(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の表面塗布によるコンクリート劣化抑制材は性能が限定され、現場で求められる性能を得るためには、複数の材料を用いて施工する必要があり、材料自体の耐久性や有機溶剤等の使用による環境汚染問題など従来の手法は多くの問題があることから、凍結融解防止や塩害防止など複合性能があり、かつ環境調和型のコンクリート劣化抑制材を提供する。【解決手段】アルカリ金属シリケート水溶液にこれと異なる１種類あるいは複数種類のアルカリ金属イオン源を配合した水溶液に対して、乳化シランシロキサン系エマルジョンを適正割合で混合することにより、１液性のケイ酸塩系コンクリート表面撥水含浸材を提供する。これにより、1度の塗布施工だけで、従来は複数の製品を使用し、また２〜５工程が必要であった、コンクリート表層部の緻密化、遮水性付与、耐久性向上、表面撥水性付与が施工後短時間で実現可能となり、工事工期の短縮とコスト削減に繋がる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属シリケート水溶液にこれと異なる１種類あるいは複数種類のアルカリ金属イオン源を配合した水溶液に対して、重量比５〜２０％でシランシロキサン系エマルジョンを混合して、１液性としたことを特徴とするケイ酸塩系コンクリート表面撥水含浸材。
【請求項２】
アルカリ金属シリケート及び配合するアルカリ金属イオン源由来のアルカリ金属イオンがナトリウムイオン、カリウムイオン及びリチウムイオンである、請求項１記載のケイ酸塩系コンクリート表面撥水含浸材。
【請求項３】
主成分をオルガノアルコキシシラン、副成分をオルガノポリシロキサンとし、さらにアニオン性乳化剤と水を配合し、また酸性物質も添加し、攪拌、乳化させたシランシロキサン系エマルジョンを混合したことを特徴とする請求項1記載のケイ酸塩系コンクリート表面撥水含浸材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新設または既設のコンクリート表面に塗布含浸することで撥水性を施工後短時間で表層部に付与し、適用コンクリートのライフサイクルコスト低減に寄与するケイ酸塩系表面撥水含浸材に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、非常に耐久性が高く、欧州では施工から１００年以上の構造物も多く現存している。しかしながら、近年コンクリートを取り巻く環境が悪化し、劣化が予想以上に進行している。特に、中性化や凍結融解、塩害等によるコンクリートの劣化及び上記要因による複合劣化、施工時の骨材、細骨材の不良によるアルカリ骨材反応による劣化、また施工時の管理不良による未水和セメントの強度不足等が原因となり、想定外の維持補修工事が必要となるコンクリート構造物が多く見られるようになってきた。また、今後は建設後５０年を経過した、いわゆる想定耐用年数に達した構造物が急増するが、既設構造物の更新工事に伴う予算規模の爆発的な増大に対処することは難しくなっていることから、維持補修工事が飛躍的に増大することが予想される。一方、近年コンクリート劣化メカニズムの究明が進んだことにより、新設や既設構造物に様々な対策を施し、耐用年数の延長を図る試みが講じられてきた。具体的には、新設コンクリートについては、構成するセメントの組成変更や単位水量の低減、骨材の成分指定などが具体的に実施されるようになった。既設コンクリートについても、劣化した表面を表面被覆材等で被覆し一定期間の耐用年数延長を試みる工法、浸透性薬剤配合モルタルで被覆し内部鉄筋の防錆を行う工法、有機系樹脂やセメント系あるいは水ガラス系材料による注入・浸透・被膜塗装工法、ケイ酸塩系表面含浸材、浸透性シラン系撥水材あるいはシランシロキサン系吸水防止材の表面塗布含浸工法及びケイ酸塩系表面含浸材とシラン系表面撥水浸透性材やシランシロキサン系吸水防止剤を複合的に使用する２工程表面塗布工法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７９４７９
【特許文献２】特開２００４−３３２３２５
【特許文献３】特開２００８−０４５２９０
【特許文献４】特許４４８４８７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セメントの組成変更や骨材の成分指定、単位水量の低減、水セメント比の低減による対策は、新設のコンクリートの耐用年数の向上には有効であっても、既存構造物には対処できない。近年は、世界的な建設需要の高まりにより、優良な骨材を海外から調達することが難しくなり、品質向上目的でのセメント及び混和剤使用量の増加も含め、建設コストが増大する等の問題も指摘されている。維持補修工事についても、被覆工法では、使用被覆材料自体の劣化が避けられず、定期的に再施工が必要となることや（特許文献２）の適用では、表面を厚みのある不透明な材料で覆うため、コンクリート表面の意匠を変えてしまい、コンクリート表面状況の観察ができなくなり、その結果施工後の基材劣化進行状況の経過観察が難しくなり、再補修の時期判断が難しくなる工法であったり、（特許文献１）のような水ガラス系の表面塗布材料では水の浸透できるクラックの表層部分（表面より深さ方向５ｍｍ程度）には薬剤が浸透し反応硬化することで保護できるが、水の浸透できないクラック深部には薬剤も浸透できないため、効果が限定される。一方、（特許文献４）のようなケイ酸塩系表面含浸材では浸透深さが確保されるものの、表面で成膜しないことから表面の保護ができない、したがってコンクリートの塩害・凍害および複合要因による表面劣化、剥離を防止できない。すなわち、ケイ酸塩系表面含浸材では劣化要因抑制効果が発揮されるまでに時間がかかり、施工初期で保護性能が劣り、さらに表面が親水性を持ち、吸水傾向が現れ、塩化物が表層に蓄積されやすくなる。これらの解決法として、従来は（特許文献３）のようにシランシロキサン系吸水防止剤やシラン系撥水剤をさらに塗布する複合工法が提案されている。しかし、この工法も２工程以上の異なる施工方法を採ることから工期が長くなり、また２製品を使用することから、工事自体が高コストとなるなど、従来の対策は多くの問題点を抱えている。  
【０００５】
本発明は、コンクリート表面に塗布する1液性ケイ酸塩系表面撥水含浸材を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、アルカリ金属シリケート水溶液に、さらに異なる１種類あるいは複数種類のアルカリ金属イオン源を配合し、これにオルガノアルコキシシラン（一般式  R１a Si(OR2)４− a  / 式中のR 1は一価炭化水素基、R 2 はアルキル基であり、式中のaは１もしくは２である）とオルガノポリシロキサン（一般式  -R 4 −Si(R1)b(OR2)3 − b  / 式中のR 1 は一価炭化水素基、R 2 はアルキル基でありR 4は二価炭化水素基、式中のｂは0もしくは1である）からなる溶液にアニオン性乳化剤と水を配合し、また酸性物質を添加した乳化シランシロキサン系エマルジョンを適正割合で混合したことを特徴とする1液性ケイ酸塩系表面撥水含浸材である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、新設及び既設コンクリート構造物の表面もしくは劣化部分を除去した基材コンクリートに単一製品を塗布するだけという簡単な工法で、従来複数の薬剤を複数工程で施工しなければ付与できなかった性能（表層部の緻密化と撥水性能）を単一製品で一度に付与できる。また、施工後、すみやかに表層撥水性能を発揮することで、養生期間を短くすることができ、工期の短縮が可能、また凍結融解や塩害抵抗性を施工直後からコンクリートに付与し、断面修復工法においては、修復後早い段階での水の浸透が原因となる表層剥離や複合劣化を防止することができ、発明品適用により得られる劣化要因遮蔽性能により、適用したコンクリートに高い耐久性を付与することができ、その結果施工一定期間経過後の再施工も既存膜の剥離処理等の工程無しで施工が可能となる。  
【０００８】
すなわち、本発明によれば、1度の施工だけで通常複数の製品を使用し２〜５工程が必要な、コンクリート表層部の緻密化、遮水性付与、耐久性向上、表面撥水性付与の性能を施工後短時間で実現でき、さらに工事工期を短縮し、コストの削減が可能な長期耐久性を持つ、ケイ酸塩系表面撥水含浸材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はコンクリート断面の模式図であり、表面に本発明品「ケイ酸塩系表面撥水含浸材」を塗布し浸透した様子を示している。
【図２】図２は本発明品を表面に塗布し撥水性を持った部分に水０．１ｍｌを滴下し、撥水している様子を示した写真である。
【図３】図３は図２で表面撥水したコンクリート供試体の表層部を３ｍｍカットし内部に本発明品が浸透している部分を露出させ、その部分に図２と同様に水０．１ｍｌを滴下し撥水している状況を示した写真である。
【図４】撥水性発揮経過時間試験結果
【図５】RILEM-CDF規格試験、塩水による凍結融解抵抗性試験結果表
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係るアルカリ金属シリケート水溶液のアルカリ金属イオン源はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等特に限定されず、さらに水溶液中に存在するアルカリ金属イオンは、複数種であることを特徴とする。さらに水溶液中でアルカリ金属イオンに解離する物質であればよく、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属塩（例えばアルカリ金属の炭酸塩）、アルカリ金属酸化物等の水溶性のアルカリ金属含有物質や、アルカリ金属、アルカリ金属水溶液を挙げることができる。  
【００１１】
請求項1記載のケイ酸塩系表面撥水含浸材中のすべてのアルカリ金属イオンのＳｉＯ２に対するモル比が０．１〜２．５の範囲でありさらに０．５〜１．６であることがより良い。  
【００１２】
本発明に係るシランシロキサン系エマルジョンは、１種類のオルガノアルコキシシランを単独で使用したものでもよく、２種類以上のオルガノアルコキシシランを混合して使用したものでもよい。さらに乳化安定性を向上させるため、重合度が１００以下のオルガノポリシロキサンをオルガノアルコキシシラン１００重量部に対して１〜２００重量部の範囲で配合し、さらにアニオン性乳化剤をオルガノアルコキシシラン、オルガノポリシロキサン合計１００重量部に対し０．１〜１０重量部配合し、主剤料と副材料の合計濃度が１０〜５０重量％となるよう水で希釈したエマルジョンがよい。  
【００１３】
シランシロキサン系エマルジョンに配合するオルガノアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、tert-ブチルトリメトキシシラン、tert-ブチルトリエトキシシラン、を挙げることができる。  
【００１４】
本発明を適用可能なコンクリートの種類は特に限定されない。またセメント種類や配合、混和材、配合される薬剤も限定されない。セメントの種類としては、普通ポルトランドセメント、ビーライトセメント、再生（エコ）セメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、早強ポルトランドセメント、低熱セメントに適用可能である。コンクリートとしては、普通コンクリート、高強度コンクリート、ＰＣコンクリート、吹付コンクリート、二次製品コンクリート、繊維補強コンクリート、軽量コンクリート、再生骨材コンクリート、発泡気泡コンクリート、軽量発泡気泡コンクリートが挙げられる。またモルタルについても、たとえば普通モルタル、無収縮モルタル、ポリマーセメントモルタル、早強モルタルを挙げることができる。なお、コンクリート、モルタルとも混和材として、例えば高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム、繊維等が含まれていてもよい。  
【００１５】
本発明に係るケイ酸塩系表面撥水含浸材の使用方法（基材への適用方法）について説明する。本発明に係るケイ酸塩系表面撥水含浸材を適用する基材は表面乾燥状態とし、たとえば高周波容量方式水分計ＨＩ-５２０（ケット科学研究所製）による表面含水率６％以下の状態を確認し適用する。適用にあたって本発明品をよく攪拌し、低圧の噴霧器、ローラー、刷毛等を施工場所の状況により選択し塗布する。塗布量は２００ｇ/ｍ２を基準とし吸い込みが激しい基材についてはさらに１００ｇ/ｍ２を塗布する。塗布後は自然乾燥させる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。尚、本発明は実施例によりいかなる限定も受けない。  
【００１７】
撥水性発揮経過時間試験：本発明品をコンクリート供試体の表面塗布し表面撥水性が得られるまでの時間及び経過時間ごと（３０分、１時間、６時間、２４時間）の接触角の変化を他の市販品撥水剤３製品と比較した。（図４）塗布量：３００ｇ/ｍ２滴下水：イオン交換水０．０３ｇ評価：◎  接触角１００°以上を１０分間保持し撥水性は非常に良好    ○接触角 ９０°以上を１０分間保持し撥水性は良好     △  接触角 ９０°以下だが表面に吸収されず撥水性はやや良好     ×  水滴が表面に吸収され濡れ色となり撥水性は悪い  
【００１８】
RILEM-CDF規格試験、塩水による凍結融解抵抗性試験を実施、市販品Ａ（反応型ケイ酸塩系表面含浸材）市販品Ｂ（固化型ケイ酸塩系表面含浸材）市販品Ｃ（シラン系浸透性表面撥水剤）市販品Ｄ（シランシロキサン系吸水防止剤）と本発明品を適用したコンクリート供試体の塩害・凍
結融解試験を実施し劣化抑制効果を確認。（図５）
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明品は簡単に施工が出来（噴霧、ローラー、刷毛等で塗布）、工程数が少なく工事費が安価で適用効果が高く、有機溶剤等の危険物を含まないことから安全性が高く環境影響性も低い。近年コンクリート構造物の経年劣化が進み更新もしくは維持補修工事が必要となっている構造物も加速度的に増加している。ところが、経済的・時間的制約等の理由等から整備が間に合わないのが現状である。本発明品はこれらの問題点を解決する方法を提供することが出来、社会に貢献できるものと考えられ、必要とする建設関連産業に利用される可能性は高い。
【符号の説明】
【００２０】
１．表面細孔２．マイクロクラック３．表面に滴下した水滴４．浸透範囲
【図１】
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【図２】
2014181156.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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