JP2015196627A - コンクリート被膜剤およびコンクリート構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートの中性化及び塩害化を防止することで、コンクリートの劣化を防ぎ、鉄筋の腐食を抑制することができる。【解決手段】コンクリート３の露出表面３ａに、水分散系ポリエステルを主成分とする材料からなるコンクリート被膜剤２が塗布されることで、コンクリート表面から気中の二酸化炭素や塩化物イオンがコンクリート内部に侵入するのを抑制することができ、内部の鉄筋が腐食する塩害を抑制する構成のコンクリート構造を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート被膜剤およびコンクリート構造に関する。

従来、コンクリート構造物では、二酸化炭素がコンクリート内部に侵入すると、コンクリートの主成分であるアルカリ性のセメントに反応して中性化することにより内部の鉄筋等の鋼材が腐食したり、塩化物イオンがコンクリート内部に侵入する塩害により内部の鉄筋が腐食したりすることが知られている。
このような中性化や塩害化によって、一旦、コンクリートの劣化が進行した場合には、断面修復が必要となり、補修材を劣化したコンクリート内部に注入したり、含浸させる補修方法が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２８５３６３号公報

しかしながら、中性化や塩害化によるコンクリート劣化の補修では、中性化深さ等の劣化の状況を把握する必要があり、手間と時間がかかるうえ、補修費用が増大するという問題があった。
しかも、コンクリートの修復が不十分な場合には、さらに再劣化が起きる可能性があり、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、コンクリートの中性化及び塩害化を防止することで、コンクリートの劣化を防ぎ、鉄筋の腐食を抑制することができるコンクリート被膜剤およびコンクリート構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート被膜剤では、コンクリートの中性化及び塩害化を防止するためのコンクリート被膜剤であって、水分散系ポリエステルを主成分とする材料であり、前記コンクリートの露出表面に塗布されることを特徴としている。

また、本発明に係るコンクリート構造では、コンクリートの中性化及び塩害化が防止されるコンクリート構造であって、前記コンクリートの露出表面に、水分散系ポリエステルを主成分とする材料からなるコンクリート被膜剤が塗布されていることを特徴としている。

本発明では、コンクリートの露出表面に水分散系ポリエステルを主成分とする材料からなるコンクリート被膜剤を塗布することでその露出表面に膜が形成され、コンクリート表層部の透気係数を従来の被膜剤や被膜シートに比べて同等或いは小さくすることができ、コンクリートの保護効果を高めることができ、耐久性能の向上を図ることができる。
そのため、本発明では、コンクリート被膜剤で露出表面を被覆することで、コンクリート表面から気中の二酸化炭素がコンクリート内部に侵入するのを抑制することができ、コンクリートの中性化を遅らせることが可能となり、コンクリートの中性化によって内部の鉄筋が腐食するのを抑えることができる。また、塩化物イオンがコンクリート内部に侵入して内部の鉄筋が腐食する塩害を抑制することができる。

また、本発明では、コンクリート被膜剤を再塗布することで、容易に保護効果の期間を延ばすことが可能となる利点がある。
さらに、本発明では、コンクリート表層部の透気係数が小さくなるため、初期乾燥の防止効果を向上させることができ、優れた保湿養生を行うことができる。しかも、早期に脱型することが可能となり、例えばトンネルの覆工コンクリートのように脱型を早めて施工効率を向上させることができる。

本発明のコンクリート被膜剤およびコンクリート構造によれば、コンクリートの中性化及び塩害化を防止することで、コンクリートの露出表面から二酸化炭素や塩化物イオンの侵入を抑制することで、保護効果を高めることができ、コンクリートの劣化を防ぐとともに、鉄筋の腐食を抑制することができる。

本発明の実施の形態によるコンクリート構造の構成を示す断面図である。 試験例によるコンクリート表層部の透気効果を示す図であって、各試験体における透気係数を示す図である。 試験例によるコンクリート被膜剤の保護効果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態によるコンクリート被膜剤、およびコンクリート構造について、図面に基づいて説明する。

図１に示す本実施の形態によるコンクリート構造１は、コンクリート３の中性化及び塩害化が防止される構造であって、コンクリート３の露出表面３ａに、水分散系ポリエステルを主成分とする材料からなるコンクリート被膜剤２が塗布された構成となっている。

コンクリート３は、鉄筋コンクリート製であり、露出表面３ａの内側に所定の被り厚をもって鉄筋３ｂが配筋されている一般的なものである。ここで、本実施の形態では、コンクリート３において、鉄筋３ｂよりも露出表面３ａ側の部分（ほぼ図１に示す二点鎖線より露出表面３ａ側の領域）を表層部３Ａという。なお、図１に示す二点鎖線は、説明上の線であり、この位置に制限されることはない。
コンクリート被膜剤２が塗布されるコンクリート３は、既設のコンクリートでもよいし、作製時又は作製直後のコンクリート、すなわち型枠を脱型した直後の養生中のコンクリートを対象としてもよい。なお、養生時にコンクリート被膜剤２を塗布することで、コンクリートの初期乾燥を防止する効果も得られる。

コンクリート被膜剤２は、塗布厚が０．１５〜０．２５ｍｍの範囲であることが好ましく、例えば０．２ｍｍの厚さでコンクリート３の露出表面３ａに塗布されている。ここで、図１に示す紙面右向きの矢印は、塩化物イオン及び二酸化炭素を示している。

コンクリート被膜剤２は、上述したように水分散系ポリエステルを主成分としたコンクリート３の中性化及び塩害化の防止効果を有する材料であって、例えば、特許第３１６２４７７号公報（特許文献２）記載の、
「（イ）次式（特許文献２に示す段落１２の化学式５）で表されるジオール成分（式中、Ｒはエチレン又はプロピレン基を表し、ｘ、ｙはそれぞれ１以上の整数であり、かつｘ＋ｙの平均値は２〜７である。）、
（ロ）脂肪族ジオール、および（ハ）三価以上の多価アルコールよりなる群から選ばれる一種以上のアルコール成分と、
（ニ）二価のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステル、および
（ホ）三価以上の多価カルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルよりなる群から選ばれる一種以上の酸成分とを共縮重合して得られる酸価が３〜７０ＫＯＨｍｇ／ｇのポリエステル樹脂を、
ケトン系溶剤に溶解させ、中和剤を加えて該ポリエステル樹脂のカルボキシル基をイオン化し、次いで水を加えた後、ケトン系溶剤を留去して水系に転相したものである自己分散型水系ポリエステル樹脂組成物」
を用いることができる。

この自己分散型水系ポリエステル樹脂組成物の製造に用いられるポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステル等の酸性分を原料モノマーとして製造するものであり、さらに詳しくは特許文献２の段落１１〜２２に記載されているので、ここでは説明を省略する。

また、コンクリート被膜剤２として、例えばニュートラック２０１１（ＮＴ−２０１１、花王社製、登録商標）が挙げられる。この水分散系ポリエステルを主成分とする材料のコンクリート被膜剤２は、水に分散したポリエステルで、内部可塑剤の導入によって弾性を有する膜を低温（例えば５〜４０℃）で形成される高分子素材であり、ｐＨが７〜９、粘度が３０〜１００ｍＰａ・ｓ（２５℃の条件）、平均粒径が９０〜１２０ｎｍの特性値を有している。

また、コンクリート被膜剤２は、好ましくは１００〜２５０ｇ／ｍ^２、より好ましくは１５０〜２００ｇ／ｍ^２の塗布量でコンクリート３の露出表面３ａに対して付着させるのがよい。そして、例えばローラーや手押しポンプ噴霧器などを使用することで露出表面３ａに対してコンクリート被膜剤２を良好に塗布することができる。

次に、上述したコンクリート被膜剤、およびコンクリート構造の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態では、図１に示すように、コンクリート３の露出表面３ａに水分散系ポリエステルを主成分とする材料からなるコンクリート被膜剤２を塗布することでその露出表面３ａに膜が形成され、コンクリート表層部３Ａの透気係数を従来の被膜剤や被膜シートに比べて同等或いは小さくすることができ、コンクリート３の保護効果を高めることができ、耐久性能の向上を図ることができる。

そのため、本実施の形態では、コンクリート被膜剤２で露出表面３ａを被覆することで、コンクリート表面から気中の二酸化炭素がコンクリート内部に侵入するのを抑制することができ、コンクリート３の中性化を遅らせることが可能となり、コンクリート３の中性化によって内部の鉄筋３ｂが腐食するのを抑えることができる。また、塩化物イオンがコンクリート内部に侵入して内部の鉄筋３ｂが腐食する塩害を抑制することができる。

また、本実施の形態では、コンクリート被膜剤２を再塗布することで、容易に保護効果の期間を延ばすことが可能となる利点がある。
さらに、本実施の形態では、コンクリート表層部３Ａの透気係数が小さくなるため、初期乾燥の防止効果を向上させることができ、優れた保湿養生を行うことができる。しかも、早期に脱型することが可能となり、例えばトンネルの覆工コンクリートのように脱型を早めて施工効率を向上させることができる。

上述のように本実施の形態によるコンクリート被膜剤、およびコンクリート構造では、コンクリート３の中性化及び塩害化を防止することで、コンクリート３の露出表面３ａから二酸化炭素や塩化物イオンの侵入を抑制することで、保護効果を高めることができ、コンクリート３の劣化を防ぐとともに、鉄筋３ｂの腐食を抑制することができる。

次に、上述した実施の形態によるコンクリート被膜剤、およびコンクリート構造の保護効果を裏付けるための試験例について以下に説明する。

（試験例１）
図２に示すように、本試験例は、所定硬化期間の経過後に脱型したコンクリートに対して、上述した実施の形態による水分散系ポリエステルを主成分としたコンクリート被膜剤２（図１参照）を使用した実施例と、気泡緩衝材（被膜材）を使用した比較例１と、従来の異なる被膜剤を使用した比較例２〜６と、無養生の比較例とにおける表層部（図１の３Ａに相当）の透気係数（×１０^−１６ｍ^２）を測定し、実施例が有効であることの確認を行った。

試験方法は、実施例および比較例１〜６、無養生の比較例のそれぞれ毎に試験体を製作し、それぞれ材齢１日目で脱型し、コンクリートの露出表面に被膜剤及び被膜材を施し、無養生の場合にはコンクリートに処理を施していないものとし、その後、温度２０℃で、相対湿度６０％の環境条件において、材齢５６日まで室内気中養生した。

本試験例による評価方法は、表面透気試験を行い、各試験体（実施例、比較例１〜６、無養生の比較例）において比較した。
表面透気試験では、図２に示すように、コンクリートの養生後の緻密性を評価するものであり、表面透気試験は、トレント法（「Strong effect of curing condition on air permeability of surface concrete,Concrete Plant International」pp72-76,Phan H.D.Quoc,T.Kishi,April 2009）により行った。

この結果、実施例のコンクリート被膜剤２の場合、透気係数が略０．８×１０^−１６ｍ^２となり、比較例１の被膜材や比較例２の被膜剤とほぼ同等の効果を得ることができ、実施例のコンクリート被膜剤２が他の比較例３〜６よりもが小さく、二酸化炭素や塩化物イオンのコンクリート内部への侵入を抑える効果があることが確認された。

（試験例２）
次に、図３に示すように、試験例２では、上述したコンクリート被膜剤２のコンクリート３に対する保護効果を確認した。
具体的には、前述の試験例１に示す本実施の形態のコンクリート被膜剤２を使用した実施例（図３で塗布有り）と、無養生の比較例（図３で塗布無し）との場合で、コンクリート表面から中性化が進行している中性化深さ（ｍｍ）と、コンクリート表面から塩化物イオンが浸透している塩化物イオン浸透深さ（ｍｍ）とを、５年の暴露試験後に測定した。

図３に示す結果、中性化深さは、塗布無し（比較例）で５ｍｍであるのに対して、塗布有り（実施例）では２ｍｍとなり、半分以下に中性化を抑えることができることが確認できた。また、塩化物イオン浸透深さは、塗布無し（比較例）で１３ｍｍであるのに対して、塗布有り（実施例）では４ｍｍとなり、１／３以下に塩害を抑えることができることが確認できた。

以上、本発明によるコンクリート被膜剤、およびコンクリート構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本発明のコンクリート被膜剤２を使用するコンクリートとして、内部に鉄筋３ｂを配置したコンクリート３を採用しているが、コンクリートの構成、すなわち鉄筋の数量、配置に限定されず、また鉄筋に限らず鉄骨等の鋼材が埋設されたコンクリートを適用対象とすることも可能である。
また、コンクリートの配合、脱型までの時間、コンクリート被膜剤２を塗布するタイミングや塗布量等は施工条件に応じて適宜、変更することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ コンクリート構造
２ コンクリート被膜剤
３ コンクリート
３Ａ 表層部
３ａ 露出表面
３ｂ 鉄筋

Claims (2)

1. コンクリートの中性化及び塩害化を防止するためのコンクリート被膜剤であって、
   水分散系ポリエステルを主成分とする材料であり、前記コンクリートの露出表面に塗布されることを特徴とするコンクリート被膜剤。
2. コンクリートの中性化及び塩害化が防止されるコンクリート構造であって、
   前記コンクリートの露出表面に、水分散系ポリエステルを主成分とする材料からなるコンクリート被膜剤が塗布されていることを特徴とするコンクリート構造。

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