JP2010001707A - コンクリート構造物表面の強化コーティング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造物の素地の表面状態を外部から目視で確認することができる強化コーティング方法を提供する。
【解決手段】コンクリート構造物の表面の汚れを除去し、コンクリート構造物表面に透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けたのちにガラス連続繊維シートを貼着し、その上から透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてガラス連続繊維シートに含侵させ、これを乾燥させることで固化させて透明又は半透明の第一コーティング層を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物表面のひび割れの発生やその進展、剥落防止を目的としたコンクリート構造物表面の強化コーティング方法に関し、特に強化コーティングを施した構造物の素地の表面状態を外部から目視で確認することができる技術に関する。

コンクリート構造物では施工後から時間の経過に伴いその表面にヘアークラックなどのひび割れが発生する。そのため例えばトンネルの覆工壁コンクリートなどの長期にわたって高い安全性を確保することが必須で、剥落などの事故が許されないコンクリート構造物等においては、定期的にひび割れ発生の有無やその程度、経時変化の監視が行われている。
ここでひび割れが発見され、これに対処する必要があると判断された場合には、構造物の補修が行われることとなる。また構造物の耐震性能を向上させるためにその補強を行が行われることもある。

従来のコンクリート構造物の表面補修補強工法の代表的なものには、主に剥落を防止するためのものとしては、現場でコンクリート構造物の表面にコーティング剤を重ね塗りする塗装工法や工場でコーティング剤と補強用繊維を加工してこれを現場で接着剤によってコンクリート構造物表面に貼り付ける貼付け接着型シート工法があり、また、剥落防止および耐震性を向上させるためのものとしては、現場でコンクリート構造物の表面にコーティング剤を塗るとともに補強用繊維を貼り付ける塗布接着型シート工法などがある。

塗布接着型シート工法の一例として特許文献１には、コンクリート表面にポリウレタン樹脂を塗布して、樹脂をコンクリート構造物中に含浸させ、コンクリート表面に不透水含浸コーティング層を形成し、更に、不透水含浸コーティング層上にウレタン樹脂と疎水性樹脂の複合体からなる高粘性ゴム物質を塗布して、硬化せずに常時粘性を持続する弾力のある不乾燥性粘着接着剤層を形成し、不乾燥性粘着接着剤層上に遮水シート部材を接着する方法が開示されている。
特開２００２−１６１６４３号公報

ここで特許文献１に記載の方法では、コンクリート表面を被覆する劣化したモルタルを除去清掃しており、その除去作業が大変であった。更に、遮水シート部材として、ポリスチレン系の不織布層及びその不織布層の上部に形成したポリプロピレン系の不透水性シート層を一体形成しているが、この遮水シートではコンクリートの補強はできなかった。

またコンクリート構造物の表面を補修・補強した後にも、構造物の経時変化の監視をその後も継続する必要がある場合も多いが、従来のいずれの表面補修補強工法（アラミド繊維シートをエポキシ樹脂により含浸接着させて補強するのが一般的工法）においてもその監視を簡易な方法によって行うことはできなかった。すなわち補修・補強したコンクリート構造物の表面は、不透明なコーティング剤やシート部材などの補強層によって覆われており、外部からコンクリート構造物の素地の状態を目視によって観察することはできなかった。
そのためこのような従来の表面補修補強工法による補強層で覆われたコンクリート構造物では、素地の状態を外部から目視によって観察するために、表面に施された既存の補強層の一部を除去して素地を露出させるための点検用窓を形成していた。

しかしながらコンクリート構造物の素地の状態を観察するための点検用窓を形成すると、その部分の強度が落ちてしまうといった不具合や、点検用窓の部分が補強層が劣化する起点となりやすいといった不具合があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、コンクリート構造物の表面を補強することができるともに、補強されたコンクリート構造物の素地の状態を外部から目視によって観察することができ、さらに工期短縮及び長期に渡り耐久性を維持することができるコンクリート構造物表面の強化コーティング方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために本発明のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法は、コンクリート構造物の表面を高圧洗浄又はケレンすることで汚れを除去する第一工程と、コンクリート構造物表面に透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けたのちにガラス連続繊維シートを貼着する第二工程と、その上から透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてガラス連続繊維シートに含侵させ、これを乾燥させることで固化させて透明又は半透明の第一コーティング層を形成する第三工程とを含む、ことを特徴とする。

また本発明は、前記第一コーティング層上に透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けたのちにガラス連続繊維シートを貼着する第四工程と、さらにその上から透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてガラス連続繊維シートに含侵させ、これを乾燥させることで固化させて透明又は半透明の第二コーティング層を形成する第五工程とを含む、ことを特徴とする。

ここで、ファイナルコーティングとしてさらに透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてこれを乾燥させ固化させる、ようにしてやることも好ましい。

なお本発明では、コンクリート構造物の表面に施された既存の補強層の一部に開口して形成された点検用窓を塞ぐように前記コーティング層を形成する、ことが可能である。

本発明によれば、ガラス繊維シートをポリウレタン樹脂溶液を用いてコンクリート表面に貼着して第一コーティング層を形成することで、コンクリート構造物表面を補強して主としてその剥落事故発生を防止することができる。またポリウレタン樹脂溶液がガラス繊維シートに含侵することで、ガラス繊維シートからポリウレタン樹脂が剥離することがなくなるだけでなく、これらが透明又は半透明の層を形成することとなるので、補強したコンクリート構造物の素地の状態を外部から目視によって観察することができるようになる。
なおコーティング層はコンクリートの中性化を起こす酸性物質の透過を防止することで、コンクリート構造物の中性化による劣化を防ぐ役割も有している。

また第一コーティング層の上にさらに第二コーティング層を形成してやれば、より強靭な補強を可能として、コンクリート構造物の剥落事故防止および耐震性向上を同時に達成することができる。

さらに、ファイナルコーティングとしてのポリウレタン樹脂層を第一コーティング層又は第二コーティング層の上に形成してやることで、コーティング層の耐久性を高めてやることができる。

なお本発明は特に既存の補強層の一部に開口して形成された点検用窓を塞ぐようにガラス繊維連続シートとポリウレタン樹脂からなるコーティング層を形成してやることで、補強したコンクリート構造物の素地の状態を外部から目視によって観察することができる状態を維持しつつ、補強の強度を高めてやることができる。

本発明は、コンクリート構造物の表面を補強して剥落を防止し耐震性を向上させるとともに、補強されたコンクリート構造物の素地の状態を外部から目視によって観察することができ、さらに工期短縮及び長期に渡り耐久性を維持すること等ができるコンクリート構造物表面の強化コーティング方法を提供するものである。
以下、本発明のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法の好ましい実施例について具体的に説明する。

図１は本実施例のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法によるコーティング層を形成したコンクリート構造物の表面構造を説明するための図であり、図２は本実施例のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法の実施手順を示したフロー図である。

このコンクリート構造物はトンネル、橋桁、橋脚、橋台、ボックスカルバート、建築建物などである。またコーティング層はコンクリート構造物の表面全体を覆うようにして形成してやってもよいし、コンクリート構造物の表面に既に施されている補強層の一部に開口した点検用窓の部分を覆って塞ぐようにして形成してやってもよい。なおコンクリート構造物がボックスカルバートやトンネル等で漏水がある場合は、施工前に従来工法により止水処理および導水処理をしてやることが必要である。

［第一工程］
コーティングを施すコンクリート構造物は、まずその表面の汚れ（劣化した素地も含む）を、水を高圧で吹き付けることにより洗浄してやるか、ワイヤブラシで擦りケレンしてやることで除去して下地処理をする。
なお従来の強化コーティング方法では、洗浄等を行った後にプライマーが塗布されてプライマー層が素地上に形成されるのが一般的であるが、本発明ではプライマーの塗布は必要とされない。

［第二工程］
次に下地処理をしたコンクリート構造物の表面にハンドローラなどを用いて透明ポリウレタン樹脂液を塗布してやる。塗布は樹脂液が垂れ落ちない程度にコンクリート構造物の表面に均一に行ってやる。このポリウレタン樹脂液にはＬｉｑｕｉｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ（ＬＰＬ）社製の「デカサンクリアグレイズ」（英国登録商標）が用いられる。
この「デカサンクリアグレイズ」は、無色透明の脂肪族ポリウレタンコーティング剤である。従来のコーティング剤（塗料）は、塗膜の形成過程で、水分の影響を多大に受けて数々の問題が発生していたが、デカサンクリアグレイズは水分の影響を最小限に抑えて塗膜を形成することができる新しいタイプのコーティング剤（塗料）である。その塗膜は耐久性に富み、建物を効果的に水分の浸透から守り、セメント・コンクリートの中性化を防ぐことができる。また透明で、ウェット感のある美しい光沢性の仕上がりであり、黄ばむことなく、また、一液性で、化学反応を起こしにくい脂肪族であり、優れた接着力、加水分解が起こりにくい性質、ブラシまたはローラーにより簡単に塗布可能で、さらに通常はプライマーが不要で、熱や紫外線に強く年中施工可能であり、部分補修が簡単といった特徴も有している。
表１に「デカサンクリアグレイズ」に関するデータをまとめた。

このポリウレタン樹脂溶液は３０分〜１時間程度で固化するため、塗布したポリウレタン樹脂液が固化する前にその上に補強用繊維質シートであり耐薬品性、耐久性に優れたガラス連続繊維シートを貼着してやる。このガラス連続繊維シートには日東紡績株式会社社製の「ガラス長繊維（四軸組布KQ３８０）」が用いられる。なおガラス連続繊維シートは水に濡らしたり汚したりしないように注意する。本実施例では表２に写真で示したように、連続する平帯状のガラス繊維が、縦横斜めに網目状に編み込まれた構造（四軸組布：登録商標）となってものを用いる。このガラス連続繊維シートの物性は以下の通りである。

［第三工程］
ガラス連続繊維シートをコンクリート構造物の表面に貼着したあとには、さらにその上にハンドローラを用いて透明ポリウレタン樹脂液を塗り付けることでガラス連続繊維シートに十分にこれを含侵させてやりこれを乾燥させる。この乾燥時間は１時間以上とする。なおポリウレタン樹脂液を含侵させる前のガラス連続繊維シートは白色をしているが、ポリウレタン樹脂液を含侵させることで透明（半透明）となり、これを乾燥させて固化させることで透明又は半透明の第一コーティング層が形成される。

［ファイナルコーティング工程］
最後にファイナルコーティングとしてさらに透明ポリウレタン樹脂溶液をその上に塗り付けてこれを乾燥・固化させることで施行が終了する。なおこのファイナルコーティングは形成したコーティング層の保護の観点から好ましいものではあるが必須のものではない。

このようにして形成した第一コーティング層からなる単層コーティングの状態を図３（ａ）に写真で示した。この写真は、モルタル板にハート形のシール（幅３．３ｃｍ、縦３．７ｃｍ）を貼り、その上に単層コーティングを施した状態を表しており、ハート形のシールの模様を目視によってはっきりと確認することができる。
したがって、コンクリート構造物に異常をきたした場合にも、これを外部から目視によって確認することができる。例えばコンクリート構造物表面にクラックが発生した場合には、コーティングに白い筋が浮き上がるため、容易に異常の発生を発見することができる。

このように本実施例のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法による強化コーティングによれば、コンクリート構造物の表面を補強するだけでなく、補強されたコンクリート構造物の素地の状態を外部から目視によって観察することができる。また使用する材料も透明ポリウレタン樹脂液とガラス連続繊維シートだけであり、プライマー処理も不要であるため工期を短縮することができる。さらに耐候性および耐アルカリ性等に優れたポリウレタン樹脂とこれを含侵させたガラス連続繊維シートを用いることで、長期に渡り高い耐久性を維持することができる。

なお本実施例による強化コーティングはガラス連続繊維シートを一層とするもので、コンクリート構造物の剥落防止を主目的として施行されるものである（しかしながら当然にある程度の耐震強度の向上も図ることができる。）。

図４は本実施例のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法によるコーティング層を形成したコンクリート構造物の表面構造を説明するための図であり、図５は本実施例のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法の実施手順を示したフロー図である。

本実施例による強化コーティングはガラス連続繊維シートを二層とするもので、ガラス連続繊維シートを一層とする実施例１の強化コーティングがコンクリート構造物の剥落防止を主目的とするのに対し、本実施例の強化コーティングはコンクリート構造物の耐震強度の向上を図ることを主目的とするものである（なお当然にコンクリート構造物の剥落を防止することもできる。）。
すなわち本実施例の工法は第一〜第三工程で形成した第一コーティング層上にさらに第二コーティング層を形成するものである。

図５のフロー図に示したが、［第一工程］、［第二工程］および［第三工程］については実施例１と変わるところはないのでその説明を省略する。

［第四工程］
第三工程で乾燥・固化させたポリウレタン樹脂の表面にハンドローラなどを用いて透明ポリウレタン樹脂液を塗布し、このポリウレタン樹脂溶液が固化する前にその上にガラス連続繊維シートを貼着してやる。

［第五工程］
ガラス連続繊維シートをコンクリート構造物の表面に貼着したあとには、さらにその上にハンドローラを用いて透明ポリウレタン樹脂液を塗り付けることでガラス連続繊維シートに十分にこれを含侵させてやりこれを乾燥・固化させることで透明又は半透明の第二コーティング層が形成される。

［ファイナルコーティング工程］
最後にさらに透明ポリウレタン樹脂溶液を第二コーティング層上に塗り付けてこれを乾燥・固化させることで施行が終了する。この工程は実施例１と同様であり、またファイナルコーティングは好ましいものではあるが必須のものではないことも実施例１と同様である。

このようにして形成した第一コーティング層および第二コーティング層からなる複層コーティングの状態を図３（ｂ）に写真で示した。この写真は、モルタル板に貼ったハート形のシール上に複層コーティングを施した状態を表しているが、実施例１と比べると若干透明度は落ちるものの依然としてハート形のシールの模様を目視によってはっきりと確認することができる。したがって、コンクリート構造物に異常をきたした場合にも、これを外部から目視によって確認することができることがわかる。

このように本実施例のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法による強化コーティングによれば、実施例１の効果に加え、ガラス連続繊維シートが二層であることから、コンクリート構造物の剥落防止だけでなく、その耐震強度を向上させることができる。

［試験］
最後に従来の表面補修補強工法（アラミド繊維シートをエポキシ樹脂により含浸接着させて補強する工法）と上記の実施例２で形成した強化コーティング（スケルトン耐震防災強化コーティング（２層））との強度を比較するために行った各種試験の試験結果を表３に示した。この結果からも接着試験を除き本発明による強化コーティングは、従来の表面補修補強工法によるコーティングとほぼ同様かそれ以上の強度を有していることがわかる。
なお使用されるアラミド繊維シートは繊維のコシが強く硬いため、コーナー部分・ハンチなどの細かい部分の施工が難しく、また液体樹脂を含浸しにくいといった不都合があったところ、本発明では柔らかくて施工性がよく、液体樹脂の含浸性もよいガラス連続繊維シートを採用することでかかる問題を解決し、かつ、透明な強化コーティング層を形成することができる。なおガラス連続繊維シートとポリウレタン樹脂との組み合わせによる強化コーティング方法（工法）では、従来工法のようなプライマー処理が必要ないためその工期を短縮することができる。

実施例１の方法によるコーティング層を形成したコンクリート構造物の表面構造を説明するための図である。 実施例１のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法の実施手順を示したフロー図である。 コーティング層の透明度合いを示すための写真である。 実施例２の方法によるコーティング層を形成したコンクリート構造物の表面構造を説明するための図である。 実施２１のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法の実施手順を示したフロー図である。

Claims (4)

1. コンクリート構造物の表面を高圧洗浄又はケレンすることで汚れを除去する第一工程と、
   コンクリート構造物表面に透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けたのちにガラス連続繊維シートを貼着する第二工程と、
   その上から透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてガラス連続繊維シートに含侵させ、これを乾燥させることで固化させて透明又は半透明の第一コーティング層を形成する第三工程と、を含む、ことを特徴とするコンクリート構造物表面の強化コーティング方法。
2. 前記第一コーティング層上に透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けたのちにガラス連続繊維シートを貼着する第四工程と、
   さらにその上から透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてガラス連続繊維シートに含侵させ、これを乾燥させることで固化させて透明又は半透明の第二コーティング層を形成する第五工程と、を含む、ことを特徴とするコンクリート構造物表面の強化コーティング方法。
3. ファイナルコーティングとしてさらに透明ポリウレタン樹脂溶液を塗り付けてこれを乾燥させ固化させる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法。
4. コンクリート構造物の表面に施された既存の補強層の一部に開口して形成された点検用窓を塞ぐように前記コーティング層を形成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンクリート構造物表面の強化コーティング方法。