(57)【要約】【課題】アルカリ骨材反応によ経年劣化として観察されているコンクリート構造物の劣化現象には、塩害、中性化、アルカリ骨材反応、凍害、化学的腐食などがある。塩害、中性化、凍害、化学的腐食などは様々な補修方法が提案され、根本的な解決策も見出されつつあるが、アルカリ骨材反応に関しては、有効な対策が見出されていない。【解決手段】熱伝導率が０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下の断熱性塗料をコンクリート構造物表面に塗布することを特徴とするアルカリ骨材反応抑制を目的としたコンクリート構造物表面処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率が０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下の塗膜を表面に有するコンクリート構造物。
【請求項２】
塗膜の厚さが５０μｍ以上である請求項１のコンクリート構造物。
【請求項３】
塗膜の厚さが０．５〜７．５ｍｍである請求項２のコンクリート構造物。
【請求項４】
生成する塗膜の熱伝導率が０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下である断熱性塗料をコンクリート構造物表面に塗布することを特徴とするコンクリート構造物表面処理方法。      
【請求項５】
請求項４記載の表面処理方法を施し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に関する、詳しくは、熱伝導率の低い塗膜を有するコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
経年劣化として観察されているコンクリート構造物の劣化現象には、塩害、中性化、アルカリ骨材反応、凍害、化学的腐食などが例として挙げられる。これらの劣化現象において、塩害、中性化、凍害、化学的腐食などは様々な補修方法が提案され、根本的な解決策も見出されつつあるが、アルカリ骨材反応に関しては、有効な対策が見出されていない。
【０００３】
アルカリ骨材反応には、第１段階の反応と第２段階の反応とがあり、このどちらかの反応を停止、もしくは、抑制することによって、被害を防止、もしくは、軽減できることが今日までの種々の研究により解明されている。
【０００４】
アルカリ骨材反応は、コンクリート中に存在するＮａ+やＫ+などのアルカリが砂や砂利の骨材中に存在する反応性シリカと反応してアルカリシリカゲルを生成する第1段階、生成したアルカリシリカゲルが水と反応して膨潤する第２段階を経過して、コンクリート構造物に被害が生じる（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６）。
【特許文献１】特開平１１−１９９３５０号
【特許文献２】特開２０００−０１６８８６号
【特許文献３】特開２０００−０１７７４２号
【特許文献４】特開２０００−１６０７１１号
【特許文献５】特開２００１−１５９２４６号
【特許文献６】特開２００２−１７３３８０号
【０００５】
第１段階や第２段階の現象を考慮したアルカリ骨材反応の抑止方法として、（１）Ｎａ+やＫ+などのアルカリの少ないセメントを使用する、（２）反応性シリカを含まない骨材を使用する、（３）反応に必要な水分がコンクリートに浸透することを阻止する、（４）ＬｉＮＯ2など水溶液をコンクリートに注入する、などの対策が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、アルカリ骨材反応が抑制されるコンクリート構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、アルカリ骨材反応による被害を受けている、あるいは、被害を受けつつあるコンクリート構造物を丹念に調査することにより、同一構造物であっても、日射を受ける側のコンクリートの被害が日射を受けない側のコンクリートより常に大きいこと、および、1年を通して昼夜に関らず、日射を受ける側のコンクリートの温度が日射を受けない側のコンクリートより高いことに気付き、種々の実験を行なった結果、コンクリートの温度が４０〜５０℃を超える状態ではアルカリ骨材反応の被害が甚大であるが、３０〜４０℃未満では被害が軽微であることを見出した。さらに、日射によるコンクリート表面の温度上昇を抑制することにより、アルカリ骨材反応による被害を軽微な状態に抑制できるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、熱伝導率が０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下の塗膜を表面に有するコンクリート構造物であり、それに係わる表面処理方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、既に建設されたコンクリート構造物、特に、アルカリ骨材反応により被害を受けているコンクリート構造物、または、アルカリ骨材反応により被害を受ける可能性があるコンクリート構造物に対して、アルカリ骨材反応による被害を抑止する、あるいは、軽減することができる。本発明は、断熱性塗料をコンクリート構造物表面に塗装する方法であるため、実構造物に適用する場合、他の断熱層（シートやボードなど）に比べて簡便に施工することができるという利便性も有している。熱伝導率を０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下とすることにより、塗料の色調に制限がなく、周辺環境に調和させることができる。本発明を適用した場合、日射を受ける側のコンクリート温度のみならず、日射を受けない側のコンクリート温度も低下するため、日射面、非日射面ともにアルカリ骨材反応の被害を軽減させることができるという利点もある。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明に用いる断熱性塗料は、それから生成する塗膜の熱伝導率が０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下のものである。熱線反射性能を有する塗料、および／または、熱伝導率の小さい塗料を用いることができる。
【００１２】
断熱性塗料に用いられる樹脂は原則として種々の樹脂を用いることができる。例えば、スチレンブタジエン系、メタクリル酸メチルブタジエン系、アクリルニトリルブタジエン系、ポリアクリル酸エステル系、エチレン酢酸ビニル系、スチレンアクリル酸エステル系、ポリプロピオン酸ビニル系、ポリプロピレン系、酢酸ビニルビニルバーサテート系、ウレタン系、クロロプレンゴム系、アスファルト系、などをはじめとするエマルジョン、および、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリグリセロールアクリレート、ポリプロピレングリコールアクリレート、ポリブチレングリコールアクリレート、ブタンジオールアクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリブタジエンメタクリレート、アクリロニトリルブタジエンアクリレートなどをはじめとする常温硬化型アクリル系樹脂、ビスフェノール型やノボラック型などをはじめとする常温硬化型エポキシ系樹脂、および、シリコーン系樹脂、ポリウレタン樹脂などが例として挙げられる。
【００１３】
断熱性塗料において、日射によるコンクリート構造物の温度上昇を抑制する手法として「反射」と「断熱」の２種類があり、それぞれ単独で用いても、あるいは、組み合わせて用いても良い。
「反射」は通常、太陽光や熱線の反射作用を有する材料、例えばセラミックスや顔料などを単独で、あるいは、複種類を塗料樹脂に混合することにより、その効果を発揮する。
「断熱」は通常、中空ビーズ、シラスバルーン、中空セラミックスなどの中空物、および、気泡（または、発泡）を単独で、あるいは、複種類を塗料樹脂に混合することにより、その効果を発揮する。
【００１４】
断熱性塗料をコンクリート構造物へ塗布する方法は、刷毛塗り、ローラー塗り、コテ塗り、エアースプレー、エアーレススプレー、などの通常の方法が採用できるが、これらの方法のみに限定されるものではない。
断熱性塗料の塗膜厚さは、通常は数十μｍ〜数ｍｍ程度である。少なくとも５０μｍ未満では、コンクリート構造物の温度を下げ、アルカリ骨材反応の被害を軽減するという目的を果たさない。逆に、１０ｍｍを超える膜厚ではコンクリート構造物へ塗布する施工自体が困難になる。断熱性塗料に期待される効果と実構造物への施工性を考慮すると、望ましい塗膜厚さは０．５ｍｍ〜７．５ｍｍ程度である。
【００１５】
アルカリ骨材反応による被害を軽減するという目的からは、コンクリート構造物の温度を少しでも低下させれば良い。例え、１〜２℃の温度低下であっても、その温度低下に見合う分だけ被害を軽減することができる。本発明者らが実際のコンクリート構造物を丹念に調査した結果からは、コンクリート構造物の温度を約５℃低下させればアルカリ骨材反応による被害を軽減できることが判明している。したがって、コンクリート構造物に塗布する塗膜厚さとコンクリート構造物の温度の低下割合を考慮すると、断熱性塗料に求められる熱伝導率は０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下が好ましい。
【実施例１】
【００１６】
断面が１０ｃｍ×１０ｃｍ、長さが４０ｃｍのコンクリート直方体の供試体を作製した。このコンクリートには、普通ポルトランドセメント（電気化学工業株式会社製、等価アルカリ量Ｒ2Ｏeq＝０．５４％）を３００ｋｇ／ｍ3、川砂（姫川産、最大粒径５ｍｍ） を８１９ｋｇ／ｍ3、川砂利（姫川産、最大粒径２５ｍｍ）を７０９ｋｇ／ｍ3、オパール質反応性骨材（鹿児島県産、最大粒径１３ｍｍ） を３０４ｋｇ／ｍ3、水道水を１６５ｋｇ／ｍ3、ＡＥ減水剤をセメントに対し０．２５ｗｔ％を用いた。なお、苛性ソーダ（和光純薬工業株式会社製、試薬）を用いて、コンクリート１ｍ3当りの等価アルカリ量Ｒ2Ｏeqが１０ｋｇ／ｍ3に調整した。
【００１７】
このコンクリートを２８日間ビニール袋内にて湿空養生した後、直径２０〜４０μｍのセラミックス中空ビーズを混入したアクリル系エマルジョン塗料（株式会社日進産業社製商品名「シスタコート」、熱伝導率＝０．０５（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1））をコンクリート直方体全面に塗装厚さ１ｍｍにて塗布した。塗布完了1ヶ月後に、日中直射日光の当たる位置にコンクリート直方体を設置し、設置後のコンクリート長さ変化率の測定を２週間に1回の割合で１年間継続して測定した。長さ変化率の測定はコンタクトゲージ法にて実施した。測定開始１年後の長さ変化率を表１に示す。なお、試験には６本のコンクリート直方体を用いた。
また、比較として無塗装のコンクリート直方体（６本）の長さ変化率も表１に併記する。
【００１８】
【表１】
2005350273.tif 000002
【００１９】
実験番号１−１と実験番号１−２は、コンクリート直方体の1年間の膨張率が１０００×１０-6以下となり、アルカリ骨材反応の進行が抑制されている。一方、実験番号１−３と実験番号１−４は、コンクリート直方体の1年間の膨張率が１０００×１０-6を大きく上回り、アルカリ骨材反応が活発に進行している。
【実施例２】
【００２０】
断面が１５ｃｍ×１５ｃｍ、長さが５０ｃｍのコンクリート直方体の供試体を作製した。このコンクリートには、普通ポルトランドセメント（電気化学工業株式会社製、等価アルカリ量Ｒ2Ｏeq＝０．５４％）を４００ｋｇ／ｍ3、膨張材（電気化学工業株式会社製商品名「デンカＣＳＡ#２０」）を３０ｋｇ／ｍ3、石灰石粉末を５０ｋｇ／ｍ3、川砂（黒部川産、最大粒径５ｍｍ）を８６１ｋｇ／ｍ3、川砂利（黒部川産、最大粒径２５ｍｍ） を６１６ｋｇ／ｍ3、反応性骨材（輝石安山岩、能登産、最大粒径２０ｍｍ）を２６４ｋｇ／ｍ3、水道水を１７２ｋｇ／ｍ3、高性能ＡＥ減水剤をセメントに対し０．９ｗｔ％を用いた。なお、苛性ソーダ（和光純薬工業株式会社製、試薬）を用いて、コンクリート１ｍ3当りの等価アルカリ量Ｒ2Ｏeqが７．５ｋｇ／ｍ3に調整した。
【００２１】
このコンクリートを２８日間ビニール袋内にて湿空養生した後、シラスバルーンの中空球を混入したウレタン系エマルジョン塗料（熱伝導率＝０．０８（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1））を試作し、コンクリート直方体全面に塗装厚さ１．５ｍｍにて塗布した。塗布完了1ヶ月後に、日中直射日光の当たる位置にコンクリート直方体を設置し、設置後のコンクリート長さ変化率の測定を1ヶ月に1回の割合で６ヶ月間継続して測定した。長さ変化率の測定はコンタクトゲージ法にて実施した。測定開始６ヶ月後の長さ変化率を表２に示す。試験には５本のコンクリート直方体を用いた。
比較として無塗装のコンクリート直方体（５本）の長さ変化率も表２に併記する。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
実験番号２−１は、コンクリート直方体の６ヶ月間の膨張率が５００×１０-6程度となり、アルカリ骨材反応の進行が抑制されている。実験番号２−２は、コンクリート直方体の６ヶ月の膨張率が１０００×１０-6を大きく上回り、アルカリ骨材反応が活発に進行している。
【実施例３】
【００２４】
実施例１と同様に、断面が１０ｃｍ×１０ｃｍ、長さが４０ｃｍのコンクリート直方体の供試体を作製した。このコンクリートには、普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製、等価アルカリ量Ｒ2Ｏeq＝０．５６％）を４１０ｋｇ／ｍ3、陸砂（木更津産、最大粒径２．５ｍｍ）を２１８ｋｇ／ｍ3、砕砂（木更津産、最大粒径５ｍｍ）を５１７ｋｇ／ｍ3、砕石（青梅産硬質砂岩、最大粒径２５ｍｍ） を７７８ｋｇ／ｍ3、オパール質反応性骨材（鹿児島県産、最大粒径１３ｍｍ）を３３４ｋｇ／ｍ3、水道水を１６３ｋｇ／ｍ3、高性能ＡＥ減水剤をセメントに対し１．１ｗｔ％を用いた。なお、苛性ソーダ（和光純薬工業株式会社製、試薬）を用いて、コンクリート１ｍ3当りの等価アルカリ量Ｒ2Ｏeqが７．５ｋｇ／ｍ3に調整し、このコンクリートを２８日間ビニール袋内にて湿空養生した。
【００２５】
次に、実施例１で用いたセラミックス中空ビーズとアクリル系エマルジョンとの混合割合を変化させて、熱伝導率を０．００５〜１００（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）の塗料を作製し、コンクリート直方体全面に塗装厚さ１〜７．５ｍｍにて塗布した。塗布完了１ヶ月後に、日中直射日光の当たる位置にコンクリート直方体を設置し、設置後のコンクリート長さ変化率の測定を１ヶ月に１回の割合で１年間継続して測定した。塗料の熱伝導率と測定開始１年後の長さ変化率の関係を図１に示す。
【００２６】
コンクリートに塗装した塗料の膜厚にもよるが、熱伝導率が０．１〜１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）の範囲において、アルカリ骨材反応による膨張率が急激に大きくなる。膜厚が１ｍｍ〜７．５ｍｍ程度の範囲であれば、塗料の熱伝導率が０．１（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）以下においてアルカリ骨材反応の進行を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、コンクリート構造物の表面処理方法、詳しくは、アルカリ骨材反応により被害を受けているコンクリート構造物、または、アルカリ骨材反応により被害を受ける可能性があるコンクリート構造物に対するコンクリート構造物の表面処理方法であり、アルカリ骨材反応による被害を低減することができる。また、本発明は、アルカリ骨材反応の被害の可能性の有無に関らず、一般にコンクリート構造物の表面処理工法としても応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】塗料の熱伝導率と測定開始１年後の長さ変化率の関係
【符号の説明】
【００２９】
ｔ：コンクリート直方体全面への塗装厚さ
【図１】
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