コンクリートは、
内部鉄筋を取り巻くコンクリートのア
ルカリにより鉄を不動態領域に維持し、半永久的に耐塗料事業部門 構造物塗料事業部
テクニカルサポートグループ
Coating Business Div.
Protective Coatings Dept.
Technical Support Group

力を維持できると期待されていた。
しかしながら、塩害、中性化、アルカリ骨材反応などコンクリートの劣化メカ
ニズムが解明され、環境によっては比較的早期に劣化

関智行

Tomoyuki SEKI

要旨

吉田 新

Arata YOSHIDA

Abstract

コンクリート構造物では、劣化の抑制を目的に表面Surface protection is often applied to concrete

保護工法が多く適用されているが、コンクリートの打設

structures to control deterioration, but since it is

後しばらく経過した後に塗布されることから、未塗布状

applied after some time has passed after concrete is

態の期間にコンクリート内部へ劣化因子が侵入するこ

placed, there is concern that deterioration factorsとが懸念される。一方で、コンクリート構造物の建設時

may penetrate into the concrete during the uncoatedには、型枠脱型後に塗布型の養生剤が用いられること

period. On the other hand, although applied curingがあるが、それらの多くは表面保護工法のような劣化

agents are sometimes used during the construction

因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
このよう

of concrete structures after de-framing, most of themに、劣化因子がコンクリート内部へ侵入する期間が存

are not expected to be as eﬀective in preventing the

在することや、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護

penetration of degradation factors as the surface

工法の二種類の材料を、異なる時期に施工することにprotection method. Thus, there are concerns about

よる施工費の増加などが課題として挙げられる。

the existence of a period of time during which

そこで著者らは、表面保護工法が有するコンクリート

degradation factors can penetrate into the concrete,の保護機能と養生剤が有する養生効果の双方の機能

and the increase in construction costs due to the useを有するシラン・ふっ素複合系含浸剤を開発したため

of two diﬀerent types of materials for one structure at

本報にて報告する。

diﬀerent times: curing agents and surface protection
methods.
Therefore, the authors have developed asilane/ﬂuorine composite impregnant that has boththe function of protecting concrete with the surface
protection method and the curing eﬀect with thecuring agent, and report the results in this paper.

に至ることが明らかになった。
これらのコンクリート劣化の対策は、外部からの劣化

シリコン変性ふっ素樹脂系含浸剤のイメージ図を種類

使用量（g/㎡）

これらの課題を解決するため、著者らは従来の表面系に分類される。
ふっ素樹脂系含浸剤は、櫛形構造を保護工法が有するコンクリート構造物の劣化抑制効果有するシリコン変性ふっ素ポリオール（主剤成分）とイ

SF

シラン・ふっ素複合系含浸剤

140+80と、
コンクリート型枠脱型後の養生持続効果を有する、

ソシアネート（硬化剤成分）から成る二液形であり、反Eエステル化合物150

シラン・ふっ素複合系含浸剤の検討を行ってきた。双方

応硬化によりウレタン結合を有する被膜を形成する。

S

シラン・シロキサン系

150の機能を有する材料であれば、新設時に適用すること

その被膜の表層には、撥水性を示すシリコン成分が

N

未塗装

─

でコンクリートの養生効果が得られ、さらには劣化因子

多く存在し、被膜内部方向へ濃度勾配を形成する特がコンクリート内部へ侵入する未塗布の期間を削減で長を持つ。
そのため、表面に高い撥水性が付与され、きることで、
より一層コンクリート構造物の耐久性向上

塩化物イオンが付着・堆積しにくくなり、また、降雨にが期待できる。
また、後々に表面保護工を適用する必要よる塩分洗浄効果が見込める。

がないため施工費の削減が見込まれる。

含浸させることによる表面保護工法が多く適用されてコンクリートは主に水、セメント、骨材、混和剤から成り、水とセメントの水和反応によって硬化する。
コンク
リートが所要の品質を確保するには、水とセメントの水和反応を進行させる必要があるため、型枠脱型後に硬シラン・シロキサン系含浸剤の組成を図１に示す。
シラン・ふっ素複合系含浸剤は、2種類の含浸剤から成る。一層目に適用する含浸剤は、
シラン・シロキサン系に分類される。
シラン・シロキサン系含浸剤は、主成分であれ、水分や塩化物イオンの浸透抑制機能が発現する。

しかしながら、塗布型の養生剤には表面保護工法のような劣化因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
また、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護工法の二種類を、異なる時期に施工することによる施工費の増加も懸念される。

OR2

S

コンクリート成分

OR2

OR2

+

Si

R1
Si

O

Si

あると考えられ、長期にわたりコンクリート中の鉄筋の

Si

O

Si

試験水準

R1
O

Si

R1、R2：アルキル基

図1 シラン・シロキサン系含浸剤

50

44
44

幅300mm 長さ300mm 高さ60mm

塩化物イオン浸透抑止性

φ100mm 高さ200mm

試験方法

3.4.1

含浸性の試験方法

JCSE-K 571に準拠し3)、各塗布剤の硬化乾燥後に、割裂した供試体の断面に散水し、塗布面から撥水して

1

水
W
165

0.5

165

セメント
C
330
330

砕砂
S
805
805

砕石
S

反応性 減水剤
粗骨材
SP

1037
0

0
1037

1.65
1.65

1.2

水接触角の測定結果を図４に示す。Nの水接触角は43.0 であったのに対し、SFは103.9 、Eは71.2 、Sは118.8 であった。SFおよびSは90 以上の水接触角を示し、コンクリート表面は撥水性域にある。一方、Eの水接触角は90 未満であり親水性域にある。SFは、シリコン変性ふっ素樹脂の特性である表層に配置さ

3
1
3

供試体の種類

供試体の寸法と数量を表２に、コンクリートの配合
体の粗骨材には2005砕石を用い、アルカリ骨材反応

剤（S）、
ブランク
（N）を用いた。各種塗布剤の種類と抑止性の供試体には反応性粗骨材を用いた。

剤を適用した供試体を40℃のNaCl飽和水溶液に浸漬し、一定期間毎に供試体の長さを測定し、供試体の膨張率を求めた。
デンマーク法では材齢91日後の膨No張率が0.10%以上を膨張性ありと判定することから、試験は供試体の平均膨張率が0.10%以上になった時点で終了とした。

水性ありとして評価した。
3.4.3

保湿性の試験方法

各塗布剤を適用した供試体を20℃/60%RHで気中保管し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、
価とした。
3.4.4

E

103.9°

71.2°

吸水性の試験方法

No

４． 結果と考察

4.1

2.50

方法にて、塩素の侵入深さを測定した。
3.4.6 アルカリ骨材反応抑止性の試験方法
膨張率試験であるデンマーク法6)を参考に、各塗布で、SFは、他の塗布剤と比べて塩化物イオンの遮断効

0.6

果が大幅に高い結果となった。
この理由としては、吸水

0.4

性試験結果と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、水分を介して侵入する塩化0物イオンを遮断していることが考えられる。
SF

1週目

図5

E

2週目

S

3週目

4週目

N

118.8°

43.0°

吸水性

2.70

図4

各種材料の水接触角

細孔へ含浸・充填し被膜化することで、コンクリート中の水分が外部へ放出することを防いでいると考える。

1.00
0.50
0.00

図3

E

S

各種材料の含浸深さ

一方で、SFはEと比較すると僅かに水分が蒸発する

0.00

結果となった。
この差がコンクリートの品質に与えるN

影響については今後の課題として検討が必要であると考える。

供試体の膨張率を図９に示す。材齢91日における膨張率は、Nと比較し、いずれの塗布剤も優れた結果となった。ただし、デンマーク法における膨張性の判定基準である0.10%以上には、いずれの塗布剤も到達してなかったため、アルカリ骨材反応をさらに進行させ、供試体にひび割れが生じるまで試験を継続した。

は 0 . 1 0 %を大きく超えていたが 、S F の 膨 張 率 はS

んどなく、材齢626日時点の膨張率は0.091%であSFの膨張率が長期間低い値を示す理由は、他の

塩素
濃度分布

試験と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、劣化要因の一つである水分を遮断する効果に優れ、アルカリ骨材反応を抑制しているためと考えられる。
0.70

1.2

E
1週目

図6

2週目

S
3週目

各種材料の吸水率

N
4週目

0.50

E

0.8

0.5

0.60

SF

1.0

1

S

0.6

N

0.4

0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
-0.10

0.2
0.0

る、
シラン・ふっ素複合系含浸剤を開発した。本材料は各試験において従来の含浸剤と同等以上のコンクリー
トの劣化抑制効果を示し、かつ従来の養生剤と同等の保湿性を示した。
これらの結果より、
コンクリート脱枠後に本材料を適用することで、理想的なコンクリートの水和反応を促し、さらには長期的に劣化因子からコンクリートを保護することが期待できる。
今後も新商品の開発を通じて、広く社会の繁栄に貢献していきたいと考えている。

0

0

10

図8

20

30

40

100

200

300

400

500

600

促進試験日数（日）表面からの深さ/mm

SF

供試体断面の塩素濃度

図9

E

供試体の膨張率

S

参考文献

N

工法 設計施工指針(案)2）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，施工編
3）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，基準編
4）
日本工業規格：JIS R 3257 基板ガラス表面の濡れ性試験方法
5）土 木 学 会：コンクリート標 準 示 方 書 ，基 準 編 ，JSCE-G 574 EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析方法6）
日本コンクリート工学会：融雪剤によるコンクリート
構造物の劣化研究委員会，
アルカリ骨材反応WG

6． 謝辞

かった。SFは材齢450日以降の膨張率の増加がほとN

図7 供試体断面の塩素濃度分布（画像上部が供試体表層）

SF

制効果とコンクリート脱枠後の養生持続効果を有す

アルカリ骨材反応抑止性

り、極めて高いアルカリ骨材反応抑止性を示した。

1.5

0

4.6

ずれの塗布剤も低い値であった。SF以外の膨張率No25． まとめ従来の表面保護工法が有するコンクリートの劣化抑定を終了した。
この時点の膨張率は、Nと比較し、いへ含浸していることに起因していると考える。
2.581）土木学会：コンクリートライブラリー119，表面保護

0 . 0 5 1 %であり、供 試 体にひび 割 れは生じていなにより、コンクリート内部へ水分の浸入を抑制してい7

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

は塩化物イオンが浸透したと推測する。

材齢331日で、SF以外はひび割れが生じたため測れは、SFおよびSの供試体表面は撥水域にあること

保湿性材料であるシリコン変性ふっ素樹脂がコンクリートの

1.50

E

また、SFはSと比べて水分の浸透抑制効果が優れを確保している様子が示唆された。
これは、SFの構成

2.08

SF

塩素
濃度分布

ると考える。

水分蒸発を抑制する結果となり、型枠脱型後の保湿性

2.00

SF

およびNと比較し、吸水を抑制する結果となった。
こ

保湿性試験の結果を図５に示す。SFはNと比較して、2.98

験ではNと比較すると塩化物イオンの侵入深さに大きNo性を示すが、SFはSよりも深い領域までコンクリート

4.3

なお、Sは塩害対策として多くの実績があるが、本試な差は見られなかった。
これは、
シラン・シロキサン系含各種材料の水分蒸発率ていることがわかる。
これは、SFとSは同程度の撥水

含浸し、Eと同程度の含浸性を示した。

の重量変化から吸水率を求めて吸水性の評価とした。

拠し5)、EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析

含浸性

布剤もコンクリートへ含浸を認めた。SFはSよりも深く

3.00

水溶液に6ヵ月間浸漬した。測定はJSCE-G 574に準

N

水接触角

2.70mm、Eは2.98mm、Sは2.08mmと、いずれの塗漬し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、そ各塗布剤を適用した供試体を20℃の10wt%NaCl

S

含浸深さ試験の結果を図３に示す。SFの含浸深さは3.50

塩化物イオン浸透抑止性の試験方法に示す。E、S、Nの塩素濃度分布は同等であった。一方

0.8

4.4

水接触角

料が充填されないため、本試験のような没液環境下で表層から深さ方向の塩素濃度測定結果を図７、図８

吸水性試験の結果を図６に示す。SFおよびSは、E各塗布剤を適用した供試体を20℃の水道水へ浸

3.4.5

SF

浸剤は細孔表面を疎水化するものであり、細孔には材塩化物イオン浸透抑止性

1.0

0.2

れる。

を測定した。得られた水接触角が90 以上の場合を撥

その重量変化から水分の蒸発率を求めて保湿性の評
3.3

0.5

単位量
（kg/㎥）

4.5

1.4

撥水性の試験方法

蒸留水を用いた静滴法により供試体表面の水接触角

3

吸水性

3.4

3

シラン・ふっ素複合系含浸剤（SF）、養生剤（E）、含浸

られる含浸剤である。
ブランク（N）
は未塗布である。

普通

減水剤添加率SP/C(%)

JIS R 3257に準拠し4）、各塗布剤の硬化乾燥後に、を表３に示す。
アルカリ骨材反応抑止性以外の供試あり、コンクリート構造物の表面保護工法として用い

アルカリ骨材反応
抑止性試験

50

細骨材率
s/a
(%)

N数

塗布剤剤の種類と使用量を表1に示す。塗布剤はられている。含浸剤（S）
はシラン・シロキサン系材料で

普通

3.4.2

３． 性能評価あり、
コンクリート構造物の塗布型養生剤として用い

R1

O

HO

目的

アルカリ骨材反応抑止性

3.1

アルカリ骨材反応抑止性試験以外

水セメント比W/C(%)

いる領域を含浸深さとして測定した。

試験項目と供試体寸法

項目

保湿性

塗布量を表１に示す。養生剤（E）
はエステル化合物で

⬇

反応状態

O

HO

表2

撥水性

にアルキル基が固着することで含浸領域が疎水化さ

HO

浸透抑止性、
アルカリ骨材反応抑止性はコンクリート

これらの機能により、主に塩害に対する抑制効果がロキサン結合の網目構造を形成する。表面や空隙壁面

R1

い、保湿性は養生効果を把握する目的、塩化物イオン

含浸性

リゴマーがコンクリート内部へ浸透し、コンクリートとシに湿布や散水などによる養生を行うことが一般的であそれぞれの塗布剤の基本性能を把握する目的で行

図2 シリコン変性ふっ素樹脂系含浸剤

腐食抑制が期待できる。

セメント
種類

撥水性

れたシリコン成分により撥水性を示していると考えら

試験項目を表２に示す。含浸性、撥水性、吸水性は内部側：ふっ素成分

るアルキル基を含有したシランモノマーおよびシランオ

シラン成分いるケースが増加している。

表層側：シリコン成分

幹：ふっ素樹脂化したコンクリートから一定期間は水が蒸発しないようる2)。近年では施工の簡便さから、塗布型の養生剤を用

枝：シリコン樹脂

試験体
の種類

試験項目

の耐久性向上性能を把握する目的として行った。

しかしながら、表面保護工法の多くは、コンクリート1.2 コンクリート建設時の養生

硬化塗膜断面イメージ

２． 開発品の概要

いる1)。

入することが懸念される。

樹脂成分表（主剤）

3.2

4.2

表3 コンクリートの配合

No.

断が有効であり、
コンクリート表面に塗料を被覆または塗布状態の期間はコンクリート内部へ劣化因子が侵塗布剤の種類と使用量

図２に示す。二層目に適用する含浸剤は、ふっ素樹脂

因子（水分、塩化物イオン、二酸化炭素、酸素など）の遮の打設後しばらく経過した後に適用されることから、未表1

6

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

膨 張 率 (％ )1.1 コンクリートの表面保護

本検討の目的5

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

塩素濃 度 /％Development and Performance Evaluation of Silane・Fluorine Composite Impregnants

1.3

4

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

水分蒸発率(％)

１． はじめにシラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

3

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

吸水率(％)

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

含浸深さ(mm)2

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

本開発品は愛知工業大学様、
日本車輛製造株式会
社様との共同研究によって得られた成果です。関係者
各位に深く感謝申し上げます。

コンクリートは、内部鉄筋を取り巻くコンクリートのア
ルカリにより鉄を不動態領域に維持し、半永久的に耐塗料事業部門 構造物塗料事業部
テクニカルサポートグループ
Coating Business Div.
Protective Coatings Dept.
Technical Support Group

力を維持できると期待されていた。
しかしながら、塩害、中性化、アルカリ骨材反応などコンクリートの劣化メカ
ニズムが解明され、環境によっては比較的早期に劣化

関智行

Tomoyuki SEKI

要旨

吉田 新

Arata YOSHIDA

Abstract

コンクリート構造物では、劣化の抑制を目的に表面Surface protection is often applied to concrete

保護工法が多く適用されているが、コンクリートの打設

structures to control deterioration, but since it is

後しばらく経過した後に塗布されることから、未塗布状

applied after some time has passed after concrete is

態の期間にコンクリート内部へ劣化因子が侵入するこ

placed, there is concern that deterioration factorsとが懸念される。一方で、コンクリート構造物の建設時

may penetrate into the concrete during the uncoatedには、型枠脱型後に塗布型の養生剤が用いられること

period. On the other hand, although applied curingがあるが、それらの多くは表面保護工法のような劣化

agents are sometimes used during the construction

因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
このよう

of concrete structures after de-framing, most of themに、劣化因子がコンクリート内部へ侵入する期間が存

are not expected to be as eﬀective in preventing the

在することや、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護

penetration of degradation factors as the surface

工法の二種類の材料を、異なる時期に施工することにprotection method. Thus, there are concerns about

よる施工費の増加などが課題として挙げられる。

the existence of a period of time during which

そこで著者らは、表面保護工法が有するコンクリート

degradation factors can penetrate into the concrete,の保護機能と養生剤が有する養生効果の双方の機能

and the increase in construction costs due to the useを有するシラン・ふっ素複合系含浸剤を開発したため

of two diﬀerent types of materials for one structure at

本報にて報告する。

diﬀerent times: curing agents and surface protection
methods.
Therefore, the authors have developed asilane/ﬂuorine composite impregnant that has boththe function of protecting concrete with the surface
protection method and the curing eﬀect with thecuring agent, and report the results in this paper.

に至ることが明らかになった。
これらのコンクリート劣化の対策は、外部からの劣化

シリコン変性ふっ素樹脂系含浸剤のイメージ図を種類

使用量（g/㎡）

これらの課題を解決するため、著者らは従来の表面系に分類される。
ふっ素樹脂系含浸剤は、櫛形構造を保護工法が有するコンクリート構造物の劣化抑制効果有するシリコン変性ふっ素ポリオール（主剤成分）とイ

SF

シラン・ふっ素複合系含浸剤

140+80と、
コンクリート型枠脱型後の養生持続効果を有する、

ソシアネート（硬化剤成分）から成る二液形であり、反Eエステル化合物150

シラン・ふっ素複合系含浸剤の検討を行ってきた。双方

応硬化によりウレタン結合を有する被膜を形成する。

S

シラン・シロキサン系

150の機能を有する材料であれば、新設時に適用すること

その被膜の表層には、撥水性を示すシリコン成分が

N

未塗装

─

でコンクリートの養生効果が得られ、さらには劣化因子

多く存在し、被膜内部方向へ濃度勾配を形成する特がコンクリート内部へ侵入する未塗布の期間を削減で長を持つ。
そのため、表面に高い撥水性が付与され、きることで、
より一層コンクリート構造物の耐久性向上

塩化物イオンが付着・堆積しにくくなり、また、降雨にが期待できる。
また、後々に表面保護工を適用する必要よる塩分洗浄効果が見込める。

がないため施工費の削減が見込まれる。

含浸させることによる表面保護工法が多く適用されてコンクリートは主に水、セメント、骨材、混和剤から成り、水とセメントの水和反応によって硬化する。
コンク
リートが所要の品質を確保するには、水とセメントの水和反応を進行させる必要があるため、型枠脱型後に硬シラン・シロキサン系含浸剤の組成を図１に示す。
シラン・ふっ素複合系含浸剤は、2種類の含浸剤から成る。一層目に適用する含浸剤は、
シラン・シロキサン系に分類される。
シラン・シロキサン系含浸剤は、主成分であれ、水分や塩化物イオンの浸透抑制機能が発現する。

しかしながら、塗布型の養生剤には表面保護工法のような劣化因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
また、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護工法の二種類を、異なる時期に施工することによる施工費の増加も懸念される。

OR2

S

コンクリート成分

OR2

OR2

+

Si

R1
Si

O

Si

あると考えられ、長期にわたりコンクリート中の鉄筋の

Si

O

Si

試験水準

R1
O

Si

R1、R2：アルキル基

図1 シラン・シロキサン系含浸剤

50

44
44

幅300mm 長さ300mm 高さ60mm

塩化物イオン浸透抑止性

φ100mm 高さ200mm

試験方法

3.4.1

含浸性の試験方法

JCSE-K 571に準拠し3)、各塗布剤の硬化乾燥後に、割裂した供試体の断面に散水し、塗布面から撥水して

1

水
W
165

0.5

165

セメント
C
330
330

砕砂
S
805
805

砕石
S

反応性 減水剤
粗骨材
SP

1037
0

0
1037

1.65
1.65

1.2

水接触角の測定結果を図４に示す。Nの水接触角は43.0 であったのに対し、SFは103.9 、Eは71.2 、Sは118.8 であった。SFおよびSは90 以上の水接触角を示し、コンクリート表面は撥水性域にある。一方、Eの水接触角は90 未満であり親水性域にある。SFは、シリコン変性ふっ素樹脂の特性である表層に配置さ

3
1
3

供試体の種類

供試体の寸法と数量を表２に、コンクリートの配合
体の粗骨材には2005砕石を用い、アルカリ骨材反応（S）、ブランク（N）を用いた。各種塗布剤の種類と塗抑止性の供試体には反応性粗骨材を用いた。

剤を適用した供試体を40℃のNaCl飽和水溶液に浸漬し、一定期間毎に供試体の長さを測定し、供試体の膨張率を求めた。
デンマーク法では材齢91日後の膨No張率が0.10%以上を膨張性ありと判定することから、試験は供試体の平均膨張率が0.10%以上になった時点で終了とした。

水性ありとして評価した。
3.4.3

保湿性の試験方法

各塗布剤を適用した供試体を20℃/60%RHで気中保管し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、
価とした。
3.4.4

E

103.9°

71.2°

吸水性の試験方法

No

４． 結果と考察

4.1

2.50

方法にて、塩素の侵入深さを測定した。
3.4.6 アルカリ骨材反応抑止性の試験方法
膨張率試験であるデンマーク法6)を参考に、各塗布で、SFは、他の塗布剤と比べて塩化物イオンの遮断効

0.6

果が大幅に高い結果となった。
この理由としては、吸水

0.4

性試験結果と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、水分を介して侵入する塩化0物イオンを遮断していることが考えられる。
SF

1週目

図5

E

2週目

S

3週目

4週目

N

118.8°

43.0°

吸水性

2.70

図4

各種材料の水接触角

細孔へ含浸・充填し被膜化することで、コンクリート中の水分が外部へ放出することを防いでいると考える。

1.00
0.50
0.00

図3

E

S

各種材料の含浸深さ

一方で、SFはEと比較すると僅かに水分が蒸発する

0.00

結果となった。
この差がコンクリートの品質に与えるN

影響については今後の課題として検討が必要であると考える。

供試体の膨張率を図９に示す。材齢91日における膨張率は、Nと比較し、いずれの塗布剤も優れた結果となった。ただし、デンマーク法における膨張性の判定基準である0.10%以上には、いずれの塗布剤も到達してなかったため、アルカリ骨材反応をさらに進行させ、供試体にひび割れが生じるまで試験を継続した。

は 0 . 1 0 %を大きく超えていたが 、S F の 膨 張 率 はS

んどなく、材齢626日時点の膨張率は0.091%であSFの膨張率が長期間低い値を示す理由は、他の

塩素
濃度分布

試験と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、劣化要因の一つである水分を遮断する効果に優れ、アルカリ骨材反応を抑制しているためと考えられる。
0.70

1.2

E
1週目

図6

2週目

S
3週目

各種材料の吸水率

N
4週目

0.50

E

0.8

0.5

0.60

SF

1.0

1

S

0.6

N

0.4

0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
-0.10

0.2
0.0

る、
シラン・ふっ素複合系含浸剤を開発した。本材料は各試験において従来の含浸剤と同等以上のコンクリー
トの劣化抑制効果を示し、かつ従来の養生剤と同等の保湿性を示した。
これらの結果より、
コンクリート脱枠後に本材料を適用することで、理想的なコンクリートの水和反応を促し、さらには長期的に劣化因子からコンクリートを保護することが期待できる。
今後も新商品の開発を通じて、広く社会の繁栄に貢献していきたいと考えている。

0

0

10

図8

20

30

40

100

200

300

400

500

600

促進試験日数（日）表面からの深さ/mm

SF

供試体断面の塩素濃度

図9

E

供試体の膨張率

S

参考文献

N

工法 設計施工指針(案)2）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，施工編
3）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，基準編
4）
日本工業規格：JIS R 3257 基板ガラス表面の濡れ性試験方法
5）土 木 学 会：コンクリート標 準 示 方 書 ，基 準 編 ，JSCE-G 574 EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析方法6）
日本コンクリート工学会：融雪剤によるコンクリート
構造物の劣化研究委員会，
アルカリ骨材反応WG

6． 謝辞

かった。SFは材齢450日以降の膨張率の増加がほとN

図7 供試体断面の塩素濃度分布（画像上部が供試体表層）

SF

制効果とコンクリート脱枠後の養生持続効果を有す

アルカリ骨材反応抑止性

り、極めて高いアルカリ骨材反応抑止性を示した。

1.5

0

4.6

ずれの塗布剤も低い値であった。SF以外の膨張率No25． まとめ従来の表面保護工法が有するコンクリートの劣化抑定を終了した。
この時点の膨張率は、Nと比較し、いへ含浸していることに起因していると考える。
2.581）土木学会：コンクリートライブラリー119，表面保護

0 . 0 5 1 %であり、供 試 体にひび 割 れは生じていなにより、コンクリート内部へ水分の浸入を抑制してい7

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

は塩化物イオンが浸透したと推測する。

材齢331日で、SF以外はひび割れが生じたため測れは、SFおよびSの供試体表面は撥水域にあること

保湿性材料であるシリコン変性ふっ素樹脂がコンクリートの

1.50

E

また、SFはSと比べて水分の浸透抑制効果が優れを確保している様子が示唆された。
これは、SFの構成

2.08

SF

塩素
濃度分布

ると考える。

水分蒸発を抑制する結果となり、型枠脱型後の保湿性

2.00

SF

およびNと比較し、吸水を抑制する結果となった。
こ

保湿性試験の結果を図５に示す。SFはNと比較して、2.98

験ではNと比較すると塩化物イオンの侵入深さに大きNo性を示すが、SFはSよりも深い領域までコンクリート

4.3

なお、Sは塩害対策として多くの実績があるが、本試な差は見られなかった。
これは、
シラン・シロキサン系含各種材料の水分蒸発率ていることがわかる。
これは、SFとSは同程度の撥水

含浸し、Eと同程度の含浸性を示した。

の重量変化から吸水率を求めて吸水性の評価とした。

拠し5)、EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析

含浸性

布剤もコンクリートへ含浸を認めた。SFはSよりも深く

3.00

水溶液に6ヵ月間浸漬した。測定はJSCE-G 574に準

N

水接触角

2.70mm、Eは2.98mm、Sは2.08mmと、いずれの塗漬し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、そ各塗布剤を適用した供試体を20℃の10wt%NaCl

S

含浸深さ試験の結果を図３に示す。SFの含浸深さは3.50

塩化物イオン浸透抑止性の試験方法に示す。E、S、Nの塩素濃度分布は同等であった。一方

0.8

4.4

水接触角

料が充填されないため、本試験のような没液環境下で表層から深さ方向の塩素濃度測定結果を図７、図８

吸水性試験の結果を図６に示す。SFおよびSは、E各塗布剤を適用した供試体を20℃の水道水へ浸

3.4.5

SF

浸剤は細孔表面を疎水化するものであり、細孔には材塩化物イオン浸透抑止性

1.0

0.2

れる。

を測定した。得られた水接触角が90 以上の場合を撥

その重量変化から水分の蒸発率を求めて保湿性の評
3.3

0.5

単位量
（kg/㎥）

4.5

1.4

撥水性の試験方法

蒸留水を用いた静滴法により供試体表面の水接触角

3

吸水性

3.4

3

ン・ふっ素複合系含浸剤（SF）、養生剤（E）、含浸剤

れる含浸剤である。
ブランク（N）
は未塗布である。

普通

減水剤添加率SP/C(%)

JIS R 3257に準拠し4）、各塗布剤の硬化乾燥後に、を表３に示す。
アルカリ骨材反応抑止性以外の供試

り、コンクリート構造物の表面保護工法として用いら

アルカリ骨材反応
抑止性試験

50

細骨材率
s/a
(%)

N数

塗布剤の種類と使用量を表1に示す。塗布剤はシラれている。含浸剤（S）
はシラン・シロキサン系材料であ

普通

3.4.2

３． 性能評価り、
コンクリート構造物の塗布型養生剤として用いら

R1

O

HO

目的

アルカリ骨材反応抑止性

3.1

アルカリ骨材反応抑止性試験以外

水セメント比W/C(%)

いる領域を含浸深さとして測定した。

試験項目と供試体寸法

項目

保湿性

布量を表１に示す。養生剤（E）
はエステル化合物であ

⬇

反応状態

O

HO

表2

撥水性

にアルキル基が固着することで含浸領域が疎水化さ

HO

浸透抑止性、
アルカリ骨材反応抑止性はコンクリート

これらの機能により、主に塩害に対する抑制効果がロキサン結合の網目構造を形成する。表面や空隙壁面

R1

い、保湿性は養生効果を把握する目的、塩化物イオン

含浸性

リゴマーがコンクリート内部へ浸透し、コンクリートとシに湿布や散水などによる養生を行うことが一般的であそれぞれの塗布剤の基本性能を把握する目的で行

図2 シリコン変性ふっ素樹脂系含浸剤

腐食抑制が期待できる。

セメント
種類

撥水性

れたシリコン成分により撥水性を示していると考えら

試験項目を表２に示す。含浸性、撥水性、吸水性は内部側：ふっ素成分

るアルキル基を含有したシランモノマーおよびシランオ

シラン成分いるケースが増加している。

表層側：シリコン成分

幹：ふっ素樹脂化したコンクリートから一定期間は水が蒸発しないようる2)。近年では施工の簡便さから、塗布型の養生剤を用

枝：シリコン樹脂

試験体
の種類

試験項目

の耐久性向上性能を把握する目的として行った。

しかしながら、表面保護工法の多くは、コンクリート1.2 コンクリート建設時の養生

硬化塗膜断面イメージ

２． 開発品の概要

いる1)。

入することが懸念される。

樹脂成分表（主剤）

3.2

4.2

表3 コンクリートの配合

No.

断が有効であり、
コンクリート表面に塗料を被覆または塗布状態の期間はコンクリート内部へ劣化因子が侵塗布剤の種類と使用量

図２に示す。二層目に適用する含浸剤は、ふっ素樹脂

因子（水分、塩化物イオン、二酸化炭素、酸素など）の遮の打設後しばらく経過した後に適用されることから、未表1

6

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

膨 張 率 (％ )1.1 コンクリートの表面保護

本検討の目的5

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

塩素濃 度 /％Development and Performance Evaluation of Silane・Fluorine Composite Impregnants

1.3

4

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

水分蒸発率(％)

１． はじめにシラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

3

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

吸水率(％)

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

含浸深さ(mm)2

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

本開発品は愛知工業大学様、
日本車輛製造株式会
社様との共同研究によって得られた成果です。関係者
各位に深く感謝申し上げます。

コンクリートは、内部鉄筋を取り巻くコンクリートのア
ルカリにより鉄を不動態領域に維持し、半永久的に耐塗料事業部門 構造物塗料事業部
テクニカルサポートグループ
Coating Business Div.
Protective Coatings Dept.
Technical Support Group

力を維持できると期待されていた。
しかしながら、塩害、中性化、アルカリ骨材反応などコンクリートの劣化メカ
ニズムが解明され、環境によっては比較的早期に劣化

関智行

Tomoyuki SEKI

要旨

吉田 新

Arata YOSHIDA

Abstract

コンクリート構造物では、劣化の抑制を目的に表面Surface protection is often applied to concrete

保護工法が多く適用されているが、コンクリートの打設

structures to control deterioration, but since it is

後しばらく経過した後に塗布されることから、未塗布状

applied after some time has passed after concrete is

態の期間にコンクリート内部へ劣化因子が侵入するこ

placed, there is concern that deterioration factorsとが懸念される。一方で、コンクリート構造物の建設時

may penetrate into the concrete during the uncoatedには、型枠脱型後に塗布型の養生剤が用いられること

period. On the other hand, although applied curingがあるが、それらの多くは表面保護工法のような劣化

agents are sometimes used during the construction

因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
このよう

of concrete structures after de-framing, most of themに、劣化因子がコンクリート内部へ侵入する期間が存

are not expected to be as eﬀective in preventing the

在することや、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護

penetration of degradation factors as the surface

工法の二種類の材料を、異なる時期に施工することにprotection method. Thus, there are concerns about

よる施工費の増加などが課題として挙げられる。

the existence of a period of time during which

そこで著者らは、表面保護工法が有するコンクリート

degradation factors can penetrate into the concrete,の保護機能と養生剤が有する養生効果の双方の機能

and the increase in construction costs due to the useを有するシラン・ふっ素複合系含浸剤を開発したため

of two diﬀerent types of materials for one structure at

本報にて報告する。

diﬀerent times: curing agents and surface protection
methods.
Therefore, the authors have developed asilane/ﬂuorine composite impregnant that has boththe function of protecting concrete with the surface
protection method and the curing eﬀect with thecuring agent, and report the results in this paper.

に至ることが明らかになった。
これらのコンクリート劣化の対策は、外部からの劣化

シリコン変性ふっ素樹脂系含浸剤のイメージ図を種類

使用量（g/㎡）

これらの課題を解決するため、著者らは従来の表面系に分類される。
ふっ素樹脂系含浸剤は、櫛形構造を保護工法が有するコンクリート構造物の劣化抑制効果有するシリコン変性ふっ素ポリオール（主剤成分）とイ

SF

シラン・ふっ素複合系含浸剤

140+80と、
コンクリート型枠脱型後の養生持続効果を有する、

ソシアネート（硬化剤成分）から成る二液形であり、反Eエステル化合物150

シラン・ふっ素複合系含浸剤の検討を行ってきた。双方

応硬化によりウレタン結合を有する被膜を形成する。

S

シラン・シロキサン系

150の機能を有する材料であれば、新設時に適用すること

その被膜の表層には、撥水性を示すシリコン成分が

N

未塗装

─

でコンクリートの養生効果が得られ、さらには劣化因子

多く存在し、被膜内部方向へ濃度勾配を形成する特がコンクリート内部へ侵入する未塗布の期間を削減で長を持つ。
そのため、表面に高い撥水性が付与され、きることで、
より一層コンクリート構造物の耐久性向上

塩化物イオンが付着・堆積しにくくなり、また、降雨にが期待できる。
また、後々に表面保護工を適用する必要よる塩分洗浄効果が見込める。

がないため施工費の削減が見込まれる。

含浸させることによる表面保護工法が多く適用されてコンクリートは主に水、セメント、骨材、混和剤から成り、水とセメントの水和反応によって硬化する。
コンク
リートが所要の品質を確保するには、水とセメントの水和反応を進行させる必要があるため、型枠脱型後に硬シラン・シロキサン系含浸剤の組成を図１に示す。
シラン・ふっ素複合系含浸剤は、2種類の含浸剤から成る。一層目に適用する含浸剤は、
シラン・シロキサン系に分類される。
シラン・シロキサン系含浸剤は、主成分であれ、水分や塩化物イオンの浸透抑制機能が発現する。

しかしながら、塗布型の養生剤には表面保護工法のような劣化因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
また、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護工法の二種類を、異なる時期に施工することによる施工費の増加も懸念される。

OR2

S

コンクリート成分

OR2

OR2

+

Si

R1
Si

O

Si

あると考えられ、長期にわたりコンクリート中の鉄筋の

Si

O

Si

試験水準

R1
O

Si

R1、R2：アルキル基

図1 シラン・シロキサン系含浸剤

50

44
44

幅300mm 長さ300mm 高さ60mm

塩化物イオン浸透抑止性

φ100mm 高さ200mm

試験方法

3.4.1

含浸性の試験方法

JCSE-K 571に準拠し3)、各塗布剤の硬化乾燥後に、割裂した供試体の断面に散水し、塗布面から撥水して

1

水
W
165

0.5

165

セメント
C
330
330

砕砂
S
805
805

砕石
S

反応性 減水剤
粗骨材
SP

1037
0

0
1037

1.65
1.65

1.2

水接触角の測定結果を図４に示す。Nの水接触角は43.0 であったのに対し、SFは103.9 、Eは71.2 、Sは118.8 であった。SFおよびSは90 以上の水接触角を示し、コンクリート表面は撥水性域にある。一方、Eの水接触角は90 未満であり親水性域にある。SFは、シリコン変性ふっ素樹脂の特性である表層に配置さ

3
1
3

供試体の種類

供試体の寸法と数量を表２に、コンクリートの配合
体の粗骨材には2005砕石を用い、アルカリ骨材反応

剤（S）、
ブランク
（N）を用いた。各種塗布剤の種類と抑止性の供試体には反応性粗骨材を用いた。

剤を適用した供試体を40℃のNaCl飽和水溶液に浸漬し、一定期間毎に供試体の長さを測定し、供試体の膨張率を求めた。
デンマーク法では材齢91日後の膨No張率が0.10%以上を膨張性ありと判定することから、試験は供試体の平均膨張率が0.10%以上になった時点で終了とした。

水性ありとして評価した。
3.4.3

保湿性の試験方法

各塗布剤を適用した供試体を20℃/60%RHで気中保管し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、
価とした。
3.4.4

E

103.9°

71.2°

吸水性の試験方法

No

４． 結果と考察

4.1

2.50

方法にて、塩素の侵入深さを測定した。
3.4.6 アルカリ骨材反応抑止性の試験方法
膨張率試験であるデンマーク法6)を参考に、各塗布で、SFは、他の塗布剤と比べて塩化物イオンの遮断効

0.6

果が大幅に高い結果となった。
この理由としては、吸水

0.4

性試験結果と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、水分を介して侵入する塩化0物イオンを遮断していることが考えられる。
SF

1週目

図5

E

2週目

S

3週目

4週目

N

118.8°

43.0°

吸水性

2.70

図4

各種材料の水接触角

細孔へ含浸・充填し被膜化することで、コンクリート中の水分が外部へ放出することを防いでいると考える。

1.00
0.50
0.00

図3

E

S

各種材料の含浸深さ

一方で、SFはEと比較すると僅かに水分が蒸発する

0.00

結果となった。
この差がコンクリートの品質に与えるN

影響については今後の課題として検討が必要であると考える。

供試体の膨張率を図９に示す。材齢91日における膨張率は、Nと比較し、いずれの塗布剤も優れた結果となった。ただし、デンマーク法における膨張性の判定基準である0.10%以上には、いずれの塗布剤も到達してなかったため、アルカリ骨材反応をさらに進行させ、供試体にひび割れが生じるまで試験を継続した。

は 0 . 1 0 %を大きく超えていたが 、S F の 膨 張 率 はS

んどなく、材齢626日時点の膨張率は0.091%であSFの膨張率が長期間低い値を示す理由は、他の

塩素
濃度分布

試験と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、劣化要因の一つである水分を遮断する効果に優れ、アルカリ骨材反応を抑制しているためと考えられる。
0.70

1.2

E
1週目

図6

2週目

S
3週目

各種材料の吸水率

N
4週目

0.50

E

0.8

0.5

0.60

SF

1.0

1

S

0.6

N

0.4

0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
-0.10

0.2
0.0

る、
シラン・ふっ素複合系含浸剤を開発した。本材料は各試験において従来の含浸剤と同等以上のコンクリー
トの劣化抑制効果を示し、かつ従来の養生剤と同等の保湿性を示した。
これらの結果より、
コンクリート脱枠後に本材料を適用することで、理想的なコンクリートの水和反応を促し、さらには長期的に劣化因子からコンクリートを保護することが期待できる。
今後も新商品の開発を通じて、広く社会の繁栄に貢献していきたいと考えている。

0

0

10

図8

20

30

40

100

200

300

400

500

600

促進試験日数（日）表面からの深さ/mm

SF

供試体断面の塩素濃度

図9

E

供試体の膨張率

S

参考文献

N

工法 設計施工指針(案)2）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，施工編
3）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，基準編
4）
日本工業規格：JIS R 3257 基板ガラス表面の濡れ性試験方法
5）土 木 学 会：コンクリート標 準 示 方 書 ，基 準 編 ，JSCE-G 574 EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析方法6）
日本コンクリート工学会：融雪剤によるコンクリート
構造物の劣化研究委員会，
アルカリ骨材反応WG

6． 謝辞

かった。SFは材齢450日以降の膨張率の増加がほとN

図7 供試体断面の塩素濃度分布（画像上部が供試体表層）

SF

制効果とコンクリート脱枠後の養生持続効果を有す

アルカリ骨材反応抑止性

り、極めて高いアルカリ骨材反応抑止性を示した。

1.5

0

4.6

ずれの塗布剤も低い値であった。SF以外の膨張率No25． まとめ従来の表面保護工法が有するコンクリートの劣化抑定を終了した。
この時点の膨張率は、Nと比較し、いへ含浸していることに起因していると考える。
2.581）土木学会：コンクリートライブラリー119，表面保護

0 . 0 5 1 %であり、供 試 体にひび 割 れは生じていなにより、コンクリート内部へ水分の浸入を抑制してい7

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

は塩化物イオンが浸透したと推測する。

材齢331日で、SF以外はひび割れが生じたため測れは、SFおよびSの供試体表面は撥水域にあること

保湿性材料であるシリコン変性ふっ素樹脂がコンクリートの

1.50

E

また、SFはSと比べて水分の浸透抑制効果が優れを確保している様子が示唆された。
これは、SFの構成

2.08

SF

塩素
濃度分布

ると考える。

水分蒸発を抑制する結果となり、型枠脱型後の保湿性

2.00

SF

およびNと比較し、吸水を抑制する結果となった。
こ

保湿性試験の結果を図５に示す。SFはNと比較して、2.98

験ではNと比較すると塩化物イオンの侵入深さに大きNo性を示すが、SFはSよりも深い領域までコンクリート

4.3

なお、Sは塩害対策として多くの実績があるが、本試な差は見られなかった。
これは、
シラン・シロキサン系含各種材料の水分蒸発率ていることがわかる。
これは、SFとSは同程度の撥水

含浸し、Eと同程度の含浸性を示した。

の重量変化から吸水率を求めて吸水性の評価とした。

拠し5)、EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析

含浸性

布剤もコンクリートへ含浸を認めた。SFはSよりも深く

3.00

水溶液に6ヵ月間浸漬した。測定はJSCE-G 574に準

N

水接触角

2.70mm、Eは2.98mm、Sは2.08mmと、いずれの塗漬し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、そ各塗布剤を適用した供試体を20℃の10wt%NaCl

S

含浸深さ試験の結果を図３に示す。SFの含浸深さは3.50

塩化物イオン浸透抑止性の試験方法に示す。E、S、Nの塩素濃度分布は同等であった。一方

0.8

4.4

水接触角

料が充填されないため、本試験のような没液環境下で表層から深さ方向の塩素濃度測定結果を図７、図８

吸水性試験の結果を図６に示す。SFおよびSは、E各塗布剤を適用した供試体を20℃の水道水へ浸

3.4.5

SF

浸剤は細孔表面を疎水化するものであり、細孔には材塩化物イオン浸透抑止性

1.0

0.2

れる。

を測定した。得られた水接触角が90 以上の場合を撥

その重量変化から水分の蒸発率を求めて保湿性の評
3.3

0.5

単位量
（kg/㎥）

4.5

1.4

撥水性の試験方法

蒸留水を用いた静滴法により供試体表面の水接触角

3

吸水性

3.4

3

シラン・ふっ素複合系含浸剤（SF）、養生剤（E）、含浸

られる含浸剤である。
ブランク（N）
は未塗布である。

普通

減水剤添加率SP/C(%)

JIS R 3257に準拠し4）、各塗布剤の硬化乾燥後に、を表３に示す。
アルカリ骨材反応抑止性以外の供試あり、コンクリート構造物の表面保護工法として用い

アルカリ骨材反応
抑止性試験

50

細骨材率
s/a
(%)

N数

塗布剤剤の種類と使用量を表1に示す。塗布剤はられている。含浸剤（S）
はシラン・シロキサン系材料で

普通

3.4.2

３． 性能評価あり、
コンクリート構造物の塗布型養生剤として用い

R1

O

HO

目的

アルカリ骨材反応抑止性

3.1

アルカリ骨材反応抑止性試験以外

水セメント比W/C(%)

いる領域を含浸深さとして測定した。

試験項目と供試体寸法

項目

保湿性

塗布量を表１に示す。養生剤（E）
はエステル化合物で

⬇

反応状態

O

HO

表2

撥水性

にアルキル基が固着することで含浸領域が疎水化さ

HO

浸透抑止性、
アルカリ骨材反応抑止性はコンクリート

これらの機能により、主に塩害に対する抑制効果がロキサン結合の網目構造を形成する。表面や空隙壁面

R1

い、保湿性は養生効果を把握する目的、塩化物イオン

含浸性

リゴマーがコンクリート内部へ浸透し、コンクリートとシに湿布や散水などによる養生を行うことが一般的であそれぞれの塗布剤の基本性能を把握する目的で行

図2 シリコン変性ふっ素樹脂系含浸剤

腐食抑制が期待できる。

セメント
種類

撥水性

れたシリコン成分により撥水性を示していると考えら

試験項目を表２に示す。含浸性、撥水性、吸水性は内部側：ふっ素成分

るアルキル基を含有したシランモノマーおよびシランオ

シラン成分いるケースが増加している。

表層側：シリコン成分

幹：ふっ素樹脂化したコンクリートから一定期間は水が蒸発しないようる2)。近年では施工の簡便さから、塗布型の養生剤を用

枝：シリコン樹脂

試験体
の種類

試験項目

の耐久性向上性能を把握する目的として行った。

しかしながら、表面保護工法の多くは、コンクリート1.2 コンクリート建設時の養生

硬化塗膜断面イメージ

２． 開発品の概要

いる1)。

入することが懸念される。

樹脂成分表（主剤）

3.2

4.2

表3 コンクリートの配合

No.

断が有効であり、
コンクリート表面に塗料を被覆または塗布状態の期間はコンクリート内部へ劣化因子が侵塗布剤の種類と使用量

図２に示す。二層目に適用する含浸剤は、ふっ素樹脂

因子（水分、塩化物イオン、二酸化炭素、酸素など）の遮の打設後しばらく経過した後に適用されることから、未表1

6

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

膨 張 率 (％ )1.1 コンクリートの表面保護

本検討の目的5

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

塩素濃 度 /％Development and Performance Evaluation of Silane・Fluorine Composite Impregnants

1.3

4

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

水分蒸発率(％)

１． はじめにシラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

3

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

吸水率(％)

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

含浸深さ(mm)2

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

本開発品は愛知工業大学様、
日本車輛製造株式会
社様との共同研究によって得られた成果です。関係者
各位に深く感謝申し上げます。

コンクリートは、内部鉄筋を取り巻くコンクリートのア
ルカリにより鉄を不動態領域に維持し、半永久的に耐塗料事業部門 構造物塗料事業部
テクニカルサポートグループ
Coating Business Div.
Protective Coatings Dept.
Technical Support Group

力を維持できると期待されていた。
しかしながら、塩害、中性化、アルカリ骨材反応などコンクリートの劣化メカ
ニズムが解明され、環境によっては比較的早期に劣化

関智行

Tomoyuki SEKI

吉田 新

Arata YOSHIDA

要旨

Abstract

コンクリート構造物では、劣化の抑制を目的に表面Surface protection is often applied to concrete

保護工法が多く適用されているが、コンクリートの打設

structures to control deterioration, but since it is

後しばらく経過した後に塗布されることから、未塗布状

applied after some time has passed after concrete is

態の期間にコンクリート内部へ劣化因子が侵入するこ

placed, there is concern that deterioration factorsとが懸念される。一方で、コンクリート構造物の建設時

may penetrate into the concrete during the uncoatedには、型枠脱型後に塗布型の養生剤が用いられること

period. On the other hand, although applied curingがあるが、それらの多くは表面保護工法のような劣化

agents are sometimes used during the construction

因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
このよう

of concrete structures after de-framing, most of themに、劣化因子がコンクリート内部へ侵入する期間が存

are not expected to be as eﬀective in preventing the

在することや、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護

penetration of degradation factors as the surface

工法の二種類の材料を、異なる時期に施工することにprotection method. Thus, there are concerns about

よる施工費の増加などが課題として挙げられる。

the existence of a period of time during which

そこで著者らは、表面保護工法が有するコンクリート

degradation factors can penetrate into the concrete,の保護機能と養生剤が有する養生効果の双方の機能

and the increase in construction costs due to the useを有するシラン・ふっ素複合系含浸剤を開発したため

of two diﬀerent types of materials for one structure at

本報にて報告する。

diﬀerent times: curing agents and surface protection
methods.
Therefore, the authors have developed asilane/ﬂuorine composite impregnant that has boththe function of protecting concrete with the surface
protection method and the curing eﬀect with thecuring agent, and report the results in this paper.

に至ることが明らかになった。
これらのコンクリート劣化の対策は、外部からの劣化

二層目に適用する含浸剤は、ふっ素樹脂系に分類さ

表1
No.

種類

使用量（g/㎡）

これらの課題を解決するため、著者らは従来の表面コーン変性ふっ素ポリオール（主剤成分）とイソシア

保護工法が有するコンクリート構造物の劣化抑制効果

ネート（硬化剤成分）から成る二液形であり、反応硬化

SF

シラン・ふっ素複合系含浸剤

140+80と、
コンクリート型枠脱型後の養生持続効果を有する、によりウレタン結合を有する被膜を形成する。
その被Eエステル化合物150

シラン・ふっ素複合系含浸剤の検討を行ってきた。双方膜の表層には、撥水性を示すシリコーン成分が多く存S

シラン・シロキサン系

150の機能を有する材料であれば、新設時に適用すること

在し、被膜内部方向へ濃度勾配を形成する特長を持

N

未塗装

─

でコンクリートの養生効果が得られ、さらには劣化因子つ。
そのため、表面に高い撥水性が付与され、塩化物がコンクリート内部へ侵入する未塗布の期間を削減でイオンが付着・堆積しにくくなり、また、降雨による塩分きることで、
より一層コンクリート構造物の耐久性向上

洗浄効果が見込める。

が期待できる。
また、後々に表面保護工を適用する必要がないため施工費の削減が見込まれる。

樹脂成分表（主剤）

硬化塗膜断面イメージ

枝：シリコーン樹脂

表層側：シリコーン成分

3.2

含浸させることによる表面保護工法が多く適用されている1)。

幹：ふっ素樹脂試験項目を表２に示す。含浸性、撥水性、吸水性はそれぞれの塗布剤の基本性能を把握する目的で行い、保湿性は養生効果を把握する目的、塩化物イオン

内部側：ふっ素成分

表2

しかしながら、表面保護工法の多くは、コンクリート

図2 シリコーン変性ふっ素樹脂系含浸剤

項目の打設後しばらく経過した後に適用されることから、未これらの機能により、主に塩害に対する抑制効果が含浸性あると考えられ、長期にわたりコンクリート中の鉄筋の撥水性

入することが懸念される。
1.2 コンクリート建設時の養生
コンクリートは主に水、セメント、骨材、混和剤から成り、水とセメントの水和反応によって硬化する。
コンク
リートが所要の品質を確保するには、水とセメントの水和反応を進行させる必要があるため、型枠脱型後に硬シラン・ふっ素複合系含浸剤は、2種類の含浸剤から成る。一層目に適用する含浸剤は、
シラン・シロキサン系に分類される。
シラン・シロキサン系含浸剤は、主塩化物イオン浸透抑止性

びシランオリゴマーがコンクリート内部へ浸透し、コン

アルカリ骨材反応抑止性

域が疎水化され、水分や塩化物イオンの浸透抑制機能が発現する。
シラン成分に湿布や散水などによる養生を行うことが一般的であR1いるケースが増加している。
しかしながら、塗布型の養生剤には表面保護工法のような劣化因子の侵入を抑制する効果は期待できない。
また、一つの構造物に対し、養生剤と表面保護工法の二種類を、異なる時期に施工することによる施工費の増加も懸念される。

OR2

S

コンクリート成分

OR2

OR2

HO

+

Si

R1
Si

O

Si

Si

O

Si

R1
O

Si

R1、R2：アルキル基

図1 シラン・シロキサン系含浸剤

50

44
44

幅300mm 長さ300mm 高さ60mm

試験方法

3.4.1

含浸性の試験方法

JCSE-K 571に準拠し3)、各塗布剤の硬化乾燥後に、割裂した供試体の断面に散水し、塗布面から撥水して

1

水
W
165

0.5

165

セメント
C
330
330

砕砂
S
805
805

砕石
S

反応性 減水剤
粗骨材
SP

1037
0

0
1037

1.65
1.65

1.2

水接触角の測定結果を図４に示す。Nの水接触角は43.0 であったのに対し、SFは103.9 、Eは71.2 、Sは118.8 であった。SFおよびSは90 以上の水接触角を示し、コンクリート表面は撥水性域にある。一方、Eの水接触角は90 未満であり親水性域にある。SFは、シリコーン変性ふっ素樹脂の特性である表層に配置

3
1
3

供試体の種類を表３に示す。
アルカリ骨材反応抑止性以外の供試剤の種類と塗布量を表１に示す。養生剤（E）
はエステ

体の粗骨材には2005砕石を用い、アルカリ骨材反応

ル化合物であり、
コンクリート構造物の塗布型養生剤

抑止性の供試体には反応性粗骨材を用いた。

剤を適用した供試体を40℃のNaCl飽和水溶液に浸漬し、一定期間毎に供試体の長さを測定し、供試体の膨張率を求めた。
デンマーク法では材齢91日後の膨No張率が0.10%以上を膨張性ありと判定することから、試験は供試体の平均膨張率が0.10%以上になった時点で終了とした。

水性ありとして評価した。
3.4.3

保湿性の試験方法

各塗布剤を適用した供試体を20℃/60%RHで気中保管し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、
価とした。
3.4.4

E

103.9°

71.2°

吸水性の試験方法

No

４． 結果と考察

4.1

2.50

方法にて、塩素の侵入深さを測定した。
3.4.6 アルカリ骨材反応抑止性の試験方法
膨張率試験であるデンマーク法6)を参考に、各塗布で、SFは、他の塗布剤と比べて塩化物イオンの遮断効

0.6

果が大幅に高い結果となった。
この理由としては、吸水

0.4

性試験結果と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、水分を介して侵入する塩化0物イオンを遮断していることが考えられる。
SF

1週目

図5

E

2週目

S

3週目

4週目

N

118.8°

43.0°

吸水性

2.70

図4

各種材料の水接触角

1.50の細孔へ含浸・充填し被膜化することで、コンクリート

1.00

中の水分が外部へ放出することを防いでいると考える。

0.50

一方で、SFはEと比較すると僅かに水分が蒸発する

図3

E

S

各種材料の含浸深さ

0.00

結果となった。
この差がコンクリートの品質に与えるN

影響については今後の課題として検討が必要であると考える。

供試体の膨張率を図９に示す。材齢91日における膨張率は、Nと比較し、いずれの塗布剤も優れた結果となった。ただし、デンマーク法における膨張性の判定基準である0.10%以上には、いずれの塗布剤も到達してなかったため、アルカリ骨材反応をさらに進行させ、供試体にひび割れが生じるまで試験を継続した。

は 0 . 1 0 %を大きく超えていたが 、S F の 膨 張 率 はS

んどなく、材齢626日時点の膨張率は0.091%であSFの膨張率が長期間低い値を示す理由は、他の

塩素
濃度分布

試験と同様に、撥水性を示す材料が深い領域まで含浸していることにより、劣化要因の一つである水分を遮断する効果に優れ、アルカリ骨材反応を抑制しているためと考えられる。
0.70

1.2

E
1週目

図6

2週目

S
3週目

各種材料の吸水率

N
4週目

0.50

E

0.8

0.5

0.60

SF

1.0

1

S

0.6

N

0.4

0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
-0.10

0.2
0.0

る、
シラン・ふっ素複合系含浸剤を開発した。本材料は各試験において従来の含浸剤と同等以上のコンクリー
トの劣化抑制効果を示し、かつ従来の養生剤と同等の保湿性を示した。
これらの結果より、
コンクリート脱枠後に本材料を適用することで、理想的なコンクリートの水和反応を促し、さらには長期的に劣化因子からコンクリートを保護することが期待できる。
今後も新商品の開発を通じて、広く社会の繁栄に貢献していきたいと考えている。

0

0

10

図8

20

30

40

100

200

300

400

500

600

促進試験日数（日）表面からの深さ/mm

SF

供試体断面の塩素濃度

図9

E

供試体の膨張率

S

参考文献

N

工法 設計施工指針(案)2）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，施工編
3）土木学会：コンクリートライブラリー標準示方書，基準編
4）
日本工業規格：JIS R 3257 基板ガラス表面の濡れ性試験方法
5）土 木 学 会：コンクリート標 準 示 方 書 ，基 準 編 ，JSCE-G 574 EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析方法6）
日本コンクリート工学会：融雪剤によるコンクリート
構造物の劣化研究委員会，
アルカリ骨材反応WG

6． 謝辞

かった。SFは材齢450日以降の膨張率の増加がほとN

図7 供試体断面の塩素濃度分布（画像上部が供試体表層）

SF

制効果とコンクリート脱枠後の養生持続効果を有す

アルカリ骨材反応抑止性

り、極めて高いアルカリ骨材反応抑止性を示した。

1.5

0

4.6

ずれの塗布剤も低い値であった。SF以外の膨張率No25． まとめ従来の表面保護工法が有するコンクリートの劣化抑定を終了した。
この時点の膨張率は、Nと比較し、いへ含浸していることに起因していると考える。
2.581）土木学会：コンクリートライブラリー119，表面保護

0 . 0 5 1 %であり、供 試 体にひび 割 れは生じていなにより、コンクリート内部へ水分の浸入を抑制してい7

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

は塩化物イオンが浸透したと推測する。

材齢331日で、SF以外はひび割れが生じたため測れは、SFおよびSの供試体表面は撥水域にあること

保湿性材料であるシリコーン変性ふっ素樹脂がコンクリート

0.00

E

また、SFはSと比べて水分の浸透抑制効果が優れを確保している様子が示唆された。
これは、SFの構成

2.08

SF

塩素
濃度分布

ると考える。

水分蒸発を抑制する結果となり、型枠脱型後の保湿性

2.00

SF

およびNと比較し、吸水を抑制する結果となった。
こ

保湿性試験の結果を図５に示す。SFはNと比較して、2.98

験ではNと比較すると塩化物イオンの侵入深さに大きNo性を示すが、SFはSよりも深い領域までコンクリート

4.3

なお、Sは塩害対策として多くの実績があるが、本試な差は見られなかった。
これは、
シラン・シロキサン系含各種材料の水分蒸発率ていることがわかる。
これは、SFとSは同程度の撥水

含浸し、Eと同程度の含浸性を示した。

の重量変化から吸水率を求めて吸水性の評価とした。

拠し5)、EPMA法によるコンクリート中の元素の面分析

含浸性

布剤もコンクリートへ含浸を認めた。SFはSよりも深く

3.00

水溶液に6ヵ月間浸漬した。測定はJSCE-G 574に準

N

水接触角

2.70mm、Eは2.98mm、Sは2.08mmと、いずれの塗漬し、1週毎に材齢4週目まで供試体重量を測定し、そ各塗布剤を適用した供試体を20℃の10wt%NaCl

S

含浸深さ試験の結果を図３に示す。SFの含浸深さは3.50

塩化物イオン浸透抑止性の試験方法に示す。E、S、Nの塩素濃度分布は同等であった。一方

0.8

4.4

水接触角

料が充填されないため、本試験のような没液環境下で表層から深さ方向の塩素濃度測定結果を図７、図８

吸水性試験の結果を図６に示す。SFおよびSは、E各塗布剤を適用した供試体を20℃の水道水へ浸

3.4.5

SF

浸剤は細孔表面を疎水化するものであり、細孔には材塩化物イオン浸透抑止性

1.0

0.2

えられる。

を測定した。得られた水接触角が90 以上の場合を撥

その重量変化から水分の蒸発率を求めて保湿性の評
3.3

0.5

単位量
（kg/㎥）

4.5

1.4

撥水性の試験方法

蒸留水を用いた静滴法により供試体表面の水接触角3φ100mm 高さ200mm

3.4

3剤（E）、含浸剤（S）、ブランク（N）を用いた。各種塗布

布である。

普通

減水剤添加率SP/C(%)

JIS R 3257に準拠し4）、各塗布剤の硬化乾燥後に、供試体の寸法と数量を表２に、コンクリートの配合として用いられる含浸剤である。
ブランク（N）は未塗アルカリ骨材反応
抑止性試験

50

細骨材率
s/a
(%)

N数

塗布剤はシラン・ふっ素複合系含浸剤（SF）、養生

ン系材料であり、
コンクリート構造物の表面保護工法

R1

O

HO

試験水準

として用いられている。含浸剤（S）はシラン・シロキサ

⬇

反応状態

O

HO

3.1

普通

3.4.2

面や空隙壁面にアルキル基が固着することで含浸領化したコンクリートから一定期間は水が蒸発しないようる2)。近年では施工の簡便さから、塗布型の養生剤を用

３． 性能評価目的

吸水性成分であるアルキル基を含有したシランモノマーおよ
クリートとシロキサン結合の網目構造を形成する。表アルカリ骨材反応抑止性試験以外

水セメント比W/C(%)

いる領域を含浸深さとして測定した。

試験項目と供試体寸法

保湿性

腐食抑制が期待できる。

セメント
種類

撥水性

されたシリコーン成分により撥水性を示していると考の耐久性向上性能を把握する目的として行った。

２． 開発品の概要

試験体
の種類

試験項目

浸透抑止性、
アルカリ骨材反応抑止性はコンクリート断が有効であり、
コンクリート表面に塗料を被覆または

4.2

表3 コンクリートの配合れる。
ふっ素樹脂系含浸剤は、櫛形構造を有するシリ因子（水分、塩化物イオン、二酸化炭素、酸素など）の遮塗布状態の期間はコンクリート内部へ劣化因子が侵塗布剤の種類と使用量

6

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シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

膨 張 率 (％ )1.1 コンクリートの表面保護

本検討の目的5

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報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

塩素濃 度 /％Development and Performance Evaluation of Silane・Fluorine Composite Impregnants

1.3

4

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シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

水分蒸発率(％)

１． はじめにシラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

3

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シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

吸水率(％)

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シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

含浸深さ(mm)2

DNTコーティング技報 No.23
報文-1
シラン・ふっ素複合系含浸剤の開発と性能評価

本開発品は愛知工業大学様、
日本車輛製造株式会
社様との共同研究によって得られた成果です。関係者
各位に深く感謝申し上げます。