JP7465451B2 - Cement composition, mortar composition, and method for repairing concrete structure - Google Patents
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Description
本発明は、セメント組成物、モルタル組成物、及び、コンクリート構造物の補修方法に関する。 The present invention relates to a cement composition, a mortar composition, and a method for repairing a concrete structure.
下水道関連施設では、コンクリート構造物の腐食劣化が問題となっている。コンクリート構造物の腐食劣化は、下水中に含まれる硫酸塩に起因して発生する。具体的には、下水中に含まれる硫酸塩が、硫酸塩還元菌により還元され硫化水素を生成する。この硫化水素は、硫黄酸化細菌により酸化され硫酸を生成し、その結果、コンクリート構造物の表面が酸性雰囲気に曝され続けることとなり、腐食劣化する。 Corrosion and deterioration of concrete structures is a problem in sewerage-related facilities. Corrosion and deterioration of concrete structures occurs due to sulfates contained in sewage. Specifically, sulfates contained in sewage are reduced by sulfate-reducing bacteria to produce hydrogen sulfide. This hydrogen sulfide is oxidized by sulfur-oxidizing bacteria to produce sulfuric acid, and as a result, the surface of the concrete structure is continuously exposed to an acidic atmosphere, causing corrosion and deterioration.
腐食劣化したコンクリート構造物の補修材として、種々の耐酸性モルタルが提案されている。ポルトランドセメント系耐酸性モルタルとして、例えば、特許文献1では、普通ポルトランドセメントと、シリカフュームと、高炉水砕スラグ粉とからなり、これらの3成分を所定の配合量にすることで、硬化体の硫酸侵食による重量減少を抑えるだけでなく、硬化体内部への硫酸浸透速度をも抑え、中性化進行も同時に抑えることができるセメント組成物が開示されている。特許文献2では、ポルトランドセメント、高炉スラグ微粉末、細骨材及びギ酸カルシウムを含み、該細骨材がアルミナセメントクリンカー骨材を含むことによって、耐酸性だけでなく、強度発現性及び接着性を向上させることができる耐酸水硬性組成物が開示されている。また、アルミナセメント系耐酸性モルタルとして、例えば、特許文献3では、アルミナセメント、アルミナセメントクリンカー、高炉スラグ、シリカフューム、細骨材及び炭酸リチウムを含むことによって、優れた耐酸性、強度発現性、及び、接着性を安定して有するモルタル組成物が開示されている。 Various acid-resistant mortars have been proposed as repair materials for concrete structures that have deteriorated due to corrosion. For example, Patent Document 1 discloses a Portland cement-based acid-resistant mortar that is made of ordinary Portland cement, silica fume, and granulated blast furnace slag powder, and that contains these three components in a specified amount to suppress weight loss due to sulfuric acid erosion of the hardened body, as well as suppress the rate of sulfuric acid penetration into the hardened body and simultaneously suppress the progress of carbonation. Patent Document 2 discloses an acid-resistant hydraulic composition that contains Portland cement, blast furnace slag powder, fine aggregate, and calcium formate, and that contains alumina cement clinker aggregate in the fine aggregate, thereby improving not only acid resistance but also strength development and adhesiveness. In addition, Patent Document 3 discloses an alumina cement-based acid-resistant mortar that contains alumina cement, alumina cement clinker, blast furnace slag, silica fume, fine aggregate, and lithium carbonate, thereby providing excellent acid resistance, strength development, and adhesiveness.
しかし、ポルトランドセメント系耐酸性モルタルでは、水酸化カルシウムの生成量が多いため、腐食劣化の原因となる二水石膏の生成を十分に抑制することができず、耐酸性が高いとは言い難い。また、アルミナセメント系耐酸性モルタルは、アルミナセメント水和物の相転移(比重の大きな水和物への変化)に伴いモルタルの強度が低下し、ひび割れ等が発生しやすくなることから、高い耐酸性とひび割れ抵抗性の両立は困難である。 However, with portland cement-based acid-resistant mortar, the production of gypsum dihydrate, which causes corrosion deterioration, cannot be sufficiently suppressed because the amount of calcium hydroxide produced is large, and it is difficult to say that the acid resistance is high. Also, with alumina cement-based acid-resistant mortar, the strength of the mortar decreases due to the phase transition of alumina cement hydrate (change to a hydrate with a higher specific gravity), making it more susceptible to cracks, etc., so it is difficult to achieve both high acid resistance and crack resistance.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐酸性が高く、かつ、ひび割れ抵抗性に優れたセメント組成物、モルタル組成物、及びコンクリート構造物の補修方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a cement composition, a mortar composition, and a method for repairing concrete structures that are highly acid-resistant and have excellent crack resistance.
本発明に係るセメント組成物は、ポルトランドセメントと、スラグと、セメント混和用ポリマーと、を含むセメント組成物であって、前記セメント混和用ポリマーと前記ポルトランドセメントとのポリマーセメント比(固形分比)が、3質量%以上10質量%以下である。 The cement composition according to the present invention is a cement composition containing Portland cement, slag, and a polymer for admixture with cement, and the polymer cement ratio (solid content ratio) between the polymer for admixture with cement and the Portland cement is 3% by mass or more and 10% by mass or less.
斯かる構成により、前記セメント組成物は、水酸化カルシウムの生成量を抑制しつつ、硫酸イオンの侵入を抑制することができるため、耐酸性を高めることができる。また、前記セメント組成物は、ポルトランドセメントを含むため、ひび割れ抵抗性に優れる。 With this configuration, the cement composition can suppress the production of calcium hydroxide while suppressing the penetration of sulfate ions, thereby improving acid resistance. In addition, since the cement composition contains Portland cement, it has excellent crack resistance.
本発明に係るセメント組成物は、前記セメント混和用ポリマーのガラス転移温度が5℃以上であってもよい。 The cement composition according to the present invention may have a glass transition temperature of the polymer for cement admixture of 5°C or higher.
前記スラグ表面の一部に前記セメント混和用ポリマーのフィルムが付着することにより、該付着箇所にはスラグの未反応面が形成される。コンクリート構造物にひび割れが発生し、かつ、ガラス転移温度以下の環境温度になると、スラグ表面に付着したフィルムが剥離し、スラグの未反応面において水和反応が起こる。これにより、ひび割れ箇所を水和物で埋めて、自己治癒することができる。前記セメント混和用ポリマーのガラス転移温度が5℃以上であると、前記水和反応が起こりやすくなるため、ひび割れ箇所の自己治癒性を向上させることができる。 By adhering a film of the polymer for cement admixture to a portion of the slag surface, an unreacted surface of the slag is formed at the attachment point. When a crack occurs in a concrete structure and the environmental temperature falls below the glass transition temperature, the film attached to the slag surface peels off, and a hydration reaction occurs on the unreacted surface of the slag. This allows the crack to be filled with hydrates, allowing self-healing. If the glass transition temperature of the polymer for cement admixture is 5°C or higher, the hydration reaction is more likely to occur, improving the self-healing properties of the cracked area.
本発明に係るセメント組成物は、前記スラグのブレーン比表面積が、8000cm2/g未満であってもよい。 In the cement composition according to the present invention, the slag may have a Blaine specific surface area of less than 8000 cm 2 /g.
前記スラグのブレーン比表面積が8000cm2/g未満であると、該スラグ表面に前記セメント混和用ポリマーのフィルムが付着しやすくなる。その結果、ひび割れ箇所の自己治癒性をより向上させることができる。 If the Blaine specific surface area of the slag is less than 8000 cm 2 /g, a film of the polymer for cement admixture can be easily attached to the surface of the slag, and as a result, the self-healing property of cracked areas can be improved.
本発明に係るセメント組成物は、混合材としてフライアッシュをさらに含んでいてもよい。 The cement composition according to the present invention may further contain fly ash as an admixture.
斯かる構成により、前記セメント組成物は、コンクリート構造物の強度を高めることができる。 With this configuration, the cement composition can increase the strength of concrete structures.
本発明に係るモルタル組成物は、前記セメント組成物と、水と、細骨材と、を含む。 The mortar composition according to the present invention contains the cement composition, water, and fine aggregate.
斯かる構成により、本発明に係るモルタル組成物は、水酸化カルシウムの生成量を抑制しつつ、硫酸イオンの侵入を抑制することができるため、耐酸性を高めることができる。また、本発明に係るモルタル組成物は、ポルトランドセメントを含むため、ひび割れ抵抗性に優れる。 With this configuration, the mortar composition of the present invention can suppress the intrusion of sulfate ions while suppressing the production of calcium hydroxide, thereby improving acid resistance. In addition, since the mortar composition of the present invention contains Portland cement, it has excellent crack resistance.
本発明に係るコンクリート構造物の補修方法は、前記モルタル組成物を、コンクリート構造物の補修箇所に充填又は塗布する。 The method for repairing a concrete structure according to the present invention involves filling or applying the mortar composition to the area of the concrete structure to be repaired.
前記コンクリート構造物の補修方法は、上述のモルタル組成物を用いることにより、腐食劣化したコンクリート構造物を補修して、耐酸性が高く、かつ、ひび割れ抵抗性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。 The concrete structure repair method uses the above-mentioned mortar composition to repair a concrete structure that has deteriorated due to corrosion, thereby obtaining a concrete structure that is highly acid-resistant and has excellent crack resistance.
本発明によれば、耐酸性が高く、かつ、ひび割れ抵抗性に優れたセメント組成物、モルタル組成物、及び、コンクリート構造物の補修方法を提供することができる。 The present invention provides a cement composition, a mortar composition, and a method for repairing a concrete structure that are highly acid-resistant and have excellent crack resistance.
<セメント組成物>
以下、本実施形態に係るセメント組成物について説明する。
<Cement Composition>
The cement composition according to this embodiment will be described below.
本実施形態に係るセメント組成物は、ポルトランドセメントと、スラグと、セメント混和用ポリマーと、を含む。 The cement composition according to this embodiment contains Portland cement, slag, and a polymer for cement admixture.
ポルトランドセメントとしては、特に限定されるものではなく、例えば、JIS R 5210で規定される普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等が挙げられる。なお、セメントは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 The Portland cement is not particularly limited, and examples thereof include ordinary Portland cement, high-early-strength Portland cement, ultra-high-early-strength Portland cement, moderate-heat Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, and white Portland cement, as specified in JIS R 5210. Note that one type of cement may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記ポルトランドセメントの配合量は、圧縮強度の確保とひび割れ抵抗性向上の観点から、粉体成分100質量部に対して10質量部以上60質量部以下であることが好ましく、30質量部以上45質量部以下であることがより好ましい。なお、セメントが2種以上含まれる場合、前記配合量は、セメントの合計配合量である。また、粉体成分としては、例えば、セメント、スラグ、フライアッシュ、骨材等が挙げられる。 From the viewpoint of ensuring compressive strength and improving crack resistance, the amount of Portland cement is preferably 10 parts by mass to 60 parts by mass, and more preferably 30 parts by mass to 45 parts by mass, per 100 parts by mass of the powder components. When two or more types of cement are included, the amount is the total amount of cement. Examples of powder components include cement, slag, fly ash, aggregate, etc.
スラグとしては、例えば、高炉スラグ、転炉スラグ、脱リンスラグ等が挙げられる。これらの中でも、スラグは、耐酸性を高める観点から、高炉スラグであることが好ましい。なお、スラグは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of slag include blast furnace slag, converter slag, and dephosphorization slag. Among these, blast furnace slag is preferable from the viewpoint of increasing acid resistance. Note that one type of slag may be used alone, or two or more types may be used in combination.
前記スラグのブレーン比表面積は、自己治癒性を向上させる観点から、8000cm2/g未満であることが好ましい。また、さらに自己治癒性を向上させる観点から、4000cm2/g以上であることが好ましい。なお、ブレーン比表面積は、JIS R 5201:2015の8.1に準じて測定した値をいうものである。 The Blaine specific surface area of the slag is preferably less than 8000 cm 2 /g from the viewpoint of improving the self-healing property. Moreover, from the viewpoint of further improving the self-healing property, it is preferably 4000 cm 2 /g or more. The Blaine specific surface area is a value measured in accordance with JIS R 5201:2015 8.1.
前記スラグの配合量は、自己治癒性向上の観点から、粉体成分100質量部に対して、2.5質量部以上であることが好ましい。また、施工性の観点から、粉体成分100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましい。なお、スラグが2種以上含まれる場合、前記配合量は、スラグの合計配合量である。 From the viewpoint of improving self-healing properties, the amount of the slag is preferably 2.5 parts by mass or more per 100 parts by mass of the powder components. From the viewpoint of workability, the amount is preferably 20 parts by mass or less per 100 parts by mass of the powder components. When two or more types of slag are included, the amount is the total amount of the slags.
セメント混和用ポリマーとしては、例えば、液状の樹脂エマルジョンやゴムラテックス等のポリマーディスパージョン、粉末状の再乳化形粉末樹脂等を用いることができる。樹脂エマルジョンとしては、例えば、ポリアクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニリデン塩化ビニル、ポリプロピオン酸ビニル、エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、エポキシ、アスファルト、ゴムアスファルト、パラフィン等が挙げられる。ゴムラテックスとしては、例えば、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、メタクリル酸メチルブタジエンゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。再乳化形粉末樹脂としては、例えば、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニルビニルバーサテート等が挙げられる。なお、セメント混和用ポリマーは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 As the polymer for mixing with cement, for example, a polymer dispersion such as a liquid resin emulsion or rubber latex, or a powdered re-emulsified powdered resin can be used. Examples of the resin emulsion include polyacrylic ester, polyvinyl acetate, vinylidene chloride vinyl chloride, polyvinyl propionate, ethylene vinyl acetate, polypropylene, epoxy, asphalt, rubber asphalt, and paraffin. Examples of the rubber latex include chloroprene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, methyl methacrylate butadiene rubber, and butadiene rubber. Examples of the re-emulsified powdered resin include ethylene vinyl acetate, vinyl acetate vinyl versatate, and the like. The polymer for mixing with cement may be used alone or in combination of two or more types.
前記セメント混和用ポリマーは、液状のポリマーディスパージョンを用いることが好ましい。ポリマーディスパージョンのガラス転移温度は、ひび割れ箇所の自己治癒性を向上させる観点から、5℃以上であることが好ましい。 It is preferable to use a liquid polymer dispersion as the polymer for admixture with cement. The glass transition temperature of the polymer dispersion is preferably 5°C or higher from the viewpoint of improving the self-healing property of cracked areas.
前記セメント混和用ポリマーの配合量は、粉体成分100質量部に対して固形分換算で1質量部以上8質量部以下とすることができる。なお、セメント混和用ポリマーが2種以上含まれる場合、前記配合量は、セメント混和用ポリマーの合計配合量である。 The amount of the polymer for cement admixture can be 1 part by mass or more and 8 parts by mass or less in terms of solid content per 100 parts by mass of the powder component. When two or more types of polymer for cement admixture are included, the amount is the total amount of the polymer for cement admixture.
前記セメント混和用ポリマーと前記ポルトランドセメントとのポリマーセメント比(固形分比)は、耐酸性を高める観点から、3質量%以上10質量%以下であり、5質量%以上9質量%以下であることが好ましい。 The polymer-cement ratio (solid content ratio) between the polymer for cement admixture and the Portland cement is 3% by mass or more and 10% by mass or less, preferably 5% by mass or more and 9% by mass or less, from the viewpoint of increasing acid resistance.
本実施形態に係るセメント組成物は、混合材としてフライアッシュをさらに含んでいてもよい。フライアッシュとしては、特に限定されるものではなく、例えば、フライアッシュI種、II種、III種、IV種等が挙げられ、JIS A 6201の規定に適合するものを用いることができる。前記フライアッシュの含有量は、粉体成分100質量部に対して、2.5質量部以上10質量部以下とすることができる。 The cement composition according to this embodiment may further contain fly ash as an admixture. The fly ash is not particularly limited, and examples thereof include fly ash type I, type II, type III, and type IV, and those conforming to the provisions of JIS A 6201 can be used. The content of the fly ash can be 2.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the powder component.
本実施形態に係るセメント組成物は、フライアッシュ以外のその他の混和材を含んでいてもよい。その他の混和材としては、例えば、シリカフューム、セメントキルンダスト、高炉フューム、半水石膏、膨張材、石灰石微粉末、生石灰微粉末、ドロマイト微粉末等の無機質微粉末、ナトリウム型ベントナイト、カルシウム型ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライト、活性白土、酸性白土、アロフェン、イモゴライト、シラス(火山灰)、シラスバルーン、カオリナイト、メタカオリン(焼成粘土)、合成ゼオライト、人造ゼオライト、人工ゼオライト、モルデナイト、クリノプチロライト等の無機物系フィラーが挙げられる。なお、混和材は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 The cement composition according to the present embodiment may contain other admixtures in addition to fly ash. Examples of other admixtures include inorganic fine powders such as silica fume, cement kiln dust, blast furnace fume, hemihydrate gypsum, expanding agent, limestone fine powder, quicklime fine powder, and dolomite fine powder, as well as inorganic fillers such as sodium bentonite, calcium bentonite, attapulgite, sepiolite, activated clay, acid clay, allophane, imogolite, shirasu (volcanic ash), shirasu balloons, kaolinite, metakaolin (calcined clay), synthetic zeolite, artificial zeolite, artificial zeolite, mordenite, and clinoptilolite. The admixtures may be used alone or in combination of two or more.
本実施形態に係るセメント組成物は、混和剤を含んでいてもよい。混和剤としては、例えば、AE剤、AE減水剤、流動化剤、分離低減剤、凝結遅延剤(例えば、酒石酸等)、凝結促進剤(例えば、硫酸アルミニウム等)、急結剤、収縮低減剤、起泡剤、発泡剤、防水剤、消泡剤等が挙げられる。なお、混和剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 The cement composition according to the present embodiment may contain an admixture. Examples of the admixture include air entraining agents, air entraining water reducing agents, fluidizing agents, separation reducing agents, setting retarders (e.g., tartaric acid, etc.), setting accelerators (e.g., aluminum sulfate, etc.), quick-setting agents, shrinkage reducing agents, foaming agents, foaming agents, waterproofing agents, and defoamers. Note that one type of admixture may be used alone, or two or more types may be used in combination.
本実施形態に係るセメント組成物は、ポルトランドセメントと、スラグと、セメント混和用ポリマーと、を含み、前記セメント混和用ポリマーと前記ポルトランドセメントとのポリマーセメント比(固形分比)が、3質量%以上10質量%以下であることにより、水酸化カルシウムの生成量を抑制しつつ、硫酸イオンの侵入を抑制することができるため、耐酸性を高めることができる。また、本実施形態に係るセメント組成物は、ポルトランドセメントを含むため、ひび割れ抵抗性に優れる。 The cement composition according to this embodiment contains Portland cement, slag, and a polymer for admixture with cement. The polymer cement ratio (solid content ratio) between the polymer for admixture with cement and the Portland cement is 3% by mass or more and 10% by mass or less, so that the amount of calcium hydroxide produced can be suppressed while the intrusion of sulfate ions can be suppressed, thereby improving acid resistance. In addition, the cement composition according to this embodiment has excellent crack resistance because it contains Portland cement.
本実施形態に係るセメント組成物は、セメント混和用ポリマーのガラス転移温度が5℃以上であることにより、水和反応が起こりやすくなり、ひび割れ箇所の自己治癒性を向上させることができる。具体的には、スラグ表面の一部にセメント混和用ポリマーのフィルムが付着することにより、該付着箇所にはスラグの未反応面が形成される。コンクリート構造物にひび割れが発生し、かつ、ガラス転移温度以下の環境温度になると、スラグ表面に付着したフィルムが剥離し、スラグの未反応面において水和反応が起こる。これにより、ひび割れ箇所を水和物で埋めて、自己治癒することができる。 In the cement composition according to this embodiment, the glass transition temperature of the polymer for cement admixture is 5°C or higher, which facilitates hydration reactions and improves the self-healing properties of cracked areas. Specifically, a film of the polymer for cement admixture adheres to a portion of the slag surface, forming an unreacted surface of the slag at the adhesion site. When a crack occurs in a concrete structure and the environmental temperature falls below the glass transition temperature, the film adhered to the slag surface peels off and a hydration reaction occurs on the unreacted surface of the slag. This allows the cracked area to be filled with hydrate, resulting in self-healing.
本実施形態に係るセメント組成物は、スラグのブレーン比表面積が、8000cm2/g未満であることにより、該スラグ表面にセメント混和用ポリマーのフィルムが付着しやすくなる。その結果、ひび割れ箇所の自己治癒性をより向上させることができる。 In the cement composition according to the present embodiment, the Blaine specific surface area of the slag is less than 8000 cm2 /g, so that a film of the polymer for cement admixture can be easily attached to the surface of the slag, and as a result, the self-healing property of the cracked parts can be further improved.
本実施形態に係るセメント組成物は、混合材としてフライアッシュをさらに含むことにより、コンクリート構造物の強度を高めることができる。 The cement composition according to this embodiment further contains fly ash as an admixture, which can increase the strength of the concrete structure.
<モルタル組成物>
以下、本実施形態に係るモルタル組成物について説明する。
<Mortar Composition>
The mortar composition according to this embodiment will be described below.
本実施形態に係るモルタル組成物は、前記セメント組成物と、水と、細骨材と、を含む。 The mortar composition according to this embodiment contains the cement composition, water, and fine aggregate.
水は、特に限定されるものではなく、例えば、水道水、工業用水、回収水、地下水、河川水、雨水等を使用することができる。 The water is not particularly limited, and examples that can be used include tap water, industrial water, recycled water, groundwater, river water, rainwater, etc.
細骨材とは、10mm網ふるいを全部通過し、5mm網ふるいを質量で85%以上通過する骨材のことをいう(JIS A 0203:2014)。細骨材としては、例えば、JIS A 5308附属書Aレディミクストコンクリート用骨材で規定される山砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂、石灰石砕砂等の天然由来の砂、高炉スラグ、電気炉酸化スラグ、フェロニッケルスラグ等のスラグ由来の砂等が挙げられる。なお、これらの細骨材は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用して用いる場合には、粒径の異なる細骨材を混合してもよい。 Fine aggregate refers to aggregate that passes entirely through a 10 mm mesh sieve and 85% or more by mass through a 5 mm mesh sieve (JIS A 0203:2014). Examples of fine aggregate include naturally occurring sand such as mountain sand, river sand, land sand, sea sand, crushed sand, and limestone crushed sand, as specified in JIS A 5308 Appendix A Aggregates for Ready Mixed Concrete, and sand derived from slag such as blast furnace slag, electric furnace oxidized slag, and ferro-nickel slag. These fine aggregates may be used alone or in combination of two or more types. When using two or more types in combination, fine aggregates with different particle sizes may be mixed.
本実施形態に係るモルタル組成物は、前記セメント組成物と、水と、細骨材と、を含むことにより、水酸化カルシウムの生成量を抑制しつつ、硫酸イオンの侵入を抑制することができるため、耐酸性を高めることができる。また、本実施形態に係るモルタル組成物は、ポルトランドセメントを含むため、ひび割れ抵抗性に優れる。 The mortar composition according to this embodiment contains the cement composition, water, and fine aggregate, and therefore can suppress the intrusion of sulfate ions while suppressing the production of calcium hydroxide, thereby improving acid resistance. In addition, the mortar composition according to this embodiment contains Portland cement, and therefore has excellent crack resistance.
本実施形態に係るモルタル組成物は、さらに粗骨材を添加して、コンクリート組成物としてもよい。 The mortar composition according to this embodiment may be further modified to form a concrete composition by adding coarse aggregate.
粗骨材とは、5mm網ふるいに質量で85%以上とどまる骨材のことをいう(JIS A 0203:2014)。粗骨材としては、特に限定されるものではなく、例えば、川砂利、山砂利、海砂利等の天然骨材、砂岩、硬質石灰岩、玄武岩、安山岩等の砕石等の人工骨材、再生骨材等が挙げられる。なお、粗骨材は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Coarse aggregate refers to aggregate that retains 85% or more by mass on a 5 mm mesh sieve (JIS A 0203:2014). There are no particular limitations on the coarse aggregate, and examples include natural aggregates such as river gravel, mountain gravel, and sea gravel, artificial aggregates such as crushed stone such as sandstone, hard limestone, basalt, and andesite, and recycled aggregates. Note that one type of coarse aggregate may be used alone, or two or more types may be used in combination.
<コンクリート構造物の補修方法>
以下、本実施形態に係るコンクリート構造物の補修方法について説明する。
<Method of repairing concrete structures>
The concrete structure repair method according to this embodiment will be described below.
本実施形態に係るコンクリート構造物の補修方法は、前記モルタル組成物を、コンクリート構造物の補修箇所に充填又は塗布する。 The method for repairing a concrete structure according to this embodiment involves filling or applying the mortar composition to the area of the concrete structure to be repaired.
まず、上述のセメント組成物、水、及び細骨材をハンドルミキサ、モルタルミキサ等のミキサにより混錬してモルタル組成物を作製する。続いて、腐食劣化した部分の除去等の下地処理を行った補修箇所にモルタル組成物を充填又は塗布する。 First, the above-mentioned cement composition, water, and fine aggregate are mixed in a mixer such as a handle mixer or a mortar mixer to prepare a mortar composition. Next, the mortar composition is filled or applied to the repair area where surface preparation such as removal of corroded and deteriorated parts has been performed.
充填又は塗布する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、左官工法や吹付け工法等が挙げられる。左官工法では、職人が鏝板に適量のモルタルを載せ、金鏝等を用いてコンクリート構造物の補修箇所にモルタル組成物を塗り付ける。吹付け工法では、モルタルポンプ等の装置を用いてコンクリート構造物の補修箇所にモルタル組成物を吹き付ける。 The method of filling or applying is not particularly limited, and examples include plastering and spraying. In the plastering method, a craftsman places an appropriate amount of mortar on a mortar board and applies the mortar composition to the repaired area of the concrete structure using a metal trowel or the like. In the spraying method, the mortar composition is sprayed onto the repaired area of the concrete structure using a device such as a mortar pump.
本実施形態に係るコンクリート構造物の補修方法は、前記モルタル組成物を、コンクリート構造物の補修箇所に充填又は塗布することにより、腐食劣化したコンクリート構造物を補修して、耐酸性が高く、かつ、ひび割れ抵抗性に優れたコンクリート構造物を得ることができる。 The method for repairing a concrete structure according to this embodiment involves filling or applying the mortar composition to the area of the concrete structure to be repaired, thereby repairing the corroded and deteriorated concrete structure and obtaining a concrete structure with high acid resistance and excellent crack resistance.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 The following describes examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
表1に示す配合で各実施例及び比較例のモルタル組成物を作製した。各モルタル組成物について、圧縮強度、乾燥収縮率、耐酸性、及び自己治癒性について試験を行った。ひび割れ抵抗性は、圧縮強度及び乾燥収縮率の試験により評価し、いずれの試験も評価が「〇(良好)」である場合に、ひび割れ抵抗性「〇」と評価した。各試験結果は、表2に示す。 Mortar compositions for each example and comparative example were prepared with the mix shown in Table 1. Each mortar composition was tested for compressive strength, drying shrinkage, acid resistance, and self-healing ability. Crack resistance was evaluated by compressive strength and drying shrinkage tests, and if both tests were rated as "good", the crack resistance was rated as "good". The test results are shown in Table 2.
表1に示す各成分の詳細を以下に示す。
セメント(NC):普通ポルトランドセメント(住友大阪セメント社製)
セメント(AC):アルミナセメント AC-1(AGC社製)
スラグA:セラメント(ディ・シー社製)、ブレーン比表面積 4000cm2/g
スラグB:ファインセラメント20A(ディ・シー社製)、ブレーン比表面積 6900cm2/g
スラグC:スラグBとスラグDを1:1で混合、ブレーン比表面積 7500cm2/g
スラグD:ファインセラメント10A(ディ・シー社製)、ブレーン比表面積 8000cm2/g
フライアッシュ(FA):JIS II種品(碧南産)
砂:4号/6号=1/1 混合砂
エマルション(セメント混和用ポリマー):ガラス転移温度(Tg)が5℃、13℃、23℃のポリアクリル酸エステル
Details of each component shown in Table 1 are given below.
Cement (NC): Ordinary Portland cement (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
Cement (AC): Alumina cement AC-1 (manufactured by AGC)
Slag A: Cerament (manufactured by DC Co., Ltd.), Blaine specific surface area: 4000 cm 2 /g
Slag B: Fine Cerament 20A (manufactured by DC Corporation), Blaine specific surface area 6900 cm 2 /g
Slag C: Slag B and Slag D mixed in a ratio of 1:1, Blaine specific surface area 7500 cm 2 /g
Slag D: Fine Cerament 10A (manufactured by DC Corporation), Blaine specific surface area 8000 cm 2 /g
Fly ash (FA): JIS type II (produced in Hekinan)
Sand: No. 4/No. 6 = 1/1 mixed sand Emulsion (polymer for cement mixing): Polyacrylic ester with glass transition temperatures (Tg) of 5°C, 13°C, and 23°C
(圧縮強度)
日本下水道事業団「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル」に示されている試験方法に準じて測定した。具体的には、JIS R 5201に基づいて、40×40×160mmの角柱供試体を3本作製して曲げ試験に用いた後、両折片(6片)を圧縮強度試験に用いた。供試体は打設翌日に脱型し、材齢3日まで20±2℃で水中養生した。
測定した圧縮強度が25N/mm2以上であったものを圧縮強度「○」と評価し、25N/mm2未満であったものを圧縮強度「×(不良)」と評価した。
(Compressive strength)
Measurements were performed according to the test method shown in the Japan Sewage Works Agency's "Manual for Corrosion Inhibition and Anticorrosion Technology for Sewage Concrete Structures." Specifically, three rectangular column specimens measuring 40 x 40 x 160 mm were prepared and used for bending tests based on JIS R 5201, and then both folded pieces (six pieces) were used for compressive strength tests. The specimens were removed from the form the day after casting and cured underwater at 20±2°C until the material age reached three days.
The compressive strength measured was rated as "○" when it was 25 N/ mm2 or more, and the compressive strength measured was rated as "× (poor)" when it was less than 25 N/mm2.
(乾燥収縮率)
日本下水道事業団「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル」に示されている試験方法に準じて測定した。具体的には、JIS A 1129-3に基づいて測定した。供試体は打設翌日に脱型し、脱型後は20℃±2℃、相対湿度60±5%で材齢28日まで保存した。
測定した乾燥収縮率(長さ変化率)が1000μ未満であったものを乾燥収縮率「〇」と評価し、1000μ以上であったものを乾燥収縮率「×」と評価した。
(Drying shrinkage rate)
Measurements were performed according to the test method shown in the Japan Sewage Works Agency's "Manual for Corrosion Inhibition and Anticorrosion Technology for Sewage Concrete Structures." Specifically, measurements were performed based on JIS A 1129-3. The specimens were demolded the day after casting, and were stored at 20°C ± 2°C and a relative humidity of 60 ± 5% for up to 28 days.
Those whose measured dry shrinkage (length change) was less than 1000 μ were evaluated as dry shrinkage “◯”, and those whose measured dry shrinkage was 1000 μ or more were evaluated as dry shrinkage “×”.
(耐酸性)
日本下水道事業団「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル」に示されている試験方法に準じて測定した。具体的には、まずJIS A 1132に基づいて、φ75mm×150mmの円柱形の供試体を作製した。供試体は打設翌日に脱型し、材齢28日まで20±2℃で水中養生した。次に、材齢28日の供試体を5%硫酸水溶液に浸漬し、浸漬後の供試体をダイヤモンドカッター等で半分に切断し、切断面にフェノールフタレイン1%溶液を噴霧した。続いて、供試体の赤く発色した部分の直径方向の長さをノギスで5か所測定し、その平均値を供試体の幅の初期値(75mm)から差し引いた値の1/2を算出して硫酸浸透深さとした。
測定した硫酸浸透深さが10mm以下であったものを耐酸性「○」と評価し、硫酸浸透深さが10mmを超えたものを耐酸性「×」と評価した。
(acid resistance)
The measurements were performed according to the test method shown in the Japan Sewage Works Agency's "Manual for Corrosion Inhibition and Anticorrosion Technology for Sewage Concrete Structures". Specifically, a cylindrical specimen measuring φ75 mm x 150 mm was first prepared based on JIS A 1132. The specimen was demolded the day after casting and cured underwater at 20±2°C until the material was 28 days old. Next, the specimen aged 28 days was immersed in a 5% aqueous sulfuric acid solution, and the specimen after immersion was cut in half with a diamond cutter or the like, and a 1% solution of phenolphthalein was sprayed on the cut surface. Next, the diameter length of the red-colored part of the specimen was measured at five points with a caliper, and the average value was subtracted from the initial width of the specimen (75 mm) to calculate 1/2 of the value, which was used as the sulfuric acid penetration depth.
The acid resistance was evaluated as "good" when the measured sulfuric acid penetration depth was 10 mm or less, and the acid resistance was evaluated as "poor" when the measured sulfuric acid penetration depth exceeded 10 mm.
(自己治癒性)
各実施例及び比較例のモルタル組成物からφ50mm×100mmの供試体を作製し、割裂により各供試体の上部にひび割れを導入した。各供試体側面をエポキシ樹脂でコーティングして止水加工したのち、各供試体の上部に50ml程度水を張り、1月経過後に供試体の下部より通水が無かったものを「〇」と評価し、通水があったものを「×」と評価した。
(Self-healing)
A φ50 mm×100 mm specimen was prepared from the mortar composition of each Example and Comparative Example, and a crack was introduced to the top of each specimen by splitting. After coating the sides of each specimen with epoxy resin to make a waterproofing treatment, about 50 ml of water was poured on the top of each specimen. After one month, specimens that did not pass through the bottom were evaluated as "good", and specimens that did pass through were evaluated as "bad".
表2の結果から分かるように、本発明の構成要件をすべて満たす実施例1~14の各モルタル組成物は、耐酸性が高く、かつ、ひび割れ抵抗性に優れる。また、実施例1~11の各モルタル組成物は、スラグのブレーン比表面積が8000cm2/g未満であり、かつ、セメント混和用ポリマーのガラス転移温度が5℃以上であることから、自己治癒性に優れる。 As can be seen from the results in Table 2, the mortar compositions of Examples 1 to 14, which satisfy all of the constituent requirements of the present invention, have high acid resistance and excellent crack resistance. In addition, the mortar compositions of Examples 1 to 11 have excellent self-healing properties because the Blaine specific surface area of the slag is less than 8000 cm2 /g and the glass transition temperature of the cement admixture polymer is 5°C or higher.
Claims (4)
前記セメント混和用ポリマーと前記ポルトランドセメントとのポリマーセメント比(固形分比)が、3質量%以上10質量%以下であり、
前記セメント混和用ポリマーのガラス転移温度が5℃以上であり、
混合材としてフライアッシュをさらに含む、セメント組成物。 A cement composition comprising Portland cement, slag, and a cement-mixing polymer,
The polymer cement ratio (solid content ratio) of the polymer for cement admixture to the Portland cement is 3% by mass or more and 10% by mass or less;
The glass transition temperature of the polymer for cement admixture is 5° C. or higher,
The cement composition further comprises fly ash as an admixture .
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