JP6384717B2 - コンクリート着色剤、コンクリート着色方法、コンクリート及びコンクリートからなる構造物 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート着色剤、コンクリート着色方法、コンクリート及びコンクリートからなる構造物に関する。

近年、コンクリートに転写された木材特有の色合いや質感が自然調の美観性やぬくもりを醸し出すことから、木材の様に着色された化粧打放しコンクリートの建物や構造物が増えている。

建物や構造物の自然調の化粧仕上げに関しては、仕上がり後の色合いや質感を高めるための様々な手法や使用する塗布剤が提案されている。例えば特許文献１には、壁面等に合成樹脂エマルションと平均粒子径０．１〜１．０ｍｍである粉粒体とを含み、粉粒体含有量が５〜８０質量％である塗布剤を塗付した後に、合成樹脂エマルション、平均粒子径５μｍ〜３．０ｍｍの自然石、着色骨材、植物性粉体から選ばれる１種以上の粉粒体を含み、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対して粉粒体が１００〜１０００重量部配合された仕上げ塗布剤を配り塗りし、更に該仕上げ塗布剤が完全に硬化する前に、パターンローラーで該仕上げ塗布剤の表面にパターンを付与する塗装方法が開示されている。

また、例えば特許文献２には、モルタル基材の表面に形成した密度不均一で凹凸及び平滑部分と粗面部分の混在するパターン上に塗布剤を適用して製造される自然調の化粧材が開示されている。
更に、例えば特許文献３には、吸水性の殆どないインキを用いた絵柄の印刷を施した印刷原紙を合板上に積層してなる型板を用いて型枠を構成し、この型枠内にコンクリートを注入することにより、絵柄の印刷に応じた濃淡をもつコンクリートの表面を形成する化粧コンクリートの打設方法が開示されている。

特開２００８−２５３９１３号公報 特開平１−１２７３３０号公報 特開昭６２−２２７８００号公報

しかしながら、自然調の化粧仕上げにおいては表面の凹凸やパターンもさることながら、その色合いによってコンクリート部材から醸し出される美観性や温もりが変わってくる。従来のコンクリートの化粧仕上げ方法や塗布剤においては、化粧仕上げ後のコンクリートの色合いがコンクリート及び塗布剤の調合条件や施工時の影響を受け易く、木材様の風合い醸し出す黄色や緑色といった色がコンクリートの表面に安定して定着せず、設計者の意図とは異なる仕上がりになる問題があった。また、化粧仕上げ後の色合いについての学術的な知見が少なく、色合いの再現性については作業員の経験に頼る部分が大きいという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、自然の木材の様な風合いに着色が可能なコンクリート着色剤、その着色剤を用いるコンクリート着色方法、その方法によって着色されたコンクリート及びその方法によって着色されたコンクリートからなる構造物の提供を課題とする。

（１） 下記一般式（Ｐ１）で表されるフェノール性化合物を含むことを特徴とするコンクリート着色剤。

［式中、Ｒはｎ価の有機基を表し、ｍは１〜５の整数を表し、ｎは１以上の整数を表す。
］

上記（１）のコンクリート着色剤によれば、フェノール性化合物をコンクリート表面に付着させ、コンクリートの表面を木材の風合いに着色することができる。

（２） 前記フェノール性化合物がリグニン及びタンニンのうち少なくとも何れか一方であることを特徴とする前記（１）に記載のコンクリート着色剤。
上記（２）のコンクリート着色剤によれば、コンクリート表面に付着されたリグニン及びタンニンのうち少なくとも一方が有する木材の色調を活かして、より自然な木材の風合いに着色することができる。

（３） 前記フェノール性化合物が没食子酸であることを特徴とする前記（１）に記載のコンクリート着色剤。
上記（３）のコンクリート着色剤によれば、コンクリート表面に付着された没食子酸が有する木材の色調を活かして、より自然な木材の風合いに着色することができる。

（４） 前記フェノール性化合物がケルセチン及びフミン酸のうち少なくとも何れか一方であることを特徴とする前記（１）に記載のコンクリート着色剤。
上記（４）のコンクリート着色剤によれば、コンクリート表面に付着されたケルセチン及びフミン酸のうち少なくとも一方が有する色調を活かして、より自然な木材の風合いに着色することができる。

（５） 前記フェノール性化合物として、タンニンと、更に、リグニン、ケルセチン及びフミン酸から選ばれる一つ以上とを含むことを特徴とする前記（１）に記載のコンクリート着色剤。
上記（５）のコンクリート着色剤によれば、複数のフェノール性化合物が有する色調の相互作用を活かして、より自然な木材の風合いに着色することができる。

（６） 前記フェノール性化合物が、木材を水系溶媒に浸けることにより抽出された化合物であることを特徴とする前記（１）〜（３）の何れか一項に記載のコンクリート着色剤。
上記（６）のコンクリート着色剤によれば、実際の木材から抽出される複数種類の化合物を含む色素をコンクリート表面に付着させ、より自然な木材の風合いに着色することができる。

（７） 前記木材をｐＨ４以上の水系溶媒に浸けることを特徴とする前記（６）に記載のコンクリート着色剤。
上記（７）のコンクリート着色剤によれば、ｐＨ４以上の水系溶媒を用いて実際の木材から抽出される、発色性に優れた複数の化合物からなる色素をコンクリート表面に付着させ、より自然な木材の風合いに着色することができる。

（８） 前記木材がスギ、ラワン又はラーチであることを特徴とする前記（６）又は（７）に記載のコンクリート着色剤。
上記（８）のコンクリート着色剤によれば、スギ、ラワン又はラーチが有する木材の色調を活かして、原料の木材に比較的近い風合いでコンクリートの表面を着色することができる。
（９） 前記（１）〜（８）の何れか一項に記載のコンクリート着色剤を、コンクリートの表面に付着させることを特徴とするコンクリート着色方法。
（１０） 前記コンクリートの表層部をアルカリ性に維持することを特徴とする前記（９）に記載のコンクリート着色方法。
（１１） 前記コンクリートの表層部をｐＨ１０以上のアルカリ性に維持することを特徴とする前記（９）に記載のコンクリート着色方法。
（１２） 相形状を有する型枠を用いて前記コンクリートを打設する際に、前記コンクリート着色剤を前記型枠における前記コンクリートを打設する面に付着させた後に打設することを特徴とする前記（９）〜（１１）のうち何れか一項に記載のコンクリート着色方法。
（１３） 前記（９）〜（１２）の何れか一項に記載のコンクリート着色方法により着色されたことを特徴とするコンクリート。
（１４） 前記（９）〜（１２）の何れか一項に記載のコンクリート着色方法により着色されたことを特徴とするコンクリートからなる構造物。

本発明のコンクリート着色剤及びコンクリート着色方法によれば、コンクリートの表面を木材の風合いに、容易且つ安定的に、再現性高く着色することができる。
本発明のコンクリート及びそのコンクリートからなる構造物は、材料がコンクリートでありながら、その表面が木材の風合いに着色されているため、見る人に木材ならではの自然な美観性やぬくもり感を与えることができる。

本発明のコンクリート着色方法の第一実施形態によって着色されたコンクリート部材を示す模式図である。 本発明のコンクリート着色方法の第一実施形態を示す図であって、型枠にコンクリートを打設した様子を示す模式図である。 本発明のコンクリート着色方法の第一実施形態を示す図であって、コンクリート部材の表面にコンクリート着色剤を塗布する様子を示す模式図である。 本発明のコンクリート着色方法の第二実施形態によって着色されたコンクリート部材を示す模式図である。 本発明のコンクリート着色方法の第二実施形態を示す図であって、コンクリートを打設するための型枠を示す模式図である。 本発明のコンクリート着色方法の第二実施形態を示す図であって、コンクリート部材を形成する様子を示す模式図である。 実施例１における試験体の断面を示す走査型電子顕微鏡の写真である。 実施例１における試験体の測定面の元素分布を示す図であって、（ａ）はカルシウム元素分布を示す図であり、（ｂ）は炭素元素分布を示す図である。 実施例１における試験体の非着色部及び着色部の各々から、ｐＨ調整した水溶液へ抽出された全有機炭素量を示すグラフである。 実施例１におけるスギ片から得た抽出溶液の吸光度を示すグラフである。 実施例２における試験体を示す平面図である。 実施例４で作製したコンクリート部材の着色面のｂ^＊と、コンクリート着色剤に含まれるタンニンの濃度との関係を示すグラフである。 実施例５で作製したコンクリート部材の着色面のＬ^＊と、コンクリート着色剤に添加したタンニン以外のフェノール性化合物の濃度との関係を示すグラフである。 実施例５で作製したコンクリート部材の着色面のａ^＊と、コンクリート着色剤に添加したタンニン以外のフェノール性化合物の濃度との関係を示すグラフである。 実施例５で作製したコンクリート部材の着色面のｂ^＊と、コンクリート着色剤に添加したタンニン以外のフェノール性化合物の濃度との関係を示すグラフである。

＜コンクリート着色剤＞
本発明に係るコンクリート着色剤の実施形態は、下記一般式（Ｐ１）で表されるフェノール性化合物を含む。一般式（Ｐ１）中、Ｒはｎ価の有機基を表し、ｍは１〜５の整数を表し、ｎは１以上の整数を表す。Ｒはｎ個のフェノール性水酸基と結合している。

本発明にかかるコンクリート着色剤をコンクリート表面に付着させることにより、当該コンクリート表面を自然の木材に近い色合いに着色できるメカニズムは必ずしも明らかではないが、コンクリート着色剤に含まれるフェノール性化合物及び／又はその加水分解物がコンクリート表面に存在する鉄分（鉄イオン）又はその他の金属成分を結合して錯体を形成し、自然の木材に近い色素になることが要因であると推測される。したがって、一般式（Ｐ１）で表されるフェノール性化合物（以下、「化合物Ｐ１」と呼ぶことがある。）は、鉄分又はその他の金属成分を結合し得るフェノール性水酸基を有していればよい。ここで、フェノール性水酸基とは、下記一般式（ｑ１）で表される基を意味する。一般式（ｑ１）中、ｍは１〜５の整数を表し、波線で区切られた結合は１価の結合手を表す。

一般式（Ｐ１）のＲはｎ価の有機基であればよく、その有機基の炭素数は特に制限されないが、例えば１〜１０００であることが好ましい。前記有機基は、炭化水素基であることが好ましく、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルカンを構成する水素原子がフェノール性水酸基によって置換された化合物であることがより好ましい。一般式（Ｐ１）中、ｎはフェノール性水酸基の数を表す。ｎは自然数であればよく、例えば１〜１００の整数であることが好ましい。ｎが２以上である場合、一般式（ｑ１）で表される複数のフェノール性水酸基におけるｍは各々独立に１〜５を表し、各ｍは独立に１〜３であることが好ましい。

前記アルカンのうち、直鎖状アルカンを構成するアルキレン基の一部が環状アルキレン基又はフェニレン基によって置換されていてもよく、分岐鎖状アルカンを構成するアルキレン基の一部が環状アルキレン基又はフェニレン基によって置換されていてもよい。この環状アルキレン基及びフェニレン基を構成する水素原子の一部又は全部が水酸基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−Ｃ＝Ｏ−ＯＨ）、炭素数１〜５のアルコキシ基、又はハロゲン原子の何れか１以上によって置換されていてもよい。また、前記分岐鎖状アルカンの分岐鎖同士が、単結合、酸素原子（−Ｏ−）及び炭素数１〜５のアルキレン基から選ばれる１以上の２価の連結基を介して結合し、部分的な環を形成していてもよい。この場合、分岐鎖を構成する末端の水素原子が前記２価の連結基によって置換されることが好ましい。

前記アルカンを構成するメチレン基（−ＣＨ_２−）が、酸素原子（−Ｏ−）、カルボニル基（−Ｃ＝Ｏ−）、又はビニレン基（−ＣＨ＝ＣＨ−）の何れか１以上によって置換されていてもよい。また、前記アルカン、前記アルキレン基又は前記フェニレン基を構成する水素原子が、水酸基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−Ｃ＝Ｏ−ＯＨ）、炭素数１〜５のアルコキシ基、又はハロゲン原子の何れか１以上によって置換されていてもよい。

好適な化合物Ｐ１として、例えば、多種の木材に一般的に含まれるカテキン、フラボノイドの一種であるケルセチン、フミン酸（腐植酸）、リグニン及びタンニンが挙げられる。コンクリート着色剤にカテキン、ケルセチン、フミン酸、リグニン及びタンニンのうち何れか１つ以上が含まれることにより、コンクリート表面に付着されたカテキン、リグニン、ケルセチン、フミン酸、及びタンニンが有する木材の色調を活かして、より自然な木材の風合いにコンクリート表面を着色することができる。

ここで、「タンニン」は、カテキン、タンニン酸、没食子酸等を含む用語であり、一般に植物に由来する水溶性化合物の総称であって、金属イオン、アルカロイド、蛋白質等と反応して難溶性の塩、錯体、又は複合体を形成する化合物を意味する。「カテキン」はＣ_１５Ｈ_１４Ｏ_６の組成式で表される公知の化合物であり、ここではその誘導体としてのポリフェノール化合物も含む用語である。「リグニン」は、高等植物の木化に関与するフェノール性化合物として知られる公知の芳香族高分子化合物である。「フラボノイド」はフラバン構造を基本骨格として有する天然に存在する有機化合物であり、一般に多くのフラボノイドがフェノール性水酸基を有する。

また、下記式で表されるタンニン酸及び没食子酸も好適な化合物Ｐ１として例示できる。コンクリート着色剤にタンニン酸及び／又は没食子酸が含まれることにより、コンクリート表面に付着されたタンニン酸及び／又は没食子酸が発色する木材の色調を活かして、より自然な木材の風合いにコンクリート表面を着色することができる。

没食子酸のエステル化合物も化合物Ｐ１として用いることができる。このようなエステル化合物として例えば没食子酸プロピル、没食子酸イソアミル、没食子酸エピガロカテキン等が挙げられる。

コンクリート着色剤にタンニン酸が含まれる場合、その濃度は特に制限されないが、例えば、着色剤の全質量に対して０．１〜４０質量％が好ましく、１〜２０質量％がより好ましく、１〜１０質量％が更に好ましい。

コンクリート着色剤に没食子酸が含まれる場合、その濃度は特に制限されないが、例えば、着色剤の全質量に対して０．１〜４０質量％が好ましく、１〜２０質量％がより好ましく、１〜１０質量％が更に好ましい。

コンクリート着色剤にリグニン及びタンニンの少なくとも何れか一方が含まれることが好ましく、リグニン及びタンニンの両方が含まれることがより好ましい。リグニン及びタンニンを配合することにより、より自然な木材の風合いに着色することができる。リグニンとタンニンの配合割合は特に限定されないが、例えば、リグニン１質量部に対してタンニン１〜１０質量部が配合されることが好ましい。

コンクリート着色剤にケルセチン及びフミン酸から選ばれる一つ以上が含まれる場合、リグニン及びタンニンから選ばれる一つ以上と共に含まれることが好ましい。この組み合わせであると、より自然な木材の風合いに着色することができる。

コンクリート着色剤を構成する溶媒は、化合物Ｐ１を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に制限されず、水系溶媒であってもよいし、有機溶媒であってもよい。

水系溶媒は、水を主成分として、溶媒の全質量に対して水を５０質量％以上含有する溶液であれば特に制限されない。例えば、精製された純水であってもよいし、酸又はアルカリを含む水溶液であってもよいし、ｐＨ調整可能な緩衝剤を含む公知のｐＨ緩衝液であってもよい。また、水と混和可能なアルコール等の有機溶媒を含んでいてもよい。

本実施形態のコンクリート着色剤は、化学合成された化合物Ｐ１を適当な溶媒に溶解又は分散させて調製されたものであってもよいし、自然の木材から抽出された化合物Ｐ１を適当な溶媒に溶解又は分散させて調製されたものであってもよい。

例えば、木材を水系溶媒に浸けることによって、化合物Ｐ１を含む複数種類の化合物を溶媒中に抽出することができる。このような化合物として、タンニン酸、没食子酸等のフェノール性化合物の他、未同定の化合物が含まれていてもよい。木材から抽出された化合物からなる色素をコンクリート表面に付着させることによって、より自然な木材の風合いに着色することができる。

木材を浸漬する水系溶媒のｐＨは、４以上であることが好ましく、７以上であることがより好ましく、９以上であることが更に好ましい。ｐＨ４以上の水系溶媒で抽出された化合物Ｐ１は発色性に優れ、コンクリート表面をあたかも木材の様に着色することができる。また、アルカリ性の水系溶媒で抽出された木材由来の化合物Ｐ１は、特に発色性に優れる。

化合物Ｐ１を抽出するために水系溶媒に浸漬する木材の種類は特に制限されず、リグニン又はタンニンを含む公知の木材を使用することができる。例えば、スギ、ラワン、ラーチ等を用いることにより、美観性に優れた色合いにコンクリート表面を着色可能な化合物を抽出することができる。

また、使用する木材は生の木材（乾燥していない生木）であってもよいし、乾燥した木材であってもよい。木材を予め細かいチップ状に砕いておくと、フェノール性化合物の抽出効率を高めることができる。

化合物Ｐ１を抽出するために溶媒に木材を浸漬する時間は特に制限されず、例えば１時間〜１０日程度で抽出することができる。
化合物Ｐ１を抽出するために木材を浸漬する溶媒の温度は特に制限されず、例えば１０〜６０℃程度で抽出することができる。

＜コンクリート着色方法＞
以下、本発明に係るコンクリート着色方法の実施形態について説明する。
本実施形態のコンクリート着色方法は、建物や構造物に用いられるコンクリートの表面に前述したフェノール性化合物を含むコンクリート着色剤を付着させることで、コンクリートの表面及びその表面近傍にフェノール性化合物（化合物Ｐ１）を付着させ、コンクリート表面を着色するものである。
ここで、コンクリート着色剤を「付着させる」とは、「塗布する」、「含浸させる」及び「転写する」を含む用語である。

（第一実施形態）
本実施形態のコンクリート着色方法を用いて製造される化粧コンクリート２は、図１に示すように、建物や構造物を構成するコンクリート部材４（コンクリート）の化粧面４ａ（表面）に図示しない自然調の色を発するフェノール性化合物（すなわち化合物Ｐ１）を含むコンクリート着色剤が塗布されたものである。コンクリート着色剤は、化粧面４ａから一定の厚み寸法内側のコンクリート部材４にも浸透している。コンクリート部材４において、化粧面４ａ及びその表面から一定の厚み寸法内側の化合物Ｐ１が含浸された部分を、着色層４ｄと称する。着色層４ｄの厚み寸法は、４００μｍ程度である。

コンクリート部材４の材質としては、例えば普通ポルトランドセメントや中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカフュームプレミックスセメントが挙げられるが、一般に建物や構造物に使用されるセメントペースト、モルタルやコンクリートであればよく、特に限定されない。

＜コンクリート部材４の形成＞
図２に示すように、先ず、コンクリート部材４の大きさに合致した木製合板、鋼或いは樹脂等からなる型枠１０を組み立てる。図２に示した矩形の型枠１０は一例であり、他の形状であってもよい。次に、型枠１０内にコンクリート部材４を構成するコンクリート１２を打設し、固化させる。コンクリート１２の材齢は、使用したコンクリート１２の種類、コンクリート部材４に必要とされる強度、仕上がり後の化粧コンクリート２の色合い等を勘案して適宜設定することが好ましい。この後、型枠１０を脱型することによって、コンクリート部材４が製造される。

＜コンクリート部材４の着色＞
続いて、図３に示すように、コンクリート部材４の化粧面４ａに前述したコンクリート着色剤１３を塗布する）。なお、高濃度のリグニンはコンクリート１２の固化を抑制する場合があるため、コンクリート着色剤１３に含まれるリグニンの量はコンクリート１２の固化が阻害されない程度であることが好ましい。

コンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤１３を塗布する方法は特に限定されない。例えば、刷毛等を用いてコンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤１３を塗る方法を採用することができる。なお、コンクリート部材４にコンクリート着色剤１３を塗布する他の方法としては、型枠１０における化粧面４ａが接する面にコンクリート着色剤１３を塗布した後に、コンクリート１２を打設する方法が挙げられる。この方法の一例については第二実施形態として後述する。

次に、化粧面４ａに塗布したコンクリート着色剤１３を乾燥させる。なお、コンクリート部材４の化粧面４ａの色彩変化を抑える点では、塗布したコンクリート着色剤１３の乾燥後、好ましくは７日以内に、コンクリート部材４の化粧面４ａ（すなわち乾燥させたコンクリート着色剤１３の上）に、クリアを塗布することが好ましい。
以上の工程により、化粧コンクリート２が完成する。

本実施形態のコンクリート着色方法によれば、コンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤１３を塗布し、化合物Ｐ１をコンクリート表面に付着又は浸透させることによって、コンクリート部材４の化粧面４ａを容易且つ安定的に、木材が有する自然調の色合いに着色し、化粧コンクリート２から醸し出される美観性やぬくもりを高めることが可能となる。

また、コンクリート部材４の表層部をアルカリ性とすることによって、好ましくはｐＨ１０以上に調整することによって、タンニンやリグニン等の化合物Ｐ１の発色が濃くなり、コンクリート部材４の化粧面４ａを発色性よく着色することが可能となる。コンクリートは本来的にはアルカリ性であるため、前記表層部が空気中の二酸化炭素によって中性化されないように、クリア（透明な表面コート材）で前記表層部を被覆しておくことにより、前記表層部をアルカリ性に維持することができる。

（第二実施形態）
図４は、本実施形態のコンクリート着色方法を用いて製造される化粧コンクリート３を示す模式図である。なお、図４に示す化粧コンクリート３の構成要素のうち、第一実施形態の化粧コンクリート２と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、化粧コンクリート３は、コンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤が塗布され、着色層４ｄに化合物Ｐ１が浸透すると共に、化粧面４ａに木調（木材の様な）の凹凸パターンが形成されたものである。この木調の凹凸によって、化粧コンクリート３からは、木材特有の美観性やぬくもりがより一層醸し出されている。
以下、第二実施形態の化粧コンクリート３の製造方法を説明する。

＜コンクリート部材４の形成＞
先ず、図５に示すように、コンクリート部材４の大きさに合致した型枠１０を組み立てる。この際、型枠１０の底板として、木調の凹凸パターンを型枠１０の内側に向けた木製型枠（木材）１４を設置する。型枠１０の側板としては、底板と同様の木製型枠１４を用いてもよく、鋼或いは樹脂からなる型枠材を用いてもよい。なお、型枠１０の底板は必ずしも木製である必要はなく、相形状を有していれば木製以外の合成ゴム、金属等から構成されてもよい。

ここで、「相形状」とは、打設するコンクリートの化粧面に所望の凹凸を付与することが可能な凸凹形状を意味する。例えば、木材様の凹凸を有する底板を使用した場合、その底板に接して打設されたコンクリートの表面には、底板が有する凹凸が反転された凸凹を転写して、木材様の凸凹を有する化粧面を形成することができる。

次に、図６に示すように、型枠１０内にコンクリート部材４を構成するコンクリート１２を打設し、固化（硬化）させる。ここで用いるコンクリートの種類は特に制限されない。また、コンクリート１２の材齢は、使用したコンクリート１２の種類、コンクリート部材４に必要とされる強度、仕上がり後の化粧コンクリート３の色合い等を勘案して適宜設定することが好ましい。

コンクリート１２の固化後に型枠１０を脱型することによって、コンクリート部材４が製造される。これにより、図６に示すように、型枠１０の木製型枠（底板）１４に接していたコンクリート１２の表面１２ｐに木調の凹凸パターンが転写され、その表面をコンクリート部材４の化粧面４ａとすることができる。

＜コンクリート部材４の着色＞
続いて、コンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤１３を塗布する。その塗布方法及び乾燥方法は第一実施形態で説明した内容と同様に行うことができる。

また、本実施形態におけるコンクリート着色方法として、上記コンクリート１２を型枠１４の上へ打設する前に、型枠（底板）１４におけるコンクリート１２が接する面に予めコンクリート着色剤１３を塗布してもよい。この方法により、型枠１４に接するコンクリート１２の表面１２ｐに木調の凹凸パターンと同時に、コンクリート着色剤に含まれる化合物Ｐ１由来の色が転写される。そのため、脱型直後にコンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤１３が塗布された状態（付着した状態）となり、脱型後のコンクリート部材４の着色工程は不要となる。
以上の工程により、化粧コンクリート３が完成する。

本実施形態のコンクリート着色方法によれば、コンクリート部材４の化粧面４ａにコンクリート着色剤１３を塗布し、化合物Ｐ１をコンクリート表面に付着又は浸透させることによって、コンクリート部材４の化粧面４ａを容易且つ安定的に、木材が有する自然調の色合いに着色し、コンクリートから醸し出される美観性やぬくもりを高めることが可能となる。また、コンクリート部材４の表層部を第一実施形態と同様の方法を用いてアルカリ性とすることによって、タンニンやリグニン等の化合物Ｐ１の発色が濃くなり、コンクリート部材４の化粧面４ａを発色性よく着色することが可能となる。

更に、本実施形態のコンクリート着色方法によれば、相形状を有する木製型枠１４を使用した型枠１０にコンクリート１２を打設してコンクリート部材４を形成することによって、コンクリート部材４の化粧面４ａに木材特有の凹凸パターンを形成し、化粧コンクリート３から醸し出される美観性やぬくもりをより一層高めることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変更が可能である。

次に、本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
先ず、縦３００ｍｍ×横１００ｍｍのスギ板を底板とし、この底板に合わせた側板を用意して木材からなる型枠を組み上げた。この底板におけるコンクリートの打設面に、スギの木片から水系溶媒へ抽出したフェノール性化合物（化合物Ｐ１）を含むコンクリート着色剤１３を塗布して、この型枠に水セメント比を５０％とした普通ポルトランドセメント（以下、Ｎ５０と記載する）を打設し、材齢３日で脱型したものを試験体として用意した。なお、使用したＮ５０は練り混ぜ後にブリージングが見られなくなるまで練り置きを行った。また、試験体と共に、参考試料として型枠の底板に使用したスギ板と同種のスギ材を用意した。

次に、型枠の底板に接していた面を測定面として、脱型直後の試験体の測定面の色彩測定を行った。色彩測定には、色彩色差計（型番；ＣＲ−４１０、コニカミノルタ社製）を使用した。また、色彩変化はＣＩＥ１９７６色空間のＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊によって評価した。未着色のＮ５０と本実施例の試験体のそれぞれ脱型直後の測定面の色相の測定結果を表１に示す。なお、本実施例の試験体においては測定箇所により色相のばらつきがみられるため、表１には測定面内の１２箇所での測定値の平均値を示した。

表１の結果から、コンクリート着色剤が塗布された試験体の測定面では明度Ｌ^＊が低下し、ｂ^＊が大幅に増大していることを確認した。結果として、試験体の測定面は、黄みがかった灰色に仕上がっていることを確認した。測定した着色面は、木材の風合いに着色されているため、見る人に木材ならではの自然な美観性やぬくもり感を与えることができた。

次に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて試験体の測定面付近の断面観察を行った。
図７にＳＥＭによる断面写真を示すと共に、図８には測定面近傍のカルシウム元素分布及び炭素元素分布を測定した結果を示す。図７からもわかるように、測定面の表層から約４００μｍの厚み寸法内側の試験体と、それより内側の試験体とで画像の濃淡に差異がみられた。この濃淡の差異に関して、図８に示す元素マッピングの結果を見ると、試験体の測定面の表層には炭素元素が多く分布しており、カルシウム元素が表層より内側の試験体と比較して少なく分布していることがわかる。即ち、図７の濃淡の差異は、試験体中の炭素元素濃度及びカルシウム元素濃度の差異によって生じたものと推定される。カルシウム元素はセメントに由来するものであるが、試験体の測定面の表層からの厚み寸法で炭素元素濃度に変化が生じる要因としては、コンクリート着色剤からの炭素元素（化合物Ｐ１）の供給が考えられる。これらの結果より、試験体の測定面における変色は、炭素元素を多く含有する物質に起因するものであることを確認した。また、本実施例では試験体の測定面から厚み寸法約４００μｍ内側までの範囲が着色された。

次に、試験体の測定面近傍の着色部分と試験体内部の非着色部分から一部を採取し、それぞれ着色試料と非着色試料とした。その後、着色試料と非着色試料に対してＪＩＳ Ｋ
００５８−１のスラグ類の化学物質試験方法を参考に酸アルカリ水溶液抽出実験を行った。具体的には、各試料と酸アルカリ水溶液を重量体積比１：１０で混合し、６時間振とうした。抽出後、懸濁液を２０００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、上澄み液を０．４５μｍのフィルターでろ過した。その後、ろ液のｐＨと全有機炭素（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ：ＴＯＣ）量と吸光度を、市販のｐＨ電極及びＴＯＣ計と、分光分析装置（型番：Ｕ−２０００、株式会社日立製作所製）を用いて測定した。

また、参考試料として用意したスギ板に対しても、ＪＩＳ Ｋ ００５８−１のスラグ類の化学物質試験方法を参考に酸アルカリ水溶液抽出実験を行った。この際、スギ板は縦２０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚さ１３ｍｍの大きさに成形（以下、スギ片と記載する）して使用した。酸アルカリ水溶液としては、純水に硫酸及び水酸化カルシウム溶液を混合してｐＨが、４、７、９、１０、１１、１２になるように調製した水溶液を用いた。また、スギ片からの化合物Ｐ１等の有機物抽出は、スギ片と２５０ｍＬの酸アルカリ水溶液をキャップ付きのポリプロピレン製容器に入れて１週間浸漬することによって行った。浸漬期間中はスギ片が酸アルカリ水溶液中で浮いてしまうため、１日おきにポリプロピレン製容器を反転させた。浸漬期間後に、抽出液を０．４５μｍのフィルターでろ過した後、着色試料と非着色試料に対する酸アルカリ水溶液抽出実験と同様の手法で、ろ液のｐＨとＴＯＣ量と吸光度を測定した。

図９に、着色試料と非着色試料のｐＨ毎のＴＯＣ量の測定結果を示す。図９に示すように、着色試料は非着色試料と比較して約５倍のＴＯＣを含んでいることを確認した。この結果は、図７のＳＥＭ測定結果と一致しており、試験体の変色はコンクリート着色剤に含まれるスギ由来の有機物、すなわち化合物Ｐ１によるものであると推定できる。ろ液のｐＨがＴＯＣ量に及ぼす影響に着目すると、ｐＨが１１である場合にＴＯＣ量が高くなっているものの、ｐＨが７である場合と４である場合では有意な差異がみられなかった。

酸アルカリ水溶液抽出実験後に、着色試料と非着色試料をろ過して得られた溶液のｐＨを測定すると、ｐＨ４からｐＨ１２．６へ、ｐＨ７からｐＨ１２．６へ、ｐＨ１２からｐＨ１２．７へと変化し、試験体のセメントに含まれる水酸化カルシウムの影響によって溶液のｐＨが増加していることがわかった。

次に、スギ片から酸アルカリ水溶液に抽出された有機物の色を目視で観察した。その結果、高ｐＨの溶液に浸漬したもの程、スギ由来の褐色が濃くなっていることを確認した。
ｐＨによって色の濃淡に変化が生じた要因としては、抽出物質の色そのものが変化していることと、抽出物質の濃度が高くなっていることの双方が考えられる。そこで、ｐＨ１２の抽出溶液を用いて、強酸を加えることで溶液の濃度は殆ど変化させず、ｐＨのみを変化させて溶液の色を目視で観察した。その結果、ｐＨが低下するにつれて溶液の色は淡化した。溶液全体の量は殆ど変化していないため、抽出物質は各ｐＨによって異なる色を示していることになる。また、この呈色反応は可逆的であり、低ｐＨから高ｐＨへ再度変化させた場合は溶液の色が濃化した。これにより、試験体の着色部分にはその内部よりも約５倍の有機物が含まれていること、スギ片から抽出される溶液はｐＨによって呈色の程度が異なり、セメント中のように高アルカリ性のもの程、濃く呈色することを確認した。

続いて、スギ片の抽出溶液における吸光度の波長依存性の測定結果を図１０に示す。図１０に示すように、ｐＨ４とｐＨ７で抽出した溶液では波長２７０ｎｍにおいて吸光度のピークが確認されたが、ｐＨ１２の抽出溶液では同波長における吸光度のピークが小さくなった。この吸光度のピークはタンニン特有のものであり、スギ片の抽出溶液にタンニンが含まれていることを確認した。タンニンはアルカリ環境下で褐変する性質を有しており、この性質は上記の抽出液の色の観察でも確認されている。以上より、タンニンが試験体を自然調に変色させる物質の一つであるといえる。一方で、木材に多量に含まれるリグニンは、何れのｐＨであっても比較的濃い茶褐色を示し着色後のコンクリートの色合いに与える影響が大きい。そのため、少量であってもコンクリートの表面を変色させ得ると考えられる。

本実施例のように木材からなる型枠を用いてコンクリートを打設すると、木材に接したコンクリートの表面に木材の木目が転写される。しかしながら、スギ板表面の凹凸は個々のスギ板によって大きく異なることが予想され、浮造を施した場合の加工によるばらつきも生じる。このため、試験体に転写される夏目と冬目の高低差は上記数値に限定されるものではない。

実施例１で示したように、試験体の測定面が着色されていることに加えて、測定面に夏目と冬目の凹凸模様が形成されていることにより、試験体から醸し出される自然調の美観性やぬくもりが高められると考えられる。

（実施例２）
打設するコンクリートが接する面にスギ材を用いた型枠を用意した。また、コンクリート着色剤として、１質量％、５質量％、１０質量％のタンニン酸水溶液と１０質量％、５０質量％、１００質量％のリグニン水溶液又はリグニン液をそれぞれ用意した。ここで使用したタンニン酸及びリグニンは試薬として購入できる市販品である。続いて、型枠とコンクリートが接する面に各濃度のタンニン酸水溶液とリグニン水溶液をそれぞれ塗布し、普通コンクリートを打設した。各々のコンクリートを乾燥材齢１日で脱型し、試験体Ｂ〜Ｇとした。また、タンニン酸水溶液及びリグニン水溶液の何れのコンクリート着色剤も型枠に塗布せずに、普通コンクリートを打設し、乾燥材齢1日で脱型した試験体Ａを用意した。

試験体Ａ〜Ｇの各々において、型枠の底面と接したコンクリートの表層部を、図１１に示すように六つの区画ａ〜ｆに分け、各区画の中心部（図１１の×印の位置）のＬ^＊，ａ^＊，ｂ^＊を測定した。Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊の各々について、区画ａ〜ｆの中心部における測定値の平均値を表２に示す。

表２に示すように、試験体Ａと比較して試験体Ｂ〜Ｇのｂ^＊の値が大きくなり、タンニン又はリグニンによって自然調の色合いに着色されたことがわかる。

（実施例３）
着色前のコンクリート試料として、普通ポルトランドセメントからなる直径３０センチの円盤状の白色プレートを常法により作製した。この白色のプレートに、タンニン酸を５〜１０質量％濃度で含有するタンニン酸水溶液を塗布して乾燥させたところ、塗布した部分を木材様の褐色に着色することができた。また、タンニン酸を没食子酸に変更して同様の試験を行ったところ、タンニン酸の場合とは異なる風合いの木材様の褐色に着色することができた。

（参考実験）
タンニン酸水溶液に硫酸鉄を溶解したところ、タンニン酸水溶液の色が淡褐色から濃褐色へ変化したことを認めた。同様に、没食子酸水溶液に硫酸鉄を溶解したところ、没食子酸水溶液の色が淡褐色から濃褐色に変化したことを認めた。この色の変化は、水溶液中で各化合物及び／又はその加水分解物と、鉄イオンとの錯体が形成されたためであると考えられる。

（実施例４）
先ず、縦３００ｍｍ×横１００ｍｍのゴム製の木目模様の凹凸を有する（相形状を有する）板を底板として、この底板に合わせた木製の板を側板として、型枠を組み上げた。
続いて、上記の型枠に普通コンクリート（Ｎ５０）を打設した。このコンクリートを乾燥材齢４日で脱型して、２日〜１週間程度乾燥させて、木目模様の凹凸（底板の凹凸が反転された凸凹）を表面に有するコンクリート部材を得た。ゴム製の底板を使用したことにより、あばたが無い、美しい仕上がりの表面が得られた。

次に、１〜１０質量％濃度の範囲において１％刻みで調製したタンニン酸水溶液を前記表面に塗布して、木材様の褐色に着色した。各濃度のタンニン酸水溶液で着色したそれぞれの着色箇所について色彩測定を行った。各着色箇所において、それぞれ１０箇所で測定し、その平均値を求めた。色彩測定は、実施例１と同様にＣＩＥ１９７６の色空間によって評価した。

上記の測定結果のうち、木材の色調をより多く反映するｂ^＊について図１２に示す。図１２中の点線は、実施例１の試験体のｂ^＊であり、本実施例を評価する際の基準である。
また、実施例１の結果（表１）と、本実施例における５質量％タンニン酸水溶液を使用した結果とを以下の表３に併記する。

上記の結果から、タンニン酸水溶液をコンクリート着色剤として使用した場合に、天然の木材の風合いに近い温かみを有する着色が可能であることが分かった。この着色は、従来の無機系顔料を使用した着色と異なり、独特のムラが生じるため、単調で無機質的な色合いにならない点でも優れていた。図１２の結果から、スギ板を型枠の底板として使用した実施例１の場合と同程度のｂ^＊となる様に着色する場合、タンニン酸濃度は３〜７質量％が好ましいことが分かった。

（実施例５）
タンニン酸以外のフェノール性化合物Ｐ１として、クロロホルム-メタノール混合溶媒で木材から抽出しやすい紫外領域230ｎｍおよび275ｎｍに吸収極大を有するフェノール性化合物や、メタノールで木材から抽出しやすい265ｎｍおよび320ｎｍに吸収極大を有するフェノール性化合物や、メタノール-水混合溶媒で木材から抽出しやすい265ｎｍおよび350ｎｍに吸収極大を有するフェノール性化合物も使用可能である。このようなフェノール性化合物の例として、リグニン、フラボノイド、フミン酸が挙げられる。これらの化合物をタンニン酸と併用した例を以下に示す。

本実施例においては、５質量％タンニン酸に加えて、３種類のリグニン（日本製紙株式会社製）、ケルセチン（和光純薬工業株式会社製）、フミン酸（和光純薬工業株式会社製）の何れか１つを選択し、選んだ化合物の濃度範囲を変化させて添加した複数の水溶液をコンクリート着色剤として調製した。

実施例４と同様の方法で得られたコンクリート部材の表面に、上記で調製したコンクリート着色剤を塗布して着色した。着色面を実施例４と同様の方法で色彩測定した。この測定結果について、コンクリート着色剤に添加したタンニン酸以外のフェノール性化合物の濃度と、色空間のＬ^＊、ａ^＊及びｂ^＊の各々との関係を示すグラフを図１３〜図１５に示す。
各グラフにおいて、点線は、実施例１の試験体のＬ^＊、ａ^＊又はｂ^＊の結果であり、本実施例を評価する際の基準である。また、各グラフにおいて、Ｂ，Ｐ，Ｓは、それぞれバニレックス、パールレックス、サンエキスと称される市販のリグニンであり、Ｋは市販のケルセチンであり、Ｆは市販のフミン酸である。ケルセチン及びフミン酸の水に対する溶解度が低かったため、最大１質量％の濃度に留めた。

上記の結果から、タンニン酸と共にリグニン、ケルセチン又はフミン酸を含むコンクリート着色剤によって、スギ板を型枠の底板として使用した実施例１の場合と同様に、木材の風合いに着色できることが確認された。特にリグニンを使用した場合に、木材の美しい風合いが一層増しており、型枠の底板にスギ板を使用して着色した場合と同等の色合いを再現することができた。

２…化粧コンクリート、３…化粧コンクリート、４…コンクリート部材（コンクリート）、４ａ…化粧面、４ｄ…着色層、１０…型枠、１２…コンクリート、１２ｐ…コンクリートの表面、１３…コンクリート着色剤、１４…相形状を有する型枠（木製型枠）

Claims (13)

1. タンニンを含むことを特徴とするコンクリート着色剤。
2. 没食子酸を含むことを特徴とするコンクリート着色剤。
3. ケルセチンを含むことを特徴とするコンクリート着色剤。
4. 更に、リグニン、ケルセチン及びフミン酸から選ばれる一つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート着色剤。
5. 下記一般式（Ｐ１）で表されるフェノール性化合物を含むコンクリート着色剤であって、
   前記フェノール性化合物が、木材を水系溶媒に浸けることにより抽出された化合物であることを特徴とするコンクリート着色剤。
   ［式中、Ｒはｎ価の有機基を表し、ｍは１〜５の整数を表し、ｎは１以上の整数を表す。］
6. 前記木材をｐＨ４以上の水系溶媒に浸けることを特徴とする請求項５に記載のコンクリート着色剤。
7. 前記木材がスギ、ラワン又はラーチであることを特徴とする請求項５又は６に記載のコンクリート着色剤。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載のコンクリート着色剤を、コンクリートの表面に付着させることを特徴とするコンクリート着色方法。
9. 前記コンクリートの表層部をアルカリ性に維持することを特徴とする請求項８に記載のコンクリート着色方法。
10. 前記コンクリートの表層部をｐＨ１０以上のアルカリ性に維持することを特徴とする請求項９に記載のコンクリート着色方法。
11. 相形状を有する型枠を用いて前記コンクリートを打設する際に、前記コンクリート着色剤を前記型枠における前記コンクリートを打設する面に付着させた後に打設することを特徴とする請求項８〜１０のうち何れか一項に記載のコンクリート着色方法。
12. 請求項８〜１１の何れか一項に記載のコンクリート着色方法により着色されたことを特徴とするコンクリート。
13. 請求項８〜１１の何れか一項に記載のコンクリート着色方法により着色されたことを特徴とするコンクリートからなる構造物。