【解決手段】腐食した鋼構造物の表面Aについて、その素地露出面積率を30%以上とする処理を行い、素地調整された表面Bを得る素地調整工程と、前記表面Bに、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含む腐食抑制剤を塗布して、前記腐食抑制剤が塗布された表面Cを得る腐食抑制工程と、を備え、および表面Cを研削処理または研磨処理して、研削処理または研磨処理された表面Dを得る研磨研削工程を備える鋼構造物の補修塗装工法。
前記素地調整工程を、回転駆動装置の回転軸に取り付けるための中心部の取付部および研削盤面と研削周面で構成される研削面を有する金属回転盤を有し、金属回転盤の研削面の一部または全部に、20個/cm2以上の面密度となるようにモース硬度9を超える硬質粒子が蝋付けされた回転研削工具を用いて行う、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水洗レス補修工法。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明について説明する。
本発明は、鋼構造物の補修塗装工法であって、腐食した鋼構造物の表面Aについて、その素地露出面積率を30%以上とする処理を行い、素地調整された表面Bを得る素地調整工程と、前記表面Bに、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含む腐食抑制剤を塗布して、前記腐食抑制剤が塗布された表面Cを得る腐食抑制工程と、を備える、水洗レス補修工法である。
このような水洗レス補修工法を、以下では「本発明の方法」ともいう。
【0013】
<素地調整工程>
本発明の方法は素地調整工程を備える。
本発明の方法が備える素地調整工程は、腐食した鋼構造物の表面Aについて、その素地露出面積率を30%以上とする処理を行い、素地調整された表面Bを得る工程である。
【0014】
鋼構造物は、鋼を主要材として用いてなる社会や企業のインフラとして機能している構造物であれば特に限定されない。例えば、鋼橋梁、鋼製建築物、鋼製プラント、鋼製荷役機械が挙げられ、耐候性鋼からなる鋼構造物、特に耐候性鋼からなる橋梁に本発明の方法を好ましく適用することができる。
これらは時間の経過とともに腐食が進行するので、それを防止するために腐食発生部に補修塗装が必要になる。
【0015】
素地調整工程では、上記のような腐食した鋼構造物の表面Aについて、その素地露出面積率を30%以上とする処理を行う。具体的には、従来の素地調整方法、例えば、ブラスト処理や、回転砥石や研削デイスク等を電動回転駆動装置に取りつけたグラインダー、ディスクグラインダーなどのような工具を使用して処理を行うことができる。
また、素地調整工程を、回転駆動装置の回転軸に取り付けるための中心部の取付部および研削盤面と研削周面で構成される研削面を有する金属回転盤を有し、金属回転盤の研削面の一部または全部に、20個/cm
2以上の面密度となるようにモース硬度9を超える硬質粒子が蝋付けされた回転研削工具(以下「ダイヤモンドツール」ともいう)を用いて行うことが好ましい。理由は本回転研削工具を用いることで、鋼構造物の腐食生成物を効率よく除去し、素地調整工程にかかる時間を短縮することができるからである。
このような回転研削工具を用いた処理として、本願出願人らがすでに提案した特許第5506141号公報または特許第5686338号公報に記載の方法が挙げられる。
【0016】
このような処理によって、表面Aを研削または研磨して素地露出面積率(処理対象面の素地露出面積/処理対象面の面積)を30%以上(好ましくは50%以上)とする。
このような処理によって得られた、素地露出面積率が30%以上である前記鋼構造物の表面が表面Bである。
【0017】
<腐食抑制工程>
本発明の方法は腐食抑制工程を備える。
本発明の方法が備える腐食抑制工程は、前記表面Bに、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含む腐食抑制剤を塗布して、前記腐食抑制剤が塗布された表面Cを得る工程である。
【0018】
本発明者らの検討の結果、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含む腐食抑制剤を塗布すると、炭酸ナトリウム水溶液の塗布に比べて、長期的に耐久性が向上するという知見が得られた。この原因は必ずしも明確ではないが、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトは粉状であり、炭酸ナトリウムに比べて水に溶け難く、補修箇所に残留しても安定的に塩化物イオンを固定できるためではないかと考えられる。また、炭酸ナトリウムは水に溶けるとアルカリ性になるため、塗装への悪影響が懸念されるが、水に溶け難いハイドロカルマイトやハイドロタルサイトではこのような問題は生じない。このように、素地調整後の表面に、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含む腐食抑制剤を塗布する腐食抑制工程を含む本発明の方法によると、従来法において必要であった水洗を不要としたうえで長期耐久性を鋼構造物に付与することができることを本願発明者は見出した。
【0019】
腐食抑制剤はハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含み、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを溶解した溶液または分散した分散液であることが好ましい。通常、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトは粉状であり、水には溶け難い。したがって、腐食抑制剤は、粉状のハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトが水(分散媒)に分散した分散液であることが好ましい。なお、腐食抑制剤はハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトそのものであってもよい。例えば表面Bが十分に濡れている場合、ハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトそのものを塗布してもよい。
【0020】
腐食抑制剤におけるハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトの含有率は1〜25質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましく、10質量%程度であることがさらに好ましい。
【0021】
前記表面Bにハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトを含む腐食抑制剤を塗布する方法は特に限定されず、例えば刷毛やローラーを用いて塗布することができる。
【0022】
このような処理によって得られた、腐食抑制剤を塗布された前記鋼構造物の表面が表面Cである。
【0023】
<研磨研削工程>
本発明の方法は研磨研削工程を備えることができる。
本発明の方法が備える研磨研削工程は、前記表面Cを研削処理または研磨処理して、研削処理または研磨処理された表面Dを得る工程である。
【0024】
研磨研削工程では、上記のような表面Cについて研削処理または研磨処理する。もちろん、研削処理と研磨処理を合わせて実施する態様であってもよい。具体的には、従来公知の方法、例えば、ブラスト処理、回転砥石や研削デイスク等を電動回転駆動装置に取りつけたグラインダー、ディスクグラインダーなどのような工具を使用して処理を行うことができる。
【0025】
研磨研削工程はブラスト処理によって行うことが好ましい。また、ショットブラスト法によって、ISO8501−1に規定された除錆度がSa2 1/2となるように処理することが好ましい。理由はブラスト処理を用いることにより、表面に残存している腐食抑制剤を確実に除去し、さらに塗膜の密着力向上に必要なアンカーパターンを作ることができるからである。
【0026】
このような処理によって得られた、研削処理または研磨処理された表面が表面Dである。
【0027】
<塗料塗布工程>
本発明の方法は塗料塗布工程を備えることができる。
本発明の方法が備える塗料塗布工程は、前記表面Cに亜鉛粉末含有塗料を塗布して、前記亜鉛粉末含有塗料を塗布された表面Eを得る工程、又は、前記表面Dに亜鉛粉末含有塗料を塗布して、前記亜鉛粉末含有塗料を塗布された表面Fを得る工程である。
【0028】
塗料塗布工程では、亜鉛粉末含有塗料として、例えば従来使用されている有機系または無機系のジンクリッチプライマーを使用し、これを表面C又は表面Dに塗布して行うことができる。
【0029】
亜鉛粉末含有塗料組成物は、バインダー樹脂100質量部(固形分重量)、亜鉛粉末200〜800質量部、腐食性イオン固定化剤成分を1〜95質量部およびそれらを分散するための溶媒200〜1000質量部を含有する塗料組成物であることが好ましい。
また、そのバインダー樹脂は、無機樹脂もしくは有機のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはウレタン樹脂であることがより好ましい。
また、腐食性イオン固定化剤成分はハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトであることがより好ましい。
また、さらにカップリング剤を含有するものであることが好ましい。
【0030】
バインダー樹脂100質量部(固形分重量)、亜鉛粉末200〜800質量部、腐食性イオン固定化剤成分を1〜95質量部およびそれらを分散するための溶媒200〜1000質量部を含有し、そのバインダー樹脂が無機樹脂もしくは有機のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、またはウレタン樹脂であり、また、腐食性イオン固定化剤成分はハイドロカルマイトおよび/またはハイドロタルサイトであり、さらにカップリング剤を含有する亜鉛粉末含有塗料組成物を、以下では「特殊有機ジンクリッチペイント」ともいう。
【0031】
前記表面C又は表面Dに亜鉛粉末含有塗料を塗布する方法は特に限定されず、例えばスプレーや刷毛・ローラーを用いて塗布することができる。
【0032】
前記表面C又は表面Dに亜鉛粉末含有塗料を塗布してなる膜の厚さは特に限定されないが、10〜300μmであることが好ましく、25〜125μmであることがより好ましく、75μm程度であることがさらに好ましい。
【0033】
表面Cに対して上記のような処理を施して得られた、亜鉛粉末含有塗料を塗布された表面が表面Eである。また、表面Dに対して上記のような処理を施して得られた、亜鉛粉末含有塗料を塗布された表面が表面Fである。
【0034】
<塗装工程>
本発明の方法は塗装工程を備えることが好ましい。
本発明の方法が備える塗装工程は、前記表面E又は前記表面Fに塗装を施す工程である。
【0035】
この塗装は、鋼構造物への環境の影響を遮断するためのものであり、紫外線などによる鋼材面に施した塗膜層の劣化を防止するなどのためでもある。周辺環境の所要に応じて各種の塗料、例えば、ポリウレタン樹脂塗料やエポキシ系樹脂塗料などを使用することができる。これらの塗料を複数回塗布して2層以上の塗膜を形成してもよい。
また、さらにフッ素樹脂塗料を1層以上塗布してもよい。
【0036】
前記表面E又は表面Fに塗装を施す方法は特に限定されず、例えばスプレーや刷毛・ローラーを用いて塗料を塗布する方法が挙げられる。
【0037】
前記表面E又は表面Fに塗料を塗布してなる膜の厚さは特に限定されない。例えばポリウレタン樹脂塗料やエポキシ系樹脂塗料などの塗料を2層以上形成した場合、それらの合計の層厚は、10〜400μmであることが好ましく、50〜200μmであることがより好ましく、100μm程度であることがさらに好ましい。
また、さらに例えばフッ素樹脂塗料を1層以上塗布した場合、その合計の層厚は10〜200μmであることが好ましく、30〜100μmであることがより好ましく、50μm程度であることがさらに好ましい。
塗料として弱溶剤形変性エポキシ樹脂塗料、弱溶剤形ポリウレタン樹脂塗料、弱溶剤形フッ素樹脂塗料を用いてもよい。
【実施例1】
【0038】
本発明の実施例について説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0039】
<供試材>
SMA490W耐候性鋼板(I断面桁:500mm×200mm×9mm×9mm、長さ1,000mm)に対して、3wt%−NaCl水溶液のスプレー散布を1週間に5回、18ヶ月行い、人工的にさびを生成させた。
【0040】
まず、ダイヤモンドツールで鋼面を50%程度露出させ、付着塩分量を測定した。次に、腐食抑制剤を刷毛によって塗布し、ブラスト処理を行い、素地調整程度をISO Sa2 1/2とした後、再び、付着塩分量を測定した。比較のため、腐食抑制剤を塗布せずにブラスト処理を行って付着塩分量を測定した。ブラスト処理前の付着塩分量に対するブラスト処理後の付着塩分量の割合を百分率で求めた(付着塩分残存率)。その結果、腐食抑制剤を塗布しない場合の付着塩分残存率は25.1%であったが、これに対し、腐食抑制剤を塗布した場合の付着塩分残存率は12.8%であった。
【実施例2】
【0041】
<供試材>
SMA490W耐候性鋼板(150mm×70mm、厚さ:6mm)に対して、3wt%−NaCl水溶液のスプレー散布を1週間に5回、8ヶ月行い、人工的にさびを生成させた。
【0042】
<試験水準>
まず、水洗及びブラスト処理によって付着塩分量を50mg/m
2以下にする補修方法(水準1)と、本発明の水洗レス工法(水準2)との比較を行った。水準1はコストが高くなるが、耐食性の観点では理想的な方法である。その内容を表1にも示す。
【0043】
[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法
初めに、ハンマーケレンとダイヤモンドツールで鋼面を50%程度露出させる。次に、ブラスト処理と水洗を繰り返し、素地調整程度をISO Sa2 1/2に、付着塩分量を50mg/m
2以下にする。その後、4時間内に、後述する塗装における第1層目の処理を行う。
【0044】
[水準2]水洗レス工法
初めに、ハンマーケレンとダイヤモンドツールで鋼面を50%程度露出させる。次に、腐食抑制剤を刷毛によって塗布する。1回/日とし、2回塗布を行う。そして、ブラスト処理を行い、素地調整程度をISO Sa2 1/2とする。その後、4時間内に、後述する塗装における第1層目の処理を行う。
【0045】
【表1】
【0046】
そして、水準1及び2の各々において、以下の処理を行った。
【0047】
特殊有機ジンクリッチペイントを塗布して膜厚75μmの被膜を形成した後、湿気硬化型ポリウレタン樹脂塗料(商品名:Vグラン下塗、大日本塗料社製)を2回塗布した。1回の塗布によって膜厚50μmの被膜を形成したので、湿気硬化型ポリウレタン樹脂塗料からなる被膜の膜厚は100μmとなる。その後、さらに、厚膜型フッ素樹脂塗料(商品名:VフロンHB 、大日本塗料社製)を塗布して50μmの被膜を形成した。このような操作によって複合膜を形成した。
【0048】
上記のような水準1及び水準2における工程フローをまとめると、
図1及び
図2となる。
【0049】
<試験方法>
試験方法は、沖縄県(ISO9223−92 腐食性分類のC4に該当する地域)の曝露試験場における「遮蔽曝露試験」と、密閉箱内にて1週間に5回、0.2wt%−NaCl水溶液のスプレー散布を行う「塩水散布試験」とを1年実施した。遮蔽曝露試験、塩水散布試験ともに、試験片はいずれも角度を水平、評価面を天向きにして設置した。遮蔽曝露試験状況の一例を
図3(a)に、塩水散布試験状況の一例を
図3(b)に示す。
【0050】
<評価方法>
曝露後の試験片の外観について、ASTM規格D714−02による膨れ評価を実施した。評価10は膨れが発生していないことを示し、8、6、4、2の順に発生した膨れが進展していることを示す。
【0051】
<結果>
ASTM規格D714−02による膨れ評価結果を
図4に示す。
【0052】
[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法と[水準2]水洗レス工法とを比較すると、以下のような結果となった。
・遮蔽曝露試験では、[水準1]では評価10で膨れは見られず、[水準2]では評価8の膨れが見られる。
・0.2%塩水散布試験では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価10となり、両水準に評価の差は見られなかった。
【0053】
このように、理想的な補修方法である[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法に対して、[水準2]水洗レス工法は低コストでありながら、同等もしくはそれに近い耐久性を持つと考えられる。
【実施例3】
【0054】
<試験方法>
実施例2で用いた供試材について、実施例2と同様の水準1および水準2の処理を施し、試験片を得た。そして、この試験片について試験を行った。
試験方法は、密閉箱内にて1週間に5回、0.2wt%−NaCl水溶液のスプレー散布を行う「塩水散布試験」を16ヶ月実施した。塩水散布試験の試験片はいずれも角度を水平、評価面を天向きにして設置した。塩水散布試験状況は
図3(b)の場合と同様である。
【0055】
<評価方法>
曝露後の試験片の外観について、ASTM規格D610−01によるさび評価を実施した。評価10はさびが発生していないことを示し、9、8、7、6の順に発生したさびが進展していることを示す。
【0056】
<結果>
ASTM規格D610−01によるさび評価結果を
図5に示す。
[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法と[水準2]水洗レス工法とを比較すると、以下のような結果となった。
・8.5ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価9となり、両水準に評価の差は見られなかった。
・10ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価9となり、両水準に評価の差は見られなかった。
・16ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価9となり、両水準に評価の差は見られなかった。
このように、理想的な補修方法である[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法に対して、[水準2]水洗レス工法は低コストでありながら、同等もしくはそれに近い耐久性を持つと考えられる。
【実施例4】
【0057】
<試験方法>
実施例2で用いた供試材について、実施例2と同様の水準1および水準2の処理を施し、試験片を得た。そして、この試験片について試験を行った。
試験方法は、沖縄県(ISO9223−92 腐食性分類のC4に該当する地域)の曝露試験場における「遮蔽曝露試験」を16ヶ月実施した。遮蔽曝露試験の試験片はいずれも角度を水平、評価面を天向きにして設置した。遮蔽曝露試験状況は
図3(a)の場合と同様である。
【0058】
<評価方法>
曝露後の試験片の外観について、ASTM規格D610−01によるさび評価を実施した。評価10はさびが発生していないことを示し、9、8、7、6の順に発生したさびが進展していることを示す。
【0059】
<結果>
ASTM規格D610−01によるさび評価結果を
図6に示す。
[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法と[水準2]水洗レス工法とを比較すると、以下のような結果となった。
・10ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価9となり、両水準に評価の差は見られなかった。
・16ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価9となり、両水準に評価の差は見られなかった。
【0060】
このように、理想的な補修方法である[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法に対して、[水準2]水洗レス工法は低コストでありながら、同等もしくはそれに近い耐久性を持つと考えられる。
【実施例5】
【0061】
<試験方法>
実施例2で用いた供試材について、実施例2と同様の水準1および水準2の処理を施し、試験片を得た。そして、この試験片について試験を行った。
試験方法は、密閉箱内にて1週間に5回、0.2wt%−NaCl水溶液のスプレー散布を行う「塩水散布試験」を16ヶ月実施した。塩水散布試験の試験片はいずれも角度を水平、評価面を天向きにして設置した。塩水散布試験状況は
図3(b)の場合と同様である。
【0062】
<評価方法>
曝露後の試験片の外観について、ASTM規格D714−02による膨れ評価を実施した。評価10は膨れが発生していないことを示し、8、6、4、2の順に発生した膨れが進展していることを示す。
【0063】
<結果>
ASTM規格D714−02による膨れ評価結果を
図7に示す。
[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法と[水準2]水洗レス工法とを比較すると、以下のような結果となった。
・8.5ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価10となり、両水準に評価の差は見られなかった。
・10ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価10となり、両水準に評価の差は見られなかった。
・16ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価10となり、両水準に評価の差は見られなかった。
このように、理想的な補修方法である[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法に対して、[水準2]水洗レス工法は低コストでありながら、同等もしくはそれに近い耐久性を持つと考えられる。
【実施例6】
【0064】
<試験方法>
実施例2で用いた供試材について、実施例2と同様の水準1および水準2の処理を施し、試験片を得た。そして、この試験片について試験を行った。
試験方法は、沖縄県(ISO9223−92 腐食性分類のC4に該当する地域)の曝露試験場における「遮蔽曝露試験」を16ヶ月実施した。遮蔽曝露試験の試験片はいずれも角度を水平、評価面を天向きにして設置した。遮蔽曝露試験状況は
図3(a)の場合と同様である。
【0065】
<評価方法>
曝露後の試験片の外観について、ASTM規格D714−02による膨れ評価を実施した。評価10は膨れが発生していないことを示し、8、6、4、2の順に発生した膨れが進展していることを示す。
【0066】
<結果>
ASTM規格D714−02による膨れ評価結果を
図8に示す。
[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法と[水準2]水洗レス工法とを比較すると、以下のような結果となった。
・10ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価10となり、両水準に評価の差は見られなかった。
・16ヶ月目評価では、[水準1][水準2]ともに複合膜で評価8となり、両水準に評価の差は見られなかった。
このように、理想的な補修方法である[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法に対して、[水準2]水洗レス工法は低コストでありながら、同等もしくはそれに近い耐久性を持つと考えられる。
【実施例7】
【0067】
<試験方法>
実施例2で用いた供試材について、実施例2と同様の水準1の処理を施し、試験片を得た。また、実施例2の水準2と塗装工程のみが異なる別の水準2(以下では「水準2´」ともいう。)の処理を施し、試験片を得た。そして、これらの試験片について、実施例2と同様の試験を行った。なお、水準2´の工程フローをまとめると
図9となる。
試験の結果、実施例2の場合と同様の結果を得た。すなわち、理想的な補修方法である[水準1]水洗およびブラスト処理による補修工法に対して、[水準2´]水洗レス工法は低コストでありながら、同等もしくはそれに近い耐久性を持つと考えられる。