JP6427624B1

JP6427624B1 - 鋼構造物の補修方法

Info

Publication number: JP6427624B1
Application number: JP2017097169A
Authority: JP
Inventors: 剛長尾
Original assignee: 阿南電機株式会社
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: JP2018193739A

Abstract

【課題】錆層が残っている鋼構造物であっても、腐食や剥離の進行を抑制することができる補修方法を提供する。【解決手段】鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整する、第１工程と、素地調整した前記鉄鋼材料に湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布する、第２工程と、前記プライマーを塗布した前記鉄鋼材料を、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整する、第３工程と、不陸調整した前記鉄鋼材料に紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼る、第４工程と、を含む、鋼構造物の補修方法。【選択図】なし

Description

本発明は、鋼構造物の補修方法に関するものである。

例えば、橋梁や歩道橋などの構造物は、主として鉄鋼材料で形成されている。これらの構造物の架け替え理由の１つに、材料の腐食が挙げられる。そのため、従来から、腐食対策のために様々な補修方法が検討されている。

例えば、腐食した鉄鋼構造物の補修技術としては、鉄鋼材料をブラスト処理などの下地処理した後、防食下地の塗装を施し、腐食因子（水又は酸素）の遮断性に優れたエポキシ樹脂系塗料等を下塗り及び中塗りし、その後、耐候性に優れたフッ素樹脂系塗料等を上塗りとする重防食塗装系が一般的に知られている（例えば、非特許文献１〜３参照）。特に、ブラスト処理の下地処理を事前に行い、鉄鋼材料表面の錆部を充分に除去することにより、新規の塗装と同程度の防食効果を得る事ができ、鉄鋼構造物の長期耐久性を確保できることがわかっている。

「機械工事塗装要綱（案）・同解説」、平成２２年４月、国土交通省総合政策局建設施工企画課、p.53 「鋼橋の常温金属溶射設計・施工・補修マニュアル（案）（改訂版）」、２００６年４月、鋼構造物常温溶射研究会、p.152 社団法人日本道路協会発行「鋼道路橋塗装・防食便覧」、平成１７年１２月、第Ｖ編、p.V-34

しかしながら、実際の作業現場においては、作業現場環境、構造物の形状などの面で、十分にブラスト処理などの下地処理を施せない場合がある。そのため、従来は、そのような十分に下地処理が施せていない箇所に直接塗装して補修する場合には、錆面への浸透性が比較的良好といわれている変性エポキシ樹脂塗料を塗布することが多かった。また、ブラスト処理が実施できる場合でも、ブラスト処理は、処理コストが高いという問題点も有していた。

しかしながら、錆の程度によっては、多孔質である錆層に完全に変性エポキシ樹脂塗料を浸透させることは困難であり、本来の変性エポキシ樹脂塗料が持つ性能を発揮させることができなかった。すなわち、下地処理が不十分で脆い錆層が残存する部分に従来の変性エポキシ樹脂塗料を塗装しても、錆の残留水分や空気に起因して、残存する脆弱な錆層から腐食や剥離が起こり、鋼構造物の早期劣化に繋がることがあった。

そこで、本発明は、錆層が残っている鉄鋼材料であっても、腐食や剥離の進行を抑制することができる補修方法を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態によると、
鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整する、第１工程と、
素地調整した前記鉄鋼材料に湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布する、第２工程と、
前記プライマーを塗布した前記鉄鋼材料を、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整する、第３工程と、
不陸調整した前記鉄鋼材料に紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼る、第４工程と、
を含む、鋼構造物の補修方法である。

本発明の一実施形態によると、錆層が残っている鋼構造物であっても、腐食や剥離の進行を抑制することができる補修方法を提供することができる。

以下、本発明に係る鋼構造物の補修方法の具体的な実施形態について、詳細に説明する。

本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法は、
鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整する、第１工程と、
素地調整した鉄鋼材料に湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布する、第２工程と、
プライマーを塗布した鉄鋼材料を、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整する、第３工程と、
不陸調整した鉄鋼材料に紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼る、第４工程と、
を含む。

以下に、各々の工程について、詳細に説明する。

（第１工程）
本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法における、補修対象となる鋼構造物は、鉄鋼材料を素地とした構造物であって、特に制限はないが、橋梁、鉄塔、鋼管、煙突、タンク、屋根などを挙げることができる。なお、本実施形態において、鉄鋼材料とは、鉄を主成分とする材料全般を指し、主として炭素を０．０４〜２パーセント程度含む炭素鋼、更には、純鉄、ニッケル・クロムなどの他元素を含む合金鋼を全て含む。

本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法における、第１工程は、上記例示した鋼構造物における、鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整する工程を含む。

鉄鋼材料の錆面とは、水や酸素などの腐食因子により発錆した鋼構造物の表面を指し、より具体的には、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）等の赤錆等が発生している面のことを指す。

本実施形態において、鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整するとは、上記錆面に対して、錆落としや脆弱な旧塗膜の除去などを実施することを言う。より具体的には、社団法人日本道路協会発行「鋼道路橋塗装・防食便覧」平成２年６月において、１種（さび、旧塗膜を完全に除去し鋼材面を露出させる）、２種（旧塗膜、さびを除去し鋼材面を露出させる）、３種（活膜は残すが、それ以外の不良部（さび、割れ、ふくれ）は除去する）、４種（粉化物、汚れなどを除去する）と定義されている。本実施形態における、鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整するとは、上記のうち少なくとも３種ケレン処理が行われることをいう。なお、本実施形態の補修方法において、上記１種ケレン処理又は２種ケレン処理が実施されていても、当然適用可能である。なお、３種ケレン処理は、ディスクサンダー、ワイヤホイルなどの電動工具と手工具とを併用して実施することができる。即ち、本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法は、１種ケレン処理や２種ケレン処理のように、鋼材面を露出させる必要がなく、ケレン処理の手間を省くことができるのみならず、コストの高いブラスト処理を実施する必要がないという特長を有する。

（第２工程）
本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法における、第２工程は、第１工程で素地調整した鉄鋼材料に湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布する工程を含む。

湿気硬化型樹脂を含むプライマーは、鉄鋼材料と、後述する不陸調整剤との間のシーリング剤、接着剤として機能する。また、湿気硬化型樹脂は、錆の進行の腐食因子の１つである錆の残留水分を吸収して硬化するため、錆の進行を抑制することができる。

第２工程で使用可能な湿気硬化型樹脂としては特に限定されず、湿気硬化型ウレタン樹脂組成物、湿気硬化型シリコーン樹脂組成物などが挙げられるが、この中でも、湿気硬化型ウレタン樹脂組成物を好適に使用することができる。

さらに、湿気硬化型ウレタン樹脂組成物としては、ポリオール系化合物とイソシアネート系化合物とからなる２液型と、空気中の湿気等によって硬化する１液型の組成物とが知られているが、現地施工時の組成物の混合調整が不要であり、かつ、取扱いが容易である等の理由で、１液湿気硬化型ポリウレタン組成物を使用することが好ましい。

（第３工程）
本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法における、第３工程は、第２工程でプライマーを塗布した鉄鋼材料を、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整する工程を含む。

本実施形態において、不陸調整するとは、下地の凹凸を、パテ状の不陸調整剤で埋めて滑らかにすることを意味する。鉄鋼材料の錆面は、表面に凹凸を有する。表面に凹凸がある状態で、後述する第４工程において、表面が（比較的）平坦な紫外線硬化型ＦＲＰシートを張り付けた場合、不陸調整剤と紫外線硬化型ＦＲＰシートとの間の空間に存在する腐食因子（水又は酸素）に起因して、腐食や剥離が進行する。一方、下地の凹凸を不陸調整剤で埋めて滑らかにした場合、不陸調整された鉄鋼材料に、紫外線硬化型ＦＲＰシートを隙間なく貼り付けることができる。そのため、錆の進行の腐食因子（水又は酸素）の進入を低減することができる。

なお、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤は、通常、パテ状であるため、ゴムベラやスクレーパーを用いて塗る（塗布する）ことができる。

また、不陸調整剤は、上述したように、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤を使用することが好ましい。エポキシ樹脂を含む不陸調整剤を使用することで、不陸調整剤と、第４工程で使用する紫外線硬化型ＦＲＰシートとの間の接着性が良好になるため好ましい。エポキシ樹脂は、水酸基とアミノ基が多数存在するため、鉄鋼材料表面に存在する酸化鉄及び水酸化鉄と水素結合を形成する。その水素結合力に起因して、不陸調整剤と、第４工程で使用する紫外線硬化型ＦＲＰシートとの間の接着性が、他の樹脂と比較して良好になると考えられるため、好ましい。

不陸調整剤で含まれるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂や、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、アルキルモノグリシジルエーテル、アルキルモノグリシジルエステル、アルキルジグリシジルエーテル、アルキルジグリシジルエステル、アルキルフェノールモノグリシジルエーテル、ポリグリコールモノグリシジルエーテル、ポリグリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。

また、不陸調整剤で含まれるエポキシ樹脂は、エポキシ系樹脂そのものに限られず、その変性エポキシ樹脂系のベース樹脂も含む概念であり、アミン硬化エポキシ樹脂、アミン硬化タールエポキシ樹脂、イソシアネート硬化エポキシ樹脂、イソシアネート硬化タールエポキシ樹脂等を具体例として挙げることができる。

（第４工程）
本実施形態に係る鉄鋼材料の補修方法における、第４工程は、第３工程で不陸調整した鉄鋼材料に紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼る工程を含む。

ＦＲＰシートとは、ガラス繊維強化プラスチックのことを指し、本実施形態においては、紫外線硬化型のＦＲＰシートを使用する。

紫外線硬化型ＦＲＰシートは、ハサミやカッターナイフ等で容易に任意の形にカットし、補修部に張り付けることができるため、作業効率に優れる。また、貼り付け補修部は、太陽光又は紫外線ランプを用いて、短時間で硬化させ、安定した強度を得ることができる。さらに、硬化させた後も、穴あけ、塗装、サンドがけなどの処理を実施することができるという特長を有する。

柔軟性を有するＦＲＰシートに対して、紫外線が照射されることでＦＲＰシートが硬化する。これにより、鉄鋼材料の外気との遮断が可能となる。また、ＦＲＰシートは、耐候性が高いため、自身も劣化しにくいという特長を有する。

紫外線硬化型ＦＲＰシートとしては、特に限定されないが、紫外線硬化型ポリエステル樹脂製のものや、紫外線硬化型ビニルエステル樹脂製のものを、好ましく使用することができる。

以上、本実施形態に係る鋼構造物の補修方法は、
鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整する、第１工程と、
素地調整した鉄鋼材料に湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布する、第２工程と、
プライマーを塗布した鉄鋼材料を、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整する、第３工程と、
不陸調整した鉄鋼材料に紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼る、第４工程と、
を含む。

本実施形態に係る鋼構造物の補修方法は、３種ケレン処理程度の鉄鋼材料を補修することができ、コストの高いブラスト処理を実施する必要がないという特長を有する。また、第２工程において、湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布することで、錆の進行の腐食因子の１つである錆の残留水分が吸収され、錆の進行を抑制することができる。さらに、第３工程において、紫外線硬化型ＦＲＰシートとの接着性が高いエポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整するため、不陸調整された鉄鋼材料に、紫外線硬化型ＦＲＰシートを隙間な張り付けることができる。そのため、錆の進行の腐食因子（水又は酸素）を低減することができる。またさらに、紫外線硬化型ＦＲＰシートは、紫外線が照射されることで硬化して、鉄鋼材料を外気から遮断する。これにより、錆層が残っている鉄鋼材料であっても、腐食や剥離の進行を抑制して、補修することができる。

（実施例１：不陸調整剤の選定）
一般的に、鉄鋼材料表面と防食下地との相互作用が十分でない場合、下地塗膜と鋼材との間の界面での水、酸素、塩化物イオン等の侵入により付着力を失う。そのため、付着(密着)性の点で適性を有す塗装系(下塗り)が求められている。

そのため、最適な不陸調整剤を選定すべく、下記の実施例を実施した。

３種ケレン処理した錆鋼板に対して、１層又は２層所定の塗料又はパテを塗布し、紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼り付け、紫外線ランプを用いて硬化させた。なお、各々の塗料の塗布及び紫外線硬化型ＦＲＰシートの貼り付けの間は、２４時間の間隔を空けた。

各々の塗料、パテ及び紫外線硬化型ＦＲＰシートの組み合わせについて、表１に示す。

なお、表１における、塗料、パテ及び紫外線硬化型ＦＲＰシートは、
エポニックス＃30下塗HB（エポ＃30下塗HB）（商品名）：大日本塗料株式会社製：
サビシャット（商品名）：大日本塗料株式会社製：
Ｖグラン下塗（商品名）：大日本塗料株式会社製：
エポオールＵＮＩ（商品名）：大日本塗料株式会社製：
エポオールＮＳ−Ｒ（商品名）：大日本塗料株式会社製：
レジガードボンドＳＤ（商品名）：大日本塗料株式会社製：
ウルトラパッチ（商品名）：阿南電機株式会社製：
を使用した。

各々の材料のウルトラパッチの面に対して、ＪＩＳＫ５６００−５−７に規定される方法（プルオフ法）で、付着性試験を実施した。

付着性試験の結果についても、表１に示す。

表１に示されるように、２層目にエポキシ樹脂を含む不陸調整剤（レジガードボンドＳＤ）を使用した場合（表１、実施例１参照）、他の塗料を使用した場合（表１、比較例１〜５参照）と比較して、付着力が高いことがわかった。

（実施例２：他工法との比較）
錆鋼板に対して、表２に示す各々の工法で補修処理を実施した。また、一部参考例として、錆鋼板ではなく、ブラスト処理したブラスタ板を使用して補修処理を実施した。

実施例では、錆鋼板に対して、３種ケレン処理を施し、プライマーとしてポリライトプライマーＰＤ（商品名ＤＩＣ株式会社製）をハケ等で塗布した。次に、レジガードボンドＳＤ（商品名：大日本塗料株式会社製）を用いて不陸調整した。次に、直射日光が当たらないように、ウルトラパッチ（商品名：阿南電機株式会社製）を貼り付けた。次に、紫外線照射又は太陽光により、ウルトラパッチを硬化させることで、補修処理を実施した。

比較例として、３種ケレン処理を施した錆鋼板（比較例６）及び３種ケレン処理後に錆転換剤としてサビシャット（商品名：大日本塗料株式会社製）を塗布した錆鋼板に対して表２で示した塗料を用いたＲＣ−ＩＩＩ塗装系で補修処理を実施した。

また、参考例として、ブラスト処理したブラスト板に対して、表２で示した塗料を用いたＲＣ−ＩＩＩ塗装系で補修処理を実施した。

なお、比較例及び参考例では、弱溶剤形変性エポキシ樹脂塗料としてエポオールスマイル（商品名：大日本塗料株式会社製）を使用し、弱溶剤形ふっ素樹脂塗料用中塗塗料としてＶフロン♯１００Ｈスマイル中塗（商品名：大日本塗料株式会社製）を使用し、弱溶剤形ふっ素樹脂塗料用上塗塗料としてＶフロン♯１００Ｈスマイル上塗（商品名：大日本塗料株式会社製）を使用した。

各々の補修処理後の鋼板に対して、ＪＩＳＫ５６００−７−９に規定されているサイクル腐食試験方法に基づき、サイクル腐食試験を実施した。１２０サイクル後の鋼板に対して、ＪＩＳＫ５６００−５−７に規定される方法（プルオフ法）で、付着性試験を実施した。

付着性試験の結果についても、表２に示す。

本実施形態に係る鋼構造物の補修方法で補修した鋼板は、参考例のブラスト板には及ばなかったものの、比較例の方法で補修した鋼板と比較して、付着力が高く、３種ケレン処理の素地調整程度の鋼板を使用して、十分な補修処理が可能であることがわかった。

Claims

不良部を有する鉄鋼材料及び／又は活膜を有する鉄鋼材料の錆面を少なくとも３種ケレンまで素地調整する、第１工程と、
素地調整した前記鉄鋼材料に湿気硬化型樹脂を含むプライマーを塗布する、第２工程と、
前記プライマーを塗布した前記鉄鋼材料を、エポキシ樹脂を含む不陸調整剤で不陸調整する、第３工程と、
不陸調整した前記鉄鋼材料に紫外線硬化型ＦＲＰシートを貼る、第４工程と、
を含む、鋼構造物の補修方法。
前記湿気硬化型樹脂を含むプライマーは、一液湿気硬化型ウレタン樹脂系プライマーを含む、
請求項１に記載の鋼構造物の補修方法。