JP7339045B2 - コンクリート構造物の防水塗装方法 - Google Patents
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前記ウレタン樹脂系プライマーがシランカップリング剤を含み、前記プライマー層を構成するウレタン樹脂はウレア結合を有しており、前記ウレタン樹脂系主材が、分子量が100以下のポリオールを構成成分として含むイソシアネート基含有プレポリマーと、潜在性硬化剤とを含むことを特徴とする。
n=Mn(g/mol)×OHV(mgKOH/g)/56110
ここで、水酸基価とは、試料1g中の遊離水酸基を無水酢酸で完全にアセチル化した後、それを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。また、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算した数平均分子量である。
アクリルポリオールは、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルと重合性不飽和基を有する化合物を共重合して得られる。水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとしては、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、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。重合性不飽和基を有する化合物としては、スチレン、ビニルトルエン、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。これら重合性不飽和基を有する化合物は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリエステルポリオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと、フタル酸、マレイン酸、トリメリット酸、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸とを脱水縮合反応して得られる。また、大豆油、亜麻仁油、米ぬか油、綿実油、桐油、ひまし油、やし油などの天然油を上記多価アルコールで分解して得られる水酸基含有脂肪酸エステルを多価アルコールの全部又は一部として含むこともできる。
ポリウレタンポリオールは、上記多価アルコールと、上述のポリイソシアネートとをアルコール過剰の条件で反応して得られる。また、上記水酸基含有脂肪酸エステルを多価アルコールの全部又は一部として含むこともできる。
ポリエーテルポリオールは、例えば、上記多価アルコールや水酸基含有脂肪酸エステルに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加させて得られる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記多価アルコールや水酸基含有脂肪酸エステルと、ジエチルカーボネート等の炭酸エステルとの縮合反応により得られる。
なお、これらポリオールは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の防水塗装方法は、比較的少ない量でも十分にその効果を発揮することができるため、上記ウレタン樹脂系プライマーの塗布量は0.05~0.8kg/m2であることが好ましい。
また、上記ウレタン樹脂系プライマーは、低温硬化性に優れるため、上記ウレタン樹脂系プライマーの塗装は、0~35℃の条件下であっても好適に行うことが可能である。
n=Mn(g/mol)×OHV(mgKOH/g)/56110
ここで、水酸基価とは、試料1g中の遊離水酸基を無水酢酸で完全にアセチル化した後、それを中和するのに要する水酸化カリウムのmg数である。また、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算した数平均分子量である。
アクリルポリオールは、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルと重合性不飽和基を有する化合物を共重合して得られる。水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルとしては、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、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。重合性不飽和基を有する化合物としては、スチレン、ビニルトルエン、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。これら重合性不飽和基を有する化合物は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリエステルポリオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと、フタル酸、マレイン酸、トリメリット酸、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸とを脱水縮合反応して得られる。また、大豆油、亜麻仁油、米ぬか油、綿実油、桐油、ひまし油、やし油などの天然油を上記多価アルコールで分解して得られる水酸基含有脂肪酸エステルを多価アルコールの全部又は一部として含むこともできる。
ポリウレタンポリオールは、上記多価アルコールと、上述のポリイソシアネートとをアルコール過剰の条件で反応して得られる。また、上記水酸基含有脂肪酸エステルを多価アルコールの全部又は一部として含むこともできる。
ポリエーテルポリオールは、例えば、上記多価アルコールや水酸基含有脂肪酸エステルに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加させて得られる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、上記多価アルコールや水酸基含有脂肪酸エステルと、ジエチルカーボネート等の炭酸エステルとの縮合反応により得られる。
なお、これら高分子量ポリオールは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
オキサゾリジン環の加水分解触媒の使用量は、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー100質量部(樹脂分)に対して、0.001~10質量部が好ましく、さらに0.1~5質量部が好ましい。0.001質量部未満ではオキサゾリジン環を有する化合物の加水分解を促進させる効果がなく、10質量部を超えると硬化性組成物の貯蔵安定性に悪影響を及ぼす。
本発明の防水塗装方法は、比較的少ない量でも十分にその効果を発揮することができるため、上記ウレタン樹脂系主材の塗布量は0.3~2.5kg/m2であることが好ましい。
また、上記ウレタン樹脂系主材の塗装は、潜在性硬化剤を活性化させるため、0~35℃の条件下で行うことが好ましい。
また、本発明の防水塗装方法においては、ウレタン樹脂系プライマーが硬化性に特に優れることから、ウレタン樹脂系プライマーとウレタン樹脂系主材の塗装間隔が0.5時間以上であれば、ウレタン樹脂系主材の塗装を行うことができるため好ましい。また、ウレタン樹脂系プライマーとウレタン樹脂系主材の塗装間隔が4時間以下であれば、1日で防水塗装を行うことができるため、短期間での施工が可能になる。ここで、ウレタン樹脂系プライマーとウレタン樹脂系主材の塗装間隔とは、ウレタン樹脂系プライマーの塗装手段による塗装作業を終了してからウレタン樹脂系主材の塗装を開始するまでの時間である。
ここで、主材層が最外層であることが好ましく、主材層はコンクリート色であることが好ましく、マンセル表色系において5Y8/0.5に該当することが更に好ましい。
本発明の防水塗装方法において、上記被膜の厚さは700~2000μmであることが好ましく、プライマー層の厚さは100~500μmであることが好ましく、主材層の厚さは600~1500μmであることが好ましい。
攪拌機、温度計、窒素シール管及び加熱・冷却装置付き反応容器に、窒素ガスを流しながら、エクセノール230(ポリエーテルポリオール、AGC社製)366gを仕込み、撹拌しながら、デスモジュールI(イソホロンジイソシアネート、コベストロ社製)を629g仕込み、さらに反応触媒としてジブチル錫ラウレート0.2gを加え、70~80℃で2時間撹拌させながら反応させた。その後、分析を実施しイソシアネート含有量が理論値(15質量%)以下になった時点で反応を終了し、冷却してイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーI-1を合成した。23℃における粘度は 5000mPa・sの常温で透明液体であった。
攪拌機、温度計、窒素シール管及び加熱・冷却装置付き反応容器に、窒素ガスを流しながら、エクセノール2020(ポリエーテルポリオール、AGC社製)610gと1,4ブタンジオール(三菱化学社製)40gを仕込み、撹拌しながら、デスモジュールIを350g仕込み、さらに反応触媒としてジブチル錫ラウレート0.2gを加え、70~80℃で2時間撹拌させながら反応させた。その後、分析を実施しイソシアネート含有量が理論値(6.9質量%)以下になった時点で反応を終了し、冷却してイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーI-2を合成した。23℃における粘度は 7000mPa・sの常温で透明液体であった。
攪拌機、温度計、窒素シール管及び加熱・冷却装置付き反応容器に、窒素ガスを流しながら、エクセノール2020を735g仕込み、撹拌しながら、デスモジュールIを265g仕込み、さらに反応触媒としてジブチル錫ラウレート0.2gを加え、70~80℃で2時間撹拌させながら反応させた。その後、分析を実施しイソシアネート含有量が理論値(6.9質量%)以下になった時点で反応を終了し、冷却してイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーI-3を合成した。23℃における粘度は 3000mPa・sの常温で透明液体であった。
攪拌機、温度計、窒素シール管および加熱・冷却装置付き反応容器に、ジエタノールアミンを435g入れた後、トルエンを183.3g加えた。この中に撹拌しながら更にイソブチルアルデヒド328.3g加えた後、加温して110~150℃で3時間脱水反応を続けて、エステル管により水74.5gを除いた。次いで減圧して、過剰のイソブチルアルデヒド及びトルエンを除去して、水酸基含有オキサゾリジン化合物を得た。この水酸基含有オキサゾリジン化合物658.9g中に、ヘキサメチレンジイソシアネート341.0gを加え、80℃で8時間加熱し、滴定による実測イソシアネート基含有量が0.0質量%以下となった時点で反応の終点とした。得られた反応生成物は常温で半透明の液体であった。
窒素シール管付き混練容器に窒素ガスを流しながら、製造例1で得たイソシアネート基含有プレポリマーI-1を185gとスワクリーン150(炭化水素系溶剤、丸善石油化学社製)10gとKBM-403(アミノシランカップリング剤、信越化学社製)5gを均一に混合し、ウレタン樹脂系プライマーP-1主剤を得た。
窒素シール管付き混練容器に窒素ガスを流しながら、製造例1で得たイソシアネート基含有プレポリマーI-1を185gと炭化水素系溶剤(スワクリーン150、丸善石油化学社製)15gを均一に混合し、ウレタン樹脂系プライマーP-2主剤を得た。
窒素シール管付き混練容器に窒素ガスを流しながら、製造例2で得たイソシアネート基含有プレポリマーI-2を386.5g、製造例4で得られた潜在性硬化剤を81g、顔料15g、スワクリーン150を15g、耐候安定剤としてチヌビンB75(紫外線吸収剤、ヒンダートアミン、ヒンダードフェノール混合物 BASF社製)2.5gを均一に混合し、一液型ウレタン樹脂系主材U-1を得た。
窒素シール管付き混練容器に窒素ガスを流しながら、製造例3で得たイソシアネート基含有プレポリマーI-3を386.5g、製造例4で得られた潜在性硬化剤を81g、顔料15g、スワクリーン150を15g、耐候安定剤としてチヌビンB75 2.5gを均一に混合し、一液型ウレタン樹脂系主材U-2を得た。
性能試験として水密試験(防水性評価)、ひび割れ追従性試験、耐荷性試験(押抜き試験)を行った。
水密試験は、JASS 8 T-501-2014 メンブレン防水層の性能評価試験方法に準拠して行った。
JIS A 5430(繊維強化セメント板)に規定された厚さ6mm以上のフレキシブル板と軽量鉄骨を組み合わせて図1に示すような出入隅部(高さを250mmとする)、貫通パイプおよびドレンを設置した箱を作り、その内側および立ち上がり面にプライマー主剤としてP-1主剤、プライマー硬化剤としてエタキュア420(ポリアミン系硬化剤、アルベマール社製)を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で5日間養生し、防水層試験体とした。防水層には、その接続部(被膜防水材など不定形材料による塗重ね・塗継ぎ部分)を設けた。試験体製作・養生後、水深が80cmとなるように水を入れ、漏水の有無を観察した。その期間は1週間とした。試験期間中に漏水のなかったものを合格とし、漏水のあったものは不合格とした。試験結果を表1に示す。
ひび割れ追従性試験は、JSCE-K 532-2010 表面被覆材のひび割れ追従性試験方法に準拠して行った。
試験用基板は、JSCE-K 532-2010規定の方法により作製された(株)ユーコウ商会社製「モルタル 試験片 10×40×120 U溝」を用い、U溝部を折り曲げ、基板を2つに切断した。2つに割った基板をステンレス板上で突き合わせ、側面全周を粘着テープで巻いて固定した。
JIS R 6252に規定する150番研磨紙を用いて表面被覆材塗布面を研磨後、切断面に材料が流れ込まないように注意し両端を30mm残してプライマー主剤としてP-1主剤、プライマー硬化剤としてエタキュア420を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で28日養生したものを試験体とした。 試験体は各3体とし、鋼橋塗装設計施工要に規定されている被膜の伸びが2.0mm以上という基準を満たす場合を○、被膜の伸びが2.0mm未満を×と評価した。試験結果を表1に示す。
耐荷性試験は、鋼橋塗装設計施工要領参考資料1-9「橋梁構造物設計要領コンクリート剥落防止編における性能照査試験方法」に準拠して行った。
下地として、JIS A 5372に規定されている上ぶた式U形側溝(ふた)の1種呼び名300(400×600×60mm)(以下「U形ふた」という)を用い、施工面の裏面には中央部をφ100mmの形状で底部を5mm残した状態で垂直に削孔処理を施した。プライマー主剤としてP-1主剤、プライマー硬化剤としてエタキュア420を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で5日間養生し、剥落防止被膜を作製した。
作製した剥落防止被膜層の形成された面の反対側を上面として、スパン400mmにてH鋼上にガタがないように載置した。次いで、コアの中央部に鉛直、均等に荷重がかかるように載荷した。速度はまず1mm/minで載荷しU形ふたの破壊が確認されたのち、5mm/minで載荷した。上記過程では荷重および変位を記録し、変位10~50mmにおける最大荷重(最大耐荷力)を測定した。
鋼橋塗装設計施工要領に規定されている、耐荷性1.5kN以上、伸び性能(耐荷性を保持している変位)10mm以上というA種基準を満たす場合を〇、ロードセルの変位10mm未満、最大耐荷力1.5kN未満を×と評価した。試験結果を表1に示す。
実施例1と同様の試験方法により水密試験、ひび割れ追従性試験、耐荷性試験を行った。
被膜層の作製条件はプライマー主剤としてP-1主剤、プライマー硬化剤としてエタキュア420を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、5℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後5℃で実施例1と同じ期間養生し、剥落防止被膜を作製した。各試験結果を表1に示す。
実施例1と同様の試験方法により水密試験、ひび割れ追従性試験、耐荷性試験を行った。
被膜層の作製条件はプライマー主剤としてP-2主剤、プライマー硬化剤としてエタキュア420を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で実施例1と同じ期間養生し、剥落防止被膜を作製した。各試験結果を表1に示す。
実施例1と同様の試験方法により水密試験、ひび割れ追従性試験、耐荷性試験を行った。
被膜層の作製条件はプライマー主剤としてP-1主剤、プライマー硬化剤としてBP-23P(アルコール系硬化剤 三洋化成社製)を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で実施例1と同じ期間養生し、剥落防止被膜を作製した。各試験結果を表1に示す。
実施例1と同様の試験方法により水密試験、ひび割れ追従性試験、耐荷性試験を行った。
被膜層の作製条件はプライマー主剤としてP-1主剤、プライマー硬化剤としてエタキュア420を用いて、0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-2を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で実施例1と同じ期間養生し、剥落防止被膜を作製した。各試験結果を表1に示す。
実施例1と同様の試験方法により水密試験、ひび割れ追従性試験、耐荷性試験を行った。
被膜層の作製条件はプライマーとしてプライマーEP-F(エポキシ樹脂系、ダイフレックス社製)0.3kg/m2の量をローラー塗布し、23℃で0.5時間養生した。続いてウレタン樹脂系主材U-1を0.75kg/m2の量をコテ塗布後23℃で実施例1と同じ期間養生し、剥落防止被膜を作製した。各試験結果を表1に示す。
Claims (8)
- コンクリート構造物の表面をウレタン樹脂系プライマーで塗装してプライマー層を形成する工程と、該プライマー層をウレタン樹脂系主材で塗装して主材層を形成する工程とを含むコンクリート構造物の防水塗装方法であって、
前記ウレタン樹脂系プライマーが、ポリイソシアネート及びシランカップリング剤を含む主剤と、ポリアミンを含む硬化剤とを含む2液型のウレタン樹脂系プライマーであり、前記プライマー層を構成するウレタン樹脂はウレア結合を有しており、前記ウレタン樹脂系主材が、分子量が100以下のポリオールを構成成分として含むイソシアネート基含有プレポリマーと、潜在性硬化剤とを含むことを特徴とするコンクリート構造物の防水塗装方法。 - 前記潜在性硬化剤が、大気中の湿分により加水分解して活性水素基を再生する基を含有する化合物であることを特徴とする請求項1に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
- 前記ウレタン樹脂系主材が、耐候安定剤を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
- 前記ウレタン樹脂系プライマーの塗装が0~35℃の条件下で行われ、前記ウレタン樹脂系主材の塗装が0~35℃の条件下で行われることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
- 前記ウレタン樹脂系プライマーと前記ウレタン樹脂系主材の塗装間隔が0.5時間以上4時間以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
- 前記ウレタン樹脂系プライマーの塗布量が0.05~0.8kg/m2であり、前記ウレタン樹脂系主材の塗布量が0.3~2.5kg/m2であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
- 前記主材層の色が、マンセル表色系において5Y8/0.5に該当することを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
- 前記コンクリート構造物が、コンクリート壁高欄であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の防水塗装方法。
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