JPH0453835B2

JPH0453835B2 -

Info

Publication number: JPH0453835B2
Application number: JP9399687A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Yamashita; Tamaki Wada; Yoshio Iwasaki
Original assignee: Taisei Corp; Kowa Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Taisei Corp; Kowa Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1992-08-27
Also published as: JPS63260879A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、セメント系構造物の劣化を防止する
方法に関し、特にセメント系多孔質構造物に優れ
た耐候性と摩耗後の透水抵抗性を与える耐久的劣
化防止方法に関するものである。〔従来の技術とその問題点〕近年、セメント系構造物の経年劣化が著しく大
きな社会的問題となつている。その主な原因は、
資源の枯渇により、骨材として望ましくない海砂
や砕石を使用すること、水硬性セメント系組成物
をポンプ輸送する施工上の要求に関連して、流動
性を与えるために該組成物中に必要以上の水を添
加すること等によるものと考えられる。このよう
なセメント系構造物においては、例えば、 (1) 構造物の中性化による内部鉄筋の発錆、 (2) 使用原材料中の塩分や外部から侵入した塩分
による鉄筋の発錆の促進、 (3) 膨張性骨材の使用に基づく膨張やポツプアウ
ト等による硬化構造物の亀裂の発生、等の現象が生じ、これらの現象により、セメント
系構造物の劣化が加速度的に促進されているよう
である。このような劣化を防止する手段として、従来、
コンクリート系構造物の表面に、例えばエポキシ
樹脂のような有機高分子材料の塗膜を形成させ
て、水、ガス等の侵入を防止する方法、シリコー
ンのオリゴマーやポリマーを有機溶剤に溶解した
ものを、あるいはメチルシリコネート水溶液やシ
ランモノマーを構造物の表面に塗布し、含浸、硬
化させて、セメント系構造物内部に防水層を形成
させる方法等が提案されている。しかし、前者の方法では、塗膜が厚くないとそ
の塗膜による満足すべき遮断効果が得られないの
で高価となるばかりでなく、材料によつては耐候
性に問題があるほか、外力によつて傷付き易いな
ど、必ずしも満足できる方法とはいい難い。ま
た、このような有機塗膜によつてセメント系構造
物の外観が損なわれることを嫌う傾向も一般に強
い。他方、構造物の風合を生かしながら防水保護
機能を与える方法として、後者の方法が開発され
たが、これも防水性、遮塩性などの劣化防止性能
や耐久持続性等に問題があり、満足し得る実用性
は期待できない。従つて、本発明の目的は、セメント系構造物に
長期にわたつて優れた防水性、遮塩性等を有し、
特に耐久性の優れた保護層を形成させる実用的に
望ましい劣化防止方法を提供することにある。〔問題点を解決するための手段点〕本発明者らは、上記目的を達成する効果的方法
について実験、研究を重ねた結果、アルキル基の
炭素原子数８〜12のアルキルトリアルコキシシラ
ンと炭素原子数３〜６のアルキル基を有するシラ
ンとを特定範囲割合で混合した組成物が、セメン
ト系多孔質構造物内部への良好な浸透性を有し、
且つその硬化物が望ましい遮水性、遮塩性を有
し、アルカリ骨材反応を抑制して、食塩、ぼう硝
などによる塩害を効果的に防止するばかりでな
く、特に、耐久性（耐候性）及び摩耗後の透水抵
抗性の優れた劣化防止層を形成することを見出
し、かかる知見に基づいて本発明をなすに至つ
た。すなわち、本発明は、炭素原子数８〜12のアル
キル基を有するアルキルトリアルコキシシランと
炭素原子数３〜６のアルキル基を有するアルキル
トリアルコキシシランとの60：40〜40：60の重量
範囲割合の混合物を、セメント系構造物の表面に
塗布して含浸、硬化させるセメント系構造物の劣
化を効果的に防止する方法を提供する。本発明の方法におけるセメント系構造物は、セ
メントを結合剤とするモルタルやコンクリート等
のセメント系構造物のほか、石材類、れんが、タ
イル等の窯業系材料及び軽量骨材等の無機系多孔
質体を包含する。本発明の方法において、セメント系多孔質構造
物の改質に組み合わせて用いられるアルキルトリ
アルコキシシラン類は、いずれも次の一般式： R₁−Si（OR₂）₃ （式中、R₁は、アルキル基であり、OR₂は、低
級アルコキシ基で、通常、メトキシ基及びエトキ
シ基から選択される。）で表わされる有機けい素化合物であつて、第一の
成分は、R₁が炭素原子数８〜12のアルキル基を
有するシラン類であり、第二の成分は、R₁の炭
素原子数が３〜６のアルキル基を有するシラン類
である。一般に、R₁の炭素原子数が小さいシラン化合
物は、細孔中への浸透性はよいが、遮水性、遮塩
性、耐久性等が劣り、他方、Ｃ数が大きすぎる
と、多孔質体内部への浸透性が悪く、その疎水性
を利用して、多孔質構造物に満足する遮水性、遮
塩性等を付与することができない。その理由は明
らかではないが、アルキル基が大きすぎると多孔
質層への浸透が困難となり、また立体障害のため
にシラノール基の縮合が妨げられ、更にアルキル
基の配向も充分でないためと考えられる。本発明は、疎水性ないし発水性はよいが、多孔
質構造体内への浸透性の劣る相対的に大きい炭素
原子数（８〜12）のアルキル基をもつ第一の高級
アルキルトリアルコキシシラン成分と、セメント
系多孔質構造体への浸透性はよいが、遮水性、遮
塩性、耐久性等の劣る比較的小さい炭素原子数
（炭素原子数３〜６）のアルキル基をもつ第二の
低級アルキルトリアルコキシシランとを特定の混
合範囲割合で組み合わせるとき、それぞれの欠点
が、他の成分の長所によつて相互にカバーされ、
両成分のそれぞれの望ましい性質を兼備する劣化
防止機能性組成物が形成されるよいう事実の発見
に基づいている。アルキル基の炭素原子数が12を
超えたものや炭素原子数が１，２のシラン類の使
用は満足し得る劣化防止効果が得られないので好
ましくない。また、望ましい劣化防止性能を得るためには、
上記第一のシラン成分と第二のシラン成分とを特
定の混合割合、すなわち、60：40〜40：60の重量
範囲割合で混合することが重要である。この範囲
を逸脱するときは、上記のような満足し得る混合
効果が得られず、例えば、第一成分の高級アルキ
ルトリアルコキシシランが、組成物に基づいて60
重量％を超えると、その組成物の浸透深さは全く
不充分となるから、本発明の目的が達成されず、
また、第二成分の低級アルキルトリアルコキシシ
ランが、組成物基準で60重量％を超えると、セメ
ント系構造物内部への充分な浸透は得られるが、
高い遮水、遮塩性の劣化防止保護効果が得られな
いので望ましくない。これらの混合物は、セメント系構造物の種類、
その多孔性の状態、あるいは所望付与物性等に応
じて、組合せ使用するそれぞれのシラン成分を選
択し、また、それらシラン両成分の混合割合を適
宜選択して所望の劣化防止効果を具現させること
ができる。また、それらの混合割合は、通常、等
重量近傍が一般に広く且つ好ましく採用される。本発明の劣化防止方法に用いられるシラン化合
物は、第一成分のシラン化合物として、例えば、
オクチルトリエトキシ（又はメトキシ）シラン、
デシルトリエトキシ（又はメトキシ）シラン及び
ドデシルトリエトキシ（又はメトキシ）シラン等
を挙げることができる。また、第二成分のシラン
化合物類としては、例えば、プロピルトリエトキ
シ（又はメトキシ）シラン、ブチルトリエトキシ
（又はメトキシ）シラン及びヘキシルトリエトキ
シ（又はメトキシ）シラン等を挙げることができ
る。これらのシラン化合物において、メトキシ化
合物とエトキシ化物とは、化学的にも物理化学的
にも本質的な差異はなく、その作用、効果に関し
て実質的な差異は認められない。上記シラン化合
物類は、それぞれの群において、単独成分を用い
てもよいし、二種以上を組み合わせて使用するこ
とができる。これらのシラン化合物類は、粘度が低く、表面
張力が小さいので、シラン混合組成物をそのまま
セメント系構造物表面に塗布することができる
が、通常、例えば、メチルアルコールやエチルア
ルコールで適当な溶剤により、例えば、10〜50重
量％程度の濃度に希釈して適用してもよい。ま
た、酸アルカリ、金属塩のような反応促進剤を組
成物に添加使用することができる。構造物表面に塗布されたシラン化合物は、構造
物内部に浸透し水分と接触して、それにより加水
分解されて反応性に富んだシラノールとなる。こ
のシラノールは、例えば、シリカ表面に存在する
−OH基や他のシラノール基等と反応して脱水縮
合し、強固なシロキサン結合を形成して高分子化
するので、末端のアルキル基（R₁）が表面に整
列し、その疎水性により水の侵入が効果的に阻止
されるものと推定される。〔作用〕本発明の方法によれば、セメント系構造物の表
面に塗布したシラン類は、表面から充分深く浸透
し、脱水、縮合して、疎水性の大きなアルキルキ
基が密に配列した硬化層を形成し、外部からの
水、塩分等の侵入が効果的に阻止される。また、
後記実施例に示されるように、これらシラン混合
物は、従来のシリコーンオリゴマー等と異なり、
あたかもポリマーセメント等に見られるような補
強効果が認められる。〔実施例〕次に、具体例により、本発明を更に詳細に説明
する。なお、例中の部数及び％は、特に記載がな
い限り重量によるものである。また、本発明の方法に係るシラン化合物のセメ
ント系構造物に対する劣化防止性能を試験するた
めに、代表的セメント系構造物として下記モルタ
ル及びコンクリートを作り、これらを供試体とし
て各種シラン化合物類の諸物性を測定した。［モルタル］セメント：砂：水が、１：２：0.65の配合割合
に混和調製した組成物を、各種試験用供試体の型
枠に打設し、２日後に脱型して、以後、温度20±
２℃、相対湿度65±５％の条件で四週間養生させ
て供試体とした。［コンクリート］セメント425Kg、細骨材704Kg、粗骨材1035Kg、
AE減水剤1.062Kg、その助剤16.5Kg及び水170Kg
（セメントの40％）の割合の配合物を練り混ぜ、
10×10×10cmの型枠に打設し、２日後に脱型し
て、以後、温度20±２℃、相対湿度65±５％の条
件で四週間養生させて供試体とした。次に、これら供試体を用いて、各種シラン化合
物類のセメント系構造材に対する劣化防止諸性能
を次の試験法により評価した。 (a) 浸透深さ 10×10×20cmのモルタル供試体の全面にシラ
ンの所定量を塗布し、温度20±２℃、相対湿度
65±５％の条件下に７日間放置後、割裂して割
裂面を水に濡らし発水部分の深さ（境界線）を
測定する。 (b) 吸水率４×４×16cmのモルタル供試体の全面にシラ
ンの所定量を塗布し、温度20±２℃、相対湿度
65±５％の条件下に７日間放置後、水に水没状
に浸漬し、30日後の重量増加から吸水率を求め
る。 (c) 透水性試験 10×10×10cmのコンクリート供試体の全面に
所定量のシランを塗布し、温度20±２℃、相対
温度65±５％の条件下に７日間放置後、JIS Ａ
6910の透水試験方法によつて、30日までの透
水量の経過を測定する。 (d) 遮塩性−１直径6.5cm、厚さ0.5cmのモルタル供試体の片
面に、シランを所定の割合で塗布し、温度20±
２℃、相対湿度65±５％の条件下に７日間放置
後、コンクリート工学協会による道路橋脂針
（案）に示す方法によつて塩素イオン透過量を
測定する。 (e) 遮塩性−２４×４×16cmのモルタル供試体の全面にシラ
ンを所定量塗布し、温度20±２℃、相対湿度65
±５％の条件下に７日間放置後、飽和食塩水中
に全没状に浸漬し、供試体の重量増加を経時的
に測定する。また、１年後の供試体を割裂し、
内部への塩素イオンの浸透深さをフルオレツセ
イン呈職反応によつて測定する。 (f) 耐アルカリ性４×４×16cmのモルタル供試体の全面にシラ
ンを所定量塗布し、温度20±２℃、相対湿度65
±５％の条件下に７日間放置後、飽和水酸化カ
ルシウム溶液中に全没状に浸漬して、供試体の
重量増加を経時的に測定する。 (g) 耐久性（耐候性）上記(b)項により吸水率を測定した供試体を、
JIS Ｋ−5400に規定するカーボンアーク促進耐
候性試験機に2000時間かけた後、これを取り出
して清水中にいれ、30日後の吸水率を測定す
る。 (h) 研磨環境における保護 10×10×20cmのモルタル供試体の全面にシラ
ンの所定量を塗布し、温度20±２℃、相対湿度
65±５％の条件下に７日間放置後、幅２mm、深
さ２mmの溝を縦横に２本ずつ入れ、JIS Ａ
6910の透水性試験法によつて測定する。なお、組合せシラン化合物類の供試体表面への
塗布は、それぞれのシラン化合物の所定量をエチ
ルアルコール40％溶液に調製し、シラン化合物類
の合計塗布量が、300ｇ／m²となるように行つた。実施例１〜15、比較例１〜８高級アルキルトリアルコキシシラン第一成分と
低級アルキルトリアルコキシシラン第二成分との
各種割合の劣化防止用混合組成物をエチルアルコ
ールの40％溶液に調製し、それらを前記供試体に
塗布、適用して、各種試験を行つた。使用した第
一の成分と第二の成分及びそれらの使用割合並び
にそれらの測定結果を第１表にまとめて示す。なお、表中の試験材料における略号は、それぞ
れ次の通りである。 C₃：プロピルトリエトキシシラン C₄：ブチルトリエトキシシラン C₆：ヘキシルトリエトキシシラン C₈：オクチルトリエトキシシラン C₁₀：デシルトリエトキシシラン C₁₂：ドデシルトリエトキシシラン

【表】例５

【表】
上
第１表の結果から、明らかなように、本発明の
方法に用いられる第一のシラン成分と第二のシラ
ン成分とを60：40〜40：60の重量範囲割合で混合
したもの（実施例）は、特に、耐久性〔試験法
ｇ）〕と摩耗後の透水抵抗性〔試験法ｈ）〕の双方
に優れた性能を発揮することが判る。耐久性〔試験法ｇ）項〕、すなわち防水性能の
維持は、ブランクの場合の吸水率の1/2以下であ
り、また、摩耗後の透水性〔試験法ｈ）項〕、す
なわち表面から摩耗しても保護能力を維持する性
能はブランクの場合の透水性の1/3以下である。更にまた、本発明の混合範囲割合を外れると、
耐久性及び摩耗後の透水性を同時に満足する優れ
た性能が得られないことも明白である。

Claims

【特許請求の範囲】

１炭素原子数が８〜12をアルキル基を有するア
ルキルトリアルコキシシランと炭素原子数３〜６
のアルキル基を有するアルキルトリアルコキシシ
ランとの60：40〜40：60の重量範囲割合の混合物
を、セメント系構造物の表面に塗布して含浸、硬
化させることを特徴とするセメント系構造物の劣
化を防止する方法。