具体实施方式

本发明人对从沉积岩的地层中发现的称为凝结物(concretion)的球状的块进行了研究。这种凝结物是非常致密且硬的碳酸钙(CaCO3)的块，在多数情况下，其内部含有化石。凝结物也发现于数万年至数千万年前的地层中，但即使在周围的基岩、地层因长年暴露于自然环境而风化的情况下，凝结物在大多数情况下也保持未风化的球状的形状。可知内部的化石的保存状态也极其良好，在数千万年间几乎没有变质地被保存。

根据本发明人的研究，弄清楚了凝结物由以下过程形成：作为化石而包含于内部的构成生物的体组织的碳成分作为碳酸氢根离子(HCO₃ ^-)而从开口等渗出至外部，在浓度梯度的作用下在周围的地层中扩散，并与存在于地层中的钙离子发生化学反应，作为在水中的溶解度小的碳酸钙而沉淀。根据该机制，凝结物以构成生物的躯体的碳成分作为碳酸氢根离子而向外部渗出的器官为中心而快速成长为球状，在生物周围短期内形成即使暴露于自然环境中也不会风化的化学性质极为稳定且致密的屏障，之后，在数千万年间，以良好的状态保存内部的生物的化石。

本发明人想到：能够通过应用这种机制而在用于形成水泥、混凝土等的结构的母材的外表面形成碳酸钙等的难溶性盐的表面层，来抑制结构材料的劣化，飞跃性地提高结构物的强度和耐久性。

即，本申请的实施方式的结构材料包括：母材，其用于形成结构；以及离子供给源，其存在于母材的内部或者表面，并用于供给构成在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度为第一值以下的难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方。

由于不存在从建造起历经数千年以上的混凝土结构物，因此谁也不知道已经建造完毕的混凝土结构物是否在今后也能长期耐用。然而，凝结物的存在证明了由碳酸钙形成的表面层具有数千年以上长期且持续地暴露于自然环境中也不会变质的耐久性。通过用以与凝结物相同的机制形成的碳酸钙等的表面层覆盖结构材料而能够建造可半永久性耐久的结构物受到期待。

难溶性盐例如为碳酸钙，离子供给源例如供给钙离子。在该情况下，与凝结物的生成过程相反地，从离子供给源供给的钙离子将存在于母材的内部的空隙、周围的水等作为介质而扩散至母材的表面、内部的空隙，并与存在于母材周围的碳酸氢根离子或者碳酸根离子(CO₃ ^2-)发生化学反应而沉淀碳酸钙。由此，与凝结物同样地，能够用由碳酸钙等的难溶性盐形成的表面层覆盖结构材料的表面、内部的空隙，因此能够抑制结构材料周围的水、溶解于水的酸、碱、氧化剂、还原剂等的物质浸入于结构材料的内部而导致的结构材料的化学上的变质、结构材料因温度变化等的环境条件而劣化、结构材料的强度因构成母材的成分向外部浸出而下降的情况，能够提高结构材料的耐久性。此外，由于能够用硬的难溶性盐的表面层覆盖结构材料的表面，同时，结构材料的内部的空隙被难溶性盐填充，因此能够提高结构材料的强度。也可以与凝结物的生成过程同样地，从离子供给源供给碳酸氢根离子，并通过与结构材料周围的钙离子的化学反应来生成碳酸钙的沉淀。

难溶性盐只要在结构材料所配设的环境的温度下的水中的溶解度非常低，化学性质稳定且不会污染周围的自然环境即可，也可以是例如碳酸钙、碳酸镁、碳酸亚铁(菱铁矿(siderite))等的碳酸盐、碳酸钙镁(CaMg(CO₃)₂、白云石(dolomite))等的复盐、硫酸钙等的硫酸盐等。碳酸钙的溶解度也取决于晶体结构等，在20℃下约为0.0015[g/100g水]，碳酸镁的溶解度在20℃下为0.039[g/100g水]，碳酸亚铁的溶解度在20℃下为0.00006554[g/100g水]，硫酸钙的溶解度在20℃下为0.24[g/100g水]。因此，第一值作为在20℃的100g的水中的溶解度，也可以是例如0.3，更优选为可以是0.04，进一步优选为也可以是0.002。难溶性盐的溶解度只要比作为母材的主成分的化合物的溶解度低即可。即，第一值也可以是作为后述的母材的主成分的化合物、例如氢氧化钙、硫酸钙等的溶解度的值。

难溶性盐也可以根据结构材料所配设的环境而适当选择。例如，碳酸钙可以通过与二氧化碳的化学反应而变为在水中的溶解度较高的碳酸氢钙，因此在将结构材料配设于二氧化碳的浓度较高的环境的情况下，也可以将用于供给形成碳酸钙以外的难溶性盐的离子的离子供给源包含于结构材料。此外，由于碳酸钙可以通过与酸的化学反应而溶解，因此在将结构材料配设于pH较低的环境的情况下，也可以将用于供给氢氧化物难溶于水的铁(III)离子等的离子的离子供给源包含于结构材料。由此，即使结构材料的表面、内部或者周围的碳酸钙因存在于结构材料周围的酸而被溶解，但由于酸被碳酸钙中和而pH上升，难溶性的氢氧化物发生沉淀，因此也能够用所沉淀的氢氧化物覆盖结构材料的表面、填充内部或者周围的空隙。用于形成难溶性的氢氧化物的离子也可以是例如铁(III)离子、铝离子、铜(II)离子、锌离子、锰离子等。

在结构材料被配设于地下、海底等的情况下，从离子供给源供给的离子将涌出至结构材料周围的地层、基岩的地下水、结构材料周围的海水当作介质而从结构材料的表面向外部扩散。由此，与凝结物同样地，在结构材料的表面形成的难溶性盐的表面层朝向结构材料的外部成长而厚度增加，因此能够进一步提高结构材料的耐久性和强度。

此时，由于这些离子也会扩散至存在于结构材料周围的基岩、地层等的空隙、龟裂等，因此也在空隙、龟裂中形成难溶性盐。由此，能够用难溶性盐封闭存在于结构材料周围的基岩的龟裂、空隙等，因此能够提高结构材料周围的基岩的强度，同时，能够抑制从周围的基岩的龟裂等涌出的地下水、海水等浸入到结构材料中。从离子供给源供给的离子在这种离子的浓度梯度的作用下扩散，而通常，由于结构材料周围原先存在的这种离子的浓度低，因此即使不给予外力等，也能够容易地使这种离子向存在于结构材料周围的基岩的空隙、龟裂扩散。此外，由于离子是以溶解于水的状态进行扩散，因此即使在地下深处也能够与孔隙水压力无关地、容易使向原子、分子级的极其微小的空隙、龟裂等离子扩散，并在此处形成难溶性盐而进行封闭，因此能够更确实地对结构材料周围进行止水。这种对于从基岩浸入的地下水的长期且确实的止水是上述现有技术所不能实现的。此外，由于难溶性盐的沉淀的量是由阳离子和阴离子的浓度与难溶性盐的溶度积所决定，因此不会生成过量的难溶性盐的沉淀。因此，也能够解决在将填充材料压入空隙而封闭的现有技术中，因过量的填充材料的压入而使结构材料、周围的基岩等受到压迫而可能导致龟裂、破坏的问题。

从离子供给源供给的离子从结构材料的表面向外部的扩散的量、速度是根据结构材料周围的离子的扩散系数、结构材料所配设的环境的温度下的难溶性盐在水中的溶解度、从离子供给源供给的离子的量和供给速度等来决定的。因此，根据结构材料周围的离子的扩散系数和结构材料所配设的环境的温度下的难溶性盐在水中的溶解度而恰当选择从离子供给源供给的离子的量和供给速度，由此能够对用难溶性盐而在结构材料的表面形成的表面层的厚度、被难溶性盐封闭的结构材料周围的空隙、龟裂的范围等进行控制。

图1示出用于估算凝结物的形成速度的形成速度图解。本图是根据由称为角贝的生物形成的凝结物的反应边的宽度估算的用于估算凝结物的形成速度的图解，纵轴表示碳酸氢根离子的扩散速度，横轴表示伴随与钙离子反应而生成碳酸钙的沉淀的反应速度。若碳酸氢根离子的扩散速度过慢，则会较早地在角贝的附近形成碳酸钙的致密的层，碳酸氢根离子无法进一步扩散至其以外的外侧，因此反应边的厚度会变薄。另一方面，若碳酸氢根离子的扩散速度过快，则在碳酸钙的沉淀的作用下使凝结物成长之前，碳酸氢根离子会扩散至更外侧，因此凝结物只能够成长至一定程度的厚度。因此，根据结构材料周围的温度下的离子的扩散系数来以合适的速度供给合适的量的离子，由此，能够形成所期望的厚度的表面层。

应在结构材料的表面形成的表面层的厚度根据结构材料所配设的位置的深度、结构材料周围的基岩的强度和成分、结构材料周围的地下水的量、溶解于结构材料周围的地下水的化学物质的成分和量等来确定即可。将离子供给源的种类、可供给的离子的量、配设离子供给源的位置和方式等设计为以形成被确定的厚度的表面层的量和供给速度来供给离子。

离子供给源也可以包含吸附有所要供给的离子的离子交换树脂。在该情况下，能够根据所要供给的离子的种类、溶解于结构材料周围的地下水的化学物质的成分、量、pH等，来选择或者设计以合适的量和供给速度来释放离子的离子交换树脂。

离子供给源也可以包含内包并徐徐释放所要供给的离子的胶囊。内包于胶囊的离子可以作为在结构材料所配设的环境的温度下在水中的溶解度大于第一值的易溶性盐而被含有，也可以作为吸附有离子的离子交换树脂而被含有。例如，在供给钙离子的离子供给源的情况下，易溶性盐可以是在20℃的水中的溶解度为74.5[g/100g水]的氯化钙(CaCl₂)、121.2[g/100g水]的硝酸钙(Ca(NO₃)₂)、16.6[g/100g水]的碳酸氢钙(Ca(HCO₃)₂)等。在该情况下，也能够根据应供给的离子的种类、溶解于结构材料周围的地下水的化学物质的成分、量、pH等，来选择或者设计以合适的量和供给速度来释放离子的胶囊的材质、厚度、形状等。在离子供给源包含胶囊的情况下，胶囊可以埋入于结构材料的内部。例如，可以预先混练入成为结构材料的母材的水泥、混凝土等中。

离子供给源也可以包含含有所要供给的离子的片材(sheet)。片材所含有的离子可以作为在结构材料所配设的环境的温度下在水中的溶解度比第一值大的易溶性盐而被含有，也可以作为吸附有离子的离子交换树脂而被含有。在该情况下，也能够根据所要供给的离子的种类、溶解于结构材料周围的地下水的化学物质的成分、量、pH等，来选择或者设计以合适的量和供给速度来释放离子的片材的材质、厚度、形状等。在离子供给源包含片材的情况下，片材可以贴设于结构材料的表面、结构材料所配设的基岩或者地层等。

离子供给源根据应供给的离子的种类、溶解于结构材料周围的地下水的化学物质的成分、量、pH等，按照能够以合适的量和供给速度释放离子的量和分布而被配设于结构材料的内部或者周围。为了确定应供给的离子的种类，在用结构材料建造结构物时，需取得与母材所配设的场所或者其周围已经存在或者预计将来存在的物质或者矿物的组成相关的信息。以与母材所配设的场所或者其周围已经存在或者预计将来存在的物质或者矿物的组成相对应的种类或者量来设置离子供给源。例如，如上所述，可以根据周围的pH而供给形成难溶性的氢氧化物的阳离子。此外，也可以含有磷酸等的pH调节剂。在应供给的种类的离子存在于周围的情况下，由于应供给的离子的量没有必要全部由供给源供给，因此可以根据存在于周围的离子的量来减少应供给的离子的量。由此，即使在建造大规模的结构物的情况下，也能够抑制结构物的成本。

从配设结构材料起的比较短期间内，从离子供给源供给的离子将水作为介质而向结构材料的内部、表面、外部扩散，并在结构材料的表面形成难溶性盐的表面层。关于成为用于使离子扩散的介质的水，在结构材料配设于地下的情况下为涌出至结构材料周围的地下水，在结构材料配设于海中等的水中的情况下为海水等的水，在结构材料配设于屋外的情况下为雨水、空气中的水分，在结构材料配设于屋内的情况下为空气中的水分等。若在结构材料的表面形成足够厚的表面层，则在此之后，由于水分等向结构材料的内部的浸入被表面层抑制，因此能够抑制结构材料的内部的劣化。

即使在形成表面层之后，因由地震、地壳变动、潮汐、台风等引起的外力等而在表面层、结构材料的内部产生了空隙、龟裂，在残留有从结构材料所包含的离子供给源供给的离子的情况下，从离子供给源供给的离子向表面层、结构材料的内部的空隙、龟裂扩散，因此也能够借助在与反荷离子的反应下所沉淀的难溶性盐来填充或者封闭空隙、龟裂。如此，根据本实施方式的技术，能够给结构材料赋予自我修复功能，因此能够进一步提高结构材料的耐久性。优选为，离子供给源被设计成在形成结构材料的表面层之后也使从离子供给源供给的离子残留。除了设计为用于供给在结构材料的配设之后立即在结构材的表面形成表面层所需的离子的离子供给源之外，还可在表面层的附近追加配设如下的离子供给源：即，使在结构材料受到在表面层产生空隙、龟裂等的损伤的外力时在该外力的作用下破断而释放出内容物的胶囊等的容器中内包有含离子的易溶性盐、离子交换树脂等的离子供给源。

在结构材料配设于屋外或者屋内等的、周围几乎不存在用于生成难溶性盐的反荷离子的环境的情况下，也可使结构材料含有用于供给构成难溶性盐的阳离子的第一离子供给源和用于供给成为反荷离子(反离子、配对离子)的阴离子的第二离子供给源，或者将第一离子供给源和第二离子供给源配设于结构材料的内部或者周围。在该情况下，同样地离子供给源的种类、可供给的离子的量、配设离子供给源的位置和方式等设计成使离子以在结构材料的表面形成所期望的厚度的表面层的量和供给速度供给。配设第一离子供给源和第二离子供给源的位置、量、分布等设计成使从第一离子供给源供给的阳离子的浓度和从第二离子供给源供给的阴离子的浓度在应形成表面层的位置处超过溶度积。

结构材料的母材可含有由与构成难溶性盐的阳离子或者阴离子相同种类的阳离子或者阴离子构成的、在结构材料所配设的环境的温度下在水中的溶解度为大于第一值的第二值以下的难溶性化合物。在该情况下，离子供给源构成为可供给难溶性盐和难溶性化合物共通的离子。例如，难溶性盐和难溶性化合物可以是钙的难溶性盐，更加具体地，难溶性盐可以为碳素钙，难溶性化合物可以是作为水泥、混凝土等的主成分的氢氧化钙或者硫酸钙。由此，即使地下水、雨水等浸入到混凝土等的结构材料的内部，由于在从离子供给源供给的钙离子的作用下结构材料的内部的难溶性化合物的溶解平衡能够向固体侧移动，因此也能够抑制钙离子从母材溶出。因此，能够抑制构成母材的钙离子逐渐向外部浸出而流失，从而在母材的内部产生微细的空隙、龟裂而导致的结构材料的强度劣化，因此能够长期维持结构材料的强度，甚至，能够飞跃性地提高结构材料的耐久性。

氢氧化钙在20℃的水中的溶解度为0.173[g/100g水]，硫酸钙在20℃的水中的溶解度为0.24[g/100g水]。因此，第二值例如为1，优选为0.5，更加优选为0.25，进一步优选为0.2。难溶性化合物的溶解度低于离子供给源所含有的易溶性盐的溶解度即可。即，第二值也可以是上述的易溶性盐的溶解度的值。此外，第一值和第二值表示一个结构材料所含有的难容性盐和难溶性化合物的溶解度的关系。即，只要由某一结构材料所含有的离子供给源供给的离子所形成的难溶性盐的溶解度低于该结构材料的母材所含有的难溶性化合物的溶解度即可。例如，在将主成分为硫酸钙的石膏作为母材来使用的情况下，作为难溶性盐来选择溶解度小于硫酸钙的碳酸钙等，但在将溶解度大于硫酸钙的化合物作为母材来使用的情况下，作为难溶性盐来选择硫酸钙也可。

图2示意性地示出实施方式的结构物的示例。利用本申请的技术来建造工业废弃物、辐射性废弃物等的地下处置场50而能够确实地封闭地下处置场50的外壁，因此能够长期防止有害物质、辐射能等从地下处置场50泄漏。此外，利用本申请的技术来建造隧道60等的地下结构物而能够确实地封闭地下结构物的外壁的同时，能够填充地下结构物和地基之间的隧道接触部的空隙，因此可实现长期的止水，能够提高地下结构物的强度和耐久性。进而，利用本申请的技术来密封建造地下处置场50、隧道60等时所钻凿的钻孔10，由此能够长期维持钻孔10的封闭。

图3示意性地示出实施方式的结构物的示例。如3所示的结构物40是用于封闭在地下所钻凿的钻孔10的结构物，包括与地基连接的基础41和与基础41连接的棒状的躯体42。基础41和躯体42由本申请的结构材料20形成。建设地下处置场50等的地下设施、隧道60等的地下结构物等时，为了调查地下的地质、地下水的量等而钻凿多个钻孔10。以往，往钻孔10内压入水泥等而封闭钻孔10，但这不可能完全封闭，若由于水泥等的经年劣化而产生许多龟裂、空隙，则这些龟裂、空隙可能会成为地下水等的移动路径。在地下建设辐射性处置场等时，即使是微小的空隙也有可能使辐射线、辐射能泄漏，因此需要长期且更加确实地封闭钻孔10。若利用具备水泥等的母材21和离子供给源22的本实施方式的结构材料20来封闭钻孔10，则从离子供给源22供给的离子向钻孔10周围的微细的龟裂12、空隙扩散，并与存在于周围的反荷离子进行化学反应而形成难溶性盐30，因此能够更加确实地封闭钻孔10。此外，即使在作为母材21的水泥等经年劣化而产生龟裂、空隙的情况下，由于从离子供给源22供给的离子向龟裂、空隙扩散，并与反荷离子进行化学反应而形成难溶性盐，因此也能够封闭产生的龟裂、空隙，能够长期封闭钻孔10。

也可以在压入水泥等母材21之前，将片状的离子供给源22贴设于钻孔10的壁面，之后，将水泥等母材21压入于钻孔10的内部。也可以在压入母材21之前，将含有离子交换树脂或者胶囊状的离子供给源22的液体往钻孔10的内部注入而将离子供给源22涂布于钻孔10的壁面，之后，将水泥等母材21压入于钻孔10的内部。也可以在压入母材21之前，将离子交换树脂或者胶囊状的离子供给源22与母材21进行混练，之后，将包含离子供给源22和母材21的结构材料20压入于钻孔10的内部。也可以将氧化硅、氧化铝、沙子、破碎周围的基岩而得到的物质等作为填充材料而进一步地混练于母材21。由此，能够降低建造的成本，同时，能够保护结构材料、难溶性盐的密封而不受酸等的影响，提高耐久性。

图4示意性地示出实施方式的结构物的示例。图4所示的结构物40是构成用于隔开形成在地下的空洞、地下处置场50等的设施、隧道60等的空间14和周围的基岩16的壁面的结构物，具备以与地基连接的方式固定设置在地基上的基础41和以与基础41连接的方式形成在基础41上的隧道状的躯体42。躯体42具备竖直设置在基础41上的壁面和设置在壁面之上的屋顶体。基础41和躯体42由本申请的结构材料20形成。在图4的示例中，在由混凝土等的母材21形成的壁面的外侧贴设有片状的离子供给源22。由此，离子能够从离子供给源22的片材扩散至外侧的基岩16中，并通过难溶性盐30来封闭基岩16中的龟裂12、基础41和基岩16之间的隧道接触部的空隙，因此能够提高基岩16的强度，抑制地下水等的涌出。此外，由于离子能够从离子供给源22的片材扩散至内侧的母材21，并在母材21的表面形成难溶性盐的表面层，因此能够提高结构材料20的强度和耐久性。

也可以在将混凝土等的母材21配设于壁面之前，将片状的离子供给源22贴设于隧道等的空间14的周围的基岩16，之后，在片材的内侧配设母材21。也可以在配设母材21之前，将含有离子交换树脂或者胶囊状的离子供给源22的液体涂布或者喷涂于隧道周围的基岩16而形成离子供给源22的被膜，之后，在被膜的内侧配设母材21。也可以在配设母材21之前，将离子交换树脂或者胶囊状的离子供给源22与母材21进行混练，之后，将包含离子供给源22和母材21的结构材料20配设于隧道周围的基岩16。也可以将氧化硅、氧化铝、沙子、破碎周围的基岩而得到的物质等作为填充材料而进一步地混练于母材21。由此，能够降低建造的成本，同时，能够保护结构材料、难溶性盐的密封而不受酸等的影响，提高耐久性。

实施方式的结构物也可以是固定设置于水中或者屋外的结构物。在该情况下，在建造材料的外侧存在水或者空气，而不是地层、基岩。在固定设置于海中的情况下，只要从离子供给源供给可与海水中所含有的离子形成难溶性盐的离子即可，但在固定设置于屋外的情况下，可能会存在如下情况：空气中、雨水中所含有的离子的量不足以形成难溶性盐的表面层。此外，即使在配设于地下的情况下，当周围存在的地下水的量少的情况下也会出现同样的问题。在该情况下，如上所述，可以配设用于供给构成难溶性盐的阳离子的第一离子供给源和用于供给阴离子的第二离子供给源。可以将双方的离子供给源形成为片状，并将两者重叠而贴设于结构材料的表面，也可以将任意一方的离子供给源形成为片状，使另一方的离子供给源以胶囊等方式包含于片材的内部。

实施方式的结构材料也可以是在母材的表面形成难溶性盐的表面层的材料。在该情况下，难溶性盐可以由从结构材料所含有的离子供给源供给的离子生成，也可以通过在结构材料的表面或者结构材料所配设的基岩或者地层的表面涂布或者喷涂含有构成难溶性盐的阳离子的第一液和含有构成难溶性盐的阴离子的第二液而生成。在后者的情况下，能够由更简单的方法制造表面被难溶性盐的表面层保护的结构材料，此外，能够由更简单的工法用表面被难溶性的表面层保护的结构材料来建造结构物。在该情况下，离子供给源可以不包含于结构材料，也可以包含于结构材料。在离子供给源包含于结构材料的情况下，能够用难溶性盐填充结构材料的内部的空隙、龟裂而提高结构材料的强度的同时，能够借助自我修复功能来提高结构材料的耐久性。

可在用于形成实施方式的结构材料的结构的母材的表面形成表面层，或者为了填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂而可使用密封用组成物。密封用组成物含有：阳离子或者阴离子，其可构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐；以及离子交换树脂，其吸附有阳离子或者阴离子。该密封用组成物可以为了形成以离子交换树脂的形态含有离子供给源的结构材料而使用。

另一方式的密封用组成物含有：阳离子或者阴离子，其可构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐；以及反荷离子，其可与阳离子或者阴离子构成在配设环境的温度下在水中的溶解度大于规定值的易溶性盐。该密封用组成物使用于如下的情形：形成以胶囊、片材的形态含有离子供给源的结构材料，或者，为了在结构材料的表面形成难溶性盐的表面层而涂布或者喷涂结构材料。

再一实施方式的密封用组成物含有在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐。该密封用组成物使用于如下的情形：在结构材料的表面形成表面层而密封结构材料的表面。

为了制造实施方式的结构材料，可使用离子供给材料。该离子供给材料供给用于构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方。该离子供给材料包含：离子交换树脂，其含有构成难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方；或者，胶囊，其含有阳离子和阴离子中的一方，且内包有在配设环境的温度下在水中的溶解度大于规定值的易溶性盐或者离子交换树脂；或者，片材，其含有易溶性盐或者离子交换树脂。该离子供给材料使用于如下的情形：制造具备离子交换树脂、胶囊或者片材的形态的离子供给源的结构材料。

还可应用本实施方式的技术来提高现有的结构物的强度和耐久性。在构成现有的结构物的结构材料的表面贴设离子供给源的片材，或者，往结构材料的内部注入含有离子供给源的液体，由此能够封闭存在于构成现有的结构物的结构材料的内部、周围的空隙、龟裂等，同时，能够给构成现有的结构物的结构材料赋予自我修复功能，因此，能够提高结构物的强度和耐久性。此外，能够在现有的结构物的表面涂布或者喷涂含有构成难溶性盐的阳离子的第一液和含有阴离子的第二液，由此在现有的结构物的表面形成难溶性盐，提高结构物的强度和耐久性。

还可应用本实施方式的技术来接合彼此的结构材料。在一方或者双方的结构材料的接合面贴设离子供给源的片材，或者，涂布含有离子供给源的液体，或者，预先使离子供给源包含于一方或者双方的结构材料的内部之后紧贴彼此的结构材料的接合面，由此，从离子供给源供给的离子向接合面扩散，结构材料之间的空隙能够被难溶性盐填充，因此能够利用难溶性盐来气密且液密地接合多个结构材料。也可以在彼此的结构材料的接合面注入离子供给源。例如，能够在构成现有的结构物的结构物的接合面、现有的隧道60等的地下结构物和地基之间的隧道接触部注入离子供给源，由此提高接合面、隧道接触部的粘附性，提高结构物的强度和耐久性。

[实施例]

图5示出进行利用仿照了实施方式的结构材料的试样来形成难溶性盐的实验的结果。100g的水中添加约1g的琼脂和约9g的碳酸氢钠(NaHCO₃)，加热而使其溶解之后，冷却固化而制成约1cm见方的立方体的试样。由于碳酸氢钠在20℃下的溶解度为每100g水9.6g，因此该试样含有在室温下近乎饱和状态的量的碳酸氢钠。使钙离子浓度与地下水相同程度的水溶液、钙离子浓度与海水相同程度的水溶液、钙离子浓度为海水的10倍的水溶液、钙离子浓度为海水的100倍的水溶液、作为对照实验的氯化钙水溶液浸渗于该试样，并测定质量的时间变化。其结果如图5所示。

无论哪个试样，其质量都在实验开始的数天间增加几个百分点(％)～十几个百分点(％)，并在经过10天之后几乎不发生变化而保持恒定。此外，无论哪个试样，都在实验开始的数天内变得白浊，并变为硬的质感。从该结果确认了如下事情：在所有的试样中，试样的周围的溶液中所含有的钙离子扩散至试样中，在实验开始的数天间形成碳酸钙的沉淀，之后抑制溶液向试样内部的浸渗，质量不发生变化。由于确认到了不仅是包含高浓度的钙离子的水溶液中，而在浓度与地下水、海水相同程度的水溶液中也碳酸钙的沉淀的形成的情况，因此，确认到了在实施方式的结构材料被配设于周围存在地下水、海水的环境的情况下，可在短期内产生碳酸钙的沉淀，填充空隙、龟裂，形成表面层。

图6和图7为用偏光显微镜拍摄的从实验开始经过了一周时的试样的薄片的照片。图像的宽度约为0.5mm。图8和图9为用扫描电子显微镜拍摄的从实验开始经过了一周时的试样的薄片的照片。确认到了数μm至数十μm的碳酸钙晶体的聚合体(aggregate)的生长。

图10示出从实验开始经过了一周时形成在试样上的碳酸钙晶体的尺寸的分布。形成于试样的碳酸钙的尺寸非常整齐(均匀)，尤其是直径为8～12μm的晶粒(crystal grain)约占了整体的9成。这种粒径尺寸整齐的碳酸钙晶体的聚合体生长/形成至介质中的深部的生成状况在自然界中无法观察到。在自然界中，必然混有沙子、泥等的其他物质，从而并不存在仅具有微小尺寸的粒径尺寸整齐的碳酸钙晶体的聚合体。此外，仅具有人造的碳酸钙的晶体的聚合体浓集为以例如葡萄的成簇状的生成状况也在自然界中无法观察到。

介质中的碳酸钙的晶体随着时间变化而持续生长，数周后可达数百μm。确认到了伴随着碳酸钙的晶体生长，介质中的碳酸钙晶体的分布密度增加，介质的机械强度也会提高。

以上，基于实施例对本申请进行了说明。本领域技术人员可以理解的是：该实施例是一个示例，各构件、各处理过程的组合可产生各种各样的变形例，并且这些变形例都属于本申请的范围。

在实施方式中，利用难溶性盐来在结构材料的表面形成表面层，但也可以利用盐以外的难溶性的化合物来在结构材料的表面形成表面层。在该情况下，也可以从配设于结构材料的内部或者周围的供给源供给虽然自身易溶于水，但与存在于结构材料所配设的环境的其他化合物进行化学反应而产生难容性的沉淀的化合物。例如，也可以将供给锌离子的供给源配设于构成在火山附近的地下建造的结构物的结构材料，在结构材料的表面形成与周围所存在的硫化氢反应而生成的硫化锌的被膜。

本申请的一个方式的概要如下。本申请的某一方式的结构材料包括：母材，其用于形成结构；以及离子供给源，其存在于母材的内部或者表面，并用于供给构成在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度为第一值以下的难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方。根据该方式，能够利用从离子供给源供给的离子来在母材的表面形成难溶性盐的表面层，因此能够提高结构材料的强度和耐久性。

离子供给源可以包含吸附有阳离子和阴离子中的至少一方的离子交换树脂。根据该方式，能够合适地设计离子的供给量、供给速度等。

离子供给源包含胶囊，胶囊内包有易溶性盐或者离子交换树脂，易溶性盐是可以含有阳离子和阴离子中的至少一方且在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度大于第一值的盐，离子交换树脂可以含有阳离子和阴离子中的至少一方。根据该方式，能够合适地设计离子的供给量、供给速度等。

离子供给源包含片材，片材含有易溶性盐或者离子交换树脂，易溶性盐是可以含有阳离子和阴离子中的至少一方且在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度大于第一值的盐，离子交换树脂可以含有阳离子和阴离子中的至少一方。根据该方式，能够合适地设计离子的供给量、供给速度等。

第一值可以是作为母材的主成分的化合物的溶解度的值。根据该方式，能够在母材的表面形成比母材的主成分更难溶解的难溶性盐的表面层，因此能够提高结构材料的强度和耐久性。

难溶性盐可以是碳酸钙。根据该方式，能够提高将混凝土、水泥等作为母材的结构材料的强度和耐久性。

母材含有在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度为大于第一值的第二值以下的难溶性化合物，难溶性化合物可以含有种类与构成难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方相同的离子。根据该方式，能够抑制构成母材的难溶性化合物溶出至外部而降低结构材料的强度的现象。

难溶性盐和难溶性化合物可以是钙的难容性盐。难溶性盐可以是碳酸钙，难溶性化合物可以是氢氧化钙、氧化钙或者硫酸钙。根据该方式，能够提高将混凝土、水泥等作为母材的结构材料的强度和耐久性。

结构材料的内部的空隙可被难溶性盐填充。根据该方式，能够提高结构材料的强度。

在结构材料或者母材的表面可以形成含有难溶性盐的表面层。根据该方式，能够提高结构材料的强度和耐久性。

离子供给源可以构成为能够供给可在结构材料或者母材的表面形成规定的厚度的表面层的量的阳离子或者阴离子。根据该方式，能够提高结构材料的强度和耐久性。

离子供给源可以构成为能够根据结构材料或者母材周围的阳离子或者阴离子的扩散系数来供给可在结构材料或者母材的表面形成规定的厚度的表面层的量的阳离子或者阴离子。根据该方式，能够根据结构材料所配设的环境来恰当地控制在结构材料的表面形成的表面层的厚度。

可以利用难溶性盐来自我修复形成表面层之后产生在表面层的龟裂或者空隙。根据该方式，能够提高结构材料的强度和耐久性。

本申请的另一方式也是结构材料。该结构材料包括：母材，其用于形成结构；以及表面层，其形成于母材的表面且含有在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度为第一值以下的难溶性盐。根据该方式，能够提高结构材料的强度和耐久性。

母材含有在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度为大于第一值的第二值以下的难溶性化合物，难溶性化合物可以含有种类与构成难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方相同的离子。根据该方式，能够抑制构成母材的难溶性化合物溶出至外部而降低结构材料的强度的情况。

难溶性化合物可以是氢氧化钙、氧化钙或者硫酸钙。根据该方式，能够提高将混凝土、水泥等作为母材的结构材料的强度和耐久性。

本申请的又一方式为结构物。该结构物包括：基础；以及躯体，其与基础连接，基础和躯体中的至少一方包含结构材料，结构材料包含用于形成结构的母材，在母材的表面、或者、母材的内部或者周围的空隙中形成有在母材所配设的环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐。根据该方式，能够提高结构物的强度和耐久性。

结构物可以是用于封闭在地下钻凿的空洞的结构物。结构物也可以是构成在地下形成的空间的壁面的结构物。结构物周围的地中的空隙或者龟裂被难溶性盐封闭。根据该方式，能够提高结构物周围的地层或者基岩的强度，能够提高结构物的强度和耐久性。

结构物可以是固定设置于水中或者屋外的结构物。根据该方式，能够提高结构物的强度和耐久性。

本申请的再一方式为结构物的建造方法。该方法是由结构材料建造结构物的方法，其包括：配设母材的步骤；以及在母材的内部或者表面设置离子供给源的步骤。根据该方式，能够提高结构物的强度和耐久性。

设置离子供给源的步骤可包括：在配设母材的步骤之前，使母材含有离子供给源的步骤。根据该方式，能够通过简单的施工方法来提高结构物的强度和耐久性。

结构物是构成形成在地下的空间的壁面的结构物，设置离子供给源的步骤可包括：在配设母材的步骤之前，在母材所配设的空间周围的基岩或者地层的表面形成含有离子供给源的层的步骤。根据该方式，能够通过简单的施工方法来提高地下的结构物的强度和耐久性。

结构物是构成形成在地下的空间的壁面的结构物，设置离子供给源的步骤可包括：在配设母材的步骤之后，在母材和空间周围的基岩或者地层之间或者结构材料的内部注入离子供给源的步骤。根据该方式，能够通过简单的工法来提高地下的结构物的强度和耐久性。

结构物的建造方法进一步包括：获取与母材所配设的场所或者其周围已经存在或者预计将来存在的物质或者矿物的组成相关的信息的步骤，在设置离子供给源的步骤中，可设置与物质或者矿物的组成相对应的种类或者量的所述离子供给源。根据该方式，能够根据结构物周围的环境来产生适合的种类的难溶性盐，因此，能够提高结构物的强度和耐久性。

本申请的又另一方式为结构物的建造方法。该方法是由上述结构材料建造结构物的方法，其包括：配设母材的步骤；以及在母材的表面形成含有难溶性盐的表面层的步骤。根据该方式，能够提高结构物的强度和耐久性。

形成表面层的步骤可包括：在所配设的母材的表面涂布或者喷涂含有构成难溶性盐的阳离子的第一液和含有构成难溶性盐的阴离子的第二液的步骤。根据该方式，能够通过简单的施工方法来提高结构物的强度和耐久性。

结构物是构成形成在地下的空间的壁面的结构物，形成表面层的步骤可包括：在配设母材的步骤之前，在母材所配设的空间周围的基岩或者地层的表面涂布或者喷涂含有构成难溶性盐的阳离子的第一液和含有构成难溶性盐的阴离子的第二液的步骤。根据该方式，能够通过简单的施工方法来提高地下的结构物的强度和耐久性。

结构物的建造方法进一步包括：获取与母材所配设的场所或者其周围已经存在或者预计将来存在的物质或者矿物的组成相关的信息的步骤，在形成表面层的步骤中，可形成含有与物质或者矿物的组成相对应的种类的难溶性盐的表面层。根据该方式，能够根据结构物周围的环境来形成含有合适的种类的难溶性盐的表面层，因此，能够提高结构物的强度和耐久性。

本申请的又另一方式为密封用组成物。该密封用组成物是在用于形成结构的母材的表面形成表面层、或者用于填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂的密封用组成物，其含有：阳离子或者阴离子，其可构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐；以及离子交换树脂，其吸附有阳离子和阴离子中的至少一方。根据该方式，能够提高结构材料和由结构材料建造的结构物的强度和耐久性。

本申请的又另一方式为密封用组成物。该密封用组成物是在用于形成结构的母材的表面形成表面层、或者、用于填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂的密封用组成物，其含有：阳离子或者阴离子，其可构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐；以及反荷离子，其可与阳离子或者阴离子构成在配设环境的温度下在水中的溶解度大于规定值的易溶性盐。根据该方式，能够提高结构材料和由结构材料建造的结构物的强度和耐久性。

本申请的又另一方式为密封用组成物。该密封用组成物是在用于形成结构的母材的表面形成表面层、或者、用于填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂的密封用组成物，其含有：难溶性盐，其在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下。根据该方式，能够提高结构材料和由结构材料建造的结构物的强度和耐久性。

难溶性盐可以是碳酸钙。根据该方式，能够提供安全且廉价的密封用组成物。

本申请的又另一方式为密封用组成物的使用方法。在该方法中，密封用组成物是含有可构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐的阳离子或者阴离子和可与阳离子或者阴离子构成在配设环境的温度下在水中的溶解度大于规定值的易溶性盐的反荷离子的密封用组成物，该密封用组成物可使用于如下情形：在形成结构的母材的表面形成表面层，或者填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂。根据该方式，能够提高结构材料和由结构材料建造的结构物的强度和耐久性。

本申请的又另一方式为密封用组成物。该密封用组成物是在用于形成结构的母材的表面形成表面层，或者用于填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂的密封用组成物，其含有在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐。根据该方式，能够提高结构材料和由结构材料建造的结构物的强度和耐久性。

本申请的又另一方式为密封用组成物的使用方法。在该方法中，密封用组成物是含有在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐的密封用组成物，该密封用组成物可使用于如下情形：在形成结构的母材的表面形成表面层，或者填充或者封闭母材的内部或者外部的空隙或者龟裂。根据该方式，能够提高结构材料和利用结构材料来建造的结构物的强度和耐久性。

难溶性盐可以是碳酸钙。根据该方式，能够提供安全且廉价的密封用组成物。

本申请的又另一方式为离子供给材料。该离子供给材料供给用于构成在配设环境的温度下在水中的溶解度为规定值以下的难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方。该离子供给材料包含：离子交换树脂，其含有构成难溶性盐的阳离子和阴离子中的至少一方；或者胶囊，其含有阳离子和阴离子中的一方，且内包有在配设环境的温度下在水中的溶解度大于规定值的易溶性盐或者离子交换树脂；或者片材，其含有易溶性盐或者离子交换树脂。根据该方式，能够提高结构材料和由结构材料建造的结构物的强度和耐久性。

(产业上的可利用性)

本申请涉及一种结构材料，尤其涉及用于建造结构物的构成材料、由该结构材料所建造的结构物、该结构物的建造方法、可使用于该结构物的密封用组成物、可使用于该结构物的离子供给材料。

(附图标记的说明)

10：钻孔；12：龟裂；14：空间；16：基岩；20：结构材料；21：母材；22：离子供给源；30：难溶性盐；40：结构物；41：基础；42：躯体。