JP5198979B2

JP5198979B2 - コンクリート接着性エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JP5198979B2
Application number: JP2008224267A
Authority: JP
Inventors: 文男浅川
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-09-02
Also published as: JP2010059257A

Description

本発明は、鋼床版に塗布され、コンクリート打設に使用される接着組成物に関するものである。

構造物の強度を合理的に確保する方法として、鋼材とコンクリートを一体化し、それぞれの特徴・短所を補完し合う用法が多く用いられている。この一例として、橋梁等の補強として、既設の舗装を除去し、鋼床版をショットブラスト処理してエポキシ系接着剤でファイバースチールコンクリートを打継接着して一体化するまたは、ファイバースチールコンクリート中に鉄筋や炭素繊維ロッドをいれることがあり、エポキシ系接着剤を用いることがある。

コンクリート構造物の補修補強に用いるエポキシ樹脂接着剤であって、エポキシ樹脂化合物からなる主剤と、前記エポキシ樹脂化合物を硬化させる硬化剤とからなり、前記主剤または前記硬化剤の少なくとも一方に微粉球状アッシュを含有させた構成としているものが、貯蔵性、作業性に優れ、コンクリート構造物の修復に使用できる十分な強度と耐久性を持ち、有害成分が溶出しにくいエポキシ樹脂接着剤であることが開示されている。（特許文献１）

重量平均分子量が１，０００以上の水溶性アニオン性樹脂、数平均分子量が６００以上、５，０００，０００以下のカチオン性樹脂、および、多価金属化合物が組み合わされてなる常温硬化性水系接着用樹脂組成物で可使時間が長く、耐水性さらには耐熱水性にも優れ、かつ密着性にも優れることが開示されている。（特許文献２）

（Ａ）芳香族ビニル化合物を主体とするブロックと共役ジエン化合物を主体とするブロックからなるブロック共重合体の共役ジエン化合物由来の不飽和二重結合を部分的にエポキシ化したエポキシ化ジエン系ブロック共重合体１０乃至９０重量％、（Ｂ）アスファルト９０乃至１０重量％（但し、（Ａ）と（Ｂ）の合計は１００重量％）、（Ｃ）エポキシ系樹脂の硬化剤からなる硬化性組成物およびその硬化物が可撓性、耐摩耗性、耐油性、耐水性および防水性を具備し、保護被覆物として有用となることが開示されている。（特許文献３）

模擬鋼床版上に樹脂系接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、試験体を成形する枠体を該接着剤上に配置する枠体配置工程と、少なくとも該枠体内に試験体となるコンクリートを詰め込むコンクリート打込み工程と、試験すべき所定材齢の経過前に付着試験装置と協働する端板を試験体の上面に接着する試験端板接着工程と、該所定材齢経過後かつ該支持部材除去工程後に、該端板に付着試験装置を取り付け、付着強度試験を行う試験工程とを含む鋼床版とコンクリートとの付着強度を測定する付着試験方法及びそれに用いる付着試験用用具がコアボーリングによるコンクリート組織の損傷による測定値の信頼性の低下、鋼床版・コアビットの損傷、試験体の廃棄に伴う環境負荷の問題などを解消し、精度を著しく損ねることがないことが開示されている。（特許文献４）

二官能エポキシ樹脂と三官能エポキシ樹脂とからなり、前記三官能エポキシ樹脂を３０質量％以上含む、常温で液状のエポキシ樹脂を含有する主剤と、脂肪族アミン化合物および／または脂環式アミン化合物と、ジシアンジアミドと、イミダゾール化合物とを含有する硬化剤とからなる二液型常温硬化性エポキシ樹脂組成物が常温で優れた接着性を発揮し、高温下でも接着性を維持でき、特に金属に対する接着性に優れることが開示されている。（特許文献５）

エポキシ樹脂からなる、室温で液状の主剤と、エポキシ樹脂を硬化させうる成分からなる、室温で液状の硬化剤から構成され、主剤および硬化剤のいずれにも粒子状揺変性付与剤を配合して二液型エポキシ樹脂接着剤、およびそれを用いたコンクリート構造体の補修・補強方法で、主剤と硬化剤を混合することにより増粘して適度な粘度と揺変性を持ち、塗布時の樹脂の垂れ落ちが極めて少ないことが開示されている。（特許文献６）

橋梁等の補強、鋼床版とコンクリートとの一体化の信頼性において、エポキシ組成物が工程上の諸要因の吸収に至らず。はば広い環境において適応できる鋼床版用のエポキシ接着剤の開発が望まれていた。すなわち、組成物としては一般の固体と固体の接着ではなく、鋼鉄に接着組成物を塗り、所定時間後にコンクリートを流し、コンクリートの水和を阻害せず、また接着組成物が硬化阻害を受けないことか必須であり、前記所定時間が実用的なものが望まれていた。
特開２００５−２３９７８８号公報特開２００２−３２２４５８号公報特開平１０−１３９９８３号公報特開２００６−３２９９７４号公報特開２００６−１４３７５９号公報特開平１１−２００６３号公報

解決しようとする課題は、鋼床版とコンクリートの打ち継ぎにおいて高い耐久信頼が得られる鋼床版打ち継ぎ用接着性組成物の提供することである。

請求項１の発明は、鋼床版に塗布され、コンクリート打設に使用される、ポルトランドセメントと硅砂と水からなるポルトランドセメントモルタルに対して５重量％の接着性エポキシ樹脂組成物を混合したエポキシ樹脂組成物ポルトランドセメントモルタルが、未混合のポルトランドセメントモルタルに対して硬化物の強度が劣らず、水和阻害起こさない接着性エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と硬化剤としてイソホロンジアミンと第３級アミン硬化促進剤を含み、エポキシ樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂或いはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含み、イソホロンジアミンが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂或いはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂に対して当量比で０．４〜１．０であり、エポキシ樹脂に対して７重量％〜１６重量％である、鉄板に塗布され、コンクリートを５０ｍｍ厚打設した試験体を９８℃熱水浸漬３日後の引張試験で破壊状態がコンクリート材料破壊となることを特徴とするコンクリート接着性エポキシ樹脂組成物で、鋼床版とコンクリートを一体とし、信頼性の高いものとなり、設備補強の長期信頼性を担保できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のイソホロンジアミンがエポキシ樹脂中のビスフェノールケトン型或いはビスフェノールアルデヒド型エポキシ樹脂に対して当量比で０．４〜１．０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接着性エポキシ樹脂組成物で、床版とコンクリートを一体化し、設備補強の長期信頼性を担保できる。

本発明のコンクリート接着性エポキシ樹脂組成物は鋼材とコンクリートを一体化し、鋼床版による補強で、構造体の長期信頼性を担保する試験９８℃熱水浸漬３日後引張試験の破壊状態がコンクリート材破となる。

本発明は橋梁等の鋼床版とコンクリートを一体化し、構造体として強度を得るため、また、既設の構造部を補強するために、鋼床版とコンクリートを一体化し補強するためのエポキシ樹脂組成物を耐久性・高信頼性とするため、本発明に至った。

エポキシ樹脂
作業時に液状のエポキシ樹脂であればよく、単独或いは複数を混合し作業適性に適う配合とする。
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂化合物、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂化合物、ビフェニル型エポキシ樹脂化合物、ナフタレン型エポキシ樹脂化合物、ノボラック型エポキシ樹脂化合物、ジグリシジルレゾルシノール、テトラキス（グリシジルオキシフェニル）エタン、トリス（グリシジルオキシフェニル）メタンのようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂化合物、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、テトラグリシジルキシレンジアミンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂化合物、ビニルシクロヘキセンジエポキシドなどの脂環式エポキシ樹脂化合物が挙げられる。また、これらに1官能以上の反応性希釈剤を組み合わせて使うこともできる。エポキシ樹脂主材組成物としてはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂化合物或いは、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂化合物が適し、エポキシ樹脂中の６０重量％以上配合することが好ましい。

エポキシ樹脂硬化剤
硬化剤はアミン化合物を適宜使用できる。脂肪族アミン、芳香族アミン等を使用できるが、エポキシ樹脂に対して７重量％〜１６重量％のイソホロンジアミンが配合されるのが、好ましく、また、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂化合物、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノールケトン型或いはビスフェノールアルデヒド型エポキシ樹脂に対して当量比で０．４〜１．０のイソホロンジアミンを配合することがさらに好ましい。なお、ここで当量比＝（イソホロンの配合重量／４２．６）／（ビスフェノール型エポキシの配合重量／エポキシ当量）である。また、第３級アミン硬化促進剤が配合される。これにより、鋼床版とコンクリートの接着組成物として９８℃熱水浸漬７２時間処理後の好ましい接着状態が得られ、十分な耐久信頼性が得られる。第３級アミン硬化促進剤としては２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、３−（ジメチルアミノメチル）フェノール、ベンジルジメチルアミン、N,N-ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミンなどが上げられ、中でも２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールが硬化促進作用が高く、可使時間が長く、イソホロンジアミンとの組み合わせで優れている。市販製品としてＫ−５４（エアプロダクト、商品名）、ＤＭＰ−３０（ローム・アンド・ハース社、商品名）等がある。その他の硬化配合物としてはメタキシレンジアミン硬化剤、フェノール系促進剤が、硬化速度をあげるため或いは硬化条件の緩和に有益に使用することができる。

その他配合物
前記以外の配合物として、接着組成物の物性向上と作業性調整等に、粘度調整、揺変性付与に充填剤を使用することができる。重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、酸化チタン、珪酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、カーボンブラック、微粉末チタン、シリカ微粉末、硅砂などがあげられる。また、前記充填剤による性能低下をさけ、向上させるため、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤が使用できる。これらは使用形態により、適宜選択する。例えば、２液の組成物形態とする場合、主材としてエポキシ樹脂と揺変性付与にシリカ微粉、補強充填に炭酸カルシウム粉を配合した場合、エポキシシランカップリングが好ましい。これには2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等があげられる。その他、一般に用いられている消泡剤、接着助剤、老化防止剤、安定剤などの添加剤を必要に応じて使用することができる。

接着性組成物適性
本発明の組成物はコンクリートと一体化し、強度発現のため、水和阻害適性すなわち表２に示す配合のモルタルに接着組成物をコンクリートに対して５重量％添加して圧縮強度、割裂引張強度が無添加のモルタルに比べて劣らないか、エポキシ樹脂或いはこの硬化剤については単独添加で無添加に対して５０％以上が発現することが好ましい。これはコンクリートの水和阻害を排除するための試験であり、実際の組成物の硬化性とその施工条件で強度発現すれば適応することができる。

エポキシ主材配合例
ｊＥＲ８２８（ジャパンエポキシレジン(株)、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂、エポキシ当量１９０）２１０重量部、ＥＰＵ−１７Ｔ−６（（株）ＡＤＥＫＡ、商品名、ウレタン変性エポキシ樹脂、エポキシ当量３００）３０重量部、ホワイトンＳＢ（白石カルシウム（株）、商品名、重質炭酸カルシウム）１８５重量部、アエロジルＲＹ２００Ｓ（日本アエロジル（株）、商品名、疎水性超微粒子シリカ）１２重量部、ＫＢＭ４０３（信越化学（株）、商品名、シランカップリング剤）を３重量部、クリシロールＥＤ−５０３（（株）ＡＤＥＫＡ、商品名、１，６―ヘキサンジオールジグリシジルエーテル）６０重量部を配合し、エポキシ主材配合とした。なお、このエポキシ主材は上記、コンクリートの硬化阻害は無い。

硬化剤：アデカハードナーＥＨ−４１９８−４Ｂ（（株）ＡＤＥＫＡ、商品名、変性脂肪族ポリアミン）４５重量部、イソホロンジアミン（ＢＡＳＦ社）４５重量部、アンカミンＫ−５４（エアープロダクツジャパン（株）、トリスジメチルアミノメチルフェノール）１０重量部を配合し、エポキシ主材配合例と混合し実施例１とした。

実施例１のイソホロンジアミン２２．５重量部とし、メタキシリレンジアミン（三菱ガス化学（株））１８重量部を追加配合した以外同じく行い実施例２とした。

実施例１のアデカハードナーＥＨ−４１９８−４ＢをＥＨ−４６１（（株）ＡＤＥＫＡ、商品名、変性脂肪族ポリアミン）に変えた以外同じく行い実施例３とした。

実施例３のイソホロンジアミン２２．５重量部とし、メタキシリレンジアミン１８重量部を追加配合した以外同じく行い実施例４とした。

比較例１
実施例１のイソホロンジアミンを無配合とし、メタキシリレンジアミンを３６重量部とした以外同じく行い比較例1とした。

比較例２
実施例２のＫ−５４を無配合とした以外同じく行い比較例２とした。

比較例３
実施例４のイソホロンジアミンを無配合とし、メタキシリレンジアミンを３６重量部とした以外同じく行い比較例３とした。

比較例４
実施例４のＫ−５４を無配合とした以外同じく行い比較例４とした。

比較例５
実施例１のアデカハードナーＥＨ−４１９８−４Ｂをダイトクラール９４３０Ｅ（大都産業（株）、変性脂肪族ポリアミン、キシリレンジアミン・アルキルフェノール・ホルムアルデヒド重縮合物他）に変えた以外同じく行い比較例５とした。

比較例６
比較例３のアデカハードナーＥＨ−４１９８−４Ｂをダイトクラール９４３０Ｅに変えた以外同じく行い比較例６とした。

比較例７
実施例２のアデカハードナーＥＨ−４１９８−４Ｂをダイトクラール９４３０Ｅに変えた以外同じく行い比較例７とした。

比較例８
比較例７のＫ−５４を無配合とした以外同じく行い比較例８とした。

耐98℃熱水浸漬性72時間：下記試験方法で、１００％材料破壊となるものを○、それ以外を×とした。
コンクリート水和阻害：実施例・比較例の組成物を上記接着組成物適性に記載の通りに行い、強度が維持できるものを○、それ以外を×とした。
要温度履歴：23℃の温度で、樹脂の強靱さが得られるものを○、＊１は50℃24時間の温度履歴を要するもの。
ＩＰＤＡ（イソホロンジアミン）配合比：対エポキシ樹脂はエポキシ樹脂に対する重量％、対ＢＰＥはビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ当量とイソホロンジアミンの活性水素当量比＝（イソホロンジアミン配合重量／４２．６）／（ビスフェノール型エポキシ樹脂の配合重量／エポキシ当量）

試験方法
ショットブラストをした鉄板（４０×４０ｍｍ）に実施例・比較例のエポキシ組成物１．５ｋｇ／ｍ^２を塗布し、30分後に５０ｍｍ厚となるようにコンクリートを注型した。なおコンクリートは表２モルタル１００重量部に最大寸法２０ｍｍの粗骨材７５重量部混合したものを用いた。その後２３℃で６日間硬化養生後に９８℃熱水に７２時間浸漬処理し、水に浸漬して２３℃にして、取り出し、クロスヘッド速度３ｍｍ／分で引張試験をした。なお、表中＊１は硬化促進のため、50℃、２４時間処理を行った。

表２においてポゾリス78SはBASFポゾリス株式会社、商品名、変性リグニンスルホン酸化合物AE減水剤、マイクロエア101はBASFポゾリス株式会社、商品名、アルキルエーテル系陰イオン界面活性剤AE減水剤である。

水和阻害適性試験方法：
上記表２配合のモルタルに接着組成物或いは配合物をモルタルに対して５重量％を混合し、ＪＩＳＡ１１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）、ＪＩＳＡ１１１３（コンクリートの割裂引張試験方法）ＪＩＳＡ１１３２（コンクリート強度試験用供試体の作り方）に準じて作製し、23℃７日間養生し、クロスヘッドスピードで１ｍｍ／分で測定し、前記ＪＩＳに準じて各強度を求める。また無添加のモルタルの強度で混合物のものの強度を除して適性の判断とする。

本発明の組成物は鋼床版とコンクリートとの接合に適し、金属に塗布し、コンクリート或いはモルタルを流し込み金属との一体化する用途に適し、屋外の履歴信頼性或いは熱水履歴に耐えうる用途に展開可能性が高い。

Claims

鋼床版に塗布され、コンクリート打設に使用される、ポルトランドセメントと硅砂と水からなるポルトランドセメントモルタルに対して５重量％の接着性エポキシ樹脂組成物を混合したエポキシ樹脂組成物ポルトランドセメントモルタルが、未混合のポルトランドセメントモルタルに対して硬化物の強度が劣らず、水和阻害起こさない接着性エポキシ樹脂組成物であって、エポキシ樹脂と硬化剤としてイソホロンジアミンと第３級アミン硬化促進剤を含み、エポキシ樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂或いはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を含み、イソホロンジアミンが、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂或いはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂に対して当量比で０．４〜１．０であり、エポキシ樹脂に対して７重量％〜１６重量％である、鉄板に塗布され、コンクリートを５０ｍｍ厚打設した試験体を９８℃熱水浸漬３日後の引張試験で破壊状態がコンクリート材料破壊となることを特徴とするコンクリート接着性エポキシ樹脂組成物。