(57)【要約】【課題】高い耐水性を有し、簡便に施工可能なコンクリート構造物の防食層構造および防食方法を提供すること。【解決手段】  コンクリート構造物の防食層構造であって、コンクリート素地上にエポキシ樹脂水硬性組成物層、ポリウレタン樹脂水硬性組成物層、ポリウレア樹脂層の層構成を有する防食層構造で、前記ポリウレア樹脂層のアミンが芳香族アミンからなり、前記ポリウレア樹脂が混合後、２３℃で初期粘度の２倍となる時間が５分以上であることであり、また、この防食方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の防食層構造であって、コンクリート素地上にエポキシ樹脂水硬性組成物層、ポリウレタン樹脂水硬性組成物層、ポリウレア樹脂層の層構成を有することを特徴とする防食層構造。
【請求項２】
上記ポリウレア樹脂層のアミンが芳香族アミンからなるポリウレア樹脂層であることを特徴とする請求項１に記載の防食層構造。
【請求項３】
上記ポリウレア樹脂が混合後、２３℃で初期粘度の２倍となる時間が５分以上であるポリウレア樹脂層であることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の防食層構造。
【請求項４】
コンクリート構造物の素地上にエポキシ樹脂水硬性組成物を塗布し、硬化後ポリウレタン樹脂水硬性組成物を塗布し、硬化後さらにポリウレア樹脂を塗布する防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の防食層構造及び防食方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水施設や上水施設の防食工事などに代表される、コンクリート構造物の腐食防止を目的とした樹脂ライニングにおいて、表層材料の耐水性は、その目的を著しく阻害する要因として知られており、耐水性の向上について盛んに研究がなされている。
【０００３】
有機ポリイソシアネートからなるイソシアネート成分（Ａ）、並びに、平均分子量１０００〜１００００であって、一分子当たり２個以上の脂肪族アミノ基を有するポリオキシアルキレンポリアミン（ａ）１００重量部、及び、トルエンジアミンを除く、芳香核に電子吸引性基を有さず、かつ、アミノ基の隣接位置に炭素数５以下のアルキル置換基を有する活性芳香族ジアミン（ｂ）１５〜１００重量部からなるポリアミン成分（Ｂ）を、前記イソシアネート成分（Ａ）中のイソシアネート基に対する前記ポリアミン成分（Ｂ）中のアミノ基の当量比が、１／０．７〜１／１．５となる混合比で、高圧二液衝突混合型吹付装置を用いた吹き付け工法によって塗布し、硬化させるコンクリート防食用施工方法で比較的高湿度の閉所においても使用でき、かつ、短時間で高環境負荷条件に耐えうる厚膜型防食用皮膜を形成することが開示されている。（特許文献１）
【０００４】
（Ａ）素地調整材、（Ｂ）プライマー剤、（Ｃ）上塗り材の３層からなるエポキシライニング材であり、さらに、（Ａ）素地調整材は、１個のエポキシ基を有する反応性希釈剤とシランカップリング剤を含有し、骨材は、セメント、硅砂、増粘剤のプレミックスを用い、（Ｂ）プライマー剤は、１個のエポキシ基を有する反応性希釈剤と二酸化チタンと硫酸バリウムを含有し、（Ｃ）上塗り材のエポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を併用し、１個のエポキシ基を有する芳香族系反応性希釈剤と非反応性芳香族系希釈剤、層状遥変剤の配合物であるエポキシライニング材で、水処理施設、農業用集落排水施設、下水道処理施設等のコンクリート構造物の保護のために塗布し、塗布作業性と防食性に優れることが開示されている。（特許文献２）
【０００５】
ライニング層に補強材として目付量が１５〜１００ｇ／ｍ２であり、且つ、空孔の平均直径が５〜１００μｍで、繊維を紙状に固定した無機繊維紙を１層以上使用し、該無機繊維紙に粘度が１００〜１，５００ｍＰａ・ｓの樹脂組成物を含浸・硬化させることで、防食被膜の目的を著しく阻害する要因であるピンホールを防ぐことができることが開示されている。（特許文献３）
【０００６】
水性ポリオール、イソシアネート化合物、水硬性セメントを少なくとも含む配合物を塗工して仕上げるウレタン樹脂系のライニング材を使用したライニング層並びにその施工法で、エポキシ樹脂系のライニング材での耐酸性が悪い、低温硬化性が悪く工期が長い、下地の含水率が高いと施工後に剥離する、作業者にカブレ等の解消ができることが開示されている。（特許文献４）
【特許文献１】特開平８−２３８４５３号公報
【特許文献２】特開２００４−１３６５２５号公報
【特許文献３】特開２００６−２４０９５０号公報
【特許文献４】特開２００３−１２８４５１号公報
【０００７】
コンクリート構造物の防食用ライニング材としては、エポキシ樹脂、吹付けて施工するポリウレア樹脂、ウレタン樹脂等があるが、エポキシ樹脂は硬くてもろい性状を有するため、ひび割れ追従性が低く、吹付けウレア樹脂は、専用の大型機械が必要であり、樹脂の昇温を必要とするため、多大な時間を要し、ウレタン樹脂は、柔軟な性状からひび割れには追従するが、ウレタン結合の加水分解により耐水性が低いという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、高い耐水性を有し、簡便に施工可能なコンクリート構造物の防食構造、防食方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、コンクリート構造物の防食層構造であって、コンクリート素地上にエポキシ樹脂水硬性組成物層、ポリウレタン樹脂水硬性組成物層、ポリウレア樹脂層の層構成を有することを特徴とする防食層構造であり、ふくれが発生せず、下地の伸縮に追従し、クラックを生じない。
【００１０】
請求項２の発明は、上記ポリウレア樹脂層のアミンが芳香族アミンからなるポリウレア樹脂層であることを特徴とする請求項１に記載の防食層構造であり、ポリウレア樹脂層が手塗り施工可能な可使時間を有するリウレア樹脂となるため、均一な膜厚を得られ、下地の伸縮に追従し、かつ高い耐水性が得られる。
【００１１】
請求項３の発明は、上記ポリウレア樹脂が混合後、２３℃で初期粘度の２倍となる時間が５分以上であるポリウレア樹脂層であることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の防食層構造であり、コテで塗布でき、均一な膜厚、安定した品質の塗膜ができ、上記ふくれが発生せず、下地の伸縮に追従し、クラックを生じない等の効果が高度なものとなる。
【００１２】
請求項４の発明は、コンクリート構造物の素地上にエポキシ樹脂水硬性組成物を塗布し、硬化後ポリウレタン樹脂水硬性組成物を塗布し、硬化後さらにポリウレア樹脂を塗布する防食方法であり、簡単な施工で、湿潤コンクリートに対しても密着性が高く、ふくれが発生せず、高い耐水性が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の防食層構造はふくれが発生せず、クラックを生じず、防食方法は湿潤コンクリートにも塗布でき、簡単な施工で前記層構造を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
従来のエポキシ樹脂防食用ライニング材が樹脂の性質上、吹付けて施工するポリウレア樹脂は吹き付け均一性上、ポリウレタン樹脂ではポリウレア樹脂に比し、強靭性が劣るため、素地材のひび割れ追従性が低い、耐水耐久性が低い。本発明はこれらの課題を解決した。
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂水硬性組成物は、水系エポキシ樹脂と水硬性成分、骨材等から構成される。水系エポキシ樹脂はエポキシ樹脂或いはその硬化剤いずれかが親水性であり、エポキシ樹脂として水分散とすることができるもので、非親水エポキシ樹脂は、液状であり、常温硬化するものであればよく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エポキシ樹脂およびそれらの変性物などを単独あるいは併せて用いてもよく、また、希釈剤を用いて液状化してもよい。最も多く配合するエポキシ樹脂の軟化点は、３５℃以下が好ましい。このような液状エポキシ樹脂としては、液状ビスフェノールＡ型エビスフェノールポキシ樹脂が、汎用性、コスト等で好ましい。親水性エポキシ樹脂は主鎖のポリエーテル構造の導入、親水性基の導入、親水性アミンとのプレ反応したエポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂硬化剤としては汎用硬化剤で親水性のもの、親水性アミンにエポキシ等をプレ反応させて、耐水性を改善したもの等を挙げることができる。代表例として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂組成物であるダイナミックレジンＰ−９６０Ｒ（アイカ工業（株）、商品名）、硬化剤としてはメタキシレンジアミン変性物とイソフォロジアミン変性物等から成る変性脂肪族ポリアミンであるダイナミックレジンＰ−９６０Ｈ（アイカ工業（株）、商品名）を挙げることができる。
【００１６】
水硬性成分はセメントであり、セメントとしては水硬性であれば特に限定されることはなく、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントや高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、アルミン酸石灰質セメント、ケイ酸アルミン酸石灰質セメント、リン酸セメント等が使用できる。
【００１７】
骨材はエポキシ樹脂水硬性組成物の塗布作業性、硬化収縮、物性面より適宜選択し、硅砂等の骨材の組み合わせて使う。例えば前記代表例のエポキシ樹脂、及び硬化剤のダイナミックレジンＰ−９６０ＲとダイナミックレジンＰ−９６０Ｈに最適化された水硬性成分と骨材のプレミックス品ダイナミックレジンＰ−９６０Ｆ（アイカ工業（株）、商品名、ポルトランドセメント系）を挙げることができる。
【００１８】
エポキシ樹脂水硬性組成物は湿潤面のコンクリート素地上に塗布されても、防水層構成後ふくれを生ずることがなく、塗布量は０．５〜１．０ｋｇ／ｍ２の範囲で、素地状態等により、適宜選択される。また、塗布後、ポリウレタン樹脂水硬性組成物塗布までに大凡１２時間〜７日間の範囲の許容時間となる。
【００１９】
本発明のポリウレタン樹脂水硬性組成物はポリオール、イソシアネート化合物、水硬性成分等で構成される。
【００２０】
ポリオールはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、エポキシ変性ポリオール、ひまし油変性ポリオール等の二基以上の水酸基を持つポリオールがあげられる。
【００２１】
イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、多核ポリフェニレンポリメチルポリイソシアネート、（以下ポリメリックＭＤＩと略す）を含有するもの等があげられる。
【００２２】
水硬性成分、骨材は前記エポキシ樹脂水硬性組成物と同じものを用いることができる。
【００２３】
ポリウレタン樹脂水硬性組成物の代表例としてポリオール組成物としてアイカピュールＪＪ−１００Ａ（アイカ工業（株）、商品名、水分散型ポリオール）、イソシアネート化合物としてアイカピュールＪＪ−１００Ｂ（アイカ工業（株）、商品名、ポリメリックＭＤＩ）をあげることができる。
【００２４】
ポリウレタン樹脂水硬性組成物は前記エポキシ樹脂水硬性組成物層上に塗布され、ポリウレア樹脂との密着性を確保し、本発明の層構造の機能を実現する。塗布量は０．１〜０．２ｋｇ／ｍ２の範囲で適宜決定する。ポリウレア樹脂組成物塗布までに大凡１２時間〜７日間の範囲の許容時間となる。
【００２５】
本発明のポリウレア樹脂は芳香族アミンとポリイソシアネート或いは末端イソシアネートプレポリマー、充填剤等から構成され、芳香族アミンは化１に示す分子内に芳香環を有し、芳香環とアミノ基が直接結合しているもので、同一分子内に２つ以上のアミンを有するものである。手塗、コテ塗を可能とする可使時間と物性の両立が可能となる。
【００２６】
【化１】
2010083063.tif 000002
【００２７】
上記  化１のＲの構造はポリエーテル、ポリエステル等があげられる。ｍ＝１〜２、ｎ＝２〜３
上記芳香族アミンの内、ｍ＝１、ｎ＝２で、Ｒがポリエーテルの市販製品としてエラストマー１０００Ｐ（イハラケミカル工業（株）、商品名、アミン価８０〜９０）、ＶＥＲＳＡＬＩＮＫＰ−１０００（エアプロダクツジャパン（株）、商品名、アミン価８０〜９０）、ポレアＳＬ１００Ａ（イハラケミカル工業（株）、商品名）がある。
ポリイソシアネートはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２−イソシアネートエチル−２，６−ジイソシアネートヘキサノエート、トリス（６−イソシアネートヘキシル）イソシアヌレート、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートの付加体、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）及びこれら２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩの混合物、２，４−トリレンジイソシアネートの二量体、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、メタキシリレンジイソシアネート（ＭＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、４，４′−ビフェニルジイソシアネート、ジフェニルエーテル−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジトルエン−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ジアニシジンジイソシアネート（ＤＡＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、３，３′−ジメチル−４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート（ＴＴＩ）等を挙げることができ、ポリウレア樹脂層の伸び性、耐水性、硬化性等を調整するために前記ポリイソシアネートとポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ひまし油変性ポリオールを反応させた末端イソシアネートプレポリマーを使用することができ、目的仕様に応じて、ポリイソシアネート、末端イソシアネートプレポリマー単独或いは２者の混合して使うことができる。
【００２８】
ポリウレア樹脂に使用する充填剤は重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、タルク、酸化チタン、珪酸アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、カーボンブラック、微粉末チタン、硅砂、クレー、タルク、微粉末シリカなどを挙げることができ、機械物性を向上させる。また、希釈剤と併せて揺変性等の粘性調整をすることができる。希釈剤としてはベンジルアルコール、ジオクチルフタレート、ブチルベンジルフタレート等のフタル酸エステル系可塑剤等があげられ、その他の添加剤として消泡剤、接着助剤、老化防止剤、安定剤などの添加剤することができる。
【００２９】
ポリウレア樹脂は層構造の強度面、耐水面を担い前記ポリウレア樹脂の構成要素を適宜選択し目的とするポリウレア樹脂層を形成する。ポリウレア樹脂の強度を高く設定すれば、層厚さを減らすことができ、厚さのばらつきと信頼性で決定し、大凡塗布量は１ｋｇ／ｍ２以上で設定される。
【００３０】
層構造の防食性能は耐硫酸性として、１２０日間１０％硫酸水溶液（２３±２℃）に浸漬した時の硫黄侵入深さが１００μｍ以下であれば、硫酸のコンクリート躯体への浸透を抑制できる。またポリウレア樹脂は強靭性、下地の伸縮に対するひび割れ抑制性能から、本発明の層構造は防食に使用することができる。
【００３１】
さらに、１００日間２３℃の水中に浸漬した後の重量変化率が１０％以下であれば、コンクリート構造物の腐食を抑えることができる。また、均一な膜を形成することが必要であるが、２３℃で混合した後、初期粘度が２倍に増粘するまでの時間が５分未満では、コテによる作業が困難で、均一な膜ができず、コテによる脱泡、抑えができない。
【００３２】
以下に、本発明を、実施例・比較例を挙げて説明する。
エポキシ樹脂水硬性組成物
ダイナミックレジンＰ９６０Ｒを１００重量部、ダイナミックレジンＰ−９６０Ｈを３００重量部混合し、ダイナミックレジンＰ−９６０Ｆを３００重量部混合撹拌したものをエポキシ樹脂水硬性組成物とした。
ポリウレタン樹脂水硬性組成物
アイカピュールＪＪ−１００Ａ１００重量部、アイカピュールＪＪ−１００Ｂ１００重量部を攪拌機にて混合し、希釈剤としてＫＭＣ−１１３（日鉱商事（株）、商品名、アルキルナフタレン溶剤）１０重量部添加、これにポルトランドセメント８０重量部を混合撹拌したものをポリウレタン樹脂水硬性組成物とした。
ポリウレア樹脂
ＳＬ−１００Ａ２７０重量部と、揺変性改善としてレオロシールＰＭ２０Ｌ（（株）トクヤマ、商品名、疎水性シリカ）３０重量部とを混合撹拌し、これにミリオネートＭＴ（日本ポリウレタン工業（株）、商品名、ＭＤＩ）５０．４重量部、Ｐ−２０００（（株）ＡＤＥＫＡ、商品名、２官能ＰＰＧ系ポリオール）４９．６重量部を窒素雰囲気下にて反応させて得られた末端イソシアネートプレポリマー１００重量部と混合撹拌したものをポリウレア樹脂とした。このポリウレア樹脂は２３℃１０分放置後でも粘度は初期の２倍以下であった。
【実施例１】
【００３３】
３００ｍｍ角、厚さ６０ｍｍのモルタルブロックを２３℃環境下にて水に一日浸漬させたものを厚さ方向で、一部水に浸漬した状態で、上記エポキシ樹脂水硬性組成物をコテで０．７ｋｇ／ｍ２塗布し、２３℃１日静置し、上記ポリウレタン樹脂水硬性組成物を０．１５ｋｇ／ｍ２ローラーで塗布し２３℃１日静置し、さらに、上記ポリウレア樹脂を１ｋｇ／ｍ２塗布し２３℃７日静置したものを実施例１の防食層構造とした。なお、実施例１の防食層構造では１０％硫酸水溶液（２３℃±２℃）に１２０日間浸漬処理後、電子線マイクロアナリシスによる硫黄侵入深さについて分析した結果、０であった。
【００３４】
比較例１
実施例１のエポキシ樹脂水硬性組成物とポリウレタン樹脂水硬性組成物を塗布しない以外同じく行い比較例１とした。
【００３５】
比較例２
実施例１のエポキシ樹脂水硬性組成物を塗布しない以外同じく行い比較例２とした。
【００３６】
比較例３
実施例１のポリウレタン樹脂水硬性組成物を塗布しない以外同じく行い比較例３とした。
【００３７】
【表１】
2010083063.tif 000003
【００３８】
表は下記方法、評価とした。
密着性：スクレーパーを用いて強制剥離を行い、モルタル材破せず、層間のいずれかで剥離が認められたものを×、層間では剥離せず、モルタル材破したものを○とした。
ふくれ：実施例、比較例を実施後目視にて評価し、ふくれが全く見られないものを○、少しでも見られたものを×とした。