(57)【要約】【課題】厳しい環境下であっても、硫黄固化体とコンクリートとの付着力を安定化させるとともに、付着力の低下を防止して耐久性を向上させる。【解決手段】コンクリート構造物１０の表面に、耐熱性に優れた接着剤１００を塗布する第１工程と、該第１工程で塗布した接着剤１００が硬化する前に、その表面に加熱溶融した改質硫黄を吹き付けて固化させる第２工程と、を有する。【選択図】  図２
2006342020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の表面に改質硫黄の固化体を付着させ防食被覆を施すための改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法であって、
前記コンクリート構造物の表面に耐熱性に優れた接着剤を塗布する第１工程と、
該第１工程で塗布した前記接着剤が硬化する前に、その表面に加熱溶融した前記改質硫黄を吹き付けて固化させる第２工程と、
を有することを特徴とする改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項２】
前記第１工程は、
前記接着剤を塗布する前に、前記コンクリート構造物の表面を研磨し、水洗いして乾燥させておくステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法
【請求項３】
前記第１工程において、
前記接着剤として、エポキシ樹脂系の接着剤又はウレタン樹脂系の接着剤のうちいずれかを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項４】
前記第２工程において、
前記改質硫黄として、純硫黄にオレフィン系ポリマーが添加された単体ないしはこれと無機質添加材とからなるものを用いることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項５】
請求項４において、前記無機質添加材が、平均粒径０．１mm以下であって、改質硫黄を含む全量に対して２０〜８０wt％添加混合したものであることを特徴とする改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項６】
請求項５において、前記無機質添加材が石炭灰であることを特徴とする改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項７】
請求項５において、前記無機質添加材の一部を平均粒径１mm以下の骨材に置き換えたものであることを特徴とする改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項８】
請求項７において、前記骨材が硅砂であることを特徴とする改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法。
【請求項９】
請求項１から８の方法で防食被覆を施されたコンクリート構造物。
【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表面に改質硫黄の固化体を付着させ防食被覆を施すための改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法、及び防食被覆を施されたコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、下水道施設等のコンクリート構造物の表面に防食被覆を施すための技術としては、例えば、コンクリート構造物の表面に硫黄固化体を付着させ防食被覆を施す技術がある（特許文献１参照）。そして、かかる技術においては、硫黄固化体として純硫黄に改質添加剤を添加した改質硫黄が用いられるようになっており、さらには、加熱溶融した改質硫黄をコンクリート構造物の表面に吹き付けて防食被覆を施す技術が開発されている。
【０００３】
また、コンクリート構造物と改質硫黄との付着力を向上させるために、コンクリート構造物の表面を研磨し汚れや脆弱箇所を除去した後、水洗いをしてから乾燥させる方法もある。これに関連する技術としては、例えば、特許文献２、３に示すような発明もある。
【特許文献１】特開２００４−２４８５４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１６５１８７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４１６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、吹き付け直後においては、硫黄固化体とコンクリートとの付着力を所定の基準値（１．５Ｎ／ｍｍ２）以上に確保できるものの、例えば、冬場の気温低下や夏場の日射などの厳しい環境下では、付着力が不安定となってしまう。また、厳しい環境下では、付着力が低下してしまうため、硫黄固化体がコンクリート表面から剥離するなどの問題があり、さらには耐久性が低いという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、厳しい環境下であっても、硫黄固化体とコンクリートとの付着力を安定化させるとともに、付着力の低下を防止して耐久性を向上させることができる改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法、及び防食被覆を施されたコンクリート構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、コンクリート構造物の表面に改質硫黄の固化体を付着させ防食被覆を施すための改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法であって、前記コンクリート構造物の表面に耐熱性に優れた接着剤を塗布する第１工程と、該第１工程で塗布した前記接着剤が硬化する前に、その表面に加熱溶融した前記改質硫黄を吹き付けて固化させる第２工程と、を有することとする。
【０００７】
吹き付けられた改質硫黄は、コンクリート構造物の表面に接着剤の上から付着し、温度低下（約１１０度以下）により固化し、接着剤が硬化する前に硫黄固化体となる。硬化した接着剤は、硫黄固化体とコンクリート構造物との間にプライマーとして介在し、両者の付着力を向上させる。また、接着剤は耐熱性に優れており、加熱溶融した改質硫黄（約１２０度）を吹き付けたとしても失活することはなく、接着剤として十分に機能する。なお、改質硫黄の固化体は、それ自体が有する機械的強度、遮水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐塩性、低吸水率などの特性により、コンクリート構造物表面を保護し、耐久性を大幅に改善することが可能となる。
【０００８】
また、本発明における前記第１工程は、前記接着剤を塗布する前に、前記コンクリート構造物の表面を研磨し、水洗いして乾燥させておくステップを含むこととしてもよい。このような工程を前置させることにより、硫黄固化体とコンクリート構造物との付着力をよりいっそう向上させることができる。
【０００９】
また、本発明は、前記第１工程において、前記接着剤として、エポキシ樹脂系の接着剤又はウレタン樹脂系の接着剤のうちいずれかを用いることが望ましい。
【００１０】
また、本発明は、前記第２工程において、前記改質硫黄として、純硫黄にオレフィン系ポリマーが添加された単体ないしはこれと無機質添加材とからなるものを用いることとし、前記無機質添加材は、平均粒径０．１mm以下であって、改質硫黄を含む全量に対して２０〜８０wt％添加混合したものが望ましい。また、前記無機質添加材は石炭灰であることが望ましく、前記無機質添加材の一部を平均粒径１mm以下の骨材に置き換えたものとし、前記骨材は硅砂であることが望ましい。石炭灰などの無機質添加材の混合により、コンクリートに対する付着力を向上させることができる。また、無機質添加材の一部を硅砂などの骨材に置き換えることにより、硫黄固化体の表面性状を変化させることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記の方法で防食被覆を施されたコンクリート構造物を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、厳しい環境下であっても、硫黄固化体とコンクリートとの付着力を安定化させるとともに、付着力の低下を防止して耐久性を向上させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明する。  
本発明に係る改質硫黄を用いたコンクリート構造物の防食被覆方法は、下水道施設等のコンクリート構造物の表面に、改質硫黄の固化体を付着させ防食被覆を施すための方法であり、次に示す第１工程と第２工程とから構成されている。かかる方法により防食被覆を施されたコンクリート構造物の概略図を図１に示す。
【００１４】
図１に示すように、下水道施設等のコンクリート構造物１０は、その表面が硫黄固化体１１により防食被覆が施されている。しかも、硫黄固化体１１とコンクリート構造物１０との間には、硬化した接着剤１００がプライマーとして介在しており、両者の付着力を向上させている。なお、硫黄固化体１１とは改質硫黄の固化体であり、この改質硫黄は、純硫黄に改質添加剤（例えば、オレフィン系ポリマー等）を添加して改質させたものをいう。
【００１５】
以下、本発明の各工程について詳細に説明する。
【００１６】
＝＝＝第１工程（接着剤の塗布）＝＝＝
まず第１工程では、コンクリート構造物１０の表面に接着剤１００を塗布する。この接着剤１００は、耐熱性に優れており、さらには、加熱溶融して吹き付けられた改質硫黄が固化した後に硬化する性質を有する。なお、接着剤が耐熱性に優れているとは、融点以上に加熱溶融した改質硫黄（約１２０度）をその上から吹き付けたとしても失活することなく、接着剤として十分に機能し得る程度の耐久性を有することをいう。また、接着剤１００は、硫黄固化体及びコンクリートとの接着力の点でも優れている。かかる接着剤１００としては、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤やウレタン樹脂系の接着剤などがある。
【００１７】
また、接着剤１００を塗布する前には、コンクリート構造物１０の表面を研磨し、水洗いして乾燥させておくことが望ましい。このような前処理を行うことにより、コンクリート構造物１０と接着剤１００との接着力が向上し、その結果、硫黄固化体１１とコンクリート構造物１０との付着力が向上する。
【００１８】
以上の第１工程を経ることにより、コンクリート構造物１０の表面には接着剤１００が付着された状態となる。
【００１９】
＝＝＝第２工程（改質硫黄の吹き付け）＝＝＝
次に第２工程では、第１工程で塗布した接着剤１００が硬化する前に、その表面に加熱溶融した改質硫黄を吹き付けて固化させる。すなわち、コンクリート構造物の表面には、第１工程を経ることにより接着剤１００が付着された状態にあり、さらにその表面に対し、所定の吹付装置（例えば、図２の吹付装置４参照）を用いて、加熱溶融した改質硫黄（約１２０度）を圧縮空気とともに吹き付ける。吹き付けられた改質硫黄は、コンクリート構造物１０の表面に接着剤１００の上から付着し、温度低下（約１１０度以下）により固化する。そして、改質硫黄は第１工程で塗布された接着剤１００よりも速く固化し、その後、接着剤１００が硬化することにより硫黄固化体１１はコンクリート構造物１０の表面に付着する。なお、接着剤１００は耐熱性に優れているため、その上から加熱溶融した改質硫黄（約１２０度）を吹き付けたとしても失活することはなく、接着剤として十分に機能する。硬化した接着剤１００は、硫黄固化体１１とコンクリート構造物１０との間にプライマーとして介在し、両者の付着力を向上させる。また、改質硫黄の硫黄固化体１１は、それ自体が有する機械的強度、遮水性、耐酸性、耐アルカリ性、耐塩性、低吸水率などの特性により、コンクリート構造物１０の表面を保護し、耐久性を大幅に改善する。
【００２０】
ところで、改質硫黄としては、純硫黄に改質添加剤であるオレフィン系ポリマーを添加混合し、硫黄の一部を硫黄ポリマーに改質したものが望ましい。より具体的には、石油精製過程で副成分として回収される硫黄または天然産硫黄と改質添加剤との混合物であり、このように改質を行うことにより硫黄の一部がポリマー化し、純硫黄に比べて靱性及び遮水性が向上する。
【００２１】
改質添加剤としては、ジシクロペンタジエン(DCPD)、テトラハイドロインデン(THI)、シクロペンタジエンなどとそれらのオリゴマー（２〜５量体混合物）、ジペンテン、ビニルトルエン、ジシクロペンテンなどのオレフィン化合物類の１種類又は数種類の混合物を使用することができる。
【００２２】
該ジシクロペンタジエンは、シクロペンタジエンの単体、２〜５量体を主体に構成される混合物をいい、該混合物は、ジシクロペンタジエンの含有量が７０mass％以上、好ましくは８５mass％以上のものをいう。従って、いわゆるジシクロペンタジエンと称する市販品の多くを使用することができる。
【００２３】
該テトラハイドロインデンとしては、例えば、テトラハイドロインデンの単体、若しくはテトラハイドロインデンと、シクロペンタジエンの単体、シクロペンタジエン及びブタンジエンの重合物、ジシクロペンタジエン、これらの２〜５量体からなる群より選択される１種又は２種以上を主体に構成されるもの等との混合物が挙げられる。該混合物中のテトラハイドロインデンの含有量は、通常５０mass％以上、好ましくは６５mass％以上である。従って、いわゆるテトラハイドロインデンと称する市販品やエチルノルボルネンの製造プラントから排出される副生成油の多くは本発明に用いるテトラハイドロインデンとして使用可能である。
【００２４】
改質添加剤の使用割合は、硫黄に対して、通常０．１〜２０mass％、特に、０．１〜１０mass％の割合である。改質添加剤が０．１mass％を下回る場合には、硫黄が実質上改質できず、一方、改質添加剤が２０mass％を越えるには、粘度が急激に上昇するため、反応を制御できず、また経済性が低い。
【００２５】
以上の改質硫黄は、それ単独で用いてもよいが、無機系添加材を混合することによってコンクリートに対する付着強度を増すことができる。
【００２６】
無機系添加材としては、石炭灰が好ましい。石炭灰は、石炭をボイラで燃焼した後、集じん装置で集められたフライアッシュと、ボイラ底部で回収される溶結状の石炭灰を砕いたクリンカアッシュ等に大別される。本発明では、いずれも使用することができるが、フライアッシュがより好ましい。フライアッシュ（ワンボ炭灰）は、平均粒径５〜１００μmの球状の粒子であり、クリンカアッシュの粒子は、ほとんど細礫と粗砂であり、砂に近い粒度分布になっている。
【００２７】
石炭灰の鉱物組成は、石英、ガラス、ムライト（mullite）、マイカ（mica）、カオリン（kaolin）、フェルドスパール（feldspar）等であり、その化学組成は、通常、ＳｉＯ２：４０〜８０wt％、Ａｌ２Ｏ３：１０〜４０wt％、Ｆｅ２Ｏ３：０．１〜２５wt％、ＣａＯ：０．１〜１５wt％およびＭｇＯ，ＴｉＯ２，Ｎａ２Ｏ，Ｋ２Ｏその他の化学組成物からなる。
【００２８】
また、無機系添加材は、改質硫黄を含む全体の重量を１００％とした場合に、２０％〜７０％の範囲とすることが好ましい。その理由は、無機系添加材の配合割合が２０％を下回ると改質硫黄の割合が８０％を越えることとなり、消防法上、危険物扱いとなるので、運搬が困難となる一方、無機系添加材の配合割合が７０％を越えると改質硫黄の割合が２０％を下回ることとなり、無機系添加材を完全に混練りすることができず、これがそのまま残ってしまうからである。そして、この範囲内の配合を行うことにより、所定の付着力（１．５Ｎ／ｍｍ２）を確保することができる。
【００２９】
なお、前記組成の範囲内で添加材として石炭灰の一部を平均粒径１ｍｍ以下、好ましくは１５０μm程度の骨材、例えば硅砂などに置き換えてもよい。これは吹き付けた硫黄固化体の表面性状を変化させるためであり、特に付着性などの物性を損なうことはない。
【００３０】
次に、以上の混合物の吹き付け方法の一例について、図２を用いて説明する。  
図２に示すように、吹付装置４は、前記改質硫黄の単体、ないしはこれと無機系添加材の混合物を改質硫黄の融点以上の温度である１２０〜２００℃の温度に溶融するための材料溶融手段１を備える一方、空気圧送系としてコンプレッサなどからなる空気圧送・貯留手段２及びこれに附属する流量調整手段３を備え、装置本体４内には、溶融した改質硫黄またはこれと添加材混合物を加温状態で一時貯留するための材料貯留手段５と、蓄えた材料を混合手段６側に定量供給するための定量供給手段７とを備えている。
【００３１】
そして、空気圧送・貯留手段２からの圧力空気を、空気加熱手段８を経て混合手段６に供給し、混合手段６の出口側に接続した吐出ノズル９を介して溶融した材料を施工対象となるコンクリート構造物１０に向けて吹き付けることにより、溶融材料はコンクリート構造物１０に接触し、直ちに冷却して所定厚みの硫黄固化体１１をコンクリート構造物１０の表面に形成する。この硫黄固化体１１の線膨張係数は、一般コンクリートに類似する値であり、かつ遮水性、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、さらにはコンクリートに対する付着力も十分に高く、防食材被膜として十分に使用可能である。
【００３２】
なお、施工対象となるコンクリート構造物１０としては、既存あるいは新設のコンクリート構造物一般に適用できるが、好ましくは下水道関連施設、海洋構造物、廃棄物処分場、温泉関連施設などの特に腐食が著しい場所に構築されたコンクリート構造物の表面保護用として用いることが望ましい。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、まず本発明の方法を用いてコンクリート表面に硫黄固化体を付着させた試験体を得た。すなわち、耐熱性及び耐酸性に優れたエポキシ樹脂系の接着剤（ボンドＥ４５０：コニシ株式会社製）をコンクリート表面に塗布し（第１工程）、その上から加熱溶融した改質硫黄（約１２０℃）を吹き付けて固化させた（第２工程）。第１工程では、接着剤を塗布する前にコンクリート表面を研磨した場合と、表面研磨しない場合について各試験体を作成した。また、第２工程では、第１工程で塗布した接着剤が硬化する前の可使時間内に、改質硫黄の吹き付けを行った。
【００３４】
上記の改質硫黄としては、純硫黄に改質添加剤としてのオレフィン系ポリマーが添加されたものを用いた。この改質硫黄は無機添加材としての石炭灰（平均粒径０．１mm以下）が改質硫黄を含む全量に対して２０〜８０wt％添加混合され（以下、この混合物をＭＳと称す）ており、無機添加材（石炭灰）の一部が骨材としての硅砂（平均粒径１mm以下）に置き換えられ、ＭＳ：硅砂＝６０：４０の割合で配合されている。なお、上記のコンクリートとしては、コンクリート平板（３０ｃｍ×３０ｃｍ，ｔ＝５０ｍｍ）、及びコンパクトシールドセグメント（内径２，０００ｍｍ，ｔ＝１５０ｍｍ）を対象とした。
【００３５】
次に、各試験体を対象として建研式付着試験を行い、硫黄固化体とコンクリートとの付着力を調べた。上記のコンクリート平板を対象とした場合には、屋外放置及び屋内保管の各条件下で試験を行い、他方、上記のコンパクトシールドセグメントを対象とした場合には屋外放置の条件下で試験を行った。その試験結果を表１〜３に示す。
【００３６】
表１及び表２は、コンクリート平板を対象とした場合の屋外放置（表１）及び屋内保管（表２）での各試験結果を示し、表３は、コンパクトシールドセグメントを対象とした場合の屋外放置での試験結果を示す。なお、同表に示す比較は、都下水の断面修復性能として要求される１．５Ｎ／ｍｍ２を基準値とした比率で表示している。
【００３７】
2006342020.tif 000003
【００３８】
表１〜３に示すように、硫黄固化体とコンクリートとの付着力の平均強度は、表１では本実施例Ｂ＞本実施例Ｃ＞従来例Ａとなり、表２では本実施例Ｅ＞本実施例Ｆ＞従来例Ｄ、表３では本実施例Ｉ＞本実施例Ｊ＞従来例Ｈ＞従来例Ｇとなった。
【００３９】
また、従来例のうち表面研磨のみで接着剤を塗布しない場合（従来例Ａ，Ｄ，Ｈ）には、付着力の平均強度が１．７〜２．６Ｎ／ｍｍ２の値を示し、都下水の基準値との比率が１．１〜１．７倍となった。一方、本実施例のうち表面研磨を行った上で接着剤を塗布した場合（本実施例Ｂ，Ｅ，Ｉ）には、付着力の平均強度が３．２〜３．６Ｎ／ｍｍ２の値を示し、都下水の基準値との比率が２．１〜２．４倍となり、厳しい環境下であっても付着力を十分に確保し得る結果を示した。
【００４０】
以上より、本実施例のように接着剤を塗布した後に加熱溶融した改質硫黄を吹き付けた場合（接着剤あり）には、従来例のように接着剤を塗布することなく改質硫黄を吹き付けた場合（接着剤なし）と比べ、硫黄固化体とコンクリートとの付着力が向上することがわかる。また、本実施例のように接着剤を塗布する場合であっても、その前に表面研磨をした場合（表面研磨あり）には、表面研磨をしない場合（表面研磨なし）と比べ、硫黄固化体とコンクリートとの付着力が向上することがわかる。従って、本発明によれば、厳しい環境下であっても、硫黄固化体とコンクリートとの付着力を安定化させるとともに、付着力の低下を防止して耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】改質硫黄で防食被覆を施されたコンクリート構造物の概略説明図である。
【図２】第２工程で用いられる吹付装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    コンクリート構造物
１１    硫黄固化体
１００  接着剤
【図１】
2006342020.tif 000004
【図２】
2006342020.tif 000005