(57)【要約】【課題】コンクリート構造物表面に塗着することで、強靱な防食性の固化体皮膜を形成する。【解決手段】純硫黄にオレフィン系ポリマーを添加した改質硫黄の単体ないしはこれと無機質添加材の混合物を加熱溶融し、コンクリート構造物１０の表面に塗着するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物表面に塗着する防食性吹付材であって、
純硫黄に改質添加剤を添加した改質硫黄の単体ないしはこれと無機質添加材とからなり、加熱溶融されて吹き付けるものであることを特徴とする防食性吹付材。
【請求項２】
請求項１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％添加混合するものであることを特徴とする防食性吹付材。
【請求項３】
請求項２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防食性吹付材。
【請求項４】
請求項２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ことを特徴とする防食性吹付材。
【請求項５】
請求項４において、前記骨材が硅砂であることを特徴とする防食性吹付材。
【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形成することにより防食性を向上させるための吹付材に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントコンクリートは長期耐久性を有する経済的な構造材料として多く用いられていたが、最近になって、下水道施設の構造物に比較的早い時期に腐食が見られ、その原因が下水道中の細菌の働きにより生成された硫酸によることがわかってきた。
【０００３】
これらの腐食を防止する対策として、特に下水道施設などの高腐食性環境下では、コンクリートによる防食層を形成する方法や、塗布型ライニング工法、シートライニング工法などにより、コンクリート構造物表面を保護する方法が実用化されている。
【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、コンクリートによる防食層の形成方法では、防食層となるコンクリートそのものが腐食するため、定期的な補修が必要である。加えて必要な構造部材厚に加えて防食層の厚みが必要になるため、構造物厚みが不必要に厚くなる課題があった。
【０００５】
これに対し、塗布型ライニング法や、シートライニング法ではライニングされる材料そのものの防食性は確保される。しかし、使用されている材料は、コンクリートに対して線膨張率が大きく異なっていたり、付着力が低いなど、コンクリートに対するなじみが悪く、これらにより剥離などの問題があり、ピンホールや接合部などから腐食が進行する課題があった。
【０００６】
ところで、本発明者らは、純硫黄にオレフィン系ポリマーを添加混合した改質硫黄の固化体が遮水性、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、またコンクリートとのなじみが良好であることに着目した。
【０００７】
本発明は、係る知見に基づきなされたものであり、その目的は、コンクリート構造物表面に塗着することで、強靱な防食性の固化体皮膜を形成するようにした防食性吹付材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため本発明の防食性吹付材は、コンクリート構造物表面に塗着する防食性吹付材であって、純硫黄に改質添加剤を添加した改質硫黄の単体ないしはこれと無機質添加材とからなり、加熱溶融されて吹き付けるものであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明では、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２０〜７０ｗｔ％添加混合するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において、前記無機質添加材は石炭灰であることが望ましい。
【００１１】
さらに、前記無機質添加材の一部を平均粒径１５０μm程度の骨材に置き換えてもよく、骨材としては硅砂であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
コンクリート構造物表面に吹き付けられ、直ちに固化して形成される改質硫黄の固化体皮膜は、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、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。
【００１３】
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が向上する。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で、固化体皮膜の表面性状を変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に用いられる改質硫黄は、純硫黄にオレフィン系ポリマー（改質添加剤）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である。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
前記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。
【００１９】
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。
【００２０】
無機系添加材としては、石炭灰が好ましい。石炭灰は、石炭をボイラーで燃焼した後、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。これは吹き付けた固化体皮膜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。
【００２４】
次に、以上の混合物の吹付方法の一例について、図１を用いて説明する。図において、吹付装置は前記改質硫黄単体、あるい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１００〜２００℃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。
【００２５】
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に向けて吹付けることにより、溶融材料は構造物１０に接触し、直ちに冷却して所定厚みの固化体皮膜１１を構造物１０の表面に形成する。
【００２６】
このようにして形成された固化体皮膜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。
【００２７】
施工対象となるコンクリート構造物としては、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】
【００２８】
次に本発明の実施例を説明する。  
防食性吹付材として、純硫黄単体、改質硫黄単体、各種配合比の改質硫黄と無機添加材の混合物をそれぞれ風乾状態のコンクリート平板に溶融吹付し、付着力を試験した。  
なお無機添加材としては、平均粒径０．１ｍｍ以下の乾燥した石炭灰及び粒径０．１５〜４．７５ｍｍ程度の乾燥スラグの二種を用いた。
【００２９】
試験体は、図２に示すごとく、所定寸法に形成されたコンクリート平板２０に対し所定厚みに塗工した各組成の防食性吹付材被覆膜２１の表面にエポキシ樹脂接着剤２２を介して引っ張り試験用の構成アタッチメント２３を接着し、その両側に切欠き２４を形成したものであり、試験体のアタッチメント２３を引張り試験機に結合して、同一組成の試料に対し引張り試験を３回行い、その付着強さを測定した。
【００３０】
測定結果を図３に示す。なお、図中の破線は、断面修復材（モルタル工）の品質規格、あるいは標準状態における防食被覆工法品質規格値を示し、この値を上回ることが望ましい。
【００３１】
図３に示すように、純硫黄のコンクリートに対する付着強さは、０．６Ｎ／ｍｍ２程度で、試験体はコンクリートと硫黄との境界面で剥離した。
【００３２】
これに対し、改質硫黄単体の付着強さは、２．４Ｎ／ｍｍ２程度で、被覆材料の規格値である１．５Ｎ／ｍｍ２を十分に満足した。なお、試験体は、コンクリート表面に一部硫黄が付着したまま残ったが、ほとんどはコンクリートと硫黄との境界で剥離した。
【００３３】
また、改質硫黄と石炭灰との混合物である改質硫黄７５％：石炭灰２５％では改質硫黄単体と変わりが無く、６０％：４０％で２．５Ｎ／ｍｍ２程度、５０％：５０％で３．３Ｎ／ｍｍ２程度と最高値を示した。
【００３４】
さらには、改質硫黄とスラグとの混合物の場合には付着強さは小さくなった。この原因はスラグそのものの粒度が大きく、ばらつきがあるため、均質な塗布が困難になったためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に用いる吹付装置の概略説明図である。
【図２】実施例における試験体の説明図である。
【図３】各種配合における付着力試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  コンクリート構造物
１１  固化体皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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