JPH10114560A - コンクリート又はモルタル用劣化防止剤、それを含有するコンクリート、モルタル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫黄酸化細菌の作用で生成する硫酸による下
水処理施設等のコンクリート又はモルタルの劣化を防止
する、コンクリート又はモルタル用劣化防止剤を提供す
る。 【解決手段】 本発明は、無金属フタロシアニンもしく
は無金属フタロシアニン誘導体からなる劣化防止剤をコ
ンクリート又はモルタルに含有させ、硫黄酸化細菌を防
菌及び／又は殺菌する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硫黄酸化細菌を防
菌及び／又は殺菌することを特徴とするコンクリート又
はモルタル用劣化防止剤、それを用いたコンクリート、
モルタルに関する。更に詳しくは、下水処理施設等のコ
ンクリート構造物に好適に用いられる劣化防止剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、わが国の下水処理施設等におい
て、コンクリート構造物の劣化の事例が数多く報告され
ている。しかも、これらの劣化はわが国に限られたもの
ではなく、アメリカ合衆国、エジプト、南アフリカ共和
国、オーストラリアなどでも報告されている。下水道施
設等の建設には多額の費用を要しているので、これらを
長期に渡って効果的に機能させていくには、劣化防止に
対する適切な処置を講ずることが重要である。

【０００３】コンクリートの劣化サイクルには、２種類
の微生物が関与していることが知られている。まず、下
水中に存在している硫酸塩（通常、硫酸塩濃度は２０〜
４０ｍｇ／Ｌの範囲である）が、嫌気的条件下で硫酸還
元細菌により還元され、硫化水素が発生する。次いで、
この硫化水素がコンクリート壁面の付着水に吸着され、
好気的条件下でチオバチルス（Thiobacillus）属等の硫
黄酸化細菌により硫化水素が酸化されて硫酸が発生し、
この硫酸によりコンクリートの腐食が生じる。腐食生成
物は、硫酸イオンとコンクリート中のカルシウムが反応
した硫酸カルシウム（石膏）である。

【０００４】２種類の微生物のうち、硫黄酸化細菌がコ
ンクリート劣化の主原因であると考えられており、種々
の防止方法が提案されている。例えば、下水中に過酸化
水素、塩素化合物、又は鉄、亜鉛、鉛、銅等の金属塩を
大量に添加して下水中の硫化水素を捕捉する方法が知ら
れているが、効果的ではなく、経済性に問題がある。ま
た、換気により硫化水素の気中濃度を低減する方法が知
られているが、換気をした先で悪臭が生じ、満足のいく
方法ではない。

【０００５】特開昭６３−１６０７２号公報や特開平２
−２６５７０８号公報には、エポキシ樹脂やポリエステ
ル樹脂等のライニングによりコンクリートを保護する方
法が、また、特開平１−５５４９３号公報には、ガラス
材のライニングによりコンクリートを保護する方法が示
されている。しかし、これらの方法は施工費が高く、ピ
ンホールを通してライニングの剥離が生じるため寿命が
短いといった欠点を有している。したがって、劣化防止
のためには定期的な再塗装が必要であり、このために長
期間に渡り下水処理施設の運転を停止せざるを得ない。

【０００６】これとは別に、抗菌剤をコンクリートに混
入する方法が知られている。コンクリートに混入させる
抗菌剤として、Ｎａ−ＰＣＰ（ペンタクロロフェノール
ナトリウム）等の有機化合物があるが、抗菌剤は、コン
クリートにピンホールや亀裂を生じさせ、耐久性に欠け
るという問題点があり、更に、該Ｎａ−ＰＣＰは使用が
禁止されているのが現状である。

【０００７】金属及び／又は金属酸化物をコンクリート
に含有させ、溶出する金属イオンにより硫黄酸化細菌を
防菌及び／又は殺菌することでコンクリートの劣化を防
ぐ方法が、特開平４−１４９０５３号公報に開示されて
いる。しかし、この方法は金属又は金属酸化物を単体
で、あるいは混合して使用しているため、硫酸に対する
溶解性が高く、継続性が短い。このため、使用量が多く
なるなどの欠点を有している。

【０００８】さらに、特開平６−１６４６０号公報及び
特開平６−１６４６１号公報には、ニケロセン及びニッ
ケルジメチルグリオキシムといった金属錯体をコンクリ
ートに含有させて劣化を防ぐ方法が開示されている。し
かし、これらの金属錯体は発ガン性を有しており、安全
性の面で問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、効果的に且
つ長期間に渡ってコンクリート又はモルタルの劣化を防
止することができる劣化防止剤、及びそれらを含有する
コンクリート、モルタルの提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、無金属フ
タロシアニンもしくは無金属フタロシアニン誘導体を含
有することを特徴とするコンクリート又はモルタル用劣
化防止剤を提供する。

【００１１】更に本発明は、上記コンクリート又はモル
タル用劣化防止剤を含有することを特徴とするコンクリ
ートを提供する。

【００１２】更に本発明は、上記コンクリート又はモル
タル用劣化防止剤を含有することを特徴とするモルタル
を提供する。

【００１３】本発明の劣化防止剤をコンクリート、モル
タルに用いれば、土壌、下水中などに存在して繁殖する
チオバチルス属等の硫黄酸化細菌を防菌及び／又は殺菌
することにより、コンクリート劣化のサイクルを切断す
ることができ、これにより効果的且つ長期間に渡ってコ
ンクリートなどの劣化を防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に使用される無金属フタロ
シアニンとは、フタロシアニン骨格の中心に２個の水素
原子が配位したフタロシアニン（Ｈ₂ Ｐｃ）であり、無
金属フタロシアニン誘導体とは、無金属フタロシアニン
分子中のベンゼン環に水素原子以外の置換原子もしくは
置換基を有する化合物である。

【００１５】上記無金属フタロシアニン誘導体の置換原
子もしくは置換基の具体例として、以下のものが挙げら
れる。即ち、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン
原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｓ
ｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、ト
リクロロメチル基、トリフロロメチル基、シクロプロピ
ル基、シクロヘキシル基、１，３−シクロヘキサジエニ
ル基、２−シクロペンテン−１−イル基、２，４−シク
ロペンタジエン−１−イリデニル基等の置換もしくは未
置換のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基、ｎ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ
−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、
ステアリルオキシ基、トリフロロメトキシ基等の置換も
しくは未置換のアルコキシ基、メチルチオ基、エチルチ
オ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ｓｅｃ−ブチル
チオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘ
キシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基等の置
換もしくは未置換のチオアルコキシ基、ニトロ基、シア
ノ基、カルボニル基、エステル基、水酸基、スルホン酸
基、ビニル基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エ
チルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ
基、ジブチルアミノ基等のアルキル基置換アミノ基、ジ
フェニルアミノ基、ジトリルアミノ基等の炭素環式芳香
族アミノ基、ビス（アセトオキシメチル）アミノ基、ビ
ス（アセトオキシエチル）アミノ基、ビス（アセトオキ
シプロピル）アミノ基、ビス（アセトオキシブチル）ア
ミノ基、ジベンジルアミノ基等のモノまたはジ置換アミ
ノ基、フェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニキシ
基、３−フルオロフェニキシ基等の置換もしくは未置換
のアリールオキシ基、フェニルチオ基、３−フルオロフ
ェニルチオ基等の置換もしくは未置換のアリールチオ
基、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、テト
ラフェニル基、３−ニトロフェニル基、４−メチルチオ
フェニル基、３，５−ジシアノフェニル基、ｏ−、ｍ
−、及びｐ−トリル基、キシリル基、ｏ−、ｍ−、及び
ｐ−クメニル基、メシチル基、ペンタレニル基、インデ
ニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、
アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル
基、アントリル基、アントラキノニル基、３−メチルア
ントリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ピ
レニル基、クリセニル基、２−エチル−１−クリセニル
基、ピセニル基、ペリレニル基、６−クロロペリレニル
基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニ
レン基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニ
ル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェ
ニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニ
ル基等の置換もしくは未置換の芳香族環基等である。

【００１６】前記無金属フタロシアニン及び無金属フタ
ロシアニン誘導体は、コンクリート又はモルタルと容易
に且つ均一に混合できるように、微粉末状であることが
望ましい。粒子は、平均粒子径として０．００１μｍ〜
１ｍｍ、好ましくは０．０１μｍ〜０．１ｍｍの微粉末
が望ましい。

【００１７】前記無金属フタロシアニンもしくは無金属
フタロシアニン誘導体の含有割合は、コンクリート又は
モルタル中のセメント成分１００重量部に対して、０．
００１〜３０重量部、好ましくは０．０１〜５重量部で
あることが望ましい。無金属フタロシアニンもしくは無
金属フタロシアニン誘導体の含有割合が０．００１重量
部未満の場合は、硫黄酸化細菌に対する防菌及び／又は
殺菌効果を長時間持続させることが困難である。一方、
３０重量部を越えて含有させても、硫黄酸化細菌に対す
る防菌及び／又は殺菌効果の向上は期待できず、コスト
高になり好ましくない。コンクリート又はモルタルに添
加する無金属フタロシアニンもしくは無金属フタロシア
ニン誘導体は、必要があれば二種類以上の無金属フタロ
シアニンもしくは無金属フタロシアニン誘導体を添加し
ても良く、金属フタロシアニンもしくは金属フタロシア
ニン誘導体と共に使用することも可能である。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００１９】（実施例１）セメント１００重量部、砂２
００重量部、及び水５０重量部からなるモルタル成分
に、平均粒子径１．０μｍの無金属フタロシアニンを
２．５重量部添加し、モルタルミキサーを用いて充分練
り混ぜた。これを型枠に入れて成形後、２８日間（湿気
箱中２４時間、水中２７日間）養生を行い、モルタル供
試体を得た。

【００２０】（実施例２〜６）実施例１の無金属フタロ
シアニンに代えて、平均粒子径１．０μｍの表１に示す
無金属フタロシアニン誘導体を使用した以外は、実施例
１と同様な方法でモルタル供試体を得た。

【００２１】 表１ ──────────────────────────── 実施例 無金属フタロシアニン誘導体 ──────────────────────────── ２，８ Ｈ₂ Ｐｃ−Ｃｌ₄ ３，９ Ｈ₂ Ｐｃ−（ｔ−Ｂｕ） ４，１０ Ｈ₂ Ｐｃ−（ＣＮ）₄ ５，１１ Ｈ₂ Ｐｃ−（ＮＯ₂ ）₄ ６，１２ Ｈ₂ Ｐｃ−（ＣＮ）₈ ──────────────────────────── Ｈ₂ Ｐｃは無金属フタロシアニンを表す

【００２２】（実施例７）セメント１２０重量部及び水
８０重量部からなるコンクリート成分に、平均粒子径
１．０μｍの無金属フタロシアニンを３．０重量部添加
し、コンクリートミキサーを用いて充分練り混ぜた。こ
れを型枠に入れて成形後、２８日間（湿気箱中２４時
間、水中２７日間）養生を行い、コンクリート供試体を
得た。

【００２３】（実施例８〜１２）実施例１の無金属フタ
ロシアニンに代えて、平均粒子径１．０μｍの表１に示
す無金属フタロシアニン誘導体を使用した以外は、実施
例７と同様な方法でコンクリート供試体を得た。

【００２４】（比較例１）無金属フタロシアニンもしく
は無金属フタロシアニン誘導体の代わりに有機窒素硫黄
系抗菌剤を使用した以外は、実施例１と同様な方法でモ
ルタル供試体を得た。

【００２５】（比較例２）無金属フタロシアニンもしく
は無金属フタロシアニン誘導体の代わりに有機窒素硫黄
系抗菌剤を使用した以外は、実施例７と同様な方法でコ
ンクリート供試体を得た。

【００２６】実施例及び比較例で得られた供試体を、下
水処理場の汚泥施設の壁内に曝し、９ヶ月間汚泥に暴露
して硫黄酸化細菌の付着状況及び供試体の石膏化状況
を、以下のようにして評価した。結果を表２に示す。

【００２７】（硫黄酸化細菌の付着状況）供試体の表面
を、歯磨き用のブラシを用いて、滅菌した水道水（オー
トクレーブで２０分間滅菌）５０ｍｌで洗浄し、その洗
浄液を超音波破砕した後、希釈した。これを、固体ＯＮ
Ｍ培地（今井、和民、片桐著、“硫黄細菌の生化学的研
究”、醗酵工学、４２巻、７６２頁、１９６４年）を用
いて、培養温度３０℃で１１日間培養し、生じたコロニ
ーを計数した。この値から、洗浄液１ｍｌ当たりの硫黄
酸化細菌の数（ｃｅｌｌ／ｍｌ）を求め、以下に示す評
価基準から硫黄酸化細菌の付着状況を評価した。

【００２８】（石膏化状況）供試体の表面を１０ｇサン
プリングし、Ｘ線回折装置を用いて硫酸カルシウムの量
を測定した。この値から、供試体表面のカルシウムのう
ち硫酸による腐食生成物である硫酸カルシウムに変化し
た割合（％）を求め、以下に示す評価基準から供試体の
石膏化状況を評価した。

【００２９】硫黄酸化細菌の付着状況の評価基準 評価 １：１０⁶ ｃｅｌｌ／ｍｌ以上 評価 ２：１０⁴ 〜１０⁶ ｃｅｌｌ／ｍｌ 評価 ３：１０² 〜１０⁴ ｃｅｌｌ／ｍｌ 評価 ４：１０² ｃｅｌｌ／ｍｌ未満 評価 ５：付着は全く認められず

【００３０】供試体の石膏化状況の評価基準 評価 １：８０％以上 評価 ２：５０〜８０％ 評価 ３：３０〜５０％ 評価 ４：１〜３０％ 評価 ５：石膏化は全く認められず

【００３１】 表２ ────────────────────────────────── 実施例及び比較例 硫黄酸化細菌の付着状況 石膏化状況 ────────────────────────────────── 実施例１ 評価 ４ 評価 ４ 実施例２ 評価 ５ 評価 ５ 実施例３ 評価 ４ 評価 ５ 実施例４ 評価 ５ 評価 ５ 実施例５ 評価 ４ 評価 ５ 実施例６ 評価 ５ 評価 ５ 実施例７ 評価 ４ 評価 ４ 実施例８ 評価 ４ 評価 ５ 実施例９ 評価 ４ 評価 ４ 実施例１０ 評価 ５ 評価 ５ 実施例１１ 評価 ４ 評価 ４ 実施例１２ 評価 ５ 評価 ５ 比較例１ 評価 １ 評価 １ 比較例２ 評価 １ 評価 ２ ──────────────────────────────────

【００３２】本発明の無金属フタロシアニンもしくは無
金属フタロシアニン誘導体を含有させたコンクリート又
はモルタルでは、硫黄酸化細菌の付着状況、石膏化状況
とも評価４〜５であったが、無金属フタロシアニンもし
くは無金属フタロシアニン誘導体の代わりに有機窒素硫
黄系抗菌剤を含有させたコンクリート又はモルタルで
は、硫黄酸化細菌の付着が著しく表面は石膏化して劣化
が進んでいた。このことから、本発明の無金属フタロシ
アニン又は無金属フタロシアニン誘導体は、コンクリー
ト又はモルタルの劣化防止に有効であることが認められ
た。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、コンクリート又はモルタルの
劣化を防止する方法であり、それらのコンクリート又は
モルタルに無金属フタロシアニンもしくは無金属フタロ
シアニン誘導体を含有させることで、コンクリート又は
モルタルの劣化を防止することができる。下水処理施設
等のコンクリート又はモルタルの劣化の原因となる硫酸
を生成するチオバチルス属等の硫黄酸化細菌は、微量な
種々の金属イオンにより生育阻害されることが知られて
おり、前述の金属及び／又は金属酸化物や金属錯体か
ら、硫黄酸化細菌の作用により生じる硫酸との反応で金
属イオンが溶出し、これにより硫黄酸化細菌は防菌及び
／又は殺菌される。これに対し、本発明の無金属フタロ
シアニン又は無金属フタロシアニン誘導体は、無金属フ
タロシアニン又は無金属フタロシアニン誘導体そのもの
が、硫黄酸化細菌の菌体内での酸化反応を阻害すること
によって硫黄酸化細菌を防菌及び／又は殺菌することが
できるので、特に下水処理施設等におけるコンクリート
構造物の劣化防止に有効である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉野 美智子 東京都中央区京橋二丁目３番13号 東洋イ ンキ製造株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無金属フタロシアニンもしくは無金属フ
   タロシアニン誘導体を含有することを特徴とするコンク
   リート又はモルタル用劣化防止剤。
2. 【請求項２】 請求項１記載のコンクリート又はモルタ
   ル用劣化防止剤を含有することを特徴とするコンクリー
   ト。
3. 【請求項３】 請求項１記載のコンクリート又はモルタ
   ル用劣化防止剤を含有することを特徴とするモルタル。