JP7121661B2 - コンクリート構造物用被覆剤 - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリート構造物用被覆剤に関する。
トンネル内壁や橋桁等のコンクリート構造物は、中性化による表面クラックや、地震、振動、地盤沈下、過荷重等による内部クラックにより、その一部が剥がれ落ち、前記構造物の下を通行する車両や航行する船舶への落下が懸念されている。そのため、コンクリート構造物の表面に透明もしくは半透明の樹脂を被覆する方法が提案されている（特許文献１～３参照）。
このような方法で使用される被覆剤としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等の有機樹脂が使用されている。
しかし、このような有機樹脂では耐候性が乏しいため、トンネルや橋桁等の過酷な環境に曝されているコンクリート構造物用の被覆剤としては不十分であった。一方、湿気で硬化するシリコーンゴム組成物は、硬化に際して、加熱等の必要がなく、また、耐候性に優れるシリコーン硬化物を形成できるため、コンクリート構造物用の被覆剤として検討されていたが、コンクリート構造物に対する付着力が十分でないという課題があった。
特開２００１－３５５３４３号公報 特開２００６－３４２５３８号公報 特開２００９－１５００８５号公報
本発明は、コンクリート構造物に対して付着強度の大きなシリコーン皮膜を形成し、該シリコーン皮膜を介して前記コンクリート構造物の表面状態を目視確認できる、コンクリート構造物用被覆剤を提供することを目的とする。
本発明のコンクリート構造物用被覆剤は、
（Ａ）分子鎖両末端がシラノール基封鎖またはケイ素原子結合加水分解性基で封鎖されたジオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）一分子中にケイ素原子結合加水分解性基を少なくとも２個有するシラン化合物またはその部分加水分解縮合物 １～２５質量部、
（Ｃ）硬化触媒 ０.５～１０質量部、および
（Ｄ）ヒュームドシリカ １５～４０質量部
から少なくともなることを特徴とする。
（Ａ）成分中のケイ素原子結合加水分解性基はアルコキシ基であることが好ましい。
（Ｂ）成分は、一般式：
Ｒ１ ａＳｉ(ＯＲ２)(４－ａ)
（式中、Ｒ１は炭素数１～６の一価炭化水素基；Ｒ２は炭素数１～３のアルキル基；ａは０または１である。）
で表されるアルコキシシランまたはその部分加水分解縮合物であることが好ましい。
（Ｃ）成分は有機チタン化合物であることが好ましい。
（Ｄ）成分は、ＢＥＴ法比表面積が５０～４００ｍ２／ｇであるヒュームドシリカを有機ケイ素化合物で表面処理してなるヒュームドシリカであることが好ましい。
さらに、（Ｅ）所望量の有機溶剤を含有することが好ましい。
また、本発明のコンクリート構造物の被覆方法は、コンクリート構造物の表面にプライマーを塗工した後、上記のコンクリート構造物用被覆剤を塗工することを特徴とする。
本発明のコンクリート構造物用被覆剤によれば、コンクリート構造物に対して付着強度の大きなシリコーン皮膜を形成し、該シリコーン皮膜を介して前記コンクリート構造物の表面状態を目視確認できるという特徴がある。
本発明のコンクリート構造物用被覆剤でコンクリート構造物を被覆する方法の実施形態を示す工程図である。
本発明のコンクリート構造物用被覆剤を詳細に説明する。
（Ａ）成分は、分子鎖両末端がケイ素原子結合水酸基（いわゆる、シラノール基）またはケイ素原子結合加水分解性基を有するジオルガノポリシロキサンである。このケイ素原子結合加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基；アセトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基等のオキシム基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のアミノ基；Ｎ－メチルアセトアミド基等のアミド基；ジエチルアミノオキシ基等のアミノオキシ基；イソプロペニルオキシ基等のアルケニルオキシ基が例示され、好ましくは、アルコキシ基である。このようなアルコキシ基は、分子鎖末端のケイ素原子に直接結合してものであってもよく、また、分子鎖末端のケイ素原子にアルキレン基を介して結合したケイ素原子に結合したものであってもよい。このアルキレン基としては、メチルメチレン基、エチレン基、メチルエチレン基、プロピレン基が例示される。（Ａ）成分中のケイ素原子に結合するその他の基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルフロピル基等のアラルキル基；クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化炭化水素基が例示され、特に、メチル基が好ましい。
（Ｂ）成分は、一分子中にケイ素原子結合加水分解性基を少なくとも２個有するシラン化合物またはその部分加水分解縮合物である。このケイ素原子結合加水分解性基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアルコキシ基；アセトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基等のオキシム基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のアミノ基；Ｎ－メチルアセトアミド基等のアミド基；ジエチルアミノオキシ基等のアミノオキシ基；イソプロペニルオキシ基等のアルケニルオキシ基が例示され、好ましくは、アルコキシ基である。（Ｂ）成分中のケイ素原子に結合するその他の基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；フェニル基、トリル基、ナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルフロピル基等のアラルキル基；クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基等のハロゲン化炭化水素基が例示され、特に、メチル基が好ましい。
このような（Ｂ）成分としては、一般式：
Ｒ１ ａＳｉ(ＯＲ２)(４－ａ)
で表されるのアルコキシシランまたはその部分加水分解物であることが好ましい。式中、Ｒ１は炭素数１～６の一価炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；フェニル基が例示される。また、式中、Ｒ２は炭素数１～３のアルコキシ基であり、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基が例示される。また、式中、ａは０または１である。
（Ｂ）成分のアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが例示され、（Ｂ）成分のオキシムシランとしては、メチルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シランが例示され、（Ｂ）成分のアミノシランとしては、メチルトリス(ジメチルアミノ)シランが例示され、（Ｂ）成分のアミドシランとしては、メチルトリス(Ｎ－メチルアセトアミド)シランが例示され、（Ｂ）成分のアミノオキシシランとしては、メチルトリス(ジメチルアミノオキシ)シランが例示される。（Ｂ）成分はこれらの化合物を単独で用いても良く、また２種類以上を混合して用いても良い。
（Ｂ）成分の含有量は（Ａ）成分１００質量部に対して１～２５質量部の範囲内であり、好ましくは２～１０質量部の範囲内である。これは、（Ｂ）成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、本被覆剤の貯蔵安定性が向上するからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、本被覆剤の硬化性が向上するからである。
（Ｃ）成分は硬化触媒であり、有機チタン化合物、有機錫化合物が例示される。この有機チタン化合物としては、テトラ(ｉ－プロポキシ)チタン、テトラ(ｎ－ブトキシ)チタン、テトラ(ｔ－ブトキシ)チタン等のチタン酸エステル；ジ(ｉ－イソプロポキシ)ビス(アセト酢酸エチル)チタン、ジ(ｉ－プロポキシ)ビス(アセト酢酸メチル)チタン、ジ(ｉ－プロポキシ)ビス(アセチルアセトン)チタン等のチタンキレートが例示される。また、この有機錫化合物としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエートが例示される。
（Ｃ）成分の含有量は（Ａ）成分１００質量部に対して０.５～１０質量部の範囲内であり、好ましくは１～５質量部の範囲内である。これは、（Ｃ）成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、本被覆剤の硬化が促進されるからであり、一方、上記範囲の上限以下であると、本被覆剤の貯蔵安定性が向上するからである。
（Ｄ）成分は本被覆剤の付着性を向上させ、得られるシリコーン皮膜の機械的特性を向上させるためのヒュームドシリカである。このような（Ｄ）成分は、そのＢＥＴ法比表面積が５０～４００ｍ２／ｇの範囲内、１００～４００ｍ２／ｇの範囲内、あるいは２００～４００ｍ２／ｇの範囲内であるヒュームドシリカを有機ケイ素化合物で表面処理したヒュームドシリカであることが好ましい。この有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルシクロトリシラザン等のシラザン化合物；トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のハロシラン化合物；メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物；メチルハイドロジェンポリシロキサン等のオルガノポリシロキサンが例示される。
（Ｄ）成分の含有量は（Ａ）成分１００重量部に対して１５～４０質量部の範囲内であり、好ましくは、２０～４０質量部の範囲内、２５～４０質量部の範囲内、あるいは３０～４０質量部の範囲内である。これは、（Ｄ）成分の含有量が上記範囲の下限以上であると、本被覆剤の接着性が向上し、一方、上記範囲の上限以下であると、本被覆剤の塗布作業性が向上するからである。
本被覆剤には、本発明の目的を損なわない範囲で、例えば、有機溶剤、防カビ剤、難燃剤、耐熱剤、可塑剤、チクソ性付与剤、接着付与剤、硬化促進剤、顔料を配合してもよい。この有機溶剤としては、ノルマルヘキサン、トルエン、キシレン、セルソルブアセテートが例示され、その配合量は任意であり、本被覆剤の塗工作業性および得られるシリコーン皮膜の膜厚を考慮し、所望量を配合することができる。
本被覆剤を適用するコンクリート構造物としては、道路や鉄道のトンネル、道路や鉄道の橋脚等が挙げられる。図１（ａ）は、本被覆剤を適用する前のコンクリート構造物を示す断面図である。このコンクリート構造体１の表面は、予めプライマーを層状に塗工することが好ましい。このプライマーは、本被覆剤を適用する際に下地補強および接着性を向上させるためのものである。図１（ｂ）は、プライマー層２を表面に形成したコンクリート構造体１の断面図である。
次に、図１（ｃ）に示すように、プライマー層２の表面に、本被覆剤を塗工する。塗工後、室温で放置することにより、本被覆剤を硬化させることができる。本被覆剤を用いると、このシリコーン硬化物層３の表面にさらに上塗り剤を塗工する必要がないので、施工期間を大幅に短縮することができる。また、このシリコーン硬化物層３は透明性もしくは半透明性を有するので、施工後、コンクリート構造物１の表面にひび割れが入っても目視確認することができるので、点検作業を効率化できる。また、仮に、コンクリート構造物１のひび割れが生じても、このシリコーン硬化物層３は十分な接着性、弾性および強度を有するので、ひび割れに追従してコンクリート構造物１の表面を支えることができ、長期間に亘ってコンクリートの剥落を防止することができる。
なお、プライマー層２の表面に、網状の剥落防止材を層状に配置して、コンクリートの剥落防止性能を向上させることができる。この剥落防止材は限定されず、例えば、織り布状シート（繊維シートなど）、不織布状シート、ネット状又はメッシュ状シート（「ネット状シート」と称する場合がある）などの種々の形状のシート（面状体）を用いることができる。また、剥落防止材の素材としては、炭素繊維、プラスチック繊維［例えば、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維シート（特に、ハイインパクトタイプのポリエチレンによる繊維シート）、ポリイミド繊維シート等］、ガラス繊維などの種々の繊維を用いることができる。
本発明のコンクリート構造物用被覆剤を実施例により詳細に説明する。なお、粘度は２５℃における値である。なお、被覆剤の硬化物のコンクリート構造物に対する接着力、および前記硬化物の視認性は次のようにして評価した。
［付着力］
被覆剤の硬化物のコンクリート構造物に対する付着力は、下記の「表面被覆材の付着強さ試験方法」により評価した。
［表面被覆材の付着強さ試験方法］
日本土木学会発行のコンクリート標準示方書のＪＳＣＥ－Ｋ ５３１－２０１３「表面被覆材の付着強さ試験方法」の規定に準じて測定した。具体的には次のとおりである。コンクリート試験体はＪＩＳ Ｒ５２０１の１０.４に規定する方法に準拠し、内のり寸法７０ｍｍ×７０ｍｍ×２０ｍｍのものを用いた。このコンクリート試験体上に、プライマー（東レ・ダウコーニング株式会社製のシーラント用プライマーＢ）を１００ｇ／ｍ２で塗布し、乾燥させた。その後、被覆剤を塗布し、ＪＩＳ Ａ １４３９の養生条件に従い、２３±２℃、５０±５％ＲＨ雰囲気下で１４日間養生後、３０±２℃のオーブンにて１４日間養生した。得られた試験体の表面にＪＳＣＥ－Ｋ ５３１－２０１３で規定する上部引張用鋼製ジグを接着剤（セメダインＰＰＸ）にて被覆剤の硬化物表面に接着し、２３±２℃、５０±５％ＲＨ雰囲気下、２４時間静置した。その後、試験体に接着した上部引張用鋼製ジグの周りに４０ｍｍ×４０ｍｍの正方形の切込みを基板まで入れた。ＪＳＣＥ－Ｋ ５３１－２０１３に記載された下部引張試験用鋼製ジグおよび鋼製当て板を用いて鉛直方向にオートグラフ（島津製作所製）を用いて引張力を加えて、最大引張荷重（Ｎ／ｍｍ２）を求めた。なお、破断するまでの荷重速度は１７５０Ｎ／分とした。
［視認性］
被覆剤の硬化物を通して、コンクリート試験体の表面状態を確認できるかどうかを評価し、確認できる場合を“○”、確認が困難である場合を“△”、確認できない場合を“×”として示した。
［実施例１］
粘度１５,０００ｍＰａ・ｓの分子鎖両末端ヒドロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン １００質量部、ＢＥＴ法比表面積が２２０ｍ２／ｇであるヒュームドシリカをヘキサメチルジシラザンで表面処理したヒュームドシリカ ３５質量部を混合してシリコーンゴムベースコンパウンドを調製した。次に、湿気遮断下、このシリコーンゴムベースコンパウンドに、メチルトリメトキシシラン １０質量部、およびテトラ(ｔ－ブトキシ)チタン ０.７質量部を混合して、コンクリート構造物用被覆剤（Ｉ）を調製した。この被覆剤を厚さ１.０ｍｍでコンクリート試験体に塗布して試験体を作製した。この評価結果を表１に示した。
［実施例２］
実施例１で調製したコンクリート構造物用被覆剤（Ｉ） １００質量部をノルマルヘキサン １００質量部に配合することにより、溶剤タイプのコンクリート構造物用被覆剤（II）を調製した。この被覆剤を厚さ０.５ｍｍでコンクリート試験体に塗布して試験体を作製した。この評価結果を表１に示した。
［比較例１］
実施例１において、ヒュームドシリカの配合量を１０質量部とした以外は実施例１と同様にしてコンクリート構造物用被覆剤（III）を調製した。この被覆剤を厚さ１.０ｍｍでコンクリート試験体に塗布して試験体を作製した。この評価結果を表１に示した。
［比較例２］
実施例１において、ヒュームドシリカの配合量を４５質量部としたところ、均一なベースコンパウンドを調製することができなかったため、均一な被覆剤を調製することができなかった。
［比較例３］
粘度１５,０００ｍＰａ・ｓの分子鎖両末端ヒドロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン １００質量部、ステアリン酸処理された沈降炭酸カルシウム（Ｓｏｌｖａｙ ＳＡの商品名：Ｓｏｃａｌ ３１２Ｎ） １７質量部を混合してベースコンパウンドを調製した。次に、湿気遮断下、このベースコンパウンドに、メチルトリメトキシシラン １０質量部、およびテトラ(ｔ－ブトキシ)チタン ０.７質量部を混合して、コンクリート構造物用被覆剤（IV）を調製した。この被覆剤を厚さ１.０ｍｍでコンクリート試験体に塗布して試験体を作製した。この評価結果を表１に示した。
Figure 0007121661000001
本発明のコンクリート構造物用被覆剤は、湿気により硬化して、耐候性の高いシリコーン皮膜を形成するので、トンネルや橋桁等の過酷な環境に曝されているコンクリート構造物用の被覆剤として好適である。
１ コンクリート構造物
２ プライマー層
３ シリコーン硬化物層

Claims (4)

  1. コンクリート構造物の表面にプライマーを塗工した後、
    （Ａ）分子鎖両末端がシラノール基封鎖またはケイ素原子結合加水分解性基で封鎖されたジオルガノポリシロキサン １００質量部、
    （Ｂ）一般式：
    Ｒ １ ａ Ｓｉ(ＯＲ ２ ) (４－ａ)
    （式中、Ｒ １ は炭素数１～６の一価炭化水素基；Ｒ ２ は炭素数１～３のアルキル基；ａは０または１である。）
    で表されるアルコキシシランまたはその部分加水分解縮合物 １～２５質量部、
    （Ｃ）硬化触媒 ０.５～１０質量部、および
    （Ｄ）ヒュームドシリカ １５～４０質量部
    から少なくともなるコンクリート構造物用被覆剤を塗工することを特徴とする、コンクリート構造物の被覆方法。
  2. （Ｃ）成分が有機チタン化合物である、請求項１記載のコンクリート構造物の被覆方法。
  3. （Ｄ）成分が、ＢＥＴ法比表面積が５０～４００ｍ２／ｇであるヒュームドシリカを有機ケイ素化合物で表面処理してなるヒュームドシリカである、請求項１記載のコンクリート構造物の被覆方法。
  4. コンクリート構造物用被覆剤が、さらに、（Ｅ）所望量の有機溶剤を含有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の被覆方法。
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