JP2006077433A - コンクリート表面仕上げ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面の塗装材の耐摩耗性及び剥離強度を確保しながら、養生期間を短縮して早期の塗り床を可能とするコンクリート表面仕上げ方法を提供すること。
【解決手段】 コンクリートを打設し、ブリージング率が７０〜９０％の状態で真空処理用マットをコンクリート表面に被覆して真空脱水処理を行い、次いで養生する。これにより、養生期間を短縮して早期の塗り床を可能とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築土木の分野において、平打コンクリート工事に際して、打設コンクリート表面を真空脱水処理をする真空コンクリート工法を用いるコンクリート表面仕上げ方法に関する。

通常のコンクリート床表面の仕上げの方法は、コンクリート又はモルタルを平滑に打設し（以下、本明細書では、モルタルも含めて、単に「コンクリート」と称する）、コンクリートが水和反応で締まってから、鏝等で表面を押え均してコンクリート表面の仕上げをしている。

床コンクリートの表面は、ブリージング水やレイタンスの影響で、表面強度が弱くて摩耗し易く埃が立ち易いと言う欠点があり、表面強度を改善し、且つ、表面美観を向上させるために、従来から、表面に合成樹脂形塗装材を塗布して防塵床、塗り床として利用されてきた。この塗装材は、打設してコンクリートの強度が安定して、表面水分が少なくなる約２〜４週間以上経過した後に塗布して、美観仕上げを行っていた。

しかし、養生期間を短縮すべく、コンクリート表面自体が脆弱なままで塗装材を塗布すると、人が歩行する程度の床には問題ないとしても、通行量の多い工業用の床、特に工場、倉庫、バックヤード等のフォークリフトや運搬車が頻繁に通行するような場所、さらに局部的に荷重が集中するような場所の床に対しては、次のような問題があった。即ち、塗装材と接しているコンクリートの表層部が、繰り返し荷重によって又は衝撃によって、座屈崩壊し、その結果として、塗装材がコンクリート表面から剥離し、この部分が早く減摩して段差となり、このため一層剥離が進行して、床が凸凹になり、床としての機能と美観が著しく損なわれるという問題があった。

これに対し、コンクリートの表層部を強化する方法には、真空コンクリート工法が広く知られているが、この工法は、コンクリート打設直後に真空処理用マットをコンクリート表面に被覆して、そのマット下面を真空ポンプにより減圧して一定時間保持しながらコンクリート表層部の余剰水を吸引除去する方法である（例えば、特許文献１）。この方法によれば、コンクリートそれだけでも高い表面強度が得られるために、土木の分野では、スロープ、道路等の荷重が大きく、摩耗の著しい場所や、ノンスリップ用途、凍結融解に対する用途に使用されている。
特開平０２−７４７５９号公報

しかしながら、真空コンクリート工法により余剰水を可能の限り除去してコンクリート表層を強化するためには、コンクリート打設直後実施する場合、日本の建築床の場合は、打設コンクリートに乗って作業しなければならないという問題がある。さらに、コンクリート表層の厚み１cm当たり１．５分以上の減圧時間を要するので、厚み１５cmのコンクリート表層に対しては、１カ所当たり２５〜３０分の処理時間がかかり、建築用床コンクリートには適用が難しいという問題があった。

そこで、本発明は、打設されたコンクリートに乗って作業ができ、表面の塗装材の耐摩耗性及び剥離強度を確保しながら、養生期間を短縮して早期の塗り床を可能とするコンクリート表面仕上げ方法を提供することを目的とした。

上記課題を解決するため、本発明者らは、ブリージング率が７０〜９０％になってから真空脱水処理を行うことにより、養生期間をより短縮できることを見いだして本発明を完成させたものである。すなわち、本発明のコンクリート表面仕上げ方法は、コンクリートを打設し、ブリージング率が７０〜９０％になってから真空処理用マットを該コンクリート表面に被覆して真空脱水処理を行い、次いで養生することを特徴とする。

建築床コンクリートでは、施工区画範囲を連続してコンクリートを打設するため、仕上作業に当たっては、作業員が打設コンクリートに乗って作業しなければならない。しかし、ブリージング率が７０〜９０％では、作業員が「網下駄」を履いてコンクリートに乗った状態で作業することができる。また、ブリージング率が７０〜９０％では、ブリージング水が打設コンクリート表層に多く存在しており、その結果、短時間の真空脱水で余剰水を除くことができる。また、仕上りが平滑になる効果も得られる。これに対し、ブリージング率が７０％未満では、コンクリートが軟らかく、作業員がその上に乗ることができない。また、ブリージング水が表層に集中していないので余剰水の脱水に長時間を要する。また、真空処理用マットの跡や作業員の足跡が付き易く、仕上りが平滑にならない。また、ブリージング率が９０％よりも大きいと、コンクリートに乗って作業するのは容易であるが、水和反応が進みコンクリート表面が固くなって凹凸が生じ真空処理用マットが密着しない。そのため、周囲から空気が入り真空度が上がらず脱水が困難となる。また、ブリージング率が９０％よりも大きいと水和反応が級数的に速くなり脱水処理のスピードを超えてしまうので、広面積を脱水処理する場合、脱水処理の作業が不可能となり、その結果所望の特性を得ることができない場合がある。

また、本発明では、真空脱水処理を、振動発生手段により真空処理用マットに振動を与えながら行うこともできる。これにより、真空処理用マットのコンクリート表面への密着性が向上し安定した真空度が得られる結果、脱水量の増加及びコンクリート表面の均一な脱水が可能となる。

また、本発明では、養生に先立って、未硬化コンクリート表面に合成樹脂エマルジョンを散布して鏝押さえを行って表面仕上げされた樹脂コンクリート層を形成することができる。樹脂コンクリート層は、コンクリートを外気から遮断する機能を有しているので、コンクリート内部は保水養生が可能となり、セメント水和反応が十分に進行する。これにより、より短期間で高強度を得ることができると考えられる。なお、コンクリートは樹脂コンクリート層により外気から遮断されているので、乾燥収縮が抑制されひび割れが生じることがない。

また、本発明では、打設したコンクリートのブリージング率を直接測定することもできるが、ブリージング率の測定に代えてプロクター貫入抵抗試験により求めた貫入抵抗値を用いることもできる。すなわち、予めブリージング率と貫入抵抗値との関係を求めておき、実際にプロクター貫入抵抗試験により測定した貫入抵抗値からブリージング率を推定する。打設したコンクリートのブリージング率を直接測定する必要がないので、作業が簡便となり、熟練が不要となる。

本発明によれば、コンクリート内部は保水養生が可能となり、より短期間で高強度を得ることができる。特に、真空脱水処理は、コンクリート表面層の余剰水を除去して少なく
するのと同時に、大気圧６〜８t/m²で圧密するので、コンクリート表層部は強度の発現が早く、且つ水の乾燥に伴う気孔が少なくなって緻密組織となり強化され、圧縮強度と耐摩耗強度が高くなる。従って、衝撃や繰り返し荷重によるコンクリート表層部自体の座屈、圧壊や剥離が生じ難くなる。また、塗装材は、真空脱水されて緻密で且つ強固になったコンクリート表面に塗布されるので、その塗膜とコンクリート表面との接着力が大きく、コンクリート表面層の強化と相俟って、塗膜の剥離が生じ難くなり、塗装材塗膜の耐久性が高くなる。さらに、塗装材を塗布した時のふくれ要因である空隙が著しく減少するので、ふくれの発生を抑えることもできる。また、真空脱水によりコンクリート中に残存する余剰水を除去するので、従来のように長期間乾燥させなくても、塗装材の接着を阻害する水分の影響を排除することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明では、コンクリート打設後、ブリージング率が７０〜９０％になってから真空脱水処理を行う。ここで、ブリージング率とは、コンクリートを打設して、所定時間経過後にコンクリート表面に浮き出した遊離水量の割合を示すものであり、（ブリージング水量／練り混ぜ水量）×１００（％）で規定される。ブリージング率７０〜９０％とは、その上に人が乗って作業できる程度の硬化状態を示す。ブリージング率はより好ましくは７５〜９０％である。

また、本発明では、打設したコンクリートの硬化度をプロクター貫入抵抗試験により測定し、予め求めておいたブリージング率と貫入抵抗値との関係に基づいてブリージング率を推定する方法を用いることもできる。ここで、プロクター貫入抵抗試験とは、ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭＣ ４０３−７７に規定されているコンクリートの凝結時間を測定する方法である。プロクター貫入抵抗試験は、通常、所定の大きさの硬化度測定用の貫入部（針頭）を貫入抵抗測定装置（バネ式又は油圧式）に取付け、測定対象であるコンクリート中に貫入部を徐々に且つ一定の速度（例えば１インチ／１０秒）で１インチの深さまで侵入させる。この貫入部の侵入に必要とされた荷重を貫入部の先端面積で割って貫入抵抗値を求めている。しかし、測定に当たっては、調合されたコンクリートから砂利（粗骨材）を取り除いたモルタルを試験するため作業が煩雑で熟練を要する。

これに対し、本発明では、固定用プレートの片面に固定したディスク状の貫入部を有する改良プロクター貫入試験装置を用いる。本改良装置では、貫入部の厚さだけ侵入させるに要する荷重を測定するが、貫入部の厚さだけ侵入すると固定用プレートがコンクリート表面に当たるので、その時点で荷重の負荷を停止すれば良い。貫入部の侵入深さを目視で確認する必要がないので、測定が簡便である。また、打設したコンクリートそのものを測定対象とするため、調合されたコンクリートから砂利を取り除く必要がないので測定試料の作製が不要で短時間で実施することができる。なお、貫入部の直径は、コンクリートに用いる砂利の大きさにより、選択することができる。

例えば、直径５０ｍｍの貫入プレートを取り付けた改良プロクター貫入試験装置を用い、打設するコンクリートについて、ブリージング率と貫入抵抗値との関係を求めた結果を表１に、そしてその結果に基づいて作成したブリージング率−貫入抵抗値曲線を図１に示す。横軸がブリージング率、縦軸が貫入抵抗値であり、実線と波線は、それぞれスランプが１５ｃｍと１８ｃｍの場合を示す。貫入抵抗値は、ブリージング率の増加とともに単調に増加する傾向を示すが、ブリージング率が７０％を超えるとその増加率が大きくなった。そして、貫入抵抗値約２００〜約７００Ｎがブリージング率７０〜１００％に対応した。具体的には、打設するコンクリートについて図１のブリージング率−貫入抵抗値曲線を予め作成しておき、この曲線から現場で測定した貫入抵抗値に対応するブリージング率を読み取る。これにより、現場の打設コンクリートについて直接ブリージング率を測定することなく、ブリージング率を推定することが可能となる。

表１．

コンクリート打設後、ブリージング率が７０〜９０％となった状態で真空脱水処理を行う。具体的には、コンクリート表面に真空処理用マットを被せ、真空ポンプによりそのマット下面を減圧する。マットは、上面に真空配管を接続した気密カバーと、この気密カバー下面の濾過材とからなり、真空配管は真空ポンプと水分離器に接続されている。使用時には、マットの下面側をコンクリート表面に被せ、マットの下面とコンクリート表面との間隙を真空ポンプにより減圧する。真空度は５０〜８５％、より好ましくは６０〜８５％である。また、処理時間はコンクリートの厚さに関係なく、１〜１５分、より好ましくは３〜１０分である。

マットには濾過材が添着されて使用されるが、この濾過材には、例えば、特許第３２５４０７９号公報に記載された、熱可塑性繊維で織成されたセメント粒子不透過性の高密度織物を用いることが好ましい。特に、熱可塑性繊維で織成され且つその少なくとも片面を熱圧着処理して成る高密度織物、又はこの高密度織物をフィルター層としてその裏面に接着剤により不織布を透水層として通水・通気容易に張り合わされた積層織物を濾過材に用いることが好ましい。

また、真空脱水処理は、振動発生手段により真空処理用マットに振動を加えながら行うことが好ましい。真空処理用マットのコンクリート表面への密着性が向上し安定した真空度が得られる結果、脱水量の増加及びコンクリート表面の均一な脱水が可能となる。建築現場のようにコンクリートの性状にバラツキがある場合（例えば、打設後の日射、風当り等によるコンクリートの締りや表面乾燥度合いのバラツキ又はバッチごとのスランプのバラツキ等）、真空処理用マットの密着度合いが不十分になることがある。しかし、真空処理用マットに振動を加えることにより、コンクリートの性状のバラツキに関係なく真空処理用マットをコンクリートに密着させることが可能となる。

ここで、振動発生手段は、真空処理用マットの上部から振動を加えることができるものであれば特に限定されないが、バイブレーターフロートを用いることが好ましい。バイブレーターフロートは、コンクリートの表面を平らにするために使用されるフロートにバイブレータを取り付けたもので、これを前後左右に動かしてコンクリートに振動を加えることによって、真空処理用マットをコンクリートに密着させることができる。振動数は１０００〜１５０００回／分のものを使用することができる。なお、ブリージング率が７０〜９０％で、かつ真空脱水下で使用するので、バイブレーターフロートの振動によりコンクリートが柔らかくなることはない。

真空脱水処理は、コンクリート打設後表層に余剰水が浮上し溜まってから行うので、吸引排水のための脱水処理が短時間で効率的に行うことができる。そして、この真空脱水処理により余剰水が除去されているので、塗装材の塗布に際して、コンクリート残留水分に起因する塗膜の膨れや、内部の大きな気泡による塗膜のピンホールや凹みが少なくなり、平滑で美観に優れた表面塗膜を形成することができる。

真空脱水処理後、コンクリート表面に散布する合成樹脂エマルジョンには、アクリル系、スチレンブタジエンゴム系、エチレン酢酸ビニル系、酢酸ビニル塩化ビニル系、エポキシ系、ウレタン系などのエマルジョンを用いることができる。この合成樹脂エマルジョンはコンクリート表面で樹脂コンクリート層を形成し、コンクリート表層を外気から遮蔽することにより、コンクリート表層の保水養生を可能とする。また、表面に塗工される塗装材との接着力を高める。

合成樹脂エマルジョンの散布量は、樹脂固形分で２０〜１５０g/m²程度が適当である。樹脂固形分が２０g/m²より少ないと、樹脂コンクリート層の樹脂分が不足して保水効果が得られず表層の強度が低下する。樹脂固形分が１５０g/m²より多過ぎると、結果としてコンクリート表層へのエマルジョン中の水の供給が多くなって、樹脂含有コンクリート層が軟らかく乾燥し難くなるため、仕上り外観が悪く、作業性の低下を招く。

合成樹脂エマルジョンを散布した後、塗装材を塗布する。塗装材は、非溶剤系、溶剤系、水性系ないしエマルジョン系の常温硬化型樹脂を基材とし、これに適当な顔料ないし染料を配合した塗液である。例示すると、エポキシ系、アクリル系、ポリエステル系、アクリル溶剤系、アクリル水性系、塩化ビニル系等の塗装材が使用できる。また、塗装材に先立って、プライマーを塗布することが好ましい。塗膜の接着力・剥離強度や耐摩耗性をより向上させることができる。プライマーとしては、上記塗装材用の塗液を適当に希釈した希釈液が使用できる。

本実施の形態によれば、真空脱水処理されたコンクリートは、強度の発現が速く、かつ接着界面であるコンクリート表面及び表層が低水分となり緻密化されているので、塗装材をコンクリート仕上げ後、短期間、例えば２週間以内に施工しても、強力な接着力と美しい外観が得られる。

以下の実施例と比較例に使用したコンクリートは、セメント２８５kg/m³ 、水１８５kg/m³ 、細骨材９１４kg/m³ 、粗骨材９１８kg/m³ 及びＡＥ剤０．９１４kg/m³ （水セメント比６５％）の配合で、呼び強度２０MPa、スランプ１８cmのものに調製した。

〔実施例１〕
上記のコンクリートを１５cmの厚みに打設し、バイブレータで締め固めを行い、木鏝で均した後、ブリージング率が７５％になった後、コンクリート表面に真空処理用マットを覆設し真空ポンプにより該マット下面を減圧して、５分の減圧保持をした。脱水率は１４．９％であった。ここで、ブリージング率は貫入抵抗試験により測定した貫入抵抗値と、ブリージング率−貫入抵抗値曲線とから推定した値を用いており、結果を表２に示す。真空脱水処理後、直ちにアクリル系エマルジョン（ＢＦコート、明光建商製）を固形分量１００g/cm²散布し、その後に木鏝及び金鏝を使用して表層を樹脂コンクリート化して表面を平滑にした。

次いで、このコンクリートを室内乾燥養生条件で７日間の養生硬化をし、その後に各合成樹脂塗装材を表面に塗布した。合成樹脂塗装材は、エポキシ系、アクリル溶剤系及びアクリル水性系の塗装材を選んだ。

エポキシ系塗装材は、養生硬化後のコンクリート表面にあらかじめエポキシ系プライマー（大同塗料（株）製、品名 ユカクリート含浸プライマー）を１５０g/m²塗布し、３時間後に塗装材（大同塗料（株）製、品名 ユカクリートタイル７０）を２mmの厚みに塗布し、自然乾燥させた。

アクリル溶剤系塗装材は、同様にアクリル溶剤系の塗料（大同塗料（株）製、品名 ボージンコート）１００重量部に所定のシンナー３０重量部を加えた希釈液をプライマーとして、２００g/m²塗布し、５時間後に上記塗料１００重量部に同シンナー１０重量部を加えて調製した塗装材を、２５０g/m²塗布し、自然乾燥させた。

アクリル水性系の塗装材は、アクリル水性系塗料（大同塗料（株）製、品名水系ボージンコート）１００重量部に水道水５０重量部を加えた希釈液をプライマーとして１００g/m²塗布し、５時間後に上記塗料を塗装材として、３５０g/m²塗布し、自然乾燥させた。

〔実施例２〕
ブリージング率が９０％になってから真空脱水処理を行った以外は、実施例１と同じ条件で実施した。脱水率は１４．３％であった。なお、貫入抵抗試験の結果は表２に示す。

〔実施例３〕
バイブレーターフロートを使用して真空処理用マットに振動を加えながら真空脱水処理を行った以外は、実施例１と同じ条件で実施した。脱水率は１５．２％であった。なお、貫入抵抗試験の結果は表２に示す。

〔比較例１〕
ブリージング率が１００％になってから真空脱水処理を行った以外は、実施例１と同じ条件で実施した。脱水率は２．３％であった。なお、貫入抵抗試験の結果は表２に示す。

〔比較例２〕
ブリージング率が７０％より小さいと、打設コンクリートに乗って作業することができない。貫入抵抗試験及び真空脱水を行わなかった以外は、実施例１と同じ条件で実施した。

表２．

ここで、脱水率は、（排水量／練り混ぜ水）×１００（％）で規定される。

以上のように表面塗膜を形成したコンクリートは、塗装材を塗布して１４日後に、接着強度と衝撃強度の測定をおこなった。接着強度試験の方法は、コンクリートを塗装材を含めてコンクリートに達する深さまで４×４cmのます目状に切り込み溝を形成し、このます目内の塗装材に試験用治具を取り付けて、建研式接着試験機を用いて、垂直引張強度を測定する要領で行った。衝撃強度試験の方法は、ＪＩＳ Ａ５４０３の試験方法に準拠して、１kgのなす形重りを塗装されたコンクリート表面に１．５m の高さから落下させる方法で行った。

接着強度試験結果を表３に示す。実施例１，２，３は比較例１，２に比べコンクリート表面に対して高い接着力が得られた。比較例の仕上げ方法は、塗装材塗膜の接着力が低いが、これは、コンクリート表面のブリージング水が除去されていないためにコンクリート表層部の強度が低いためである。

表３．

衝撃強度試験結果を表４に示したが、実施例１の仕上げ方法で形成した塗膜の衝撃による凹み深さは、比較例のものに比較して、大きく改善されていることが判る。アクリル水性系の塗装材を使用した場合は、接着強度試験で界面破壊を生じている部分があったが、これは、一部の塗装材が瀘過されてコンクリート内部まで接着力が確保されていないためと考えられる。この場合でも、剥離した塗膜の裏面のコンクリート表層部には粉化現象は認められなかった。

表４．

比較例の方法では、衝撃により全ての塗布材の塗膜に浮きが観察され、浮いた塗膜の裏側には、コンクリート表層部の座屈崩壊による粉化したセメント混合物が認められ、その凹み深さも凹み径も、実施例に比して大きかった。

上述のように、本発明によれば、ブリージング率が７０〜９０％になってから真空脱水処理をし、次いで養生するようにしたので、従来に比べ短期間、例えば２週間以内で強度が得られる。これにより、早期に塗装材を塗布することができ、工期を短縮することが可能となる。また、塗装材は長期に渡って安定した接着力を保持しており、衝撃などによる表面剥離や崩壊現象をなくすることができ、良質で耐久性のある綺麗な床表面を形成することができる。これにより、塗装材塗膜の耐摩耗性を維持できる期間がそのまま床面のメンテナンス期間となり、耐摩耗性に良い塗装材を選ぶことによって、このメンテナンス期間を一層延長することができる。

本発明においてブリージング率の推定に用いる、ブリージング率と貫入抵抗値との関係を示すグラフの一例である。

Claims (4)

1. コンクリートを打設し、ブリージング率が７０〜９０％になってから真空処理用マットを該コンクリート表面に被覆して真空脱水処理を行い、次いで養生するコンクリート表面仕上げ方法。
2. 上記真空脱水処理を、振動発生手段により真空処理用マットに振動を加えながら行う請求項１記載のコンクリート表面仕上げ方法。
3. 上記の養生に先立って、未硬化コンクリート表面に合成樹脂エマルジョンを散布して鏝押さえを行って表面仕上げされた樹脂コンクリート層を形成する請求項１又は２に記載のコンクリート表面仕上げ方法。
4. 打設したコンクリートの硬化度をプロクター貫入抵抗試験により測定し、予め求めておいたブリージング率と貫入抵抗値との関係に基づいてブリージング率を推定する請求項１から３のいずれか一つに記載のコンクリート表面仕上げ方法。
   
   

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