(57)【要約】【課題】吸水防止材をコンクリート等の建材に対して深く浸透させて、十分な厚さの防水層を形成させ、建材に高い吸水防止性を付与する防水層の形成方法を提供すること。【解決手段】アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物を含有する吸水防止材を建材に塗布し、塗布面をシートで覆って養生する防水層の形成方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物を含有する吸水防止材を建材に塗布し、塗布面をシートで覆って養生する防水層の形成方法。
【請求項２】
防水層の厚さが３ｍｍ以上である請求項１に記載の防水層の形成方法。
【請求項３】
前記吸水防止材が、アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物とポリオルガノシロキサンを水系媒体中に含有するシラン・シロキサン系水性エマルションである請求項１又は２に記載の防水層の形成方法。
【請求項４】
前記吸水防止材が、さらにシリカ系充填剤、アルミナ系充填剤、シリカ−アルミナ系充填剤及びゼオライト系充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機充填剤を配合してなる請求項１〜３のいずれかに記載の防水層の形成方法。
【請求項５】
前記無機充填剤が親水性である請求項４に記載の防水層の形成方法。
【請求項６】
前記無機充填剤の配合量がシラン・シロキサン系水性エマルション中の有効成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部である請求項４又は５に記載の防水層の形成方法。
【請求項７】
前記無機充填剤の１次粒子の平均粒子径が５〜５０ｎｍの範囲である請求項４〜６のいずれかに記載の防水層の形成方法。
【請求項８】
前記建材がコンクリート構造物である請求項１〜７のいずれかに記載の防水層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は防水層の形成方法に関し、詳しくはコンクリート等の建材の表面に吸水防止材を塗布し、建材の内部に浸透せしめ、該建材が吸水することを防止する防水層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄筋コンクリート構造物は、冬季の凍結融解作用と海からの飛来塩分や凍結防止材として散布される塩分などの複合作用により、著しく劣化することが問題となっており、その対策が要望されている。これらの複合劣化の原因は、コンクリート表面からの塩分を含んだ水分の浸透と凍結融解作用であり、対策としてコンクリート表層部に厚い防水層を設け、コンクリート内部への水及び塩化物イオンの侵入を防止することが検討されている。
具体的には、シラン化合物やポリシロキサンなどの有機ケイ素化合物をコンクリート等の各種の建材に塗布することで建材表面を疎水化し、建材内部への水の浸透を抑制する方法が従来から行われている。
【０００３】
吸水防止材としては、シラン化合物やポリシロキサンなどの有機ケイ素化合物を有機溶剤に希釈して用いられていたが、塗布後に揮発する有機溶剤による環境汚染の懸念、作業環境の悪化の観点から、水性のエマルションとして用いられることが多くなっている。
例えば、シラン化合物、その加水分解物及びその重縮合物から選ばれる少なくとも１種からなる有機ケイ素成分、乳化剤及び水を特定割合で配合した吸水防止性を有する組成物が提案されている（特許文献１参照）。
また、アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物、無機鉱物、水溶性高分子及び吸水性樹脂のうちの少なくとも１種、及び極性溶媒からなる吸水防止材が提案されている（特許文献２参照)。
【０００４】
ところで、吸水防止材の性能を効果的に発揮させるには、吸水防止材をコンクリート等の建材に深く浸透させることが重要であることが報告されている（非特許文献１参照）。これに対し、上記特許文献１に開示される組成物は、施行開始前に水で希釈、混合して水性組成物とすることを特徴とするが、水での希釈によって、油中水型エマルションから水中油型エマルションに転相するため、油滴粒径が微細化し、建材に深く浸透することができるとされている（特許文献１、［００７６］参照）。しかしながら、特許文献１に開示される施行方法は、塗布前に現場にて水の添加及び転相を行う必要があり、作業が煩雑であるとともに、建材への浸透性についても、必ずしも十分なものとは言えなかった。
また、上記特許文献２に開示される吸水防止材は、アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物が主成分であり、これらの成分は揮発性が高いために、コンクリート等に十分に浸透させることが困難であった。特許文献２では、アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物をコンクリート等に浸透させるために、無機鉱物、水溶性高分子又は吸水性樹脂を配合しているが、必ずしも十分な浸透性を有しているものではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５９６０４号公報
【特許文献２】特開２００３−２２１５７６号公報
【非特許文献１】コンクリート工学年次論文集、Ｖｏｌ．２８（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、吸水防止材をコンクリート等の建材に対して深く浸透させ、十分な吸水防止性を建材に付与し得る防水層の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物を含有する吸水防止材を建材に塗布し、養生することで、上記課題を解決し得ることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物を含有する吸水防止材を建材に塗布し、塗布面をシートで覆って養生する防水層の形成方法、
（２）防水層の厚さが３ｍｍ以上である上記（１）に記載の防水層の形成方法、
（３）前記吸水防止材が、アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物とポリオルガノシロキサンを水系媒体中に含有するシラン・シロキサン系水性エマルションである上記（１）又は（２）に記載の防水層の形成方法、
（４）前記吸水防止材が、さらにシリカ系充填剤、アルミナ系充填剤、シリカ−アルミナ系充填剤及びゼオライト系充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の無機充填剤を配合してなる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の防水層の形成方法、
（５）前記無機充填剤が親水性である上記（４）に記載の防水層の形成方法、
（６）前記無機充填剤の配合量がシラン・シロキサン系水性エマルション中の有効成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部である上記（４）又は（５）に記載の防水層の形成方法、
（７）前記無機充填剤の１次粒子の平均粒子径が５〜５０ｎｍの範囲である上記（４）〜（６）のいずれかに記載の防水層の形成方法、及び
（８）前記建材がコンクリート構造物である上記（１）〜（７）のいずれかに記載の防水層の形成方法、
である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法によれば、吸水防止材をコンクリート等の建材に対して深く浸透させることができ、十分な厚さの防水層を形成することができる。この防水層によって、建材は著しく高い吸水防止性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の防水層の形成方法は、吸水防止材を建材に塗布し、塗布面をシートで覆って養生することが特徴である。養生することにより、吸水防止材中の揮散成分の揮散を抑制し、建材への浸透を促進させ、十分な厚さの防水層を形成するものである。
なお、本発明において、防水層とは吸水防止材が建材中に浸透した部分を意味し、従って、防水層の厚さは、吸水防止材の浸透深さと等しい。防水層の厚さ、すなわち、吸水防止材の浸透深さは、浸透防止材の種類、浸透防止材の塗布量、養生の条件等により異なるが、十分な吸水防止性を付与するためには、３ｍｍ以上であることが好ましく、さらに６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
養生に用いるシートの種類としては、吸水防止材中の揮散成分の揮発を抑制し得るものであれば特に制限はなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリカプロラクトン、ヒドロキシ安息香酸系ポリエステル、ポリアリレートなどのポリエステル；エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）；ポリ塩化ビニル；ナイロンなどを材料とするフィルム又はシート；アルミニウム製シート、アルミニウム蒸着シートなどが挙げられる。
また、該シートの厚さとしても、吸水防止材中の揮散成分の揮発を抑制し得る範囲であれば特に制限はなく、通常０．０１〜１．０μｍ程度である。
【００１２】
養生の条件としては、外気温でよく、具体的には、２０〜２５℃程度、養生時間は４８〜９６時間程度である。また、吸水防止材中の揮散成分の揮発を抑制するとの観点から、養生に用いるシートは、対象となる建材に接した状態で覆われることが望ましい。
【００１３】
また、本発明において吸水防止材を塗布する方法としては特に制限はなく、建築材料、特にコンクリート、モルタル、軽量気泡コンクリート、レンガなどのような無機の多孔質建材に、刷毛塗り又は吹付け塗装により行うことができる。なお、本発明で用いる吸水防止材は、コンクリート等に対して浸透性を有するものである。
また、これら建築材料に対する本発明の吸水防止材の塗布量は、本発明の効果を奏する範囲で特に限定はないが、通常、４００ｇ／ｍ2以下、好ましくは２００〜３００ｇ／ｍ2である。なお、本発明の吸水防止材は一度の塗装で所要量を塗布することが可能だが、重ね塗りすることもできる。
【００１４】
本発明で用いられる吸水防止材はアルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物を含有することを特徴とする。
アルキルアルコキシシランは、通常、下記一般式（Ｉ）で表されるものである。
Ｒ1xＳｉ（ＯＲ2）4-x  ・・・（Ｉ）
ここで、Ｒ1は炭素数１〜２０のアルキル基、Ｒ2は炭素数１〜６のアルキル基又は水素原子、ｘは１又は２の整数である。
Ｒ1の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ドデシル基などのアルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−エチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、メチルシクロヘキシル基のようなシクロアルキル基が挙げられる。これらのうち、特に炭素数４〜１０のアルキル基が好ましい。
なお、複数あるＲ1は分子中で同一であっても異なっていてもよい。
【００１５】
Ｒ2の具体例としては、水素原子の他に、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基などが挙げられ、これらのなかでも特に炭素数１又は２のアルキル基が好ましい。
なお、複数あるＲ2は分子中で同一であっても異なっていてもよい。
【００１６】
本発明で用いられる吸水防止材中の（Ａ）アルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物の含有量は５０〜９０質量％であることが好ましい。５０質量％以上であると、建材に対して十分な吸水防止性を付与することができ、一方、９０質量％以下であると粘度調整が容易であり、建材等への塗布を容易に行うことができる。以上の観点から、（Ａ）成分の含有量は６０〜８５質量％の範囲であることがさらに好ましい。
【００１７】
また、本発明で用いられる吸水防止材は、上述のアルキルアルコキシシラン及び／又はその縮合物に加えて、ポリオルガノシロキサンを含有し、これらが水系媒体中に含有されたシラン・シロキサン系水性エマルションであることが好ましい。
ポリオルガノシロキサンは、通常、下記一般式（II）で表されるものである。
Ｒ3a（ＯＲ4）bＳｉ（ＯＨ）cＯ(4-a-b-c)  ・・・（II）
ここで、Ｒ3は炭素数１〜２０のアルキル基、Ｒ4は炭素数１〜６のアルキル基、ａ、ｂ及びｃはそれぞれ０．５＜ａ≦２．０、０≦ｂ＜２．０、０≦ｃ＜２、ａ＋ｂ＋ｃ≦３の範囲である。
【００１８】
Ｒ3の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ドデシル基などのアルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−エチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、ノルボルニル基、メチルシクロヘキシル基のようなシクロアルキル基が挙げられる。これらのうち、特に炭素数４〜１０のアルキル基が好ましい。
なお、複数あるＲ3は分子中で同一であっても異なっていてもよい。
【００１９】
Ｒ4の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基などが挙げられ、これらのなかでも特に炭素数１又は２のアルキル基が好ましい。
なお、複数あるＲ4は分子中で同一であっても異なっていてもよい。
【００２０】
本発明におけるシラン・シロキサン系水性エマルション中、上記アルキルアルコキシシラン及びポリオルガノシロキサンの合計量（有効成分）は５０〜９０質量％の範囲が好ましい。該合計量（有効成分）が５０質量％以上であると本発明の効果を十分に奏することができ、一方、９０質量％以下であると粘度調整が容易であり、建材等への塗布を容易に行うことができる。以上の観点から、該合計量（有効成分）はさらに６０〜９０質量％の範囲、特には７０〜８５質量％の範囲が好ましい。
【００２１】
また、本発明におけるシラン・シロキサン系水性エマルション中のアルキルアルコキシシランとポリオルガノシロキサンの含有量比（アルキルアルコキシシラン／ポリオルガノシロキサン）は、５０／１〜１０／１の範囲が好ましい。この範囲であると多孔質建材への十分な浸透性が得られる。
【００２２】
本発明におけるシラン・シロキサン系水性エマルションは、通常、乳化剤を用いて乳化されるが、乳化剤としては特に制限はなく、各種の公知の乳化剤を使用することができる。具体的には、アルキルスルフェート、アルキルスルホネート、アルキルアリールスルホネート等のアニオン系乳化剤；ポリビニルアルコール、アルキルポリグリコールエーテル、アルキルアミンのエチレンオキシド又はプロピレンオキシドとの付加生成物等の非イオン系乳化剤などが挙げられ、特に非イオン系乳化剤が好ましい。
乳化剤の含有量としては、シラン・シロキサン系水性エマルションに対して、通常０．１〜１０質量％であり、好ましくは０．１〜５質量％である。
【００２３】
本発明におけるシラン・シロキサン系水性エマルションに用いる水は通常の精製水であればよく、特に制限はない。水の含有量は水性エマルションを構成する有効成分１００質量部に対して、２０００質量部以下の範囲で用いることができるが、水性エマルションの安定性の観点からは、５〜２０００質量部の範囲が好ましい。
【００２４】
次に、本発明で用いる吸水防止材には、シリカ系充填剤、アルミナ系充填剤、シリカ−アルミナ系充填剤、又はゼオライト系充填剤を含有することが好ましい。これらのうち、その表面が親水性であるものが、シラン・シロキサン系水性エマルション中で用いる場合には、安定性が高い点から好ましく、本発明の効果の点から、特にシリカ系充填剤及びアルミナ系充填剤が好ましい。また、無機充填剤は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００２５】
シリカ系充填剤としては、例えば溶融シリカ、結晶性シリカ、窒化珪素、コロイダルシリカ、シリカエアロゲル、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカなどが挙げられ、さらにはこれらの表面を鎖状オルガノポリシロキサン、環状オルガノポリシロキサン、ヘキサメチルジシラザン等によってシラン処理したものが挙げられる。市販品としては、日本アエロジル社製「ＡＥＲＯＳＩＬ２００」などが挙げられる。
該シリカ系充填剤の比表面積については特に制限はないが、通常５０ｍ2／ｇ以上であることが好ましく、より好ましくは１００〜４００ｍ2／ｇの範囲である。
【００２６】
アルミナ系充填剤としては、酸性アルミナ、塩基性アルミナ、中性アルミナなどが挙げられる。市販品としては、日本アエロジル社製「Ａｌｕ−Ｃ」などが挙げられる。
また、シリカ系充填剤とアルミナ系充填剤の混合系として、例えば、日本アエロジル社製「ＣＯＫ８４」などが挙げられる。
【００２７】
本発明で用いる無機充填剤について、その形状は特に制限されないが、通常は球形のものが好適に用いられる。
【００２８】
本発明においては、前記無機充填剤は少なくともその表面が親水性であることが好ましい。該無機充填剤が親水性であるとシラン・シロキサン系水性エマルション中での安定性に優れる。
【００２９】
前記無機充填剤の１次粒子の平均粒子径は５〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。該平均粒子径が５ｎｍ以上であると、溶媒への分散性、取り扱い時のハンドリング性の点で有利であり、一方、５０ｎｍ以下であると、比表面積が高くなるため、溶媒との接触効率が高い点で有利である。以上の観点から、無機充填剤の１次粒子の平均粒子径は７〜２０ｎｍの範囲がさらに好ましい。
【００３０】
前記無機充填剤の配合量は、シラン・シロキサン系水性エマルション中の有効成分１００質量部に対して、０．１〜１０質量部の範囲であることが好ましい。０．１質量部以上であると、エマルションがチクソ性を示し、塗布時の液だれ性を軽減することができ、施工性の点で有利となる。一方１０質量部以下であると、ベース液に対する色相変化が小さく、塗布部の外観が損なわれないという利点がある。以上の観点から、無機充填剤の配合量はシラン・シロキサン系水性エマルション中の有効成分１００質量部に対して１〜９質量部の範囲がさらに好ましく、２〜５質量部の範囲が特に好ましい。
【００３１】
本発明で用いる吸水防止材には、上記成分以外に本発明の効果を損なわない範囲で他の添加剤を含有することができ、例えば、殺カビ剤、殺菌剤、殺藻剤、殺微生物剤、香料、防食剤、消泡剤などを添加することができる。これらの添加剤は、通常、吸水防止材に対して、０．０１〜２質量％の範囲で添加される。
【００３２】
本発明で用いる吸水防止材の粘度は、液温２５℃において、Ｂ型粘度計で測定した値が０．５〜５Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。この範囲であると液だれがなく、しかも塗布面全体に均一に吸水防止効果を付与することができる。以上の観点から、吸水防止材の粘度はさらに０．８〜４Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。
なお、本発明における無機充填剤は、増粘剤としての効果もあるが、吸水防止材の粘度範囲が上記好ましい範囲となるように、無機充填剤以外に増粘剤を配合することもできる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
（評価方法）
（１）浸透深さ
各実施例及び比較例で得られた防水層が形成されたモルタル板（以下「処理試験体」という。）の吸水防止材の塗布面を２分割するように割裂し、水洗して割裂面の撥水している部分の厚さを浸透深さとして測定した。
（２）吸水抑制率
各実施例及び比較例で得られた処理試験体を、２３±２℃の水を満たした水槽に、該処理試験体の上面が水面より２０ｍｍになるように７日間浸漬し、水槽から取り出し、表面の水分を除去した後、吸水された水分量を、浸漬前の処理試験体の質量で除して吸水率（％）を求めた。また、防水層を形成していない試験体（以下「無処理試験体」という。）についても同様にして吸水率（％）を求めた。吸水抑制効果を示す吸水抑制率（％）は、以下の式により算出した。
吸水抑制率（％）＝｛１−（処理試験体の吸水率）／（無処理試験体の吸水率）｝×１００
【００３４】
実施例１
シラン・シロキサン系水性エマルション（シラン・シロキサン系水性エマルションＡ；旭化成ワッカーシリコーン（株）製「ＳＬＪ７２５１」、有効成分濃度６５質量％）１００ｇに、シリカ系充填剤（日本アエロジル（株）製「ＡＥＲＯＳＩＬ２００」）１．０ｇを配合し、ミキサーを用いて１０００ｒｐｍの条件で２分間攪拌して吸水防止材を調製した。
該吸水防止材を、土木学会発行の「表面含浸材の試験方法（案）（ＪＳＣＥ−Ｋ５７１−２００４）に準拠して作製したモルタル板（１００×１００×１００ｍｍ）の裁断面（型枠面以外）の１面に塗布量が２．０ｇ／面（２００ｇ／ｍ2）となるように刷毛で塗布し、塗布直後に、ポリエチレンフィルム（東ソー（株）製「ニポロンＬ」、厚さ；０．０５μｍ）を該塗布面に貼付し、覆った。次いで、２３±２℃、相対湿度５０±５％に調節された室内に１４日間放置して養生させ、防水層を形成した。該防水層を形成した試験体について、上記方法にて評価した。結果を第１表に示す。
【００３５】
比較例１
実施例１において、ポリエチレンフィルムで覆わないこと以外は実施例１と同様にして防水層を形成し、同様の方法で評価した。結果を第１表に示す。
【００３６】
実施例２及び３
実施例１において、吸水防止材の塗布量を第１表に示すものとしたこと以外は実施例１と同様にして防水層を形成し、同様の方法で評価した。結果を第１表に示す。
【００３７】
比較例２及び３
実施例２及び３において、ポリエチレンフィルムで覆わないこと以外は実施例２及び３と同様にして防水層を形成し、同様の方法で評価した。結果を第１表に示す。
【００３８】
【表１】
2009056683.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の方法によれば、吸水防止材をコンクリート等の建材に対して深く浸透させることができ、十分な厚さの防水層を形成することができる。この防水層によって、該建材は水及び塩化物イオンの浸入を有効に防止することができ、著しく高い吸水防止性を得ることができる。