JP5005244B2 - コンクリート類構造体の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、橋などのコンクリート類構造体を建設したり、補修したりする構築方法に関する。

モルタル、コンクリートなどのコンクリート類からなるコンクリート類構造体（以下、単に構造体という場合もある。）のうち、橋、ダムなどの大きな構造体を建設する場合などには、コンクリート類を一度に打設することは困難であるため、複数回に分けて打設する方法が一般に採用されている。具体的には、まず、構造体の設置箇所の一部分に型枠を設置し、この枠内にコンクリート類を注入して乾燥（養生）する。ついで、このコンクリート類が乾燥してから、再び型枠内にコンクリート類を注入、乾燥する。このような方法を繰り返し、コンクリート類を打ち継ぐことにより、大きな構造体を建設している。

一方、コンクリート類構造体は、経時的に亀裂、剥離、爆裂などの劣化が認められる場合が多いために、これを補修することも一般に行われている。このような劣化は、外部からの水の浸入により、構造体内の鉄筋が腐食、膨張し、コンクリート類に内側から応力が加わることが主な原因であると考えられている。このような劣化が認められると、その劣化部分から構造体内にさらに水が浸入し、より一層鉄筋の腐食が進行する。そして最終的には、コンクリート類と鉄筋との界面が剥離して、コンクリート類が部分的に脱落してしまうこともある。コンクリート類構造体の劣化しやすさは、コンクリート類の組成により異なり、また、コンクリート類の塩分量が多い場合や、かぶり厚みが薄い場合などには、劣化しやすいと言われている。
コンクリート類構造体にこのような劣化が認められた際、劣化が小さな亀裂程度であれば、亀裂部分をコンクリート類やエポキシ樹脂などの樹脂類で補修する方法がとられるが、劣化が著しい場合には、その劣化部分をはつり取るなどして取り除き、これにより露出した露出部に対してコンクリート類を打設して、埋め戻す方法が採用されている（例えば特許文献１の従来技術参照）。
特開２００３−１２００４１号公報

ところが、上述したように大きな構造体を建設するに際して、コンクリート類を打ち継いだ場合や、補修のために対象部分にコンクリート類を新たに打設した場合には、打ち継ぎ部や新たに打設した部分から水が構造体内に浸入しやすく、そのため、鉄筋の腐食や、さらにはコンクリート類の亀裂、剥離、爆裂が引き起こされやすいという問題があった。

そこで、本発明者らは、このような構造体内への水の浸入を防止するために、対象部分に撥水材を塗布してからコンクリート類を打設する方法を検討した。

ところが、モルタル、コンクリートなどのコンクリート類は、打設時には水分を多く含んでいるため、撥水材とは親和しにくい。そのため、撥水材が塗布された部分に対してコンクリート類を十分な付着強度で打設することは、困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、コンクリート類構造体を建設したり、補修したりする構築方法において、撥水材が塗布された部分に対して十分な付着強度でコンクリート類を打設でき、水の浸入抑制効果に優れたコンクリート類構造体の構築方法の提供を課題とする。

本発明者らは鋭意検討した結果、撥水材を塗布した後、その上に顔料を含有する塗料を塗布すると、いわゆるアンカー効果が発現することにより、塗膜上にコンクリート類を十分な付着強度で打設できることを見出して、本発明を完成するに至った。
本発明のコンクリート類構造体の構築方法は、コンクリート類構造体にコンクリート類を打設する打設工程を有するコンクリート類構造体の構築方法であって、前記打設工程の前に、前記コンクリート類構造体に撥水材を塗布する撥水材塗布工程と、前記撥水材が塗布された部分に顔料を含む塗料を塗布する塗料塗布工程とを有し、前記顔料は、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、酸化ケイ素、酸化鉄、カーボン、樹脂ビーズからなる群より選ばれ、前記塗料は、アクリル樹脂系エマルション塗料であることを特徴とする。
例えばコンクリート類構造体を補修するにあたっては、前記撥水材塗布工程の前に、前記コンクリート類構造体の一部を取り除く除去工程を有してもよく、前記撥水材塗布工程では、前記除去工程で露出した露出部に対して、前記撥水材を塗布する。
前記撥水材は、浸透性シラン系撥水材および／またはシロキサン系撥水材であることが好ましい。
前記塗料は、乾燥塗膜中の顔料の含有量が１５〜７０体積％であることが好ましい。
前記塗料の塗布量は５０〜５００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

本発明によれば、コンクリート類構造体を建設したり、補修したりする構築方法において、撥水材が塗布された部分に対して十分な付着強度でコンクリート類を打設でき、水の浸入抑制効果に優れたコンクリート類構造体の構築方法を提供できる。

本発明のコンクリート類構造体の構築方法は、新規な構造体を建設したり、既存の構造体を補修したりする際に適用できるものである。以下、本発明について、実施形態例を挙げて詳細に説明する。

［コンクリート類構造体の構築方法（１）］
本実施形態例のコンクリート類構造体を補修する場合の構築方法では、まず、既存のコンクリート類構造体の一部、具体的には亀裂、剥離、爆裂などの劣化が認められる部分や、劣化の可能性のある部分などの補修対象部分を取り除く（除去工程）。ここで除去工程の具体的な方法には制限はなく、補修対象部分を砕きながらはつり取る方法などで実施すればよい。

なお、本発明において「コンクリート類」とは、モルタル、コンクリート、モルタルやコンクリートにポリマーエマルションをブレンドしたポリマーセメントなど、無機質のセメント（ポルトランドセメントなどの水硬性セメント；高炉セメントなどの潜在水硬性セメント；シリカセメントなどの混合セメント；石灰などの気硬性セメントなど）を含有する建築物材料のことを指し、これらのうち１種以上から形成される構造体であれば、いかなるものでも構築対象となるが、本発明は、橋桁など各種建築物の構造材料として広く使用されているコンクリート構造体の構築に特に好適である。

除去工程の後には、露出した鉄筋があれば必要に応じて錆止め処理を行い、ついで、構造体の一部が取り除かれることで露出した露出部に対して、撥水材を塗布する（撥水材塗布工程）。
ここで使用される撥水材としては、撥水機能が強く、コンクリート類への浸透性が優れていることから、浸透性シラン系撥水材および／またはシロキサン系撥水材が好適である。
撥水材の塗布方法としては、ハケ塗り法、ローラー法、スプレー法などが挙げられ、塗布量としては、５０〜７００ｇ／ｍ^２が好ましい。また、塗布後には、例えば常温で２４時間程度放置するなどして、撥水材を乾燥させる。

撥水材塗布工程の後には、撥水材が塗布された露出部に顔料を含む塗料を塗布する（塗料塗布工程）。このように顔料を含む塗料を塗布して塗膜を形成すると、顔料の粒子により塗膜表面に細かい凹凸が形成される。その結果、アンカー効果が発現し、後述の打設工程においてコンクリート類を十分な付着強度で打設することができる。

塗料に含まれる顔料としては、例えば酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、酸化ケイ素、酸化鉄、カーボン、樹脂ビーズなどが挙げられ、その好ましい平均粒子径は、良好なアンカー効果が得られる点で０．２〜２００μｍである。
塗料中の顔料の含有量は、塗料を乾燥させた乾燥塗膜中の含有量が１０体積％以上となる量であれば、上述のアンカー効果が発現可能であるが、塗布作業性を考慮すると７０体積％以下が好適であり、より好ましくは１５〜７０体積％、さらに好ましくは５０〜７０体積％である。
また、塗料は顔料を含有するものであれば特に制限なく使用できるが、バインダーとして樹脂成分を含む樹脂系エマルション塗料が好ましく、具体的には、アクリル樹脂系、アクリルシリコン樹脂系、エポキシ変性アクリル樹脂系などの樹脂成分を含むアクリル樹脂系エマルション塗料が好ましい。

塗料の塗布方法としては、ハケ塗り法、ローラー法、スプレー法などが挙げられ、塗布量としては、５０〜５００ｇ／ｍ^２が良好なアンカー効果が得られる点で好ましい。また、塗布後には、例えば常温で２４時間程度放置するなどして、塗料の種類に応じた条件でこれを乾燥させる。

塗料塗布工程の後には、撥水材と塗料とが塗布された露出部に対して、コンクリート類を打設することにより、除去工程で除去された部分が埋め戻される（打設工程）。
ここで使用するコンクリート類としては、モルタル、コンクリート、モルタルやコンクリートにポリマーエマルション（混和用ポリマー）をブレンドしたポリマーセメントなど、無機質のセメント（ポルトランドセメントなどの水硬性セメント；高炉セメントなどの潜在水硬性セメント；シリカセメントなどの混合セメント；石灰などの気硬性セメントなど）を含有する建築物材料を使用できる。
打設の具体的な方法としては特に制限はないが、通常、露出部に型枠を設置し、この枠内にコンクリート類を注入して乾燥（養生）する方法が採られる。

以上説明したように、コンクリート類を打設する打設工程の前に、撥水材塗布工程と塗料塗布工程とを順次実施すると、コンクリート類は、撥水材上に直に打設されるのではなく、顔料を含む塗膜上に打設されることとなる。よって、除去工程により露出した露出部に撥水材を塗布した場合であっても、露出部に対して十分な付着強度でコンクリート類を打設でき、十分な水の浸入抑制効果を発揮することができる。
なお、この実施形態例では、コンクリート類構造体の一部を取り除く除去工程を行ってから、撥水材塗布工程と塗料塗布工程とを行う構築方法について説明したが、除去工程は必ずしも実施しなくてもよく、軽度の劣化である場合などには、除去工程を行わずに撥水材塗布工程と、塗料塗布工程と、打設工程とを順次行ってもよい。

［コンクリート類構造体の構築方法（２）］
上述の実施形態例では、既存のコンクリート類構造体を補修する場合の構築方法について説明したが、本発明は、例えば橋、ダムなどの大きな構造体などを新規に建設する際において、コンクリート類を一度に打設せずに複数回に分けて打設する方法を採用する場合にも、好ましく適用できる。
具体的には、まず、構造体の設置箇所の一部分に型枠を設置し、この枠内にコンクリート類を注入して乾燥（養生）する。
ついで、乾燥したコンクリート類構造体の表面の少なくとも一部に、撥水材を塗布する（撥水材塗布工程）。
そして、撥水材塗布工程の後に、撥水材が塗布された部分に顔料を含む塗料を塗布し（塗料塗布工程）、塗料が乾燥してから、この撥水材と塗料とが順次塗布された部分に再度コンクリート類を注入、乾燥して打設する（打設工程）。
このような方法によれば、コンクリート類を打ち継ぐ際、コンクリート類は、撥水材上に直に打設されるのではなく、顔料を含む塗膜上に打設されることとなる。よって、十分な付着強度でコンクリート類を打設でき、十分な水の浸入抑制効果を発揮することができる。なお、打設工程は、必要に応じて繰り返してもよく、その場合には、各打設工程に先だって、撥水材塗布工程と塗料塗布工程とを実施しておけばよい。

以上説明したコンクリート類の構築方法は、橋、桟橋、トンネル、護岸、ダム、水門などのコンクリート類構造体を新たに建設したり、既存のものを補修したりする際に好適に適用できる。

以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
［実施例１］
図示のように、厚さ２ｃｍのＪＩＳＲ５２０１モルタル板１１の片面に撥水材として、カジマ・リノベイト（株）製の「マジカルリペラー」（商品名、浸透性シランと浸透性シロキサンを含むシラン／シロキサン系撥水材、有効成分８０質量％）を２００ｇ／ｍ^２塗布し、２３℃で２４時間乾燥した。なお、撥水材はモルタル板１１に浸透したので、図１においての撥水材の図示は略す。
ついで、その上に、酸化チタン顔料（平均粒子径２８０ｎｍ）、炭酸カルシウム顔料（平均粒子径１０μｍ）、樹脂ビーズ（平均粒子径４０μｍ）を乾燥塗膜中の含有量が合計５５体積％となるように含有する藤倉化成（株）製の樹脂系塗料「マジカルカラー（商品名）」を１００ｇ／ｍ^２塗布し、２３℃で２４時間乾燥し、塗膜１２を形成した。
そして、形成された塗膜１２の上に、セメントと砂との混合物（質量比１：１）である電気化学工業（株）製の「デンカ ハイプレタスコンＴＹＰＥ１ｓ」（商品名）と水とを質量比３１９：１８７５で混合したモルタル１３を打設し、２３℃で４８時間乾燥した。
このようにして得られたものを評価用試料片１０とし、以下のようにして付着強度を測定した。

［付着強度の測定］
打設されたモルタル１３の上に、エポキシ樹脂接着剤１４で鉄製アタッチメント１５を接合し、エポキシ樹脂接着剤１４が硬化した後、アタッチメント１５の周縁に沿って塗膜１２に切れ目（塗膜１２の一面から他面に貫通する切れ目）１２ａを入れた。そして、建研式引っ張り試験機により、アタッチメント１５を塗膜１２に対して略垂直となる方向に引っ張った。そして、打設されたモルタル１３と塗膜１２との間、または、塗膜１２とモルタル板１１との間の少なくとも一方が剥離した際の引張力を測定し、これを付着強度とした。
その結果、実施例１では、打設されたモルタル１３と塗膜１２との間、塗膜１２とモルタル板１１との間の両方が剥離し、その際の付着強度は目標値である０．５Ｎ／ｍｍ^２を上回る２．１８Ｎ／ｍｍ^２であった。

［実施例２~４、比較例１~２］
使用した塗料の種類と、塗料中の酸化チタン顔料などの顔料の配合量（含有量）を表１のように変更した以外は、実施例１と同様にして評価用試料片を作製し、同様に付着強度を測定した。結果を表１に示す。
なお、付着強度の測定において、実施例２では実施例１の場合と同様に、打設されたモルタル１３と塗膜１２との間、塗膜１２とモルタル板１１との間の両方が剥離した。実施例３および４では、打設されたモルタル１３と塗膜１２との間が剥離した。塗膜を形成せずにモルタルを打設した比較例１では、モルタル板と打設されたモルタルとの間が剥離した。

使用した塗料は以下のとおりである。フジクラペネトレＥＰおよびプラスタロイクリア以外の塗料は、いずれも酸化チタン顔料などの顔料を表１に示す濃度で含むアクリル樹脂系エマルション塗料である。
（塗料）
マジカルカラー：藤倉化成（株）製アクリルシリコン樹脂塗料
ＣＦプライマー：藤倉化成（株）製アクリル樹脂塗料
フジクラシーラーフィラー：藤倉化成（株）製エポキシ変性アクリル樹脂塗料
セラミトーンＨＢ：藤倉化成（株）製アクリルシリコン樹脂塗料
フジクラペネトレＥＰ：藤倉化成（株）製エポキシ樹脂塗料
プラスタロイクリア：藤倉化成（株）製アクリルシリコン樹脂塗料

表１から明らかなように、顔料を含有する塗料を撥水材の上に塗布してから、モルタルを打設した各実施例では、十分な付着強度（０．５Ｎ／ｍｍ^２を以上）を達成できた。一方、塗料を塗布しない比較例１では十分な付着強度が得られず、顔料を含まない塗料を使用した比較例２および３ではモルタルの打設自体が困難で、付着強度の測定ができなかった。

実施例１における付着強度の測定方法を説明する断面図である。

Claims (5)

1. コンクリート類構造体にコンクリート類を打設する打設工程を有するコンクリート類構造体の構築方法であって、
   前記打設工程の前に、前記コンクリート類構造体に撥水材を塗布する撥水材塗布工程と、前記撥水材が塗布された部分に顔料を含む塗料を塗布する塗料塗布工程とを有し、
   前記顔料は、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、酸化ケイ素、酸化鉄、カーボン、樹脂ビーズからなる群より選ばれ、
   前記塗料は、アクリル樹脂系エマルション塗料であることを特徴とするコンクリート類構造体の構築方法。
2. 前記撥水材塗布工程の前に、前記コンクリート類構造体の一部を取り除く除去工程を有し、前記撥水材塗布工程では、前記除去工程で露出した露出部に対して、前記撥水材を塗布することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート類構造体の構築方法。
3. 前記撥水材は、浸透性シラン系撥水材および／またはシロキサン系撥水材であることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート類構造体の構築方法。
4. 前記塗料は、乾燥塗膜中の顔料の含有量が１５〜７０体積％であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコンクリート類構造体の構築方法。
5. 前記塗料の塗布量が５０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかに記載のコンクリート類構造体の構築方法。

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