JP2013249236A

JP2013249236A - コンクリート表面の被覆材膨れ防止方法及び膨れ防止型被覆材

Info

Publication number: JP2013249236A
Application number: JP2012126447A
Authority: JP
Inventors: Tamaki Wada; 環和田; Akira Tomita; 洸冨田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】コンクリート表面の不均一な圧力上昇を確実に防止できる被覆材膨れ防止方法及び膨れ防止型被覆材を提供する。
【解決手段】コンクリート１の表面に浸透性撥水材を塗布して透湿性遮水層５を形成し、その遮水層５上にコンクリート被覆材３を塗布又は敷設する。好ましくは、浸透性撥水剤をシラン系、シロキサン系又はシラン・シロキサン系撥水材とする。更に好ましくは、浸透性撥水材の有効成分を、アルキルアルコキシシラン及び／又はオルガノシロキサンとする。
【選択図】図１

Description

本発明はコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法及び膨れ防止型被覆材に関し、とくにコンクリート表面を下地として施工する被覆材の膨れを防止する方法及び膨れ防止型被覆材に関する。

建築物の床工事等において、例えば図４に示すように、モルタル又はコンクリート（以下、両者をまとめてコンクリートという）１製の床に対し、その表面の保護、美粧、機能付与等を目的として、塗り床、床シート等の仕上げ材３を塗布・敷設することがある。このようにコンクリート１の表面を下地して施工する被覆材（以下、コンクリート被覆材ということがある）３は、下地が湿潤していると、図５に示すように、施工後に下地から部分的に押上げられ又は剥離して膨れ４を生じる場合がある。被覆材３に膨れ４を生じさせる原因は、未だ不明な部分も多いが、コンクリート１の半透過性的性質に起因する浸透圧によってコンクリート中の水分（又は地盤Ｅ等からコンクリートに供給される水分）が被覆材３との境界面（被覆材の裏面）に集まって圧力上昇（押上げ力）を生じるからと考えられている（非特許文献１参照）。被覆材３の膨れ４は、単に美観を損なうだけでなく、表面の平滑性を損なう品質上の不具合となり、更に被覆材の機能そのものに影響を与える重大な不具合（割れ・剥離等）を引き起こす。このため、被覆材３の施工（例えば床工事等）では、膨れ４の発生を防止することが重大な課題となっている。

従来から、図５のようなコンクリート被覆材の膨れを防止する方法として、（１）例えば湿潤下地用膨れ防止プライマー等の接着剤を用いることにより、コンクリート表面と被覆材との接着強度を高める方法（特許文献１参照）、（２）例えばコンクリート表面に下地調整材を用いて多孔質層、ポリマーセメントモルタル層等の通気性の下地調整層（又は下地処理層）を形成することにより、被覆材との間に部分的に生じる圧力上昇を拡散・分散させて減衰させる方法（特許文献２、３参照）、（３）コンクリート表面又は下地調整層上に水蒸気透過性の被覆材を積層塗布することにより、被覆材それ自体に通気性をもたせる方法（特許文献４参照）等が提案されている。

また、（４）例えばコンクリート表面に水性ウレタン樹脂セメント組成物やケイ酸塩を主成分とする浸透型反応硬化剤を適用することにより、コンクリート表面を緻密化して水分を移動しにくくする方法が提案されている（特許文献５、６参照）。例えば特許文献６は、ケイ酸塩を主成分とする浸透型反応硬化剤と粒径０．１〜１０μｍの無機系微粉末との混合液をコンクリート表面に塗布し、コンクリート表面に存在する細孔、微細なひび割れ等の空隙に無機系微粉末を充填すると同時に浸透型反応硬化剤を深く浸透させることにより、コンクリート表面に硬く緻密で非透水性・非透湿性の下地調整層を形成することを提案している。このような下地調整層でコンクリート表面を覆うことにより、浸透圧によるコンクリート中の水分移動を抑制してコンクリート表面と被覆材との境界面における圧力上昇を防ぎ、コンクリート表面の被覆材の膨れを防止できるとしている。

特開平８−２３１８８６号公報特開平５−００５３６０号公報特開平８−２１８５８８号公報特開２００１−３４０８０６号公報特開２００５−２１３８２７号公報特開２００９−０６８２７７号公報特開２００４−２４４９０３号公報

田中享二ほか「塗り床のふくれ発生機構の一考察」日本建築学会構造系論文集、１９９６年１０月、第４８８号、ｐｐ．２５〜３０林大介ほか「シラン・シロキサン系撥水材の開発」コンクリート工学年次論文集、２０００年６月、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．１、ｐｐ．３０１〜３０６

しかし、上述したコンクリート表面と被覆材との接着強度を高める方法（１）は、プライマー等がコンクリート表面に均一な皮膜を形成するものではなく、コンクリート表面に接着強度の不均一な箇所（例えばピンホール等）が生じうるので、強度の小さい（弱い）箇所を起点とした不均一な圧力上昇により被覆材の膨れが発生する問題点がある。また、上述したコンクリート表面と被覆材との間に通気性の下地調整層を形成する方法（２）は、下地調整層をある程度以上の厚さとする必要があり、必要な厚さを確保しにくいコンクリート表面（例えば他の部分との間でレベルの調整が難しい床コンクリート等）には適用できない問題点がある。更に、上述した被覆材それ自体に通気性をもたせる方法（３）も、コンクリートの使用用途を限定してしまい、使用用途が多岐にわたる床コンクリート等には適用できない問題点がある。

これに対し、上述したコンクリート表面を緻密化する方法（４）は、適用可能なコンクリート表面にとくに制限がなく、様々な用途の床コンクリート等に適用できる。しかし、この方法は、コンクリート表面を緻密化するために浸透型反応硬化剤を何度も繰り返し塗布する必要があり、施工に手間がかかる問題点がある。また、浸透型反応硬化剤をコンクリート表面に均一に塗布することが難しく、コンクリート表面に緻密化の不均一な箇所が生じやすく、上述した方法（１）の場合と同様に、緻密化の不十分な箇所を起点とした不均一な圧力上昇により被覆材の膨れが発生する問題点がある。様々な用途の床コンクリート被覆材の膨れを防止するため、コンクリート表面と被覆材との間の不均一な圧力上昇を確実に、しかも簡単な施工で防止できる方法の開発が望まれている。

そこで本発明の目的は、コンクリート表面の不均一な圧力上昇を確実に防止できる被覆材膨れ防止方法及び膨れ防止型被覆材を提供することにある。

図１の実施例を参照するに、本発明によるコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法は、コンクリート１の表面に浸透性撥水材を塗布して透湿性遮水層５を形成し、その遮水層５上にコンクリート被覆材３を塗布又は敷設してなるものである。好ましくは、浸透性撥水剤をシラン系、シロキサン系又はシラン・シロキサン系撥水材とする。更に好ましくは、浸透性撥水材の有効成分を、アルキルアルコキシシラン及び／又はオルガノシロキサンとする。

また、図１の実施例を参照するに、本発明によるコンクリート表面の膨れ防止型被覆材６は、コンクリート１の表面に浸透性撥水材を塗布して形成した透湿性遮水層５、及びその遮水層５上に塗布又は敷設したコンクリート被覆材３を備えてなるものである。好ましくは、浸透性撥水剤をシラン系、シロキサン系又はシラン・シロキサン系撥水材とする。更に好ましくは、浸透性撥水材の有効成分を、アルキルアルコキシシラン及び／又はオルガノシロキサンとする。

本発明によるコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法は、コンクリート１の表面に浸透性撥水材を塗布して透湿性遮水層５を形成し、その遮水層５上にコンクリート被覆材３を塗布又は敷設するので、次の有利な効果を奏する。

（イ）コンクリート表面に遮水材を塗布して遮水層５を形成するので、その遮水層５によってコンクリート内部から表面への水分移動を抑制することができ、たとえ遮水層５上に塗布・敷設する被覆材が非通気性であっても、その被覆材の裏面側に水分が集まって生じる圧力上昇を防止できる。
（ロ）また、遮水層５を透湿性とすることにより、遮水層５上に被覆材を塗布・敷設するまでの期間でコンクリート内部から表面へ移動する水蒸気等の気体を拡散・分散させることができ、塗布・敷設する被覆材が非通気性であっても、その被覆材の裏面側に水蒸気等の気体が不均一に集まって生じる圧力上昇も防止できる。
（ハ）コンクリート表面に遮水性能と透湿性能とを併せ持つ透湿性遮水層５を形成し、その上に被覆材３を塗布・敷設することにより、被覆材３の膨れの発生を確実に防止することができる。

（ニ）浸透性遮水材はコンクリート表面からコンクリート内部の空隙中に浸透して透湿性遮水層５を形成するので、遮水層５の厚さが障害となってコンクリートの使用用途を限定するおそれがなく、使用用途が多岐にわたる床コンクリート等に適用できる。
（ホ）浸透性撥水剤としてシリコン系、例えばシラン系、シロキサン系、とくに揮発性を抑えたシラン・シロキサン系の撥水材を用いることにより、コンクリート表面に十分な撥水効果が得られる透湿性遮水層５を１回の塗布作業で形成することができ、施工の簡単化を図ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
は、本発明の被覆材膨れ防止方法の一実施例を示す説明図である。は、本発明による被覆材膨れ防止方法の効果を確認する実験装置の説明図である。は、本発明による被覆材膨れ防止の効果（図２の実験結果）を示すグラフの一例である。は、従来のコンクリート表面の被覆材の説明図である。は、従来のコンクリート表面の被覆材に生じる膨れの説明図である。

図１は、本発明による被覆材膨れ防止方法の実施例の一例を示す。先ずコンクリート１の表面に浸透性撥水材を塗布して透湿性遮水層５を形成し、次いで遮水層５上にコンクリート被覆材３を塗布又は敷設することにより、透湿性遮水層５とコンクリート被覆材３とが積層された膨れ防止型被覆材６を形成する。透湿性遮水層５は、水等の液体の透過を遮断する遮水性能と、水蒸気等の気体を透過する透湿性能とを併せ持ち、その遮水性によって、図１のコンクリート１の内部から表面への水分移動を抑え、被覆材３の裏面に水分が集まって生じる圧力上昇を防止する。また、透湿性遮水層５の透湿性によって、図１のコンクリート１の内部から表面へ移動する水蒸気等の気体を全体的に拡散・分散させ、被覆材３の裏面に水蒸気等が不均一に集まって生じる圧力上昇も防止する。

本発明で用いる浸透性撥水材の一例は、シラン系撥水材又はシロキサン系撥水材である（特許文献７参照）。シラン系撥水材は、低シリコン分子であるシラン分子５〜７％と有機溶剤とを中心に構成されており、塗布にあたりコンクリート１中への浸透性が高い反面、揮発しやすいという特徴を有している。他方、シロキサン系撥水材は、揮発しにくい高シリコン分子であるシロキサン分子を主成分として構成されており、密度の高い被覆材を形成できるが、コンクリート１中に浸透しにくいので、コンクリート１のごく表層部のみに高密度の撥水層を形成しやすい特徴を有している。シラン系撥水材又はシロキサン系撥水材をコンクリート１の表面に塗布して形成されるシリコン撥水層５は、水滴その他の液滴を通さない程度の微細な間隙を有しており、コンクリート１に対して水蒸気等の気体を透過するが液体を透過しない性質を付与する（非特許文献２参照）。

シラン分子は、例えば一般式Ｒ_{（４−ｎ）}−Ｓｉ−（ＯＲ^１）ｎで表されるアルキルアルコキシシラン（但し、ｎは１〜３の自然数、Ｒは炭素原子数３〜１２のアルキル基、ＯＲ^１は炭素原子数１〜３のアルコキシ基を表す）の中から選択された１種類のもの又は複数種類のものを混合して有効成分とすることができる。好ましくは、Ｒを炭素原子数４〜１０のアルキル基、ＯＲ^１を炭素原子数１〜２のアルコキシ基、ｎを３としたアルキルアルコキシシランを用いる。またシロキサン分子は、例えば一般式Ｒ^２ _ａＲ^３ _ｂＲ^４ _ｃＳｉＯ_{（４−ａ−ｂ−ｃ）／２}で表されるポリオルガノシロキサン（但し、Ｒ^２はメチル基、Ｒ^３はアミノアルキル基、Ｒ^４は水酸基またはアルコキシ基を表し、０＜ａ＋ｂ＋ｃ＜３とする）を有効成分とすることができる。

好ましくは、浸透性撥水材として、シラン分子を主成分としつつシロキサン分子を加えて揮発性を抑えたシラン・シロキサン系撥水材を用いる（非特許文献２参照）。シラン・シロキサン系撥水材は、粘性が高いのでコンクリート１の表面への塗布時に液だれや飛散をほとんど発生せず、シロキサン分子により揮発も小さく抑えられているので、１回の塗布作業で十分な撥水効果が得られる透湿性遮水層５を形成することができる。従って、シラン・シロキサン系撥水材を用いることにより、本発明における浸透性撥水材の施工（塗布）作業の簡単化を図ることができる。好ましくは、シラン・シロキサン系撥水材の有効成分として、アルキルアルコキシシランとポリオルガノシロキサンを重量比２：１〜１０：１で混合したものを用いる。必要に応じて、シラン・シロキサン系撥水材に少量の界面活性剤を含有させてもよい。

シラン・シロキサン系撥水材は、有機溶媒を使用せず、水を溶媒とすることができる。好ましくは撥水材中の有効成分量を７５重量％以上とし、更に好ましくは８０重量％以上とする。有効成分量を７５〜８０重量％以上に高めることにより、撥水剤の粘性を高めて塗布作業の更なる容易化を図ることができる。塗布方法はとくに限定されず、刷毛、ローラー、エアレススプレー等の様々な方法で塗布することができる。コンクリート１の表面に塗布されたシラン・シロキサン系撥水材は、媒体中の水およびコンクリート中の水分がアルキルアルコキシシランと反応し、アルコールを放出しながら３次元的に架橋し、コンクリートに化学的に固定されたシリコン撥水層５を形成する。図示例はコンクリート１の上面に撥水材を塗布して透湿性遮水層５を形成しているが、コンクリート１の側面又は下面の何れにおいても撥水材を塗布して良好な浸透深さの遮水層５を形成することができる。コンクリート１の表面は乾いていた方が遮水層５の撥水効果を高くできるが、多少湿潤していても十分な撥水効果の遮水層５を形成できる。

コンクリート１の表面に透湿性遮水層５を形成したのち、その遮水層５上にコンクリート被覆材３を塗布又は敷設して膨れ防止型被覆材６とする。本発明において遮水層５上に塗布・敷設する被覆材３にとくに種類の制限はなく、従来からコンクリート１に適用される様々な表面被覆材３を遮水層５上に塗布・敷設できるが、例えばポリウレタン、ポリウレア、ポリメチルメタクリレート、エポキシ等の合成樹脂系の表面被覆材３とすることができる。一般に合成樹脂系の被覆材３は非通気性であるが、その被覆材３の下方に積層した遮水層５によってコンクリート１の内部から表面への水分移動を抑えることにより、被覆材３の裏面に水分が集まって生じる圧力上昇を防止できる。また、透湿性遮水層５の透湿性によってコンクリート１の内部から表面へ移動する気体を全体的に拡散・分散させることにより、被覆材３の裏面に気体が不均一に集まって生じる圧力上昇も防止できる。

［実験例］
上述した透湿性遮水層５と積層することによりコンクリート被覆材３の膨れの発生が防止できるか否かを確認するため、表１に示す調合のコンクリートにより複数のコンクリート供試体２（直径２００ｍｍ、高さ１２０ｍｍの円柱形）を製作して実験を行った。各供試体２は、それぞれコンクリート打設後に７日間の湿布養生（初期養生）を施したうえで実験に供した。実験に供する前（浸透性撥水材を塗布する前）に各供試体２の円形頂面のコンクリート表面の含水率Ｍを測定したところ、それぞれ表面含水率は１１％であった。

本実験では、コンクリート供試体２の円形頂面にシラン・シロキサン系撥水材（旭化成ワッカーシリコーン株式会社製の商品名ＢＳＣｒｅｍｅＣ）を１００ｇ／ｍ^２塗布して透湿性遮水層５を形成したのち、その遮水層５上に合成樹脂性の非通気性コンクリート被覆材（仕上げ材）３（株式会社エービーシー商会製の商品名ケミクリートＥ）を塗布して膨れ防止型被覆材６を形成した。次いで図２に示すように、被覆材３の塗布後の供試体２を上部から所定高さｄ１（＝１０ｍｍ）だけ残して水槽５の温水Ｈ（３０℃）中に継続的に浸漬して被覆材３の膨れを促進し、３５日経過後に供試体２の頂面の膨れ面積（＝被覆材３の膨れ部分の面積／被覆材３を施工したコンクリート表面の全体面積）を測定した。

［比較例］
次に、上述した本実験と比較するため、以下のように被覆材３を塗布したコンクリート供試体２（比較例１〜６）を調製し、それぞれ図２に示す水槽５中に３５日間浸漬したうえで各供試体２の頂面の膨れ面積を測定した。
（比較例１）円形頂面にプライマー（接着剤）なしで上述した非通気性コンクリート被覆材（仕上げ材）３を塗布したコンクリート供試体
（比較例２）円形頂面にプライマー（接着剤）を用いて非通気性コンクリート被覆材を塗布したコンクリート供試体
（比較例３）円形頂面に市販の膨れ防止対策用下地調整材Ａの下塗り剤（シーラー）、中塗り剤を塗布したのち、プライマー（接着剤）を用いて非通気性コンクリート被覆材を塗布したコンクリート供試体
（比較例４）円形頂面に市販の膨れ防止対策用下地調整材Ｂの下塗り剤（シーラー）、１層目、２層目を塗布したのち、プライマー（接着剤）を用いて非通気性コンクリート被覆材を塗布したコンクリート供試体
（比較例５）円形頂面に市販の膨れ防止対策用下地調整材Ｃのプライマー、樹脂モルタル、目止めを塗布したのち、プライマー（接着剤）を用いて非通気性コンクリート被覆材を塗布したコンクリート供試体
（比較例６）円形頂面に市販の膨れ防止対策用下地調整材Ｄのプライマー、１層目、２層目、眼止めを塗布したのち、プライマー（接着剤）を用いて非通気性コンクリート被覆材を塗布したコンクリート供試体

上述した本実験及び比較例１〜６の実験結果を図４のグラフに示す。図４の実験結果は、比較例１のプライマー（接着剤）なしで塗布した非通気性コンクリート被覆材、比較例２のプライマーを用いて塗布した非通気性コンクリート被覆材、及び比較例３の従来の下地調整材Ａ上に塗布した非通気性コンクリート被覆材は、何れも大きな膨れが発生したことを示す。また、比較例４〜６のように従来の下地調整材Ｂ〜Ｄ上に塗布した非通気性コンクリート被覆材も、比較例１〜３に比して量的には少ないものの、やはりある程度の膨れが発生したことを示している。これらに対して本発明の実施例の実験例では、非通気性コンクリート被覆材に膨れの発生が全く検出されなかった。この実験結果から、コンクリート１の表面に浸透性撥水材を塗布して透湿性遮水層５を形成し、その遮水層５上にコンクリート被覆材３を塗布又は敷設して膨れ防止型被覆材６を形成することにより、コンクリート表面と被覆材との間の不均一な圧力上昇を抑制し、被覆材３の膨れを確実に防止できることが確認できた。

こうして本発明の目的である「施工が簡単で施工後に膨れが発生しにくいコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法及び膨れ防止型被覆材」の提供が達成できる。

１…コンクリート２…コンクリート供試体
３…被覆材４…膨れ
５…遮水層６…膨れ防止型被覆材
８…水槽９…支持材
Ｅ…地盤Ｈ…温水

Claims

コンクリート表面に浸透性撥水材を塗布して透湿性遮水層を形成し、その遮水層上にコンクリート被覆材を塗布又は敷設してなるコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法。
請求項１の方法において、前記浸透性撥水剤をシラン系、シロキサン系又はシラン・シロキサン系撥水材としてなるコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法。
請求項２の方法において、前記浸透性撥水材の有効成分を、アルキルアルコキシシラン及び／又はオルガノシロキサンとしてなるコンクリート表面の被覆材膨れ防止方法。
コンクリート表面に浸透性撥水材を塗布して形成した透湿性遮水層、及びその遮水層上に塗布又は敷設したコンクリート被覆材を備えてなるコンクリート表面の膨れ防止型被覆材。
請求項４の被覆材において、前記浸透性撥水剤をシラン系、シロキサン系又はシラン・シロキサン系撥水材としてなるコンクリート表面の膨れ防止型被覆材。
請求項４の被覆材において、前記浸透性撥水材の有効成分を、アルキルアルコキシシラン及び／又はオルガノシロキサンとしてなるコンクリート表面の膨れ防止型被覆材。