JPS63265884A - コンクリ−ト構造物の劣化防止及び補修方法 - Google Patents

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、コンクリート系構造物の劣化を防止する方法
及び亀裂等の劣化を生じた箇所を補修する方法に関し、
更に詳しくは、アルキルトリアルコキシシラン化合物と
アクリル系単量体を順次塗布、含浸させるか又は予め両
成分を混合し塗布。

含浸させて、コンクリート系構造物の劣化を防止又は劣
化が進行した箇所を効果的に補修強化する実用性の優れ
た構造物の強度改善方法に関する。

〔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、大きな社会的間
層となっている。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が用いられること、
及び水硬性セメント系組成物をポンプ輸送する施工上の
要求に沿って、流動性を与えるために該組成物中に必要
以上の水を添加した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
による構造物の亀裂の発生、 等の不都合現象が生じ、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
ート内に埋設する鉄筋類を、あらかじめ亜鉛メッキした
り、エポキシ樹脂のような有機高分子材料で被覆する方
法が行われているが、亜鉛メッキ鉄筋は、コンクリート
が高アルカリ性であるため被覆耐性が問題であるばかり
でなく、加工時に傷付き易いという欠点があり、また、
エポキシ塗装鉄筋は、現場加工時に傷つき易く、更に、
ある程度以上の厚い膜厚の塗膜が要求されること及び材
料が高価になるという理由から工業的に望ましくない。

また、コンクリート系構造物の表面にエポキシ樹脂をコ
ーティングする保護方法も試みられているが、一般に有
機塗膜は耐久性に問題があるほか傷付き易いことなど、
必ずしも満足できる方法とはいい難い。更に、シリコー
ンやシリコーンオリゴマー等を有機溶剤に溶かしてコン
クリート表面に塗布し、その撥水性を利用して遮水する
試みも行われているが、分子量が大きいために、細孔内
へ充分浸透できず極く表面層に止まるので、保護効果や
効果の持続性に不満足なものが多く、向上が望まれてい
る。

また更に、コンクリートや石材の防水、防塩保護対策と
して、アルキルトリアルコキシシラン類を塗布、含浸さ
せる方法が行われた。これらのシラン類は、それ自体の
粘度が低く表面張力も小さいので、細孔内への浸透性は
良好で、容易に深部まで浸透するが、浸透したシランは
多孔質の空隙を完全に充てん閉塞し得ないので、アルキ
ル基の撥水作用による水の進入は阻止し得るが、多孔質
空隙が存在するために圧力水に対する防護効果は極めて
低いという欠点がある。

一方、コンクリート構造物等にメチルメタクリレートや
スチレン等の単量体を塗布、含浸２重合させる改質手段
が知られているが、深く浸透させるだめに、構造体をあ
らかじめ減圧したり、塗布後、加圧して含浸させる等の
操作を必要とするので大型構造体には、実質的に採用で
きない。

従って１本発明の目的は、コンクリリート系構造物の防
水性、遮塩性、耐久性等を大幅に向上させる改質方法を
提供するにある。また、他の目的は、長期にわたって劣
化が防止され、強化補修されたコンクリート構造物を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

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、上記目的を効果的に達成する
実用的に極めて望ましい方法を見出した。

すなわち、本発明は、コンクリート系構造物の表面に、
アルキルトリアルコキシシラン化合物を塗布、含浸せし
めたのち、重合性のアクリル系単量体を重合開始触媒と
共に塗布するか、又はアルキルトリアルコキシシラン化
合物と重合性のアクリル系単量体との混合物を重合開始
触媒と共に塗布、含浸させ、重合、硬化させることを特
徴とするコンクリート系構造物の労化防止及び補修方法
を提供する。

本発明の方法において、対象とするコンクリート構造物
とは、主として、内部に鉄筋や鉄骨を含んだコンクリー
ト製の大型構造体や構築体を対象とするものである。し
かし、本発明の方法は、各種の多孔質構造体類に適用し
て、効果的にそれらの劣化を防止し、補強し得るので９
本発明におけるコンクリート構造物は、モルタル類のほ
か、例えば１石材、窯業系材料、ＡＬＣ，軽量骨材や木
材の如き多孔性構造物をも包含するものである。

本発明の方法に用いられるアルキルトリアルコキシシラ
ンは１次の一般式： ％式％） で表わされる化合物類であって、好ましくは、式中のＲ
□が炭素原子数３〜１４のアルキル基で、且つＯＲ２が
メトキシ基又はエトキシ基から成る化合物類である。

そのような化合物としては、例えば、プロピルトリメト
キシ（エトキシ）シラン、プチルトリメトキシ（エトキ
シ）シラン、アミルトリメトキシ（エトキシ）シラン、
ヘキシルトリメトキシ（エトキシ）シラン、オクチルト
リメトキシ（エトキシ）シラン。

デシルトリメトキシ（エトキシ）シラン、ドデシルトリ
メトキシ（エトキシ）シラン、テトラデシルトリメトキ
シ（エトキシ）シラン、オクタデシルトリメトキシ（エ
トキシ）シラン等を挙げることができる。これらは、単
独種又は二種以上を組み合わせて使用することができる
。

これらシラン化合物類を多孔質構造物表面に適用するに
は、そのまま塗布してもよいが１通常、該シラン化合物
を、例えば、１０〜５０％の脂肪族低級アルコール溶液
に調製して塗布することができる。多孔性構造物内へ浸
透したシラン化合物は、構造体内部に存在する水分によ
って加水分解されてシラノール基なり、このシラノール
基は、構造物中のシリカ等の表面のＯＨ基や他のシラノ
ール基等との反応によって脱水縮合し、強固なシロキサ
ン結合を形成するものである。

本発明においては、多孔質構造物表面に、このようにア
ルキルトリアルコキシシラン化合物を塗布、含浸させた
のち、更に、重合性アクリル系単量体を重合開始剤と共
に塗布するか、又はアルキルトリアルコキシシラン化合
物と重合性のアクリル系単量体とを予め混合し、その混
合物を重合開始触媒と共に塗布、含浸させて、重合、硬
化させることにより、多孔質空隙部が密に充てんされた
遮水性保護層が効果的に形成される。

本発明の方法に好ましく用いられるアクリル系単量体と
しては、例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、ブ
チルアクリレート（ＢＡ）、グリシジルメタクリレート
（ＧＭＡ）、２−エチルへキシルメタクリレート（２−
ＥＨＭＡ）、シクロへキシルメタクリレート（ＣＨＭＡ
）、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート（２−ＨＰ
ＭＡ）、テトラヒドロフルフリルメタクリレート（ＴＨ
ＦＭＡ）、インボニルメタクリレート（ＩＢＭＡ）等が
挙げられる。

これらは単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせ
て使用することができる。

また、本発明の方法においては、上記アクリル系単量体
は、あらかじめ重合開始触媒と混合した組成物の形で適
用することが望ましいが、所定量の触媒を適当な溶剤に
溶解して塗布したのち、アクリル系単量体又はこれを含
む液を塗布、含浸させてもよい。

かかるアクリル系単量体と共に用いられる重合開始剤は
、通常知られた重合触媒類であって、その代表的なもの
として、例えば、過酸化ベンゾイル、クメンヒドロキシ
パーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等を挙
げることができる。

また、それら重合開始剤の使用量は、通常知られた量範
囲が好都合に採用され、所望の重合硬化時間や可使時間
に応じてその量は適宜選択される。

また、かかる重合開始触媒と組み合わせて少量の重合助
剤ないし重合促進剤を併用することができる。そのよう
な促進剤としては、例えば、バラジメチルベンゾイック
アシドイソアミルエステル。

アセチルアセトンコバルト塩、ナフテン酸コバルト塩等
を挙げることができる。

〔作用、効果〕

本発明の方法によれば、コンクリート系構造物の多孔性
空隙含浸部の内層には、主としてシラン系化合物がシロ
キサン結合によって固定化され、該含浸部の表層には、
主として耐候性の良好なアクリル系重合体の充てん層が
効果的に形成される。

その結果、防水性及び遮塩性に優れた保護層を有する耐
劣化性に優れ、且つ長期安定なコンクリート系構造物が
提供される。

〔実施例〕

次に、実施例により、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、本発明の方法による劣化防止及び補修効果につい
ての各種ファクターの性能を試験するために、コンクリ
ート系構造物として代表的な下記のような各種形状のモ
ルタルを作り、これらを供試体として各種組合せ処理剤
を適用したものについて諸物性を測定した。

［測定用モルタル供試体］ セメント：砂：水の配合割合が、１　：　２　：　０．
５の混和調製組成物を、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％の条件下に四週間養生させたものを
供試体として使用した。

次に、これら供試体を用いて、各種劣化防止方法の劣化
防止性を次の試験法により評価した。

ａ）浸透深さ 養生した４Ｘ４Ｘ１６ａｍのモルタル供試体の全面に含
浸処理材料の所定量を塗布し、温度２０±２℃。

相対湿度６５±５％の条件下に７日間放置後、供試体を
割裂して割裂面を水に濡らし、撥水部分の深さく　＋ａ
ｍ　）を測定する。

ただし、シラン系材料を適用しない場合には、あらかじ
め塗布材料に染料を添加して着色し、その浸透深さを調
べた。

ｂ）吸水率 養生した４Ｘ４Ｘ１６ａａのモルタル供試体の全面に含
浸塗布材料の所定量を塗布し、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
状に浸漬して、３０日後の重量増加から給水率（％）を
求める。

Ｃ）透水性試験−１ 養生した１０Ｘ１０Ｘ２０■のモルタル供試体の一面に
、含浸塗布材料の所定量を塗布し、温度２０±２℃、相
対湿度６５±５％の条件下に７日間放置し、これをＪＩ
ＳＡ６９１０の透水試験法によって、２４時間後の透水
量（ｃｃ）を測定する。

ｄ）透水性試験−２ 本試験は、供試体をＪ　Ｉ　Ｓ　　Ａ　１４０４の規定
に準じて作成し、次のような方法で加圧透水性を測定す
る。

［供試体の作成］ ポルトランドセメント５ｋｇ、いわきけい砂５．５号１
０ｋｇ、いわきけい砂６号５ｋｇの混合物に、水を３．
２５ｋｇ加えて混練しくフロー値：約１５０〜１５５）
、これを内径１５ａｍ、高さ４ａｎの円筒状形枠に打設
し、温度２０℃±３℃、相対湿度８０％以上の室内に４
８時間放置後、脱型する。脱型後、更に１９日間、同室
内で養生させ、次いで、温度３５℃、相対湿度６０％の
室内に７日間放置したものを供試体とする。

［加圧透水性試験］ この供試体の上面に含浸させる材料を所定量塗布し、側
面はポリウレタン樹脂でシールして、温度２０℃、相対
湿度６５％の条件下に７日間放置した後、塗布面を上に
してＪＩＳＡ１４０４で規定する透水性試験機に取り付
け、上面から３　ｋｇ／ｃｄの水圧で清水を圧入し、５
時間後のモルタルの重量増加量を測定する。

ｅ）遮温性試験 ４Ｘ４Ｘ１６ａ＋＋のモルタル供試体の全面に、含浸用
材料の所定量を塗布し、温度２０±２℃、相対湿度６５
±５％の条件下に７日間放置後、飽和食塩水中に全没状
に浸漬し、３ケ月後の重量増加を測定すると共に、浸漬
６ケ月後に供試体を割裂して内部への塩素イオンの浸透
深さく　ｒｍ　）をフルオレッセイン呈色反応によって
測定する。

ｆ）アルカリ浸漬試験 ４Ｘ４Ｘ１６ａｎのモルタル供試体の全面に材料を所定
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、３ケ月後の供試体の重量増加を測定する
。

ｇ）地下補強効果試験 ７Ｘ７Ｘ２ａｎのモルタル供試体の上面に材料を所定量
塗布し、温度２０℃、相対湿度６５％の条件下に７日間
放置後、ＪＩＳ　　Ａ　６９０９・５・５に規定する垂
直引張り強度を測定する。Ｉ ｈ）クラック充てん付着効果試験 ７Ｘ７Ｘ２Ｃ！１１と４Ｘ４Ｘ２Ｃ！Ｉ＋の二枚のモル
タル供試体の間に、０．３ｎａφの針金で空隙を作り、
上部に１００ｇの分銅を載せる。

この二枚の供試体の周縁部に材料を塗布すると。

材料が毛細管現象で空隙部に侵入する。この塗布操作を
６０分間隔で計３回行い、温度２５℃、相対湿度６５％
の条件下に７日間放置したのち１幅２ＩＩＩ１１゜深さ
２１ｍの溝を縦横に２本ずつ入れ、ＪＩＳ　　Ａｓ２Ｏ
３・５・５の規定に準じて引張り強さを測定する。

実施例１〜５及び比較例１〜２ 供試体の表面に、まずアルキルトリアルコキシシランを
塗布、含浸させ１次いで重合性アクリル系単量体を塗布
し、含浸、硬化させて得られた改質体について、上記各
種試験を実施した。それらの測定結果を第１表にまとめ
て示す。なお、アルキルトリアルコキシシランとしてデ
シルトリエトキシシラン（Ｃ□。と略記する）を用い、
また、重合性アクリル系単量体として、Ｉ　ＢＭＡ、Ｔ
ＨＦＭＡ、２−ＥＨＭＡ及び２−ＨＰＭＡを選択使用し
、更に、重合開始触媒としてクメンヒドロキシパーオキ
シドを単量体合計量の約０．５　　　％混合使用した。

Ｃ１゜の塗布量及び用いたアクリル系単量体の種類、そ
れらの組合せ及び各塗布量は、下掲第１表中に示した。

また、供試体にＣ工。のみを塗布、含浸させたもの（比
較例１）、ＩＢＭＡのみを塗布、含浸、硬化させたもの
（比較例２）及びこれらを全く適用しない供試体自体（
ブランク）についてのそれぞれの測定値を参考のために
併記した。

実施例６〜９ アルキルトリアルコキシシラン化合物及びアクリル系単
量体として、デシルトリエトキシシラン及びインボニル
メタクリレートを用い、それらの各種の重量割合の混合
組成物を調製し、それら組成物を塗布量が３００　ｇ　
／　ｒｄどなるように供試体表面に塗布し、含浸、硬化
させて、それぞれの組成物による改質供試体を得た。得
られたコンクリート系構造物について行った各試験の測
定結果を第２表にまとめて示す。

第１表及び第２表より、コンクリート系構造体に対して
、本発明の方法が顕著に優れた劣化防止効果及び補修効
果を有することが判る。また、コンクリート系多孔質構
造体に、先ずシラン系化合物を適用後、重合性アクリル
系単量体を適用する二段法及び両成分を予め混合した組
成物を塗布。

含浸、硬化させる一段適用法は、同様な遮水性、遮温性
並びに加圧水抵抗性を示し、またクラック等に対し良好
な充てん接着効果を有することが理解できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンクリート系構造物の表面に、アルキルトリアル
   コキシシラン化合物を塗布、含浸せしめたのち、重合性
   のアクリル系単量体を重合開始触媒と共に塗布するか、
   又はアルキルトリアルコキシシラン化合物と重合性のア
   クリル系単量体との混合物を重合開始触媒と共に塗布、
   含浸させ、重合、硬化させることを特徴とするコンクリ
   ート系構造物の劣化防止及び補修方法。 ２、上記シラン化合物が、炭素原子数３〜１４のアルキ
   ル基を有し、且つメトキシ及びエトキシから選択される
   アルコキシ基を有するアルコキシシラン化合物である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。