JPH07106955B2

JPH07106955B2 - コンクリート構造物の劣化防止方法

Info

Publication number: JPH07106955B2
Application number: JP2087378A
Authority: JP
Inventors: 茂樹中切; 一興岡田; 昌隆佐野; 学足立; 伸谷川; 一入田
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: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH03285882A

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において利用さ
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
知られている。

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pH12〜13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ッ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ッ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5mm〜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50mm〜70
mm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10
^-2〜10^-6mg/cm²・day伸び率50〜2000％、水蒸気透過性5
g/m²・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、配設をした鉄筋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。

上記したシリウム塩は、セメントモルタル、ポリマーセ
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NO₂ ^-とCl^-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10^-2〜10^-6mg/cm²・day、伸び率50〜2
000％、水蒸気透過性5g/m²・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、一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を得る方法
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
量体の割合が全単体量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^-2〜10^-6mg/cm²・dayの範囲内にあること
が必要であり、数値が10^-2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^-2〜10^-6mg/cm²・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5g
/m²・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〜3
000μ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30
0μ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パージ
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パージョンとしては、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（セメント１重量
部に対して0.1重量部）、SBR0.1/C（セメント１重量部
に対して0.1重量部）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JCI（日本コンクリート協会）の「乾湿繰
り返し法」を参考とし70℃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メッシ
ュ以下に微粉砕後50℃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、またリリウムイオ
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。

鉄骨入り塩分混入モルタル〔容積比でセメント：標準
砂：水＝1:3:6にNaCl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て供試体を作成した。該供
試体に対して、50℃の３重量％NaCl水溶液で２日間シャ
ワーした後、50℃で１日間乾燥する操作を３ケ月間繰り
返し、塩害促進試験を行った。３ケ月後、供試体を割裂
し、鉄筋を取り出して、腐食面積を測定した。その結果
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JASS8
〔建築工事標準仕様書第８巻（日本建築学会発行）〕
「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、前記表面被覆材の難燃性については消防法第
57条、遮塩性については「道路橋の塩害対策指針（案）
・同解説（昭和59年２月・社団法人日本道路協会発
行）、伸び性能についてはJIS Ａ 6021及び水蒸気透
過性についてはJIS Ｚ 0208に従い、それぞれ評価し
た。それらの結果についても表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ヵ月間塩害促進試
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ヵ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ヵ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5mm〜15mm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
50mm〜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、飛散させられる虞が強くまた、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
せるという欠点も指摘されていた。

これに対して、本発明では亜硫酸塩を含む防錆モルタル
の塗布量の表面に、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ッ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、遮塩性を有
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、12……欠
落部、２……鉄筋、３……改質材、４……表面被覆材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田一興大阪府大阪市西区京町堀１丁目８番５号明星工業株式会社内 (72)発明者佐野昌隆静岡県引佐郡細江町中川2020 明星工業株式会社加熱部内 (72)発明者足立学静岡県引佐郡細江町中川2020 明星工業株式会社中央研究所内 (72)発明者谷川伸愛知県名古屋市港区船見町１丁目１番地東亜合成化学工業株式会社研究所内 (72)発明者入田一愛知県名古屋市港区船見町１丁目１番地東亜合成化学工業株式会社研究所内 (56)参考文献特開平１−103970（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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/cm²・day、伸び率50〜2000％、水蒸気透過性5g/m²
・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。
【請求項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。
【請求項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。