JP2020044498A

JP2020044498A - コンクリート構造物の表面被覆方法

Info

Publication number: JP2020044498A
Application number: JP2018174850A
Authority: JP
Inventors: 総一朗辻; Soichiro Tsuji
Original assignee: Maeda Kosen Co Ltd
Current assignee: Maeda Kosen Co Ltd
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-26

Abstract

【課題】簡易な作業によって、プライマーの塗布作業性の問題と、空気溜りによる表面被覆層の膨らみの問題と、表面被覆層の損傷の問題を一挙に解決できる、コンクリート構造物の表面被覆技術を提供すること。【解決手段】コンクリート構造物１０の表面に第１プライマー材を塗布する第１プライマー層２０の被覆工程と、空気溜りの膨らみ力に対抗し得る硬度に達するまで第１プライマー層２０を養生する養生工程と、第１プライマー層２０の表面に第２プライマー材を塗布する第２プライマー層３０の被覆工程と、第２プライマー層３０の表面にポリマーセメント系モルタル製の表面被覆を接着して被覆する表面被覆層４０の被覆工程とを有し、１プライマー材の粘度が第２プライマー材の粘度より小さい関係にあり、第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩を異なる色彩の組み合わせとした。【選択図】図１

Description

本発明は橋梁、橋脚、ＰＣ床版、トンネル、高架道路、建築物、水路等の老朽化した各種コンクリート構造物の表面をポリマーセメント系モルタル（ＰＣＭ）製の表面被覆層で被覆するコンクリート構造物の表面被覆方法に関する。

老朽化したコンクリート構造物の表面の補修、修観等の目的で、ＰＣＭ製の表面被覆層を被覆することが知られている。
図３を参照しながら従来の一般的な保護方法について説明すると、コンクリート構造物１０の表面をケレンして表面の異物や脆弱層を除去し(下地処理工程（Ａ）)、その後、コンクリート構造物１０の表面にエポキシ系プライマー材を層状に塗布してプライマー層５０で被覆し(プライマーの塗布工程（Ｂ）)、最後に湿潤状態のプライマー層５０の表面にＰＣＭ製の表面被覆材を塗布して表面被覆層４０で被覆している(表面被覆層の被覆工程（Ｃ）)。
プライマー層５０を構成するプライマー材は種々提案されているが、粘度の高い無溶剤タイプのエポキシ系と、粘度の低い水性エポキシ系のプライマーが知られている。

特開平７−１９７６７０号公報特開２０１３−２４９２３６号公報

従来のコンクリート構造物の表面の補修技術では次のような問題点がある。
＜１＞表面被覆層４０との接着性を良くするためにプライマー層５０として無溶剤タイプのプライマー材が用いられる。
この種のプライマー材は接着力が大きい反面、水あめのように粘度（５０００〜２００００ｍＰａ・ｓ）が極めて高いために、施工効率のよい刷毛塗りやガン吹付けを適用できない。
塗布手段がローラ塗布に限定されるが、粘度の高いプライマー材の塗布作業に多くの労力と時間を要している。
＜２＞プライマー層５０で被覆する際の作業性をよくするため、最近は粘度の低いプライマー材の使用が試みられている。
一般にプライマー材を塗布するコンクリート構造物１０とプライマー層５０との間に空気溜り１１が生じる。
粘度の低いプライマー材を用いると塗布の作業性を改善できるものの、未硬化のプライマー層の内側に生じた空気溜り１１の影響を受けてプライマー層５０の表面がでこぼこ状になる。
空気溜り１１によりプライマー層５０が膨らむとこの膨らみが表面被覆層４０の表面にも現れて美観を著しく損ねるだけでなく、プライマー層５０の膨らんだ箇所がコンクリート構造物１０から剥離して接着力が弱まる問題と、表面被覆層４０の膨らんだ箇所が損傷し易くなる問題等が指摘されている。
＜３＞このように従来は、プライマー材の塗布作業性の問題と、空気溜り１１による表面被覆層４０の膨らみの問題と、表面被覆層４０の損傷の問題を一挙に解決することが困難であった。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは、簡易な作業によって、プライマーの塗布作業性の問題と、空気溜りによる表面被覆層の膨らみの問題と、表面被覆層の損傷の問題を一挙に解決できる、コンクリート構造物の表面被覆技術を提供することにある。

本発明は、下地処理をしたコンクリート構造物の表面にポリマーセメント系モルタル製の表面被覆層を被覆するコンクリート構造物の表面被覆方法であって、コンクリート構造物の表面に第１プライマー材を塗布する第１プライマー層の被覆工程と、空気溜りの膨らみ力に対抗し得る硬度に達するまで第１プライマー層を養生する養生工程と、前記第１プライマー層の表面に第２プライマー材を塗布する第２プライマー層の被覆工程と、前記第２プライマー層の表面にポリマーセメント系モルタル製の表面被覆材を接着して被覆する表面被覆層の被覆工程とを有し、第１プライマー材と第２プライマー材の粘度が異なり、第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩が異なる組み合わせとしている。
本発明では、第１プライマー材と第２プライマー材の粘度を異なる組み合せとする（第１プライマー材の粘度を第２プライマー材の粘度より小さい関係にする）ことで、コンクリート構造物の表面に直接塗布する第１プライマー材の塗布作業の作業効率を高めると共に、接着面積を増大させてプライマー層の接着力を高めることが可能となる。
さらに本発明では、第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩を異なる色彩の組み合わせとすることで、第２プライマー材の塗布のし忘れを未然に防止するものである。
本発明の他の形態において、前記第１プライマー材の粘度は５００〜１５００ｍＰａ・ｓの範囲が好適であり、さらに前記第２プライマー材の粘度が２５００〜７０００ｍＰａ・ｓが好適である。
本発明の他の形態において、前記第１プライマー材および第２プライマー材が水性ポリマーであるこが望ましい。
本発明の他の形態において、第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩を異なる色彩の組み合わせとする手段として、前記第１プライマー層の養生時の色彩が透明となるように、第１プライマー材にフィラーを含まず、第２プライマー層の養生時の色彩が灰色を呈するように、第２プライマー材にポルトランドセメント製のフィラーを含む組み合わせとしてもよい。
本発明の他の形態において、第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩を異なる色彩の組み合わせとする手段として、前記第１プライマー材または第２プライマー材の何れか一方または両方に予め異色の組み合わせとなるように予め顔料を混入しておいてもよい。
本発明の他の形態において、コンクリート構造物は新設のコンクリート構造物でもよいし、老朽化したコンクリート構造物でもよい。

本発明は少なくともつぎの一つの効果を奏する。
＜１＞第１プライマー材と第２プライマー材の粘度を相違させ、第１プライマー材の養生後に第２プライマー材を重ね塗りだけの簡易な作業によって、プライマーの塗布作業性の問題と、空気溜りによる表面被覆層の膨らみの問題と、表面被覆層の損傷の問題を一挙に解決することができる。
＜２＞第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩が異なる組み合わせとすることで、第２プライマー材の塗布のし忘れを未然に防止できて、コンクリート構造物の表面被覆の品質保証性能が高くなる。
＜３＞コンクリート構造物の表面に直接塗布する第１プライマー材に粘度の低いプライマー材を使用することで、第１プライマー材の塗布作業の作業効率を高めつつ、コンクリート構造物との接着面積を増大できてプライマー層の接着力を高めることができる。
＜４＞コンクリート構造物の表面に被覆した第１プライマー層の養生後に第２プライマー層を被覆するので、空気溜りに起因した第１プライマー層、第２プライマー層および表面被覆の膨らみ変形を確実に防止して平滑に被覆することができる。
＜５＞新設のコンクリート構造物の保護手段として活用してもよいし、老朽化したコンクリート構造物の表面補修として適用してもよい。

本発明に係るコンクリート構造物の表面被覆方法の説明図で、（Ａ）は下地処理工程の説明図、（Ｂ）は第１プライマー層の被覆工程と養生工程の説明図、（Ｃ）は第２プライマー層の被覆工程の説明図、（Ｄ）は表面被覆層の被覆工程の説明図ンクリート構造物の表面被覆方法のフロー図従来のコンクリート構造物の表面被覆方法の説明図

以下図１，２を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

１．コンクリート構造物
本発明が対象とするコンクリート構造物１０は、例えば橋梁、橋脚、ＰＣ床版、トンネル、高架道路、建築物、水路等の各種のコンクリート製の構造物を含む。
コンクリート構造物１０は老朽化した既設コンクリート構造物を含むだけでなく、新設のコンクリート構造物も含むものである。

２．プライマー
本発明では粘度の異なる二種類のプライマー材（第１、第２プライマー材）を積層して塗布するものである。

＜１＞第１プライマー層
第１プライマー層２０はコンクリート構造物１０の表面を直接被覆するポリマー材であり、粘度の低い第１プライマー材で構成する。
第１プライマー層２０を構成する第１プライマー材は、主剤と硬化剤からなる水性ポリマーである。

＜１．１＞第１プライマー層の被覆目的
コンクリート構造物の表面にポリマーセメント系の表面被覆層を強固に接着するためには、下地材となるプライマー材をコンクリート構造物に強固に接着させる必要がある。
このようなことから従来は下地材として接着力の高いプライマー材を使用していたが、接着力の大きいプライマー材は粘度が高くなって既述したように塗布作業が非常にし難くなるといった問題を内包している。
粘度の高いプライマー材を使用した場合の問題は、これだけでは収まらない。
一般に老朽化したコンクリート構造物の表面は粗い凹凸面となっていることから、粘度の高いプライマー材は凸部と接触するものの凹部内に進入し難いために、コンクリート構造物とプライマー材との接触面積（接着面積）が減少して付着力が不足し易くなる、といった問題を内包している。

本発明はこのように現状に鑑み、コンクリート構造物１０の表面に直接塗布するプライマー材として、粘度の低い第１プライマー材を塗布して第１プライマー層２０で被覆することとした。
第１プライマー層２０を粘度の低い第１プライマー材で構成するのは、コンクリート構造物１０に対して十分な接着力を確保しつつ、プライマーの塗布作業性を良くするためである。

低粘度の第１プライマー材を凹凸のあるコンクリート構造物１０の表面に塗布すると、第１プライマー材が凹部内に進入しやすくなって、両層１０，２０間の接着面積が大幅に増大する。
さらに粘度の低い第１プライマー材を使用することで、ガン吹付や刷毛塗りにより短時間のうちに効率よく塗布して均一厚の第１プライマー層２０を形成できる。

＜１．２＞第１プライマー材の粘度
第１プライマー材の粘度は、例えば５００〜１５００ｍＰａ・ｓが好適である。
第１プライマー材の粘度が５００ｍＰａ・ｓを下回ると接着力が不足し、１５００ｍＰａ・ｓを超えると塗布作業がし難くなる。

＜１．３＞第１プライマー材の素材例
第１プライマー層２０を構成する第１プライマー材の主剤としては、例えば水性エポキシ樹脂、水性アクリル樹脂、水性エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂等の樹脂系エマルジョン等が使用可能であり、硬化剤としては変性ポリアミン等が使用可能である。

＜２＞第２プライマー層
第２プライマー層３０は第１プライマー層２０を被覆するポリマー材であり、第１プライマー材より粘度の高い第２プライマー材で構成する。
第２プライマー層３０を構成する第２プライマー材は、主剤と硬化剤とフィラーとからなる水性ポリマーである。

＜２．１＞第２プライマー層の被覆目的
第１プライマー層２０に表面被覆層４０を直接塗布することも考えられるが、第１プライマー層２０に粘度の低い第１プライマー材を用いると、表面被覆層４０に対して接着力の不足が懸念される。
第２プライマー層３０を構成する第２プライマー材として、フィラー入りの高粘度ポリマーを用いるのは、表面被覆層４０に対して十分な接着力を確保しつつ、プライマー材の塗布作業性を良くするためである。
第２プライマー層３０を構成する第２プライマー材として、第１プライマー材より粘度の高い第２プライマー材を用いることで、表面被覆層４０に対する接着力不足の問題を解消するようにした。

＜２．２＞第２プライマー材の粘度
第２プライマー材の粘度は、例えば２５００〜７０００ｍＰａ・ｓである。
第２プライマー材の粘度が２５００ｍＰａ・ｓを下回ると表面被覆層４０に対して十分な接着力が得られず、７０００ｍＰａ・ｓを超えると吹付作業性が悪くなり、塗布量のムラが生じる、といった問題を引き起こす。

第１、第２プライマー材の粘度は相対的なものであり、第１プライマー材の粘度が第２プライマー材より低い関係にあればよく、使途に応じて第１、第２プライマー材の粘度を適宜選択する。

＜２．３＞第２プライマーの素材例
第２プライマー材の主剤としては、例えば水性エポキシ樹脂、水性アクリル樹脂、水性エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂等の樹脂系エマルジョン等を使用でき、また硬化剤としては変性ポリアミン等が使用可能であり、さらにフィラーとしては灰色のポルトランドセメント等を使用できる。
実用的には第２プライマー材として「ＰＷプライマー（前田工繊株式会社製）」が好適である。

３．表面被覆層
表面被覆層４０はポリマーセメント系モルタル（ＰＣＭ）からなる表面被膜材で構成する。
表面被覆層４０は防水、防食等のコンクリート構造物１０に要求される性能に適したＰＣＭを選択する。
表面被膜材としては、通常、ポルトランドセメント、早強セメント、中庸熱ポルトランドセメント等のセメントと、硅砂等の細骨材とを主成分とし、これらを結合するバインダーとしてポリマーエマルジョンを含む。
具体的には、無機質主材のマグネコンパウンドと、水を現場で配合して使用する「ＰＷモルタル（登録商標）（前田工繊株式会社製）」が使用可能である。

［コンクリート構造物の表面被覆方法］
図１，２を参照してコンクリート構造物１０の表面被覆方法について説明する。

＜１＞表面被覆方法の概要（図２）
図２を参照して説明すると、本発明に係るコンクリート構造物１０の表面被覆方法は、下地処理工程Ｓ_１と、プライマー被覆工程（第１プライマー層２０の被覆工程Ｓ_２、第１プライマー層２０の養生工程Ｓ_３、第２プライマー層３０の被覆工程Ｓ_４）と、第２プライマー層３０に表面被覆層４０を接着する表面被覆層４０の被覆工程Ｓ_５を経て行う。
以下に各作業工程について詳細に説明する。
＜２＞下地処理工程（図１（Ａ））
従来方法と同様に、コンクリート構造物１０の表面をサンドブラスト、ウォータージェット、サンダー等により研磨して、コンクリート構造物１０の表面にある異物や脆弱層を除去する。なお、脆弱部が大きい場合には、断面修復を行う。

＜３＞第１プライマー層の被覆工程（図１（Ｂ））
第１プライマー材を層状に塗布してコンクリート構造物１０の表面を第１プライマー層２０で被覆する。
コンクリート構造物１０が管渠である場合は第１プライマー材を例えば１５０ｇ／ｍ^２程度塗布するが、第１プライマー層２０の層厚は使途に応じて適宜選択する。
第１プライマー材は粘度の低いプライマーであるから、施工効率のよいガン吹付や刷毛塗りを適用できて労力を大幅に削減できると共に、第１プライマー層２０の被覆工程を短時間のうちに効率よく行える。
さらに第１プライマー材の一部がコンクリート構造物１０の表面の空隙や窪みに入り込むことで、コンクリート構造物１０との接着面積が増すため、第１プライマー層２０とコンクリート構造物１０との付着強度が増してより強固に一体化できる。

＜４＞第１プライマー層の養生工程（図１（Ｂ））
第１プライマー層２０を所定の時間養生する（図１（Ｂ）、図２の第１プライマー層の養生工程Ｓ_３）。
第１プライマー層２０を養生するのは、空気溜りに起因した第１プライマー層２０の膨らみ変形を阻止して接着性の高い第１プライマー層２０を形成するためである。

＜４．１＞第１プライマー層の膨らみ変形の抑止効果
第１プライマー層２０を養生することで接着力とその硬度が徐々に増していく。第１プライマー層２０がある程度硬化することで、空気溜りに起因した第１プライマー層２０の膨らみを効果的に抑制できる。

＜４．２＞第１プライマー層の色彩変化
第１プライマー層２０は塗布直後に乳白色をしているが、乾燥が進行するにつれて乳白色から透明に変化する。

＜５＞第２プライマー層の被覆工程（図１（Ｃ））
養生を終えた第１プライマー層２０の全面に第２プライマー材を塗布（例えば３００〜４００ｇ／ｍ^２程度）して第２プライマー層３０で被覆する。
第２プライマー材に灰色のフィラーが混入していることから、第２プライマー層３０は灰色をしている。
第２プライマー材の粘度が７０００ｍＰａ・ｓより小さいので、ガン吹付や刷毛塗により第２プライマー層３０を効率よく形成できる。

＜５．１＞第１および第２プライマー層の接着力
第１プライマー材と第２プライマー材の大半の配合が同一であることから、両プライマー層２０，３０は互いに分離不能な強い接着力で一体化する。

＜５．２＞空気溜りの膨らみ力について
第２プライマー層３０は第１プライマー層２０が硬化した後に被覆するので、空気溜りの膨らみ力は硬化した第１プライマー層２０で遮断されて、塗布直後の第２プライマー層３０が未硬化状態であっても膨らみ変形を生じない。
そのため、第２プライマー層３０は凹凸のないきれいな平滑面として形成できる。

＜５．３＞第２プライマー層の塗り忘れ防止効果
第１プライマー層２０が透明であるのに対して、第２プライマー層３０は乾燥が進行しても灰色のままであり、第１プライマー層２０と第２プライマー層３０は色彩が異色の組み合わせとなる。
そのため、コンクリート構造物１０の表面が透明状態であれば、第２プライマー層３０が塗布されていないと判断できるので、目視するだけで第２プライマー層３０の塗布のし忘れを未然に防止できる。

＜５．４＞第１、第２プライマー層の他の彩色化手段
本例では第１プライマー層２０と第２プライマー層３０の配合材の特性によって異色の組み合わせとした形態について説明するが、第１プライマー層２０と第２プライマー層３０を色彩で識別し得るように、第１プライマー材または第２プライマー材の何れか一方または両方に予め異色の組み合わせとなるように顔料を混入しておいてもよい。

＜６＞表面被覆層の被覆工程（図１（Ｃ））
最後に湿潤状態の第２プライマー層３０の表面に、防水、防食等のコンクリート構造物１０に要求される性能に適したＰＣＭを塗布して表面被覆層４０を被覆して施工を完了する。
表面被覆層４０の表面仕上げは従来と同様に金鏝を使用する。
表面被覆層４０の下地材である両プライマー層２０，３０は空気溜りに起因した膨らみ変形が生じていないので、表面被覆層４０に空気溜りに起因した凹凸は生じない。
したがって、コンクリート構造物１０と表面被覆層４０間の接着性にバラツキを生じることや、表面被覆層４０の品質が低下することを回避できる。
さらに、コンクリート構造物１０の表面に積層した第１プライマー層２０、第２プライマー層３０および表面被覆層４０の各層間に隙間がない状態で全面接着されるので、表面被覆層４０が空気溜りの膨らみに起因した損傷を受けることがなくなる。
このように本発明では、コンクリート構造物１０の表面被覆作業に要する労力を大幅に削減でき、さらに作業時間の短縮も実現できて施工性がよくなる。

１０・・・コンクリート構造物
１１・・・空気溜り
２０・・・第１プライマー層
３０・・・第２プライマー層
４０・・・表面被覆層
５０・・・プライマー層

Claims

下地処理をしたコンクリート構造物の表面にポリマーセメント系モルタル製の表面被覆層を被覆するコンクリート構造物の表面被覆方法であって、
コンクリート構造物の表面に第１プライマー材を塗布する第１プライマー層の被覆工程と、
空気溜りの膨らみ力に対抗し得る硬度に達するまで第１プライマー層を養生する養生工程と、
前記第１プライマー層の表面に第２プライマー材を塗布する第２プライマー層の被覆工程と、
前記第２プライマー層の表面にポリマーセメント系モルタル製の表面被覆材を接着して被覆する表面被覆層の被覆工程とを有し、
第１プライマー材と第２プライマー材の粘度が異なり、
第１プライマー材と第２プライマー材の養生時の色彩が異なる組み合わせであることを特徴とする、
コンクリート構造物の表面被覆方法。
前記第１プライマー材の粘度が第２プライマー材の粘度より小さい関係にあることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。
前記第１プライマー材の粘度が５００〜１５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。
前記第２プライマー材の粘度が２５００〜７０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。
前記第１プライマー材および第２プライマー材が水性ポリマーであることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。
前記第１プライマー層の養生時の色彩が透明となるように、第１プライマー材にフィラーを含まず、第２プライマー層の養生時の色彩が灰色を呈するように、第２プライマー材にポルトランドセメント製のフィラーを含むことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。
前記第１プライマー層と第２プライマー層を色彩で識別し得るように、前記第１プライマー材または第２プライマー材の何れか一方または両方に予め異色の組み合わせとなるように顔料が混入してあることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。
前記コンクリート構造物は新設のコンクリート構造物または老朽化したコンクリート構造物であることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート構造物の表面被覆方法。