JPH03285882A

JPH03285882A - コンクリート構造物の劣化防止方法

Info

Publication number: JPH03285882A
Application number: JP8737890A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Nakagiri; 中切　茂樹; Kazuoki Okada; 岡田　一興; Masataka Sano; 昌隆佐野; Manabu Adachi; 学足立; Shin Tanigawa; 伸谷川; Hajime Irita; 入田　一
Original assignee: Toagosei Co Ltd; Meisei Industrial Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd; Meisei Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-04-03
Filing date: 1990-04-03
Publication date: 1991-12-17
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH07106955B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、コンクリート構造物の劣化防止方法に関する
ものであり、土木、及び建築の技術分野ニオいて利用さ
れるものである。

〔発明の背景〕

コンクリート構造物、特に鉄筋コンクリート構造物は、
コンクリートが発揮する圧縮応力とコンクリート内部に
配設されている鉄筋が発揮する曲げ応力とが相まって優
れた強度を発揮できるように構成されていることは良く
知られていイ、。

これらのコンクリート構造物は硬化後のコンクリートの
状態が変質することなく長期にわたって維持できること
が望ましいが建造物の用途（化学工場等）、建造物の地
理的な要因（海浜地域等）或いは、建築物に使用する材
料の性質（海砂の使用等）等の外的な要因によってその
性質が劣化させられることが多い。

コンクリート構造物を劣化させる原因としてはコンクリ
ートの中性化、アルカリ骨材反応、塩害、凍害、化学的
腐食等があげられる。

コンクリート構造物は、セメントの水和物である水酸化
カルシウムの存在によりρ）１１２〜１３の強アルカリ
性を呈するため、例えば鉄筋コンクリート構造物の場合
にはコンクリート内部の鉄筋は表面に不動態皮膜を形成
して腐食が抑制されている。

しかしながら、塩素イオンや炭酸ガスがコンクリート中
に侵入すると水和物の水酸化カルシウムが前記した炭酸
ガスと反応して炭酸カルシウムを生成するためコンクリ
ートの中性化が促進され、また、塩素イオンが鉄筋表面
に進入した場合には鉄筋表面を被覆していた不動態皮膜
が破壊されて鉄筋を腐食させる。

鉄筋の腐食が進行すると、腐食前に比較して約２．５倍
の体積膨張を伴うため、錆の進行とともにコンクリート
にクラックを生じさせ、コンクリートの強度劣化をもた
らし、当初予定をしていた建造物の耐用強度が維持でき
なくなる心配がある。

また、コンクリート中にアルカリ骨材反応を起こす骨材
を混入している場合にはアルカリ骨材反応の進行により
コンクリートにクランクが発生し前記と同様のトラブル
が発生している。

〔従来技術とその問題点〕

このようなコンクリートの劣化（中性化及び塩害）を防
止するために従来より実施されている技術としては、コ
ンクリート表面にペイント、樹脂ライニング、樹脂モル
タル等の被覆材を塗布することによってコンクリートの
中性化及び塩害を防止するという所謂「環境遮断による
中性化及び塩害の防止方法」と、ケイ酸ナトリウム、ケ
イ酸リチウム、亜硝酸塩化合物等の防錆材、又はアルカ
リ改質材をコンクリート構造物の表面に塗布または含浸
させることによってコンクリートのｐＨ改質及び配筋の
腐食防止を行う所謂［改質材及び防錆材による中性化及
び塩害の防止方法」の二つを挙げることができる。

しかしながら、上記した中性化及び塩害の防止方法のう
ち、環境遮断による中性化及び塩害防止方法の場合には
、コンクリートの中性化や塩害の原因である炭酸ガスや
塩分が外部から侵入することを一時的に防止することは
できるが、環境遮断に使用する素材がいずれも可撓性に
欠けるためコンクリートにクランクが発生した場合にこ
れに追随することができず、耐久性に欠けるという欠点
を有することが指摘されている。

また、この方法の場合、環境遮断に使用している素材が
水蒸気の透過性を有していないため、コンクリート内部
の水分が閉じこめられてしまい、これら内部滞留の水分
が原因となって被覆材を膨張させたり、その剥離を惹起
させる原因となるという欠点を有することも指摘されて
いる。

また、もう一つの方法である、改質材及び防錆材の使用
による中性化及び塩害防止の方法の場合には、使用して
いるアルカリ改質材（防錆材）のコンクリートへの浸透
性が５１１ＩＩ１１〜１５ｍｍ程度と小さいため、その
効果もコンクリート表面付近のｐＨ改質にとどまり、コ
ンクリート内部の改質やコンクリート表面から３０ｍｍ
以上離れた位置に配筋されている鉄筋の防錆までは期待
できないという欠点がある。

更にまた、この方法の場合には改質材をコンクリート表
面に直接塗布し、この塗布された改質材をコンクリート
中に含浸させようとする方法であるために改質材の塗布
量や含浸量の定量的な調整が不可能であり、しかも塗布
された改質材が雨水等の影響により溶出或いは飛散をす
る可能性があり、塗布効果の持続性や耐久性に欠けると
いうことが指摘されていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記した事情に対応しようとするものである。

本発明の目的は、使用する改質材（防錆材）のコンクリ
ートに対する浸透効果がコンクリート表面から５０馴〜
７０鵬と高く、コンクリート中に配設されている鉄筋に
対する防錆にも優れた効果を発揮することができること
は勿論のことアルカリ骨材反応の防止にも極めて有効で
あるコンクリート構造物の劣化防止方法を提供せんとす
るものである。

また、本発明の他の目的は改質材をモルタル中に混入さ
せることにより、改質材の混入量の管理が可能となり、
しかも従来技術のように改質材を直接コンクリート表面
に塗布することが避けられるため改質材の雨水による溶
出や飛散を防止することができ、さらに遮塩性、空気遮
断性及び可撓性を有し、かつ、水蒸気透過性を有する表
面被覆材を改質材塗布層の表面に被覆することにより、
改質材の効果を長期間安定させるとともに、耐久性の向
上を図ることが出来るコンクリート構造物の劣化防止方
法を提供せんとするものである。

〔発明の要点〕

本発明は、硬化コンクリート構造物の表面に、少くとも
亜硝酸塩を含有するセメントモルタル、又は亜硝酸塩を
含有するポリマーセメントモルタルからなる改質材の塗
布層を形成し、前記改質材の塗布層の表面に、遮塩性１
０−２〜１０−６■／ｃｄ・ｄａｙ伸び率５０〜２００
０％、水蒸気透過性５ｇ／ｒｔｆ・ｄａｙ以上の物性を
有する表面被覆材を層状に形成することを特徴とするコ
ンクリート構造物の劣化防止方法を発明の要点としてい
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図において１はコンクリート構造物の一部をなすコンク
リート打設部を示しており、コンクリート打設部１の表
面から適宜の距離をおいた内側には鉄筋２が配設されて
いる。

１１は、コンクリート１に発生したクラック、１２は、
コンクリート１面に発生したコンクリートの欠落部であ
る。

３は、コンクリート打設部１の上に塗布形成した改質材
の層、４は改質材の層３の上面に更に層状に形成した被
覆材の層である。

前記する改質材の層３は、配役をした鉄筋２が腐食する
ことを防止するために使用するものであり、セメントモ
ルタル若しくはポリマーセメントモルタルの中に亜硝酸
塩が添加された構成をなしている。

セメントモルタル若しくはポリマーセメントモルタル中
に添加すべき亜硝酸塩としては、リチウム、カルシウム
、カリウム、またはバリウム塩の一つ若しくはこれらの
混合物を挙げることができるが、中でも、リチウム塩を
使用することが好ましい。

上記したリチウム塩は、セメントモルタル、ボ・リフ−
セメントモルタル中に大量に配合することが可能であり
、さらに、アルカリ骨材反応抑制にも効果を発揮するこ
とができるという付加的な効果を得ることができる利点
がある。

上記亜硝酸塩がコンクリート中の塩化物に対して防錆効
果を発揮するためにはモル比でＮＯ□とＣＩ！−の比が
０．６以上となるように配合されることが望ましく、ま
たアルカリ骨材反応に対する抑制効果を得る量はモル比
でＬｉ等の金属とＮａとの比が０．８以上となるように
配合されることが望ましい。

以上の点から、セメントモルタル又はポリマーセメント
モルタルに対する亜硝酸塩の添加量は重量で１〜３０％
配合されることが望ましい。

改質材の層３の上に、更に層状に被覆する被覆材の層４
としては、遮塩性１０４〜１０−６■／ｄ・ｄａｙ　、
伸び率５０〜２０００％、水蒸気透過性５ｇ／ｒｒｆ・
ｄａｙ以上の物性を有する膜材が用いられ、それらはア
クリルエマルジョン及びウレタン樹脂等により形成する
ことができ、中でも好ましいものはアクリルエマルジョ
ンである。

アクリルエマルジョンは水性であることにより安全性に
優れ、また、−液型であるために施工性に優れ、得られ
た塗膜はベタツキもなく光沢に優れ、耐水性、耐薬品性
、耐紫外線性、耐オゾン性が良好である点で最も優れて
いる。

上記した性能を有するアクリルエマルジョンヲ得る方法
としては、炭素数４〜１０のアルキル基を有する（メタ
）アクリル酸アルキルエステルから選ばれた一種以上の
単量体の割合が全単量体の合計量を基準にして５０重量
％以上である単量体混合物を乳化重合して得られ、該（
メタ）アクリル系乳化重合体に無機フィラー等を添加し
て被覆材とされる。なお、被覆材中の前記乳化重合体の
割合は２０重量％以上であるのが好ましい。

炭素数４〜１０のアルキル基を有する（メタ）アクリル
酸アルキルエステルの具体例としてはブチル、イソブチ
ル、２エチルヘキシル、ｎ−ヘキシルの如きアクリル酸
またはメタクリル酸のアルキルエステルを挙げることが
できる。

なお、本発明に使用する表面被覆材の遮塩性は前記した
数値、即ち１０−”〜１０−’■／ｃ１１ｉ−ｄａｙの
範囲内にあることが必要であり、数値が１０を上回ると
飛来塩分に対する浸透阻止効果が不充分となり、長期的
な防錆効果に欠ける。

また、前記数値が１０−”〜１０−’１１１ｇ／　ａｆ
ｌ−ｄａｙを下回るとこれに対応した効果を得ることが
できない。

更にまた、本発明に使用する表面被覆材の伸び率につい
てはその伸び率が５０％〜２０００％の範囲内にあるこ
とが必要である。

伸び率が５０％を下回った場合にはコンクリートのひび
割れに対する追従性が見られず、水、酸素、二酸化炭素
、飛来塩分を遮断することができない。

また、伸び率が２０００％を超えた場合には、磨耗、衝
撃等に弱くなり、塗膜の耐久性が不充分なものとなる。

また、本発明に使用する表面被覆材の水蒸気透過性は５
ｇ／ｎ？・ｄａｙ以上のものを使用することが望ましく
、上記数値を下回った場合には塗膜が膨れ易くなり好ま
しい結果を得がたくなる。

さらに、本発明の表面被覆材には容易に難燃性を持たせ
ることができ、従来品に見られたような可燃性のために
使用範囲が限定されるということはおこり得ない。

表面被覆材に難燃性を付与する方法としては、前記（メ
タ）アクリル酸アルキルエステルの１種以上と塩化ビニ
リデンを構成単量体として同一構造体中に含有する共重
合体、又は異なる構造体中に前記単量体のそれぞれを別
々に、或いは一緒に含有する２種以上の重合体、又は共
重合体の混合物と、トリアジン環を有する化合物を併用
して表面被覆材とする方法が好ましい方法として挙げら
れる。

本発明における表面被覆材の塗布層４の膜厚は３００μ
〜３０００μの範囲内となるように施工するのが好まし
い。

上記の範囲を超えた場合、即ち、塗布層４の形成厚が３
００μを下回る場合にはコンクリートのひび割れに対す
る追従性に欠け、なおかつ環境遮断性に劣るものとなり
塗布層４の形成厚が３０００μを上回ると、水蒸気透過
性が小さくなり、塗膜の膨れを誘発しやすくなって好ま
しくない。

また、本発明におけるポリマーセメントモルタルとは接
着性及び防水性を向上させるために高分子ディスバージ
ョン等が添加されたものである。

適用されるべき高分子ディスバージョンとしては、ＳＢ
Ｒラテックス、エチレン酢酸ビニール共重合系エマルジ
ョン、アクリル樹脂系エマルジョン、エポキシ樹脂系エ
マルジョン、酢酸ビニール系エマルジョン、アスファル
トエマルジョン、ゴムアスファルトエマルジョン、パラ
フィン水性エマルジョン等が挙げられ、これらを単独ま
たは併用して用いることができる。

更にまた、被覆材の層４を構成すべき素材としては前記
樹脂以外にエポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、ＦＲ
Ｐ、シリコーンゴム等を挙げることができる。

参考例供試体となるコンクリート表面にセメントと砂の配合比
を１＝２とし、これにセメント比で５５％の水を加えて
混合したモルタルに亜硝酸リチウム０．１／Ｃ，５ＢＲ
０，１／Ｃを配合した防錆モルタルを１０ｍｍの厚さで
塗布した供試体を作成した。

この供試体をＪ（Ｊの「乾湿繰り返し法」を参考とし７
０℃相対湿度９０％以上の湿潤状態４８時間、１５℃相
対湿度６０％の乾燥状態４８時間を１サイクルとする乾
湿繰り返し試験に供し、１ケ月後及び３ケ月後の亜硝酸
イオンとリチウムイオンのコンクリートに対する浸透性
を測定した結果は第２図及び第３図の経時グラフに示す
通り極めて優れたものであった。

なお、測定方法は、供試体よりモルタルを除去した後コ
ンクリート表面より１０ｍｍ間隔でスライスし、１００
メツシユ以下に微粉砕後５０°Ｃの温水中に抽出し亜硝
酸イオンはジアゾカップリングによる比色法で、またリ
チウムイオンは原子吸光法で測定した実施例　１後記の表１に示す処方で重合体エマルジョンＡを調整し
たのち、後記表２に示す実施例１の組成に従い、普通ポ
ルトランドセメント１００重量部、７号珪砂１００重量
部、アクリル樹脂系エマルジョン３０重量部、亜硝酸リ
チウム１５重量部を均一に混合した改質材を得た。

また、重合体エマルジョンＡ（固形分）１００重量部、
炭酸カルシウム５０重量部、ポリアクリル酸ソーダ０．
１重量部、ポリアクリル酸１．０重量部を均一に混合し
て表面被覆用の表面被覆材スラリーを調整した。

塩分混入モルタル〔容積比でセメント二標準砂：水＝１
：３：６にＮａＣ１をモルタル重量に対して０．５％含
有したもの〕の表面に前記改質材の塗布層を形成し、さ
らにまた、改質材の表面に前記表面被覆材スラリーを塗
布して表面被覆材の層を形成した供試体を３力月間塩害
促進試験した結果は、モルタル中の鉄筋に対する防錆効
果は表２に示すように優れた効果を得た。

また、前記表面被覆材の下地ひび割れ追従性、耐衝撃性
についてそれぞれゼロスパンテンション試験及びＪＡＳ
Ｓ８　ｒメンブレン防水層の性能評価試験方法」にて試
験を行った結果、表２に示すように下地ひび割れ追従性
、耐衝撃性の双方とも良好な結果を得た。

更にまた、前記表面被覆材の遮塩性、伸び性能及び水蒸
気透過性についても表２に示した。

実施例２〜３実施例１と同様に重合体エマルジョンＢを調整した。

次いで、表２に示す配合比率で改質材及び表面被覆材を
調整したのち、各種試験を実施した。

試験の結果は表２に示すようにいずれも良好な結果を示
し、特に、難燃性能について優れた結果を得ることがで
きた。

比較例１実施例１に示す塩分混入モルタルを３力月間塩害促進試
験した結果は表２に示したように実施例１と比較すると
塩分混入モルタル中の鉄筋は激しい腐食を示した。

比較例２実施例１に示す塩分混入モルタルの表面に表２に示す改
質材の塗布層を形成し、３力月間塩害促進試験をした結
果は表２に示したように実施例１と比較すると比較例１
と同様に鉄筋の腐食を示した。

比較例３実施例１に示す塩分混入モルタルの表面に表２に示す改
質材の塗布層を形成し、３力月間塩害促進試験をした結
果は表２に示すように比較例１．２よりも腐食は抑制さ
れたものの実施例１程までには至らなかった。

比較例４実施例１で得られた重合体エマルジョンＡを用い、改質
材及び表面被覆材を表２に示すように調整し、各試験を
実施した。

試験の結果は表２に示したように実施例１と比較すると
耐衝撃性が非常に劣り、また、防錆効果においても劣っ
ていた。

比較例５実施例１と同様に重合体エマルジョンＣを調整した。

また、改質材及び表面被覆材を表２に示すように調整し
、各試験を実施した。

試験の結果は表２に示したとおり、実施例１と比較する
と下地のひび割れ追従性が非常に劣り、また防錆効果も
劣っていた。

比較例６実施例１で得られた重合体エマルジョンＡを用い、改質
材及び表面被覆材を表２に示すように調整し、各試験を
実施した。

試験の結果は表２に示したとおり、実施例１と比較する
と下地のひび割れ追従性が非常に劣り、防錆効果も劣っ
ていた。

〔発明の効果〕

上記のように構成した本発明の効果を述べれば以下のと
おりである。

（１）従来より公知である方法、すなわち処理を要すべ
きコンクリートの表面にケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチ
ウム等の防錆材（アルカリ改質材）を直接塗布する方法
の場合には、アルカリ改質材のコンクリートに対する浸
透性が表面から５ｓ〜１５閣程度と少なかった。このた
めにこの方法に依存する場合にはコンクリート表面付近
のｐＨを改質するにとどまりコンクリート内部の改質や
、上記距離よりも奥に配設されている鉄筋の防錆効果は
期待できなかったが、本発明では亜硝酸塩を含有する防
錆モルタル（セメントモルタル若しくはポリマーセメン
トモルタル）を予め調整しておき、この調整された防錆
モルタルをコンクリート表面に塗布（層着）する方法と
したので、コンクリートに対する浸透性が高く（表面か
ら５０ロ〜７０ｍｍと深い）、内部配筋に対する情勢や
、アルカリ骨材反応の防止にも優れた効果を発揮させる
ことができる。

（２）従来方法では、アルカリ改質材をコンクリート表
面に直接塗布するために、塗布された改質材が雨水等に
よって溶出、飛散させられる戊が強くまた、コンクリー
トに対する塗布量や含浸量の定量的調整が不可能であっ
たが、本発明では亜硝酸塩をモルタル中に混入する方法
としたので、混入量の調整が可能となり、しかも飛散や
溶出防止の効果にも優れているために効果の持続性が得
られる特徴がある。

（３）従来方法では、コンクリート表面に塗布された環
境遮断材（ペイントや樹脂ライニング）の効果によりコ
ンクリートの中性化や、塩害の原因である炭酸ガスや飛
来塩分の外部からの侵入を一時的に防止することはでき
るが、いずれも可撓性に欠けるためコンクリートにクラ
ックが発生した場合にこれに追従することができず耐久
性に欠けるという欠点を有している。

また従来の環境遮断材（ペイントや樹脂ライニング）は
水蒸気の透過性が小さく、塗膜を膨張させたりその剥離
を惹起させる欠点を有している。

また、難燃性を有していないためその使用範囲が限定さ
れるという欠点も指摘されていた。

これに対して、本発明では亜硝酸塩を含む防錆モルタル
の塗布層の表面に、更に、アクリル樹脂、エポキシ樹脂
、エポキシエステル樹脂、ＦＲＰ。

シリコーンゴム等からなる可撓性を有する被覆材の層を
付着形成したので、コンクリートにクラ・ンクが発生し
た場合にもこれに追従することが可能となり、これらの
塗布効果を減殺させることがないという特徴がある。

また、これら被覆材の層は水蒸気の透過性、退場性を有
しているために、内部に閉じ込められた水分が原因とな
って被覆材を膨張させたり、その剥離を惹起させるとい
虞が絶無となる特徴を有している。

更にまた、本発明に使用される被覆材の層には難燃性を
付与することが容易なので、消防法上の問題からその使
用範囲が限定されるというおそれもないという優れた特
徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すコンクリート構造物の縦
断側面図、第２図は本発明における防錆モルタルによっ
て得た亜硝酸イオンのコンクリートに対する浸透状態を
測定した経時グラフ、第３図はリチウムイオンのコンク
リートに対する浸透状態を測定した経時グラフである。１・・・コンクリート打設部、１１・・・クラック、１
２・・・欠落部、２・・・鉄筋、３・・・改質材、４・
・・表面被覆材

Claims

【特許請求の範囲】

（１）硬化コンクリート構造物の表面に、亜硝酸塩を含
有するセメントモルタル、又は亜硝酸塩を含有するポリ
マーセメントモルタルからなる改質材の塗布層を形成し
、前記改質材の塗布層の表面に、遮塩性１０＾−＾２〜
１０＾−＾６ｍｇ／ｃｍ＾２・ｄａｙ、伸び率５０〜２
０００％、水蒸気透過性５ｇ／ｍ＾２・ｄａｙ以上の物
性を有する表面被覆材を層状に形成することを特徴とす
るコンクリート構造物の劣化防止方法。
（２）セメントモルタルに含有される亜硝酸塩が、リチ
ウム、カルシウム、カリウムまたはバリウム塩の一つ若
しくはこれらの混合物である特許請求の範囲第１項記載
のコンクリート構造物の劣化防止方法。
（３）ポリマーセメントモルタルにおけるポリマーが、
ＳＢＲラテックス、エチレン酢酸ビニール共重合系エマ
ルジョン、アクリル樹脂系エマルジョン、エポキシ樹脂
系エマルジョン、酢酸ビニール系エマルジョン、アスフ
ァルトエマルジョン、ゴムアスファルトエマルジョン、
パラフィン水性エマルジョンの単独若しくはこれらの混
合物からのポリマーである特許請求の範囲第１項記載の
コンクリート構造物の劣化防止方法。