body to which anions are fixed, the antibacterial properties of the hardened cement body are further improved.

<セメント硬化体の表面改質装置>
次に、本発明のセメント硬化体の表面改質装置について、図4~図6に基づいて説明するが、セメント硬化体の表面改質装置についても、これに限られるものではない。
<Surface modification device for hardened cement>
Next, the surface modification device for the hardened cement body of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6, but the surface modification device for the hardened cement body is not limited to this.

図4は、本発明のセメント硬化体の表面改質装置の一実施の形態を示す模式図であり、図5は図4のV-V線断面図であり、図6は図5のa部拡大図である。なお、図4~図6において上述の図1及び図2の電極配置図に示したものと同様の要素には同じ符号を付して説明を省略する。 4A and 4B are schematic views showing an embodiment of a surface reforming apparatus for a hardened cement body of the present invention, FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4, and FIG. 6 is a portion a of FIG. It is an enlarged view. In FIGS. 4 to 6, the same elements as those shown in the electrode arrangement diagrams of FIGS. 1 and 2 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図4に示すように、本実施の形態に係るセメント硬化体の表面改質装置10は、被覆体14と、循環系30と、鋼材18及び陰極16と、電源12と、を有する。 As shown in FIG. 4, the surface reforming apparatus 10 for a hardened cement according to the present embodiment includes a covering body 14, a circulation system 30, a steel material 18, a cathode 16, and a power supply 12.

循環系30は、被覆体14とセメント硬化体20の表面20aとの間の被覆領域Rの内部とその外部とで、セメント硬化体20に対して機能性を付与し得る陰イオンを含む電解液を循環させる。 The circulation system 30 is an electrolytic solution containing anions that can impart functionality to the cement hardened body 20 inside and outside the covering region R between the covering body 14 and the surface 20a of the cement hardened body 20. To circulate.

循環系30は、被覆領域Rに接続された給水管32及び吸水管32へと電解液を供給する供給部34と、被覆領域Rに接続された吸引管36及び吸引管36を介して被覆領域R内の電解液を吸引する吸引部38と、を有する。 The circulation system 30 has a covering region via a supply unit 34 for supplying an electrolytic solution to the water supply pipe 32 and the water suction pipe 32 connected to the covering region R, and a suction pipe 36 and a suction pipe 36 connected to the covering region R. It has a suction unit 38 for sucking the electrolytic solution in R.

本実施の形態において、供給部34は、電解液を製造する場となる溶液タンク35と、溶液タンク35内の溶液を給水管32へと送液する給水ポンプ33と、を有する。そして、溶液タンク35にタングステン酸ナトリウム等が添加され、混合されることで電解液が製造される。 In the present embodiment, the supply unit 34 includes a solution tank 35 that serves as a place for producing an electrolytic solution, and a water supply pump 33 that sends the solution in the solution tank 35 to the water supply pipe 32. Then, sodium tungstate or the like is added to the solution tank 35 and mixed to produce an electrolytic solution.

本実施の形態において、吸引部38は、吸引機40を有し、被覆領域Rから吸引管36を介して電解液を吸引部38まで吸引する。また、吸引部38は、吸引機40と吸引管36との間に設けられた除水除塵機42を有し、これにより塵芥及び液体が除去され、残った排気のみが吸引機40を通過して外部へと排出される。 In the present embodiment, the suction unit 38 has a suction machine 40 and sucks the electrolytic solution from the covering region R to the suction unit 38 via the suction pipe 36. Further, the suction unit 38 has a water removal / dust removal machine 42 provided between the suction machine 40 and the suction pipe 36, whereby dust and liquid are removed, and only the remaining exhaust gas passes through the suction machine 40. Is discharged to the outside.

一方、気体及び塵芥が除去された電解液は供給部34へと送られる。 On the other hand, the electrolytic solution from which the gas and dust have been removed is sent to the supply unit 34.

また、セメント硬化体20の表面20a上には、電解液を含浸可能であって、所定の通気性を有する薄膜45(図6参照)が積層されていることが好ましい。薄膜45によれば、セメント硬化体20の表面20aを湿潤状態に維持でき、より効果的に陰イオンを表面20aに供給することができる。薄膜45としては、不織布、織布等が挙げられる。 Further, it is preferable that a thin film 45 (see FIG. 6) capable of impregnating the electrolytic solution and having a predetermined air permeability is laminated on the surface 20a of the cement cured body 20. According to the thin film 45, the surface 20a of the cement hardened body 20 can be maintained in a wet state, and anions can be more effectively supplied to the surface 20a. Examples of the thin film 45 include non-woven fabrics and woven fabrics.

本発明の本実施の形態に係るセメント硬化体の表面改質装置10によれば、上述のセメント硬化体の表面改質方法を実施でき、同様の効果を得ることができると共に、循環系30を介して電解液が循環することから、通電により減少した電解液中の電解質を溶液タンク35から補充することができる。 According to the surface modification device 10 for the hardened cement according to the present embodiment of the present invention, the above-mentioned surface modification method for the hardened cement can be carried out, the same effect can be obtained, and the circulation system 30 can be provided. Since the electrolytic solution circulates through the solution tank 35, the electrolyte in the electrolytic solution reduced by energization can be replenished.

また、吸引機40により被覆領域Rにおける電解液中の気泡を効果的に除去することができ、上記電解質の補充と相まって長期間の反応によっても陰イオンのセメント硬化体20の表面への固定速度が低下することが無い。 Further, the suction machine 40 can effectively remove air bubbles in the electrolytic solution in the covering region R, and the fixing speed of the anion on the surface of the cement hardened body 20 even by a long-term reaction coupled with the replenishment of the electrolyte. Does not decrease.

以下、本発明をさらに実施例により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

1.鉄筋(鋼材)を内部に含有するセメント硬化体(試験体)の製造
1:2モルタル20質量部に水を3質量部の割合で添加して混合し、混合したモルタルを棒状の鉄筋18(φ:10mm)が事前に配置された型枠に流し込み、寸法40mm×40mm×80mmの試験体100を作成した。なお、鉄筋18は、試験体の長軸方向が鉄筋18の長手方向となるように試験体100中に配置されている。
1. 1. Manufacture of hardened cement (test piece) containing reinforcing bar (steel) inside 1: 2 Add water to 20 parts by mass of mortar at a ratio of 3 parts by mass and mix, and mix the mixed mortar with rod-shaped reinforcing bar 18 (φ). : 10 mm) was poured into a pre-arranged mold to prepare a test piece 100 having dimensions of 40 mm × 40 mm × 80 mm. The reinforcing bar 18 is arranged in the test body 100 so that the long axis direction of the test body is the longitudinal direction of the reinforcing bar 18.

そして、28日間の湿潤養生後、図7に示すように上面100aを残し、他の5面をエポキシ樹脂で被覆した。試験体100は全部で5体製造した。 Then, after moist curing for 28 days, the upper surface 100a was left as shown in FIG. 7, and the other 5 surfaces were coated with epoxy resin. A total of 5 test bodies 100 were manufactured.

2.試験体の表面改質処理
被覆後の試験体100を10%タングステン酸ナトリウム(NaWO)溶液500mLの入った容積1000mLのビーカー101に入れ、図8に示すように、鉄筋18を陽極とし、溶液側に挿入した電極板102を陰極として、陰極側で酸化還元電位が-1Vとなるように制御しながら電源から電流を流した。
2. 2. Surface modification treatment of the test piece The coated test piece 100 was placed in a beaker 101 having a volume of 1000 mL containing 500 mL of a 10% sodium tungstate (Na 2 WO 4 ) solution, and the reinforcing bar 18 was used as an anode as shown in FIG. Using the electrode plate 102 inserted in the solution side as a cathode, a current was passed from the power source while controlling the redox potential to be -1 V on the cathode side.

そして、通電から4日後、7日後、9日後、12日後、14日後にそれぞれ試験体100をビーカーから引き上げた。 Then, the test piece 100 was pulled up from the beaker 4 days, 7 days, 9 days, 12 days, and 14 days after the energization.

3.タングステンの濃度分布及び浸透深さの測定
表面改質処理後の試験体を矢印X方向(図7参照)にコア抜きし、電子プローブマイクロアナライザ(EPMA)を用いてコア抜きした試験体の断面におけるタングステンの濃度分布を測定した。なお、タングステンの濃度分布の測定には、JXA-8230(日本電子株式会社製)を用いた。
3. 3. Measurement of Tungsten Concentration Distribution and Penetration Depth In the cross section of the test piece after surface modification treatment, the test piece was cored in the direction of arrow X (see FIG. 7) and cored using an electron probe microanalyzer (EPMA). The concentration distribution of tungsten was measured. JXA-8230 (manufactured by JEOL Ltd.) was used for measuring the concentration distribution of tungsten.

結果を図9及び図10に示す。図9は、通電日数(日)とタングステンの浸透深さ(m)を示す図であり、図10は、通電日数14日後のタングステンの濃度分布を示す図である。 The results are shown in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram showing the number of energization days (days) and the penetration depth (m) of tungsten, and FIG. 10 is a diagram showing the concentration distribution of tungsten after 14 days of energization.

図10に示すように、通電14日後において、試験体のエポキシ樹脂で被覆されていない上面100aから約0.020mの深さまでタングステンが浸透しており、且つ、表面付近にタングステンを高濃度で存在させることができることがわかった。 As shown in FIG. 10, after 14 days of energization, tungsten permeated from the upper surface 100a of the test piece not covered with the epoxy resin to a depth of about 0.020 m, and tungsten was present in a high concentration near the surface. I found that I could make it.

また、タングステンの浸透深さとしては、修復モルタルの設計最低厚みである5mm以上が好ましいところ、図9によれば、本実施例の試験条件で通電処理3日後には5mmを越えてタングステンが浸透していることがわかる。 Further, the penetration depth of tungsten is preferably 5 mm or more, which is the minimum design thickness of the repair mortar. However, according to FIG. 9, the tungsten permeates beyond 5 mm 3 days after the energization treatment under the test conditions of this example. You can see that it is doing.

10 セメント硬化体の表面改質装置
12 電源
14 被覆体
16 陰極
18 鋼材
20 セメント硬化体
20a 表面
30 循環系
R 被覆領域
10 Surface reformer for hardened cement 12 Power supply 14 Coating 16 Cathode 18 Steel 20 Hardened cement 20a Surface 30 Circulation system R Covered area

Claims (6)

補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面と予め設けられた前記表面を覆う被覆体との間の被覆領域に、セメント硬化体に対して機能性を付与する陰イオン(但し、OHを除く)を含む電解液を供給する陰イオン供給工程と、
前記鋼材を陽極とし、前記電解液中に挿入された電極を陰極として、両電極間に通電することで前記陰イオンをセメント硬化体中に浸透させ、浸透した陰イオンとセメント硬化体中の陽イオンとの結合により前記陰イオンをセメント硬化体表面部に固定させる固定工程と、
を有し、
前記陰イオンが、WO 2- 、PbO 4- 、蟻酸イオン、ジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン及びケイ酸イオンから選択される少なくとも1種であることを特徴とするセメント硬化体の表面改質方法。
Anions (however, OH) that impart functionality to the hardened cement body in the covering region between the surface of the hardened cement body containing a reinforcing steel material inside and the covering body that covers the surface provided in advance. Anion supply process for supplying an electrolytic solution containing (excluding-) and
With the steel material as the anode and the electrode inserted in the electrolytic solution as the cathode, the anions are permeated into the hardened cement body by energizing between the two electrodes, and the permeated anions and the cations in the hardened cement body are used. A fixing step of fixing the anion to the surface of the hardened cement body by binding with ions, and
Have,
The surface modification of a hardened cement product, wherein the anion is at least one selected from WO 4-2-, PbO 4-4-, formic acid ion, dicarboxylic acid ion, hydroxy acid ion and silicate ion . Method.
前記固定工程における前記両電極間の通電時に前記電解液の酸化還元電位が-800mV以下に制御されていることを特徴とする請求項1に記載のセメント硬化体の表面改質方法。 The method for surface modification of a hardened cement body according to claim 1, wherein the redox potential of the electrolytic solution is controlled to −800 mV or less when electricity is applied between the two electrodes in the fixing step. 前記陰イオンにより付与される機能性が防菌性である、請求項1又は2に記載のセメント硬化体の表面改質方法。 The method for surface modification of a hardened cement product according to claim 1 or 2, wherein the functionality imparted by the anion is antibacterial. 前記供給された電解液が、前記被覆領域とその外部とを循環することを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載のセメント硬化体の表面改質方法。 The method for surface modification of a hardened cement body according to any one of claims 1 to 3 , wherein the supplied electrolytic solution circulates between the coated region and the outside thereof. 前記固定工程後、前記被覆領域に、セメント硬化体に対して防菌性を付与する他の陽イオンを含む他の電解液を供給する陽イオン供給工程と、
前記両電極間の通電方向を逆転させて前記他の陽イオンをセメント硬化体中に浸透させる陽イオン浸透工程と、
を有することを特徴とする請求項1~の何れか1項に記載のセメント硬化体の表面改質方法。
After the fixing step, a cation supply step of supplying another electrolytic solution containing other cations that imparts antibacterial properties to the hardened cement to the coated region,
A cation infiltration step of reversing the energization direction between the two electrodes to allow the other cations to permeate into the hardened cement body.
The method for surface modification of a hardened cement product according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cement is hardened.
補強用の鋼材を内部に含有するセメント硬化体の表面を被覆可能な被覆体と、
該被覆体と前記セメント硬化体の表面との間の被覆領域とその外部とで、セメント硬化体に対して防菌性と、緻密性および撥水性の双方と、から選択される少なくとも1種の機能性を付与する陰イオン(但し、OHを除く)を含む電解液を循環させる循環系と、
前記鋼材を陽極として、前記被覆領域内の前記電解液中に挿入可能な陰極と、
前記陽極及び陰極間に設けられて両電極間に電流を流すための電源と、
を有し、
前記陰イオンが、WO 2- 、PbO 4- 、蟻酸イオン、ジカルボン酸イオン、ヒドロキシ酸イオン及びケイ酸イオンから選択される少なくとも1種であることを特徴とする、セメント硬化体の表面改質装置。
A covering that can cover the surface of a hardened cement body that contains a reinforcing steel material inside,
At least one selected from both antibacterial properties, denseness and water repellency with respect to the hardened cement body in the covering area between the covering body and the surface of the hardened cement body and the outside thereof. A circulatory system that circulates an electrolytic solution containing anions (excluding OH- ) that impart functionality, and
With the steel material as the anode, a cathode that can be inserted into the electrolytic solution in the covering region, and
A power supply provided between the anode and the cathode for passing a current between the electrodes, and
Have,
The surface modification of the hardened cement product, wherein the anion is at least one selected from WO 4-2-, PbO 4-4-, formic acid ion, dicarboxylic acid ion, hydroxy acid ion and silicate ion . Quality equipment.
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