TWI822421B - 構造物保護片及補強的構造物之製造方法 - Google Patents

構造物保護片及補強的構造物之製造方法 Download PDF

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Abstract

提供能夠大幅減少在混凝土等的構造物的表面上設置保護層時的施工時間的同時即使是具有凹凸之類的構造物也能夠長期保護、還具有優異的強度、當貼附於構造物時不會產生皺摺、破裂或永久變形之構造物保護片、以及使用了此構造物保護片的補強的構造物之製造方法。 構造物保護片的特徵在於其為包括設置於構造物之側的聚合物水泥硬化層、和設置於該聚合物水泥硬化層上的樹脂層之構造物保護片，其中在前述聚合物水泥硬化層中或與前述聚合物水泥硬化層接觸的位置具有不織布層，伸長率1%時的拉伸彈性模數為100～300MPa，當裁切出寬度10mm、長度60mm的試驗片，將前述試驗片從一端到10mm為止固定於固定台上，且另一端從前述固定台的邊緣垂下作為自由端時，從作為前述自由端的另一端到前述固定台的距離為30mm以下。

Description

構造物保護片及補強的構造物之製造方法
本發明係關於構造物保護片及補強的構造物之製造方法。更詳細而言，本發明關於能夠大幅減少在混凝土等的構造物的表面上設置保護層時的施工時間的同時，即使是具有凹凸之類的構造物也能夠長期保護，且當貼附於構造物時能夠防止破裂、永久變形等之構造物保護片、以及使用了此構造物保護片的補強的構造物之製造方法。
公路橋樑、隧道、水閘等的河道管理設施、下水道管渠、港灣碼頭等的土木構造物會由於老舊因而進行修補工程、補強工程等。在將受損部分、脆弱部分等修補之後多次重複塗上塗料，以進行修補工程。另一方面，對整個需要補強部分多次重複塗上補強用塗料，以進行補強工程。
在這種修補工程、補強工程等中所進行的重塗步驟，例如，在混凝土上依序進行底層塗裝、中層塗裝、上層塗裝，然而中層塗裝、各層的塗裝步驟等通常會因為需要使得塗層乾燥而無法連續地進行，舉例來說，在進行底層塗裝、第一次的中層塗裝、第二次的中層塗裝、第一次的上層塗裝、第二次的上層塗裝總共五層的塗裝的情況下，至少需要五天的施工時間。而且，由於是在戶外進行塗裝，可能會有受到天氣情況影響，在雨天時無法充分地乾燥等，造成塗裝工程本身無法進行的情況。因此，難以縮短施工時間，進而產生了人力成本，而且工程、塗膜的品質（膜厚、表面粗糙度、含水量等）會由於塗布步驟時的外部環境（濕度、溫度等）而受到影響，結果變得難以保持穩定。
再者，可以用鏝刀塗佈、噴塗等來完成塗裝，但要能透過均勻地塗佈以進行穩定的修補、補強等，在很大程度上取決於師傅的技巧。因此，塗膜的品質變得根據師傅的技巧而有所不同。此外，隨著建築工人的高齡化及人口的減少，進行混凝土的修補作業、補強作業等的工人的數量正在減少的現況之下，需要即使非熟練的師傅也能夠進行的更簡單的修補工法。
作為解決這種的問題的技術，例如，專利文獻1提出一種簡單、費用低、縮短施工時間、且可靠地防止混凝土劣化的片材及方法。此技術為一種混凝土的修補方法，將包括具有樹脂膜的中間層和其兩面上藉由接著樹脂積層紡織材料所構成的表面層之混凝土修補用片材，以施工用接著劑貼附於需要修補的混凝土表面上，之後，在與貼附了混凝土修補用片材的混凝土表面為相反側的表面層上塗佈塗料。
另外，也針對塗裝材料進行改良。例如，專利文獻2提出一種使用可防止鹼骨材反應、對混凝土構造物的破裂也具有優異的順應性、即使形成塗膜後的溫度升高時也不會發生塗膜膨脹、防止混凝土的剝落之塗佈材料的混凝土構造物的保護方法。此技術係在混凝土構造物的表面上形成基面整平材料塗膜並在此塗膜的表面上形成塗膜的方法。基面整平材料塗膜由包含陽離子類（甲基）丙烯酸聚合物乳劑及無機水硬性物質的組合物所形成。基面整平材料塗膜的表面上所形成的塗膜是由包含（甲基）丙烯酸烷基酯類乳劑及無機水硬性物質的組合物所形成的塗膜，其在20℃時的伸長率為50〜2000％，抗氯性為10 -2〜10 -4mg/cm 2．day，水蒸氣滲透率為5g/m．day以上，且膜厚為100～5000μm。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開第2010-144360號公報 [專利文獻2]日本專利特開第2000-16886號公報
[發明所欲解決的問題]
專利文獻1等的以往的混凝土修補片存在著基材與其他層（例如，接著劑層、補強部件等）之間的接著力的差異、基材、接著劑層及補強部件等的伸長率的差異、接著劑層與混凝土之間的接著強度的問題等需要解決的課題。具體而言，基材與補強部件藉由接著劑層貼合，但在混凝土修補片的施工期間、施工之後等對混凝土修補片施加應力的情況下，基材、接著劑層及補強部件等的伸長率的差異，有可能變成由於基材與接著劑層之間的接著力和接著劑層與補強部件之間的接著力彼此間的差異而引起層界面剝離的原因。
再者，設置於混凝土修補片上的接著劑層藉由加熱等而軟化並貼合於混凝土，但在沒有得到充分的接著強度的情況下，混凝土修補片可能會從混凝土的表面剝落，進而失去作為修補片的作用。再者，施加混凝土修補片之後的混凝土，有時會發生隨著時間膨脹的現象，可認為此現象是由於混凝土內部的水蒸氣因為低水蒸氣滲透性的修補片的存在而無法逸出的緣故。 此外，在將混凝土修補片貼附於混凝土上時，一將混凝土修補片貼附至構造物並對準位置之後，需要拉伸以防止皺摺且同時使其呈現貼附為所期望的形狀及位置的狀態。 然而，在以往的混凝土修補片中，存在因施加應力造成大幅度的延伸而出現破裂或永久變形的問題。
再者，如上述背景技術的內容所述，在現場藉由塗佈形成塗膜的方法，每塗佈一層要花費一天的時間，從底層塗裝到上層塗裝例如形成六層塗膜的情況下，會需要花費6天，而且還存在著膜厚差異、表面粗糙度、含水量等的品質、特性等難以穩定的課題。
此外，由於混凝土修補片的修補對象通常是公路橋樑、隧道、水閘等河川管理設施、下水道管渠、港灣碼頭等的土木構造物等的大型混凝土部件，混凝土修補片本身需要具有充分的強度（意味著拉伸強度、彎曲強度、硬度、表面強度、沖壓強度韌性等，在本說明書中以下的內容也同樣適用），但以往的混凝土修補片存在不足以稱為具有充分的強度的問題。
另一方面，也探討了在以往的混凝土修補片上積層網篩等以賦予充分的強度的方法，但混凝土修補片的剛性太大變得難以彎曲，存在與修補對象的表面形狀的順應性較差的問題。也研究出考量到表面順應性而將網篩薄化的方法，但若將網篩薄化則在貼附於構造物等時會發生變形、產生皺摺、外觀不良等問題。
本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供能夠大幅減少在混凝土等的構造物的表面上設置保護層時的施工時間的同時即使是具有凹凸之類的構造物也能夠長期保護、還具有優異的強度、且當貼附於構造物時不會產生皺摺、破裂或永久變形之構造物保護片、以及使用了此構造物保護片的補強的構造物之製造方法。 [用於解決問題的手段]
本發明人研究了不論以塗覆手段在混凝土的表面上形成膜層的施工方法為何，即使是具有凹凸之類的構造物也能夠長期保護而不會產生間隙、皺摺等之構造物保護片。結果，實現了對混凝土保護片賦予對應混凝土的特性的性能，具體而言，進一步具備能夠順應混凝土中所產生的裂縫、膨脹等的順應性、防止水、氯離子等的劣化因子滲透到混凝土內的防水性、抗氯性、抗中性化性、及能夠將混凝土中的水分以水蒸氣的形式排出的水蒸氣滲透性等，且同時混凝土保護片本身具有適度的拉伸彈性模數和彎曲彈性，進而完成本發明。而且，此技術概念可作為構造物保護片也應用於非混凝土用的其他構造物。
（1）根據本發明的構造物保護片，特徵在於其為包括設置於構造物之側的聚合物水泥硬化層、和設置於該聚合物水泥硬化層上的樹脂層之構造物保護片，其中在上述聚合物水泥硬化層中或與上述聚合物水泥硬化層接觸的位置具有不織布層，伸長率1%時的拉伸彈性模數為100～300MPa，當裁切出寬度10mm、長度60mm的試驗片，將上述試驗片從一端到10mm為止固定於固定台上，且另一端從上述固定台的邊緣垂下作為自由端時，從作為上述自由端的另一端到前述固定台的距離為30mm以下。
根據此發明，設置於構造物之側的聚合物水泥硬化層與構造物具有優異的密合性等、具有適度的拉伸彈性和適度的彎曲彈性，因此即使是具有凹凸之類的構造物也能夠長期保護，且具有優異的強度，當貼附於構造物時可防止產生皺摺且不會破裂或永久變形。 再者，由於能夠藉由工廠的生產線上的塗佈步驟和乾燥步驟來量產構造物保護片，能夠實現成本的降低、現場的作業時間的大幅減少、構造物的長期保護。
（2）在本發明中，上述（1）所記載的構造物保護片以上述不織布層具有選自無機纖維、有機纖維、及無機和有機的混合纖維之中的纖維不經編織而形成片狀的構造為佳。
藉由此發明，根據本發明的構造物保護片能夠實現適度的拉伸彈性模數和彎曲彈性。
（3）在本發明中，上述（1）或（2）所記載的構造物保護片以上述聚合物水泥硬化層為含有水泥成分及樹脂的層且樹脂的含量為10重量％以上、40重量％以下為佳，且樹脂以20重量％以上、30重量％以下為更佳。
根據此發明，藉由控制水泥成分和樹脂成分的比例，變得容易形成聚合物水泥硬化層，且同時由於聚合物水泥硬化層容易變成具有優異的順應性和互溶性良好的膜層，因此膜層本身的密合性獲得提升。而且，在構造物之側的聚合物水泥硬化層中所包含的水泥成分具有提高與混凝土等的構造物的密合性的作用。
（4）根據本發明的補強的構造物之製造方法，特徵在於其為使用了上述（1）、（2）或（3）所記載的根據本發明的構造物保護片的補強的構造物之製造方法，其中在構造物上塗佈接著劑之後貼合上述構造物保護片。 （5）根據本發明的補強的構造物之製造方法，特徵也在於其為使用了上述（1）、（2）或（3）所記載的根據本發明的構造物保護片的補強的構造物之製造方法，其中在上述構造物保護片的聚合物水泥硬化層露出的表面塗佈黏著劑以形成黏著劑層，並貼合上述構造物保護片使上述黏著劑層接觸構造物的表面。
根據此發明，由於使用僅由不包含基材、補強部件等的層所構成的構造物保護片，能夠容易地貼合於具有凹凸的構造物的表面。結果，即使非熟練的作業人員，也能夠將具有優異強度的構造物保護片穩定地設置於構造物的表面上，故能夠大幅減少施工時間，且同時能夠長期地保護構造物，而且還能夠防止在確定位置之後的拉伸過程中產生皺摺、破裂、永久變形等。
（6）在本發明中，上述（4）所記載的補強的構造物之製造方法以在上述構造物與上述接著劑之間設置底塗層為佳。
根據此發明，設置於構造物與接著劑之間的底塗層具有增強彼此間的密合的作用，因此構造物保護片能夠長期穩定地保護構造物。 [發明功效]
根據本發明，能夠提供可以長期保護混凝土等的構造物的同時當貼附於具有凹凸的構造物時不會產生皺摺、破裂、永久變形等之構造物保護片、以及使用了此構造物保護片的補強的構造物之製造方法。特別是能夠提供一種可實現對構造物保護片賦予對應構造物的特性的性能使得其可順應構造物中所產生的裂縫、膨脹等、防止水、氯離子等的劣化因子滲透到構造物內、具有能夠排出構造物中的水分、劣化因子等的滲透性、強度及彎曲彈性提升等之構造物保護片。而且，相較於以往採用手工塗佈所形成的膜層，其具有能夠改善品質穩定性、均勻性的優點。
[用以實施發明的形態]
以下，將參照圖式說明根據本發明的構造物保護片及使用此構造物保護片的施工方法。另外，只要具有本發明的技術特徵，可以對本發明以各種方式進行修改，不限定於以下的說明及圖式的形態。
[構造物保護片] 如圖1或圖2（C）所示，根據本發明的構造物保護片1包括設置於構造物21之側的聚合物水泥硬化層3、和設置於聚合物水泥硬化層3上的樹脂層2。聚合物水泥硬化層3和樹脂層2這兩層各自都可以形成為單層或者也可以積層而形成。再者，取決於所需的性能，也可以在聚合物水泥硬化層3與樹脂層2之間設置其他層。
根據本發明的構造物保護片1，伸長率1%時的拉伸彈性模數為100～300MPa。如果拉伸彈性模數未滿100MPa，則在確定根據本發明的構造物保護片1貼附於構造物21時的位置之後為了將皺摺拉平的目的等進行拉伸時會破裂或永久變形。如果拉伸彈性模數超過300MPa，則根據本發明的構造物保護片1的剛性過大，在確定根據本發明的構造物保護片1貼附於構造物21時的位置之後無法充分地拉伸。根據本發明的構造物保護片1的拉伸彈性模數的較佳下限為100MPa，較佳上限為200MPa。 另外，在拉伸伸長率未滿1%的情況下，容易因樣本與支撐吸盤（chuck）發生滑動而產生誤差。再者，拉伸伸長率可以是1％～5％之間的任意值，由於存在超過5％時會出現降伏點的樣本，故在本發明中，假設對構造物進行貼合操作並使用拉伸伸長率1％時的應力。 上述拉伸彈性模數例如可以使用公知的拉伸試驗機進行測量，且使用將拉伸伸長率為0％和1％的2點各自的應力藉由最小平方法計算出的方法（回歸法）。
再者，當將根據本發明的構造物保護片1如圖4（a）所示裁切出寬度10mm、長度60mm的試驗片40，將該試驗片40從一端到10mm為止固定於固定台41上，且另一端從固定台41的邊緣垂下作為自由端時，從作為自由端的另一端到固定台41的距離為30mm以下。 具體而言，當將試驗片40固定為從固定台41的邊緣突出50mm、突出側的端部作為自由端時，突出部分會因試驗片40本身的重量而垂下。此時，若試驗片40的彎曲彈性小，則如圖4（b）所示試驗片40容易彎曲，固定台41與試驗片40的自由端之側的端部之間的距離D變短，而若試驗片40的彎曲彈性大，則如圖4（c）所示試驗片40難以彎曲，固定台41與試驗片40的自由端之側的端部之間的距離D變長。 在根據本發明的構造物保護片中，上述距離D為30mm以下。當距離D超過30mm時，凹凸的轉角處的彎曲加工性變差，貼附於具有凹凸的構造物的表面時會產生間隙。
可以適當選擇構成根據本發明的構造物保護片1的膜層的材料以得到這種拉伸彈性模數及彎曲彈性，特別是能夠藉由適當控制後續描述的不織布層的材料及物性來達成。
這種根據本發明的構造物保護片1，在確定根據本發明的構造物保護片1貼附於構造物21時的位置之後進行拉伸時能夠產生彈性變形，且能夠防止因拉伸所造成的破裂、永久變形等。
根據本發明的構造物保護片1的厚度分佈以±100μm以內為佳。由於此構造物保護片1的厚度分佈介於上述範圍內，即使非熟練的作業人員也能夠在構造物21的表面上穩定地設置出厚度差異小的膜層。再者，藉由將厚度分佈控制於上述範圍內，變得容易均勻地進行構造物的補強。 設置於構造物21之側的聚合物水泥硬化層3與構造物21之間具有優異的密合性等，且同時具有不織布層5，因此也能夠賦予確保強度的性質。再者，設置於聚合物水泥硬化層3上的樹脂層2能夠賦予防水性、抗氯性、抗中性化性等的性質。 再者，由於能夠藉由工廠的生產線上的塗佈步驟和乾燥步驟來量產構造物保護片1，能夠實現成本的降低、現場的作業時間的大幅減少、構造物的長期保護。結果，能夠大幅減少貼合於構造物21的表面時的施工時間，且同時能夠長期地保護構造物21。
以下，將詳細描述各構成要素的具體範例。
（構造物） 構造物21是根據本發明的構造物保護片1的適用對象的部件。 作為構造物21，可列舉出由混凝土所構成的構造物。 通常將至少包含水泥類無機物質、骨材、混合劑和水的水泥組合物澆鑄並固化，以得到上述混凝土。這種混凝土被廣泛應用於公路橋樑、隧道、水閘等的河道管理設施、下水道管渠、港灣碼頭等的土木構造物。在本發明中，具有以下的特殊優點，由於構造物保護片1適用於由混凝土所構成的構造物21，能夠順應混凝土中所產生的裂縫、膨脹等、水、氯離子等的劣化因子不會滲透到混凝土內、能夠將混凝土中的水分以水蒸氣的形式排出。
構造物21也可以在表面上形成凹凸，根據本發明的構造物保護片1滿足上述拉伸彈性模數及彎曲彈性，因此即使是具有凹凸的構造物也能夠長期保護，且具有優異的強度，當貼附於構造物時不會產生皺摺、破裂或永久變形。
（聚合物水泥硬化層） 如圖2（C）所示，聚合物水泥硬化層3是配置於構造物之側的層。此聚合物水泥硬化層3可以是單層或者也可以是積層，可考量整體厚度、欲賦予的特性（順應性、對構造物的接著性等）、工廠的生產線、生產成本等，任意地設定為單層或積層，例如，當生產線短、以單層無法達到預定的厚度的情況下，可以重複塗佈兩層以上來形成。另外，例如在重複塗佈兩層的情況下，在第一層乾燥之後形成第二層。 再者，聚合物水泥硬化層3也可以是具有不同性質的層彼此積層所構成的結構。例如，藉由在樹脂層2之側形成樹脂成分的比例較高的層，樹脂成分高的層接著於樹脂層，且水泥成分高的層接著於混凝土構造物，對兩者的接著性變得非常優異。
將包含水泥成分的樹脂（樹脂成分）形成為塗料狀，並塗佈此塗料而得到聚合物水泥硬化層3。 作為上述水泥成分，可列舉出各種的水泥、包含由氧化鈣所構成的成分之石灰岩類、包含二氧化矽的黏土類等。其中以水泥為佳，例如，可列舉出波特蘭（Portland）水泥、氧化鋁水泥、早強水泥、飛灰（fly ash）水泥等。可根據聚合物水泥硬化層3應具備的特性來選擇哪一種水泥，例如考量到對混凝土所構成的構造物21的順應性的程度來進行選擇。特別是，可列舉出JIS R5210中所規範的波特蘭水泥為佳。
作為上述樹脂成分，可列舉出丙烯酸樹脂、丙烯酸聚氨酯樹脂、丙烯酸矽氧烷樹脂、氟樹脂、柔性環氧樹脂類、聚丁二烯橡膠類、表現出橡膠特性的丙烯酸類樹脂（例如，以丙烯酸酯為主要成分的合成橡膠）等。從提升聚合物水泥硬化層3與樹脂層2之間的密合性的觀點來看，這種樹脂成分以與構成後續描述的樹脂層2的樹脂成分相同為佳。 再者，上述樹脂成分可以使用熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂的任何一種。聚合物水泥硬化層3中「硬化」的用詞並非意味著樹脂成分限定於熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂等硬化並聚合的樹脂，而是用來表示可使用在成為最終層時可硬化的材料的意思。
上述樹脂成分的含量可根據所使用的材料等相應地適當調整，而以相對於水泥成分和樹脂成分的總量為10質量％以上、40重量％以下為佳。若未滿10重量％，則有時會產生對樹脂層2的接著性降低、變得難以將聚合物水泥硬化層3維持為層狀等的傾向，而若超過40重量％，則對混凝土所構成的構造物21的接著性可能會變得不足。從上述觀點來看，上述樹脂成分的含量的範圍以15重量％以上、35重量％以下為較佳，且以20重量％以上、30重量％以下為更佳。
用於形成聚合物水泥硬化層3的塗料為將水泥成分和樹脂成分以溶劑混合的塗佈液。對於樹脂成分，以乳劑為佳。例如，丙烯酸類乳劑是將丙烯酸酯等的單體使用乳化劑進行乳化聚合所得到的聚合物微粒，作為一範例，可列舉出將包含丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的一種以上的單體或單體混合物在調配了界面活性劑的水中進行聚合所形成的丙烯酸類聚合物乳劑為佳。 構成上述丙烯酸類乳劑的丙烯酸酯等的含量沒有特別限定，可以在20〜100質量％的範圍內選擇。再者，界面活性劑也可以根據需要的量進行調配，沒有特別限定，可調配出成為乳劑的程度的界面活性劑。
藉由將此塗佈液塗佈在剝離片上，然後乾燥並去除溶劑（以水為佳），以形成聚合物水泥硬化層3。例如，將水泥成分和丙烯酸類乳劑之混合組合物作為塗佈液使用，以形成聚合物水泥硬化層3。另外，可以在上述剝離片上形成聚合物水泥硬化層3之後形成樹脂層2，或者也可以在剝離片上形成樹脂層2之後形成聚合物水泥硬化層3。 具體而言，例如，在作為剝離片的工業用紙上塗覆樹脂層，在乾燥後塗佈聚合物水泥用的塗佈液，且在乾燥前的濕潤狀態下貼合不織布層之後將其乾燥。 之後，將聚合物水泥用的塗佈液進一步塗佈在貼合了不織布層的表面上，藉由將其乾燥，進而可以得到根據本發明的聚合物水泥硬化層3上存在不織布層之構造物保護片1。 再者，也可在作為剝離片的工業用紙上塗覆樹脂​​層，在乾燥後塗佈聚合物水泥用的塗佈液，且在乾燥前的濕潤狀態下貼合不織布層之後，不進行乾燥的步驟，而是進一步在貼合了不織布層的表面上塗佈聚合物水泥用的塗佈液，之後藉由將整體乾燥，進而能夠得到根據本發明之聚合物水泥硬化層上存在不織布層之構造物保護片1。
聚合物水泥硬化層3的厚度可依據構造物21的使用形態（公路橋樑、隧道、水閘等的河道管理設施、下水道管渠、港灣碼頭等的土木構造物等）、老化程度、形狀等任意地設定。聚合物水泥硬化層3的具體厚度，例如可設定在0.5mm～1.5mm的範圍內。作為一範例，在厚度為1mm的情況下，其厚度差異以±100μm以內為佳。如此高精度的厚度，不論如何都無法藉由在現場的塗佈來實現，而能夠藉由在工廠的生產線上進行穩定的塗佈來實現。另外，即使是在比1mm更厚的情況下，厚度差異也能夠介於±100μm以內。再者，在比1mm還更薄的情況下，能夠進一步減少厚度差異。
相較於後續描述的樹脂層2，此聚合物水泥硬化層3由於存在水泥成分而使得水蒸氣容易滲透。此時的水蒸氣滲透率例如為大約20～60g/m 2．day。此外，水泥成分與例如構成混凝土的水泥成分具有良好的互溶性，能夠對混凝土表面具有優異的密合性。再者，如圖2所示，即使是在構造物21的表面依序設置底塗層22和接著劑23的情況下，含有水泥成分的聚合物水泥硬化層3對接著劑23也具有良好的密合性。再者，由於聚合物水泥硬化層3具有延伸性，即使是在構造物21發生破裂、膨脹等的情況下，也能夠順應混凝土的變化。
（不織布層） 不織布層5可以如圖1所示存在於聚合物水泥硬化層3中，也可以設置於聚合物水泥硬化層3的表面（聚合物水泥硬化層3與樹脂層2接觸的表面或與其為相反側的表面）。其中，以不織布層5埋設於聚合物水泥硬化層3的內部為佳。由於不織布層5埋設於聚合物水泥硬化層3的內部，不織布層5與聚合物水泥硬化層3之間的接觸面積增加，且兩者的接著強度容易變得優異，也變得易於確保聚合物水泥硬化層3整體的強度。 另一方面，以不織布層5設置為與聚合物水泥硬化層3接觸的狀態為佳，因為可以容易地將根據本發明的構造物保護片1的彎曲彈性、拉伸彈性模數等調整成上述範圍。
在本發明中，以在不織布層5中浸漬有構成聚合物水泥硬化層3的材料（例如，水泥成分或樹脂成分）為佳。 所謂在不織布層5中浸漬有構成聚合物水泥硬化層3的材料的狀態意味著構成聚合物水泥硬化層3的材料填充在構成不織布層5的纖維等的材料之中的狀態，藉由這種浸漬狀態，變得容易使不織布層5與聚合物水泥硬化層3之間具有極其優異的接著強度。再者，不織布層5與聚合物水泥硬化層3的材料之間的相互作用容易變得更強，且構造物保護片1會變得容易具有更良好的強度。
構成不織布層5的不織布只要是纖維不經編織而形成為片狀的不織布則沒有特別限定。 再者，作為構成不織布層的纖維，以無機材料、有機材料、及混合了無機和有機的混合材料為佳，只要是纖維不經編織而形成為片狀的不織布則沒有特別限定。 其中，從輕量和取得的經濟性的觀點來看，較佳可以使用天然纖維、化學纖維及再生纖維等作為構成不織布的纖維的材料。 作為上述天然纖維，例如可列舉出木棉、麻、洋麻（Kenaf）等。 作為上述化學纖維，例如可列舉出由聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烴類樹脂、聚酯類樹脂、聚丙烯酸類樹脂、尼龍等的聚醯胺類樹脂所構成的纖維、維尼綸（Vinylon）纖維、嫘縈（Rayon）纖維、纖維素纖維及這些樹脂的共聚物、改質物以及其組合所構成的合成纖維等。 作為上述再生纖維，例如可列舉出嫘縈、銅氨（cupra）纖維等。 其中，以耐水性、耐熱性、尺寸穩定性、耐候性等優異的聚酯纖維、嫘縈為佳。 再者，作為不織布層5，也可以在構成上述纖維的材料之中添加粒子、抗靜電劑、紫外線穩定劑等的添加劑，只要在能夠維持本發明的目的的範圍內，也可以使用回收材料、源自生物的材料等。
一般而言，上述不織布層5根據纖維的長度、片材形成方法、纖維結合方法、積層構造而被分類成短纖維不織布、長纖維不織布、紡黏（spun bond）不織布、熔噴（meltblown）不織布、水針（spun lace）不織布、熱壓（熱風）不織布、針刺（needle punch）不織布、點黏（point bond）不織布、積層不織布（在紡黏層之間夾設熔噴層之SMS不織布、SMMS不織布等）等，可以使用這些不織布中的任何一種。
上述不織布的單位面積重量只要介於能夠滿足上述拉伸彈性模數及彎曲彈性的範圍內則沒有特別限定，例如，以5g/m 2以上100g/m 2以下為佳，且以10g/m 2以上50g/m 2以下。在不織布的單位面積重量未滿上述範圍的情況下，不織布會變薄，可能不滿足上述拉伸彈性模數的範圍，相反地，在不織布的單位面積重量超過上述範圍的情況下，不滿足上述彎曲彈性或者根據本發明的構造物保護片1的透氣性可能會降低等。
在從聚合物水泥硬化層3的上表面側觀看不織布層5時，其可以具有覆蓋聚合物水泥硬化層3的整個表面的尺寸，或者也可以比聚合物水泥硬化層3更小。亦即，以平面視角觀看不織布層5時的面積可以等同於以平面視角觀看聚合物水泥硬化層3時的面積，或者也可以比較小，而相對於聚合物水泥硬化層3的平面面積，不織布層5的平面面積以60％以上為佳，且以90％以上為較佳。若未滿60％，則根據本發明的構造物保護片的強度可能變得不足，而且，也可能會產生強度上的差異。另外，可以利用公知的方法測量出上述不織布層5等的平面面積。
再者，不織布層5可以是均勻的層，例如棋盤狀、千鳥格狀、條狀、島狀，或者也可以是不規則地設置壓接部分的層。若設置上述壓接部分，則在積層加工步驟中能夠防止不織布層5的纖維分散。再者，因為能夠調整與積層加工步驟平行的方向、垂直的方向之彎曲彈性的差異，故以此為佳。 在上述不織布層5的壓接、接著等中，也可以包含樹脂製的接著劑。若以接著劑固定，則在積層加工步驟中能夠防止纖維集合體分散。
（樹脂層） 如圖2（C）所示，樹脂層2為設置在相反於構造物21的一側並出現在表面上的層。此樹脂層2例如可以是如圖1（A）所示之單層，或者也可以是如圖1（B）所示之由至少兩層所構成的積層。可考量整體厚度、欲賦予的特性（防水性、抗氯性、抗中性化性，水蒸氣滲透性等）、工廠的生產線的長度、生產成本等來設定是單層還是積層，例如，當生產線短、以單層無法達到預定的厚度的情況下，可以重複塗佈兩層以上來形成。另外，例如在重複塗佈的情況下，在第一層乾燥之後形成第二層，然後將第二層乾燥。
可藉由塗佈具有可撓性、能夠順應混凝土中產生的破裂、裂縫等且同時能夠形成具有優異的防水性、抗氯性、抗中性化性，水蒸氣滲透性的樹脂層之塗料，以得到樹脂層2。作為構成樹脂層2的樹脂，可列舉出表現出橡膠特性的丙烯酸類樹脂（例如，以丙烯酸酯為主要成分的合成橡膠）、丙烯酸聚氨酯樹脂、丙烯酸矽氧烷樹脂、氟樹脂、柔性環氧樹脂、聚丁二烯橡膠等。此樹脂材料以與構成前述聚合物水泥硬化層3的樹脂成分相同為佳。以包含橡膠等的彈性膜形成成分的樹脂為特佳。
在上述之中，從優異的安全性和塗佈性的觀點來看，表現出橡膠特性的丙烯酸類樹脂以由丙烯酸橡膠類共聚物的水性乳劑所構成為佳。另外，乳劑中的丙烯酸橡膠類共聚物的比例例如為30～70質量％。可例如在界面活性劑的存在下將單體乳化聚合，以得到丙烯酸橡膠類共聚物乳劑。作為界面活性劑，可使用陰離子類、非離子類、陽離子類中的任何一種。
對於用來形成樹脂層2的塗料，製作出樹脂組合物和溶劑的混合塗佈液，將此塗佈液塗佈於剝離片上，然後將溶劑乾燥去除，進而形成樹脂層2。溶劑可以是水或水性溶劑，或者也可以是二甲苯．礦物油等的有機類溶劑。在後續描述的實施例中，使用水性溶劑，利用丙烯酸類橡膠組合物製作出樹脂層2。另外，形成於剝離片上的層的順序沒有限制，例如，可以是如以上所述的樹脂層2、聚合物水泥硬化層3的順序，或者也可以是聚合物水泥硬化層3、樹脂層2的順序。然而，如後續描述的實施例所示，以在剝離片上形成樹脂層2之後形成聚合物水泥硬化層3為佳。
樹脂層2的厚度可依據構造物21的使用形態（公路橋樑、隧道、水閘等的河道管理設施、下水道管渠、港灣碼頭等的土木構造物等）、老化程度、形狀等任意地設定。作為一範例，以介於50～150μm的範圍內的任何一種厚度且其厚度差異介於±50μm以內為佳。如此高精度的厚度，不論如何都無法藉由在現場的塗佈來實現，而能夠藉由在工廠的生產線上穩定地實現。
此樹脂層2具有高防水性、抗氯性、抗中性化性，而以水蒸氣可滲透為佳。此時的水蒸氣滲透率的期望值例如為大約10～50g/m 2．day。如此一來，能夠使得構造物保護片1具有高防水性、抗氯性、抗中性化性和預定的水蒸氣滲透性。而且，藉由由與聚合物水泥硬化層3相同種類的樹脂成分所構成，因此能夠與聚合物水泥硬化層3具有良好的互溶性，也具有優異的密合性。根據JIS Z0208「防潮包裝材料的透濕度試驗方法」測量水蒸氣滲透性。
再者，從能夠使得根據本發明的構造物保護片1具有豐富的顏色變化的觀點來看，樹脂層2也可以包含顏料。 再者，樹脂層2也可以包含無機物。藉由包含無機物，能夠對樹脂層2賦予耐刮傷性。上述無機物沒有特別限定，例如，可列舉出二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦等的金屬氧化物粒子等以往公知的材料。 而且，樹脂層2也可以含有公知的防污劑。由於根據本發明的構造物保護片通常用於修補設置在屋外的混凝土構造物，故經常發生樹脂層2被污染的情況，藉由含有防污劑能夠適當地防止根據本發明的構造物保護片被污染。上述防污劑沒有特別限定，且可列舉出以往公知的材料。 再者，樹脂層2也可以包含能夠賦予各種特性的添加劑。作為這種添加劑，例如可列舉出纖維素奈米纖維（Cellulose Nanofiber）等。
（其他的構件） 所製作出的構造物保護片1也可以在聚合物水泥硬化層3和樹脂層2的其中一側的表面上設置剝離片。剝離片能夠例如在前往施工現場時保護構造物保護片1的表面，且在施工現場，將貼附了剝離片的構造物保護片1直接地接著於作為目標的構造物21上（或是隔著底塗層22或接著層23），之後可輕易將剝離片剝離，藉此可大幅改善在施工現場的作業性。另外，剝離片以在構造物保護片1的製造過程中所使用的工業用紙為佳。
作為剝離片使用的工業用紙，只要是在製造過程中所使用的以往公知的工業用紙即可，其材質沒有特別限定。例如，與公知的工業用紙相同，可列舉出以具有聚丙烯、聚乙烯等的烯烴樹脂層、包含矽氧烷的層之積層紙等為佳。其厚度沒有特別限定，只要是不妨礙製造上及施工上的操作的厚度，例如大約50～500μm的任意厚度皆可。
以上所說明的構造物保護片1能夠長期保護混凝土等的構造物21。特別是能夠對構造物保護片1賦予對應構造物21的特性的性能，使得其可順應構造物21中所產生的裂縫、膨脹等，防止水、氯離子等的劣化因子滲透到構造物21內，可以具有能夠排出構造物21中的水分、劣化因子等的滲透性，而且當貼附於具有凹凸的構造物時能夠適宜地拉伸故能夠防止皺摺的產生、破裂、永久變形等。而且，這種構造物保護片1能夠在工廠製造，因此能夠量產出具有穩定特性的高品質的構造物保護片。結果，能夠在不依靠師傅的技術的情況下進行施工，且能夠縮短施工時間並降低人力成本。
[使用了構造物保護片的補強的構造物之製造方法] 使用了根據本發明的構造物保護片之補強的構造物之製造方法，特徵在於其為使用了上述根據本發明的構造物保護片1的施工方法，如圖2所示，在構造物21上塗佈接著劑23之後貼合構造物保護片1。在此施工方法中，可以容易地將構造物保護片1貼合於構造物21的表面。結果，即使非熟練的作業人員，也能夠將由厚度差異小的層所構成的構造物保護片1設置於構造物21上，故能夠大幅減少施工時間，且同時能夠長期地保護構造物21。
圖2是構造物保護片1的施工方法（補強的構造物之製造方法）的說明圖。如圖2（A）所示，在構造物21的表面上形成底塗層22。可以將混合了環氧樹脂等的樹脂和溶劑之塗佈液塗佈於構造物21上，然後使塗佈液中的溶劑揮發並乾燥，進而形成底塗層22。此時所使用的溶劑可以列舉出與上述相同的水等。底塗層22的厚度沒有特別限定，例如可介於100～150μm的範圍內。設置於構造物21與接著劑23之間的底塗層22具有增強彼此間的密合的作用，因此構造物保護片1能夠長期並穩定地保護構造物21。另外，在構造物21產生裂縫、缺陷等的情況下，以在將其修補之後才設置底塗層22為佳。再者，修補的材料沒有特別限定，通常使用水泥砂漿（cement mortar）、環氧樹脂等。
在形成底塗層22之後，如圖2（B）所示，塗佈接著劑23。在未將被塗佈的接著劑23乾燥的情況下，將構造物保護片1貼合於其上，如圖2（C）所示。作為接著劑23，可列舉出使用了聚氨酯類接著劑、環氧類接著劑、表現出橡膠特性的丙烯酸類樹脂（例如，以丙烯酸酯為主要成分的合成橡膠）的接著劑等。其中，由與構成構造物保護片1的聚合物水泥硬化層3的樹脂成分相同種類的樹脂成分所構成之接著劑23與聚合物水泥硬化層3的接著強度會變高，故以此為較佳。接著劑23的厚度沒有特別限定。接著劑23通常利用刷塗或噴塗等的方式塗佈於混凝土上，然後隨時間自然乾燥並硬化。
使用了根據本發明的構造物保護片的補強的構造物之製造方法，特徵也在於其為使用了上述根據本發明的構造物保護片的施工方法，其中在上述構造物保護片的聚合物水泥硬化層露出的表面塗佈黏著劑以形成黏著劑層，並貼合上述構造物保護片使上述黏著劑層與構造物的表面接觸。此施工方法可以容易地將構造物保護片附著於構造物的表面。結果，即使非熟練的作業人員，也能夠將由厚度差異小的層所構成的構造物保護片設置於構造物上，故能夠減少施工時間，且同時能夠長期地保護構造物。
作為塗佈於上述構造物保護片的聚合物水泥硬化層露出的表面上的黏著劑沒有特別限定，可以使用可塗佈於混凝土等的構造物的表面且可黏著樹脂膜的公知的黏著劑，例如，適合使用丙烯酸類黏著劑等。 上述黏著劑的塗佈量例如以20g/m 2以上100g/m 2以下為佳，而且，所形成的黏著劑層的黏著強度以30N/25mm以上60N/25mm以下為佳。如以上所述，上述黏著劑為丙烯酸類黏著劑，且上述黏著劑的塗佈量及黏著劑層的黏著力介於上述範圍內，藉此能夠將根據本發明的構造物保護片可靠地固定於混凝土構造物等的構造物的牆面。 再者，由於上述黏著劑的塗佈量介於上述範圍內，即使是在混凝土構造物等的牆面存在微小的凹陷等的情況下，也可將黏著層埋填至此凹陷中，能夠提升該構造物保護片對混凝土構造物等的構造物的密合性。
圖3是繪示出構造物保護片1適用於現場鑄造工法的範例的說明圖。所謂的現場鑄造工法意指在作業現場形成模板24，將混凝土組合物21’倒入此模板24內，將其靜置而硬化，以得到由混凝土所構成的構造物21的工法。在此現場鑄造工法中，在形成硬化的混凝土所構成的構造物21之後，將構造物保護片1貼合於其表面上，能夠使得構造物21不容易產生劣化。在貼合時，在由混凝土所構成的構造物21的表面上塗佈底塗層22並使其乾燥，且在其上塗佈接著劑23之後，貼合構造物保護片1。之後，通常會自然放置使得接著劑23乾燥並硬化，以接著構造物保護片1。
另一方面，對於已經產生破裂等的構造物21，在修補了缺陷部分之後，利用與上述相同的施工方法將構造物保護片1貼合。如此一來，能夠延長由混凝土所構成的構造物21的壽命。 [實施例]
利用實施例和比較例更具體地說明本發明。
（實施例1） 使用了由PP積層紙所構成且厚度為130μm的剝離片。利用以下的方法在此剝離片上形成樹脂層。 首先，製備出含有60質量份的丙烯酸矽氧烷樹脂、25質量份的二氧化鈦、10質量份的三氧化二鐵、和5質量份的碳黑之水溶性丙烯酸類乳劑。在將此水溶性丙烯酸類乳劑塗佈於上述剝離片上之後，進行加熱處理使之硬化，以形成樹脂層。使得樹脂層乾燥後的厚度為0.1mm。 接著，在樹脂層上形成聚合物水泥硬化層。 具體而言，製備出包含45質量份水泥混合物之水性的丙烯酸乳劑作為聚合物水泥層形成用組合物。此處，水泥混合物至少包含70±5質量份的波特蘭水泥、10±5質量份的二氧化矽、2±1質量份的氧化鋁、1～2質量份的氧化鈦，且丙烯酸乳劑至少包含53±2重量份的使用丙烯酸酯單體作為乳化劑來進行乳化聚合之丙烯酸類聚合物、43±2質量份的水。將混合了上述材料的聚合物水泥硬化層形成用組合物塗佈並乾燥所得到的聚合物水泥硬化層是在丙烯酸樹脂中含有50質量％的波特蘭水泥之複合層。 塗佈上述聚合物水泥硬化層形成用組合物，使得其在樹脂層上乾燥後的厚度會是0.3mm，且在乾燥之前，設置單位面積重量為35g/m 2的PET類氨綸（spandex）所構成的不織布層。以不織布沉浸於聚合物水泥硬化層3之中的狀態下進行乾燥。 如此一來，製作出總厚度為0.6mm的構造物保護片。另外，此構造物保護片在控制為大約25℃的工廠內連續地生產，並以包括剝離片的樣態捲取成輥狀。
[拉伸彈性模數的測量] 使用拉伸試驗機（島津製作所製的AGX-V）測量在實施例1中所得到的構造物保護片1的拉伸彈性模數。 實施例1的拉伸彈性模數為131MPa。
[彎曲彈性的測量] 從在實施例1中所得到的構造物保護片1製作出如圖4所示之試驗片40（寬度10mm、長度60mm），並將試驗片40從一端到10mm為止固定於固定台41上，且另一端從固定台41的邊緣垂下作為自由端，測量出從作為自由端的另一端到固定台41的距離D為22mm。
[加工適合性] 將在實施例1中所得到的構造物保護片裁切成縱向為300mm、橫向為300mm，使用塗佈機將黏著劑（DIC公司製的SP-1090NT）塗佈於聚合物水泥硬化層露出的表面上，並在80℃的熱風烘箱中乾燥10分鐘，形成厚度為100μm的黏著劑層以製作出樣本。 在具有5mm段差的混凝土試驗體上，將所得到的樣本以黏著劑層朝向與混凝土試驗體接觸的方式進行貼附，使得樣本的縱向150mm的位置處與混凝土段差有所接觸。此時，先貼段差的下側，然後用手將樣本朝上方拉伸的同時押入段差。 當用手拉伸由構造物保護片所構成的樣本時，將未延伸且未變形的情況評估為「○」，並將延伸且平面性產生變形的情況評估為「╳」。 再者，在24小時後觀察押入段差的部分，目視觀察段差處由構造物保護片所構成的樣本，將沒有浮起的情況評估為「○」，並將發生浮起或發生剝離的情況評估為「╳」。 [綜合評判] 在加工適合性的評估中，兩者均為○的情況下綜合評判為「○」，而其中任一者為╳的情況下綜合評判為「╳」。
根據實施例1的構造物保護片1的拉伸彈性模數及彎曲彈性優異，貼附於構造物時保持適度的彈性故利於進行施工作業，且不會產生皺摺、破裂、永久變形等情況。
（實施例2～3、比較例1～5） 除了將樹脂層的厚度和不織布層的種類及單位面積重量更改為如表1所示以外，其餘以與實施例1相同的方式製作出構造物保護片，並以與實施例1相同的方式測量出拉伸彈性模數及彎曲彈性。
[表1]
　 樹脂層 不織布 拉伸彎曲 模數(MPa) 彎曲彈性 (mm) 加工適合性 綜合評判
樹脂組合物 種類 硬化種類 膜厚(µm) 不織布種類 單位面積 重量(g/m 2) 轉角彎曲性 延伸變形
實施例1 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 PET類氨綸 35 131 22 ○ ○ ○
實施例2 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 PET類熱壓結合 60 121 20 ○ ○ ○
實施例3 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 嫘縈類樹脂結合 60 120 25 ○ ○ ○
比較例1 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 PET類氨綸 12 19 9 ○ ╳ ╳
比較例2 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 500 PET類氨綸 12 19 9 ○ ╳ ╳
比較例3 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 嫘縈類熔噴 50 50 6 ○ ╳ ╳
比較例4 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 尼龍類熔噴 50 146 50 ╳ ○ ╳
比較例5 水溶性 丙烯酸類乳劑 熱硬化 300 PET類熱壓結合 45 193 40 ╳ ○ ╳
1:構造物保護片 2:樹脂層 3:聚合物水泥硬化層 5:不織布層 21:構造物 21’:混凝土組合物（構造物形成組合物） 22:底塗層 23:接著劑 24:模板 40:試驗片 41:固定台 D:距離
圖1是繪示出根據本發明的構造物保護片的一範例的剖面構造圖。 圖2是構造物保護片的施工方法的說明圖。 圖3是繪示出構造物保護片適用於現場鑄造工法的範例的說明圖。 圖4是根據本發明的構造物保護片的彎曲彈性的測量方法的說明圖。
1:構造物保護片
2:樹脂層
3:聚合物水泥硬化層
5:不織布層

Claims (6)

  1. 一種構造物保護片，特徵在於其為包括設置於構造物之側的聚合物水泥硬化層、和設置於該聚合物水泥硬化層上的樹脂層之構造物保護片，其中在前述聚合物水泥硬化層中或與前述聚合物水泥硬化層接觸的位置具有不織布層，前述構造物保護片伸長率1%時的拉伸彈性模數為100~300MPa，當前述構造物保護片裁切出寬度10mm、長度60mm的試驗片，將前述試驗片從一端到10mm為止固定於固定台上，且另一端從前述固定台的邊緣垂下作為自由端時，從作為前述自由端的另一端到前述固定台的距離為30mm以下。
  2. 如請求項1所述之構造物保護片，其中前述不織布層具有選自無機纖維、有機纖維、及無機和有機的混合纖維之中的纖維不經編織而形成片狀的構造。
  3. 如請求項1或2所述之構造物保護片，其中前述聚合物水泥硬化層是含有水泥成分及樹脂的層，且前述樹脂的含量為10重量%以上、40重量%以下。
  4. 一種補強的構造物之製造方法，特徵在於其為使用了如請求項1或2所述之構造物保護片的補強的構造物之製造方法，其中在構造物上塗佈接著劑之後貼合前述構造物保護片。
  5. 如請求項4所述之補強的構造物之製造方法，其中在前述構造物與前述接著劑之間設置底塗層。
  6. 一種補強的構造物之製造方法，特徵在於其為使用了如請求項1或2所述之構造物保護片的補強的構造物之製造方法，其中在前述構造物保護片的聚合物水泥硬化層露出的表面塗佈黏著劑以形成黏著劑層，並貼合前述構造物保護片使前述黏著劑層與構造物的表面接觸。
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WO2021177286A1 (ja) * 2020-03-03 2021-09-10 恵和株式会社 構造物保護シート、コンクリートブロック及び補強された構造物の製造方法

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