無機質浸透性表面保護剤塗布コンクリートの耐凍害性の検討
Examination of the freeze-thaw resistance of inorganic system osmosis surface protection concrete.
北見工業大学 ○正会員 岡田 包儀，正会員 井上 真澄，正会員 猪狩 平三郎 岡三リビック株式会社 工藤 章光，安達 謙二
1.背景及び目的
近年、耐久性向上の観点からコンクリート表面を保護 する樹脂系塗膜材料や浸透性表面保護剤及び浸透性吸水 防止剤等、多種にわたり使用1)されている。
本研究は、これらの表面改質に関する材料の一つであ る無機質浸透性表面保護剤塗布コンクリートの耐凍害性 に関する基礎的評価を行うことを目的とした。
2.試験方法
2.1 コンクリート供試体 (1）使用材料
a) コンクリートの使用材料
セメント：普通ポルトランドセメント，
密度 3.16 g/cm３，
粗骨材：陸砂利（幕別町産），表乾密度 2.65 g/cm３， 最大寸法 25 mm
細骨材：陸砂（幕別町産），表乾密度 2.62 g/cm３， 混和剤：ＡＥ剤（標準型）
b) 無機質浸透性コンクリート表面保護剤2)
本研究で使用した無機質浸透性コンクリート表面保護 剤の性状を、次に示す．
主成分：ケイ酸ナトリウム・ケイ酸カリウム 外観：無色，液体，密度：1.2 g/cm３以上 PH：11.0〜12.0，危険有害性：不燃性，無毒性 (2) コンクリートの配合
a）コンクリートの配合を表−１〜２に示す。
コンクリートの配合に関しては、2 種類設定し一つは 土木用コンクリートで一般的なものを想定し W/C=55%と した。また、もう一種は W/C=55%〜60%以上になると水 密性は減少しこれに伴い凍害の影響も顕著に現れてくる ため建築用コンクリートに使用される W/C=70%の配合を 設定した。
表−１ コンクリートの配合（W/C=55%）
W C S G
AE剤55 45 160 291 829 1025
C×0.006%W/C s/a 単位量 (kg/m
3)
表−２ コンクリートの配合（W/C=70%）
W C S G
AE剤70 48 165 236 900 986
C×0.006%W/C s/a 単位量 (kg/m
3)
練り上がり目標性状値は、スランプ：8.0cm±1.5cm，
空気量：4.5%±1.0%と設定した。
2.2 試験項目と方法
圧縮強度試験方法は、標準養生による材齢 28 日の供 試体を JIS A 1108「コンクリートの圧縮強度試験方 法」により行う。
凍結融解試験については、JIS A 1148-2001「コンク リートの凍結融解試験方法」に基づき行う。
なお、凍結融解開始材齢については、2.3 に示す作業 工程を経て材齢 64 日から開始する。
2.3 凍結融解試験用供試体の作業工程及び内容 凍結融解試験用角柱供試体の試験開始迄の作業目的・
工程について以下に示す。
①標準養生による強度の確保（標準養生 28 日）
②表面保護剤の含浸効果を高めるため気乾養生3)
（対象：無塗布及び塗布用供試体，
気乾養生：材齢 29〜35 日）
③-1 表面保護剤の塗布（対象：塗布用供試体）
③-2 散水養生（1 回／1 日）
（対象：無塗布及び塗布用供試体，材齢 36〜42 日）
④ 再標準養生による表層改質化の向上
（材齢 43〜64 日）
なお、無塗布用供試体については、水分の影響を表面 保護剤塗布用供試体と同等な水分補給条件（②及び③-2 に示す）とした。
また、③-1 での表面保護剤の塗布方法については、
紙ヤスリでコンクリート供試体表面のレイタンス等を除 去し、その後、表面保護剤（2 倍希釈液）を２度コンク リート面に塗布を行った。
以上の各作業工程を実施し、凍結融解試験（材齢 64 日）を開始した。
凍結融解試験の条件数については、計 4 条件とし各記 号を次のように設定した。
①W/C=55% 無塗布：55−P，②W/C=55% 塗布：55−S
③W/C=70% 無塗布：70−P，④W/C=70% 塗布：70−S
3. 測定結果
圧縮強度試験（材齢 28 日）について W/C=55%では、
36.7N/mm２、W/C=70%では 25.4N/mm２の結果であった 。 W/C の違いが圧縮強度へ及ぼす影響について W/C が 70％においては、W/C が 55％と比較し 30.8％の強度低 下率であった。
凍結融解試験による凍結融解回数と相対動弾性係数の 試験結果を図−１に示す。
60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0
0 36 65 94 110 143 178 212 248 271 300 凍結融解回数 回
相対動弾性係数 ％
55-P 55-S 70-P 70-S
図−１ 凍結融解回数と相対動弾性係数の関係
試験終了時（300 サイクル）の凍結融解供試体のスケ
平成23年度 土木学会北海道支部 論文報告集 第68号
Ｅ－３
ーリング状況を写真−１〜４に示す。
写真−１ 凍結融解によるスケーリング （W/C=55%，無塗布，300 サイクル）
写真−２ 凍結融解によるスケーリング （W/C=55%，塗布，300 サイクル）
写真−３ 凍結融解によるスケーリング （W/C=70%，無塗布，300 サイクル）
写真−４ 凍結融解によるスケーリング （W/C=70%，塗布，300 サイクル）
凍結融解試験による凍結融解回数と質量減少率の試験 結果を図−２に示す。
-2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00
0 36 65 94 110 143 178 212 248 271 300
凍結融解回数 回
質量減少率 ％ 55-P
55-S 70-P 70-S
図−２ 凍結融解回数と質量減少率の関係
4. 結論
無機質浸透性表面保護剤塗布コンクリートの耐凍害性 改善効果について次のことが明らかになった。
(1) 相対動弾性係数から評価した耐凍害性
凍 結 融 解 300 回 終 了 時 の 相 対 動 弾 性 係 数 は 、 55- P=94.5％、55-S=97.7％、70-P=86.5％、70-S=89.6％と、
いずれのケースも耐凍害性は良好であった。
また、無機質浸透性表面保護剤塗布コンクリートにつ いてプレーンコンクリートと比較し相対動弾性係数が W/C＝55％では＋3.2 ポイント、W/C＝70％では＋3.1 ポ イントの耐凍害性改善傾向が認められた。
このことから無機質浸透性表面保護剤塗布コンクリー トは、プレーンコンクリートと比較し何れの W/C におい ても相対動弾性係数が＋3 ポイント程度高く、耐凍害性 の改善傾向が認められた。
(2) 質量減少率から評価したスケーリング
凍結融解 300 回終了時の質量減少率については、55- P=0.36％、55-S=-0.13％、70-P=3.87％、70-S=1.30％と なり、W/C 及び無機質浸透性表面保護剤塗布の有無によ る影響が比較的顕著に認められた。
W/C＝55％では、全般的にスケーリングが少ないため 質量減少率は低くなっているが、無機質浸透性表面保護 剤塗布コンクリートはプレーンコンクリートと比較し、
0.49 ポイントのスケーリング抑制効果が認められた。
W/C＝70％では、全般的にスケーリングが多く質量減 少率は高くなっているが、無機質浸透性表面保護剤塗布 コンクリートとプレーンコンクリートと比較した場合、
プレーンコンクリートが、2.57 ポイントと高く顕著な 差が認められた。このプレーンコンクリートの質量減少 率は、無機質浸透性表面保護剤塗布コンクリートと比較 し、約 3 倍（2.98 倍）の相当量である。
この結果スケーリングによる質量減少率については、
何れの W/C においても無機質浸透性表面保護剤のスケ ーリング抑制効果が認められた。また、その効果につい ては、W/C により異なり、W/C が高くなるほど、無機質 浸透性表面保護剤塗布コンクリートのスケーリング抑制 効果が顕著であった。
参考文献
1)コンクリートの表面被覆および表面改質に関する技術 の現状（コンクリート技術シリーズ No.58），土木学会 コンクリート委員会コンクリートの表面被覆および表面 改質技術研究小委員会,2004.3
2)遠藤裕丈，表面含浸工法による劣化抑制対策の現状と 課題,コンクリート工学 Vol.48.No.5,2010.5,pp97-100 3)遠藤裕丈・田口史雄・吉田行，ケイ酸塩系表面含浸材 によるコンクリートの品質向上効果の基礎的評価，寒地 土木研究所月報 No.675 2009 年 8 月
