JP5268375B2 - セメント硬化物用含浸組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、セメント硬化物用含浸組成物に関し、更に詳しくは、モルタル、コンクリート等のセメント硬化物に塗布及び含浸せしめて、これら硬化物の耐久性を向上せしめる組成物に関する。
モルタル、コンクリート等のセメント硬化物の耐久性の低下及びこれら硬化物からのタイルの剥離等は、殆どの場合、これら硬化物の表面に水分が付着し、かつ該表面から水分が内部に侵入することにより生ずる。水分がこれら硬化物の内部に侵入すると、硬化物内部の鉄筋が腐食し、かつタイルを接着している接着剤が劣化する。
従来、このような水分の侵入を防止する手段として、種々のセメント硬化物用含浸材が使用されてきた。これらの含浸材としては、例えば、シラン・シロキサン系化合物を主成分とする含浸材、シラン系化合物を主成分とする含浸材、例えば、ウエテキシS(商標、フォスロック社製)、ナノコンシーラ(商標、ニッシン・ジャパン株式会社製)、アクリル樹脂系含浸材等が知られている(非特許文献1)。これら従来の含浸材は、含浸材の塗布後に水を噴霧したときの外観観察並びに、含浸材の含浸深さ、吸水率及び透水量等によりその性能が評価されていた。
しかし、これらのセメント硬化物用含浸材は、紫外線による劣化及び凍結融解による劣化が激しく、耐久性に乏しいと言う欠点を有していた。また、これら含浸材は刺激性の強い揮発性有機化合物、例えば、石油エーテル系溶剤を含んでおり、塗布時に、これらから放散される臭気が強く、作業者の健康を著しく害すると言う欠点があった。
また、セメント硬化物への水分の侵入を防止するため、及びセメント硬化物のひび割れ等を補修するためにアルカリ金属ケイ酸塩、例えば、ケイ酸ナトリウムの水溶液を使用することが知られている(特許文献1)。
しかし、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は粘性が比較的高い。従って、濃度を低下せしめてひび割れに注入しても、ひび割れの深部まで侵入させることは困難であり、入口から数ミリメートル程度しか侵入させることができないのが現状である。また、アルカリ金属がコンクリート骨材と反応して膨張し、骨材組織を破壊して再度微細なひび割れを引き起こす可能性がある。
本発明は、耐久性に優れ、塗布時の臭気が少なく、粘性が低く、かつ骨材を破壊するおそれのない、セメント硬化物用含浸組成物を提供するものである。
本発明者は、セメント硬化物のひび割れの内部表面は、二酸化炭素の影響を受けて炭酸化し、主として炭酸カルシウム及び部分的には水酸化カルシウムになっていることに着目した。その結果、下記成分(A)、(B)及び(C)を所定量で含むセメント硬化物用含浸組成物を使用すれば、セメント硬化物中に侵入した該組成物、とりわけ成分(C)が、セメント硬化物表面のみならず内部組織と化学結合してケイ酸カルシウム水和物を形成し、極めて安定かつ持続可能な性能を発揮するばかりではなく、該組成物の粘性は著しく低く、従って、セメント硬化物の微細なひび割れにも含浸可能であると共に、深部まで容易に含浸可能であり、加えて、該組成物は塗布時に臭気が少ないことを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
（１）（Ａ）シリコーンオイル ２０〜８０質量部、及び
（Ｂ）炭素数１〜１０個のアルコール ８０〜２０質量部
を含み、かつ成分（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００質量部に対し、更に
（Ｃ）ケイ酸含有水溶液 ２０〜５００質量部
を含み、かつ成分（Ｃ）が、１リットルの水に対してアルカリ金属水酸化物を ０．１〜０．７モルの割合で溶解した水溶液に、更に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）
を０．３〜０．７モルの割合で溶解して得られた水溶液であるところの、セメント硬化物用含浸組成物である。
（１）（Ａ）シリコーンオイル ２０〜８０質量部、及び
（Ｂ）炭素数１〜１０個のアルコール ８０〜２０質量部
を含み、かつ成分（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００質量部に対し、更に
（Ｃ）ケイ酸含有水溶液 ２０〜５００質量部
を含み、かつ成分（Ｃ）が、１リットルの水に対してアルカリ金属水酸化物を ０．１〜０．７モルの割合で溶解した水溶液に、更に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）
を０．３〜０．７モルの割合で溶解して得られた水溶液であるところの、セメント硬化物用含浸組成物である。
好ましい態様として、
（２）成分（Ａ）が３０〜７０質量部であり、成分（Ｂ） が７０〜３０質量部であり、かつ成分（Ｃ） が５０〜４００質量部であるところの上記（１）記載の組成物、
（３）成分（Ａ）が４０〜６０質量部であり、成分（Ｂ） が６０〜４０質量部であり、かつ成分（Ｃ） が７０〜２００質量部であるところの上記（１）記載の組成物、
（４）成分（Ｃ）が、下記式（Ｉ）
ＨＯ - ［ Ｓｉ （ＯＨ） ２ - Ｏ ］ ｎ - Ｈ （Ｉ）
（ここで、ｎは１〜１０である）
で示される化合物を含有する水溶液であるところの上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の組成物、
（５）ｎが１〜７であるところの上記（４）記載の組成物、
（６）ｎが１〜５であるところの上記（４）記載の組成物、
（７）ｎが１〜２であるところの上記（４）記載の組成物、
（８）アルカリ金属水酸化物が０．１５〜０．５モルであり、かつ二酸化ケイ素が０．３５〜０．６モルであるところの上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の組成物、
（９）アルカリ金属水酸化物が０．２〜０．４モルであり、かつ二酸化ケイ素が０．４〜０．５モルであるところの上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の組成物、
（１０）アルカリ金属水酸化物が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムより成る群から選ばれる一つ以上であるところの上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載の組成物、
（１１）アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムであるところの上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載の組成物、
（１２）成分（Ｂ）が、炭素数１〜４個のアルコールであるところの上記（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の組成物、
（１３）成分（Ｂ）がメチルアルコールであるところの上記（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の組成物
を挙げることができる。
（２）成分（Ａ）が３０〜７０質量部であり、成分（Ｂ） が７０〜３０質量部であり、かつ成分（Ｃ） が５０〜４００質量部であるところの上記（１）記載の組成物、
（３）成分（Ａ）が４０〜６０質量部であり、成分（Ｂ） が６０〜４０質量部であり、かつ成分（Ｃ） が７０〜２００質量部であるところの上記（１）記載の組成物、
（４）成分（Ｃ）が、下記式（Ｉ）
ＨＯ - ［ Ｓｉ （ＯＨ） ２ - Ｏ ］ ｎ - Ｈ （Ｉ）
（ここで、ｎは１〜１０である）
で示される化合物を含有する水溶液であるところの上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の組成物、
（５）ｎが１〜７であるところの上記（４）記載の組成物、
（６）ｎが１〜５であるところの上記（４）記載の組成物、
（７）ｎが１〜２であるところの上記（４）記載の組成物、
（８）アルカリ金属水酸化物が０．１５〜０．５モルであり、かつ二酸化ケイ素が０．３５〜０．６モルであるところの上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の組成物、
（９）アルカリ金属水酸化物が０．２〜０．４モルであり、かつ二酸化ケイ素が０．４〜０．５モルであるところの上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の組成物、
（１０）アルカリ金属水酸化物が、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムより成る群から選ばれる一つ以上であるところの上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載の組成物、
（１１）アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムであるところの上記（１）〜（９）のいずれか一つに記載の組成物、
（１２）成分（Ｂ）が、炭素数１〜４個のアルコールであるところの上記（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の組成物、
（１３）成分（Ｂ）がメチルアルコールであるところの上記（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の組成物
を挙げることができる。
本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、紫外線及び凍結融解による劣化が少なく、従って、長期間に亘って安定した性能を保持し得、かつ塗布時の臭気が少ない故、作業者の健康を害するおそれがない。加えて、粘性が低い故、セメント硬化物の微細なひび割れにも含浸可能なばかりではなく、深部まで容易に含浸可能であり、かつアルカリ金属を殆ど含まないことからセメント硬化物を破壊するおそれがない。
本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、成分(A)シリコーンオイル、成分(B)炭素数1〜10個のアルコール及び成分(C)ケイ酸含有溶液を含む。
本発明の成分(C)はケイ酸含有溶液である。溶媒として、例えば、水、トリメチルシロキサン、トリエチルシロキサン等が挙げられる。好ましくは水が使用される。
成分(C)は、好ましくは下記式(I)
HO - [ Si (OH) 2 - O ] n - H (I)
で示される化合物を含有する水溶液である。式(I)で示される化合物は、単一の重合度を有する単一物質でもよく、また2種類以上の重合度を有する複数の物質の混合物であってもよい。ここで、nは平均値で示され、上限が10、好ましくは7、より好ましくは5、更に好ましくは2であり、下限が1である。nが上記上限を超えると水に溶解し難くなるため好ましくない。式(I)で示される化合物は、通常、水中でイオン化して存在している。ここで、重合度nは、例えば、トリメチルシリル(TMS)化法により測定することができる。
HO - [ Si (OH) 2 - O ] n - H (I)
で示される化合物を含有する水溶液である。式(I)で示される化合物は、単一の重合度を有する単一物質でもよく、また2種類以上の重合度を有する複数の物質の混合物であってもよい。ここで、nは平均値で示され、上限が10、好ましくは7、より好ましくは5、更に好ましくは2であり、下限が1である。nが上記上限を超えると水に溶解し難くなるため好ましくない。式(I)で示される化合物は、通常、水中でイオン化して存在している。ここで、重合度nは、例えば、トリメチルシリル(TMS)化法により測定することができる。
成分(C)ケイ酸含有水溶液は、例えば、1リットルの水に対してアルカリ金属水酸化物を0.1〜0.7モル、好ましくは0.15〜0.5モル、更に好ましくは0.2〜0.4モルの割合で溶解し、次いで、二酸化ケイ素(SiO2)を0.3〜0.7モル、好ましくは0.35〜0.6モル、更に好ましくは0.4〜0.5モルの割合で更に溶解して製造することができる。アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウムが使用される。アルカリ金属水酸化物量が上記上限を超えては、得られたセメント硬化物用含浸組成物中のアルカリ金属濃度が増加し、骨材組織を破壊する可能性が高くなるばかりではなく、該組成物の粘度をも増加せしめる。一方、アルカリ金属水酸化物量が上記下限未満では、二酸化ケイ素を十分に水に溶解することができない。また、二酸化ケイ素量が上記上限を超えては、二酸化ケイ素を十分に水に溶解することができず、一方、二酸化ケイ素量が上記下限未満では、得られたセメント硬化物用含浸組成物に本発明の効果を十分に付与することができない。また、成分(C)ケイ酸含有水溶液は、水ガラスを電気分解することにより製造することもできる。
成分(A)シリコーンオイルに特に制限はなく、従来公知の各種シリコーンオイルを使用することができる。該シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル及びエポキシ変性シリコーンオイル等が挙げられる。これらのシリコールオイルは、単独で使用してもよく、また２種以上併用してもよい。
該シリコーンオイルの粘度(25℃)の上限は、好ましくは1,000mPa・s、より好ましくは500mPa・s、更に好ましくは100mPa・sであり、下限は好ましくは1mPa・s、より好ましくは5mPa・sである。上記上限を超えては、セメント硬化物用含浸組成物の粘性が増加するため好ましくない。該粘度の測定方法に特に制限はなく、Ｂ型粘度計、Ｅ型粘度計、レオメーター等の公知の粘度計を用いて測定することができる。
該シリコーンオイルとしては、市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製ジメチルシリコーンオイルKFシリーズ(商標)、信越化学工業株式会社製メチルフェニルシリコーンオイルKFシリーズ(商標)、信越化学工業株式会社製メチルハイドロジェンシリコーンオイルKFシリーズ(商標)、東レ・ダウコーニング株式会社製変性シリコーンオイルBYシリーズ(商標)、東レ・ダウコーニング株式会社製ジメチルシリコーンオイルSHシリーズ(商標)等 を挙げることができる。
成分(B)アルコールの炭素数の上限は10個、好ましくは6個、より好ましくは4個であり、下限は1個である。アルコールとしては、一価アルコール、並びに二価アルコール、三価アルコール等の多価アルコールが挙げられ、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、i-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、i-ブチルアルコール、n-アミルアルコール、n-ヘキシルアルコール、n-へプチルアルコール、n-オクチルアルコール等の脂肪族飽和アルコール、アリルアルコール等の脂肪族不飽和アルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール等の脂環式アルコール、ベンジルアルコール等の芳香族アルコール、フルフリルアルコール等の複素環式アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブタンジオール等の多価アルコールが挙げられる。好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、i-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、i-ブチルアルコールが使用され、最も好ましくはメチルアルコールが使用される。
成分(A)及び成分(B)の配合量は、成分(A)及び成分(B)の合計100質量部のうち、成分(A)20〜80質量部及び成分(B)80〜20質量部、好ましくは成分(A)30〜70質量部及び成分(B)70〜30質量部、より好ましくは成分(A)40〜60質量部及び成分(B)60〜40質量部である。成分(B)が上記下限未満で成分(A)が上記上限を超えては、各成分が分離して組成物が不均一となり、成分(B)が上記上限を超え成分(A)が上記下限未満では、組成物の撥水性が悪くなる。
成分(C)の配合量は、成分(A)及び成分(B)の合計100質量部に対して、上限が500質量部、好ましくは400質量部、更に好ましくは200質量部であり、下限が20質量部、好ましくは30質量部、更に好ましくは40質量部である。成分(C)が上記上限を超え、又は上記下限未満では、組成物の撥水性が低下し、本発明の効果を十分に発揮することができない。
本発明の組成物が使用されるセメント硬化物とは、好ましくはセメント単独、又はセメント及び骨材を含む組成物を硬化したものを言い、例えば、コンクリート、モルタル等が挙げられる。セメントとしては、好ましくは水硬性セメントが挙げられ、例えば、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、水硬性石灰、ローマン・セメント、天然セメント、アルミナセメント、高炉セメント、シリカセメント、膨張セメント、着色セメント等が挙げられる。骨材としては、例えば、砂、砂利、シリカフューム、人工軽量骨材、パーライト、水砕スラグ等が挙げられる。
本発明のセメント硬化物用含浸組成物には、本発明の効果を損なわない限り、例えば、安定剤、顔料、界面活性剤、各種のコンクリート用化学混和剤等の添加剤を配合することができる。
本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、例えば、成分(A)、成分(B)及び成分(C)を常温で混合することにより製造することができる。成分(A)、成分(B)及び成分(C)の混合順序及び混合温度に特に制限はない。
以下、実施例において本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
[原料]
実施例において使用した原料は下記の通りである。
実施例において使用した原料は下記の通りである。
<セメント>
JIS R 5210(ポルトランドセメント)に規定する普通ポルトランドセメント(太平洋セメント株式会社製)を使用した。該普通ポルトランドセメントの性状は下記の表1に示す通りである。
JIS R 5210(ポルトランドセメント)に規定する普通ポルトランドセメント(太平洋セメント株式会社製)を使用した。該普通ポルトランドセメントの性状は下記の表1に示す通りである。
<細骨材>
JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に規定するISO基準砂を使用した。該ISO基準砂の性状は下記の表2に示す通りである。
JIS R 5201(セメントの物理試験方法)に規定するISO基準砂を使用した。該ISO基準砂の性状は下記の表2に示す通りである。
<成分(A)シリコーンオイル>
信越化学工業株式会社製ジメチルシリコーンオイルKF-96-30CS
[商標、粘度(25℃、B型粘度計): 28mPa・s] を使用した。
信越化学工業株式会社製ジメチルシリコーンオイルKF-96-30CS
[商標、粘度(25℃、B型粘度計): 28mPa・s] を使用した。
<成分(B)炭素数1〜10個のアルコール>
該アルコールとしてメチルアルコールを使用した。
該アルコールとしてメチルアルコールを使用した。
<成分(C)ケイ酸含有溶液>
成分(C)ケイ酸含有溶液は下記の通りに製造した。
成分(C)ケイ酸含有溶液は下記の通りに製造した。
(ケイ酸含有水溶液(I)の製造)
1リットルの水に水酸化ナトリウム0.3モルを加え、室温で攪拌して溶解した。次いで、該水溶液に二酸化ケイ素0.48モルを加えて、同じく室温で攪拌して溶解し、ケイ酸含有水溶液(I) を得た。該水溶液の粘度(25℃、B型粘度計)は 2mPa・sであった。
1リットルの水に水酸化ナトリウム0.3モルを加え、室温で攪拌して溶解した。次いで、該水溶液に二酸化ケイ素0.48モルを加えて、同じく室温で攪拌して溶解し、ケイ酸含有水溶液(I) を得た。該水溶液の粘度(25℃、B型粘度計)は 2mPa・sであった。
(ケイ酸含有水溶液(II)の製造)
二酸化ケイ素の添加量を0.60モルとした以外は、ケイ酸含有水溶液(I)の製造と同一に実施した。該水溶液の粘度(25℃、B型粘度計)は2mPa・sであった。
二酸化ケイ素の添加量を0.60モルとした以外は、ケイ酸含有水溶液(I)の製造と同一に実施した。該水溶液の粘度(25℃、B型粘度計)は2mPa・sであった。
(ケイ酸含有水溶液(III)の製造)
二酸化ケイ素の添加量を0.35モルとした以外は、ケイ酸含有水溶液(I)の製造と同一に実施した。該水溶液の粘度(25℃、B型粘度計)は2mPa・sであった。
二酸化ケイ素の添加量を0.35モルとした以外は、ケイ酸含有水溶液(I)の製造と同一に実施した。該水溶液の粘度(25℃、B型粘度計)は2mPa・sであった。
<比較含浸剤>
比較含浸剤としては、シラン系化合物を主成分とする含浸材(MCファイン、商標、株式会社イー・エム・ディ製)を使用した。
比較含浸剤としては、シラン系化合物を主成分とする含浸材(MCファイン、商標、株式会社イー・エム・ディ製)を使用した。
[評価項目及び評価方法]
各含浸組成物及び比較含浸材の評価項目及び評価方法は下記の通りである。
各含浸組成物及び比較含浸材の評価項目及び評価方法は下記の通りである。
<外観観察>
JSCE-K571-2005[表面含浸材の試験方法(案)]に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した試験体の含浸面と、試験体の含浸していない面とを比較して、含浸による外観変化を目視観察した。また、該含浸面及び含浸していない面に霧吹きで清水を噴霧して、その外観変化を目視観察した。
JSCE-K571-2005[表面含浸材の試験方法(案)]に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した試験体の含浸面と、試験体の含浸していない面とを比較して、含浸による外観変化を目視観察した。また、該含浸面及び含浸していない面に霧吹きで清水を噴霧して、その外観変化を目視観察した。
<含浸深さ試験>
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面を二分割するように試験体を割裂して、二分割した試験体を一分間水に浸漬して取り出し、割裂面の撥水している部分の含浸面からの深さを含浸深さとした。
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面を二分割するように試験体を割裂して、二分割した試験体を一分間水に浸漬して取り出し、割裂面の撥水している部分の含浸面からの深さを含浸深さとした。
<透水量試験>
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面と含浸していない面に所定の透水試験器具を止め付けて、透水量試験を実施した。
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面と含浸していない面に所定の透水試験器具を止め付けて、透水量試験を実施した。
<吸水率試験>
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面と含浸していない面が側面になるようにし、かつ試験体の上面が水面下20mm以上になるようにして、温度23±2℃の水中に浸漬した。浸漬を開始してから7日後に試験体を取り出し吸水率を測定した。
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面と含浸していない面が側面になるようにし、かつ試験体の上面が水面下20mm以上になるようにして、温度23±2℃の水中に浸漬した。浸漬を開始してから7日後に試験体を取り出し吸水率を測定した。
<中性化深さ試験>
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体について、JIS A 1153に準拠して、温度20±2℃、相対湿度60±5%、二酸化炭素濃度5±0.2%の条件下で、28日間の促進中性化試験を実施した。その後、JIS A 1152に準拠して、試験体の含浸面を二分割するように、試験体を割裂して、割裂面の含浸面からの中性化深さを測定した。
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体について、JIS A 1153に準拠して、温度20±2℃、相対湿度60±5%、二酸化炭素濃度5±0.2%の条件下で、28日間の促進中性化試験を実施した。その後、JIS A 1152に準拠して、試験体の含浸面を二分割するように、試験体を割裂して、割裂面の含浸面からの中性化深さを測定した。
<塩化物イオン浸透深さ試験>
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面が側面になるようにし、かつ試験体の上面が水面下20mm以上になるようにして、温度23±2℃の水中に浸漬し、塩化物イオン浸透試験を行った。浸漬を開始してから63日後に試験体を取り出した。その後、JIS A 1171の7.8に準拠して、試験体の含浸面を二分割するように、試験体を割裂して、割裂面の含浸面からの塩化物イオン浸透深さを測定した。
JSCE-K571-2005に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体の含浸面が側面になるようにし、かつ試験体の上面が水面下20mm以上になるようにして、温度23±2℃の水中に浸漬し、塩化物イオン浸透試験を行った。浸漬を開始してから63日後に試験体を取り出した。その後、JIS A 1171の7.8に準拠して、試験体の含浸面を二分割するように、試験体を割裂して、割裂面の含浸面からの塩化物イオン浸透深さを測定した。
<凍結融解試験>
JIS A 1148(コンクリートの凍結融解試験方法)に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体について、凍結温度−18℃、融解温度＋20℃、1サイクル5〜6時間で合計300サイクル実施した。所定サイクルにおいて、各試験体の相対動弾性係数及び質量減少率を測定した。ここで、相対動弾性係数は、各サイクル毎に各試験体についてたわみ振動の一次共鳴振動数を測定し、下記式を用いて算出したものである。
相対動弾性係数(%)=Fn 2/F0 2×100
(式中、F0は試験開始前の試験体のたわみ振動の一次共鳴振動数であり、Fnはnサイクルの試験体のたわみ振動の一次共鳴振動数である。)
また、質量減少率は、凍結融解試験開始前における試験体の質量と各サイクルにおける試験体の質量とを測定し、凍結融解試験開始前における試験体の質量に対する減少した質量のパーセンテージで示した。
JIS A 1148(コンクリートの凍結融解試験方法)に準拠した。含浸組成物及び比較含浸材を含浸した各試験体について、凍結温度−18℃、融解温度＋20℃、1サイクル5〜6時間で合計300サイクル実施した。所定サイクルにおいて、各試験体の相対動弾性係数及び質量減少率を測定した。ここで、相対動弾性係数は、各サイクル毎に各試験体についてたわみ振動の一次共鳴振動数を測定し、下記式を用いて算出したものである。
相対動弾性係数(%)=Fn 2/F0 2×100
(式中、F0は試験開始前の試験体のたわみ振動の一次共鳴振動数であり、Fnはnサイクルの試験体のたわみ振動の一次共鳴振動数である。)
また、質量減少率は、凍結融解試験開始前における試験体の質量と各サイクルにおける試験体の質量とを測定し、凍結融解試験開始前における試験体の質量に対する減少した質量のパーセンテージで示した。
[試験体]
各試験体は下記の通りに製造した。
各試験体は下記の通りに製造した。
<外観観察、含浸深さ試験、透水量試験、吸水率試験、中性化深さ試験及び塩化物イオン浸透深さ試験用の試験体>
JIS A 5201(セメントの物理試験方法)に準拠して、セメント対細骨材(砂)の質量比を1対3とし、フロー値が180±5になるように水セメント比を調整して混練し、モルタルを製造した。得られたモルタルの性状は下記の表3に示す通りである。
JIS A 5201(セメントの物理試験方法)に準拠して、セメント対細骨材(砂)の質量比を1対3とし、フロー値が180±5になるように水セメント比を調整して混練し、モルタルを製造した。得られたモルタルの性状は下記の表3に示す通りである。
得られたモルタルを寸法100mm×100mm×400mmに成形した。これを、20℃、90%(RH)の空気中で1日間、次いで、20℃の水中で6日間保持した。このようにして得られた成形体を、寸法100mm×100mm×100mmに切断した。これを、20℃、60%(RH)の空気中で25日間乾燥し、次いで、含浸材塗布面及び該面に対向する面を除く各面に、JIS K 5664(タールエポキシ樹脂塗料)に規定するエポキシ樹脂塗料(ユニタック、商標、太平洋マテリアル株式会社製)を塗布し、更に、同一条件下で3日間乾燥した。得られた成形体に、含浸組成物及び比較含浸材を塗布し、20℃、60%(RH)の空気中で14日間乾燥した。これを、外観観察、含浸深さ試験、透水量試験、吸水率試験、中性化深さ試験及び塩化物イオン浸透深さ試験のための試験体とした。
<凍結融解試験用の試験体>
上記と同じモルタルを使用した。
上記と同じモルタルを使用した。
該モルタルを寸法40mm×40mm×160mmに成形した。これを、20℃、90%(RH)の空気中で1日間、次いで、20℃の水中で6日間保持した。このようにして得られた成形体を、20℃、60%(RH)の空気中で25日間乾燥し、次いで、含浸材塗布面及び該面に対向する面を除く各面に、JIS K 5664(タールエポキシ樹脂塗料)に規定するエポキシ樹脂塗料(ユニタック、商標、太平洋マテリアル株式会社製)を塗布し、更に、同一条件下で3日間乾燥した。得られた成形体に、含浸組成物及び比較含浸材を含浸し、20℃、60%(RH)の空気中で14日間乾燥した。これを、凍結融解試験のための試験体とした。
(実施例1)
(A)シリコーンオイル50質量部、(B)メチルアルコール50質量部及び(C)ケイ酸含有水溶液(I)100質量部を、室温で攪拌してセメント硬化物用含浸組成物を製造した。該組成物を使用して各種試験を実施した。
(A)シリコーンオイル50質量部、(B)メチルアルコール50質量部及び(C)ケイ酸含有水溶液(I)100質量部を、室温で攪拌してセメント硬化物用含浸組成物を製造した。該組成物を使用して各種試験を実施した。
外観観察の結果を図１に示す。水噴霧前の試験体の含浸面と、試験体の含浸していない面(対照)とは、外観に殆んど変化が認められなかった。水を噴霧すると、含浸していない面の外観は変化したが、本発明の含浸組成物を含浸した面の外観は殆ど変化が認められなかった。
含浸深さ試験、透水量試験、吸水率試験、中性化深さ試験及び塩化物イオン浸透深さ試験の結果を表4に示す。
対照として、含浸材を含浸していない試験体を用いた。透水量、吸水率、中性化深さ及び塩化物イオン浸透深さのいずれにおいても、対照に比べて著しく良好であることが分った。
凍結融解試験の結果を表5及び図2〜4に示す。
表5から分かるように、相対動弾性係数及び質量減少率のいずれも対照に比べて著しく良好であることが分かった。図2〜4の外観からも、本発明のセメント硬化物用含浸組成物を含浸した試験体が凍結融解に優れた耐性を有することが分かった。対照の200サイクルにおける重量減少率が、150サイクルと比較して増加しているのは炭酸ガス等の吸収によるものと推察される。
(実施例２〜７)
(A)シリコーンオイル、(B)メチルアルコール及び(C)ケイ酸含有水溶液を、表6に示す配合量で室温において攪拌して各セメント硬化物用含浸組成物を製造した。該組成物を使用して各種試験を実施した。試験結果を表6に示す。
(A)シリコーンオイル、(B)メチルアルコール及び(C)ケイ酸含有水溶液を、表6に示す配合量で室温において攪拌して各セメント硬化物用含浸組成物を製造した。該組成物を使用して各種試験を実施した。試験結果を表6に示す。
(比較例１〜４)
(A)シリコーンオイル、(B)メチルアルコール及び(C)ケイ酸含有水溶液を、表7に示す配合量で室温において攪拌して各セメント硬化物用含浸組成物を製造した。該組成物を使用して各種試験を実施した。試験結果を表7に示す。
(A)シリコーンオイル、(B)メチルアルコール及び(C)ケイ酸含有水溶液を、表7に示す配合量で室温において攪拌して各セメント硬化物用含浸組成物を製造した。該組成物を使用して各種試験を実施した。試験結果を表7に示す。
実施例2及び3は、実施例1に対して、夫々、成分(C)の含有量を増加させたもの及び減少させたものである。実施例4及び5は、実施例1に対して、夫々、成分(A)を増加させかつ成分(B)を減少させたもの、及び成分(A)を減少させかつ成分(B)を増加させたものである。実施例6及び7は、成分(C)ケイ酸含有水溶液(I)を、夫々、ケイ酸含有量の多いケイ酸含有水溶液(II)及びケイ酸含有量の少ないケイ酸含有水溶液(III)に代えたものである。いずれの実施例においても、良好な結果が得られた。
一方、比較例1及び2は、実施例1に対して、夫々、成分(C)の含有量を本発明の範囲外に増加させたもの及び減少させたものである。比較例3及び4は、実施例1に対して、夫々、本発明の範囲外に成分(A)を増加させかつ成分(B)を減少させたもの、及び本発明の範囲外に成分(A)を減少させかつ成分(B)を増加させたものである。比較例1及び2においては、中性化深さが悪化した。比較例3においては、含浸組成物中の各成分が分離して含浸材として使用できなかった。比較例4においては、透水量及び中性化深さが悪化した。
(比較例５)
成分(C)ケイ酸含有水溶液(I)に代えて、比較含浸剤(MCファイン、商標、株式会社イー・エム・ディ製)を使用した以外は、実施例1と同一に実施した。
成分(C)ケイ酸含有水溶液(I)に代えて、比較含浸剤(MCファイン、商標、株式会社イー・エム・ディ製)を使用した以外は、実施例1と同一に実施した。
外観観察の結果を図5に示す。水噴霧前の試験体の含浸面と、試験体の含浸していない面とは、外観に殆んど変化が認められなかった。水を噴霧すると、比較含浸剤を含浸した面の外観に多少変化が認められた。
含浸深さ試験、透水量試験、吸水率試験及び中性化深さ試験の結果を表8に示す。
凍結融解試験の結果を表9及び図6〜8に示す。
表4及び表8から分かるように、含浸深さ、透水量、吸水率及び中性化深さのいずれにおいても、本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、比較含浸剤に比べて良好であることが分かった。
表5及び表9から分かるように、相対動弾性係数及び質量減少率のいずれにおいても、本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、比較含浸剤に比べて著しく良好であることが分かった。図6〜8の外観からも、本発明のセメント硬化物用含浸組成物を含浸した試験体が、比較含浸剤に比べて凍結融解に優れた耐性を有することが分かった。
本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、コンクリート、モルタル等のセメント硬化物に塗布して、水分のセメント硬化物内部への侵入を防止し、鉄筋の腐食、タイルの脱落等を回避して、これらの耐久性を著しく向上させることができる。また、これらセメント硬化物のひび割れ等に注入して、セメント硬化物の補修にも使用することができる。また、本発明のセメント硬化物用含浸組成物は、木材に塗布することにより木材に撥水性を付与して、その耐久性を高めることもできる。
Claims (6)
- （Ａ）シリコーンオイル ２０〜８０質量部、及び
（Ｂ）炭素数１〜１０個のアルコール ８０〜２０質量部
を含み、かつ成分（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００質量部に対し、更に
（Ｃ）ケイ酸含有水溶液 ２０〜５００質量部
を含み、かつ成分（Ｃ）が、１リットルの水に対してアルカリ金属水酸化物を ０．１〜０．７モルの割合で溶解した水溶液に、更に、二酸化ケイ素（ＳｉＯ ２ ）
を０．３〜０．７モルの割合で溶解して得られた水溶液であるところの、セメント硬化物用含浸組成物。 - 成分（Ａ）が４０〜６０質量部であり、成分（Ｂ）が６０〜４０質量部であり、かつ成分（Ｃ）が７０〜２００質量部であるところの請求項１記載の組成物。
- 成分（Ｃ）が、下記式（Ｉ）
ＨＯ - ［ Ｓｉ （ＯＨ） ２ - Ｏ ］ ｎ - Ｈ （Ｉ）
（ここで、ｎは１〜１０である）
で示される化合物を含有する水溶液であるところの請求項１又は２記載の組成物。 - ｎが１〜２であるところの請求項３記載の組成物。
- アルカリ金属水酸化物が０．２〜０．４モルであり、かつ二酸化ケイ素が０．４〜０．５モルであるところの請求項１〜４のいずれか一つに記載の組成物。
- 成分（Ｂ）がメチルアルコールであるところの請求項１〜５のいずれか一つに記載の組成物。
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