淺沼組技術研究報告 №25(2013)

４．コンクリート用表面含浸材（シラン系）の性能比較
A Study on Comparative Efficiency of Silane Surface Penetrant for Concrete
立松 和彦＊１

要 旨
コンクリート構造物の長寿命化や美観維持を目的として、表面含浸材を塗布するケースが増加している。そこで、市販の特徴的なシラン系表面含浸材 10 種類を任意に選出して、同条件で評価試験を行った。その結果、材によって透湿比や中性化に対する抵抗性などの性能の差があること、浸漬 7 日での吸水試験が新規材料のスクリーニングの簡易試験として有効であることがわかった。
キーワード：コンクリート／シラン系表面含浸材／施工性／耐久性
１．はじめに価については、JSCE-K571-2005 の評価法、すなわち、表近年、コンクリート構造物の長寿命化や美観維持を目

面含浸材を塗布していない試験体の評価結果に対し、表的として、表面含浸材を塗布するケースが増加している。

面含浸材を塗布したもの性能が示す結果の割合を計算にまた、その材料選定が施工者に委ねられるケースも散見

より求め、グレード分類した。グレード分類のある評価される。既往の調査

1) 2)にあるように、シラン系表面含浸項目を表－2 に示す。ＡＢＣのグレードで評価している項材は多くの材料が商品化されており、その特徴は様々で目は全て、数値の大きいほうが良好な評価である。例えあることから、向上させたい性能、コスト、施工性など

ば、吸水抑制比では、無塗布の吸水率が 3.0%、塗布の吸を比較して、コストパフォーマンスに優れた材料を選定

水 率 が 0.3% で あ れ ば 、 吸 水 抑 制 比 は （ (1-(0.3/3.0) ×することが重要と考える。特に性能については、カタロ

100[%]=）90%（Ａグレード）となる。ただし、透湿比にグに記載されているメーカー独自の実験値が参考にはな

ついては、湿気を通す方が良好（≒期待されている性能）

るが、材料性能を正しく把握するためには、様々な表面との評価であり、他の項目とは逆になるので注意が必要

含浸材を同条件で試験して比較検討することが重要と考である。また、これとは別に、グレード評価ではないが、える。

含浸深さと施工性についても評価した。

このような経緯から、いくつかの特徴的なシラン系表

2.3 試験体
試験体の寸法等を表－3 に、試験方法の概略を表－4 に面含浸材を任意に選出して、同条件で評価試験を行った。
その結果を報告する。

示す。図－1 に吸水率試験方法を、図－2 に透湿度試験のための吸水方法を示す。

２．実験概要2.4 使用した表面含浸材
試験に供したシラン系表面含浸材は、性能・コスト・

2.1 試験基板
試験基板は、水セメント比 55％、セメント：砂比 1：3

施工性などを考慮して A~J の 10 種類を選出し、各社カタのモルタルを工場から購入し、成形した。モルタルの調ログに示される標準塗布量および塗布回数に従い、水平合を表－1 に示す。なお、評価面は全て切断面とした。

面に塗布した。各社カタログに記載された主成分を表－52.2 性能評価試験に示す。

性能評価試験は、土木学会の JSCE-K571-2005 表面含浸材の試験方法（案）3) に準拠した。なお、透水試験につ

表－2 評価項目およびグレード

いては JIS A 1404 試験法を採用した。性能のグレード評

評価項目
性能表－1 基板モルタルの調合
単位量 (kg/m3)

グレード
評価値（％）A

B

C

透水に対する抵抗性

透水抑制比

80以上

80～6060以下

吸水に対する抵抗性

吸水抑制比

80以上

80～6060以下

透湿性

透湿比

80以上

80～6060以下

水セメント

細骨材

中性化に対する抵抗性

中性化抑制比30以上

30～1010以下

245

446

1468

塩化物イオン浸透抵抗性

塩化物イオン
浸透抑制比

80以上

80～6060以下*１技術研究所環境・生産研究担当
4-1

淺沼組技術研究報告 №25(2013)

表－5 使用した表面含浸材の主成分

表－3 試験体寸法等試験項目

試験体寸法(mm)

材の含浸面

試験体数
塗布/無塗布切断面の1面(φ150)

3個/3個

切断面の2面(100×100)

3個/3個

型枠に接していた
一側面 (100×20)

3個/3個

中性化に対する抵抗性試験 100×100×100 *2

切断面の2面(100×100)

2個/2個

塩化物イオン浸透に対する抵抗性試験

100×100×100 *2

切断面の2面(100×100)

3個/3個

*2

切断面の2面(100×100)

3個/-個

*1

透水量試験

φ150×50

吸水率試験

100×100×100 *2

透湿度試験

100×100×20

含浸深さ試験

*2

100×100×100

含浸材

主成分

A

特殊シラン系化合物・アルケニル系エステル化合物

BCDE
F

アルキルアルコキシシラン
アルキルアルコキシシラン
アルキルアルコキシシランモノマー
アルコキシシラン化合物
アルキルアルコキシシラン・
ポリアルキルアルコキシシラン

GH*1： φ150×300mmの中央部を切断して作製*2： 100×100×400mmを切断して作製

特殊シラン系化合物
シラン・シロキサン系

I

A： 変性ケイ酸ナトリウム塩
B: シリコーンJ

オルガノシラン３．試験結果表－4 試験方法の概略

3.1 施工性
評価項目

試験の概略

施工性についての所見を表－6 に示す。記載内容は定性

透水量試験

中央部の径5cmに0.1kgf/cm2 の水圧を1時間かけて、試験体内部に透水した量を透水量とする

吸水率試験

試験体の含浸面および原状試験体（無塗布）の試験面が側面になるように水中に浸せきする

透湿度試験

試験体の含浸面を気中に、対向面（吸水面）を水中にした状態で72時間吸水させる。その後試験体を取り出して吸水面をシールし、温度20℃、湿度60%で7日間静置した後、静置前後の質量差を透湿量とする

中性化に対する抵抗性試験

温度20℃、湿度60%、炭酸ガス濃度5%の条件化で所定の期間、中性化促進を行った後、割裂面に試薬を噴霧して赤紫色に変色しない部分を中性化深さとする的ではあるが、それぞれの材料により、特徴が異なる結果となった。例えば、粘性が低い材料を壁面に塗布した場合は、ロス率が大きく経済的でない。また、（臭気の種類や強さにもよるが）有機溶液の場合は、閉鎖空間での3%塩化ナトリウム溶液に所定の期間浸せきし、割裂した試験面に塩化物イオン浸透に対するフルオレセインナトリウム溶液および硝酸銀溶液を噴霧して蛍光抵抗性試験を発する部分を塩化物イオン浸透域とする
含浸深さ試験

中毒事故や近隣住宅の苦情などに注意を要する。そのような観点で俯瞰すると、材料が有する塗布時の効果だけでなく、工程、経済性、環境条件、施工条件も材料選定の要素であり、それらを事前の試験施工で確認することも有効と考える。

試験体を割裂して水に1分間浸せきし、割裂した含浸面のはっ水している部分の厚さを含浸深さとする

3.2 透水量試験および吸水率試験
透水量試験および吸水率試験の結果を図－3 に示す。
透水量試験は JIS A 1404 に従い、加圧透水時間 1 時間にて評価した。吸水率試験は 1 日、7 日にて評価した。
シラン系含浸材は過去にはっ水剤として取り扱われてきた材料であるため、全体的に吸水および透水に対する抵抗性は高い傾向である。しかし 7 日吸水試験では性能差が明確となり、B, F, G, H, I, J の６種類はＡグレードであったが、A, C, D, E の４種類はＢグレードであった。

（単位：mm）

さらにそのＢグレード内でも、A および D はＣグレード

図－1 吸水率試験方法に近い結果となった。このことから、新規材料のスクリーニングの簡易試験として浸漬 7 日での吸水試験が有効であると考えられる。
透水量試験は、10 種類すべてがＡグレード（透水抑制率 80%以上）であった。なかでも D, E, F, H, I, J の６種
類は抑制率 90%以上と良好な数値を示した。
3.3 含浸深さ試験
含浸深さ試験の結果を表－7 に示す。含浸深さの平均値は 2.4mm であり、最大値は含浸材 J の 4.3mm、最小値（単位：mm）は含浸材 D の 1.2mm であった。

図－2 透湿度試験のための吸水方法

4-2

淺沼組技術研究報告 №25(2013)

表－6 施工性についての所見
項目

Ａ

塗布前の下地の状態

Ｂ

乾燥

Ｃ

乾燥

メーカー推奨標準（総）塗布量 150g/m 2300g/m 2
1回の塗布量×塗布回数150g/m 2 ×1回
100g/m 2 ×3回
色
薄黄色
白色
可使時間
1時間は使用可能
1時間は使用可能
粘性、塗りやすさ（壁・床）水系のサラっとした塗布感
水系のサラっとした塗布感
匂い（石油臭・ｱﾙｺｰﾙ臭など） 樹脂系の異臭あり特になし
傾けると試験体表面から液体がこ
標準塗布量に対して規定通り塗布可能
ぼれる
塗布後の乾燥の早さ30分でほぼ表面乾燥
30分でほぼ表面乾燥
重ね塗りのしやすさ
1回塗りのため重ね塗りはない
塗布感は変わらないが、白斑ができる
乾燥後の表面状態の変化素地の状態に戻る。
素地の状態に戻る。白斑消失

Ｆ

Ｇ

乾燥

乾燥

220g/m 2110g/m 2×2回
無色透明
1時間は使用可能
粘性なく浸透しやすい
強いアルコール臭200g/m2
100g/m2 ×2回
白色
1時間は使用可能
粘性なし
若干石油臭あり2回目は規定量の50～70％
規定通り塗布可能程度
30分でほぼ表面乾燥
1回目塗布後30分後に乾燥塗布感変わらず、重ね塗りできる 塗布量低下するが可能
素地の状態に戻る
素地の状態に戻る

Ｉ

乾燥

Ｅ

乾燥

Ｈ

乾燥

Ｄ

乾燥

115g/m 2115g/m 2×1回
無色透明
1時間は使用可能
粘性なし
特になし
規定通り塗布可能
塗布後すぐに乾燥1回塗りのため重ね塗りはない
素地の状態に戻る

Ｊ

乾燥

総評

乾燥

全て乾燥面

概ね1回の塗布量は100g/m 2 前後で、1回または2回塗りといえるが、例外もあるので注意。1回の塗布量が適正で、塗布回数が少ないほど歩掛かりにおいて有利。
薄い肌色
乳白色透明
乳白色
無色
無色
無色および若干の着色がある。
全体的に充分な可使時間だが、溶剤蒸発1時間程度。少しずつ樹脂が析出1時間は使用可能
20分程度。少しずつ液状に変化
1時間は使用可能
1時間は使用可能や異物混入防止の観点から小分け（30分してくる程度分）に取り出す方が安全。
クリームが徐々に液化し、液垂れする。ク粘性の有無がある。鉛直面塗布には若干やや粘性あり
適度な粘性があり、液ダレしない粘性なし、塗布しやすい
粘性なし、塗布しやすい
リームはコンクリートに若干なじみにくい粘性があった方がロス率が少ない。
アルコール臭や石油臭のあるものは閉鎖
若干アルコール臭ありアルコール臭あり
若干樹脂系の臭いあり
Ａ液無臭、Ｂ液アルコール臭アルコール臭あり
空間では注意が必要。
規定通り塗布可能。ハケ斑残り 90％程度。規定量載せられるが、 クリーム状なので規定量載せられるが、 Ａ液は標準量塗布可能、標準塗布量は全体的に過剰気味な設定。
規定通り塗布可能
やすい
新設だと100g×2回程度が妥当 鉛直面は液垂れすると思われる
Ｂ液はやや少ない
重ね塗りするほど含浸しない材料有り。
20分程度で乾燥20分程度で乾燥20分程度で乾燥20分程度で乾燥20分程度で乾燥
重ね塗りには問題ない乾燥時間
1回塗りのため重ね塗りはない。クリーム Ａ液は浸透しやすいがＢ液は浸透 塗布感変わらず、重ね塗りで 過剰気味な標準塗布量に注意。材料に1回塗りのため重ね塗りはない 塗布感変わらず、重ね塗りできるを一度に載せるしにくい
きる
よっては、鉛直面の規定量塗布は不可。
素地の状態に戻る
素地の状態に戻る
素地の状態に戻る
素地の状態に戻る
素地の状態に戻る
全て素地の状態に戻る。
250g/m 2250g/m 2×1回

300g/m 2150g/m 2 ×2回

1日吸水

100

7日吸水

1時間加圧透水9090Aグレード

80
70200g/m2100g/m2 ×2回

100透湿比（％）

抑制比（％）

A+B:250g/m 2
A:75g/m 2 ×2回
B:50g/m 2 ×2回200g/m 2200g/m 2 ×1回

Bグレード

Aグレード

80
Bグレード

70
60

60

Cグレード

Cグレード

50
A

B

C

D

E

F

G

H

I

50
A

J

B

C

D

E

F

G

H

I

J

含浸材の種類

含浸材の種類図－4 透湿度試験結果
図－3 透水試験および吸水試験結果
表－7 含浸深さ試験結果

A

B

C

D

E

F

G

H

I

中性化抑制比（％）

含浸材の種類60

J 平均

含浸深さ(mm) 2.7 2.4 2.5 1.2 1.8 2.5 2.2 2.3 2.5 4.3 2.4

28日

5091日

Aグレード

40
30

Bグレード

20103.4 透湿度試験

Cグレード

0透湿度試験の結果を図－4 に示す。透湿比は、塗布なしA試験体の透湿量に対する塗布あり試験体の透湿量の比とBCDEFGHIJ

含浸材の種類して算出した。本試験に用いた含浸材では、Ａグレード
図－5 中性化抵抗性試験結果

が C, D, F, I, J の５種類、Ｂグレードが A, B, E, G, H の５種類であった。

じて算出した。本試験に用いた含浸材では、促進材齢 28

3.5 中性化に対する抵抗性試験
中性化に対する抵抗性試験の結果を図－5 に示す。中性日の場合、Ａグレードが A, F, H, I, J の 5 種類、Ｂグレー化抑制比は、1 から中性化深さ比（塗布なし試験体の中性ドが B, C, E, G の 4 種類、Ｃグレードが D の 1 種類、促化深さに対する塗布あり試験体の中性化深さの比）を減進材齢 91 日の場合、Ａグレードが A, B, J の 3 種類、Ｂ4-3

淺沼組技術研究報告 №25(2013)

グレードが E, F, G, H, I の 5 種類、Ｃグレードが C, D の 2
塩化物イオン浸透深さ抑制比（％）

100種類であった。全体的に見てみると中性化抑制比は、促進材齢 28 日と比較して促進材齢 91 日では小さくなる傾向を示した。A、B は促進材齢 91 日の方が抑制比が大きくなったが、理由は不明である。
3.6 塩化物イオン浸透に対する抵抗性試験
塩化物イオン浸透に対する抵抗性試験の結果を図－6 に示

Aグレード

80
Bグレード

6040

Cグレード

200Aす。塩化物イオン浸透抑制比は、1 から塩化物イオン浸透深さ

BCDEFGHI

J

含浸材の種類比(塗布なし試験体の塩化物イオン浸透深さに対する塗布あ図－6 塩化物イオン浸透抵抗性試験結果

り試験体の塩化物イオン浸透深さの比)を減じて算出した。本試験に用いた含浸材では、Ａグレードが B, D, E, F, H, I, J の 7種類、Ｂグレードが C, G の 2 種類、Ｃグレードが A の 1 種類で100あった。

95

透湿比(%)90

４．考察
4.1 含浸深さとの関係

85807570

含浸深さと透湿比の関係を図－7 に、含浸深さと中性化65抑制比の関係を図－8 に、さらに含浸深さと塩化物イオン60浸透抑制比の関係を図－9 に示す。含浸深さと透湿比、お01

よび含浸深さと塩化物イオン浸透抑制比の間に相関は認

23
含浸深さ(mm)45

図－7 含浸深さと透湿比の関係

められなかった。一方、含浸深さと中性化抑制比の関係
は、含浸材 J を除き、含浸深さが深くなるにつれて中性60が深い材料ほど、中性化抑制効果が高い傾向がある。

50
中性化抑制比(%)

化抑制比が大きくなる傾向を示した。従って、含浸深さ4.2 中性化促進材齢と中性化深さの関係中性化に対する抵抗性試験において、含浸材 A は促進材齢 28 日および 91 日とも中性化抑制比がＡグレードで変化がなかった。含浸材 E は促進材齢 28 日および 91 日

28日
91日

4030J

2010ともＢグレードで変化がなかった。含浸材 D は促進材齢028 日および 91 日ともＣグレードで変化がなかった。含浸01材 H は促進材齢 28 日のＡグレードから促進材齢 91 日で234
含浸深さ(mm)5

図－8 含浸深さと中性化抑制比の関係はＢグレードに低下した。これら含浸材 A, E, D, H および無塗布の中性化促進材齢と中性化深さの関係を図－10 に示す。促進材齢 28 日から 91 日にかけての中性化の進展

100
塩化物イオン浸透抑制比(%)の傾向は、含浸材 A を除けば、含浸材を塗布した試験体も塗布していない試験体もグレードにかかわらずほぼ同等であった。すなわち含浸材の塗布により中性化の進展に差が生じているのは、表層付近が中性化する促進材齢28 日までであった。このことから、本試験に用いた含浸材の中性化進行を抑制する効果は、材が浸透した表層付近において発揮されると考えられる。

9080706050400123
含浸深さ(mm)45

図－9 含浸深さと塩化物イオン浸透抑制比の関係

4-4淺沼組技術研究報告 №25(2013)

60ADEH
無塗布

151055040302028日
91日

100028

透湿比Bグレード

50
中性化抑制比(%)

中性化深さ(mm)2060
透湿比Aグレード
中性化抑制比(%)

2556
促進材齢(日)84302028日
91日

10011240090929496
透湿比(%)

98100

65676971透湿比(%)

7375

図－10 中性化促進材齢と中性化深さの関係
図－11 透湿比と中性化抑制比の関係
4.3 中性化に対する抵抗性へ及ぼす影響
60と中性化抑制比の関係を図－12 に示す。なお、吸水抑制

50中性化抑制比(%)

透湿比と中性化抑制比の関係を図－11 に、吸水抑制比
比は、1 から吸水比（塗布なし試験体の吸水率に対する塗布あり試験体の吸水率の比）を減じて算出した。
図－11 では、透湿比がＢグレードの含浸材については、透湿比と中性化抑制比の間に相関が認められないが、透4030J2028日
91日

10湿比がＡグレードの含浸材については、透湿比が大きく0なるにつれて中性化抑制比が小さくなる傾向を示した。

5060

これは、透湿比Ａグレードの含浸材は、水分が（湿気として）逸散し易いためコンクリートの含水率が低くなり、

708090吸水抑制比(%)

100

図－12 吸水抑制比と中性化抑制比の関係中性化が進行し易くなるためと考えられる。一方透湿比
Ｂグレードの含浸材は、逆に水分が逸散し難いため透湿100高くなり、透湿比に関係なく中性化が進行し難くなると考えられる。一方、吸水抑制比と中性化抑制比の関係について見てみると、含浸材 J を除き、吸水抑制比が大きくなるにつれて中性化抑制比が大きくなる傾向を示した。
この結果からも、本試験に用いた含浸材の多くは、吸水抑制効果を有すると同時に、浸透した表層付近の中性化

塩化物イオン浸透抑制比(%)

比Ａグレードの場合と比較してコンクリートの含水率が浸透深さ≒0mm

9080
7060

y = 1.3454x - 29.021
R2 = 0.7836(6点での相関)504050進行を抑制する効果を有していると推察される。

60708090100

吸水抑制比(%)

4.4 塩化物イオン浸透に対する抵抗性
吸水抑制比と塩化物イオン浸透抑制比の関係を図－13

図－13 吸水抑制比と塩化物イオン浸透抑制比の関係に示す。塩化物イオンの浸透深さが 0mm 程度であった含浸材を除けば、吸水抑制比が大きくなるにつれて塩化物イオン浸透抑制比も大きくなる傾向を示した。従って、(2) 吸水試験および透水試験では、7 日吸水試験において吸水率を測定して吸水抑制比を把握することにより、塩最も性能差が明確に現れた。吸水試験は簡易で汎用的化物イオン浸透に対する抵抗性の傾向を概ね把握するこな試験法であり、新規材料のスクリーニングなどにもとができると考えられる。

有効と考えられる。
(3) 中性化抑制比は、促進材齢 28 日と比較して、促進材齢 91 日では小さくなる。

５．まとめ(4) 含浸深さと透湿比および塩化物イオン浸透抑制比の本実験の結果、以下の知見が得られた。

間に相関は認められない。

(1) 表面含浸材の選定は材料が持つ性能だけでなく、工(5) 含浸深さが深くなるにつれて中性化抑制比が大きく程、経済性、環境条件、施工条件なども要素となる。

4-5

淺沼組技術研究報告 №25(2013)

なる。
(6) 本試験に用いた含浸材の多くは、吸水抑制効果を有すると同時に、含浸材が浸透した表層付近の中性化進行を抑制する効果を有している。
(7) 透湿比が大きい含浸材は、水分が逸散し易いためコンクリートの含水率が低くなり、中性化が進行し易くなる。
(8) 吸水率により、塩化物イオン浸透に対する抵抗性の傾向を概ね把握することができる。

吸水率から吸水抑制比を求めることで、中性化や塩化物イオン浸透に対する抵抗性の傾向などを概ね把握することができると考えられるので、今後、これらの性能評価結果を、材料選定に役立てていきたい。

なお、本研究は、淺沼組、安藤ハザマ、大本組、奥村組、熊谷組、鴻池組、五洋建設、西武建設、錢高組、大日本土木、鉄建建設、東亜建設工業、東急建設、東洋建設、戸田建設、飛島建設、ピーエス三菱、三井住友建設の 18 社により共同で実施したものである。

［参考文献］
1)

田村友法、鏡友明、安部弘康他：コンクリート表面
含浸材に関する現状調査・その１、日本建築学会学術講演梗概集（東海）、pp.1163-1164、2012.9.

2)

加藤淳司、若林信太郎、吉田俊之他：コンクリート
表面含浸材に関する現状調査・その２、日本建築学会学術講演梗概集（東海）、pp.1165-1166、2012.9.

3)土木学会編：コンクリートライブラリー119 表面保護工法設計施工指針（案）、2005.4.

4-6