(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体と、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体と、脂肪酸石けんとを成分とする複合ポリマーエマルジョンに、高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤を加え、更に酸化珪素と、酸化カルシウムと、酸化鉄と、亜鉛華と、グリシンなどとを成分とする主剤を混合して得られる表面塗装剤を用いて、コンクリート構造体の外表面に超鋼線からなる補強基材を含んだライニング層を形成することを特徴とするコンクリート構造体の補強方法。
【請求項２】
前記メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体の代わりに、メタクリル酸シクロヘキシル重合体とスチレン重合体もしくはスチレン共重合体を用いることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造体の補強方法。
【請求項３】
前記添加剤はメラミン樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造体の補強方法。
【請求項４】
前記超鋼線としてＴＮＨ鋼などからなる高強度鋼線、ピアノ線などを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート構造体の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート構造体の補強方法に関するものであり、更に詳細には、表面塗装剤を用いたコンクリート構造体の補強方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート床版などのコンクリート構造体の補強方法としては、一般には、その表面に亀裂が発生するのを防止したり、または、その亀裂を補修するために、その表面にモルタルを吹き付ける方法や、鉄板などの補強材を張り付けてコンクリート構造体の外表面を補強する方法などが採用されている。
【０００３】
しかしながら、モルタルを吹き付ける方法は、モルタルの付着力が弱く、かつ、引張強度も十分でないため、吹き付けたモルタルがコンクリート構造体の表面から容易に剥離してしまって、亀裂発生を予防する効果も、亀裂補修の効果も十分とはいえないという短所がある。
【０００４】
また、亀裂を防止するためや引っ張り強度を高めるためには、モルタルを相当な厚みに塗布する必要があり、重量が重くなるとともに、材料費が高くつき経済的ではないという欠点もある。
【０００５】
他方、鉄板などの補強材を張り付けて補強もしくは補修する方法にしても、その補強材が雨、露などの外気に曝される結果、腐食し脆くなってしまって最終的には剥離してしまうことにもなる。また、補強もしくは補修に使用した鉄板などの補強材が逆に死荷重になり、亀裂を更に促進する結果にもつながるという欠点もある。
【０００６】
そこで、本発明者は、従来のかかる工法を改良すべく鋭意研究、検討を重ねた結果、特開平７ー１５０５２０号公報に記載したように、例えば、床版などのコンクリート構造体の本体裏面に、上部水平フランジ部を具備する異形断面の補強鉄材を、ポリマーセメントから形成された接着材層を介して取り付け、かつ、該水平フランジ部を該接着材層に埋設させ、更に外部に露出した残部にもポリマーセメントから形成された防錆保護層を形成することによって、コンクリート構造体を補強構造にすることによってコンクリート構造体を補強する方法を提案している。
【０００７】
この補強方法は、該上部水平フランジ部が該接着材層中に埋設されているので、補強鉄板とコンクリートからなるコンクリート構造体との間に著しい差異があっても、該接着剤層がその歪みを吸収し、載荷重が掛かった場合でも、該補強鉄板をコンクリート構造体本体に強力に一体化することができ、該コンクリート構造体本体の破壊を確実に防止することができるという大きな効果がある。
【０００８】
しかしながら、この補強法においても、使用されるポリマーセメントを用いた接着材の強度を更に高めることによって、使用する接着材の使量を削減して、より軽量化して、かつ、より経済的に改善して補強をすることが要請されている。
【０００９】
更に、本発明者は、従来の工法をより一層改善すべく更に鋭意研究、検討を重ねた結果、特公平６―９９１９４号公報に記載したようなコンクリート構造体の補強方法を完成するに至った。
【００１０】
この補強方法は、カルボキシ変性スチレン―ブタジエン共重合体、メタクリル酸シクロヘキシルエステルを主成分としてなる複合ポリマーエマルジョンに、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄を主成分とする主剤を混合し、かつ、鋼線などからなる補強基材を混入したライニング材を、コンクリート構造体の外表面に塗布することからなっている。
【００１１】
この補強方法は、コンクリート構造体の外表面に亀裂が発生するのを防止するのに著しい効果がある。更に、使用されるライニング材に使用される複合ポリマーエマルジョンと補強基材はともに高い引っ張り強度を有しているので、コンクリート構造体の外表面に発生した亀裂が発達するのを強力に防止することができるという効果がある。
【００１２】
また、コンクリート構造体が特に橋梁などの床版である場合には、そのライニング材は適当な透水性を有しているので、上部から浸透してくる雨水などが床版の下部から逃がすことができるので、床版の腐食を防止することができるという効果を有している。
【００１３】
しかしながら、上述したようにコンクリート構造体の補強方法として優れた効果を有する上記方法にしても、更により経済的なコンクリート構造体の補強方法の開発が要請され続けている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、上記方法を更に改善すべく鋭意研究開発をした結果、使用する塗装剤を改良することによって、更に補強強度を高めることができ、その結果使用するライニング剤の量を著しく減少させることを可能にし、それによってより一層経済的にコンクリート構造体の補強ならびに補修をすることができることを見出して、この発明を完成するに至った。
【００１５】
従って、この発明の目的は、使用する塗装剤の量を減少させても、補強強度をより高めることが可能なライニング剤を用いることによって、より軽量でかつ経済的なコンクリート構造体の補強方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体と、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体と、脂肪酸石けんとを成分とする複合ポリマーエマルジョンに、高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤を加え、更に酸化珪素と、酸化カルシウムと、酸化鉄と、亜鉛華と、グリシンなどとを成分とする主剤を混合して得られる表面塗装剤を使用し、コンクリート構造体の外表面に超鋼線からなる補強基材を含んだライニング層を形成するこによって、コンクリート構造体の補強強度を著しく改善し、軽量で、かつ、経済性に優れたコンクリート構造体の補強方法を提供する。
【００１７】
更に、この発明は、好ましい態様として、上記複合ポリマーエマルジョンに使用されているメタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体に代えて、メタクリル酸シクロヘキシル重合体とスチレン共重合体もしくはスチレン共重合体とを使用することを特徴とするコンクリート構造体の補強方法を提供する。
【００１８】
また、別の好ましい態様として、この発明は、前記添加剤としてメラミン樹脂を主成分とする添加剤を用いることを特徴とするコンクリート構造体の補強方法を提供する。
【００１９】
更にまた、別の好ましい態様として、この発明は、該塗装剤の塗装剤層中に配設される超鋼線としては、例えば、ＴＮＨ鋼などからなる高強度鋼線、ピアノ線などを含む超鋼線が使用されていることを特徴とするコンクリート構造体の補強方法を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
この発明に使用される塗装剤は、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体と、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体と、脂肪酸石けんとを成分とする複合ポリマーエマルジョンに、高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤を加え、更に酸化珪素と、酸化カルシウムと、酸化鉄と、亜鉛華と、グリシンなどとを成分とする主剤を混合して得ることができる。
【００２１】
また、この発明に使用される塗装剤においては、上記メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体に代えて、メタクリル酸シクロヘキシル重合体とスチレン重合体もしくはスチレン共重合体とを使用することができる。
【００２２】
この発明に使用される塗装剤において添加剤としては、高縮合トリアジン系化合物を含有するもの、更には、メラミン樹脂を主成分としたものを使用するのが好ましい。
【００２３】
また、主剤としては、従来からコンクリート構造体の塗装剤の主剤として使用されているものであればいずれも使用することができ、例えば、モルタルや白色セメントなどが挙げられるが、酸化珪素の一部または全部をセラミックス粉で置換することもできる。
【００２４】
更に、この発明に使用される塗装剤においては、上記添加剤は、上記複合ポリマーエマルジョンに対して約１ないし５重量％とするのがよく、また、該複合ポリマーエマルジョンと該主剤との混合比は、約１：１ないし約１：6.5 とするのがよい。
【００２５】
この発明に使用されるいずれの表面塗装剤においても、上記高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤の分散性能が主剤に対して作用することにより、得られる表面塗装剤の流動性が増大し、気温に左右されることなく硬化速度が抑制されることになる。
【００２６】
これによって、この発明に使用される該表面塗装剤は、作業性が良好でかつ適当粘度を長時間に亘って保持することができる。
【００２７】
また、かかる表面塗装剤に添加される添加剤には、塩化物が含まれないような組成にするのが好ましい。該添加剤をこのように塩化物を含まない組成にすることによって、該添加物を用いて調製された表面塗装剤を鉄材などの金属製基材や、かかる金属製基材を含んだコンクリート構造体などに適用する場合にも、塩化物によるサビの発生を抑制することができるという利点がある。
【００２８】
この発明に使用される該表面塗装剤は、従来の表面塗装剤と同様に、各種の基材に適用することができ、例えば、鉄、亜鉛などの金属からなる金属製基材、コンクリート、アスファルト、ガラス、セラミックなどの無機材質からなる無機基材、木材などの木製基材、プラスチック、ＦＲＰなどの合成樹脂などからなる合成樹脂製基材などを挙げることができる。
【００２９】
この発明に使用される表面塗装剤は、従来の表面塗装剤に比べて、特に、その強度が著しく高いので、使用する表面塗装剤の量を著しく減少することができる。つまり、基材に塗布する量を少なくすることができるので、その厚みを著しく薄くすることができ、その結果、コンクリート構造体の全体の重量を著しく軽量化することもできる。
【００３０】
これによって、表面塗装剤の塗布量を節約することができ、表面塗装剤に要する費用を大幅に節約するができることになる。
【００３１】
したがって、この発明に使用される表面塗装剤を、例えば、床版や橋脚などのコンクリート構造体の表面を補強する分野に使用した場合に、その経済効果が著しく発揮される。
【００３２】
このようなコンクリート構造体の補強方法においては、使用される表面塗装剤の量にしても膨大になる場合が多いので、該表面塗装剤の量を節減できれば、その原料費を大幅に節約することができることになる。
【００３３】
また、コンクリート構造体の補強方法において、かかる表面塗装剤と共に、補強基材でコンクリート構造体を補強することによって、表面塗装剤の使用量を更に大幅に節減することができることになる。
【００３４】
この場合には、更に該表面塗装剤の使用量を大幅に削減しても、補強強度を著しく上げることができるので、補強基材の径を小さくしても、所望の強度を達成することができる。つまり、この発明に係る表面塗装剤は、従来の表面塗装剤に比べて、１/ ２ないし１/4程度の使用量で、従来の表面塗装剤と同等の補強強度を達成することができるので、補強基材の強度も１/ ２ないし１/4程度にしても、従来の場合と同程度またはそれ以上の補強強度を達成することができるという大きな利点がある。
【００３５】
【実施例】
以下、この発明を実施例によって更に詳細に説明する。
【００３６】
（製造例１：表面塗装剤Ａの製造例）
本製造例１において使用される表面塗装剤Ａは以下のようにして製造した。
【００３７】
使用した複合ポリマーエマルジョンは次ぎの組成を有していた。
【００３８】
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まず、脂肪酸ソーダ石けんを水に溶解して乳化して、この乳化液にカルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体を撹拌しながら徐々に添加した。
【００３９】
次いで、得られた混合液にメタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体ラテックスを撹拌しながら徐々に添加して水中分散液としての複合ポリマーエマルジョンを得た。
【００４０】
このようにして得られた複合ポリマーエマルジョンに、高縮合トリアジン系化合物からなる添加剤を、該複合ポリマーエマルジョンに対して３重量％となるように添加して撹拌した。添加剤としては、商品名レオビルドNL-4000 （株式会社エヌエムビー製）を使用した。この添加剤は、メラミンとホルムアミドとを反応させて得たメラミン樹脂を主成分とする液状の添加剤であった。
【００４１】
上記のようにして得られた混合物に、更に下記の組成を有する主剤を撹拌しながら添加して、表面塗装剤Ａを製造した。
【００４２】
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なお、上記白色セメントの組成は以下の通りであった。
【００４３】
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上記組成を有する主剤は次のようにして製造した。
【００４４】
まず、粗珪砂を焼いて有機物を除去した後、粒度を50ないし150 μｍの範囲に調整してミキサーに入れた。
【００４５】
この珪砂に白色セメントを撹拌しながら徐々に添加して混合した。この混合物に、鉄粉、亜鉛華、チタン白、グリシン他を撹拌しながら順次添加して、均一になるように混合した。
【００４６】
このようにして得られた主剤は次ぎに上述した方法によって得た複合ポリマーエマルジョンと高縮合トリアジン系化合物を含有した添加剤との混合物と混合して表面塗装剤が得られた。
【００４７】
つまり、該混合物を容器に入れ、これに主剤を撹拌しながら徐々に添加して３分ないし５分間撹拌した。この場合、必要に応じて、水を適宜添加した。
【００４８】
上記のようにして製造した表面塗装剤Ａは水溶性スラリーの形状であって、下記のような物性を有していた。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
（製造例２：表面塗装剤Ｂの製造例）
上記表面塗装剤Ｂの製造例において、白色セメントに代えてポルトランドセメントを使用した以外は、上記表面塗装剤Ａの製造例と同様にして表面塗装剤Ｂを製造した。
【００５１】
（製造例３：表面塗装剤Ｃの製造例）
上記表面塗装剤Ａの製造例において、下記組成を有した複合ポリマーエマルジョンを使用した以外は、上記表面塗装剤Ａの製造例と同様にして表面塗装剤Ｃを製造した。
【００５２】
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（製造例４：表面塗装剤Ｄの製造例）
上記表面塗装剤Ｃの製造例において、白色セメントに代えてポルトランドセメントを使用し、かつ、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体を添加する代わりに、スチレンラテックスを撹拌しながら徐々に添加した後にメタクリル酸シクロヘキシルラテックスを撹拌しながら徐々に添加した以外は、上記表面塗装剤Ｃの製造例と同様にして表面塗装剤Ｄを製造した。
【００５３】
（製造例５：表面塗装剤Ｅの製造例）
上記表面塗装剤Ａの製造例において、上記組成のうち珪砂の半分をセラミック粉に代えた下記組成を有した主剤を使用した以外は、上記表面塗装剤Ａの製造例と同様にして表面塗装剤Ｅを製造した。
【００５４】
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なお、上記セラミック粉の組成は以下の通りであった。ここにおいて使用したセラミック粉は、廃材としての使用済み碍子を粒径が７４ないし１４９μｍの範囲になるように磨碎して得た。
【００５５】
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（実施例１）
図１および図２で示す床版１からなるコンクリート構造体の外表面に、製造例１で調製した表面塗装剤Ａを塗布して塗膜の厚みが１ｃｍになるようにライニング層２を形成した。
【００５６】
この場合、塗布面積１ｍ2 に塗膜の厚みが０. ６ないし１. ０ｍｍになるように塗布した場合、複合ポリマーエマルジョンが１９０ｇ、添加剤が６ｇ、主材が１ｋｇ、水が６ｇになるように配分した。
【００５７】
このライニング層２の内部には、硬鋼線としてＴＮＨ鋼からなる鋼線を格子状に組み立てた補強基材３が配設されている。
【００５８】
このライニング層２の内部にかかる補強基材３を配設する方法としては、床版１の表面にライニング層２を部分的に塗布し、該ライニング層２の表面に該補強基材３を配置し、その後に残りのライニング層２を該補強基材３が埋設するように形成した。なお、使用した補強基材３は、図４で示すように、横筋２a と縦筋２b とを格子状に組み立てたものを使用した。また、この場合に使用した各鋼線の直径は３ｍｍであった。したがって、２本の鋼線が交差する部分における厚みは６ｍｍ程度あれば十分であることが判明した。この結果、ライニング層２は、補強基材３を含めて９ｍｍの厚みで所望の補強効果を奏することが判明した。
【００５９】
（実施例２）
実施例１と同様にして、図２で示す床版１からなるコンクリート構造体の外表面に、製造例３で調製した表面塗装剤Ｃを塗布してライニング層２を形成した。
【００６０】
この結果、実施例１とほぼ同様の効果を示すことが判明した。
【００６１】
（実施例３）
実施例１と同様にして、図２で示す床版１からなるコンクリート構造体の外表面に、製造例５で調製した表面塗装剤Ｅを塗布してライニング層２を形成した。
【００６２】
この結果、実施例１とほぼ同様の効果を示すことが判明した。
【００６３】
（比較製造例１）
下記組成を有した複合ポリマーエマルジョンを用いて、比較表面塗装剤を調製した。
【００６４】
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この組成を有した複合ポリマーエマルジョンを製造例１と同様にして調製し、この複合ポリマーエマルジョンに下記組成を有した主剤を同様に添加して表面塗装剤を製造した。
【００６５】
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また、白色セメントとしては、製造例１において使用した白色セメントと同一の組成を持ったものを使用した。
【００６６】
（比較例１）
図１および図３で示すように、上記比較製造例１において製造した表面塗装剤を用いて、橋梁等の上に載置されるコンクリート床版の下部外表面に直接塗布した。つまり、該床版の下部外表面に該表面塗装剤をこてで直接塗布して第１ライニング層２’を形成した。
【００６７】
第１ライニング層２’表面の外部に、鋼線の網体からなる補強基材３’を載置し、この補強基材３’が埋設されるように該表面塗装剤を吹き付け機を用いて吹き付けて、第２ライニング層２''を形成した。
【００６８】
この比較例１において使用した鋼線の網体（補強基材３’）の構成は、図４で示す構成と実質的に同一であり、一方向に延伸する複数本の鋼線3'a の上に、それらに直交する方向に同様に延伸する複数本の鋼線3'b が格子状に配設され、各鋼線3'a,3'b の交差部を溶接もしくは結束させて形成したものである。
【００６９】
この比較例１で形成した補強部分が、上記実施例１で形成した同様の補強部分に匹敵する補強強度を達成するには、第１ライニング層２’と第２ライニング層２''とを合わせて約１８ｍｍを要することが判明した。更に、同様に、補強基材３’としての鋼線3'a,3'b の径としては、それぞれ少なくとも６ｍｍを要すること、つまり、上記網体の場合には、２本の鋼線3'a,3'b が交差する部分では１２ｍｍを要することが判明した。
【００７０】
【発明の効果】
この発明に係るコンクリート構造体の補強方法は、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体と、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体と、脂肪酸石けんとを成分とする複合ポリマーエマルジョンに、高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤を加え、更に、酸化珪素と、酸化カルシウムと、酸化鉄と、亜鉛華と、グリシンなどとを成分とする主剤を混合して得られる表面塗装剤を用いて、コンクリート構造体の外表面に超鋼線からなる補強基材を含んだライニング層を形成することを特徴とすることから、床版などのコンクリート構造体の腐食などを極めて有効に防止すると共に、補強ならびに補修効果を著しく改善できる。
【００７１】
また、この発明に係るコンクリート構造体の補強方法は、従来のものに比べてライニング層を薄くすることができることから、コンクリート構造体全体の重量を軽量化すると共に、ライニング層に要する費用を著しく軽減することができて経済的である。
【００７２】
また、この発明に係るコンクリート構造体の補強方法は、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体の代わりに、メタクリル酸シクロヘキシル重合体とスチレン重合体もしくはスチレン共重合体を用いることを特徴とすることから、メタクリル酸シクロヘキシル―スチレン共重合体を使用した場合と同様の効果を奏することができ、極めて有効である。
【００７３】
更に、この発明に係るコンクリート構造体の補強方法は、該超鋼線としてＴＮＨ鋼などからなる高強度鋼線、ピアノ線などを用いることを特徴とすることから、材料自体を極めて軽量にすることができると共に、軽量でありながら著しい補強効果を挙げることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されるコンクリート構造体を示す部分断面模式図である。
【図２】この発明をコンクリート構造体である床版に適用した部分断面模式図である。
【図３】従来の技術をコンクリート構造体である床版に適用した部分断面模式図である。
【図４】図２に使用した超鋼線からなる網体を示す部分平面模式図である。
【符号の説明】
１    床版
２    ライニング層
３    超鋼線からなる網体（補強基材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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