JP6766321B2

JP6766321B2 - 土木建築用プライマー及び床版防水構造体

Info

Publication number: JP6766321B2
Application number: JP2015087557A
Authority: JP
Inventors: 満幸神崎; 松本　高志; 高志松本; 松井　繁之; 繁之松井
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2035-04-22
Also published as: JP2016204512A

Description

本発明は、防水材層とアスファルト舗装層との接着性に優れる土木建築用プライマーに関する。

昨今、増加する交通荷重と凍結防止剤の散布によって、高速道路をはじめとする道路橋床版の早期劣化が顕著になってきている。早期劣化のメカニズムは、アスファルト舗装と鉄筋コンクリート床版に生じたひび割れを通じ、雨水、凍結防止剤などが構造物に浸入し鉄筋を腐食させ、構造物の耐久性を低下させると考えられている。そこで、コンクリート床版の長寿命化を目的に、国土交通省では、コンクリート床版には必ず防水材層を設けることを道路橋示方書において提言している。

コンクリート床版における防水システムの基準としては、１９８７年に制定された日本道路協会規格とＪＨ規格の二つがある。これらの規格は、コンクリートとアスファルトの間に施設される防水材層を含めた防水システムの性能を規定したものである。協会規格は、ＪＨ規格に先んじて制定されており、防水材層を敷設した場合の防水性、接着引張強度、接着せん断強度及び防水材層単味の低温可とう性を評価する規格である。しかしながら本規格を満足する防水システムを実橋に適用しても、数年後には床版下面からの漏水やつららの発生および舗装表面の変状が確認され、規格の見直しが望まれていた。

新しく制定されたＪＨ規格の特徴は、規格を満足する防水システムには３０年の耐久性を有すると見なされる“見なし規定”の点であり、ひび割れ開閉、耐温冷繰り返し性能、耐舗装性能、遮塩性能及び耐薬品性能など初期性能から長期耐久性能までを厳しく評価する試験規格である。

これらを満たす材料としては、ウレア系材料や瀝青系材料が提案されているものの、施工には大型の機械を必要とする等の課題がある。また、大型の機械を必要とせず、短時間施工が可能な材料としては、ラジカル硬化系材料がある。

しかしながら、ラジカル硬化系材料は、防水材層のアスファルト舗装層との接着方法が課題となっている。現状では、ラジカル硬化系材料の防水材層に同系統の滑り止め工法用樹脂を塗布し、骨材散布をしてアンカー効果を出した上に、アスファルト乳剤を塗布後、舗装層を施工する３層構造が採用されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかしながら、この方法は層間の接着については良好であるものの、余剰骨材の回収が必要であり工程数が非常に多いため、極めて作業が煩雑であった。

特開２０１１−１５７７７２号公報

本発明が解決しようとする課題は、防水材層とアスファルト舗装層との接着性（以下、「層間接着性」と略記する。）に優れる土木建築用プライマーを提供することである。

本発明は、アクリル重合体（Ａ）、及び、ラジカル重合性単量体（Ｂ）を含有することを特徴とする土木建築用プライマーを提供するものである。

また、本発明は、床版層、防水材層、前記土木建築用プライマーからなるプライマー層、及び、アスファルト舗装層が順次積層されたことを特徴とする床版防水構造体を提供するものである。

本発明の土木建築用プライマーは、防水材層とアスファルト舗装層とを強固に接着することができる。従って、本発明の土木建築用プライマーは、工場、倉庫、クリーンルーム等の床材；舗装材、防水材、塗料、壁面コーティング材などの各種土木建築材料の施工の際に好適に用いることができ、特に、床版防水構造体のプライマーとして有用である。この際には、プライマー層を形成後、骨材等を更に散布することなくアスファルト舗装層を形成できるため、床版防水構造体の施工工程数を大幅に削減することができる。

本発明の土木建築用プライマーは、アクリル重合体（Ａ）、及び、ラジカル重合性単量体（Ｂ）を必須成分として含有するものである。

前記アクリル重合体（Ａ）は、ラジカル重合性基を有しないものであり、優れた層間接着性、特にアスファルト舗装層との接着性を付与する上で必須の成分である。アスファルト舗装層との接着性が向上する理由としては、プライマーがラジカル硬化する過程において、プライマー層表面にアクリル重合体（Ａ）が偏析しやすく、アスファルト舗装層を形成する際に加熱されたアスファルト合材と熱融着しやすいことが考えられる。前記アクリル重合体（Ａ）としては、例えば、（メタ）アクリル単量体を含む重合性化合物を従来公知の方法で重合して得られものを用いることができる。

前記（メタ）アクリル単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ネオペンチル（メタ）アクリレート、２−エチルへキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソステアリル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル；２，２，２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、２−（パーフルオロオクチル）エチル（メタ）アクリレート等のフッ素原子を有する（メタ）アクリル単量体；イソボルニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、シジクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート等の脂環構造を有する（メタ）アクリル単量体；ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシブチル（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート等のエーテル基を有する（メタ）アクリル単量体；ベンジル（メタ）アクリレート、２−エチル−２−メチル−［１，３］−ジオキソラン−４−イル−メチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートなどを用いることができる。これらの（メタ）アクリル単量体は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。

前記（メタ）アクリル単量体以外の重合性化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等を用いることができる。これらの化合物は単独で用いても２種以上を併用してもよい。

前記アクリル重合体（Ａ）を得る際には、必要に応じて有機溶剤を用いてもよい。前記有機溶剤としては、例えば、キシレン、トルエン、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、ブタノール等を用いることができる。これらの有機溶剤は単独で用いても２種以上を併用してもよい。

前記アクリル重合体（Ａ）の重量平均分子量としては、特にアスファルト舗装層との接着性をより一層向上できる点から、２０，０００以上であることが好ましく、３０，０００〜３００，０００の範囲であることがより好ましい。なお、前記アクリル重合体（Ａ）の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により、下記の条件で測定した値を示す。

測定装置：高速ＧＰＣ装置（東ソー株式会社製「ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ」）
カラム：東ソー株式会社製の下記のカラムを直列に接続して使用した。
「ＴＳＫｇｅｌＧ５０００」（７．８ｍｍＩ．Ｄ．×３０ｃｍ）×１本
「ＴＳＫｇｅｌＧ４０００」（７．８ｍｍＩ．Ｄ．×３０ｃｍ）×１本
「ＴＳＫｇｅｌＧ３０００」（７．８ｍｍＩ．Ｄ．×３０ｃｍ）×１本
「ＴＳＫｇｅｌＧ２０００」（７．８ｍｍＩ．Ｄ．×３０ｃｍ）×１本
検出器：ＲＩ（示差屈折計）
カラム温度：４０℃
溶離液：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
流速：１．０ｍＬ／分
注入量：１００μＬ（試料濃度０．４質量％のテトラヒドロフラン溶液）
標準試料：下記の標準ポリスチレンを用いて検量線を作成した。

（標準ポリスチレン）
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＡ−５００」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＡ−１０００」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＡ−２５００」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＡ−５０００」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−１」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−２」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−４」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−１０」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−２０」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−４０」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−８０」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−１２８」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−２８８」
東ソー株式会社製「ＴＳＫｇｅｌ標準ポリスチレンＦ−５５０」

また、前記アクリル重合体（Ａ）のガラス転移温度（Ｔｍｇ）としては、特にアスファルト舗装層との接着性をより一層向上できる点から、３０〜１００℃の範囲であることが好ましく、４０〜９０℃の範囲がより好ましい。なお、前記アクリル重合体（Ａ）のガラス転移温度（Ｔｍｇ）は、ＪＩＳＫ７１２１−１９８７に準拠し、ＤＳＣにより測定した値を示し、具体的には、示差走査型熱量計装置内に前記アクリル重合体（Ａ）を入れ、（Ｔｍｇ＋５０℃）まで昇温速度１０℃／分で昇温した後、３分間保持し、その後急冷し、得られた示差熱曲線から読み取った中間点ガラス転移温度（Ｔｍｇ）を示す。

前記アクリル重合体（Ａ）の含有量としては、アスファルト舗装層との接着性、及びプライマーの機械的強度をより一層向上できる点から、後述する骨材（Ｃ）を用いない場合には、土木建築用プライマー中１０〜８０質量％の範囲であることが好ましく、３０〜６０質量％の範囲であることがより好ましい。また、前記骨材（Ｃ）を用いる場合には、土木建築用プライマー中５〜４０質量％の範囲であることが好ましく、１５〜３０質量％の範囲であることがより好ましい。

前記ラジカル重合性単量体（Ｂ）としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、β−エトキシエチル（メタ）アクリレート、２−シアノエチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ポリカプロラクトン（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルモノ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルモノ（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシルカルビトール（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル単量体；ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート等の沸点が１００℃以上の（メタ）アクリル単量体等を用いることできる。これらの単量体は単独で用いても２種以上を併用してもよい。

前記ラジカル重合性単量体（Ｂ）の含有量としては、防水層との接着性の点から、後述する骨材（Ｃ）を用いない場合には、土木建築用プライマー中２０〜９０質量％の範囲であることが好ましく、４０〜７０質量％の範囲であることがより好ましい。また、前記骨材（Ｃ）を用いる場合には、土木建築用プライマー中１０〜４５質量％の範囲であることが好ましく、２０〜３５質量％の範囲であることがより好ましい。

本発明の土木建築材料は、前記アクリル重合体（Ａ）及び前記ラジカル重合体単量体（Ｂ）を必須成分として含有するが、更に骨材（Ｃ）を含有することが、特にアスファルト舗装層との接着性を一層向上できるため好ましい。前記骨材（Ｃ）を含有することでアスファルト舗装層とのアンカー効果により接着性が更に向上すると推測される。

前記骨材（Ｃ）としては、例えば、砕石、砂利、スラグ、珪砂、セラサンド、セラミック、ガラス、炭化珪素等を用いることができる。これらの骨材は単独で用いても２種以上を併用してもよい。前記骨材の粒径としては、例えば０．０１〜５ｍｍの範囲である。

前記骨材（Ｃ）を用いる場合の含有量としては、アスファルト舗装層との接着性の点から、土木建築用プライマー中２５〜６０質量％の範囲であることが好ましく、３５〜５０質量％の範囲がより好ましい。

本発明のプライマーは、前記アクリル重合体（Ａ）、前記ラジカル重合性単量体（Ｂ）、前記アクリル重合体（Ｃ）、及び、好ましくは前記骨材（Ｃ）を含有するが、必要に応じてその他の添加剤を含有してもよい。

前記その他の添加剤としては、例えば、硬化剤、硬化促進剤、重合禁止剤、顔料、チキソ性付与剤、酸化防止剤、溶剤、充填剤、補強材、難燃剤、石油ワックス等を１種類以上用いることができる。

本発明の土木建築用プライマーは、優れた層間接着性を有する床版防水構造体を与えることができる。

本発明の床版防水構造体は、床版層、防水材層、前記土木建築用プライマーからなるプライマー層、及び、アスファルト舗装層が順次積層されたものである。

前記床版層としては、例えば、セメントコンクリート、アスファルトコンクリート、モルタルコンクリート、レジンコンクリート、透水コンクリート、ＡＬＣ（ＡｕｔｏｃｌａｖｅｄＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＡｅｒａｔｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ）板、ＰＣ（ポリカーボネート）板、金属（鋼材）等により形成されたものを用いることができる。また、その形状は、曲面、延長面、平面、傾斜面いずれでもよい。前記床版層の表面には、必要に応じて公知のプライマー等により下地処理されていてもよい。

前記防水材層に用いることができる材料としては、例えば、不飽和ポリエステル系防水材、ラジカル硬化型樹脂系防水材、エポキシ系防水材、ウレタン系防水材、ポリエステル系防水材等の公知の材料を用いることができる。前記防水材層の表面には、必要に応じて
公知のプライマー等により下地処理されていてもよい。

前記防水材層を形成する材料の塗布量としては、例えば、０．１〜３ｋｇ／ｍ^２の範囲である。

前記防水材層上に本発明の土木建築用プライマーを塗布する方法としては、ハケ、ロール、スプレーマンガン等を用いた方法が挙げられる。

前記土木建築用プライマーの塗布量としては、例えば０．０５〜３ｋｇ／ｍ^２の範囲である。

前記アスファルト舗装層は、アスファルト合材を用いて得られるものである。前記アスファルト合剤に用いることができるアスファルトとしては、例えば、ストレートアスファルト、ブローンアスファルト、セミウローンアスファルト、トリニダットアスファルト、レーキアスファルト、ロックアスファルト、グースアスファルト等を用いることができる。これらのアスファルトは単独で用いても２種以上を併用してもよい。

前記アスファルト合材には、必要に応じて、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴム等を含有してもよい。

前記アスファルト舗装層の厚さとしては、例えば５〜２０ｍｍの範囲である。

以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。

［実施例１］
アクリル重合体（Ａ−１）（「ＤＥＧＡＬＡＮＬＰ６４／１１」ＥＶＯＮＩＫＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製、重量平均分子量；３５，０００、ガラス転移温度（Ｔｍｇ）；５６℃）を５０質量部、メチルメタクリレート（以下、「ＭＭＡ」と略記する。）を５０質量部混合、撹拌（７０℃条件下）してプライマーを得た。
次に、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍのセメントモルタル上に、ＤＩＣ株式会社製プライマー「Ｐ−１００」を０．３ｋｇ／ｍ^２を塗布・硬化させ、次いで、ラジカル硬化型樹脂系防水材「ディオバーＶＵ−２０２白」（ＤＩＣ株式会社製、ウレタンメタクリレート及びメチルメタクリレートを含有するもの（メチルメタクリレートの含有率；３２．５質量％）、以下、「ＶＵ−２０２白」と略記する。）を１ｋｇ／ｍ^２で塗布し、乾燥硬化させて防水材層を得た。
次いで、該防水材層上に前記プライマーを１ｋｇ／ｍ^２塗布し、乾燥硬化させてプライマー層を得た、次いで、プライマー層上に常温アスファルト合材（前田道路株式会社製「マイルドパッチ」）を１０ｍｍの厚さで施工し、締め固めた。その後、積層体を１１０℃のオーブンで３０分加熱した後、水を散布し、再度アスファルト合材を締め固めることにより、床版防水構造体を得た。

［実施例２］
アクリル重合体（Ａ−１）（「ＤＥＧＡＬＡＮＬＰ６４／１１」ＥＶＯＮＩＫＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製、重量平均分子量；３５，０００、ガラス転移温度（Ｔｍｇ）；５６℃）を５０質量部、ＭＭＡを５０質量部、骨材（美州興産株式会社製「セラサンドＡ粒」、以下、「セラサンド骨材」と略記する。）を１００質量部混合、撹拌してプライマーを得た。
あとは、このプライマーを２ｋｇ／ｍ^２塗布した以外は、実施例１と同様にして床版防水構造を得た。

［実施例３］
セラサンド骨材の使用量を表１に示す通りに変更した以外は実施例２と同様にしてプライマーを得、床版防水材構造体を得た。

［比較例１］
アクリル重合体（Ａ−１）を５５質量部、メチルエチルケトンを２３質量部、キシレンを１５質量部、酢酸ブチルを７質量部混合撹拌し、プライマーを得た。あとはこのプライマーを０．４ｋｇ／ｍ^２塗布した以外は、実施例１と同様にして床版防水構造を得た。

［比較例２］
アクリル重合体（Ｃ−２）（「ＤＥＧＡＬＡＮＬＰ６４／１２」ＥＶＯＮＩＫＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製、重量平均分子量；６０，０００、ガラス転移温度（Ｔｍｇ）；６３℃）を５５質量部、メチルエチルケトンを２３質量部、キシレンを１５質量部、酢酸ブチルを７質量部混合撹拌し、プライマーを得た。あとはこのプライマーを０．４ｋｇ／ｍ^２塗布した以外は、実施例１と同様にして床版防水構造を得た。

［層間接着性の評価方法］
層間接着性は、一軸引張強度及び垂直せん断強度により評価した。
（一軸引張強度）
実施例及び比較例で得られた床版防水構造体を「道路橋床版防水便覧」（日本道路協会）第１２８頁に記載の引張接着試験に準拠して測定した。試験機は株式会社島津製作所製「オートグラフＡＧ−Ｘ」を使用した。試験後に、破壊状態を目視観察した。
（垂直せん断強度）
実施例及び比較例で得られた床版防水構造体を、株式会社島津製作所製「オートグラフＡＧ−Ｘ」を使用して、ＪＩＳＫ６８５２−１９９４に準拠して測定した。試験後に、破壊状態
を目視観察した。

本発明のプライマーを用いた床版防水構造体は、優れた層間接着性を示すことが分かった。特に、骨材（Ｃ）を含有する実施例２では、層間接着性がより向上することが分かった。

一方、比較例１及び２は、公知技術であるアクリル重合体（Ｃ）及び有機溶剤を含有するプライマーを用いた態様であるが、特に垂直せん断強度が不良であることが分かった。

Claims

床版層、防水材層、土木建築用プライマーからなるプライマー層、及び、アスファルト舗装層が順次積層された床版防水構造体であって、前記土木建築用プライマーが、アクリル重合体（Ａ）、ラジカル重合性単量体（Ｂ）、及び、骨材（Ｃ）を含有する土木建築用プライマーであって、前記骨材（Ｃ）の含有量が、前記土木建築用プライマー中３５〜５０質量％の範囲であり、前記アクリル重合体（Ａ）の重量平均分子量が３０，０００〜３００，０００の範囲であり、前記アクリル重合体（Ａ）のガラス転移温度が３０〜１００℃の範囲であり、前記ラジカル重合性単量体（Ｂ）が（メタ）アクリル単量体であり、前記骨材（Ｃ）が砕石、砂利、スラグ、珪砂、セラサンド、セラミック、ガラス、及び炭化珪素からなる群より選ばれる１以上の骨材であることを特徴とする床版防水構造体。