(57)【要約】【課題】この発明は、長期の耐久性を持つ複数の表面塗布剤の適正な選択及び処理工法の適用により、コンクリート構造物を塩害、凍害、中性化、アルカリ骨材反応等の劣化因子から保護すると共に、表面に撥水性もしくは親水性を付与し美観を保持したまま、その耐久性を向上させ、ライフサイクルコストの低減に寄与する表面塗布工法及び表面加熱処理工法の提供。【解決手段】アルカリ金属イオン源を配合したケイ酸塩系無機質改質剤もしくはシラン系浸透性吸水防止剤及びポリシラザン化合物を主成分とする無機質高機能コート剤を適用する表面塗布工法及び表面塗布加熱処理工法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面塗布型含浸剤及びポリシラザン化合物を主成分とする無機質高機能コート剤を適用する事を特徴とするコンクリート劣化防止または劣化抑制工法。
【請求項２】
アルカリ金属イオン源を配合したケイ酸塩系無機質改質剤及びポリシラザン化合物を主成分とする無機質高機能コート剤を適用する事を特徴とする請求項１記載のコンクリート劣化防止または劣化抑制工法。
【請求項３】
シラン系浸透性吸水防止剤及びポリシラザン化合物を主成分とする無機質高機能コート剤を適用する事を特徴とする請求項１記載のコンクリート劣化防止または劣化抑制工法。
【請求項４】
適用時に加熱処理を施す事で劣化防止もしくは劣化抑制効果及び耐久性を増大させ、施工後の養生期間が不要となる事で施工時間の短縮によるライフサイクルコストの低減効果が有り、積雪寒冷地での冬季間の施工が可能となる事を特徴とする請求項１記載の工法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項もしくは複数項を適用し劣化防止または劣化要因の浸透抑制性能を付与されたコンクリート及びコンクリート二次製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、長期の耐久性を持つ複数の表面塗布剤の適用によりコンクリート構造物を塩害、凍害、中性化、アルカリ骨材反応等の劣化因子から保護すると共に、表面に遮水性及び撥水性を付与し美観を保持しながらコンクリートの耐久性を向上させ、ライフサイクルコストの低減に寄与する表面塗布工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物は本来高い耐久性を持ち、設計時の耐用年数も５０年〜１００年とされて来たが、社会環境の変化や厳しい自然環境での構築、供用が多くなる事により、耐用年数経過前にコンクリートの劣化が顕著になる例が多く報告されている事態となっている。特に積雪寒冷地や塩害地域における凍結融解や塩害による劣化および複合劣化、中性化やASR（アルカリ骨材反応）等によるコンクリート構造物の劣化が社会問題化し、これら劣化の要因や主な原因の究明が進む事により、様々な対策が講じられてきた。具体的にはコンクリート水セメント比の低減による高強度化、膨張剤等の混和剤混入及びシリカフューム、高炉スラグ等の混入などコンクリートを構成するセメントの組成変更、良好な骨材の成分や産地の指定、新設打設後のコンクリートについては、打設後のミスト養生やバルーン養生等の工法採用、表面に乾燥収縮低減剤や養生剤を塗布する方法、新設・既設コンクリート表面をポリマーセメント、エポキシ樹脂等で被覆する工法、有機・無機塗料やセメント系、ケイ酸質系、シラン系材料による塗膜形成、浸透、注入による表層強化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２０００−０４４３１７
【特許文献２】特開２００２−１９３６８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上の工法、対策のうち、新設コンクリートついては、近年国内での資源枯渇により優良な骨材調達が難しくなっており、海外調達についても新興国の需要が増大し調達コストが上昇、今後は調達自体が難しくなって行く事が予想される。同じくセメント組成の変更、混和剤等の使用量の増加も同じくコストの上昇圧力となっている事、打設後のコンクリート表面処理・被覆対策については、使用材料自体の劣化が早く、短い間隔での再施工が必要となる為、ライフサイクルコストが増大する事から、今後増加が予想される維持補修対策が必要となる全ての既設構造物への対策をして行く事は難しくなると想定される。
そこで、この発明は、従来使用されていた材料に比べ、自体が高い耐候性、耐久性を持つ素材を採用し、比較的施工が簡単な表面塗布工法で、新設及び既設コンクリート構造物の凍結融解、塩害、中性化、ASR（アルカリ骨材反応）、化学浸食等による劣化やこれらによる複合劣化を防止または抑制すると共に、施工に使用した材料の耐久性を向上する工法、手法を考案し、従来の一般的工法に比べ耐候性、耐久性が高い事から、再施工の間隔を延ばす事が可能となる。且つ表面意匠を保持する事で維持管理に要する費用を低減、総じてコンクリート構造物のライフサイクルコストの低減に寄与する工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、第一発明は、表面塗布型含浸剤とポリシラザン化合物を主成分とする無機質系高機能コーティング剤を適用する事を特徴とするコンクリート劣化防止または劣化抑制工法である。
【０００６】
以上の課題を解決するために、第二発明は、アルカリ金属イオン源を配合したケイ酸塩系改質剤とポリシラザン化合物を主成分とする無機質系高機能コーティング剤を適用する事を特徴とする項目００５記載のコンクリート劣化防止または劣化抑制工法である。
【０００７】
第三発明は、シラン化合物を主成分とするシラン系浸透性吸水防止改質剤とポリシラザン化合物を主成分とする無機質系高機能コーティング剤を適用する事を特徴とする項目００５記載のコンクリート劣化防止または劣化抑制工法である。
【０００８】
第四発明は、適用時にコンクリート表面を加熱処理する事で乾燥させ表面塗布型含浸剤をコンクリート表面に塗布、含浸させた後、塗布表面に加熱処理を施し十分乾燥させた後ポリシラザン化合物を主成分とする無機質系高機能コート剤を塗布、加熱処理を施す事で、施工後の養生期間を短縮もしくは不要とする事が出来、施工に要する時間短縮が可能となり、工期の短縮、施工コストの縮減を可能とする事を特徴とする項目００５記載のコンクリート劣化防止または劣化抑制工法である。
【０００９】
第五発明は、前記第一、第二、第三、第四発明を適用し劣化防止または抑制性能を付与されたコンクリート及びコンクリート二次製品である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルカリ金属シリケートを配合したケイ酸塩系化合物を主成分とする浸透性改質剤がコンクリート表層部に浸透しコンクリート成分の水酸化カルシウム、水と反応しＣ-Ｓ-Ｈゲル状生成物によりコンクリート表層部の細孔、マイクロクラックを閉塞、緻密化し。次に適用するポリシラザン化合物を主成分とする高機能コーティング剤がコンクリート表面（表面細孔内部及びクラック内部を含む）基材との結合力が高く、耐久・耐候性の高い無機質膜を生成し、水、塩化物、二酸化炭素、酸素、腐食性ガス等の劣化要因の内部への浸透を防止又は抑制し、さらに化学薬品に対する防食性能を付与する。
【００１１】
本発明によれば、シラン系化合物を主成分とする浸透性吸水防止改質剤は、コンクリート表層部に浸透しコンクリート表層部に撥水、遮水性を付与する事で水の浸透を防止または抑制する。次に適用するポリシラザン化合物を主成分とする高機能コーティング剤がコンクリート表面（表面細孔内部及びクラック内部を含む）基材との結合力が高く、耐久・耐候性の高い無機質膜を生成し、水、塩化物、二酸化炭素、酸素、腐食性ガス等の劣化要因の内部への浸透を防止又は抑制し、さらに化学薬品に対する防食性能を付与する。
【００１２】
ポリシラザン化合物を主成分とする高機能コーティング剤が生成する無機質膜を加熱処理する事で、撥水性及び劣化因子の浸透抑制性能をコンクリート表層部に処理終了後、ただちに付与する事が出来る。
【００１３】
加熱処理作業終了後、ただちに本発明工法で施工したコンクリートは供用（使用）が可能となり、通常同種の製品や工法適用時に必要な施工後の乾燥採暖（２０℃程度）養生の必要が無い。したがって施工後に長期間に亘り施工対象コンクリート表面を防水シート等で雨等から保護する必要が無く、積雪寒冷地においての冬季施工性も向上し、通年施工が可能となる。また適用に際しての補助コスト（採暖養生、仮設等費用）を低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態を示す。表面塗布型含浸剤が２〜４０mm浸透し表層部を疎水緻密化、無機質高機能コート剤がコンクリート表面及び細孔内部、マイクロクラック内部表面をコーティングする。
【図２】本発明を適用したコンクリートの吸水試験方法。
【図３】吸水試験データ。
【図４】コンクリート表面撥水状況（ケイ酸塩系改質剤+ポリシラザン系コート剤）
【図５】中性化促進試験後試験体（左）無塗布（右）発明工法適用。
【図６】凍結融解スケーリング試験データ。
【図７】凍結融解スケーリング試験での試験体表面（無塗布）の状況変化。（左）試験前（右）試験終了後
【図８】凍結融解スケーリング試験での試験体表面（発明工法１）の状況変化。（左）試験前（右）試験終了後
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明はケイ酸塩系改質剤、シラン系浸透性吸水防止改質剤とポリシラザン化合物を主成分とする高機能コーティング剤を適用し、さらに熱処理工程を加えることで、短時間で保護膜を生成しコンクリートの耐久性を向上させる工法である。以下本発明の構成要件につき説明する。
【００１６】
ケイ酸塩系改質剤とは、ナトリウムシリケート水溶液もしくはリチウムシリケート水溶液にアルカリ金属イオン源を配合した製品である。
【００１７】
ケイ酸塩系改質剤にはシラン系化合物を配合した製品も含まれる。
【００１８】
シラン系浸透性吸水防止改質剤はアルキルアルコキシシラン、アルキルアルコキシシロキサン等を主成分とする製品である。
【００１９】
本発明に係る好適な高機能コーティング剤はポリシラザン系化合物（１０〜４０重量％）とヘキサメチルジシロキサン（６０〜９０重量％）を合計１００重量％となるよう配合し得られたもの、もしくはヘキサメチルジシラザンおよびヘキサメチルジシロキサンを適正配合し得られる混合物であり、生成する塗膜の骨格構造が無機質で構成されている。
【００２０】
本発明を適用するコンクリートに使用するセメントは、普通、早強、中庸熱、低熱、耐硫酸塩性、及び白色等の各種ポルトランドセメント、高炉スラグや通常のフライアッシュをポルトランドセメントに混合した混合セメント、エコセメント、超早強セメントや急硬セメント等である。また、これらのセメントの複数を任意量混合したセメントも使用できる。
【実施例】
【００２１】
次に、本発明工法につき実施例を参照しながら具体的に説明する。尚、本発明は実施例によりいかなる限定も受けない。
【００２２】
まず本発明に係る「ケイ酸塩系無機質改質剤」を適用する場合は、原液もしくは希釈後の材料を必要に応じてよく攪拌する（工程１）。塗布面を湿潤状態とし「ケイ酸塩系無機質改質剤」の薬剤を、低圧の噴霧器、刷毛、ローラー等（施工場所状況により選択）にて、基準使用量（100ｍｌ〜250ｍｌ/ｍ2）を塗布する（工程２）。表面が乾燥したのを確認し（好適には水分計で計測し、表面水分量１０％以下を確認する）、高機能コーティング剤を低圧の噴霧器、刷毛、ローラー等を使用し1度で塗布する。この際むらなく塗布する事が重要である（工程３）。「ケイ酸塩系無機質改質剤」を「シラン系浸透性吸水防止改質剤」にする場合もしくは「ケイ酸塩系無機質改質剤」にシラン系成分が含まれている場合は（工程２）の塗布面は乾燥状態（好適には水分計で計測し、表面水分量１０％以下）であることが必要。
【００２３】
次に第四発明の加熱工法につき説明する。加熱時間0.01秒〜１５分（表面加熱温度により増減する）とし、電気発熱体（ハロゲン、カーボン発熱体等）、ガスバーナー等による加熱を行う。ガスバーナーによる加熱を行う際には、遠赤外線表面温度計等によりコンクリート表面温度の管理を行いコンクリートの組成を壊さないように施工する事が重要である。
【００２４】
前記加熱方法については、電気発熱体（ハロゲン、カーボン発熱体等）による加熱では、サーモスタット、コンピューター等を組み合わせた自動制御、赤外線温度計による手動制御を行う。バーナー加熱についてはガスによる１３００〜２０００℃の炎温度であれば、ガスの種類等特に制限はないが、コンクリート表面温度の急激な上昇には注意が必要である。赤外線温度計等でコンクリート表面温度の計測を行い温度管理を厳密に制御し作業する事が好適である。
【００２５】
コンクリート表面加熱を行う場合コンクリートは打設後標準養生（28日気中）後の施工とし、打設直後の施工は避ける事が重要である。
【００２６】
施工時の外気温は＋５℃以上であることが好適であり、＋５℃未満の場合は採暖養生等による作業環境の温度管理を行うことが好適である。
【００２７】
性能確認試験
表１に示す各種試験を行い、上記性能を検証した。
【００２８】
１．吸水量比較試験
「試験概要」
使用材料：
試験体は、普通セメントコンクリート（W/C50％）、材齢は28日。
処理面は、型枠側面とし、□50×100mmの範囲とした。
図２に試験装置の概要を示す。
【００２９】
「試験結果及び考察」
発明工法試験体処理面は、ケイ酸塩系無機質改質剤100ml/ｍ2を塗布し２４時間気中養生後、ポリシラザン系無機質高機能コーティング剤70ml/ｍ2を塗布した後、１４日間20℃気中養生。市販ケイ酸塩系改質剤処理面は、試験体処理面に100ml/ｍ2の薬剤を塗布し90分後に散水養生を行い、さらに100ml/ｍ2を塗布し90分後に再び散水養生を行い、以後１４日間20℃気中養生を行い試験体とした。図２の試験装置により、給水量を測定した。試験結果を、無塗布試験体との比較により図３に示す。発明工法で処理した面（実施例）はケイ酸塩系改質剤処理面（比較例）に対し１/２、無塗布試験体に比較して１/３の吸水量となり発明工法による水等劣化要因の浸透抑制効果が確認できた。
【００３０】
２．撥水比較試験
「試験概要」
使用材料：
試験体は、普通セメントコンクリート（W/C50％）、材齢は28日。
処理面は、型枠側面とし、□50×100mmの範囲とした。
図３に発明工法にて処理をした面の撥水状況を示す。
【００３１】
「試験結果及び考察」
発明工法試験体処理面は、ケイ酸塩系無機質改質剤100ml/ｍ2を塗布し２４時間気中養生後、ポリシラザン系無機質高機能コーティング剤70ml/ｍ2を塗布した後、１４日間20℃気中養生。ケイ酸塩系改質剤処理面は、試験体処理面に100ml/ｍ2の薬剤を塗布し90分後に散水養生を行い、さらに100ml/ｍ2を塗布し90分後に再び散水養生を行い、以後１４日間20℃気中養生を行い試験体とした。発明工法処理をした面（実施例）は水滴の接触角が116.5°となり、ケイ酸塩系改質剤（比較例）38.5°、無塗布19.7°の接触角試験結果と比較し、高い撥水性を示すことが確認できた。発明工法の表面撥水状況を図４に示す。
【００３２】
３．中性化促進試験
「試験概要」
使用材料：
試験体は、普通セメントコンクリート（W/C50％）、材齢は28日以上。
処理試験体は、６面処理とし、□100×100mmの範囲とした。
無処理の試験体も同様の形状とした。
【００３３】
「試験結果及び考察」
発明工法試験体処理面は、ケイ酸塩系無機質改質剤100ml/ｍ2を塗布し２４時間気中養生後、ポリシラザン系無機質高機能コーティング剤70ml/ｍ2を塗布した後、１４日間20℃気中養生。ケイ酸塩系改質剤処理面は、試験体処理面に100ml/ｍ2の薬剤を塗布し90分後に散水養生を行い、さらに100ml/ｍ2を塗布し90分後に再び散水養生を行い、以後１４日間20℃気中養生を行い試験体とした。次に100のポリエチレン袋内に試験体を静置し、真空ポンプで内部空気を排出した後100％二酸化炭素を充填、密閉し180日間放置した。180日経過後試験体を割裂し、断面にフェノールフタレイン水溶液を噴霧して中性化深度を確認した、比較として無処理試験体も同様に試験した。試験結果を図５に示す。本試験で発明工法での処理によりコンクリートの中性化を抑制する効果が有ることが確認された。
【００３４】
４．凍結融解スケーリング試験
「試験概要」
使用材料：
試験体は、普通セメントコンクリート（W/C50％）、材齢は28日以上。
処理試験体は、型枠側面処理とし、□50×100mmの範囲とした。
【００３５】
「試験結果及び考察」
発明工法試験体処理面は、１．ケイ酸塩系無機質改質剤100ml/ｍ2を塗布し２４時間20℃気中養生後、ポリシラザン系無機質高機能コーティング剤70ml/ｍ2を塗布した後、１４日間20℃気中養生。２．シラン系吸水防止剤100ml/ｍ2を塗布し２４時間20℃気中養生後、ポリシラザン系無機質高機能コーティング剤70ml/ｍ2を塗布した後、１４日間20℃気中養生。ケイ酸塩系改質剤処理面は、試験体処理面に100ml/ｍ2の薬剤を塗布し90分後に散水養生を行い、さらに100ml/ｍ2を塗布し90分後に再び散水養生を行い、以後１４日間20℃気中養生を行いそれぞれ試験体とした。ケイ酸塩系無機質改質剤はケイ酸ナトリウム系改質剤を使用、試験体6面に補修材を塗布、１４日間20℃気中養生。「RILEM TC 176-IDC CIF-Test」により凍結融解スケーリングによる試験体表面剥離量を計測したところ、発明工法1.2.共、無塗布及び比較工法に比べ５６サイクル経過後の剥離量が１/3程度となり、凍結融解スケーリングに対する抑制効果が確認された。試験結果グラフを図６に示す。また試験体表面状況変化を図７（無塗布）図８（発明工法１）に示す。
【表１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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