JP2005066574A - 高付着防食被膜付き鉄筋材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 粉体塗料の吹き付けにより、鉄筋材の表面に上下２層の防食被膜を形成して、防食被膜に不可避的に発生するピンホールの問題を解決すると同時に、２層目の防食被膜で無数の突起を形成して、コンクリートとの付着力を高めることができる高付着防食被膜付き鉄筋材を提供する。
【解決手段】 鉄筋材１を加熱し、鉄筋材の表面温度が２５０〜３９０℃にある間に、当該鉄筋材に、エポキシ粉体塗料４を吹き付けて第一防食被膜２を形成すると共に、この温度条件下で、溶融状態にある第一防食被膜の表面に、亜鉛金属末ａと、バインダー成分であるエポキシ樹脂ｂ及び硬化剤ｃとが混合されて成るジンクリッチ粉体塗料５を吹き付けて第二防食被膜３を形成し、しかる後、第一，第二防食被膜付き鉄筋材２，３を冷却することにより、第二防食被膜３自体によって形成された無数の突起３ａを有するコンクリートに対する付着強度の高い防食被膜付き鉄筋材を製造する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コンクリートに対する付着性能を高めた防食被膜付き鉄筋材に関するものである。

土木学会 コンクリート・ライブラリー第５８号 「エポキシ樹脂塗装鉄筋を用いる鉄筋コンクリートの設計施工指針（案）」 第１９頁 特公平６−１６８６８号公報 特開２００１−９０２５４号公報 特開２００１−１４６５６７号公報

近年、コンクリートの骨材等の影響もあって、鉄筋の腐食が進み、いろいろな事故が多発して、問題になっている。そのため、特許文献１などに見られるように、加熱した鉄筋材の表面に、エポキシ粉体塗料を吹き付けて溶融付着させることにより、防食被膜を形成したエポキシ塗装鉄筋が開発され、これにより、防食被膜に不可避的に発生するピンホールの問題を除けば、鉄筋の腐食の問題は一応解決されたようである。

しかしながら、非特許文献１に見られるように、鉄筋にエポキシ塗装すると、コンクリートに対する長期の付着力が、無塗装鉄筋とコンクリートとの値の８０％程度にまで低下することが知られている。これは、コンクリート構造物の強度に重大な影響を及ぼし、その寿命にも係わる重大な問題である。

特許文献２に記載の発明は、このような問題を解決するために提案されたもので、合成樹脂粉体塗料（具体的には、熱可塑性ポリエチレンイソフタレートテレフタレート共重合体）を用いて防食被膜を形成した鉄筋材において、防食被膜表面に、珪砂、アルミナ粉末のようなセラミック粉末、ガラス粉末等の無機粒状物を吹き付けて、コンクリートに対する付着性能を高めた点に特徴がある。

この従来例を、図４に基づいて説明すると、次の通りである。先ず、図４の（Ａ）に示すように、鉄筋材４１にショットブラストを行って、鉄筋材４１の表面の錆や汚れを落とすと共に、鉄筋材４１の表面を荒らして粗面にする。しかる後、図４の（Ｂ）に示すように、鉄筋材４１を加熱し、図４の（Ｃ）に示すように、所定の温度（２６０〜４００℃）になった鉄筋材４１の表面に、合成樹脂粉体塗料４４を吹き付けて、溶融付着させる。そして、図４の（Ｄ）に示すように、合成樹脂粉体塗料４４が溶融状態にある間に、無機粒状物４０ａを吹き付け、冷却の工程を経て、図４の（Ｅ）に示すように、防食被膜４２の表面に無機粒状物４０ａが固着された高付着防食被膜付き鉄筋材を得るのである。

この従来例によれば、合成樹脂粉体塗料４４が溶融状態にある間に無機粒状物４０ａを吹き付けることによって、無機粒状物４０ａの一部分が防食被膜４２に埋まって当該防食被膜４２に固定され、他の部分は防食被膜４２上に露出して無数の突起（凹凸）を形成することになり、防食被膜付き鉄筋材であるにもかかわらず、コンクリートに対する付着性能が改善されることになる。

しかしながら、この従来例では、防食被膜４２の表面に素材の違うものを接着していることになるので、無機粒状物４０ａの一部が防食被膜４２に押し込まれた状態に接着されているとはいえ、他物との当接によって無機粒状物４０ａが剥がれ落ちる可能性が大きく、防食被膜４２の経年的な劣化により付着性能が著しく低下することが想定される。

また、加熱した鉄筋材４１にエポキシ粉体塗料等の合成樹脂粉体塗料４４を吹き付けて、溶融接着し、防食被膜４２を形成する場合、一般的に、鉄筋材１メートルあたり数個のピンホール（極小の気泡）が不可避的に生じるので、全製品について、全長にわたってピンホール検査を行い、ピンホールの個数が許容値以下であることを確認した上で、工場出荷されているのが実情であるが、上記の従来例では、１層の防食被膜４２を形成し、その表面に無機粒状物４０ａを吹き付けているので、１層の防食被膜４２に生じたピンホールがそのまま防食性能上の弱点として残ることになる。

尚、特許文献３には、コンクリートに対する鉄筋材の付着力を高める技術ではないが、鋼材の防錆塗料として、従来の溶剤型ジンクリッチペイントや亜鉛メッキの性能を上回る無溶剤型ジンクリッチペイント（亜鉛金属末と、バインダー成分としてのエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成るジンクリッチ粉体塗料）やそのジンクリッチ粉体塗料を、１２０〜２５０℃に加熱した鋼材に粉体静電塗装機等により吹き付けて防食被膜を形成する技術が記載されている。

本発明は、上記の事柄に留意してなされたもので、その目的とするところは、粉体塗料の吹き付けにより、鉄筋材の表面に上下２層の防食被膜を形成して、防食被膜に不可避的に発生するピンホールの問題を解決すると同時に、２層目の防食被膜により無数の突起を形成して、コンクリートとの付着力を高めることができる高付着防食被膜付き鉄筋材を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、本発明による高付着防食被膜付き鉄筋材は、鉄筋材の表面に、エポキシ粉体塗料による第一防食被膜を形成し、第一防食被膜の上に、粒状物とエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料による第二防食被膜を形成し、第二防食被膜によって形成された無数の突起によりコンクリートに対する付着力を高めたことを特徴としている（請求項１）。

粒状物としては、請求項２に記載の発明のように、亜鉛金属末であってもよく、請求項３に記載の発明のように、珪砂、アルミナ粉末などのセラミック粉末、ガラス粉末などの無機粒状物であってもよい。

本発明による高付着防食被膜付き鉄筋材の製造方法は、鉄筋材を加熱し、鉄筋材の表面温度が２５０〜３９０℃にある間に、当該鉄筋材に、エポキシ粉体塗料を吹き付けて溶融付着させることにより第一防食被膜を形成すると共に、この温度条件下で、溶融状態にある第一防食被膜の表面に、粒状物とエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料を吹き付けて溶融付着させることにより第二防食被膜を形成し、しかる後、第一，第二防食被膜付き鉄筋材を冷却することにより、第二防食被膜によって形成された無数の突起を有する高付着防食被膜付き鉄筋材を製造することを特徴としている（請求項４）。

第二防食被膜を形成する粉体塗料としては、例えば、珪砂、セラミック粉末、ガラス粉末などの無機粒状物と、バインダー成分であるエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料や、請求項５に記載の発明のように、亜鉛金属末と、バインダー成分であるエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成るジンクリッチ粉体塗料が使用される。

本発明の高付着防食被膜付き鉄筋材によれば、１層目の第一防食被膜にピンホールが生じても、溶融状態にある第一防食被膜の上に第二防食被膜を形成することで、第一防食被膜のピンホールが修復されることになる。たとえピンホールが修復されずに残っても、第一防食被膜のピンホールと第二防食被膜のピンホールとが合致する確率は殆どゼロであるから、第一防食被膜のピンホールに起因する防食性能上の弱点が第二防食被膜でカバーされ、第二防食被膜のピンホールに起因する防食性能上の弱点が第一防食被膜でカバーされる結果、高い防食性能を確保できるのである。

それでいて、エポキシ粉体塗料による第一防食被膜の上に、粒状物とエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料による第二防食被膜を形成し、第二防食被膜によって形成された無数の突起によりコンクリートに対する付着力を高めるので、防食被膜の表面に別の粒状物を接着して突起を形成する場合のように、他物との当接等によって突起が剥がれ落ちる虞がなくなり、長年月にわたって高い付着性能を確保できることになる。

本発明による高付着防食被膜付き鉄筋材の製造方法によれば、請求項１〜３に記載の高付着防食被膜付き鉄筋材を製造できる。即ち、鉄筋材を、特許文献３に見られるようなジンクリッチ粉体塗料の一般的な焼付け温度（１２０〜２５０℃）よりも高温である２５０〜３９０℃に加熱し、この高温条件下で、エポキシ粉体塗料を吹き付けて第一防食被膜を形成するだけでなく、引き続いて、これと同じ高温条件下で、溶融状態にある第一防食被膜の表面に、粒状物とエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料（ジンクリッチ粉体塗料等）を吹き付けて第二防食被膜を形成するので、粉体塗料のバインダー成分（エポキシ樹脂と硬化剤）が、一般的な粉体塗装の場合よりも軟化して、粘性が十分に低下することにより、粉体塗料の固形成分である粒状物（亜鉛金属末や、珪砂、セラミック粉末、ガラス粉末などの無機粒状物）が局部的に浮き上がり、バインダー成分でコーティングされた状態の強固な突起が発現することになる。また、第一防食被膜と第二防食被膜は、溶融状態で付着することから、一層の被膜と同様な性質を示しており、第一，第二防食被膜間で剥離することがない。

尚、２５０℃以下では、バインダー成分の粘性が高すぎるため、第二防食被膜に突起が発現せず、３９０℃以上ではバインダー成分の粘性が低すぎて、粉体塗料の固形成分である粒状物が第二防食被膜の表面に露出し、バインダー成分でコーティングされた状態の突起が発現しない。換言すれば、剥がれ難い強固な突起を形成できない。

このように、第一防食被膜の上に第二防食被膜を形成することで、防食被膜に不可避的に発生するピンホールの問題を解決できるのみならず、２５０〜３９０℃という高温条件下で、粒状物を含んだ粉体塗料を吹き付けて、第二防食被膜自体に突起を発現させるので、突起の剥がれ落ちる虞がなくて、高い付着性能を確保できる高付着防食被膜付き鉄筋材が製造できるのである。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明するが、それによって本発明は限定されるものではない。

図１は、本発明に係る高付着防食被膜付き鉄筋材の一例を示す要部の模式的な断面図、図２は、高付着防食被膜付き鉄筋材とコンクリートＣとの付着性能を説明する要部の模式的な断面図である。図１、図２において、１は鉄筋材（例えば、異形鉄筋）であり、その表面１ａは、ショットブラストにより荒らされた粗面となっている。２は、鉄筋材１の表面１ａに形成されたエポキシ粉体塗料による第一防食被膜、３は、第一防食被膜２の上に形成されたジンクリッチ粉体塗料による第二防食被膜であり、第一防食被膜２自体で形成された無数の突起３ａを有し、これらの突起３ａがコンクリートＣに食い込むことによって、コンクリートＣと強固（無塗装鉄筋の場合よりも強固）に付着するように構成されている。

ジンクリッチ粉体塗料は、固形成分である亜鉛金属末とバインダー成分であるエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る無溶剤型の粉体塗料であり、亜鉛金属末とエポキシ樹脂及び硬化剤との配合割合は、例えば亜鉛金属末８６重量％、エポキシ樹脂及び硬化剤１４重量％に設定される。３ａは、第二防食被膜３によって形成された無数の突起であり、ジンクリッチ粉体塗料の固形成分である亜鉛金属末がジンクリッチ粉体塗料のバインダー成分であるエポキシ樹脂及び硬化剤でコーティングされた状態となっている。

次に、上記の高付着防食被膜付き鉄筋材の製造方法を、図３に基づいて説明する。先ず、図３の（Ａ）に示すように、鉄筋材１にショットブラストを行って、鉄筋材１の表面１ａの錆や汚れを落とすと共に、鉄筋材１の表面１ａを荒らし、粗面にする。

しかる後、図３の（Ｂ）に示すように、鉄筋材１を既知の加熱手段によって２５０〜３９０℃に加熱する。

次いで、図３の（Ｃ）に示すように、２５０〜３９０℃に加熱された鉄筋材１の表面１ａに、エポキシ粉体塗料４を吹き付けて、溶融付着させ、図３の（Ｄ）に示すように、厚さ１５０〜２００μｍの第一防食被膜２を形成する。

そして、同じ温度条件下（２５０〜３９０℃）で、溶融状態にある第一防食被膜２の表面に、固形成分としての亜鉛金属末ａが８６重量％、バインダー成分としてのエポキシ樹脂ｂ及び硬化剤ｃが１４重量％に設定されたジンクリッチ粉体塗料５を吹き付けて溶融付着させることにより、第二防食被膜３を形成し、しかる後、第一，第二防食被膜付き鉄筋材を冷却して、図３の（Ｅ）に示すように、第二防食被膜３によって形成された無数の突起３ａを有する高付着防食被膜付き鉄筋材を製造する。

上記の製造方法によれば、鉄筋材１を、特許文献３に見られるようなジンクリッチ粉体塗料の一般的な焼付け温度（１２０〜２５０℃）よりも高温である２５０〜３９０℃に加熱し、この高温条件下で、エポキシ粉体塗料４を吹き付けて第一防食被膜２を形成するだけでなく、この高温条件下（２５０〜３９０℃）で、溶融状態にある第一防食被膜２の表面に、ジンクリッチ粉体塗料５を吹き付けて第二防食被膜３を形成するので、ジンクリッチ粉体塗料５のバインダー成分（エポキシ樹脂ｂと硬化剤ｃ）が、ジンクリッチ粉体塗料を用いた一般的な粉体塗装の場合よりも軟化して、粘性が低下することにより、ジンクリッチ粉体塗料５の固形成分である亜鉛金属末ａが局部的に浮き上がり、バインダー成分でコーティングされた状態の強固な突起３ａが発現することになる。

このように、２５０〜３９０℃といった高温の条件下で、溶融状態にある第一防食被膜２の上に、ジンクリッチ粉体塗料５を吹き付けて第二防食被膜３を形成するので、第二防食被膜３自体に突起３ａを発現させることができ、突起３ａの剥がれ落ちる虞がなくなるので、高い付着性能を確保できるのである。

また、溶融状態にある第一防食被膜２の上に、ジンクリッチ粉体塗料５を吹き付けて第二防食被膜３を形成するので、１層目の第一防食被膜２にピンホールが生じても、その上に第二防食被膜３を形成することで、第一防食被膜２のピンホールが修復されることになり、たとえピンホールが修復されずに残っても、第一防食被膜２のピンホールと第二防食被膜３のピンホールとが合致する確率は殆どゼロであるから、第一防食被膜２のピンホールに起因する防食性能上の弱点が第二防食被膜３でカバーされ、第二防食被膜３のピンホールに起因する防食性能上の弱点が第一防食被膜２でカバーされることになり、その結果として、高い防食性能を確保できるのである。

因みに、上記の方法によって製造されたＤ２５（ｍｍ）の高付着防食被膜付き鉄筋材とＤ２５（ｍｍ）の無塗装鉄筋とを供試体として、引抜き試験による鉄筋とコンクリートとの付着強度試験を行ったところ、次の結果を得た。尚、試験方法は、土木学会基準「ＪＳＣＥ−Ｇ５０３引抜き試験による鉄筋とコンクリートとの付着強度試験方法」に準拠し、自由端のすべり量が０．００２Ｄ＝０．０５ｍｍにおける付着応力度を求めた。付着応力度は次式によって求めた。

上記の数式において、τ：付着応力度（Ｎ／ｍｍ^２）
Ｐ：引張荷重（Ｎ）
Ｄ：鉄筋の公称直径（ｍｍ）
α：コンクリートの圧縮強度に対する補正係数

高付着防食被膜付き鉄筋材の付着強度試験結果を表１に示す。

無塗装鉄筋の付着強度試験結果を表２に示す。

高付着防食被膜付き鉄筋材の付着応力度−すべり量曲線を表３に示す。

無塗装鉄筋の付着応力度−すべり量曲線を表４に示す。

これらの表から、本発明に係る高付着防食被膜付き鉄筋材の長期の付着強度は、エポキシ樹脂塗装鉄筋より付着強度が高い無塗装鉄筋と比較しても、１．５〜２．５倍程度、増大することが分かる。これは長期の付着強度が低下するエポキシ樹脂塗装鉄筋の問題点が完全に解決されていることを意味する。

また、防食性能について、他の防錆塗装鉄筋との比較したところ、表５に示す結果を得た。尚、表５に示す供試体のうち、塗装被膜鉄筋材Ａは本発明方法により製造された高付着防食被膜付き鉄筋材、塗装被膜鉄筋材Ｂはエポキシ樹脂塗装鉄筋である。

本発明に係る高付着防食被膜付き鉄筋材の模式的な断面図である。 要本発明に係る高付着防食被膜付き鉄筋材とコンクリートとの付着性能を説明する模式的な断面図である。 本発明に係る高付着防食被膜付き鉄筋材の製造方法の説明図である。 従来の高付着防食被膜付き鉄筋材の製造方法の説明図である。

符号の説明

１ 鉄筋材
２ 第一防食被膜
３ 第二防食被膜
３ａ 突起

Claims (5)

1. 鉄筋材の表面に、エポキシ粉体塗料による第一防食被膜を形成し、第一防食被膜の表面に、粒状物とエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料による第二防食被膜を形成して、第二防食被膜によって形成された無数の突起によりコンクリートに対する付着力を高めたことを特徴とする高付着防食被膜付き鉄筋材。
2. 粒状物が亜鉛金属末であることを特徴とする請求項１に記載の高付着防食被膜付き鉄筋材。
3. 粒状物が珪砂、アルミナ粉末などのセラミック粉末、ガラス粉末などの無機粒状物であることを特徴とする請求項１に記載の高付着防食被膜付き鉄筋材。
4. 鉄筋材を加熱し、鉄筋材の表面温度が２５０〜３９０℃にある間に、当該鉄筋材に、エポキシ粉体塗料を吹き付けて溶融付着させることにより第一防食被膜を形成すると共に、この温度条件下で、溶融状態にある第一防食被膜の表面に、粒状物とエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成る粉体塗料を吹き付けて溶融付着させることにより第二防食被膜を形成し、しかる後、第一，第二防食被膜付き鉄筋材を冷却することにより、第二防食被膜によって形成された無数の突起を有する高付着防食被膜付き鉄筋材を製造することを特徴とする防食被膜付き鉄筋材の製造方法。
5. 第二防食被膜を形成する粉体塗料が、亜鉛金属末と、バインダー成分であるエポキシ樹脂及び硬化剤とが混合されて成るジンクリッチ粉体塗料であることを特徴とする請求項４に記載の防食被膜付き鉄筋材の製造方法。

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