JP2012036343A - 導電性水性塗料およびその塗料を使用した鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水性バインダーとして、水性アクリル樹脂または、水系エポキシ樹脂を選択し、導電性付与材として、流動焼成石油コークス粒子、鱗片状グラファイト及び導電性カーボンブラックの3種類の導電性付与粒子の、粒径を選択し、水性バインダーと導電性付与材の配合量を調整することで、長期の屋外暴露環境で使用する、鉄筋コンクリート構造物の電気防食用導電性水性塗料を得ることができる。
【選択図】なし
Description
しかしながら、従来の導電性水性塗料を使用した場合は、塗膜の平均膜厚が0.5mm以上となると、塗膜の表面抵抗のバラツキが大きくなり、長期の暴露試験においては、塗膜抵抗の経時変化が非常に大きくなり十分な防食電流を通電できないことが分かった。また、表面抵抗を小さくバラツキを少なくするためには、導電性付与材の添加量を増やさなければならないが、増やすと塗料の粘度が高くなり、導電性付与材の分散が悪く、スプレー塗装には適さず、塗膜の耐久性も劣る。そのため、スプレー塗装による厚塗りが容易に行える導電性水性塗料で、塗膜の平均膜厚が0.5mm程度でも長期間の防食電流通電下においても塗膜抵抗の経時変化が少ない、導電性水性塗料が求められている。
(3)前記鱗片状グラファイトの平均粒径d50が40〜55μmの範囲であり、前記導電性カーボンブラックの算術平均径が40〜55nmの範囲であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の、鉄筋コンクリート構造物電気防食用一次陽極被覆用、導電性水性塗料。
(6)塗膜形成がスプレーガンによる吹付塗装方法で行うことを特徴とする、(5)に記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
Rs=(ρ・L)/(t・W) ・・・・(1)
となり、被覆幅・長さが決まれば、表面抵抗Rsは抵抗率ρと被覆厚さtで決定される。抵抗率は低いほど導電性は優れるので、抵抗値を下げるにはρを低くするか、tを厚くすれば良いことになる。
しかし、従来の導電性水性塗料は、塗膜の厚さが0.05cm以下ではコンクリートの凹凸に追従できないため現場施工によって連続した塗膜が得られなかった。塗膜を厚くすれば労力、時間及び費用を必要し、塗装したときに垂れや乾燥収縮によるクラックなどの塗膜欠陥が発生するため、塗膜厚は通常数十〜数百μmである。一方、ρは、塗料に含有される導電性付与粒子の種類とその含有量によってほぼ支配され、導電性付与粒子をコンクリート表面で整列・密着させることで、ρを低くし、合わせて労力、時間及び費用を節約する電気防食工法が用いられている。
好ましい導電性付与材の形状としては、球形で大きさがそろっているものが最も好ましが、低コストで形状が完全に球形であるカーボン系粒子はない。そのため、本発明者等は、球形に近いカーボン系粒子として、最大粒径が1mm以下で、粒径0.13〜0.73mmの粒子が90%以上を占める流動焼成石油コークスを選択し、これより粒径の小さな鱗片状グラファイト粒子、及び導電性カーボンブラック粒子と粒径の異なる3種類の導電性付与材を組合せることで、バインダーに配合した場合、導電粒子の均一な分散が可能となり、スプレー塗装により1回の吹付けで、0.5mm以上の塗膜形成が可能で、硬化後も乾燥収縮がなく、形成した塗膜も均質であり、塗膜の表面抵抗が小さく、且つバラツキが少ない塗膜が得られることを見いだしたものである。
巾20cm、長さ400cm、高さ8cmの直方体の鉄筋コンクリート供試体を作製した。コンクリートの配合比はセメント:砂:砂利:水=1:2:4:0.6とした。水には食塩をコンクリートに対してその濃度が2%になるように添加した。鉄筋は黒皮付のものとし、直径2cm、長さ410cmのものを供試体1個につき2本使用した。鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さは3cm、鉄筋間隔は10cmとした。この供試体上面部の一方の端から2cmの位置に巾0.5cm、深さ0.5cmの細溝を設け、この細溝内内に一次陽極として直径0.2cm、長さ25cmの白金チタン線を固定し、これを導電性パテで埋め、硬化させた。
実施例1の水性アクリル系バインダーの含有量を35重量%、清水を16.5重量%とした以外は、実施例1と同様に二次陽極を作製し、実施例1と同様な試験をおこなった。
実施例1で導電性付与材の配合割合で、流動焼成石油コークス粒子分をへらし、流動焼成石油コークス粒子(10重量%)/麟片状グラファイト(20重量%)/導電性カーボンブラック(10重量%)とし、実施例1と同様に二次陽極とした以外は、実施例1と同様の試験を行った。
実施例1で導電性付与材の配合を流動焼成石油コークス粒子(0重量%)/麟片状グラファイト(30重量%)/導電性カーボンブラック(15重量%)とし、水性アクリル系バインダーの含有量を35重量%とし、低圧霧化スプレーガンで吹付け平均塗膜0.1mmの二次陽極とした以外は、実施例1と同様の試験を行った。
実施例1で導電性付与材の配合割合で、流動焼成石油コークス粒子分を増やし、流動焼成石油コークス粒子(25重量%)/麟片状グラファイト(20重量%)/導電性カーボンブラック(10重量%)とし、実施例1と同様に二次陽極とした以外は、実施例1と同様の試験を行った。
実施例1で導電性付与材の配合割合で、麟片状グラファイト分を増やし、流動焼成石油コークス粒子(20重量%)/麟片状グラファイト(30重量%)/導電性カーボンブラック(8.5重量%)とし、実施例1と同様に二次陽極とした以外は、実施例1と同様の試験を行った。
導電性付与材を、流動焼成石油コークス粒子単独で70重量%、水性アクリル系バインダー13重量%、清水17重量%からなる導電性水性塗料を上記供試体の上面部全面にわったて低圧霧化スプレーガンで吹付け平均塗膜0.5mmの、実施例1と同様に二次陽極とした以外は、実施例1と同様の試験を行った。
導電性付与材を、麟片状グラファイト単独で65重量%とし、水性アクリル系バインダー3重量%、清水32重量%からなる導電性水性塗料を上記供試体の上面部全面にわったて低圧霧化スプレーガンで吹付け平均塗膜0.1mmの、実施例1と同様に二次陽極とした以外は、実施例1と同様の試験を行った。
実施例1〜6及び比較例1〜7試験結果は、下記表1のとおりであった。実施例1〜6では鉄筋全面にわたってまったく腐食が発生せず、良好な防食状態であった。比較例1は通電後数日で塗膜抵抗が上昇し目標値をこえてしまい、比較例2〜5は通電後の表面抵抗が目標値を大きく上回った。さらに、試験終了後、各供試体の一次陽極部をハンマーで強制的に衝撃を与えて導電性パテの付着性を調べた結果、実施例1〜6の方が比較より著しく付着性が良かった。また、比較例6,7は従来の導電性付与材単独で配合した導電性水性塗料だが、通電後の表面抵抗が目標値を大きく上回る。このことから、本発明の導電性塗料は電流分布が良く、電流が一次電極に集中しなかったことが分かった。
付着力:付着力試験機エルコメータ、ドーリ半径15mm。
Claims (6)
- 導電性付与材として、流動焼成石油コークス粒子、鱗片状グラファイト、および導電性カーボンブラックを含んでなる導電性付与材と、水性バインダーと、水とを含んでなるスプレー塗装用の導電性水性塗料であって、前記導電性水性塗料中に前記流動焼成石油コークス粒子/鱗片状グラファイト/導電性カーボンブラックを(重量比1/0.9〜1.4/0.2〜0.6で)合計40〜55重量%と、前記水性バインダーを15〜30重量%含むことを特徴とする、鉄筋コンクリート構造物電気防食用一次陽極被覆用、導電性水性塗料。
- 前記流動焼成石油コークス粒子は最大径が1mm以下であり、粒径が0.13mm〜0.73mmの範囲にある粒子を90重量%以上含むことを特徴とする請求項1に記載の、鉄筋コンクリート構造物電気防食用一次陽極被覆用、導電性水性塗料。
- 前記鱗片状グラファイトの平均粒径d50が40〜55μmの範囲であり、前記導電性カーボンブラックの算術平均径が40〜55nmの範囲であることを特徴とする、請求項1または2に記載の、鉄筋コンクリート構造物電気防食用一次陽極被覆用、導電性水性塗料。
- 前記水性バインダーが水性アクリル系樹脂または、水系エポキシ系樹脂であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の、鉄筋コンクリート構造物電気防食用一次陽極被覆用、導電性水性塗料。
- 鉄筋コンクリート構造物のコンクリート全面に金属細線の一次陽極材を固設し、請求項1〜4のいずれかに記載の導電性水性塗料を、前記コンクリート全面に少なくも0.5mm以上の塗膜を形成し前記一次陽極材を被覆し、乾燥後の塗膜の表面抵抗が10Ω以下で、前記鉄筋を陰極に前記一次陽極材を陽極として防食電流を通電することを特徴とする、鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
- 塗膜形成がスプレーガンによる吹付塗装方法で行うことを特徴とする、請求項5に記載の鉄筋コンクリート構造物の電気防食方法。
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