(57)【要約】      （修正有）【課題】貯蔵性、作業性に優れ、コンクリート構造物の修復に使用できる十分な強度と耐久性を持ち、有害成分が溶出しにくいエポキシ樹脂接着剤を提供する。【解決手段】コンクリート構造物の補修補強に用いるエポキシ樹脂接着剤であって、エポキシ樹脂化合物からなる主剤と、前記エポキシ樹脂化合物を硬化させる硬化剤とからなり、前記主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に微粉球状アッシュを含有させた構成としている。この場合において、微粉球状アッシュにはフライアッシュを用いることができる。【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補修補強に用いるエポキシ樹脂接着剤であって、エポキシ樹脂化合物からなる主剤と、前記エポキシ樹脂化合物を硬化させる硬化剤とからなり、前記主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に微粉球状アッシュを含有させてなることを特徴とするエポキシ樹脂接着剤。
【請求項２】
前記微粉球状アッシュは、フライアッシュを用いることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂接着剤。
【請求項３】
前記主剤中における微粉球状アッシュの配合量は、前記主剤中に６５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載のエポキシ樹脂接着材。
【請求項４】
前記硬化剤中における微粉球状アッシュの配合量は、前記硬化剤中に７５重量％以下であることを特徴とする請求項１記載のエポキシ樹脂接着剤。
【請求項５】
前記主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に沈降分離防止材を含有させてなることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂接着剤。
【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補修補強に用いる、強度および耐久性に優れたエポキシ樹脂接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速道路、橋梁等のコンクリート構造物の補修補強に使用される材料として、強度、耐久性、施工性が優れている高分子材料が広く利用されている。この高分子材料の中でもコンクリートと親和性の良いエポキシ樹脂接着剤が普及している。エポキシ樹脂接着剤はエポキシ基を含有する化合物をアミン類や、酸無水物などで硬化させる接着剤である。エポキシ樹脂接着剤は接着性や耐薬品性に優れているため、接着剤、樹脂モルタル、注入材、塗り床材、塗料などに広く用いられている。エポキシ樹脂接着剤の基本成分はエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂接着剤には機械的特性、耐久性や耐摩耗性の向上、増量、適度な厚さを有する塗布層の形成などの目的で充填材と呼ばれる無機質粉体が添加されている。この無機質粉体への要求条件としては使用目的によって様々であるが、一般には１０ミクロン以下で樹脂成分に不活性で硬度が大きいことなどが挙げられる。特許文献１にはエポキシ樹脂主剤とその硬化剤とからなる２液型のエポキシ樹脂組成物に軟化材、充填材等を配合することが開示されている。
【０００３】
一方、石炭火力発電所では石炭を燃焼させて電気エネルギーをつくりだした後に、クリンカアッシュ、フライアッシュなどの石炭灰が副生成物として生成される。クリンカアッシュは火炉から落下するものであり、ボトムアッシュと称されており、全発生量の３〜１５％である。また、フライアッシュは残りの焼塵であり、主に電気集塵機などによって高い効率で捕集される微粒子である。フライアッシュは、再生資源として有効活用するため、現在ではセメント原料やコンクリート混和材をはじめ、建材、地盤改良材など多くの分野でその使用用途が広がっている。特許文献２では石炭火力発電所から排出されるフライアッシュ、クリンカアッシュを再生資源としてセラミック建材に利用することが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−８０６９６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２８８５９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、これまで高分子系の接着剤に添加されている充填材としては、特許文献１に開示されているように微粉状のシリカやケイ酸カルシウム、ケイ藻土や炭酸カルシウム、酸化鉄、水酸化アルミニウム、タルクおよびバライト粉などであるが、破砕粉体の形状により配合樹脂の流動性が悪くなり、その結果、施工時における作業性が劣る等の問題があった。また、流動性のよい球形状の無機質バルーンは高価格であるため原料として使いにくい難があり、したがって安価で流動性が良く、しかも安定した品質の球形状物質の供給が望まれている。
【０００５】
また、前述の石炭灰を接着剤製造に用いると、樹脂成分との混和性が悪く均一な組成物調製が困難という問題があった。特に、集塵捕集されたままの石炭灰は、灰中に含まれる銅およびその他の有害物質が水に溶出し環境汚染の原因となる恐れがあった。よって、この問題を解決できなければ石炭灰を充填材として用いることが困難となってしまう。また、石炭灰を添加した接着剤は、製造後１週間以内では使用に支障はないが、三ヶ月ほど保存した調製物では充填した石炭灰の沈降分離、ケーキングなどによる貯蔵安定性が劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は火力発電所から排出される球形をした微粉球状アッシュは硬度が従来使用されている充填材に近く、樹脂成分に不活性であり従来使用の充填材に変えられる性能を示している点に着目し、石炭灰の有効利用を図るものである。すなわち、本発明はエポキシ樹脂接着剤の主剤と硬化剤に微粉球状アッシュを充填材として使用することで、従来の充填材による流動性が悪いという欠点を改良し、エポキシ樹脂接着剤の流動性向上を図ることを目的としている。また、本発明は、硬化生成物中の有害物質が溶出しにくいエポキシ樹脂接着剤を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明に係るエポキシ樹脂接着剤は、コンクリート構造物の補修補強に用いるエポキシ樹脂接着剤であって、エポキシ樹脂化合物からなる主剤と、前記エポキシ樹脂化合物を硬化させる硬化剤とからなり、前記主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に微粉球状アッシュを含有させてなることを特徴としている。
【０００８】
この場合において、前記微粉球状アッシュは、フライアッシュを用いることを特徴としている。また、前記主剤中における微粉球状アッシュの配合量は、前記主剤中に６５重量％以下であることを特徴としている。さらに、前記硬化剤中における微粉球状アッシュの配合量は、前記硬化剤中に７５重量％以下であることを特徴としている。また、前記主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に沈降分離防止材を含有させてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記に示す本発明に係るエポキシ樹脂接着剤によれば、主剤または硬化剤の少なくとも一方に微粉球状アッシュを配合している。したがって配合樹脂の流動性が従来タイプの充填材より良くなり混合前における主剤および硬化剤の貯蔵安定性に優れ、また、混合後における取り扱いが容易であるなど作業性に優れている。
【００１０】
また、主剤中における微粉球状アッシュの配合量は、主剤中に６５重量％以下であり、硬化剤中における微粉球状アッシュの配合量は、硬化剤中に７５重量％以下である。したがって、混合樹脂は流動性を有しているため微粉球状アッシュ表面を十分に包み込むことができ、硬化後の硬化生成物からアッシュ中の有害物質が溶出しにくい。また、主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に沈降分離防止材を添加することにより、混合後に生じる液組成物の分離や充填材の沈降分離を防止するとともに、接着剤を天井等に施工した場合の塗布層のたれ落ちを防止することができる。
【００１１】
さらに、火力発電所から排出する副生成物の石炭灰のうち特に微粉球状アッシュを有効利用することができる。安価な微粉球状アッシュを用いることによりエポキシ樹脂接着剤に用いる材料費のコストの低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るエポキシ樹脂接着剤について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係るエポキシ樹脂接着剤は二液型であって、主成分をエポキシ樹脂とし常温で液状の主剤と、前述のエポキシ樹脂を硬化させる常温で液状の硬化剤、および微粉球状アッシュよりなる充填材で構成されている。
【００１３】
まず、エポキシ樹脂である主剤は常温で液状のものを用いることにより主剤を液状とすることができる。本発明における主剤は、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂化合物、ノボラック型エポキシ樹脂化合物、グリシジルアミン型エポキシ樹脂化合物、ポリグリコール型エポキシ樹脂化合物などを用いることができる。
【００１４】
また、本発明において、主剤の流動性を向上させるために分子内に１個または複数個のエポキシ基を有する化合物を反応性希釈剤として、主剤に３５重量％以下で配合することができる。前述の分子内に１個以上のエポキシ基を含む化合物としては、ブチルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルなど一般に使用される希釈剤を用いることができる。
【００１５】
さらに、主剤にその他の成分として、無機質顔料、無機質増粘材、高分子化合物、カップリング剤、界面活性剤などを必要に応じて適宜配合することができる。エポキシ樹脂接着剤の施工対象に応じて上記成分を配合することにより、沈降防止、耐食性、接着性、混合性等の機能を付加することができる。特に沈降分離防止材として無機質増粘材を主剤に添加した場合、後述の実施例で示すように液状成分の分離や充填材の沈降が低下し、主剤の長期保存に適している。また、エポキシ樹脂接着剤にある程度の粘度を付加させることにより、施工対象が天井面、側面あるいは傾斜面の場合に接着材を使用した後に生じる塗布層のたれ落ちを防止することができる。よって、混合液の流動性を維持あるいは強化するため沈降分離防止効果のある無機質増粘材を用いることが望ましい。なお、本実施例では無機質増粘材にセピオライト粉末を用いて説明するが、無機質増粘材はこれに限定されるものではない。
【００１６】
次に、エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤は常温で液状のものを用いることにより硬化剤を液状とすることができる。本発明における硬化剤としてはアミン系化合物、アミドアミン、ポリアミド、メルカプタン化合物を用いることができる。また、硬化剤は単独または複数の化合物の組み合わせで用いてもよい。
【００１７】
本発明に用いられるアミン系化合物は、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミンのほか、これらアミン化合物をエポキシ樹脂やマンニッヒ反応で変性した変性アミンも用いることができる。
さらに本発明において硬化剤はその他の成分として、第三級アミンやフェノール化合物などの硬化促進剤、無機質増粘材、高分子化合物、界面活性剤などを必要に応じて適宜配合することができる。エポキシ樹脂接着剤の施工対象に応じて上記成分を配合することにより、沈降防止、耐食性、接着性、混合性、硬化促進等の機能を付加することができる。また、特に沈降分離防止材として無機質増粘材を添加した場合、前述同様に混合液の沈降分離防止と流動性を維持する効果が得られる。なお、増粘材は主剤または前記硬化の少なくとも一方に含有させることができる。
【００１８】
本発明において主剤または硬化剤の少なくとも一方に配合する微粉球状アッシュは、例えば密度２．０〜２．４ｇ／ｃｍ3、平均粒子径０．５ｍｍ以下の球形微粒子のフライアッシュを用い、その主成分はシリカ（ＳｉＯ2）とアルミナ（Ａｌ2Ｏ2）の微粉末である。フライアッシュを得る方法は特に限定されるものではないが、例えば火力発電所における副産物として極めて安価に且つ大量に入手可能である。よって、このフライアッシュを用いることでエポキシ樹脂接着剤の材料費の低コスト化を図ることができる。なお、本実施形態では微粉球状アッシュにフライアッシュを用いて説明するが、フライアッシュの他にも微粉球形のアッシュであればこれに限定されるものではない。
【００１９】
エポキシ樹脂を主成分とする主剤は常温で液状であるが、微粉球状アッシュの混入効果を発揮させるため粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは２００〜９００ｍＰａ・ｓである。粘度が上限値を超えると、流動性が低下して微粉球状アッシュとの親和や濡れ性が悪くなり、液体成分が微粉球状アッシュを十分に包み込むことができなくなるほかに、微粉球状アッシュに含まれる有害成分の溶出阻止効果が低下するからである。
【００２０】
また、本発明における硬化剤は常温で液状であるが、微粉球状アッシュの混入効果を発揮させるため粘度が８００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは１００〜７００ｍＰａ・ｓである。粘度が上限値を超えると前述同様に液体量が減少し微粉球状アッシュに含まれる有害成分の溶出阻止効果が低下するからである。
【００２１】
本発明において主剤に混入する微粉球状アッシュの配合量は６５重量％以下、好ましくは５〜６０重量％が望ましい。５重量％未満の配合量は微粉球状アッシュの混入効果が発揮されないからである。また、６５重量％を超える混入量は主剤の流動性が悪化し作業性が悪くなるからである。
【００２２】
本発明において硬化剤に混入する微粉球状アッシュの配合量は７５重量％以下、好ましくは１０〜７５重量％が望ましい。１０重量％未満の配合量は微粉球状アッシュの混入効果が発揮されないからである。また、７５重量％を超える混入量は硬化剤の流動性が悪化し作業性が悪くなるからである。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
（実施例１）主剤については、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂５３１ｇとエポキシ基１個を有する反応性希釈材１３３ｇと、無機質顔料３３ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）５３ｇを加え均一に混合し主剤とした。硬化剤については、アミドアミン５８８ｇと第三級アミン７４ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）８８ｇを加え均一に混合し硬化剤とした。得られた主剤の７５０ｇにフライアッシュ２５０ｇを加え撹拌機で均一に混合し主剤１０００ｇを得た。得られた主剤は取り扱い性の良好な粘度で、三ヶ月の静置保存で液組成物の分離や充填材の沈降分離がなく良好な貯蔵安定性を示した。硬化剤はここで得られた硬化剤７５０ｇにフライアッシュ２５０ｇを加え、撹拌機で均一に混合し硬化剤１０００ｇを得た。得られた硬化剤は取り扱い性が良好な粘度で、三ヶ月の静置保存で液組成物の分離や充填材の沈降分離がなく、良好な貯蔵安定性を示した。この主剤２２２重量部と硬化剤の１００重量部を混合しエポキシ樹脂接着剤３２２重量部を得た。このエポキシ樹脂接着剤は粘度、流動性も良好でコンクリート壁に塗布した塗布層のたれ落ちはなかった。また、断面修復用途では、エポキシ樹脂１重量部に対し細骨材４重量部で混合したレジンモルタルが取り扱い性もよくコンクリート面に厚さ２ｃｍで塗布しても剥落することなく、施工性も良好であった。
【００２４】
（実施例２）主剤についてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３６４ｇとエポキシ基１個を有する反応性希釈材９１ｇと、無機質顔料２３ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）２２ｇを加え均一に混合し主剤とした。硬化剤については、アミドアミン４０８ｇと第三級アミン５１ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）４１ｇを加え均一に混合し硬化剤とした。得られた主剤の５００ｇにフライアッシュ５００ｇを加え撹拌機で均一に混合し主剤１０００ｇを得た。得られた主剤は取り扱い性のよい粘度で、三ヶ月の静置保存で液組成物の分離や充填材の沈降分離がなく、良好な貯蔵安定性を示した。硬化剤はここで得られた硬化剤２５０ｇにフライアッシュ２５０ｇを加え、撹拌機で均一に混合し硬化剤５００ｇを得た。得られた硬化剤は取り扱い性のよい粘度で、三ヶ月の静置保存で液組成物の分離や充填材の沈降分離がなく、良好な貯蔵安定性を示した。この主剤２２４重量部と硬化剤の１００重量部を混合しエポキシ樹脂接着剤３２４重量部を得た。このエポキシ樹脂接着剤は粘度、流動性も良好でコンクリート壁に塗布した塗布層のたれ落ちはなかった。
【００２５】
（実施例３）主剤についてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂２９６ｇとエポキシ基１個を有する反応性希釈材７４ｇと、無機質顔料１９ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）１１ｇを加え均一に混合し主剤とした。硬化剤については、アミドアミン３２０ｇと第三級アミン４０ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）４０ｇを加え均一に混合し硬化剤とした。得られた主剤の４００ｇにフライアッシュ６００ｇを加え撹拌機で均一に混合し主剤１０００ｇを得た。得られた主剤は取り扱い性のよい粘度で、三ヶ月の静置保存で液組成物の分離や充填材の沈降分離がなく、良好な貯蔵安定性を示した。また硬化剤はここで得られた硬化剤４００ｇにフライアッシュ６００ｇを加え撹拌機で均一に混合し硬化剤１０００ｇを得た。得られた硬化剤は取り扱い性のよい粘度で、三ヶ月の静置保存で液組成物の分離や充填材の沈降分離がなく、良好な貯蔵安定性を示した。この主剤２１６重量部と硬化剤の１００重量部を混合しエポキシ樹脂接着剤３１６重量部を得た。このエポキシ樹脂接着剤は粘度、流動性もありコンクリート壁に塗布した塗布層のたれ落ちはなかった。
【００２６】
（実施例４）主剤についてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂５７１ｇとエポキシ基１個を有する反応性希釈材１４３ｇと、無機質顔料３６ｇとを混合し主剤７５０ｇを得た。硬化剤については、アミドアミン６６７ｇと第三級アミン８３ｇとを混合し硬化剤７５０ｇを得た。得られた主剤の７５０ｇにフライアッシュ２５０ｇを加え撹拌機で均一に混合し主剤１０００ｇを得た。得られた主剤は流動性が大きい低粘度液でチキソトロピックインデックスは１．１の値で、ほとんど揺変性を示さず、２４時間の静置で充填材が沈降し充填材の濃縮した汚泥状の下層と微粒子の充填材を少量含んだ上層液に分離した。また１週間静置した後では充填材の沈降分離が進み上層は充填材を含まない液状成分だけとなった。硬化剤は上記で得られた硬化剤７５０ｇにフライアッシュ２５０ｇを加え、撹拌機で均一に混合し硬化剤１０００ｇを得た。得られた硬化剤は流動性が大きい低粘度液でチキソトロピックインデックスは１．６の値で僅かに揺変性を示しているが、２４時間の静置で充填材が沈降し充填材の濃縮したケーキ状の下層と微粒子充填材を僅か含んだ上層液に分離した。また１週間静置した後では充填材の沈降分離が進み上層は充填材を含まない透明な液状成分だけとなった。
【００２７】
（実施例５）主剤についてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂４５７ｇとエポキシ基１個を有する反応性希釈材１１４ｇと、無機質顔料２９ｇとを混合し主剤６００ｇを得た。硬化剤は、アミドアミン５３３ｇと第三級アミン６７ｇとを混合し硬化剤６００ｇを得た。得られた主剤の６００ｇにフライアッシュ４００ｇを加え撹拌機で均一に混合し主剤１０００ｇを得た。得られた主剤は流動性のよい低粘度液でチキソトロピックインデックスは１．４の値で、僅かに揺変性を示しているが２４時間の静置で充填材が沈降し充填材の濃縮した汚泥状の下層と微粒子の充填材を少量含んだ上層液に分離した。また１週間静置した後では下層はケーキ状を示し、上層は充填材を含まない液状成分に分離した。硬化剤は上記で得られた硬化剤６００ｇにフライアッシュ４００ｇを加え、撹拌機で均一に混合し硬化剤１０００ｇを得た。得られた硬化剤は流動性が大きい低粘度液でチキソトロピックインデックスは２．８の値で揺変性を示しているが、２４時間の静置で充填材が沈降し充填材の濃縮したケーキ状の下層と微粒子充填材を僅か含んだ上層液に分離した。また１週間静置した後では充填材の沈降分離が進み上層は充填材を含まない透明な液状成分だけとなった。
【００２８】
（実施例６）主剤については、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂８００ｇとエポキシ基１個を有する反応性希釈材２００ｇと、無機質顔料５０ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）６０ｇを加え均一に混合し主剤とした。硬化剤については、アミドアミン４００ｇと第三級アミン５０ｇとを混合し、得られた混合物に無機質増粘材（セピオライト粉末、平均粒子径０．４ｍｍ）６０ｇを加え均一に混合し硬化剤とした。得られた主剤の２２２ｇと硬化剤１００ｇを計量し、その主剤と硬化剤にフライアッシュを後述する添加比率に変えて添加し撹拌機で均一に攪拌混合した組成物を得た。
【００２９】
前述の実施例６より得られたエポキシ樹脂接着剤の強度試験結果を図１に示す。図１（１）は石炭灰添加率を６０％まで変化させたエポキシ樹脂接着剤、および石炭灰を添加していないエポキシ樹脂接着剤の強度試験結果を表し、図１（２）はその結果をグラフ化したものである。図１に示すように、石炭灰添加量の増加とともに圧縮強度および引張強度が増加し、石炭灰を添加する有用性が明らかとなった。また、石炭灰無添加のデータと比べてみても石炭灰を添加することにより各種強度が増加する良好な結果が得られた。
【００３０】
次に、本実施形態に係るエポキシ樹脂接着剤の溶出試験結果を図２に示す。図２に示すように、石炭灰と石炭灰を含有させたエポキシ樹脂接着剤とを比べた場合、灰中に含まれる各種有害成分の溶出量が減少している。これは、微粉球系アッシュが球形であるため転がり抵抗が少なく液体樹脂と混合した場合に絡みつくことがなく、また、配合溶液の粘度および配合比によって流動性を有する液体成分が微粉球系アッシュ表面を包み込み硬化物を生成することにより、硬化後のエポキシ樹脂接着剤から有害物質の溶出を防止しているためである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係るエポキシ樹脂接着剤の強度試験結果を示す図である。
【図２】本実施形態に係るエポキシ樹脂接着剤の溶出試験結果を示す図である。
【図１】
2005239788.tif 000002
【図２】
2005239788.tif 000003