JP2021050312A - コンクリートクラック補修用塗料組成物、該塗料組成物を含有する塗料液及び塗膜並びに該塗膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートに発生するクラックを容易に補修する実用的な塗料組成物、及びこれらの組成物からなる塗料液を提供する。【解決手段】 （Ａ）ステアリン酸：１〜３重量％、（Ｂ）石油系油脂：３０〜４０重量％、（Ｃ）植物性油脂：３〜６重量％、および（Ｄ）変性シリコン：５０〜７０重量％を含有するコンクリートクラック補修用塗料組成物。（但し、（Ａ）ステアリン酸、（Ｂ）石油系油脂、（Ｃ）植物性油脂、および（Ｄ）変性シリコンの合計を１００重量％とする。）本発明の塗料組成物は、コンクリートクラックへの浸透性と接着性がよく、防水性、耐酸性の表面特性を有し、耐久性の高い塗膜を形成することが可能である。【選択図】なし

Description

本発明は、コンクリートクラック補修用塗料組成物、該塗料を含有する塗料並びに該塗膜の製造方法に関する。

近年環境の変化特に酸性雨等によるコンクリート劣化が著しい。コンクリート構造物は、製造時において、川砂不足のため海砂を使用しており、内部に微量の塩分を含有する。また、酸性雨や積雪溶融剤の影響でコンクリート内部へ浸透し、コンクリート内部の鉄筋が腐食膨張してコンクリートを破損する。ここに至るとコンクリート構造物はボロボロとなり倒壊する。
また、コンクリートそのものの材料特性として、硬化後の時間経過と共にわずかではあるが収縮する性質を有するため、微細なひび割れ・クラックを生じ、そこから水分や酸素がコンクリート内部に浸透して構造物全体に広がる宿命的な欠陥を有するものである。

このため、従来から、コンクリート構造物長寿命化の一つとしてクラック補修に的を絞った多くの技術開発が行われている。

いろいろなコンクリート構造物に発生するクラックには、ごく表面的なヘアクラックから構造物を貫通したクラックまで様々なものがある。クラックの発生した箇所は、当初は構造的に不連続であっても、次第に内部へ水や炭酸ガス、塩分などの侵入を許容し、その結果、構造物の機能が大きく損なわれることとなる。そのためのコンクリートクラック補修方法には、表面処理工法、注入工法、充填工法などがあるが、この中で特に、本発明に関わる表面処理工法はクラック発生初期に効果的にコンクリートの劣化を抑制・防止する方法として注目されている。

従来の表面処理工法は、クラックに沿ってコンクリート表面に被膜を設ける方法で、０．３ｍｍ以下の開き幅の小さいクラックの構造的な機能回復を目的として補修に用いられる。主にポリウレタン、ポリサルサイド、シリコン系または、ポリマーセメント、セメントモルタル、エポキシ系等の材料が用いられる。しかし、これら従来の方法では、水分の蒸発、クラックや樹脂特有の収縮固化や紫外線劣化の影響でクラックに対して防水性が不充分である。そのために補修部分から、水分が浸入して悪影響を起している。

本発明の目的は、従来の表面処理工法の問題点を解決し、０．３ｍｍ以内のクラックをコンクリート内部から耐久的に修復する塗料組成物を提供することである。

本発明者は鋭意研究を重ねた結果、ステアリン酸、石油系油脂、植物性油脂、および特定の変性シリコンの混合比率を好適な一定範囲内で溶剤に撹拌することにより、均一組成の塗料組成物を得ることができ、該塗料組成物からなる塗膜は、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下の発明に係るものである。
＜１＞ （Ａ）ステアリン酸１〜３重量％、（Ｂ）石油系油脂：３０〜４０重量％、（Ｃ）植物性油脂：３〜６重量％および（Ｄ）変性シリコン：５０〜７０重量％を含有することを特徴とするコンクリートクラック補修用塗料組成物。
＜２＞ （Ａ）ステアリン酸が、ステアリン酸ナトリウムである前記＜１＞記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
＜３＞ （Ｂ）石油系油脂が、パラフィンワックスである前記＜１＞記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
＜４＞ （Ｃ）植物性油脂が、脂肪酸ナトリウムである前記＜１＞記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
＜５＞ （Ｄ）変性シリコンが、シリコン変性アクリル系ポリオール樹脂である前記＜１＞記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
＜６＞ 前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載したコンクリートクラック補修用塗料組成物を、溶剤に分散してなる塗料液。
＜７＞ 前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載したコンクリートクラック補修用塗料組成物を含んでなる塗膜。
＜８＞ 前記＜６＞記載の塗料液を、塗布することを特徴とするコンクリートクラック補修用塗膜の製造方法。

本発明によれば、塗布対象物へ塗布することにより、コンクリートクラック内部での炭酸カルシュウム結晶が発生しやすくする特性を有し、耐久性のあるコンクリート補修用塗料組成物が提供される。

本発明は（Ａ）ステアリン酸１〜３重量％、（Ｂ）石油系油脂：３０〜４０重量％、（Ｃ）植物性油脂：４〜６重量％および（Ｄ）変性シリコン：５０〜７０重量％を含有することを特徴とするコンクリートクラック補修用塗料組成物に係るものである。
以下、本発明のコンクリートクラック補修用塗料組成物の構成成分について説明する。

［（Ａ）ステアリン酸］
本発明に用いられるステアリン酸はパウダー状態の粉体であり、ステアリン酸を主成分とする長鎖飽和脂肪酸のナトリウム塩である。

［（Ｂ）石油系油脂］
本発明に用いられる石油系油脂は、常温において固体あるいは半固体の固形油脂であり、いわゆるパラフィンワックスやマイクロワックスなどの石油系ワックス、天然ワックス、合成ワックスのいずれを用いてもよいが、水中組成物の透水防止に好適な効果が得られ、入手が容易であるという点でパラフィンワックスが好適である。

［（Ｃ）植物性油脂］
本発明に用いられる植物性油脂は常温において固体であり、いわゆる脂肪酸ナトリウムである。

［（Ｄ）変性シリコン］
本発明に用いられる変性シリコンは、オルガノポリシロキサンの末端にアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、オキシメチレン基などの官能基の１種または２種以上が導入されたものや、側鎖に前記官能基が導入されたもの、または、末端と側鎖の両方に前記官能基が導入されたものが使用できる。

本発明の塗料組成物における成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、および成分（Ｄ）の含有比率は、（Ａ）ステアリン酸、（Ｂ）石油系油脂（Ｃ）植物性油脂および（Ｄ）変性シリコンの合計を１００重量％とした場合において（Ａ）ステアリン酸１〜３重量％、（Ｂ）石油系油脂：３０〜４０重量％、（Ｃ）植物性油脂：３〜６重量％および（Ｄ）変性シリコン：５０〜７０重量％である。このような組成範囲であることにより、コンクリートクラックの隙間に浸透して、効率的に且つ容易に炭酸カルシウム結晶を生成する。

本発明の塗料組成物は、溶媒下で攪拌することにより調製することができるので、通常は塗料液として使用される。製造する際の各成分の配合順序は任意である。

溶媒としては、本発明の塗料組成物を分散できる溶媒であればよく、具体的には、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、および、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪酸炭化水素類を１種あるいは２種以上を混合して用いることができる。この中でも本発明の塗料組成物の安定性を高め、塗料作業性や塗膜乾燥性が好適になる観点からは、溶媒としては、メチルシクロヘキサンが好適である。

本発明の塗料液における固形成分（本発明の塗料組成物：成分（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ））と溶媒の比率は、固形成分が均一に溶解する範囲であればよい。塗布作業性がよく、均一な塗膜を得ることができるという観点からは、固形成分の溶媒に対する比率が１０〜１５％（重量比）であることが好ましい。

本発明の塗料液を塗布する対象物としては、コンクリートに好適である。

本発明の塗料液の塗布対象物への塗布方法は特に限定されず、対象となる塗布対象物の特性を考慮し、従来公知の塗布方法で行うことができる。例えば、スプレー塗装法、ロール塗装法、刷毛塗り塗装法などを適宜採用することができる。また、本発明の効果（コンクリートクラックの補修効果）は、本発明の塗料組成物が、塗布対象物の内部に浸透して発現する。

本発明の塗料液を塗布対象物に塗布した後の塗膜の乾燥時間は本発明の塗料液における組成および塗布量で変化するが、少なくとも塗布後３０分以上６０分以下にすることが可能である。３０分以上にすることで、特別なレベリング処理をしなくとも平坦で均一な塗膜を形成できる。

塗膜の硬化時間は、本発明の塗料液における組成および塗布量によって変化するが、通常、常温下においては１２０分程度で硬化する。

本発明の塗膜の膜厚は、本発明の効果を得ることができれば特に限定されることでなく浸透を良くすることにより、通常９〜１０μｍ程度、平滑な塗膜を形成する。塗膜の厚さは塗料液濃度や塗装の繰り返しにより調整可能である。本発明の塗膜は、塗料組成物の組成や乾燥時間などにもよるが、１Ｂ程度の硬度を有し、時間の経過と共に硬度を増す傾向にある。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中「部」、「％」は重量を基準として示す。

実施例に使用した材料は、以下のとおりである。
成分（Ａ） ：ステアリン酸
川村金属石鹸株式会社（ステアリン酸ナトリウム）
成分（Ｂ） ：石油系油脂
日本精鑞株式会社製「ＰＡＲＡＦＦＩＮＷＡＸ」
成分（Ｃ） ：植物性油脂（脂肪酸ナトリウム）
ロケット石鹸株式会社製 「サンロケット」
成分（Ｄ） ：変性シリコン
セメダイン株式会社「セメダイン８０２０」
溶媒（ａ） ：炭化水素系溶剤
新日本石油化学株式会社製「メチルシクロヘキサン」

（１）塗料液の作製
適当量の溶媒（ａ）を入れた混合用容器に、成分（Ａ）、成分（Ｂ）、成分（Ｃ）、および成分（Ｄ）を、それぞれ下記表１の組成（重量％）になるように入れ、室温で均一になるまで混合することによって、塗料液を得た。なお、表１に示す塗料液の組成割合は、多くの試行錯誤による配合・評価試験結果の中から、本件特許の目的に合致する効果を示した代表例を抽出したものである。

（２）試料基板の作成
配合調製した表１の塗液試料のクラック修復効果を確認するために、表２に示すような組成・条件でコンクリート試料基板を作成し、それにクラックを入れて、その上に塗液を塗布して評価試験を行った。

（１）試料基板１の作製
作製したコンクリート製基板（直径１ｍｍ鉄線入り）（１００×１００×２０ｍｍ）の上に約０．１５ｍｍのクラックを入れる。表１の塗料液（１）を乾燥膜厚が９〜１０μｍとなるよう刷毛塗りで塗布し、１日間室温で乾燥することで塗膜を形成した。これを０．１５ｍｍのクラックにおける経過観察用の「試料基板１」とした。

（２）試料基板２の作製
実施例１と同様に作成した試料基板に約０．３ｍｍのクラックを入れる。その基板上に、表１の塗料液（２）を２度刷毛塗りによって塗布し、１日間室温で乾燥することで塗膜を形成した。これを０．３ｍｍのクラックにおける経過観察用の「試料基板２」とした。

（３）塗料基板３の作製
実施例１と同様の試料基板に約０．４ｍｍのクラックを入れる。その基板上に、製造した表１の塗料液（３）を２度刷毛塗りで塗布し、１日間室温で乾燥することで塗膜を形成した。これを０．４ｍｍのクラックにおける経過観察用の「試料基板３」とした。

上記の実施例１〜３の経過観察は、マイクロスコープによってクラックの状況変化を観察評価した。これらの観察結果の中から、「実施例１」では１週間経過後、「実施例２」では２０日経過後、「実施例３」では３０日経過後の結果を抽出し、それぞれ表３に示している。コンクリートのクラック幅が大きくなるほど養生期間が必要になるが、すべての塗料液による密着・修復効果が認められ、クラック内部からは再生結晶の析出が認められた。

更に、上記のような外観上のクラック修復がコンクリート強度の復元・維持にも効果があるのか調べた。そのために、まず、円柱状コンクリート試験片（テストピース）６本を作成して圧縮強度を測定し、その時の破断により生じたクラック（人工的な破断面）の上から塗料液を塗り、約１ヶ月間経過後に再生圧縮強度を測定した。

（１）作製した試験片（直径１００×高さ２００ｍｍ）６本（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）について、成形７日後に圧縮強度試験を行った。測定結果を表４に示す。

（２）圧縮強度試験を完了したクラックの入った試験片（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）について、表１の塗料液１、２、３を各２個ずつ（試験片Ａ，Ｂに対しては塗料液（１）、試験片Ｃ，Ｄに対しては塗料液（２）、そして、試験片Ｅ，Ｆに対しては塗料液（３））を刷毛塗りにより２回塗布した。その後、２８日間養生した後で、各試験片について再度同一条件において圧縮強度試験を行い、再生強度を計測した。その結果を表５に示す。

表４と表５の結果から、円柱状コンクリート試験片でも、各塗料液の塗布により、クラックの補修・復元が進み、却って再生強度の方が向上していることが分かった。このように、今回提案の塗料液組成により、コンクリートの初期のひび割れ（クラック）の補修効果が認められた。

本発明の塗料組成物は、コンクリートクラックの初期段階において、コンクリートクラックの修復を容易に実現できると共に、実用的な耐久性を有する塗膜を提供することができるため、産業上有用である。

Claims (8)

1. （Ａ）ステアリン酸：１〜３重量％、（Ｂ）石油系油脂：３０〜４０重量％、（Ｃ）植物性油脂：３〜６重量％、および（Ｄ）変性シリコン：５０〜７０重量％を含有することを特徴とするコンクリートクラック補修用塗料組成物。
   （但し、（Ａ）ステアリン酸、（Ｂ）石油系油脂、（Ｃ）植物性油脂、および（Ｄ）変性シリコンの合計を１００重量％とする。）
2. （Ａ）ステアリン酸が、ステアリン酸ナトリウムである請求項１記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
3. （Ｂ）石油系油脂が、パラフィンワックスである請求項１記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
4. （Ｃ）植物性油脂が、脂肪酸ナトリウムである請求項１記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
5. （Ｄ）変性シリコンが、シリコン変性アクリル系ポリオール樹脂である請求項１記載のコンクリートクラック補修用塗料組成物。
6. 請求項１から５のいずれかに記載したコンクリートクラック補修用塗料組成物を、溶剤に分散してなる塗料液。
7. 請求項１から５のいずれかに記載したコンクリートクラック補修用塗料組成物を含んでなるコンクリートクラック補修用塗膜。
8. 請求項６記載の塗料液を塗布することを特徴とするコンクリートクラック補修用塗膜の製造方法。