JP2004075810A - プレストレストコンクリート緊張材用塗布材料 - Google Patents

Abstract

【課題】大型コンクリート構造物に適用した場合においてもコンクリートの硬化後においても効果的に緊張できると共に、貯蔵安定性にも優れたＰＣ緊張材用塗布材料を提供すること。
【解決手段】（メタ）アクリロイル基含有ポリマーとアルジミン及び酸化カルシウムを含む塗布材料であって、コンクリート打設後３０日以降にＰＣ緊張材による緊張が発揮できるようにその硬化時間を調整する。（メタ）アクリロイル基含有ポリマーはウレタン、エポキシ、ポリエステル等に２個以上（メタ）アクリロイル基を付加したポリマーが好ましい。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレストレストコンクリート（ＰＣ）のポストテンション工法において緊張材として用いられるＰＣ鋼材等の表面に、防錆、防食及びその緊張材とコンクリートとの一体化の目的で塗布材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種建築物に用いられるコンクリートは、引張力に弱いという欠点があるので、こうした特性を補ったものとしてＰＣ緊張材を用いてコンクリートに予め圧縮力を加えて耐引張力を向上したコンクリート（プレストレストコンクリート）が知られている。こうしたプレストレストコンクリートを製造する方法としては、代表的なものとしてポストテンション工法が知られている。
【０００３】
このポストテンション工法によってプレストレストコンクリートを製造するには、通常次のようにして行われている。
【０００４】
すなわちコンクリートの打設前にコンクリート内にシースを配設しておき、このシース材の中にＰＣ緊張材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼撚線、ＰＣ硬鋼線、連続繊維等）を挿入し、コンクリート硬化後にＰＣ緊張材を緊張機によって緊張させる。その後ＰＣ緊張材の防錆、防食及びコンクリートとの付着や一体化を目的としてシース材とＰＣ緊張材との間にセメントミルク等を注入するようにしている。
【０００５】
しかしながら、この方法ではＰＣ緊張材をシース材に挿入することや、セメントミルク等を注入する作業が非常に煩雑であり多大な時間と労力を必要としコストアップを招くという欠点がある。しかも挿入されたＰＣ緊張材とシースの間隔が非常に狭く、またＰＣ緊張材は曲線状に配筋されるので、セメントミルク等をシース材全長にわたって完全に注入することは困難であり、不完全に注入された領域で緊張材が腐食するという恐れもある。
【０００６】
上記のような問題を解消するために、緊張材の表面に塗布材料をあらかじめコーティングしておく方法が提案されている（例えば特公平３−２８５５１号や特開昭５３−４７６０９号等）。これらの方法は大別して（１）防錆や防食効果を発揮させるもの、（２）防錆や防食と共にコンクリートと緊張材との付着を向上させるものの２種類がある。
【０００７】
このうち上記（１）の例としては、緊張材としてのＰＣ鋼材の表面に塗布材料であるエポキシ樹脂を静電塗装する方法が代表的なものとして挙げられる。しかしながらこうした方法では、防錆や防食には効果が発揮されるにしても、塗布材料が緊張材表面で完全に硬化した状態となるため、ポストテンション工法で使用するには通常のポストテンション工法と同様にシース材中に緊張材を挿入したり、コンクリートと緊張材とを一体化するためのグラウト作業が必要となり、コストアップの問題は依然として解消は出来ない。
【０００８】
一方、上記（２）の例としては、緊張材としてのＰＣ鋼材の表面に塗布材料であるグリ−スを塗布し、それをポリエチレン等のシースで被覆した、いわゆるアンボンド用ＰＣ鋼材を用いる方法がある。この方法では、コンクリート打設前に上述のアンボンド用ＰＣ鋼材を配筋し、コンクリート硬化後にそのＰＣ鋼材を緊張して施工するが、その施工にあたってはＰＣ鋼材を緊張した時に、コンクリートとＰＣ鋼材との間に流動性のグリースがあるので緊張力がＰＣ鋼材の全長にわたって伝達されるようになるという特徴がある。このために、通常のポストテンション工法で用いられる金属製のシース材が不用となり、その結果シース材への緊張材の挿入の必要も無く、またセメントミルク等を注入するグラウト作業も不要になって、通常のポストテンション工法において欠点であったコストアップの　問題が解消できるものとなる。
【０００９】
しかしながらこの方法では、塗布材料であるグリースが硬化しないものであって、緊張材とコンク　リートとの間は永久に付着しないので、コンクリートの曲げ耐力や疲労強度が劣るという欠点がある　。
【００１０】
上記のようなアンボンド用鋼材を用いる方法における欠点を解消する技術として、塗布材料である熱硬化性組成物を未硬化の状態でＰＣ鋼材表面に塗布しておき、上記アンボンド用ＰＣ鋼材の場合と同様の方法で施工し、ＰＣ鋼材を緊張した後に高周波加熱などの手段で鋼材を加熱する事によって、それに塗布された熱硬化性組成物を硬化させ、ＰＣ鋼材とコンクリートを付着すような方法も案されている。しかしながら、こうした技術では緊張したＰＣ鋼材を加熱することになるため、加熱による緊張材の強度低下という事態を招く恐れがあり、非常に危険であるという問題がある。しかも大型コンクリート構造物における所定の材料領域だけを精度良く加熱することは困難であり、全長にわたって完全に付着させることが出来ないと言う欠点がある。
【００１１】
こうした問題を解決すると言う観点から、例えば特公平８−１１７９１号のような技術も提案されている。この技術では、硬化時間を調整した塗布材料（硬化性塗布材料）をＰＣ緊張材の表面に塗布する事によって、上記のような問題を生じさせる事無く、ＰＣ緊張材の防錆、防食効果を発揮させると共に、コンクリートとＰＣ緊張材との付着力も確保するものである。また、この技術で用いられる硬化性組成物としては、エポキシ樹脂を主成分とすると共にジヒドラジド類、ジフェニルジアミノスルホン、ジシアンジアミド、イミダゾールおよびその誘導体等の潜在性硬化剤を配合し、必要によって第３級アミン化合物などの硬化促進剤を含有させたものが使用されている。
【００１２】
こうした技術の開発によって、ＰＣ緊張材としての効果を有効に発揮できたが、こうした技術によっても解決すべき若干の問題が残されている。即ち、大型コンクリート構造物の場合には、コンクリート打設後の発熱温度が９０℃を超える事になり、また長時間高温保持した状態となるので、硬化性塗布材料が硬化を開始してしまいコンクリート硬化後にはＰＣ緊張材を緊張させることができない場合が生じる。
【００１３】
一方、コンクリート硬化時の発熱が高温でも使用できるものとして、例えば特開２０００−２８１９６７号のような技術も提案されている。この技術は、エポキシ樹脂と湿気硬化性硬化剤を含む硬化性塗布材料をＰＣ緊張材表面に塗布する事によって、高温でも硬化時間を調整しつつ使用できるものである。また、この技術では、上記湿気硬化性硬化剤としてケチミンが使用されている。
【００１４】
上記ケチミンは水分と反応して硬化剤を生成するものであるが、工業的に製造されるケチミンはケトン類で１級アミンをブロックしたものであり、このブロック化率が８０〜９０％程度であるので、活性アミンが１０〜２０％程度残存することになる。従って、この硬化性塗布材料では、残存した活性アミンによって徐々に増粘することになるので、貯蔵安定性が十分でないという欠点がある。即ち、貯蔵安定性が十分でない硬化性塗布材料では、製造段階からＰＣ緊張材への塗布までの期間中に反応によって増粘してしまい、塗布作業が悪くなったり、製品ライフが短くなるという問題が生じることになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこうした状況の下になされたものであって、その目的は、大型コンクリート構造物に適用した場合においてもコンクリートの硬化後においても効果的に緊張できると共に、貯蔵安定性にも優れたＰＣ緊張材用塗布材料を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成し得た本発明のＰＣ緊張材用塗布材料とは、ＰＣ緊張材の表面に塗布して用いられる塗布材料であって、この塗布材料は（メタ）アクリロイル基含有ポリマーとアルジミン及び酸化カルシウムを含むものであり、コンクリート打設後３０日以降にＰＣ緊張材による緊張が発揮できるようにその硬化時間が調整されたものである点に要旨を有するものである。
【００１７】
本発明の塗布材料で用いる（メタ）アクリロイル基含有ポリマーはウレタン、エポキシ、ポリエステル等に２個以上（メタ）アクリロイル基を付加したポリマーが好ましい。また、前記アルジミンは（メタ）アクリロイル基含有ポリマーに対し、活性水素／二重結合＝０．８〜１．２程度の割合で含有することがこのましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成することのできるＰＣ緊張材用塗布材料の実験を目指して様々な角度から検討した。その結果、上記の塗布材料の組成を規定して、コンクリートの打設後３０日以降に緊張材の緊張ができるように硬化時間を調整したものでは、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００１９】
本発明の塗布材料を構成する成分である（メタ）アクリロイル基含有ポリマーは、１分子中に２個以上（メタ）アクリロイル基を含有しているものであり、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレートが使用できる。粘度調整のために、低粘度（メタ）アクリレート化合物も併用できる。
【００２０】
本発明の塗布材料では、硬化剤としてのアルジミンが大気中の水分によりアミンを生成して、（メタ）アクリロイル基と反応し硬化するため、ＰＣ緊張材表面に塗布するまでは反応せずコンクリート打設後はコンクリート中の水分で硬化するように、水分調整することにより硬化時間を調整するものであるが、この時用いる水分調整剤としては酸化カルシウムが有効である。
【００２１】
この酸化カルシウムの配合量によって（メタ）アクリロイル基含有ポリマーの硬化性（硬化時間）の調整ができ、本発明では酸化カルシウムは塗布材料中に重量比で３〜３０％の範囲となるように配合することがこのましい。すなわち、３よりより少なくなると塗布材料製造からＰＣ緊張材表面に塗布するまでの間に塗布材料に浸透する水分を吸収できなくなり硬化を開始してしまうものとなり、３０より多くなるとシースを通過してくるコンクリート中の水分が吸収され続け硬化が遅すぎるものとなる。
【００２２】
本発明の塗布材料では、硬化剤としてのアルジミンは、アルジミンの活性水素／（メタ）アクリロイル基含有ポリマーの二重結合＝０．８〜１．２程度の範囲で配合しするが、ジアミンをアルデヒドでブロックしたアルジミンであれば特に制限はない。
【００２３】
本発明の塗布材料では、充填剤を用いてチクソ性、粘性調整等を行うが、充填剤としては、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、セメント、硫酸バリウム、着色顔料等の一般的に塗料、接着剤に使用されるものであればいずれも併用することができる。
また粘性調整のために有機溶剤や分散剤、消泡剤を使用することもできる。
【００２４】
本発明の塗布材料を製造する方法については、特に限定するものではないが、例えば次のような方法が挙げられる。まず（メタ）アクリロイル基含有ポリマーと、塗布材料中に重量比で３〜３０％の範囲となるように酸化カルシウム、充填剤を加えて攪拌混合し、次いでアルジミンを活性水素／二重結合＝０．８〜１．２程度の範囲となるように調整し、混合終了後、真空下にて脱泡を行い塗布材料とする。
【００２５】
本発明の塗布材料をポストテンション工法で使用する場合には、これをＰＣ緊張材の表面に表面に塗布し、表面及び内面に凹凸が形成されたポリエチレンなどの樹脂のシース材で被覆する。コンクリートは、打設後に所定強度に達するまでは２週間程度であり、また緊張までは工事日程により更に２週間程度必要の場合がある。従って、塗布材料の硬化時間はコンクリート打設後少なくとも３０日間は緊張可能なように調整されていることが必要である。また、ＰＣ緊張材を緊張した後は、１〜２年で硬化するように調整されている事が好ましい。
【００２６】
本発明の塗布材料による効果を有効に発揮させるためには、塗布材料の塗布厚みは２０μｍ以上であることが好ましい。この塗布厚みが２０μｍ未満になると、緊張時にＰＣ鋼材とコンクリートまたはシース材との間の縁切が充分でなくなり、摩擦係数が大きくなるからである。また、塗布方法については、ＰＣ緊張材表面に均一に塗布できれば、特に限定するものではないが、例えば、樹脂の満たされた樹脂ボックスに鋼材を通過させ、樹脂ボックスの出口に設けられた、塗布後の径と同じ径の穴によって余分な樹脂が取り除かれた計画された量の樹脂を均一に塗布する方法が挙げられる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前、後記の趣旨に徴して設計を変更する事はいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２８】
［合成例１］
冷却管、空気導入管、温度計、攪拌装置を備えた２０００ｍｌの４つ口フラスコにエポキシ樹脂Ｒ１４０（三井化学（株）製）１６６．５ｇ、ノボラックエポキシ樹脂エピコート１５４（ジャパンエポキシレジン（株）製）３０８．７ｇ、メタクリル酸２２４．５ｇ、ハイドロキノン０．７ｇ、トリエチルアミン１．４ｇを仕込み、空気雰囲気中で１１０℃×７時間反応した。次いで、温度を７０℃に冷却しトリエチレングリコールジメタクリレート３００．０ｇを加えてメタクリロイル基含有ポリマーを得た。
【００２９】
［実施例１］
合成例１の樹脂３６８．９ｇ、酸化カルシウム１８．４ｇ、アルジミン〈２，５（ｏｒ２，６）−ビシクロ［２，２，１］ヘプタンビス［メチルアミン］とベンズアルデヒドのアルジミン〉１０９．４ｇ、アエロジル３．３ｇをミキサーに入れ３０分間攪拌混合後、減圧下で脱泡処理を行い塗布材料を得た。
得られた塗布材料を、直径１２．７ｍｍのＰＣ鋼材（鋼棒）上に０．５〜１．０ｍｍの厚みで塗布し、表面及び内面に凹凸が形成されたポリエチレン製のシース材で被覆し、コンクリート中に埋設してまず３０日後にコンクリートの中から当該塗布材料を取り出して、この塗布材料の粘度を測定し（但し、粘度が測定できる柔らかさを保持している場合）、１．５年後に再びコンクリート中から塗布材料を取りだし、この塗布材料の硬度を測定した。また、この塗布材料をガラス製密閉容器にいれて２３℃の恒温室にて保存して貯蔵安定性を経時による粘度変化によって評価した。
尚、コンクリート打設時の最高発熱温度を測定したところ、９５℃であった。また、３０日後の粘度はブルックフィールド粘度計及び１．５年後の硬度はタイプＤデュロメーター、貯蔵安定性における粘度はＥＨ型粘度計で各々測定した。
【００３０】
［実施例２］
合成例１の樹脂３４８．１ｇ、酸化カルシウム４５．２ｇ、アルジミン〈２，５（ｏｒ２，６）−ビシクロ［２，２，１］ヘプタンビス［メチルアミン］とベンズアルデヒドのアルジミン〉１０３．２ｇ、アエロジル３．５ｇをミキサーに入れ３０分間攪拌混合後、減圧下で脱泡処理を行い塗布材料を得た。得られた塗布材料に対し実施例１と同様にして、粘度、硬度及び貯蔵安定性を評価した。
【００３１】
［実施例３］
合成例１の樹脂３１９．３ｇ、酸化カルシウム８２．９ｇ、アルジミン９４．７ｇ、アエロジル３．２ｇをミキサーに入れ３０分間攪拌混合後、減圧下で脱泡処理を行い塗布材料を得た。得られた塗布材料に対し実施例１と同様にして、粘度、硬度及び貯蔵安定性を評価した。
【００３２】
［比較例３］
エポキシ樹脂Ｒ１４０［三井化学（株）製］６００．０ｇ、ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）４４．４ｇ、アエロジル６．３ｇ、タルク３１７．０ｇ、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール（ＴＡＰ）０．８ｇ、ベンジルアルコール６３．４ｇをミキサーに入れ３０分間攪拌混合後、減圧下で脱泡処理を行い塗布材料を得た。得られた塗布材料に対し実施例１と同様にして、粘度、硬度及び貯蔵安定性を評価した。
【００３３】
上記各塗布材料の配合割合を一括して下記表１に示す。また、各塗布材料の粘度、硬度及び貯蔵安定性を一括して下記表２に示す。
【００３４】
これらの結果から次のように考察できる。まず、実施例１〜３で製造された塗布材料は、本発明で規定する要件の全てを満足するものであり、コンクリート打設後３０日以降で緊張可能であり、しかも、１．５年後には硬化し、且つ１ヶ月後の粘度倍率が低い貯蔵安定性の良い塗布材料が得られていることがわかる。
【００３５】
これに対して、比較例３のものでは、貯蔵安定性に優れ１．５年後の硬度も優れているが、高温において反応を開始してしまい３０日後で緊張不可能な劣る塗布材料である。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、コンクリート打設後３０日以降でも緊張でき、緊張後は所定時間で硬化し、また貯蔵安定性にも優れたＰＣ緊張材用塗布材料が実現できた。こうした特性を発揮する事によって、本発明の塗布材料は、大型コンクリート構造物の場合に、コンクリート打設後の発熱温度が９０℃を越える場合でも緊張可能であり、緊張材の防錆、防食効果が得られ、コンクリートとＰＣ緊張材との間の付着力も充分なものとなる。更に、塗布材料の貯蔵安定性も良好であるので、使用後の増粘による作業性低下もなくなる上で有用である。

Claims (3)

1. プレストレストコンクリート緊張材の表面に塗布して用いられる組成物であって、この組成物は（メタ）アクリロイル基含有ポリマーとアルジミン及び酸化カルシウムを含むものであり、コンクリート打設後３０日以降にプレストレストコンクリート緊張材による緊張が発揮できるようにその硬化時間が調整されたものであることを特徴とするプレストレストコンクリート緊張材用塗布材料
2. 前記塗布材料が酸化カルシウムを３〜３０％含有している請求項１に記載のプレストレストコンクリート緊張材用塗布材料。
3. 前記塗布材料が充填剤を含有している請求項１又は２に記載のプレストレストコンクリート緊張材用塗布材料。