JP2020051027A - コンクリート片の剥落防止構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]
コンクリート基材の表面に形成された第1層と、
上記第1層の上に形成された第2層と、
上記第2層の上に形成された第3層と、
を含む、コンクリート片の剥落防止構造体であって、
上記第1層は、第1塗料組成物の塗膜の層であり、
上記第2層は、第2塗料組成物の塗膜およびメッシュシートを含む層であり、
上記第3層は、第3塗料組成物の塗膜の層であり、
上記第1塗料組成物は、第1水分散性樹脂を含み、
上記第3塗料組成物は、第3水分散性樹脂を含み、
上記第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂、セメント、および繊維、を含み、
上記第2水分散性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリル樹脂エマルションからなる群から選択される1種またはそれ以上を含み、
上記繊維は、セルロース繊維、ガラス繊維および合成樹脂繊維からなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
上記メッシュシートは、合成樹脂シートおよびガラスシートからなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
上記第2塗料組成物に含まれる第2水分散性樹脂およびセメントの量は、固形分質量比で、第2水分散性樹脂:セメント=1:5〜5:1の範囲内である、
コンクリート片の剥落防止構造体。
[2]
上記第2水分散性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションを含み、
上記エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションを構成するエチレン単位および酢酸ビニル単位の比率は、エチレン単位:酢酸ビニル単位=10:90〜20:80の範囲内である、
剥落防止構造体。
[3]
上記メッシュシートは2軸または3軸メッシュ形状であり、メッシュの目開きが5〜20mmの範囲内である、剥落防止構造体。
[4]
上記繊維は、繊維長が0.3〜12mmの範囲内である、剥落防止構造体。
[5]
上記第2塗料組成物に含まれる第2水分散性樹脂および繊維の量は、固形分質量比で、繊維/第2水分散性樹脂=0.02〜0.2の範囲内である、剥落防止構造体。
[6]
上記メッシュシートの引張強度が750〜3200N/50mmの範囲内である、剥落防止構造体。
[7]
上記コンクリート片の剥落防止構造体の製造方法であって、下記工程、
コンクリート基材の表面に、第1塗料組成物を塗装し、第1層を形成する、第1層形成工程、
得られた第1層の上に、第2塗料組成物を塗装し、塗装した第2塗料組成物が未硬化の状態でメッシュシートを接触させ、さらにメッシュシートの上に第2塗料組成物を塗装する、第2層形成工程、
得られた第2層の上に、第3塗料組成物を塗装し、第3層を形成する、第3層形成工程、
を包含し、
上記第1塗料組成物は、第1水分散性樹脂を含み、
上記第3塗料組成物は、第3水分散性樹脂を含み、
上記第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂、セメント、および繊維、を含み、
上記第2水分散性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリル樹脂エマルションからなる群から選択される1種またはそれ以上を含み、
上記繊維は、セルロース繊維、ガラス繊維および合成樹脂繊維からなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
上記メッシュシートは、合成樹脂シートおよびガラスシートからなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
上記第2塗料組成物に含まれる第2水分散性樹脂およびセメントの量は、固形分質量比で、第2水分散性樹脂:セメント=1:5〜5:1の範囲内である、
製造方法。
コンクリート基材の表面に形成された第1層と、
上記第1層の上に形成された第2層と、
上記第2層の上に形成された第3層と、
を含む。そして、上記第1層は、第1水分散性樹脂を含む第1塗料組成物の塗膜の層であり、上記第2層は、第2塗料組成物の塗膜およびメッシュシートを含む層であり、上記第3層は、第3水分散性樹脂を含む第3塗料組成物の塗膜の層である。そして、上記第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂、セメント、および繊維を含む。以下、各組成物などについて詳述する。
上記剥落防止構造体が設けられるコンクリート基材は、特に限定されず、例えば、橋梁、トンネル、高架道路、鉄道構造物、建築物などのコンクリート構造物などが挙げられる。コンクリート基材は、上記第1層が形成される前に、必要に応じてひび割れ注入あるいは断面修復などの補修がされていてもよい。さらに、上記第1層が形成される前に、コンクリート基材であるコンクリート構造物の表面に、不陸調整材を塗装する工程が含まれてもよい。また、ひび割れ注入あるいは断面修復などを補修してから不陸調整材を塗装してもよい。
第1層を形成する第1塗料組成物は、第1水分散性樹脂を含む塗料組成物である。第1塗料組成物が第1水分散性樹脂を含むことにより、環境への負荷を軽減することができるなどの利点がある。
第1層の上に形成される第2層は、メッシュシートおよび第2塗料組成物を用いて形成される。そして、第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂、セメントおよび繊維を含む。
(メタ)アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等のエチレン系不飽和カルボン酸モノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等のエチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステルモノマー;
(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等のシクロアルキル基含有重合性モノマー;
マレイン酸エチル、マレイン酸ブチル、イタコン酸エチル、イタコン酸ブチル等のエチレン系不飽和ジカルボン酸のモノエステルモノマー;
(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの反応物等のヒドロキシル基含有エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステルモノマー;
(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ブチルアミノエチル等のエチレン系不飽和カルボン酸アミノアルキルエステルモノマー;
アミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、メチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のエチレン系不飽和カルボン酸アミノアルキルアミドモノマー;
アクリルアミド、メタクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルフォリン、イソプロピルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、メトキシブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のその他のアミド基含有エチレン系不飽和カルボン酸モノマー;
アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等の不飽和脂肪酸グリシジルエステルモノマー;
(メタ)アクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル等のシアン化ビニル系モノマー;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の飽和脂肪族カルボン酸ビニルエステルモノマー;
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン系モノマー;
等を挙げることができる。これらは1種類または2種類以上を混合して使用することができる。
なお、本明細書中で(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸またはメタクリル酸を指す。
繊維の繊維長は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて個々の繊維の長さを測定し、100個以上の測定値の平均値を算出することによって求めることができる。
またセルロース繊維については、メッシュでふるいにかけた際のメッシュの目開きの大きさを繊維長としてもよい。
メッシュシートの引張強度は、JIS L 1096の規定に準拠して求めることができる。
第3層を形成する第3塗料組成物は、第3水分散性樹脂を含む塗料組成物である。第3塗料組成物が第3水分散樹脂を含むことにより、環境への負荷などを軽減することができる利点がある。
ビーカーに脱イオン水45質量部とアクアロンHS−10(反応性乳化剤、第一工業製薬株式会社製)2質量部、スチレン30質量部、メチルメタクリレート8質量部、n−ブチルアクリレート20質量部、2−エチルヘキシルアクリレート40質量部、及び、アクリル酸2質量部を入れ撹拌し、乳化物を得た。
これとは別に、撹拌機、冷却管、滴下ロート及び温度計を備えた反応容器に、脱イオン水60質量部とアクアロンHS−10 0.4質量部を仕込み、80℃に昇温後、上記乳化物を3時間かけて滴下し、これと同時に14質量部を仕込み、80℃に昇温後、上記乳化物を3時間かけて滴下し、これと同時に10%過硫酸アンモニウム水溶液20質量部を滴下した。滴下終了後、2時間、80℃に保持した後、反応液を室温まで冷却し、その後10%アンモニア水を添加してpHを8.5に調整した。次いで200メッシュの金網で濾過することで、アクリル樹脂エマルション(1)を調製した。アクリル樹脂エマルション(1)における固形分(NV)は50%であった。
1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+・・+Wi/Tgi+・・+Wn/Tgn
モノマー組成を下記表に記載の成分および量に変更したこと以外は、上記製造例1と同様にして、アクリル樹脂エマルション(2)〜(5)を製造した。
得られたアクリル樹脂エマルション(2)〜(5)のガラス転移温度(Tg)を上記と同様の手順により求めた。
ST:スチレン
MMA:メチルメタクリレート
nBA:n−ブチルアクリレート
2EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
AA:アクリル酸
第2塗料組成物の調製
1L容器に、下記表に示される水分散性樹脂と水を混合し、φ6cmの羽根を用いてディスパーにて1000rpmで攪拌しながら、添加剤、下記表に記載の繊維、そして下記表に記載の顔料を混合した。
原料を全て混合後に10分間攪拌し、1mmのメッシュにて濾過して、第2塗料組成物の塗料液を調製した。
別容器に、下記表に示されるセメントを用意して、第2塗料組成物の粉体とした。
第2塗料組成物の調製において用いた各成分の種類および/または量を、下記表に従い変更したこと以外は、実施例1と同様にして、第2塗料組成物を得た。
コンクリート試験板(30cm×30cm、厚さ6cm)に、第1塗料組成物であるタフガードWEプライマー(エポキシアミン硬化形水性プライマー、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装し、1日乾燥した。
その後、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で1.0kg/m2となる量で塗装しメッシュシートを埋め込んだ後に、温度40℃、湿度80%の条件下で1日乾燥し、評価板を作成した。
得られた評価板における、コンクリート試験板の巣穴部の埋め性を、下記基準に基づき目視評価した。
○:コンクリート試験板の巣穴が完全に埋まる
△:メッシュシートは埋まった状態であるものの、巣穴に由来する凸凹が見られる
×:メッシュシートが埋まっていない
20cm×30cmのスレート板に、水切りを、エポキシ樹脂接着剤を用いて貼付けた後に1日乾燥し、試験板とした。
試験板に、第1塗料組成物であるタフガードWEプライマー(エポキシアミン硬化形水性プライマー、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装し、1日乾燥した。
その後、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で1.0kg/m2となる量で塗装し、メッシュシートを埋め込んだ後に、温度60℃、湿度80%の条件下で1日乾燥し、評価板を作成した。
得られた評価板においてワレが生じているかについて、下記基準により目視評価した。
○:ワレが発生しない
△:部分的にワレが発生する
×:全体的にワレが発生する
45cm×90cmのスレート板に、第1塗料組成物であるタフガードWEプライマー(エポキシアミン硬化形水性プライマー、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装し、1日乾燥した。
その後、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で0.5kg/m2となる量で塗装し、次いでメッシュシート(ポリエチレン繊維、クラボウ株式会社社製)を貼り付け、さらに、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で0.5kg/m2となる量で塗装した。
温度40℃湿度80%の条件下で1日乾燥し、評価板を作成した。
得られた評価板のコンクリート試験板の巣穴部の埋め性を、下記基準に基づき目視評価した。
作業性評価基準
○:コテ作業性が良好
△:コテ作業性がやや重く伸びにくい
×:コテ作業性が重く伸びにくい
仕上がり性評価基準
○:仕上がりが良くメッシュ貼り付け性良好
△:仕上がりがやや悪いがメッシュ貼り付け可能
×:仕上がりが悪い又はメッシュ貼り付け不可能
コンクリート片の剥落防止に適用する表面被覆材の押し抜き試験方法(案) (JSCE−K 533−2010)に準じて試験を行った。40×60cmのU字溝蓋(Φ100m穴:5mm残し)の表面をグラインダで研磨して、試験片とした。
試験片に、第1塗料組成物であるタフガードWEプライマー(エポキシアミン硬化形水性プライマー、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装し、1日乾燥した。
その後、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で0.5kg/m2となる量で塗装し、次いでメッシュシート(ポリエチレン繊維、クラボウ株式会社社製)を貼り付け、さらに、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で0.5kg/m2となる量で塗装した。
次いで、第3塗料組成物であるタフガード1液WS上塗(水性アクリルシリコーン系樹脂を含む水性塗料組成物、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装した。
23℃にて5日乾燥後に押抜き試験を行った。
試験用基板はJIS A 6909 7.3 b)に記載の方法で調整・作成されたものを用いた(寸法:70mm×70mm×20mmのモルタル試験片;TP技研社製)。
試験用基板に、第1塗料組成物であるタフガードWEプライマー(エポキシアミン硬化形水性プライマー、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装し、室温で1日乾燥した。
その後、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で0.5kg/m2となる量で塗装し、次いでメッシュシート(ポリエチレン繊維、クラボウ株式会社社製)を貼り付け、さらに、第2塗料組成物を、コテを用いて固形分量で0.5kg/m2となる量で塗装した。
次いで、第3塗料組成物であるタフガード1液WS上塗(水性アクリルシリコーン系樹脂を含む水性塗料組成物、日本ペイント社製)を、中毛ローラー(毛丈約13mm)を用いて、固形分量で0.075kg/m2となる量で塗装した。
第1塗料組成物によって形成された第1層、第2塗料組成物およびメッシュシートによって形成された第2層、第3塗料組成物によって形成された第3層から構成される積層構造の塗膜表面(第3層の表面)を、下記標準乾燥条件および温冷サイクル試験条件下に置いた。
その後、塗膜表面を、#180研磨砥石で研磨し、4cm×4cmのアタッチメントを塗膜表面に貼り付け、1日養生した。次いで、引張試験(テンシロン試験機を用いて、0.5mm/minの速さで引張試験を行った。
・標準乾燥条件:第3塗料組成物を塗装し第3層を形成した後、23℃で5日乾燥する。
・温冷サイクル試験条件:第3塗料組成物を塗装し第3層を形成した後、23℃で5日乾燥する。その後、23℃の水中へ18時間浸漬し、−20℃の空気中に3時間曝し、50℃の空気中に3時間晒すことを1サイクルとし、このサイクルを15回行う。
第2塗料組成物の塗料液
エチレン酢酸ビニル共重合エマルション(エチレン:酢酸ビニル=20:80):スミカフレックス400HQ(商品名)、住化ケムテックス株式会社製
エチレン酢酸ビニル共重合エマルション(エチレン:酢酸ビニル=15:85):スミカフレックス305HQ(商品名)、住化ケムテックス株式会社製
エチレン酢酸ビニル共重合エマルション(エチレン:酢酸ビニル=10:90):スミカフレックス355HQ(商品名)、住化ケムテックス株式会社製
エポキシエマルション:アデカレジンEM−0427WC(商品名)、ADEKA株式会社製
タルク:TALS SSS(商品名)、富士タルク社製
珪砂:珪砂7号(商品名)、株式会社山森土本鉱業所社製
添加剤:分散剤(DISPERBYK(登録商標)−190、BYK−Chemie社製)2部、増粘剤(アデカノール(登録商標)UH−550、ADEKA社製)2部および可塑剤(CS−12、JNC社製)2部
セルロース繊維(繊維長0.3mm):フジパルプP−50、ジャペット株式会社製
セルロース繊維(繊維長1mm):フジパルプP−20、ジャペット株式会社製
ビニロン繊維(繊維長6mm):パワロンRMS702(6mm)、クラレ社製
ビニロン繊維(繊維長8mm):パワロンRMS702(8mm)、クラレ社製
ビニロン繊維(繊維長12mm):パワロンRMS702(12mm)、クラレ社製
ガラス繊維(繊維長6mm):チョップドストランドECS06−670、セントラルグラスファイバー社製
ナイロン繊維(繊維長5mm):タフバインダー、シンコー社製
金属繊維(繊維長5mm):タフミックファイバー、東京製綱社製
炭素繊維(繊維長6mm):チョップドカーボンファイバー、ウエストワン社より入手
普通ポルトランドセメント:太平洋セメント株式会社製
早強ポルトランドセメント:太平洋セメント株式会社製
メッシュシート
ポリエチレン樹脂シート(目の粗さ20mm):クレネットIN−5500(商品名)、クラボウ株式会社製
ポリエチレン樹脂シート(目の粗さ10mm):クレネットDN−1000(商品名)、クラボウ株式会製
ポリエチレン樹脂シート(目の粗さ5mm):クラボウ株式会社製ポリエチレン樹脂シート
ガラスシート:ガラスクロスEMC200S(目の粗さ10mm)、ユニチカ社製
ビニロン樹脂シート:VHA1105(目の粗さ10mm)、クラボウ社製
ビニロン樹脂シート:トリネオTSS−1810−Yソフト(目の粗さ10mm)、ユニチカ社製
炭素繊維:MCL340L(目の粗さ10mm)、東レ社製
比較例1における第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂として、エポキシエマルションを用いている。この実験例では、塗装作業性/仕上がり性が劣ることが確認された。
比較例2における第2塗料組成物は、請求項1における繊維を含まない。この実験例では、ワレ性が劣ることが確認された。
比較例3における第2塗料組成物は、請求項1で特定される繊維の代わりに金属繊維を含む。この実験例では、塗装作業性/仕上がり性が劣ることが確認された。
比較例4における第2塗料組成物は、請求項1で特定される繊維の代わりに炭素繊維を含む。この実験例では、塗装作業性/仕上がり性が劣ることが確認された。
比較例5における第2塗料組成物は、セメントの量が請求項1で規定される範囲を超える。この実験例では、塗装作業性/仕上がり性が劣ることが確認された。
比較例6における第2塗料組成物は、セメントの量が請求項1で規定される範囲に満たない。この実験例では、巣穴埋め性が劣ることが確認された。
比較例7は、第2層の形成において、請求項1で特定されるメッシュシートの代わりに炭素繊維シートを用いた例である。この実験例では、塗装作業性/仕上がり性が劣ることが確認された。
Claims (7)
- コンクリート基材の表面に形成された第1層と、
前記第1層の上に形成された第2層と、
前記第2層の上に形成された第3層と、
を含む、コンクリート片の剥落防止構造体であって、
前記第1層は、第1塗料組成物の塗膜の層であり、
前記第2層は、第2塗料組成物の塗膜およびメッシュシートを含む層であり、
前記第3層は、第3塗料組成物の塗膜の層であり、
前記第1塗料組成物は、第1水分散性樹脂を含み、
前記第3塗料組成物は、第3水分散性樹脂を含み、
前記第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂、セメント、および繊維、を含み、
前記第2水分散性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリル樹脂エマルションからなる群から選択される1種またはそれ以上を含み、
前記繊維は、セルロース繊維、ガラス繊維および合成樹脂繊維からなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
前記メッシュシートは、合成樹脂シートおよびガラスシートからなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
前記第2塗料組成物に含まれる第2水分散性樹脂およびセメントの量は、固形分質量比で、第2水分散性樹脂:セメント=1:5〜5:1の範囲内である、
コンクリート片の剥落防止構造体。 - 前記第2水分散性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションを含み、
前記エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションを構成するエチレン単位および酢酸ビニル単位の比率は、エチレン単位:酢酸ビニル単位=10:90〜20:80の範囲内である、
請求項1記載の剥落防止構造体。 - 前記メッシュシートは2軸または3軸メッシュ形状であり、メッシュの目開きが5〜20mmの範囲内である、請求項1または2記載の剥落防止構造体。
- 前記繊維は、繊維長が0.3〜12mmの範囲内である、請求項1〜3いずれかに記載の剥落防止構造体。
- 前記第2塗料組成物に含まれる第2水分散性樹脂および繊維の量は、固形分質量比で、繊維/第2水分散性樹脂=0.02〜0.2の範囲内である、請求項1〜4いずれかに記載の剥落防止構造体。
- 前記メッシュシートの引張強度が750〜3200N/50mmの範囲内である、請求項1〜5いずれかに記載の剥落防止構造体。
- 請求項1〜6いずれかに記載のコンクリート片の剥落防止構造体の製造方法であって、下記工程、
コンクリート基材の表面に、第1塗料組成物を塗装し、第1層を形成する、第1層形成工程、
得られた第1層の上に、第2塗料組成物を塗装し、塗装した第2塗料組成物が未硬化の状態でメッシュシートを接触させ、さらにメッシュシートの上に第2塗料組成物を塗装する、第2層形成工程、
得られた第2層の上に、第3塗料組成物を塗装し、第3層を形成する、第3層形成工程、
を包含し、
前記第1塗料組成物は、第1水分散性樹脂を含み、
前記第3塗料組成物は、第3水分散性樹脂を含み、
前記第2塗料組成物は、第2水分散性樹脂、セメント、および繊維、を含み、
前記第2水分散性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂エマルションおよびアクリル樹脂エマルションからなる群から選択される1種またはそれ以上を含み、
前記繊維は、セルロース繊維、ガラス繊維および合成樹脂繊維からなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
前記メッシュシートは、合成樹脂シートおよびガラスシートからなる群から選択される1種またはそれ以上であり、
前記第2塗料組成物に含まれる第2水分散性樹脂およびセメントの量は、固形分質量比で、第2水分散性樹脂:セメント=1:5〜5:1の範囲内である、
製造方法。
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