JP2018111642A - コンクリート系素材の反射発光機能に関する発明 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート、モルタル等の表面に反射発光機能を付加し、視認性や信号機能性を付加し、浸透性に優れ、水の浸透を防ぎ、カビ菌やバクテリアの繁殖を抑制すると同時に硫化水素ガスを触媒分解し、劣化と中性化を促進させないコンクリート等の表面劣化防止及び表面を強化方法の提供。
【解決手段】ナノシリカ粒子にナノシルバー（純銀）がケミカルボンディングされた水溶液に酸化チタン系粉末粒子やナノ化酸化チタン系水溶液が配合されたメチルケイ酸カリウム水溶液をコンクリート、モルタル等の表面に塗布する、コンクリート表面の処理方法。
【選択図】なし

Description

発明に属する技術分野

本発明はコンクリート、モルタル、ケイ酸カルシウム板、石膏ボード、石膏造形物、コンクリートブロックや焼成レンガ等の表面に光源による反射発光機能と表面劣化防止及び表面強化用に使用される水性浸透組成物と表面反射発光と表面強化方法に関するものである。

コンクリート、モルタル、などの構造物は、四季の過酷な温度変化や雨・風・雪・太陽光などに常に晒されている。この表面に視認性を求めると蛍光塗料や蓄光塗料等を用いた複合塗料を用い、視認性を確保していた、又、頻繁な雨水の浸透は、カビ菌やバクテリア・藻類の繁殖により劣化進行し黒色変化劣化は避けられず、黒色変化した表面の視認性は著しく低下する。更に、雨水が浸透するとアルカリ成分が炭酸ガスと反応して中性化が進行するため、表面から母材強度の低下が浸透して行く。
下水管や下水トンネルなどは、流れる汚水や化学成分とコンクリート表面に付着するカビ菌やバクテリア繁殖により、硫化水素ガスを発生させコンクリートに結露して劣化スピードを促進させる。

発明の詳細な説明

視認性を得る為に光学反応性を持つ、酸化チタン系パウダーやナノ化酸化チタン水溶液・光触媒機能を持つ酸化チタン系素材を浸透性撥水組成物質に混入し、反射発光機能を得る。劣化や中性化を防ぐこれまでの方法として、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂成分などで表面処理する方法が一般であった。しかし、樹脂による被覆膜だけでは浸透性に不足し、中性化を抑制しているとはいえない。また、樹脂塗膜の劣化及び硬化不良や密着不良等による表面不良などの課題も多い。

一方では、水ガラスなどケイ酸塩によるコンクリート表面強化が知られている。
水ガラスなどケイ酸塩はコンクリートやモルタルなどへの浸透性に優れるものの、珪素とアルカリのモル比が４以下の珪酸塩を原料としているためアルカリ性が強く、
コンクリート中の空隙に留まった場合にはアルカリ骨材反応により、ひび割れが発生することが多い、
溜り水のアルカリ性が高いためにコンクリートの炭酸化反応速度が速くなり中性化を促進する懸念が生じる。
更に、水ガラスなどの珪酸塩のカルシウムとの反応が不十分な状態で水分等の影響を受けた場合撥水性がないことから成分が溶出してしまう問題や遅効性で効果が得られるまでの時間を要する、
セメントのアルカリ成分（水酸化カルシウム等）と化合して保護層を形成させるためであるにもかかわらず水酸化カリウムが喪失してしまった古いコンクリートは効果が得られない等の課題が生じた。

又、珪弗化マグネシウム、珪弗化亜鉛などの珪弗化系化合物を使用する方法も採用される場合があったが、珪弗化系化合物は毒性があり、また腐食性があるなど環境汚染の原因となる。
珪弗化系化合物はケイ酸塩と同様な理由により古いコンクリートには効果の発現が得られ難い。
本発明に採用されるナノシリカ粒子にナノシルバー（純銀）がケミカルボンディングされた水溶液に上記酸化チタン系素材及びナノ化酸化チタン水溶液又は光触媒機能性酸化チタンの混入と、ナノサイズのＳｉｌｉｃａに、ナノサイズのＳｉｌｖｅｒを化学的に結合させたもので優れた接触抗菌と抗カビ性能及び反射発光性を発現する。また、空気中の酸素との触媒機能を有し硫化水素、アンモニア、ホルムアルデヒト、アセトアルデヒトの分解除去に貢献する。（国内外での試験実施にて確認済み）
また、紫外線、可視光線などの光を必要とせず常温にて触媒発現しトンネル内でのコンクリート劣化を軽減することができる。
ナノシルバーシリカの安全性は、国内の試験センターのデータにより皮膚一次刺激性試験、変異原生試験、皮膚感作性試験、急性経口毒性試験をクリアーする。また、米国環境保護庁（ＥＰＡ）での同様の試験に承認認定されている。
酸化チタンは、光触媒機能を持たない安価なルチル型でも良くコンクリート等の表面反射発光機能と黒ずみの白色化に貢献しながら、ナノシルバーシリカとの相乗効果により太陽光下では光触媒機能を付加させる。
メチルケイ酸カリウム水溶液は強アルカリ性を有し、空気中のＣＯ２と反応して疎水性のメチルシリコーン樹脂を形成すると共にアルカリ補強に貢献する。また、コンクリート成分の珪素（Ｓｉ）に反応定着する原理を利用し、ナノシルバーシリカ粒子の化学的な強固な定着が可能になって、ナノシルバーシリカの触媒相乗効果により疎水性能を強化することができる。

発明の効果

本発明になる水性浸透組成物は、ナノシリカ粒子にナノシルバー（純銀）がケミカルボンディングされた水溶液並びに酸化チタン系粉末粒子が配合されたメチルケイ酸カリウムを含有するもので、コンクリート等の表面に速やかに浸透し、表面に酸化チタン系組成物質が生成され、光源による反射発光機能性を発現し、さらにメチルケイ酸カリウム水溶液が空気中のＣＯ２と反応して疎水性のナノシルバーシリカを定着させたメチルシリコーン樹脂を形成する。このためにコンクリートの撥水性が得られるとともに透水性が低くなり、構造物の防水性を大幅に向上させることができる。
また、ナノシルバーシリカはカビ菌やバクテリア菌などの繁殖を軽減し、コンクリート劣化、黒ずみを抑え、更に、硫化水素やアンモニア等の触媒分解を促進して劣化や中性化を抑制し、コンクリート等の構造物の長寿命化に役立つ。
添加した酸化チタン系素材は、光源による反射発光作用を発現するだけでなく、コンクリートの黒ずみを上塗消去し、旧構造物景観を復元すると同時に光触媒効果を付加し、防汚性能を向上させることができる。
従来工法では対策できなかったコンクリート等の表面が反射発光し視認性を有する機能性を持つ構成物に変化し、又表面に付着増殖するカビ菌、バクテリア菌、または、硫化水素やオゾン、アンモニア臭などの有毒ガスによる弊害は、一般建築物ばかりでなく、視認性が事故発生の原因となる道路インフラや港湾施設インフラの安全管理に貢献でき、又、古代遺跡や岩石や土で作られた歴史的遺跡の保護管理に貢献でき、特には各種化学工場や倉庫などの構造物、下水道トンネルや道路及び側溝や橋梁などのコンクリート構造物の劣化発生を大幅に軽減貢献することを特徴とする。

Claims (2)

1. ナノシリカ粒子にナノシルバー（純銀）がケミカルボンディングされた水溶液に酸化タン系粉末粒子やナノ化酸化チタン系水溶液が配合されたメチルケイ酸カリウム水溶液を特徴とするコンクリートの表面反射発光機能と表面劣化防止及び表面強化用の浸透性組成物。
2. ナノシリカ粒子にナノシルバー（純銀）がケミカルボンディングされた水溶液に酸化チタン系粉末粒子やナノ化酸化チタン系水溶液が配合されたメチルケイ酸カリウム水溶液を塗布することを特徴とするコンクリート及び珪素を含有する無機組成物並びに無機構造物の表面反射発光機能と表面劣化防止及び表面強化方法。