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JP7759615B2 - Method for vitrifying concrete members, concrete drainage structure, and vitrified repaired concrete member - Google Patents
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JP7759615B2 - Method for vitrifying concrete members, concrete drainage structure, and vitrified repaired concrete member - Google Patents

Method for vitrifying concrete members, concrete drainage structure, and vitrified repaired concrete member

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JP7759615B2 JP2022006211A JP2022006211A JP7759615B2 JP 7759615 B2 JP7759615 B2 JP 7759615B2 JP 2022006211 A JP2022006211 A JP 2022006211A JP 2022006211 A JP2022006211 A JP 2022006211A JP 7759615 B2 JP7759615 B2 JP 7759615B2
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Description

本発明はコンクリート部材のガラス化方法及び当該ガラス化方法によって得られるコンクリート製排水構造物並びにガラス化補修コンクリート部材に関する。 The present invention relates to a method for vitrifying concrete members, concrete drainage structures obtained by the vitrification method, and vitrified-repaired concrete members.

レーザビームには質量が無いため、レーザ加工は基本的に無騒音かつ無振動で行うことができ、金属材の加工及び溶接等のみならず、コンクリート材への処理についても注目され、建築分野への適用可能性についての調査が開始されている。 Because laser beams have no mass, laser processing can be performed essentially noiselessly and vibration-free. Laser processing is gaining attention not only for processing and welding metal materials, but also for processing concrete materials, and research into its potential application in the construction industry has begun.

具体的には、シリカ成分を含むコンクリートや岩に対してレーザを照射すると、照射領域のシリカ成分が溶融してガラス化することが報告されており、当該現象を利用して、岩盤切削やコンクリート材への孔あけ及び表面処理等が検討されている。 Specifically, it has been reported that when a laser is irradiated onto concrete or rock containing silica, the silica in the irradiated area melts and vitrifies, and this phenomenon is being explored for use in rock cutting, drilling holes in concrete, and surface treatment.

例えば、特許文献1(特開平6-80485号公報)においては、建築用材料基材の表面に無機物質を主成分とする表面付着材を配置し、レーザを照射することにより表面層を溶融し、強固な膜が形成された建築材料を得る表面処理方法が提案されている。 For example, Patent Document 1 (JP 6-80485 A) proposes a surface treatment method in which a surface-attaching material primarily composed of an inorganic substance is placed on the surface of a building material substrate, and the surface layer is melted by irradiating it with a laser, resulting in a building material with a strong film formed on it.

上記特許文献1に記載のレーザ溶接装置においては、建築用材料基材と表面付着材の両方を溶融するため強固な硬化膜を作成することができ、建設用材料の表面に着色した硬化膜を容易に形成することや、建設用材料の表面に断熱、遮音効果を持たせることができる、としている。 The laser welding device described in Patent Document 1 above is capable of creating a strong hardened film by melting both the base material of the construction material and the surface-attached material, and is said to be able to easily form a colored hardened film on the surface of the construction material and to provide thermal and sound insulation to the surface of the construction material.

また、特許文献2(特開平11-19785号公報)においては、セメント硬化体にレーザを照射して、セメント硬化体の強度を低下させた脆弱層を形成した後に、当該脆弱層を除去することにより穿孔することを特徴とするセメント硬化体の穿孔方法が提案されている。 Patent Document 2 (JP Patent Publication No. 11-19785) proposes a method for drilling hardened cement bodies, which involves irradiating the hardened cement body with a laser to form a brittle layer that reduces the strength of the hardened cement body, and then removing the brittle layer to drill holes.

上記特許文献2に記載のセメント硬化体の穿孔方法においては、低騒音・低振動の装置を用いて穿孔対象物たるセメント硬化体に十分強度を低下させた脆弱層を形成し、その後に当該脆弱層を除去するため、低速回転の機械式又は手動式の工具を用いて当該脆弱層を除去することができる。その結果、穿孔時における振動や騒音の発生を極力抑えることができ、穿孔時における作業環境及び周辺環境の改善を図ることができる、としている。 The drilling method for hardened cement bodies described in Patent Document 2 uses a low-noise, low-vibration device to form a brittle layer with a sufficiently reduced strength in the hardened cement body, which is the object to be drilled. The brittle layer can then be removed using a low-speed mechanical or manual tool. As a result, it is possible to minimize the generation of vibration and noise during drilling, thereby improving the working environment and surrounding environment during drilling.

また、本発明者も、特許文献3(国際公開第2020/026766号)においてレーザ照射を用いたガラスバルク体の製造方法を開示している。当該発明は、砂粒の集合体、岩石又はコンクリートに対してレーザ照射し、これらの砂粒の集合体、岩石又はコンクリートに含まれるシリカ(SiO)成分を原料として、任意の領域に緻密なガラス層を連続的に形成させる簡便なガラスバルク体の製造方法を提供すること、を目的として、砂粒の集合体、岩石及びコンクリートはシリカ(SiO)成分を含み、当該表面にレーザを定点照射し、溶融部を形成させる第一工程と、当該溶融部が連続して拡大する走査速度で前記レーザの照射位置を移動させ、ガラス層を形成させる第二工程と、を有し、第一工程と第二工程を連続して行うこと、を特徴とするガラスバルク体の製造方法、というものである。 The present inventor also disclosed a method for manufacturing a glass bulk body using laser irradiation in Patent Document 3 (WO 2020/026766). The invention aims to provide a simple method for manufacturing a glass bulk body by irradiating a sand grain aggregate, rock, or concrete with a laser and continuously forming a dense glass layer in a desired region using the silica (SiO 2 ) component contained in the sand grain aggregate, rock, or concrete as a raw material. The method for manufacturing a glass bulk body includes a first step of irradiating the surface of the sand grain aggregate, rock, or concrete with a fixed - point laser to form a molten zone, and a second step of moving the laser irradiation position at a scanning speed that continuously expands the molten zone to form a glass layer, wherein the first and second steps are performed continuously.

上記特許文献3に記載のガラスバルク体の製造方法においては、レーザの定点照射によってガラス層の種となる溶融部を形成した後、レーザの走査によって当該溶融部を連続して拡張することで、良好なガラスバルク体を得ることができる。 In the glass bulk manufacturing method described in Patent Document 3, a molten section that serves as the seed for the glass layer is formed by fixed-point laser irradiation, and then the molten section is continuously expanded by laser scanning, thereby obtaining a high-quality glass bulk.

特開平6-80485号公報Japanese Patent Application Publication No. 6-80485 特開平11-19785号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-19785 国際公開第2020/026766号International Publication No. 2020/026766

しかしながら、上記特許文献1に記載の建設用材料及びその表面処理方法は、レーザ照射に対して成分等が調整された無機物質を主成分とする表面付着材を使用することが必須であり、レーザ照射によって当該表面付着材を溶融させ、建築用材料基材の表面に被覆するものである。即ち、上記特許文献1に記載の表面処理方法はレーザ照射を用いた無機物質の被覆方法であり、コンクリート部材の任意の領域をガラス化するものではない。 However, the construction material and surface treatment method described in Patent Document 1 above require the use of a surface attachment material whose main component is an inorganic substance whose composition has been adjusted for laser irradiation, and the surface attachment material is melted by laser irradiation and coated onto the surface of the construction material base material. In other words, the surface treatment method described in Patent Document 1 above is a method of coating an inorganic substance using laser irradiation, and does not vitrify any area of a concrete member.

また、上記特許文献2に記載のセメント硬化体の穿孔方法は、レーザ照射を用いてセメント硬化体に脆弱層を形成させるものであり、欠陥等の形成が抑制された緻密なガラス層を任意の領域に形成させる方法とは全く逆の方向性を有する技術である。更に、脆弱層を形成させるのは穿孔領域に相当する狭い領域に限定されることに加え、当該脆弱層を連続的に形成させる必要もない。 Furthermore, the method of drilling holes in a hardened cement body described in Patent Document 2 uses laser irradiation to form a brittle layer in the hardened cement body, which is a technology with a completely opposite approach to methods that form a dense glass layer in any region with reduced defect formation. Furthermore, not only is the formation of the brittle layer limited to a narrow region corresponding to the drilled region, but the brittle layer does not need to be formed continuously.

更に、上記特許文献3に記載のガラスバルク体の製造方法においては、コンクリート部材の表面に良好なガラス化領域を形成することができるが、レーザの定点照射による溶融部をレーザの走査によって拡大していく必要があり、任意の領域を局所的にガラス化することは困難であった。加えて、比較的大きな領域に対してレーザ照射を施すため、コンクリート部材の爆裂を完全に抑制することが難しく、適用できるコンクリート部材及び作業環境が限定される。特に、コンクリート製排水構造物等の既設のコンクリート部材に適用し、十分な耐食性等を付与することは困難である。また、コンクリート部材の表面に開口部を有する亀裂に対して、正確かつ効率的に補修することも困難である。即ち、コンクリート製排水構造物の内面処理やコンクリート部材に存在する亀裂の補修等に好適に用いることができる簡便かつ効率的なガラス化手法は存在しない。 Furthermore, while the glass bulk manufacturing method described in Patent Document 3 can form a favorable vitrified region on the surface of a concrete member, it requires expanding the molten area created by fixed-point laser irradiation through laser scanning, making it difficult to locally vitrify any desired region. In addition, because laser irradiation is performed on a relatively large area, it is difficult to completely suppress spalling of the concrete member, limiting the concrete members and working environments to which it can be applied. It is particularly difficult to apply this method to existing concrete members, such as concrete drainage structures, to impart sufficient corrosion resistance. It is also difficult to accurately and efficiently repair cracks with openings on the surface of concrete members. In other words, there is no simple and efficient vitrification method that can be suitably used for the internal treatment of concrete drainage structures or the repair of cracks in concrete members.

以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、レーザ照射によってコンクリート部材の任意の領域をガラス化する方法であって、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)の形成が不要であることに加えて、局所的なガラス化が可能であり、更に、コンクリートの爆裂を抑制することができる簡便かつ効率的なガラス化手法を提供することにある。また、本発明は、本発明のガラス化手法によって得られる優れた耐食性や低い透水係数を有するコンクリート製排水構造物及びガラス化補修コンクリート部材を提供することも目的としている。 In light of the problems with the prior art described above, the object of the present invention is to provide a simple and efficient vitrification method for vitrifying any region of a concrete member by laser irradiation, which not only eliminates the need to form a molten area (a seed of a glass layer) by fixed-point laser irradiation, but also enables localized vitrification and suppresses concrete spalling. Another object of the present invention is to provide concrete drainage structures and vitrified-repaired concrete members that have excellent corrosion resistance and low hydraulic conductivity, which can be obtained by the vitrification method of the present invention.

本発明者は上記目的を達成すべく、コンクリート部材表面へのレーザ照射方法等について鋭意研究を重ねた結果、レーザのビーム径と出力を共に制御すること等が極めて重要であるということを見出し、本発明に到達した。 In order to achieve the above objective, the inventors conducted extensive research into methods of irradiating the surface of concrete members with a laser, and discovered that controlling both the laser beam diameter and output is extremely important, leading to the development of this invention.

即ち、本発明は、
コンクリート部材の任意の領域をガラス化する方法であって、
前記コンクリート部材の表面にレーザを照射し、
前記表面における前記レーザのビーム径を10~100μmとし、
前記レーザの出力を100~1000Wとすること、
を特徴とするコンクリート部材のガラス化方法、を提供する。
That is, the present invention provides:
A method for vitrifying any area of a concrete member, comprising:
Irradiating a laser onto the surface of the concrete member;
The beam diameter of the laser on the surface is set to 10 to 100 μm,
The output of the laser is 100 to 1000 W;
The present invention provides a method for vitrifying a concrete member, characterized by the above.

本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、レーザのビーム径を10μm以上とすることで、産業的に利用可能な程度のガラス化の速度及び効率を確保することができる。一方で、レーザのビーム径を100μm以下とすることで、コンクリートの爆裂を抑制することができる。レーザのビーム径は20~90μmであることが好ましく、30~80μmであることがより好ましく、40~70μmであることが最も好ましい。 In the concrete member vitrification method of the present invention, by setting the laser beam diameter to 10 μm or more, it is possible to ensure industrially applicable vitrification speed and efficiency. On the other hand, by setting the laser beam diameter to 100 μm or less, it is possible to suppress concrete spalling. The laser beam diameter is preferably 20 to 90 μm, more preferably 30 to 80 μm, and most preferably 40 to 70 μm.

また、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、10~100μmのビーム径に対して、レーザの出力を100W以上とすることで、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)を形成させることなく、レーザ走査領域のコンクリート部材をガラス化することができる。一方で、レーザの出力を1000W以下とすることで、コンクリートの爆裂を抑制することができる。レーザの出力は200~900Wとすることが好ましく、300~800Wとすることがより好ましく、400~700Wとすることが最も好ましい。 In addition, in the concrete member vitrification method of the present invention, by setting the laser output to 100 W or more for a beam diameter of 10 to 100 μm, the concrete member in the laser scanning area can be vitrified without forming a molten zone (a seed of a glass layer) due to fixed-point laser irradiation. On the other hand, by setting the laser output to 1000 W or less, spalling of the concrete can be suppressed. The laser output is preferably 200 to 900 W, more preferably 300 to 800 W, and most preferably 400 to 700 W.

また、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、前記レーザのパワー密度を10~50MW/cmとすること、が好ましい。パワー密度を10MW/cm以上とすることで、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)を形成させることなく、レーザ走査領域のコンクリート部材をより確実にガラス化することができる。加えて、産業的に利用可能な程度のガラス化の速度及び効率を確保することができる。また、パワー密度を50MW/cm以下とすることで、コンクリートの爆裂をより確実に抑制することができる。パワー密度は15~45MW/cmとすることがより好ましく、20~40MW/cmとすることが最も好ましい。 Furthermore, in the method for vitrifying a concrete member of the present invention, it is preferable to set the power density of the laser to 10 to 50 MW/ cm² . By setting the power density to 10 MW/cm² or more , the concrete member in the laser scanning area can be more reliably vitrified without forming a molten zone (a seed of a glass layer) due to fixed-point laser irradiation. In addition, it is possible to ensure an industrially usable vitrification speed and efficiency. Furthermore, by setting the power density to 50 MW/cm² or less , it is possible to more reliably suppress concrete spalling. A power density of 15 to 45 MW/ cm² is more preferable, and a power density of 20 to 40 MW/ cm² is most preferable.

また、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、前記レーザの走査速度を100~1000mm/secとすること、が好ましい。レーザの走査速度を100mm/sec以上とすることで、ガラス化の速度及び効率の確保と爆裂の抑制を同時に達成することができる。また、レーザの走査速度を1000mm/sec以下とすることで、ガラス化領域を安定して連続的に形成することができる。レーザの走査速度は300~800mm/secとすることがより好ましく、500~600mm/secとすることが最も好ましい。 In addition, in the concrete member vitrification method of the present invention, it is preferable to set the laser scanning speed to 100 to 1,000 mm/sec. By setting the laser scanning speed to 100 mm/sec or more, it is possible to ensure the speed and efficiency of vitrification while simultaneously suppressing spalling. Furthermore, by setting the laser scanning speed to 1,000 mm/sec or less, it is possible to form a vitrified region stably and continuously. It is more preferable to set the laser scanning speed to 300 to 800 mm/sec, and most preferably to set it to 500 to 600 mm/sec.

また、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、ファイバレーザを使用すること、が好ましい。本発明のコンクリート部材のガラス化方法に用いるレーザの種類は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々のレーザを用いることができるが、ファイバレーザを用いることで、10~100μmのビーム径と100~1000Wのレーザ出力を容易に実現することができる。 Furthermore, it is preferable to use a fiber laser in the concrete member vitrification method of the present invention. The type of laser used in the concrete member vitrification method of the present invention is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and various conventionally known lasers can be used. However, by using a fiber laser, a beam diameter of 10 to 100 μm and a laser output of 100 to 1,000 W can easily be achieved.

また、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、前記コンクリート部材の前記表面に存在する亀裂の位置、形状及び大きさを特定する第一工程と、前記亀裂に対して前記照射を施す第二工程と、を有すること、が好ましい。コンクリート部材の表面に亀裂が存在する場合、当該亀裂の位置、形状及び大きさを第一工程において予め把握し、第二工程において当該亀裂に対して正確にレーザ照射を行うことで、当該亀裂のガラス化によるコンクリート部材を効率的かつ効果的に補修することができる。 Furthermore, the method for vitrifying a concrete member of the present invention preferably includes a first step of identifying the position, shape, and size of a crack present on the surface of the concrete member, and a second step of irradiating the crack with the laser. If a crack exists on the surface of a concrete member, the position, shape, and size of the crack can be determined in advance in the first step, and the crack can be accurately irradiated with the laser in the second step, thereby efficiently and effectively repairing the concrete member by vitrifying the crack.

また、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、前記コンクリート部材をコンクリート製排水構造物とし、前記コンクリート製排水構造物の底版上面及び/又は内壁面に対して前記照射を施すこと、が好ましい。コンクリート製排水構造物の底版上面及び/又は内壁面に対してレーザ照射を施してガラス化することで、耐食性に優れたコンクリート製排水構造物を極めて効率的に製造することができる。コンクリート製排水構造物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々のコンクリート製排水構造物を対象とすることができ、例えば、コンクリート製桝、コンクリート製側溝及びコンクリート製ヒューム管等とすることができる。 Furthermore, in the method for vitrifying a concrete member of the present invention, it is preferable that the concrete member is a concrete drainage structure, and that the irradiation is applied to the upper surface of the base slab and/or the inner wall surface of the concrete drainage structure. By irradiating the upper surface of the base slab and/or the inner wall surface of the concrete drainage structure with a laser to vitrify it, a concrete drainage structure with excellent corrosion resistance can be produced extremely efficiently. The concrete drainage structure is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and can be any of a variety of conventionally known concrete drainage structures, such as concrete manholes, concrete gutters, and concrete Hume pipes.

また、例えば、既設のコンクリート製排水構造物の内面処理としてプラスチックでライニングする場合、汚泥等によるコンクリート部材表面の汚れや水分が接着を阻害するが、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においてはレーザ照射によってコンクリート製排水構造物の表面が汚泥ごと溶融してガラス化し、水分は瞬時に気化するため、これらの影響を殆ど受けない。その結果、既設のコンクリート製排水構造物に対しても好適に処理を施すことができる。 Furthermore, for example, when lining the interior of an existing concrete drainage structure with plastic, dirt on the surface of the concrete member due to sludge and other contaminants and moisture can hinder adhesion. However, with the concrete member vitrification method of the present invention, the surface of the concrete drainage structure, including the sludge, is melted and vitrified by laser irradiation, and the moisture instantly evaporates, so these effects are hardly felt. As a result, existing concrete drainage structures can also be treated effectively.

更に、本発明のコンクリート部材のガラス化方法においては、前記コンクリート部材の透水係数を1×10-7cm/s以下とすること、が好ましい。コンクリート部材表面のガラス化、特に亀裂を有する表面のガラス化によって、コンクリート部材の透水係数を1×10-7cm/s以下とすることで、信頼性及び長期安定性に優れたコンクリート部材を得ることができる。コンクリート部材の透水係数は0.5×10-7cm/s以下とすることがより好ましく、0.1×10-7cm/s以下とすることが最も好ましい。 Furthermore, in the method for vitrifying a concrete member of the present invention, it is preferable to set the hydraulic conductivity of the concrete member to 1×10 −7 cm/s or less. By vitrifying the surface of the concrete member, particularly the surface having cracks, the hydraulic conductivity of the concrete member can be set to 1×10 −7 cm/s or less, thereby obtaining a concrete member with excellent reliability and long-term stability. The hydraulic conductivity of the concrete member is more preferably 0.5×10 −7 cm/s or less, and most preferably 0.1×10 −7 cm/s or less.

また、本発明は、底版上面及び/又は内壁面の少なくとも一部にガラス化層が形成されていること、を特徴とするコンクリート製排水構造物、も提供する。なお、本発明における「ガラス化層」や「ガラス化領域」は、コンクリート部材の表面がガラス化されたものであり、当該コンクリート部材以外の原料を用いてガラス層を形成させたものではない。 The present invention also provides a concrete drainage structure characterized by the formation of a vitrified layer on at least a portion of the top surface of the base slab and/or the inner wall surface. Note that the "vitrified layer" and "vitrified area" in this invention refer to the vitrified surface of a concrete member, and do not refer to a glass layer formed using a material other than the concrete member.

本発明のコンクリート製排水構造物は、底版上面及び/又は内壁面の少なくとも一部にガラス化層が形成されており、従来一般的なコンクリート製排水構造物と比較して、耐食性が飛躍的に改善されている。ここで、ガラス化層はコンクリート製排水構造物が酸性の水と常時接する領域に形成されていることが好ましい。 The concrete drainage structure of the present invention has a vitrified layer formed on at least a portion of the top surface of the base slab and/or the inner wall surface, and has dramatically improved corrosion resistance compared to conventional concrete drainage structures. It is preferable that the vitrified layer be formed in an area of the concrete drainage structure that is constantly in contact with acidic water.

コンクリート製排水構造物は酸と反応すると劣化する。また、飲料工場等でアルカリ性の排水が排出される場合は、強化プラスチック管等を使用し、桝等のプラスチック部材を使用し難い部位においては、コンクリート部材にプラスチックをライニング等して、酸がコンクリート部材に作用しないようにする必要がある。これに対し、本発明のコンクリート製排水構造物においては、酸性の水に接する領域が化学的安定性に優れたガラス層で被覆されており、良好な耐食性が付与されている。 Concrete drainage structures deteriorate when they react with acid. Furthermore, when alkaline wastewater is discharged from beverage factories and other facilities, reinforced plastic pipes must be used, and in areas where it is difficult to use plastic components such as manholes, the concrete components must be lined with plastic to prevent the acid from acting on them. In contrast, in the concrete drainage structure of the present invention, the areas that come into contact with acidic water are covered with a glass layer that has excellent chemical stability, providing good corrosion resistance.

本発明のコンクリート製排水構造物においては、前記ガラス化層の厚さが100~20000μmであること、が好ましい。ガラス化層の厚さを100μm以上とすることで、コンクリート製排水構造物に極めて良好な耐食性を付与することができ、20000μm以下とすることで、コンクリート製排水構造物の脆化やガラス化の処理コストを低減することができる。ガラス化層のより好ましい厚さは200~15000μmであり、最も好ましい厚さは300~10000μmである。 In the concrete drainage structure of the present invention, the thickness of the vitrified layer is preferably 100 to 20,000 μm. A vitrified layer thickness of 100 μm or more can impart extremely good corrosion resistance to the concrete drainage structure, while a thickness of 20,000 μm or less can reduce the embrittlement of the concrete drainage structure and the cost of vitrification treatment. A more preferred thickness of the vitrified layer is 200 to 15,000 μm, and the most preferred thickness is 300 to 10,000 μm.

本発明のコンクリート製排水構造物は、本発明のコンクリート部材のガラス化方法によって好適に得ることができる。 The concrete drainage structure of the present invention can be suitably obtained by the concrete member vitrification method of the present invention.

更に、本発明は、コンクリート部材の表面の少なくとも一部にガラス化層が形成されており、前記ガラス化層を有する前記コンクリート部材の透水係数が1×10-7cm/s以下であること、を特徴とするガラス化補修コンクリート部材、も提供する。 Furthermore, the present invention also provides a vitrified-repaired concrete member, characterized in that a vitrified layer is formed on at least a portion of the surface of the concrete member, and the concrete member having the vitrified layer has a water permeability coefficient of 1 x 10 -7 cm/s or less.

ガラス化層が形成された領域は本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されないが、亀裂等の欠陥を有する領域をガラス化層とすることによって透水が効果的に抑制され、透水係数が1×10-7cm/s以下となっている。より好ましい透水係数は0.5×10-7cm/s以下であり、最も好ましい透水係数は0.1×10-7cm/s以下である。 The region where the vitrified layer is formed is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but by forming a region having defects such as cracks into a vitrified layer, water permeation is effectively suppressed and the water permeability coefficient is 1×10 −7 cm/s or less, more preferably 0.5×10 −7 cm/s or less, and most preferably 0.1×10 −7 cm/s or less.

また、本発明のガラス化補修コンクリート部材においては、前記ガラス化層と前記コンクリート部材の接合強度が98N/cm以上であること、が好ましい。接合強度が98N/cm以上となっていることで、ガラス化補修コンクリート部材を信頼性が要求される用途にも好適に用いることができる。 In addition, in the vitrification-repaired concrete member of the present invention, it is preferable that the bond strength between the vitrified layer and the concrete member is 98 N/cm 2 or more. With a bond strength of 98 N/cm 2 or more, the vitrification-repaired concrete member can be suitably used in applications where reliability is required.

本発明のコンクリート部材のガラス化方法によれば、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)の形成が不要であることに加えて、局所的なガラス化が可能であり、更に、コンクリートの爆裂を抑制することができる簡便かつ効率的なガラス化手法を提供することができる。また、本発明は、本発明のガラス化手法によって得られる優れた耐食性や低い透水係数を有するコンクリート製排水構造物及びガラス化補修コンクリート部材を提供することができる。 The concrete member vitrification method of the present invention not only eliminates the need to form a molten area (a seed of a glass layer) by fixed-point laser irradiation, but also enables localized vitrification, providing a simple and efficient vitrification method that can suppress concrete spalling. Furthermore, the present invention can provide concrete drainage structures and vitrified-repaired concrete members that have excellent corrosion resistance and low hydraulic conductivity, achieved by the vitrification method of the present invention.

本発明のコンクリート部材のガラス化方法(コンクリート製排水構造物の製造方法)の模式図である。1 is a schematic diagram of a method for vitrifying a concrete member (a method for manufacturing a concrete drainage structure) according to the present invention. FIG. 本発明のコンクリート部材のガラス化方法(コンクリート部材の補修方法)の模式図である。1 is a schematic diagram of a method for vitrifying a concrete member (a method for repairing a concrete member) according to the present invention. 本発明のコンクリート製排水構造物(ガラス化コンクリート製排水構造物)の模式図である。1 is a schematic diagram of a concrete drainage structure (vitrified concrete drainage structure) of the present invention. FIG. 本発明のガラス化補修コンクリート部材の模式図である。1 is a schematic diagram of a vitrification-repaired concrete member of the present invention. 実施例1で用いたコンクリート部材の外観写真である。1 is a photograph showing the appearance of a concrete member used in Example 1. 実施例1におけるレーザ照射後のコンクリート部材の外観写真である。1 is a photograph showing the appearance of a concrete member after laser irradiation in Example 1. 実施例1における耐塩酸試験の状況を示す供試体の外観写真である。1 is a photograph showing the appearance of a test specimen in a hydrochloric acid resistance test in Example 1. 実施例2で用いたコンクリート部材の外観写真である。1 is a photograph showing the appearance of a concrete member used in Example 2. 実施例2におけるレーザ照射後のコンクリート部材の外観写真である。10 is a photograph showing the appearance of a concrete member after laser irradiation in Example 2.

以下、図面を参照しながら本発明のコンクリート部材のガラス化方法及びコンクリート製排水構造物並びにガラス化補修コンクリート部材の代表的な実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、表された各構成要素の寸法やそれらの比は実際のものとは異なる場合もある。 Representative embodiments of the present invention's method for vitrifying concrete members, concrete drainage structures, and vitrified repaired concrete members will be described in detail below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these. In the following description, identical or equivalent parts will be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted. Furthermore, because the drawings are intended to conceptually explain the present invention, the dimensions and ratios of the components shown may differ from the actual dimensions.

(1)コンクリート部材のガラス化方法
本発明のコンクリート部材のガラス化方法は、コンクリート部材の表面にレーザを照射し、コンクリート部材の任意の領域をガラス化する方法であって、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)の形成が不要であることに加えて、局所的なガラス化が可能であり、更に、コンクリートの爆裂を抑制することができる。以下、本発明のコンクリート部材のガラス化方法を用いてコンクリート製排水構造物を製造する場合とコンクリート部材を補修する場合を代表例として、詳細に説明する。
(1) Method for Vitrifying Concrete Members The method for vitrifying concrete members of the present invention involves irradiating the surface of a concrete member with a laser to vitrify any region of the concrete member, and in addition to eliminating the need to form a molten area (a seed of a glass layer) by fixed-point laser irradiation, it enables localized vitrification and can also suppress concrete spalling. Below, we will explain in detail the manufacturing of a concrete drainage structure and the repair of a concrete member using the method for vitrifying concrete members of the present invention as representative examples.

(1-1)コンクリート製排水構造物の製造
図1に、本発明のコンクリート部材のガラス化方法を用いてコンクリート製排水構造物を製造する場合の模式図を示す。図1においては、コンクリート製排水構造物がコンクリート製桝であり、既設の場合を示している。
(1-1) Manufacturing of a concrete drainage structure Fig. 1 shows a schematic diagram of a concrete drainage structure manufactured using the method for vitrifying a concrete member of the present invention. In Fig. 1, the concrete drainage structure is a concrete manhole, and an existing concrete drainage structure is shown.

コンクリート製排水構造物2は地中に埋設されており、上部はマンホール4で覆われているのが一般的である。また、コンクリート製排水構造物2は塩化ビニール製等の排水管6と接続されている。 The concrete drainage structure 2 is buried underground and is typically covered on top by a manhole 4. The concrete drainage structure 2 is also connected to a drainage pipe 6 made of polyvinyl chloride or the like.

コンクリート製排水構造物2の内面に対して、ビーム径を10~100μm、レーザの出力を100~1000Wとする条件でレーザを照射することで、照射領域に良好なガラス化領域を形成させることができる。コンクリート製排水構造物2が既設の場合であり、排水管6等に接続されている場合であっても、レーザ発振器8からのレーザを走査することで容易に処理を行うことができる。なお、コンクリート製排水構造物2に対して工場施行する場合は、コンクリート製排水構造物2を回転等させてレーザを走査してもよい。 By irradiating the inner surface of the concrete drainage structure 2 with a laser at a beam diameter of 10 to 100 μm and a laser output of 100 to 1000 W, it is possible to form a favorable vitrified area in the irradiated area. Even if the concrete drainage structure 2 is already installed and connected to a drainage pipe 6, the treatment can be easily carried out by scanning the laser from the laser oscillator 8. Note that when the treatment is carried out in a factory on the concrete drainage structure 2, the concrete drainage structure 2 may be rotated or the laser may be scanned.

レーザの照射領域(ガラス化領域)は、コンクリート製排水構造物2の底版上面及び内壁面とし、水と接触する領域を網羅することが好ましく、桝内設計水位以上を想定することがより好ましい。コンクリート製排水構造物の底版上面及び内壁面に対してレーザ照射を施してガラス化することで、耐食性に優れたコンクリート製排水構造物を極めて効率的に製造することができる。コンクリート製排水構造物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々のコンクリート製排水構造物を対象とすることができ、例えば、コンクリート製桝、コンクリート製側溝及びコンクリート製ヒューム管等とすることができる。 The laser irradiation area (vitrification area) is preferably the top surface of the base slab and the inner wall surface of the concrete drainage structure 2, encompassing the entire area that comes into contact with water, and more preferably extending above the designed water level in the manhole. By irradiating the top surface of the base slab and the inner wall surface of the concrete drainage structure with a laser to vitrify them, a concrete drainage structure with excellent corrosion resistance can be produced extremely efficiently. The concrete drainage structure is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and can be any of a variety of conventionally known concrete drainage structures, such as concrete manholes, concrete gutters, and concrete fume pipes.

コンクリート製排水構造物2の表面におけるレーザのビーム径を10μm以上とすることで、産業的に利用可能な程度のガラス化の速度及び効率を確保することができ、例えば、既設のコンクリート製排水構造物2に対して処理を施す場合であっても、夜間のみで対応することもできる。一方で、当該ビーム径を100μm以下とすることで、コンクリートの爆裂を抑制することができ、現場施工においても十分に安全性を確保することができる。レーザのビーム径は20~90μmであることが好ましく、30~80μmであることがより好ましく、40~70μmであることが最も好ましい。 By setting the laser beam diameter on the surface of the concrete drainage structure 2 to 10 μm or more, it is possible to ensure an industrially usable vitrification speed and efficiency. For example, even when treating an existing concrete drainage structure 2, it is possible to carry out the treatment only at night. On the other hand, by setting the beam diameter to 100 μm or less, it is possible to suppress concrete spalling and ensure sufficient safety even during on-site construction. The laser beam diameter is preferably 20 to 90 μm, more preferably 30 to 80 μm, and most preferably 40 to 70 μm.

また、10~100μmのビーム径に対して、レーザの出力を100W以上とすることで、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)を形成させることなく、レーザ走査領域のコンクリート部材をガラス化することができる。一方で、レーザの出力を1000W以下とすることで、コンクリートの爆裂を抑制することができる。レーザの出力は200~900Wとすることが好ましく、300~800Wとすることがより好ましく、400~700Wとすることが最も好ましい。 Furthermore, by setting the laser output to 100 W or more for a beam diameter of 10 to 100 μm, it is possible to vitrify the concrete component in the laser scanning area without forming a molten zone (a seed of a glass layer) due to fixed-point laser irradiation. On the other hand, by setting the laser output to 1000 W or less, it is possible to suppress concrete spalling. Laser output is preferably set to 200 to 900 W, more preferably 300 to 800 W, and most preferably 400 to 700 W.

また、レーザのパワー密度は10~50MW/cmとすることが好ましい。パワー密度を10MW/cm以上とすることで、レーザの定点照射による溶融部(ガラス層の種)を形成させることなく、レーザ走査領域のコンクリート製排水構造物2の内面をより確実にガラス化することができる。加えて、産業的に利用可能な程度のガラス化の速度及び効率を確保することができる。また、パワー密度を50MW/cm以下とすることで、コンクリートの爆裂をより確実に抑制することができる。パワー密度は15~45MW/cmとすることがより好ましく、20~40MW/cmとすることが最も好ましい。 Furthermore, the laser power density is preferably 10 to 50 MW/ cm² . By setting the power density to 10 MW/ cm² or more, the inner surface of the concrete drainage structure 2 in the laser scanning area can be more reliably vitrified without forming a molten area (a seed of a glass layer) due to fixed-point laser irradiation. In addition, it is possible to ensure an industrially applicable level of vitrification speed and efficiency. Furthermore, by setting the power density to 50 MW/ cm² or less, concrete spalling can be more reliably suppressed. The power density is more preferably 15 to 45 MW/ cm² , and most preferably 20 to 40 MW/ cm² .

また、レーザの走査速度は100~1000mm/secとすることが好ましい。レーザの走査速度を100mm/sec以上とすることで、ガラス化の速度及び効率の確保と爆裂の抑制を同時に達成することができる。また、レーザの走査速度を1000mm/sec以下とすることで、ガラス化領域を安定して連続的に形成することができる。レーザの走査速度は300~800mm/secとすることがより好ましく、500~600mm/secとすることが最も好ましい。 The laser scanning speed is preferably 100 to 1000 mm/sec. By setting the laser scanning speed to 100 mm/sec or higher, it is possible to ensure the speed and efficiency of vitrification while simultaneously suppressing explosions. Furthermore, by setting the laser scanning speed to 1000 mm/sec or less, it is possible to form a vitrified region stably and continuously. A laser scanning speed of 300 to 800 mm/sec is more preferable, and a speed of 500 to 600 mm/sec is most preferable.

また、レーザの照射にはファイバレーザを使用することが好ましい。照射に用いるレーザの種類は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々のレーザを用いることができるが、ファイバレーザを用いることで、10~100μmのビーム径と100~1000Wのレーザ出力を容易に実現することができる。 Furthermore, it is preferable to use a fiber laser for laser irradiation. There are no particular restrictions on the type of laser used for irradiation as long as it does not impair the effects of the present invention, and various conventionally known lasers can be used. However, by using a fiber laser, it is possible to easily achieve a beam diameter of 10 to 100 μm and a laser output of 100 to 1000 W.

更に、コンクリート製排水構造物2の内面に形成されたガラス化層の厚さは100~20000μmであることが好ましい。ガラス化層の厚さを100μm以上とすることで、コンクリート製排水構造物2に極めて良好な耐食性を付与することができ、20000μm以下とすることで、コンクリート製排水構造物2の脆化やガラス化の処理コストを低減することができる。ガラス化層のより好ましい厚さは200~15000μmであり、最も好ましい厚さは300~10000μmである。 Furthermore, the thickness of the vitrified layer formed on the inner surface of the concrete drainage structure 2 is preferably 100 to 20,000 μm. A vitrified layer thickness of 100 μm or more can provide the concrete drainage structure 2 with extremely good corrosion resistance, while a thickness of 20,000 μm or less can reduce the embrittlement of the concrete drainage structure 2 and the cost of vitrification. A more preferred thickness of the vitrified layer is 200 to 15,000 μm, and the most preferred thickness is 300 to 10,000 μm.

(1-2)コンクリート部材の補修
図2に、本発明のコンクリート部材のガラス化方法を用いてコンクリート部材を補修する場合の模式図を示す。
(1-2) Repair of Concrete Members FIG. 2 is a schematic diagram showing the case where a concrete member is repaired using the method for vitrifying a concrete member of the present invention.

本発明のコンクリート部材のガラス化方法を用いてコンクリート部材を補修する場合は、コンクリート部材10の表面に存在する亀裂12の位置、形状及び大きさを特定する第一工程と、亀裂12に対して照射を施す第二工程と、を有することが好ましい。 When repairing a concrete member using the concrete member vitrification method of the present invention, it is preferable to have a first step of identifying the position, shape, and size of a crack 12 present on the surface of the concrete member 10, and a second step of irradiating the crack 12.

コンクリート部材10の表面に亀裂12が存在する場合、亀裂12の位置、形状及び大きさを第一工程において予め把握し、第二工程において亀裂12に対して正確にレーザ照射を行うことで、コンクリートのガラス化によって亀裂12の開口部を塞ぎ、亀裂12から水が侵入することによる鉄筋14の錆びを防止することができる。 If a crack 12 exists on the surface of the concrete member 10, the position, shape, and size of the crack 12 are determined in advance in the first step, and the crack 12 is accurately irradiated with a laser in the second step. This closes the opening of the crack 12 by vitrifying the concrete, preventing water from entering through the crack 12 and causing rust on the reinforcing steel 14.

コンクリート部材10の透水係数は1×10-7cm/s以下とすることが好ましい。コンクリート部材10表面のガラス化、特に亀裂12を有する表面のガラス化によって、コンクリート部材10の透水係数を1×10-7cm/s以下とすることで、信頼性及び長期安定性に優れたコンクリート部材10を得ることができる。コンクリート部材10の透水係数は0.5×10-7cm/s以下とすることがより好ましく、0.1×10-7cm/s以下とすることが最も好ましい。 The concrete member 10 preferably has a hydraulic conductivity of 1×10 −7 cm/s or less. By vitrifying the surface of the concrete member 10, particularly the surface having cracks 12, the concrete member 10 can have a hydraulic conductivity of 1×10 −7 cm/s or less, thereby obtaining a concrete member 10 with excellent reliability and long-term stability. The concrete member 10 more preferably has a hydraulic conductivity of 0.5×10 −7 cm/s or less, and most preferably has a hydraulic conductivity of 0.1×10 −7 cm/s or less.

なお、レーザの照射条件等は、コンクリート製排水構造物を製造する場合と同様であるが、亀裂12の開口部をより確実に塞ぐため、同じ領域に対してレーザ照射を重畳させてもよい。また、コンクリート部材10の補修は現場施工となることから、補修に要する時間の削減とコンクリートの爆裂の防止は極めて重要となる。 The laser irradiation conditions are the same as when manufacturing a concrete drainage structure, but laser irradiation may be superimposed on the same area to more reliably seal the opening of the crack 12. Furthermore, since repairs to the concrete member 10 are carried out on-site, reducing the time required for repairs and preventing concrete spalling are extremely important.

(2)コンクリート製排水構造物
図3に、本発明のコンクリート製排水構造物(ガラス化コンクリート製排水構造物)の模式図を示す。図3においては、コンクリート製排水構造物がコンクリート製桝の場合を示している。
(2) Concrete Drainage Structure Fig. 3 is a schematic diagram of a concrete drainage structure (vitrified concrete drainage structure) of the present invention. Fig. 3 shows a concrete drainage structure in the form of a concrete manhole.

ガラス化コンクリート部材20は、コンクリート製排水構造物2の底版上面及び内壁面にガラス化領域22が形成されていることが好ましく、ガラス化領域22が水と接触する領域を網羅することがより好ましい。また、水と接触する領域については、桝内設計水位以上を想定することが好ましい。 The vitrified concrete member 20 preferably has a vitrified area 22 formed on the top surface of the base slab and the inner wall surface of the concrete drainage structure 2, and it is more preferable that the vitrified area 22 encompasses the area that comes into contact with water. Furthermore, it is preferable that the area that comes into contact with water be above the design water level in the manhole.

コンクリート製排水構造物2の底版上面及び内壁面にガラス化領域22が形成されていることで、ガラス化コンクリート部材20には優れた耐食性が付与されている。コンクリート製排水構造物2は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々のコンクリート製排水構造物を対象とすることができ、例えば、コンクリート製桝、コンクリート製側溝及びコンクリート製ヒューム管等とすることができる。 The formation of a vitrified area 22 on the top surface of the base slab and the inner wall surface of the concrete drainage structure 2 imparts excellent corrosion resistance to the vitrified concrete member 20. The concrete drainage structure 2 is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, and can be any of a variety of conventionally known concrete drainage structures, such as concrete manholes, concrete gutters, and concrete Hume pipes.

(3)ガラス化補修コンクリート部材
図4に、本発明のガラス化補修コンクリート部材の模式図を示す。ガラス化補修コンクリート部材30は、コンクリート部材10の表面に達した亀裂12の開口部がガラス化領域22で塞がれたものである。
(3) Vitrification-repaired concrete member Fig. 4 shows a schematic diagram of a vitrification-repaired concrete member of the present invention. In the vitrification-repaired concrete member 30, the opening of a crack 12 that reaches the surface of a concrete member 10 is closed by a vitrified region 22.

コンクリート部材10の表面に亀裂12が存在する場合、亀裂12の位置、形状及び大きさを第一工程において予め把握し、第二工程において亀裂12に対して正確にレーザ照射を行うことで、コンクリートのガラス化によって亀裂12の開口部を塞ぎ、亀裂12から水が侵入することによる鉄筋14の錆びを防止することができる。 If a crack 12 exists on the surface of the concrete member 10, the position, shape, and size of the crack 12 are determined in advance in the first step, and the crack 12 is accurately irradiated with a laser in the second step. This closes the opening of the crack 12 by vitrifying the concrete, preventing water from entering through the crack 12 and causing rust on the reinforcing steel 14.

ガラス化補修コンクリート部材30の透水係数は1×10-7cm/s以下とすることが好ましい。コンクリート部材10表面のガラス化、特に亀裂12を有する表面のガラス化によって、ガラス化補修コンクリート部材30の透水係数を1×10-7cm/s以下とすることで、信頼性及び長期安定性に優れたガラス化補修コンクリート部材30を得ることができる。ガラス化補修コンクリート部材30の透水係数は0.5×10-7cm/s以下とすることがより好ましく、0.1×10-7cm/s以下とすることが最も好ましい。 The coefficient of permeability of the vitrified-repaired concrete member 30 is preferably 1×10 −7 cm/s or less. By vitrifying the surface of the concrete member 10, particularly the surface having the cracks 12, the coefficient of permeability of the vitrified-repaired concrete member 30 can be set to 1×10 −7 cm/s or less, thereby obtaining a vitrified-repaired concrete member 30 with excellent reliability and long-term stability. The coefficient of permeability of the vitrified-repaired concrete member 30 is more preferably 0.5×10 −7 cm/s or less, and most preferably 0.1×10 −7 cm/s or less.

また、ガラス化補修コンクリート部材30においては、ガラス化層とコンクリート部材10の接合強度が98N/cm以上であることが好ましい。接合強度が98N/cm以上となっていることで、ガラス化補修コンクリート部材30を信頼性が要求される用途にも好適に用いることができる。 Furthermore, in the vitrification-repaired concrete member 30, the bond strength between the vitrified layer and the concrete member 10 is preferably 98 N/cm 2 or more. With a bond strength of 98 N/cm 2 or more, the vitrification-repaired concrete member 30 can be suitably used in applications where reliability is required.

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。 The above describes representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these. Various design modifications are possible, and all such design modifications are included within the technical scope of the present invention.

≪実施例1≫
シングルモードファイバーレーザを用い、表1に示す組成を有する円盤状のコンクリート部材の表面にレーザを照射した。当該コンクリート部材の外観写真を図5に示す。コンクリート部材の表面におけるレーザビーム径は43μm、レーザ出力は500Wとした(パワー密度:34.45MW/cm)。また、レーザの走査速度を260mm/secとし、コンクリート部材表面の全面に対してレーザを照射した。なお、レーザ走査のピッチ幅は0.05mmとし、レーザの定点照射は行っていない。
Example 1
Using a single-mode fiber laser, the surface of a disk-shaped concrete member having the composition shown in Table 1 was irradiated with laser. A photograph of the concrete member's appearance is shown in Figure 5. The laser beam diameter on the surface of the concrete member was 43 μm, and the laser output was 500 W (power density: 34.45 MW/cm 2 ). The laser scanning speed was 260 mm/sec, and the entire surface of the concrete member was irradiated with laser. The pitch width of the laser scanning was 0.05 mm, and fixed-point laser irradiation was not performed.

レーザ照射後のコンクリート部材の外観写真を図6に示す。コンクリート部材の表面全体が変色しており、表面全体がガラス化されていることが分かる。なお、ガラス化したコンクリート部材は評価のために切断しており、外観写真における3本の縦線は当該切断に起因するものである。 Figure 6 shows a photograph of the appearance of the concrete member after laser irradiation. The entire surface of the concrete member has discolored, and it is clear that the entire surface has been vitrified. The vitrified concrete member was cut for evaluation purposes, and the three vertical lines in the photograph are due to this cutting.

ガラス化領域の耐食性を評価するために、ガラス化領域をコンクリート部材から破砕分離し、耐塩酸試験に供した。具体的には、ガラス化領域破砕片の重量を気乾状態で計測した後、シャーレに入った実験用塩酸(10%)に30分間浸漬して反応状況を観察したところ、ガラス化領域破砕片からの発泡は僅かであり、反応が穏やかであることが確認された。次いで、30分間浸漬後のガラス化領域破砕片の重量を気乾状態で計測し、重量変化を評価した。なお、これらの評価は5つのガラス化領域破砕片について行った。得られた重量変化の結果を表2に示す。 To evaluate the corrosion resistance of the vitrified region, the vitrified region was crushed and separated from the concrete component and subjected to a hydrochloric acid resistance test. Specifically, the weight of the crushed vitrified region fragments was measured in an air-dry state, and then the fragments were immersed in laboratory hydrochloric acid (10%) in a petri dish for 30 minutes to observe the reaction. It was confirmed that there was only slight foaming from the crushed vitrified region fragments and that the reaction was mild. The weight of the crushed vitrified region fragments was then measured in an air-dry state after 30 minutes of immersion, and the weight change was evaluated. These evaluations were performed on five crushed vitrified region fragments. The weight change results are shown in Table 2.

比較として、ガラス化を施していないコンクリート部材についても、上記と同様にして耐食性を評価した。コンクリート部材破砕片を実験用塩酸(10%)に30分間浸漬して反応状況を観察したところ、コンクリート部材破砕片から多くの気泡が発生し、激しく反応が進んでいる様子が観察された。得られた重量変化の結果を表2に示す。 For comparison, the corrosion resistance of non-vitrified concrete members was evaluated in the same manner as above. Crushed concrete pieces were immersed in laboratory hydrochloric acid (10%) for 30 minutes and the reaction status was observed. Numerous bubbles were generated from the crushed concrete pieces, indicating that the reaction was progressing vigorously. The weight change results are shown in Table 2.

ガラス化したコンクリート部材とガラス化していないコンクリート部材について、実験用塩酸(10%)に浸漬前、浸漬中及び浸漬後の外観写真を図7に示す。ガラス化していない場合は浸漬後のコンクリート部材の表面が溶解によって荒れているが、ガラス化した場合は殆ど変化していない。表2の重量変化についても、ガラス化した場合は変化が小さく、ガラス化領域は極めて良好な耐食性を有していることが分かる。 Figure 7 shows photographs of the appearance of vitrified and non-vitrified concrete components before, during, and after immersion in experimental hydrochloric acid (10%). In the non-vitrified concrete components, the surface of the concrete components after immersion is roughened by dissolution, but in the vitrified concrete components, there is almost no change. Regarding the weight change in Table 2, there is also little change in the vitrified components, demonstrating that the vitrified region has extremely good corrosion resistance.

≪実施例2≫
図8に示す表面に亀裂を有するコンクリート部材に対してレーザ照射を施し、当該亀裂の開口部にガラス化領域を形成させた。コンクリート部材の組成は実施例1と同様である。
Example 2
The concrete member having a crack on its surface as shown in Figure 8 was irradiated with laser light to form a vitrified region at the opening of the crack. The composition of the concrete member was the same as in Example 1.

レーザ照射の前工程として、コンクリート部材表面の亀裂の位置、形状及び大きさを把握し(第一段階)、実施例1と同様のレーザ照射条件を用いて当該亀裂に沿ってレーザを照射した(第二段階)。レーザ照射後のコンクリート部材の外観写真を図9に示す。亀裂に沿ってガラス化領域が形成され、開口部が塞がっていることが分かる。 As a preliminary step to laser irradiation, the position, shape, and size of the crack on the surface of the concrete member were identified (first step), and the laser was then irradiated along the crack using the same laser irradiation conditions as in Example 1 (second step). Figure 9 shows a photograph of the appearance of the concrete member after laser irradiation. It can be seen that a vitrified region has formed along the crack, sealing the opening.

2・・・コンクリート製排水構造物、
4・・・マンホール、
6・・・排水管、
8・・・レーザ発振器、
10・・・コンクリート部材、
12・・・亀裂、
14・・・鉄筋、
20・・・ガラス化コンクリート部材、
22・・・ガラス化領域、
30・・・ガラス化補修コンクリート部材。
2... Concrete drainage structures,
4...manhole,
6...Drain pipe,
8...laser oscillator,
10...Concrete member,
12...cracks,
14...reinforcing bars,
20... Vitrified concrete member,
22... Vitrification region,
30... Vitrified repair concrete member.

Claims (5)

コンクリート部材の任意の領域をガラス化する方法であって、
前記コンクリート部材の表面にレーザを照射し、
前記表面における前記レーザのビーム径を10~100μmとし、
前記レーザの出力を100~1000Wとし、
前記レーザのパワー密度を10~50MW/cm とし、
前記レーザの走査速度を100~1000mm/secとすること、
を特徴とするコンクリート部材のガラス化方法。
A method for vitrifying any area of a concrete member, comprising:
Irradiating a laser onto the surface of the concrete member;
The beam diameter of the laser on the surface is set to 10 to 100 μm,
The output of the laser is 100 to 1000 W,
The power density of the laser is 10 to 50 MW/cm 2 ;
The scanning speed of the laser is set to 100 to 1000 mm/sec.
A method for vitrifying concrete members, characterized by:
ファイバレーザを使用すること、
を特徴とする請求項に記載のコンクリート部材のガラス化方法。
Using a fiber laser;
2. The method for vitrifying a concrete member according to claim 1, wherein the vitrification step comprises:
前記コンクリート部材の前記表面に存在する亀裂の位置、形状及び大きさを特定する第一工程と、
前記亀裂に対して前記照射を施す第二工程と、を有すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載のコンクリート部材のガラス化方法。
a first step of identifying the location, shape, and size of cracks present on the surface of the concrete member;
a second step of irradiating the crack;
3. The method for vitrifying a concrete member according to claim 1 or 2 , wherein:
前記コンクリート部材をコンクリート製排水構造物とし、
前記コンクリート製排水構造物の底版上面及び/又は内壁面に対して前記照射を施すこと、
を特徴とする請求項1~のうちのいずれかに記載のコンクリート部材のガラス化方法。
The concrete member is a concrete drainage structure,
applying the irradiation to the upper surface of the bottom slab and/or the inner wall surface of the concrete drainage structure;
The method for vitrifying a concrete member according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
前記コンクリート部材の透水係数を1×10-7cm/s以下とすること、
を特徴とする請求項1~のうちのいずれかに記載のコンクリート部材のガラス化方法。
The concrete member has a coefficient of permeability of 1×10 −7 cm/s or less.
The method for vitrifying a concrete member according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that:
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