JP2013159537A - コンクリートの保護方法及びこれにより得られるコンクリート構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コンクリートからなる基材の表面に下塗層、中塗層及び上塗層を順次配設するコンクリートの保護方法であって、前記下塗層は、加水分解性の官能基を有するシラン化合物を含有する水性乳濁液を用いて形成されたものであり、前記中塗層は、ガラス転移温度が20℃以下のアクリル系樹脂と、架橋剤と、水膨潤性合成無機層状珪酸塩とを含有する中塗層用組成物を用いて形成され、前記水膨潤性合成無機層状珪酸塩の含有量は、前記アクリル系樹脂を100質量部としたときに、1〜50質量部であることを特徴とするコンクリートの保護方法。
【選択図】なし
Description
鉄筋コンクリート構造物は、セメントコンクリートと鉄筋からなる複合構造であり、鉄筋はコンクリート中のアルカリ性により保護(不動体の形成)されている。しかし、中性化が鉄筋に達すると、鉄筋の不動体が破壊され、鉄筋の腐食が急激に進み。鉄筋の錆による体積膨張によりコンクリートにひび割れが発生し、この劣化が加速度的に進み、やがて構造物の寿命を迎えることとなる。
鉄筋コンクリート構造物を中性化から保護するためには、コンクリート表面から鉄筋表面までの深さ(鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さ)を確保する必要があり、建築基準法においては、柱、梁、及び耐力壁では30mmと規定されている。
しかし、シラン系の吸水防止材は、シランモノマーやオリゴマーが浸透し、形成する疎水層により吸水を防止するものの、成膜成分がないために中性化防止性に劣る。一方、クリヤ塗料は、水分による濡れ色を防止するシランモノマーやオリゴマー系の浸透性吸水防止材を塗布後、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂やフッ素樹脂系のクリヤ塗料を塗布するものである。下記特許文献1には、下塗り材、中塗り材、及び上塗り材からなるコンクリートの打放し感を損なうことなく保護層を形成する塗装仕上げ方法が開示されている。更に、特許文献2には、クリヤタイプの溶剤系のアクリルウレタン樹脂プライマー組成物からなる下塗層、アクリル系樹脂と水膨潤性合成無機層状珪酸塩からなる中塗層及びクリヤタイプの溶剤系のアクリルシリコン系樹脂組成物からなる上塗層より構成されるコンクリートの防食方法が示されている。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
1.コンクリートからなる基材の表面に下塗層、中塗層及び上塗層を順次配設するコンクリートの保護方法であって、前記下塗層は、加水分解性の官能基を有するシラン化合物を含有する水性乳濁液を用いて形成されたものであり、前記中塗層は、ガラス転移温度が20℃以下のアクリル系樹脂と、架橋剤と、水膨潤性合成無機層状珪酸塩とを含有する中塗層用組成物を用いて形成され、前記水膨潤性合成無機層状珪酸塩の含有量は、前記アクリル系樹脂を100質量部としたときに、1〜50質量部であることを特徴とするコンクリートの保護方法。
2.上記加水分解性の官能基を有するシラン化合物は、アルキルアルコキシシランであることを特徴とする請求項1に記載のコンクリートの保護方法。
3.上記中塗層用組成物に含有されるアクリル系樹脂は、アクリル系樹脂粒子が水系媒体に分散されたエマルションである分散体であり、前記エマルションのpHは、6.0〜8.0であることを特徴とする上記1又は2に記載のコンクリートの保護方法。
4.上記中塗層用組成物に含有される水膨潤性合成無機層状珪酸塩は、合成フッ素ヘクトライト、及び合成フッ素マイカから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記1乃至3のいずれかに記載のコンクリート保護方法。
5.上記上塗層は、ガラス転移温度が30℃以下の樹脂を含有する上塗層用組成物から形成される上記1乃至4のいずれかに記載のコンクリートの保護方法。
6.上記1乃至5のいずかれに記載のコンクリートの保護方法により得られたコンクリート構造であって、上記コンクリートからなる基材の表面に、上記下塗層、中塗層及び上塗層が順次配設されてなることを特徴とするコンクリート構造。
また、上記中塗層用組成物に含有されるアクリル系樹脂は、アクリル系樹脂粒子が水系媒体に分散されたエマルションである分散体であり、前記エマルションのpHが、6.0〜8.0である場合には、耐吸水白化性に優れる中塗層とすることができ、結果的にコンクリート素地の質感を維持することができる。
また、上記中塗層に含有される水膨潤性合成無機層状珪酸塩が、合成フッ素ヘクトライト、及び合成フッ素マイカから選ばれる少なくとも1種である場合には、コンクリートの中性化の抑制により優れるコンクリートの保護方法とすることができる。
また、上記上塗層が、ガラス転移温度が30℃以下の樹脂を含有する上塗層用組成物から形成される場合には、よりコンクリート素地のひび割れに対する追従性に優れるコンクリート保護方法とすることができる。
更に、本発明のコンクリート構造は、本発明のコンクリートの保護方法により得られるコンクリート構造であるため、本発明のコンクリート保護方法と同様の作用効果が奏される。
本発明に係るコンクリートの保護方法は、コンクリートからなる基材の表面に下塗層、中塗層及び上塗層を順次配設するコンクリートの保護方法であって、前記下塗層は、加水分解性の官能基を有するシラン化合物を含有する水性乳濁液を用いて形成されたものであり、前記中塗層は、ガラス転移温度が20℃以下のアクリル系樹脂と、架橋剤と、水膨潤性合成無機層状珪酸塩とを含有する中塗層用組成物を用いて形成され、前記水膨潤性合成無機層状珪酸塩の含有量は、前記アクリル系樹脂を100質量部としたときに、1〜50質量部であることを特徴とする。
上記基材はコンクリートである。コンクリートとは、セメントと水との水和反応により得られる硬化物であれば特に限定されない。このコンクリートとしては、例えば、セメントに水、粗骨材(砂利)、細骨材(砂)等を混合し、セメントの水和反応により硬化して得られたコンクリート、プレキャストコンクリート、軽量気泡コンクリート及びオートクレーブ養生の軽量気泡コンクリート、粗骨材(砂利)を含まないモルタル、セメントと無機質繊維等とを原料とするフレキシブル板並びにセメント系の押出し成形体等が挙げられる。また、上記コンクリートには、内部に鉄筋等を備えた鉄筋コンクリートや表面にシラン系浸透性吸水防止材等が塗工されたコンクリートも含まれる。
本発明のコンクリートの保護方法は、コンクリートの中性化の抑制に優れることから、内部に鉄筋等を備えた鉄筋コンクリート造及びプレキャストコンクリート造等の構造物の内外壁に対して効果的に使用することができる。
上記下塗層は、コンクリート基材の表面に形成される。この下塗層は、施工用表面であるコンクリートからなる基材等に対して浸透して、疎水層を形成し、中塗層を配設した時に濡れ色に変化することを防止すると共に、降雨時にコンクリート基材表面の巣穴周りが濡れ色になることを防止し、コンクリート基材からの水分の浸入があった際にもコンクリート基材が濡れ色に変化することを防止する役目を担っている。更に、中塗層を配設する上で、当該中塗層用組成物の塗工時の基材への吸い込み防止及び基材と中塗層用組成物との付着性を発現させる役目を果たすものである。
下塗層は、基材の表面に下塗層用組成物を塗布し、コンクリート基材に浸透させ、その後、乾燥させて、溶媒を除去する。下塗層用組成物に含まれる加水分解性シラン化合物の官能基が加水分解し、基材の水酸基と縮合反応することにより、下塗層用組成物からなる疎水層を形成することができる。また、上記乾燥は、加熱乾燥であってもよいし、自然乾燥でもよい。
Rn Si(R’)4-n ・・・(1)
ここで、式(1)において、Rは加水分解を起こし難く、安定な疎水基であり、炭素数1〜30のアルキル基、置換アルキル基又はアリール基である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基及びエイコシル基等を挙げることができる。置換アルキル基としては、ハロゲン化アルキル基、芳香族置換アルキル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、上記アルキル基のフッ素化物、塩素化物及び臭素化物等があり、具体的には3−クロロプロピル基、6−クロロヘキシル基及び6,6,6−トリフルオロヘキシル基等を挙げることができる。芳香族置換アルキル基としては、ベンジル基、4−クロロベンジル基及び4−ブロモベンジル基等のハロゲン置換ベンジル基等を挙げることができる。アリール基としては、フェニル基、トリル基、メシチル基及びナフチル基等が挙げられる。R’は、加水分解性基であり、炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒロシキル基及びカルボキシル基である。アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基及びプロポキシ基等が挙げられ、ハロゲン原子としては、塩素原子又は臭素原子が好ましい。これらの中でも、組成物の基材に対する吸水防止機能に優れる点で、アルコキシ基が好ましい。シラン化合物が複数個のR又はR’を持つ場合は、それぞれは同一であっても異なっていても良い。nは1又は2である。nが0のものは、得られる組成物の塗膜の撥水性及び吸水防止性が十分でないという問題がある。
本発明では、式(1)において、Rが炭素数1〜10のアルキル基、R’が炭素数1〜6のアルコキシ基であるアルキルアルコキシシランが好ましく、より好ましいのは、nが1のシラン化合物であるアルキルトリアルコキシシランであり、更に好ましくは、Rが炭素数5〜10のアルキルトリエトキシシランである。これらのシラン化合物を使用することにより、保存安定性に優れ、粒子径の小さいエマルションが得られるからである。
これらシラン化合物は、2種以上を併用することもできる。
本発明で使用されるシラン化合物は、製造時の不純物である加水分解物、縮合物(二量体、三量体等)や残留触媒等を含んでいるものであってもよい。
緩衝剤は単独、又は2種以上を併用することができる。緩衝剤の量は、前記目的を達成するために広範囲に設定することができるが、一般的には乳濁液中の濃度が0.01〜5質量%であるのが好ましい。乳濁液中の濃度が前記範囲内であれば、シラン化合物が安定化する。
下塗層用組成物のコンクリート基材に対する塗布量はシラン化合物として、2.5〜300g/m2が好ましく、より好ましくは、4〜180g/m2であり、更に好ましくは8〜120g/m2である。下塗層用組成物の塗布量が上記範囲にあると、塗布後の乾燥性及び浸透性のバランスが得られる。また、下塗層用組成物の塗布は、1層塗りでもよく、2層塗り、3層塗り等の多層塗りでもよく、基材の緻密性に応じて、塗布量と塗布回数を決めることが望ましい。下塗層用組成物はコンクリート基材に浸透するため、下塗層の厚さの上限は、通常、100μm以下である。
中塗層は、アクリル系樹脂と、架橋剤と水膨潤性合成無機層状珪酸塩とを含有する中塗層用組成物を用いて、コンクリートからなる基材に、上述の下塗層を形成させた上面に形成される。
また、上記アクリル系樹脂粒子とは、固体、半固体(ゲル状)及び液体のうちの少なくとも1種の状態で、粒状となった重合体である(以下、同様)。
分散体(Y)において、水系媒体に分散されているアクリル系樹脂粒子の平均粒径は、動的光散乱法 周波解析式の装置(ナノトラックUPA−250、日機装製)で測定することができ、0.5μm以下が好ましく、より好ましくは0.01〜0.3μmであり、更に好ましくは0.02〜0.2μmである。アクリル系樹脂粒子の平均粒径が、0.5μmより大きいと、得られる中塗層の二酸化炭素遮蔽性が低下する場合がある。
疎水性樹脂は、疎水性単量体由来の構成単位を有する。また、疎水性樹脂は、疎水性以外の親水性単量体由来の構成単位を含有することができる。疎水性単量体由来の構成単位及び親水性単量体由来の構成単位の含有量は、疎水性樹脂の全構成単位を100質量%とした場合に、好ましくは50〜99.9質量%及び0.1〜50質量%であり、より好ましくは60〜99.8質量%及び0.2〜40質量%であり、更に好ましくは70〜99.5質量%及び0.5〜30質量%である。疎水性単量体由来の構成単位の含有量(割合)が、50質量%未満であると、形成された中塗層の耐水性が劣る場合がある。一方、疎水性単量体由来の構成単位の含有量が、多すぎるとアクリル系樹脂と、水膨潤性合成無機層状珪酸塩とを含有する組成物の分散安定性が不十分となる場合がある。
なお、疎水性単量体とは、20℃における水への溶解度が2質量%以下の単量体を意味し、親水性単量体とは20℃における水への溶解度が2質量%を超える単量体を意味する。
また、芳香環を有する単量体由来の構成単位、シクロヘキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体由来の構成単位、炭素数1〜3のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位、及び炭素数が4以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体由来の構成単位からなる群から選ばれる単量体単位のアクリル共重合体における含有量は、塗膜性能の点から、全構成単位を100質量%としたときに、30〜99質量%が好ましく、60〜98質量%がより好ましい。また、上記の群に含まれないその他の単量体由来の構成単位のアクリル共重合体における含有量は、塗膜性能の点から、全構成単位を100質量%としたときに、1〜70質量%であることが好ましく、2〜40質量%がより好ましい。
酸無水物単量体としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。これらは、単独で用いてよいし2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
ビニルエステル単量体としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。これらは、単独で用いてよいし2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
pHを調整する際には、通常、塩基性材料が用いられる。この塩基性材料としては、アルカリ金属化合物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、アルカリ土類金属化合物(水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等)、アンモニア、有機アミン化合物(モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジメチルプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール等)等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。尚、これらの化合物は、単独で用いてもよいが、水に溶解させてなる水溶液として用いてもよい。また、これらのうち、アンモニアが特に好ましい。
ここでアクリル系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、アクリル系樹脂を構成する単量体の単一重合体の既知のTgから、下式により算出したものである。
1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+…・・+Wn/Tgn
ここで、アクリル系樹脂は、n種類の単量体より重合された共重合体とし、Tg1とは共重合体を構成する単量体1のTgであり、Tgnは単量体nのTgである。また、W1は共重合体を構成する単量体1の、共重合体を構成する全単量体における質量分率であり、Wnは単量体nの単量体の質量分率である。
なお、上記単一重合体のTgとしては、POLYMER HANDBOOK(JOHN WILLY&SONNS、INC)に記載の値を採用した。
上記アニオン型乳化剤としては、脂肪酸塩、アルキルアルコール硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ロジン酸塩等が挙げられる。また、ノニオン型乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル型、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル型、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル型、ソルビタン脂肪酸エステル型、グリセリン脂肪酸エステル型、ポリオキシエチレンアルキルアミン型、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル型、アルキルアルカノールアミド型等が挙げられる。これらの乳化剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
架橋される皮膜の性能の面からはメラミンが架橋剤として好ましく、低温での架橋性、保存安定性、更に有害なホルマリンが発生しないことを考慮すればオキサゾリン基含有重合体が架橋剤として好ましい。
架橋剤の配合は、アクリル系樹脂100質量部に対して、0.01〜30質量部が好ましく、0.1〜20質量部であることがより好ましく、0.5〜10質量部であることが更に好ましい。架橋剤の配合量が前記範囲内であれば、コンクリートのひび割れに対する追従性を維持しつつ、二酸化炭素の遮断性や耐吸水白化性に優れる中塗層とすることができる。
上記層状珪酸塩は、2層の珪酸四面体層が、マグネシウム又はアルミニウムを含む八面体層を間にはさんだ、サンドイッチ型の3層構造となって1枚の板状結晶層を形成し、この板状結晶層が積層されて層状となったものである。
上記板状結晶層の大きさは、通常、1枚の厚さが1nm程度であり、また、厚さ方向に対して垂直方向に形成される面の大きさ(長さ)が、縦方向と横方向との平均値として100nm〜100μm程度である。
また、面の平均長さに対する厚みであるアスペクト比(面の平均長さ/厚み)としては、通常、10〜100,000であり、好ましくは100以上であり、より好ましくは1,000以上である。
また、層状珪酸塩は、上記のように珪酸層が有する負の電荷に由来するカチオンを有し、このカチオンは容易に他のカチオンと交換することができる。このカチオンの交換容量が、30〜150meq/100g(層状珪酸塩100gあたりのミリ当量数)であるものが好ましい。カチオン交換容量が小さすぎても大きすぎても後述する膨潤が不十分になる場合がある。また、金属カチオンとしては、ナトリウムイオンが好ましく、カリウムイオンや多価の金属カチオンの割合が多い場合はイオン交換性や水膨潤性が著しく低いので好ましくない。
層状珪酸塩の水膨潤性の値としては、好ましくは10ml/2g〜80ml/2gであり、より好ましくは15ml/2g〜70ml/2gである。層状珪酸塩の水膨潤性の値が、上記範囲内にあると、水中で板状結晶層の各層間が効率よく広がり、単層または数層にまで水を分散することができる。即ち、数μmの大きさの層状珪酸塩粒子が、結晶層内に水分子を引き入れることにより、厚さ1〜数nm程度の薄片にまで分散(膨潤)することができる。水膨潤性の値が小さすぎても大きすぎても、層状珪酸塩が疎水性樹脂に均一に分散(膨潤)されない場合がある。
また、層状珪酸塩としては、市販品を用いることができる。この市販品としては、例えば、合成フッ素ヘクトライト主成分としては、ラポート社製のラポナイトシリーズ、トピー工業社製のNHTシリーズ等が挙げられる。また、合成フッ素化マイカ主成分としては、トピー工業社製のNTSシリーズ、コープケミカル社製ソマシフシリーズ等が挙げられる。
層状珪酸塩の質量割合が1質量部未満では、二酸化炭素遮断性が不十分であり、中性化を抑制することができない。一方、前記の質量割合が50質量部を超えると、中塗層用組成物の粘度が非常に高くなり、作業性に劣る場合がある。
また、塗膜を形成させる場合の塗膜の厚さは、乾燥時における中塗層の厚さ(得られる中塗層の膜厚)が、50μm以上、好ましくは55〜700μm、より好ましくは55〜500μmとなるように塗布される。膜厚が、上記範囲にあると、コンクリートのひび割れ追従性及びコンクリートの中性化抑制に優れる。また、塗膜の形成は、1層塗りでもよく、2層塗り、3層塗り等の多層塗りでもよい。
その後、中塗層用組成物からなる塗膜の乾燥が行われ、中塗層(硬化膜)が得られる。乾燥温度は、通常−10℃〜50℃である。
コンクリート素地上の下地補修用モルタルによる補修部分を、周りのコンクリート素地の色や状態と合わせるために、下塗層配設後に、所定の色の着色剤(顔料等)を中塗層用組成物に少量添加したものを配設することができ、これの乾燥後に着色剤を添加しない透明な中塗層を配設することができる。更に、下塗層、及び透明な中塗層を配設した後に、着色剤(顔料等)を添加した中塗層を配設し、その後に中塗層、又は上塗層を配設することもできる。
上記の上塗層は、上述の中塗層の上面に配設される。この上塗層は、中塗層表面に直接配設してもよく、更に他層(中間層)を介して配設してもよい。
尚、この上塗層用組成物は、水系、弱溶剤系、及び溶剤系のいずれでもよいが、作業性や得られる上塗層の耐水性等の観点から、弱溶剤系、又は溶剤系であることが好ましい。また、着色顔料を添加した着色組成物も使用することができる。
上記共重合体としては、(平均で)2個以上の水酸基を有するポリオール、(平均で)2以上の水酸基を有する(メタ)アクリル重合体等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。尚、特に好ましい重合体は、(平均で)2個以上の水酸基を有する(メタ)アクリル重合体であり、水酸基価が10〜400mgKOH/gであり、かつ、数平均分子量が2,000〜200,000である水酸基を有するエチレン性不飽和化合物よりなる単位の1種以上を含む共重合体(水酸基を有するエチレン性不飽和化合物よりなる単位と、アルキルエステル結合を有するエチレン性不飽和化合物よりなる単位とからなる共重合体、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物よりなる単位と、アルキルエステル結合を有するエチレン性不飽和化合物よりなる単位と、芳香族ビニル化合物よりなる単位と、他の化合物よりなる単位とからなる共重合体等)である。
又、上記重合体を構成する単位以外の他の化合物を使用することできる。
溶液重合を適用する場合には、通常、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、ハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等の重合開始剤が用いられる。この重合開始剤の使用量は、単量体全量を100質量部とした場合、好ましくは0.01〜10質量部である。
重合溶媒は、生成する共重合体を溶解可能なものであれば、特に限定されず、トルエン等の芳香族炭化水素、酢酸エチル等の酢酸エステル、アセトン等のケトン類等が挙げられる。重合溶媒の使用量は、得られる共重合体の固形分が10〜90質量%となる量であることが好ましい。
上記原料成分が、単量体及び重合溶媒の混合物である場合、反応開始時に、予め、反応器に収容された溶媒と、上記重合溶媒は同一であっても、異なっていてもよい。これら溶媒及び重合溶媒は、上記溶液重合において用いられる有機溶媒として例示した化合物であってよいし、そのほか、エチレングリコール等のアルコールを使用又は併用することができる。尚、上記原料成分における重合溶媒の含有割合は、単量体全量100質量部に対して、好ましくは200質量部以下である。
反応系の圧力は、重合温度と、使用する単量体及び重合溶媒の各沸点に依存するものであり、重合反応に影響を及ぼさないが、前記重合温度を維持できる圧力であればよい。反応系における単量体の滞留時間は、好ましくは2〜60分である。この滞留時間が短すぎると、未反応の単量体が残留する場合がある。一方、長すぎると、生産性が低下することがある。
尚、上記ダイマージオールとしては、例えば、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸や、トール油、綿実油、大豆油等から得られる乾性油脂肪酸又は半乾性油脂肪酸等を2分子加熱重合して製造されたダイマー酸を還元して得られた、通常、炭素数が30〜42の不飽和化合物を用いることができる。
上記前者の多価アルコールとしては、ダイマージオール、水添ダイマージオール等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、後者の多価アルコールとしては、エチレングリコール等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記の2種類の多価アルコールは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記水酸基価が異なる化合物の含有割合は特に限定されない。上記多価アルコールの含有量は、上記重合体を100質量部とした場合に、通常、1〜100質量部であり、得られる上塗層の機械的物性及び耐候性に優れる。
上記有機ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族のジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環族のジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート等の芳香族のジイソシアネート、ヘキサメチレントリイソシアネート等の脂肪族のトリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等の脂環族のトリイソシアネート、トリフェニルメタン−4,4’,4"−トリイソシアネート等の芳香族のトリイソシアネートが挙げられ、更に上記化合物のビウレット体、イソシアヌレート体、カルボジイミド変性物、二量体、三量体等を用いることもできる。
上記有機ポリイソシアネートの含有量は、このイソシアネートのイソシアネート基のモル数と、上記重合体の水酸基のモル数及び上記多価アルコールの水酸基のモル数の和との比NCO/OHが、通常、0.5〜2となるように、選択される。上記比が小さいと、上塗層の強度が十分でない場合がある。一方、上記比が大きすぎると、上塗層が硬化不良を起こしたり、上塗層が脆くなることがある。
上記硬化触媒の含有量は、上記重合体100質量部に対して、好ましくは0.001〜5質量部である。
上塗層用組成物による塗膜の形成は、1層塗りでもよく、2層塗り、3層塗り等の多層塗りでもよい。
その後、上塗層用組成物による塗膜の乾燥が行われ、硬化皮膜が得られる。
この上塗層用組成物の塗布及び乾燥に要する時間の合計は、通常、0.5〜48時間である。
上記上塗層配設工程において、配設される上記上塗層の厚さは、30μm以上、好ましくは40〜500μmとなるように塗布される。上塗層の膜厚が、上記範囲にあると、コンクリートのひび割れ追従性、及びコンクリートの中性化抑制に優れる。
本発明のコンクリート構造は、本発明のコンクリートの保護方法により得られたコンクリート構造であって、上記コンクリートからなる基材の上面に、上記下塗層、上記中塗層、及び上記上塗層と、が順次配設されてなることを特徴とする。
尚、コンクリート構造における「コンクリート」、「下塗層」、「中塗層」及び「上塗層」については、それぞれ、上記コンクリートの保護方法における「コンクリート」、「下塗層」、「中塗層」及び「上塗層」の説明を適用することができる。
(1)下記アクリル樹脂Aが水に分散された分散体A(固形分濃度40%)
(2)下記アクリル樹脂Bが水に分散された分散体B(固形分濃度40%)
(3)下記アクリル樹脂Cが水に分散された分散体C(固形分濃度40%)
(2−1)アクリル樹脂Bは、メタクリル酸メチル、アクリル酸2−エチルヘキシル及びメタクリル酸からなる単量体を重合して得られた共重合体であり、各単量体由来の構成単位の質量割合(メタクリル酸メチル:アクリル酸2-エチルヘキシル:及びメタクリル酸)は、61:34:5である。また、このアクリル樹脂BのTgは、20℃であり、平均粒子径は0.11μmである。
(3−1)アクリル樹脂Cは、スチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸2−エチルヘキシル及びメタクリル酸からなる単量体を重合して得られた共重合体であり、各単量体由来の構成単位の質量割合(スチレン:メタクリル酸メチル:アクリル酸2−エチルヘキシル:メタクリル酸)は、45:25:25:5である。また、このアクリル樹脂CのTgは、38℃であり、平均粒子径は0.11μmである。
(1)下塗層の形成
下記評価方法に従って、基材として、フレキシブル板の表面に、上記下塗層用組成物として下塗Aを、刷毛を用いて200g/m2塗布し、その後、23℃で24時間乾燥させた。
(2)中塗層の形成
上記アクリル樹脂A分散体、架橋剤及び層状珪酸塩を混合し、中塗層用組成物とした。また、中塗層用組成物における架橋剤と層状珪酸塩の配合量は、アクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、架橋剤を2部及び層状珪酸塩を4部とした。そして、上記(1)で形成した下塗層の表面に、上記の中塗層用組成物を、刷毛を用いて塗布し、290μmの厚さ(塗布厚)で塗膜を形成し、その後、23℃で24時間乾燥させて、厚さ90μmの中塗層を形成した。
(3)上塗層の形成
上記上塗層用組成物「アクリセプトクリアトップ」を、上記(2)で形成した中塗層の表面に、刷毛を用いて塗布し、120μmの厚さ(塗布厚)で塗膜を形成し、その後23℃で24時間乾燥させて、厚さ45μmの上塗層を形成した。
実施例1における中塗層用組成物の層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、層状珪酸塩を10部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1における中塗層用組成物の層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、層状珪酸塩を45部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1で使用した中塗層用組成物に代えて、上記アクリル樹脂B分散体、架橋剤及び層状珪酸塩を混合し中塗層用組成物とし、この中塗層用組成物における層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂B分散体に含有されているアクリル樹脂B100部に対して4部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
以上、実施例1〜4に使用した下塗層用組成物、及び中塗層用組成物の含有量を表1に記載する。
実施例1で形成させた下塗層を形成させず、基材の表面に実施例1における中塗層用組成物、及び上塗層用組成物による塗膜を形成させて試験体を作製した。
実施例1におけるアクリル系樹脂の架橋剤の配合量をアクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、架橋剤を0とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1における中塗層用組成物の層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、層状珪酸塩を0部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1における中塗層用組成物の層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、層状珪酸塩を0.5部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1で使用した中塗層用組成物に代えて、上記アクリル樹脂C分散体、架橋剤及び層状珪酸塩を混合し中塗層用組成物とし、この中塗層用組成物における層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂B分散体に含有されているアクリル樹脂B100部に対して4部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1における中塗層用組成物の層状珪酸塩の配合量をアクリル樹脂A分散体に含有されているアクリル樹脂A100部に対して、層状珪酸塩を55部とした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1における上塗層用組成物層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。
実施例1における上記下塗層用組成物として下塗Bとした以外は、実施例1と同様にして試験体を作製した。なお、下塗層用組成物は、刷毛を用いて塗布し、その後23℃で24時間乾燥させて、厚さ60μmの上塗層を形成した。
以上、比較例1〜8に使用した下塗層用組成物、中塗層用組成物、及び上塗層用組成物の含有量を表2、3に記載する。
基材表面に上記実施例1〜4及び比較例1〜8を、ローラー刷毛を用いて塗布し、平滑に塗装できる場合を○、凹凸ができる場合を×として評価した。
基材表面に上記実施例1〜4及び比較例1〜8により、硬化膜を成膜させた試験体を用いて、仕上り性を評価した。上記により得られた養生後の試験体の仕上り外観を目視により観察した。上記実施例および比較例を塗布していないフレキシブル板と比べて、外観変化がほとんどないまたは少しであるものを○、濡れ色(黒色)となり大きく変化しているものを×として評価した。
基材表面に上記実施例1〜4及び比較例1〜8により、硬化膜を成膜させた試験体を用いて、吸水白化性を評価した。上記により得られた養生後の試験体を水温23℃の水中に7日間浸漬した後の試験体の外観を目視により観察した。外観変化のないものを○、わずかな濁りがあるものを△、白色に変化しているものを×として評価した。
基材表面に上記実施例1〜4及び比較例1〜8により、硬化膜を成膜させた試験体を用いて、汚染性を評価した。カーボンブラック(カーボンブラックFW−200、エボニックデグサ社製」(粒径0.002〜0.028μm)をイオン交換水に分散させ5%懸濁液を作製した。上記により得られた養生後の試験体の表面に懸濁液を吹付け塗布し、50℃で1時間加熱し、23℃まで冷却した後に流水下でカーボンブラックを洗い落とした。水分を除去した後に試験体の外観を目視により観察した。外観変化のないものを○、カーボンブラックで黒く汚れているものを×として評価した。
基材表面に上記実施例1〜4及び比較例1〜8により、硬化膜を形成させた試験体を用いて、硬化膜の付着性を評価した。上記により得られた養生後の試験体及び養生後に水温23℃の水中に7日間浸漬した後の試験体について、JIS K 5600−5−6の付着性、クロスカット法に準拠して、付着性試験を行った。硬化膜に対するクロスカットは縦横2mm間隔で25個の四角(正方形)を形成し、クロスカットされた硬化膜に対して、セロテープ(登録商標)を付着させて、セロテープに付着させた硬化膜の剥離を行い、剥がれた硬化膜の個数を測定し、付着性の評価をした。剥がれがない場合は「25/25」であり、全て剥がれた場合には「0/25」である。剥がれが少ないもの程、付着性に優れていることを示す。
JIS A 1153に準じて作製したコンクリート表面に、上記実施例1〜4及び比較例1〜8により、2〜3層の硬化膜を形成させたコンクリートの試験体を用いて、コンクリートの中性化抑制効果の評価をした。上記により得られた試験体を、温度20±2℃、相対湿度60±5%、二酸化炭素濃度5±0.2%の環境下で26週放置した。そして、上記条件で26週放置された試験体を、3層の硬化膜が形成されたコンクリート表面に対して、垂直に切断した。その切断面に、95%エタノール90mlにフェノールフタレイン1gを溶かして、100mlとしたフェノールフタレイン溶液を試吹きかけ、コンクリート表面から紫色に変色しなかった部分の深さを測定した。その深さ(コンクリート表面からの深さ)を中性化深さとして、コンクリートの中性化抑制の評価とした。この中性化された深さ(中性化深さ)が小さいほど中性化が抑制されたことを示す。
フレキシブル板の表面に上記実施例1〜4及び比較例1〜8により、硬化膜を形成させた試験体を用いて、硬化膜のゼロスパンテンション伸び量を評価した。上記により得られた養生後の試験体について、ポリマーセメント系塗膜防水工事施工指針(案)・同解説(日本建築学会)に準拠して、フレキシブル板の塗膜が形成されていない裏側の中央部に切込みを入れ、フレキシブル板の両端を引張試験機に固定し、5mm/minの速度で引張り、塗膜にピンホール等が発生した時のフレキシブル板の開き幅をゼロスパンテンション伸び量として測定した。なお、このゼロスパンテンション伸び量が大きいもの程、ひび割れ追従性に優れていることを示す。
Claims (6)
- コンクリートからなる基材の表面に下塗層、中塗層及び上塗層を順次配設するコンクリートの保護方法であって、
前記下塗層は、加水分解性の官能基を有するシラン化合物を含有する水性乳濁液を用いて形成されたものであり、
前記中塗層は、ガラス転移温度が20℃以下のアクリル系樹脂と、架橋剤と、水膨潤性合成無機層状珪酸塩とを含有する中塗層用組成物を用いて形成され、前記水膨潤性合成無機層状珪酸塩の含有量は、前記アクリル系樹脂を100質量部としたときに、1〜50質量部であることを特徴とするコンクリートの保護方法。 - 上記加水分解性の官能基を有するシラン化合物は、アルキルアルコキシシランであることを特徴とする請求項1に記載のコンクリートの保護方法。
- 上記中塗層用組成物に含有されるアクリル系樹脂は、アクリル系樹脂粒子が水系媒体に分散されたエマルションである分散体であり、前記エマルションのpHは、6.0〜8.0であることを特徴とする請求項1又は2に記載のコンクリートの保護方法。
- 上記中塗層用組成物に含有される水膨潤性合成無機層状珪酸塩は、合成フッ素ヘクトライト、及び合成フッ素マイカから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のコンクリート保護方法。
- 上記上塗層は、ガラス転移温度が30℃以下の樹脂を含有する上塗層用組成物から形成される請求項1乃至4のいずれかに記載のコンクリートの保護方法。
- 請求項1乃至5のいずかれに記載のコンクリートの保護方法により得られたコンクリート構造であって、上記コンクリートからなる基材の表面に、上記下塗層、中塗層及び上塗層が順次配設されてなることを特徴とするコンクリート構造。
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