JP2019007312A - コンクリート剥落防止工法および該コンクリート剥落防止工法に用いるための塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
水系下塗り塗料でコンクリート構造物の表面を塗装し、下塗り塗膜を形成させる第1の工程と、
下塗り塗膜上に繊維シートを配置させる第2の工程と、
下塗り塗膜及び繊維シートを覆うように水系上塗り塗料による塗装を行い、上塗り塗膜を形成させる第3の工程とを含み、
前記水系下塗り塗料及び前記水系上塗り塗料が、エマルジョン樹脂及びディスパージョン樹脂から選択される少なくとも一方の樹脂を含む水系塗料であり、
前記水系塗料は、塗膜形成成分中の顔料全体の含有量が0.01質量%〜10質量%であり且つ塗膜形成成分中の着色顔料の含有量が0質量%〜0.5質量%であり、
前記水系塗料は、乾燥膜厚400μmの塗膜を形成させた際の波長360〜750nmの可視光透過率が50%以上であり且つヘーズが70以下であることを特徴とする。
エマルジョン樹脂及びディスパージョン樹脂から選択される少なくとも一方の樹脂を含み、塗膜形成成分中の顔料全体の含有量が0.01質量%〜10質量%であり且つ塗膜形成成分中の着色顔料の含有量が0質量%〜0.5質量%であり、
乾燥膜厚400μmの塗膜を形成させた際の波長360〜750nmの可視光透過率が50%以上であり且つヘーズが70以下であることを特徴とする。
エマルジョン樹脂塗料やディスパージョン樹脂塗料は、塗装時に形成される塗膜が白濁しているため、膜厚の確認が容易で、施工時の膜厚の管理がし易い。乾燥後には、溶媒が蒸発することで、透明な塗膜が形成されるため、コンクリート面の変状を目視で確認することもできる。更に、下塗り塗料及び上塗り塗料はいずれもエマルジョン樹脂および/またはディスパージョン樹脂を含む水系塗料であるため、施工期間を短縮することが可能である。なお、下塗り塗料及び上塗り塗料は完全に同一の塗料である必要はないものの、より確実に施工期間を短縮する観点からは、完全に同一の塗料であることが好ましい。
R=(塗膜形成成分の質量)×100/(塗料組成物の質量)
上記水系塗料に用いるエポキシ樹脂としては、1分子中に少なくとも2個のエポキシ基を有する樹脂であることが好ましく、例えば、多価アルコール又は多価フェノールとハロヒドリンとを反応させて得られるものであり、具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ化油、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル及びネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、塗膜の耐久性やコンクリート構造物に対する付着性の観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂及びビスフェノールF型エポキシ樹脂が好ましい。なお、これらエポキシ樹脂は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記水系塗料に使用できるアクリル変性エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂(a1)、グリシジル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(a2)及びアミン類(a3)を反応させてなる変性エポキシ樹脂(A1)の存在下に、アクリレート系単量体(A2)及びカルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(A3)を必須成分とする不飽和単量体を重合反応させて得られるものを例示できる。
ここで、上記有機溶剤としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、n−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、2−エチルヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール系溶剤、;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル系溶剤;アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、アセチルアセトン等のケトン系溶剤;エチレングルコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;これらの混合物が挙げられる。
上記水系塗料に使用できるウレタン変性エポキシ樹脂としては、ウレタン結合(−NHCOO−)を有する化合物とエポキシ樹脂との反応により合成できる。例えば、エチレングリコール等のアルキレングリコールと、トリレンジイソシアネート等の多価イソシアネート化合物を反応させて、イソシアネート残基を末端に有するウレタン化合物を得、これに、ポリオキシプロピレンアミン等のポリオキシアルキレン基を有するアミンを反応させて、末端にポリオキシアルキレンアミノ基を有するウレタン化合物を得、これをエポキシ樹脂と反応させることにより得られるウレタン変性エポキシ樹脂を例示できる。
上記水系塗料に使用できるウレタン樹脂としては、ポリイソシアネート、ポリオール及び鎖伸長剤を反応させて得られるウレタン樹脂を例示できるが、ポリイソシアネート、ポリカーボネートポリオール及び鎖伸長剤を反応させて得られるウレタン樹脂が好ましい。
上記水系塗料に使用できるアクリル変性ウレタン樹脂とは、例えば、ウレタン樹脂がアクリル系重合体によって変性された樹脂であって、(a)2価以上の多官能ポリオール、(b)イオン基を形成する化合物、(c)少なくとも1つの官能基がイソシアネート基に対して反応可能なアクリルモノマー、(d)イソシアネート基に対して非反応性のアクリルモノマー、(e)ジイソシアネート、(f)鎖延長剤からなり、ウレタン重合体とアクリル重合体が化学的に結合した重合体であり、特開2006−104315号公報や特開2002−138128号公報に記載の樹脂等を例示できる。
上記水系塗料に使用できるウレタン変性アクリル樹脂としては、水酸基含有アクリル樹脂と低分子ポリオールとポリイソシアネートを反応させて得られるウレタン変性アクリル樹脂を例示できる。なお、水酸基含有アクリル樹脂(アクリルポリオール樹脂とも称される)は、市販品を好適に使用できるが、例えばアクリル樹脂の合成の際に、水酸基含有モノマーを用いることで容易に得られる。また、ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族、芳香族又は芳香脂肪族のポリイソシアネートが含まれ、具体例としては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の他、これらポリイソシアネートの変性体が挙げられる。変性体の具体例としては、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体、アダクト変性体(例えばトリメチロールプロパン付加物)、アロファネート変性体、ウレトジオン変性体等が挙げられる。
上記水系塗料において、塗膜形成成分中のホワイトカーボンの含有量は0.1質量%〜5質量%であることが好ましく、0.5質量%〜3質量%であることがより好ましい。塗膜形成成分中のホワイトカーボンの含有量が5質量%を超えると、可視光透過率、ヘーズ、光沢が低下したり、レベリング性が低下して均一な塗膜が得られないおそれがある。
(注2)エポルジョンEA55(日本NSC社製ビスフェノールA型エポキシ樹脂エマルジョン、塗膜形成成分55質量%、エポキシ当量495g/eq(塗膜形成成分))
(注3)jER W3435R67(三菱化学社製ビスフェノールA型エポキシ樹脂ディスパージョン、塗膜形成成分67質量%、エポキシ当量273g/eq(塗膜形成成分))
(注4)バーノック WE−301(DIC社製アクリルポリオール樹脂エマルジョン、塗膜形成成分45質量%、水酸基価80g/eq(塗膜形成成分))
(注5)ユーコートUX−485(三洋化成社製ウレタン樹脂エマルジョン、塗膜形成成分40質量%)
(注6)AEROSIL R972(日本アエロジル社製ホワイトカーボン、平均粒子径0.016μm)
(注7)サイリシア350(フジシリシア社製ホワイトカーボン、平均粒子径3.9μm)
(注8)レオロシールQS−20(株式会社トクヤマ社製ホワイトカーボン、平均粒子径0.012μm)
(注9)MC−K(丸尾カルシウム社製炭酸カルシウム、平均粒子径0.05μm)
(注10)タイペークCR−90(石原産業社製二酸化チタン、平均粒子径0.25μm)
(注11)チクゾールK−130B(共栄社化学製液状増粘剤、塗膜形成成分21質量%)
(注12)フジキュアーFXS−918−FA(T&K TOKA社製、アミノ基にエポキシ基が付加したエポキシアダクトタイプの変性ポリアミン化合物の水分散液、塗膜形成成分60質量%)
(注13)EK8545−W52(モメンティブ社製、ポリアミンのアミノ基をアミド化して得られる変性ポリアミドアミンの水分散液、塗膜形成成分52質量%)
(注14)DNW−6000(DIC社製、無溶剤型ポリイソシアネート、塗膜形成成分100質量%)
表4〜6に示す配合処方に従う塗料を下塗り塗料として用意し、各種試験を行った。結果を表4〜6に示す。なお、実施例15は一液形ウレタン樹脂エマルジョンのため、主剤19を塗料として単独で用いた。また、上塗り塗料を用いる場合は、実施例19〜20を除き、下塗り塗料と同一の塗料を上塗り塗料として用いた。実施例19の上塗り塗料は主剤19、実施例20の上塗り塗料はDNTビューウレタンクリヤー(大日本塗料社製、1液反応型水系ウレタン樹脂塗料、クリヤー塗料)であり、下塗り塗料と異なる塗料であるため、上塗り塗料による塗装は、繊維シートを配置してから下塗り塗膜を24時間養生した後に行った。
コンクリート基材の水平な表面を塗料で塗装し、下記の基準に従って塗装作業性を評価した。なお、塗装作業性は、刷毛とローラーの両方の場合で評価した。
◎:300μm以上の均一な塗膜を1回の塗装で容易に形成できる。
○:100μm以上であるが300μm未満の均一な塗膜を1回の塗装で容易に形成できる。
×1:塗装ムラが大きく、均一な塗膜を形成できない。
刷毛により塗料でポリプロピレン板(厚み150mm、幅70mm)の垂直面を塗装し、タレが生じた時点で塗装を完了した。その後、塗膜を温度23℃相対湿度50%で168時間乾燥させ、ポリプロピレン板の上端から20mm下方に位置する塗膜の厚みをタレ限界として評価した。なお、膜厚は、塗膜をポリプロピレン板から剥がし、ノギスを用いて測定した。
ガラス板に、実施例1〜21および比較例1〜4の塗料で刷毛塗装を行い、温度23℃、相対湿度50%で24時間乾燥させて、乾燥膜厚400μmの塗膜を備える試験板を作製した。得られた塗膜の全光線透過率をJIS R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に基づき、紫外可視近赤外分光光度計「MPC3100UV−3100PC(株式会社島津製作所製)」を使用して測定した。360nm〜750nmまで10nm置きに全光線透過率を測定し、得られた40データの合計を、データ数で割った値を可視光透過率とした。
上記可視光透過率試験にて得られた試験板を用いて、JIS K 7136:2000に基づき、ヘーズを測定した。測定には、日本電色工業株式会社製HAZE METER NDH5000を使用した。
コンクリート基材上に、油性マジックを用いて横5cm、縦5cmの大きさで「視」の文字を形成し、乾燥した試験板に、実施例1〜21、比較例1〜4に記載の下塗り塗料を刷毛で塗装し、乾燥膜厚が100μmとなるように下塗り塗膜を形成した。次に、繊維シートを配置させた後、実施例1〜21、比較例1〜4に記載の上塗り塗料を刷毛で塗装し、上塗り塗膜を形成した。得られた積層体を温度23℃相対湿度50%で168時間乾燥させた後、試験片を暗所に配置し、コンクリート基材の表面に1M離れた距離からライトを照射して目視で観察し、以下の基準で基材可視性を評価した。
なお、繊維シートは、実施例1〜19、21及び比較例1〜4が、ガラスクレネット G44126[倉敷紡績株式会社製、引張強度((N/5cm(糸本数、縦:20本、横:15本))、縦:480、横:420、厚み:0.20(mm)]であり、実施例20がポリエステルクレネット E4500[倉敷紡績株式会社製、引張強度((N/5cm)(糸本数、縦:5本、横:5本))、縦:800、横:860、厚み:0.26(mm)]である。
◎:基材上の文字を鮮明に確認できる。
〇:鮮明ではないものの基材上の文字を確認することが出来る。
×:基材上の文字を確認することが出来ない。
刷毛により、膜厚が100μmとなるように、塗料でコンクリート基材を塗装して下塗り塗膜を形成させ、次いで表4〜6に示す繊維シートを配置させ、次いで、刷毛により、膜厚が100μmとなるように、塗料で下塗り塗膜及び繊維シートを塗装して上塗り塗膜を形成させ、その後、得られた積層体を温度23℃相対湿度50%で168時間乾燥させた。
なお、コンクリート基材としては、JIS A 5372:2004(プレキャスト鉄筋コンクリート製品)に規定するU形ふた、呼び名1種(400×600×60mm)を用いた。次いで、積層体を備えるコンクリート基材に対して、「首都高速道路株式会社 橋梁構造物設計要領 コンクリート片剥落防止編 平成18年8月版」に準拠して剥落防止性能試験を行い、下記基準に従い評価した。
・耐荷性
◎:φ10cmあたりの押抜き荷重0.5kN以上。
〇:φ10cmあたりの押抜き荷重0.3kN以上〜0.5kN未満。
×:φ10cmあたりの押抜き荷重0.3kN未満。
コンクリート基材の種類及び積層体の乾燥条件以外は、<剥落防止性能>と同様に、積層体を形成させた。コンクリート基材としては、寸法20×70×70mmのモルタル片を用いた。乾燥条件としては、23℃及び5℃の恒温室(湿度50%RH)にて、それぞれ7日間、30日間養生を行った。次いで、積層体を備えるコンクリート基材に対して、建研式付着力試験機を用いた剥離試験を行い、剥離時の数値を下記基準により評価した。
〇:1.5N/mm2以上。
△:1.0N/mm2以上1.5N/mm2未満。
×:1.0N/mm2未満。
刷毛により、膜厚が100μmとなるように、塗料でコンクリート基材を塗装して下塗り塗膜を形成させ、次いで表4〜6に示す繊維シートを配置させ、次いで、刷毛により、膜厚が100μmとなるように、塗料で下塗り塗膜及び繊維シートを塗装して上塗り塗膜を形成させた。その後、得られた積層体を温度23℃相対湿度50%で168時間乾燥させ、試験板を作製した。得られた試験板に、岩崎電気社製EYE SUPER UV TESTER SUV−W23を用いて400時間の照射試験を行った。照射後の試験板に対して、積層体の上からコンクリート基材を目視で観察し、下記基準により評価を行った。
◎:基材表面を鮮明に確認できる。
〇:鮮明ではないものの基材表面を確認することが出来る。
×:基材表面を確認することが出来ない。
(注16)ポリエステルクレネット E4500[倉敷紡績株式会社製、厚さ:0.26(mm)、目合い:2(mm)、引張強度((縦:800、横:860(N/5cm)(糸本数、縦:5本、横:5本))]である。
Claims (9)
- コンクリート構造物の表面に、下塗り塗膜、繊維シート及び上塗り塗膜を備える積層体を形成させて、コンクリート構造物からのコンクリートの剥落を防止する方法であって、
水系下塗り塗料でコンクリート構造物の表面を塗装し、下塗り塗膜を形成させる第1の工程と、
下塗り塗膜上に繊維シートを配置させる第2の工程と、
下塗り塗膜及び繊維シートを覆うように水系上塗り塗料による塗装を行い、上塗り塗膜を形成させる第3の工程とを含み、
前記水系下塗り塗料及び前記水系上塗り塗料が、エマルジョン樹脂及びディスパージョン樹脂から選択される少なくとも一方の樹脂を含む水系塗料であり、
前記水系塗料は、塗膜形成成分中の顔料全体の含有量が0.01質量%〜10質量%であり且つ塗膜形成成分中の着色顔料の含有量が0質量%〜0.5質量%であり、
前記水系塗料は、乾燥膜厚400μmの塗膜を形成させた際の波長360〜750nmの可視光透過率が50%以上であり且つヘーズが70以下であることを特徴とする方法。 - 前記水系塗料は、塗膜形成成分の含有量が35〜80質量%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記水系塗料は、体質顔料を含み、塗膜形成成分中の体質顔料の含有量が0.1質量%〜10質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記水系塗料は、顔料を含み、該顔料の50%体積平均径が1μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記体質顔料はホワイトカーボンを含み、塗膜形成成分中のホワイトカーボンの含有量が0.1質量%〜5質量%であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記水系塗料は、液状増粘剤を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記樹脂が、エポキシ樹脂、アクリル変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル変性ウレタン樹脂、及びウレタン変性アクリル樹脂より選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記積層体は、厚さが100〜400μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法に用いるための水系塗料組成物であって、
エマルジョン樹脂及びディスパージョン樹脂から選択される少なくとも一方の樹脂を含み、塗膜形成成分中の顔料全体の含有量が0.01質量%〜10質量%であり且つ塗膜形成成分中の着色顔料の含有量が0質量%〜0.5質量%であり、
乾燥膜厚400μmの塗膜を形成させた際の波長360〜750nmの可視光透過率が50%以上であり且つヘーズが70以下であることを特徴とする水系塗料組成物。
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