特許 5933377 断面修復材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5933377

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】断面修復材

(51)【国際特許分類】

   C04B 26/14 20060101AFI20160526BHJP

   C04B 18/10 20060101ALI20160526BHJP

   C04B 18/14 20060101ALI20160526BHJP

   C04B 14/04 20060101ALI20160526BHJP

   C04B 16/08 20060101ALI20160526BHJP

   C04B 16/06 20060101ALI20160526BHJP

   C04B 14/06 20060101ALI20160526BHJP

   C08G 59/50 20060101ALI20160526BHJP

   C08L 63/00 20060101ALI20160526BHJP

   C08K 3/34 20060101ALI20160526BHJP

   C08K 7/02 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   C04B26/14

   C04B18/10 Z

   C04B18/14 Z

   C04B14/04 Z

   C04B16/08

   C04B16/06 B

   C04B14/06 Z

   C08G59/50

   C08L63/00 C

   C08K3/34

   C08K7/02

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-162452(P2012-162452)

(22)【出願日】2012年7月23日

(65)【公開番号】特開2014-19631(P2014-19631A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】302059953

【氏名又は名称】株式会社メーシック

(73)【特許権者】

【識別番号】391048016

【氏名又は名称】アルファ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074181

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 明博

(74)【代理人】

【識別番号】100152249

【弁理士】

【氏名又は名称】川島 晃一

(72)【発明者】

【氏名】今▲崎▼ 雄司

(72)【発明者】

【氏名】大井川 幸彦

【審査官】 伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１６６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５３４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８７４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１５５００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ７／００− ３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００− ４０／０６

Ｃ０４Ｂ １０３／００−１１１／９４

Ｃ０８Ｌ ６３／００− ６３／１０

Ｃ０８Ｋ ３／００− ３／４０

Ｃ０９Ｊ １１／００− １１／０８

Ｃ０９Ｊ １６３／００−１６３／１０

Ｃ０９Ｄ １６３／００−１６３／１０

Ｂ０９Ｂ １／００− ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エポキシ樹脂に充填材を添加した主剤と、アミン樹脂に充填材を添加した硬化剤を混合重量比が１００：４５〜１００：５５の範囲で混合した断面修復材であって、
前記主剤にあっては、主剤中、エポキシ樹脂が３０〜４０重量％、反応性希釈剤が１〜３重量％、充填材として、汚泥焼却灰が１０〜３０重量％、ヒュームドシリカが０〜２重量％、タルクが２〜２０重量％、マイクロバルーンが１３〜３０重量％、化学・金属繊維の１種または２種以上の繊維が０．５〜２重量％、シリカサンドが６．５〜１０重量％の範囲で混合され、
また、前記硬化剤にあっては、硬化剤中、変性脂環式ポリアミンが１９〜２４重量％、変性脂肪族ポリアミンが１１〜１３重量％、充填材として、汚泥焼却灰が１０〜３０重量％、ヒュームドシリカが０〜２重量％、タルクが３〜２０重量％、マイクロバルーンが１５〜３０重量％、化学・金属繊維の１種または２種以上の繊維が０〜１重量％、シリカサンドが６．５〜１０重量％、シランカップリング剤が０．５〜２重量％の範囲で混合されていることを特徴とする断面修復材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水処理の工程で排出される汚泥を焼却した焼却灰を有効に利用した断面修復材に関する。

【背景技術】

【0002】

硫化水素などの酸性物質に晒され、表面が劣化したコンクリート構造物の修復として、コンクリート面の劣化した部分を除去し、除去した跡を断面修復材で修復するといったことが行われている。断面修復材としては一般に耐酸コンクリートモルタルが使用されている。また、耐酸コンクリートモルタルに代わるものとして、耐酸性の樹脂、例えばエポキシ樹脂を結合材とし、これにフィラーとしての充填材を混ぜた耐酸樹脂モルタルがある。

【0003】

近年、下水処理の工程で排出される汚泥を焼却した焼却灰（以下、単に焼却灰という。）を有効に利用する研究が盛んに行われており、その１つに、焼却灰を耐食性樹脂成分に充填材として添加した防食ライニング材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された防食ライニング材は、エポキシ樹脂と硬化剤を混合した耐食性樹脂成分に充填材として焼却灰が、耐食性樹脂成分と焼却灰との混合重量比が４：６〜７：３の範囲で添加されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−５３４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された焼却灰を耐食性樹脂成分に充填材として添加した防食ライニング材は、エポキシ樹脂と硬化剤を混合した耐食性樹脂成分に充填材として焼却灰が、耐食性樹脂成分と焼却灰との混合重量比が４：６〜７：３の範囲で添加されたものとなっている。
このような防食ライニング材を用いる作業現場では、エポキシ樹脂と硬化剤とは別個に用意され、作業現場で混合される。特許文献１に記載された防食ライニング材では、作業現場でエポキシ樹脂と硬化剤を混合し、混合した耐食性樹脂成分に更に焼却灰を混合して防食ライニング材とすることになるが、このような作業を現場で行うことが困難な場合があり、予めエポキシ樹脂及び／又は硬化剤に焼却灰を混合しておき、焼却灰を混合したエポキシ樹脂と硬化剤を作業現場で混合して防食ライニング材とすることが望まれる。

【0006】

特許文献１に記載された防食ライニング材は、エポキシ樹脂と硬化剤を混合した耐食性樹脂成分と焼却灰との混合重量比が開示されているだけであって、エポキシ樹脂と硬化剤に別個に焼却灰を混合することについては一切開示されていない。
また、特許文献１に記載された防食ライニング材は、表面が劣化したコンクリート構造物を修復する断面修復材として必要な、耐薬品性、施工性、ダレ性、耐アミンブラッシング性、乾燥性、圧縮性、靱性等については一切開示されていない。

【0007】

本発明者等は、エポキシ樹脂と硬化剤にそれぞれ焼却灰を添加し、焼却灰を添加したエポキシ樹脂と硬化剤を混合して断面修復材を得ることを試み、試験研究の結果、エポキシ樹脂と硬化剤に効果的に且つ大量の焼却灰を使用できる配合比率を見出し、さらに、表面が劣化したコンクリート構造物を修復する断面修復材として必要な、耐薬品性、施工性、ダレ性、耐アミンブラッシング性、乾燥性、圧縮性、靱性等を得るための成分及び配合比率を見出し、本発明を完成するに至った。

【0008】

本発明の目的は、エポキシ樹脂と硬化剤にそれぞれ焼却灰を添加することにより効果的に且つ大量の焼却灰が使用できるようにした断面修復材を提供することにある。
本発明の他の目的は、耐薬品性、混合性、施工性、ダレ性、耐アミンブラッシング性、乾燥性、圧縮性、靱性等に優れた断面修復材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エポキシ樹脂に充填材を添加した主剤と、アミン樹脂に充填材を添加した硬化剤を混合重量比が１００：４５〜１００：５５の範囲で混合した断面修復材であって、前記主剤にあっては、主剤中、エポキシ樹脂が３０〜４０重量％、反応性希釈剤が１〜３重量％、充填材として、汚泥焼却灰が１０〜３０重量％、ヒュームドシリカが０〜２重量％、タルクが２〜２０重量％、マイクロバルーンが１３〜３０重量％、化学・金属繊維の１種または２種以上の繊維が０．５〜２重量％、シリカサンドが６．５〜１０重量％の範囲で混合され、また、前記硬化剤にあっては、硬化剤中、変性脂環式ポリアミンが１９〜２４重量％、変性脂肪族ポリアミンが１１〜１３重量％、充填材として、汚泥焼却灰が１０〜３０重量％、ヒュームドシリカが０〜２重量％、タルクが３〜２０重量％、マイクロバルーンが１５〜３０重量％、化学・金属繊維の１種または２種以上の繊維が０〜１重量％、シリカサンドが６．５〜１０重量％、シランカップリング剤が０．５〜２重量％の範囲で混合されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

請求項１に記載の断面修復材によれば、大量の焼却灰を使用することができ省資源化が図れ、また、塗布層に強い圧縮性、靱性が得られ、さらに、耐薬品性、混合性、施工性、ダレ性に優れ、さらに湿度の高い下水環境のような湿度の高い環境下で作業を可能にすることができる。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明に係る断面修復材を実施するための形態を詳細に説明する。
本発明に係る断面修復材は、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型）に充填材を添加した主剤と、主剤に混合する硬化剤とからなり、エポキシ樹脂に添加する充填材の一部として下水汚泥の焼却灰を添加し、また、硬化剤にも充填材の一部として下水汚泥の焼却灰を添加している。

【0022】

先ず、主剤について詳細に説明する。エポキシ樹脂は主剤中３０〜４０重量％の範囲で混合される。本例では、エポキシ樹脂として、優れた耐薬品性を有するビスフェノールＡ型を使用している。
このエポキシ樹脂に添加される焼却灰は、下水処理の工程で排出される汚泥を脱水焼却し、粉砕機で粉砕して、最大粒径１００ミクロン以下、平均粒径１０〜３０ミクロンに粒度調整したものが使用される。この焼却灰を充填材の一部としてエポキシ樹脂に主剤中１０〜３０重量％の範囲で添加する。
断面修復材は、少なくとも２０ｍｍ以上の厚塗りが求められるため、充填材の一部として、軽量フィラーとして後述するマイクロバルーンが主剤中１３〜３０重量％の範囲で混合されることから、焼却灰が主剤中３０重量％を超えるとエポキシ樹脂との混合性が悪くなり、材料分離といった事態が生じる。焼却灰が主剤中１０重量％未満であると、焼却灰の使用量が少なく、満足できる省資源化が図れない。

【0023】

本発明では、他の充填材として、塗布性を良くするヒュームドシリカを主剤中０〜２重量％の範囲で、耐薬品性に優れ施工性のよいタルクを主剤中２〜２０重量％の範囲で、軽量フィラーとしてマイクロバルーンを主剤中１３〜３０重量％の範囲で、塗布性を良くするシリカサンドを主剤中６．５〜１０重量％の範囲で、亀裂抵抗と引張強度の改善として化学・金属繊維の１種または２種以上の繊維を主剤中０．５〜２重量％の範囲で添加している。
化学繊維としては、アラミド繊維、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維等の合成繊維（ビニロン繊維）、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維があり、本例ではビニロン繊維が使用されている。

【0024】

また、エポキシ樹脂に反応性希釈剤を主剤中１〜３重量％の範囲で添加している。反応性希釈剤はエポキシ樹脂を低粘度化させることにより作業性を良くし、耐薬品性に優れている。
反応性希釈剤が主剤中１重量％未満であると耐薬品性が低下し、エポキシ樹脂の低粘度が不十分となって作業性が悪くなり、また、３重量％を超えると指蝕乾燥時間が延びてしまうので好ましくない。
反応性希釈剤としては、耐薬品性に優れるといった点で、クレジルグリシジルエーテルが好ましい。

【0025】

次ぎに、硬化剤について詳細に説明する。アミン樹脂は硬化剤中３０〜３７重量％の範囲で混合される。本例では、アミン樹脂は、変性脂環式ポリアミンと変性脂肪族ポリアミンを混合したものからなり、硬化剤中変性脂環式ポリアミンが１９〜２４重量％、変性脂肪族ポリアミンが１１〜１３重量％の範囲で混合される。
本例のアミン樹脂の選定にあっては、湿潤環境下での作業を前提とし、耐薬品性、指蝕乾燥時間の性能、接着性、未反応遊離アミンが水と反応して表層が白くなる現象「アミンブラッシング」を考慮して選定した。試験結果により、変性脂環式ポリアミンは、優れた耐薬品性、接着性、耐アミンブラッシング性を示したが指蝕乾燥時間が長く、変性脂肪族ポリアミンは、優れた耐薬品性と指蝕乾燥時間の性能を示したが、耐アミンブラッシング性に劣ることがわかった。この試験結果を受け、変性脂環式ポリアミンと変性脂肪族ポリアミンを配合する検討を行い、試験の結果、選定目標を満足させるアミン樹脂として変性脂環式ポリアミンと変性脂肪族ポリアミンを選定し、その配合量を決定した。

【0026】

アミン樹脂に添加される焼却灰は、主剤のエポキシ樹脂に添加される焼却灰と同様に、下水処理の工程で排出される汚泥を脱水焼却し、粉砕機で粉砕して、最大粒径１００ミクロン以下、平均粒径１０〜３０ミクロンに粒度調整したものが使用される。この焼却灰を充填材の一部としてアミン樹脂に硬化剤中１０〜３０重量％の範囲で添加する。
断面修復材は、少なくとも２０ｍｍ以上の厚塗りが求められるため、充填材の一部として、軽量フィラーとして後述するマイクロバルーンが硬化剤中１５〜３０重量％の範囲で混合されることから、焼却灰が硬化剤中３０重量％を超えるとアミン樹脂との混合性が悪くなり、材料分離といった事態が生じる。焼却灰が硬化剤中１０重量％未満であると、焼却灰の使用量が少なく、満足できる省資源化が図れない。
また、前記した焼却灰が主剤中３０重量％を超え且つ 焼却灰が硬化剤中３０重量％を超えると、焼却灰は比重が大きいので、断面修復材として求められる厚さに厚塗りしたとき、焼却灰の重さにより塗布層が崩壊してしまう。焼却灰が主剤中１０重量％未満で、且つ硬化剤中１０重量％未満であると、焼却灰の使用量が少なく、満足できる省資源化が図れない。

【0027】

本発明では、他の充填材として、塗布性を良くするヒュームドシリカを主剤中０〜２重量％の範囲で、耐薬品性に優れ施工性のよいタルクを主剤中３〜２０重量％の範囲で、軽量フィラーとしてマイクロバルーンを主剤中１５〜３０重量％の範囲で、塗布性を良くするシリカサンドを主剤中６．５〜１０重量％の範囲で、亀裂抵抗と引張強度の改善としてビニロン繊維を主剤中０〜１重量％の範囲で、さらに、湿潤面コンクリートや他の基盤への付着を改善するものとしてシランカップリング剤を硬化剤中０．５〜２重量％の範囲で添加している。

【0028】

本例では、前記主剤と前記硬化剤を、前記主剤と前記硬化剤の混合重量比が１００：４５〜１００：５５の範囲で混合し、断面修復材を得る。主剤１００に対し硬化剤が４５未満であると未硬化部分が発生し、また、主剤１００に対し前記硬化剤が５５を超えると硬化剤が残り、残った硬化剤が白化するといった白化現象が発生する。

【0029】

本発明の断面修復材によれば、エポキシ樹脂に添加する充填材の一部として下水汚泥の焼却灰を添加し、また、アミン樹脂にも充填材の一部として下水汚泥の焼却灰を添加したので、エポキシ樹脂、アミン樹脂のいずれか一方にのみ添加するよりも大量に添加することが可能になり、省資源化が図れる。
そして、前記エポキシ樹脂に添加した焼却灰を主剤中１０〜３０重量％の範囲とし、また、アミン樹脂に添加した焼却灰を硬化剤中１０〜３０重量％の範囲としたので、塗布層にダレが無く、断面修復材に要求される厚塗りができる。

【0030】

また、本例では、エポキシ樹脂に反応性希釈剤を主剤中１〜３重量％の範囲で添加したので、エポキシ樹脂の低粘度化が図れるのでコテ離れが良く作業性に優れ、また、耐薬品性、指蝕乾燥時間に優れたものとなる。
また、本例では、アミン樹脂は、変性脂環式ポリアミンと変性脂肪族ポリアミンを混合したものであるので、変性脂環式ポリアミンの耐水性によりエポキシ樹脂特有の未反応遊離アミンが水と反応して表層が白くなる現象「アミンブラッシング」を回避することができるとともに、養生段階における湿気存在下における優れた接着性を発揮するので、湿度の高い下水環境下での作業を可能にし、また、変性脂肪族ポリアミンにより指蝕乾燥時間の短縮化を図ることができる。
また、本例では、エポキシ樹脂およびアミン樹脂には、それぞれ充填材として焼却灰の他にエポキシ樹脂およびアミン樹脂には、それぞれ充填材として焼却灰の他にフュームドシリカ、タルク、マイクロバルーン、ビニロン繊維、シリカサンドが添加されているので、厚塗りが可能となり、また、塗布層に強い圧縮性、靱性が得られ、さらに、耐薬品性、施工性、ダレ性に一層優れたものとなる。
また、本例では、主剤と硬化剤を、主剤と硬化剤の混合重量比が１００：４５〜１００：５５の範囲で混合するので、未硬化部分や硬化剤が残り白化する白化現象の無い塗布層を得ることができる。

【0031】

次ぎに、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明に係る断面修復材の特徴について例証する。但し、本発明はこれらの実施例及び比較例によって何ら制限されるものではない。
表１に示す成分を調整した主剤と硬化剤を表に示す重量混合比で混合したものを用いて、耐薬品性、混合性、施工性、ダレ性、耐アミンブラッシング性、乾燥性、圧縮性、靱性の試験を行い評価した。試験結果を表２に示す。
試験項目の評価方法
［耐薬品性］
試験方法〈ＪＳＷＡＳ Ｋ−１６〉
試験体（１５ｍｍ×１５ｍｍ×４３ｍｍ）を各試験材料で３片作成（２０℃、７日間 養生）し、各重量を測定した。そして、各試験体を以下の試験薬に浸漬温度６０℃± ２℃で５時間浸漬させた後重量を測定し、各試験体３片の試験前後の重量変化を平均 し、質量変化率を算出した。
試験溶液 規格値
３０％硫酸水溶液 ±０．３％以内
４０％水酸化ナトリウム水溶液 ±０．３％以内
１０％塩化ナトリウム水溶液 ±０．３％以内
蒸留水 ±０．３％以内
評価方法
○：規格値±０．３％以内のもの ×：規格値±０．３％を超えるもの
［混合性］
試験方法
汚泥焼却灰を配合した主剤及び硬化剤を各重量比に従い配合し、混合のし易さを評価 した。
評価方法
○：混合可能 ×：混合不可
［施工性］
試験方法
試験温度２０℃において、各試験材料を鋼製コテ、ゴムヘラを用い平滑にする際の塗 布層のひび割れ及びムラの発生の有無を評価した。
評価方法
○：ひび割れおよびムラなし ×：ひび割れ及びムラが発生した
［ダレ性］
試験方法
試験温度２０℃において、各試験材料を２０ｍｍ厚で鉛直面に塗布した後、ダレの発 生の有無を評価した。
評価方法
○：ダレなし ×：ダレあり
［耐アミンブラッシング性］
試験方法
各試験材料を混合した後、２０℃、湿度９０％の雰囲気下で養生させ、白化現象の発 生の有無を評価した。
評価方法
○：白化現象無し ×：白化現象あり
［乾燥性］
試験方法
試験温度２０℃において、各試験材料を２０ｍｍ塗布し、指で表面を触って乾燥した 時点の時間を評価した。
評価方法
○：２時間以内 ×：２時間を超える
［靱性］（曲げ強度）
試験方法
ＪＩＳ Ｒ５２０１〈セメントの物理試験方法〉
試験体（４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ）を各試験材料で３試験片（２０℃、７日 間養生）を作成し、供試体とした。支点間の距離を１００ｍｍとし、供試体の側面中 央部に毎秒５０±１０Ｎの割合で載荷させ、最大ピーク時の荷重を記録・平均し、各 試験体の最大荷重を算出した。
評価方法
○：２０Ｎ／ｍｍ^２ 以上 ×：２０Ｎ／ｍｍ^２ 未満
［圧縮性］
試験方法
ＪＩＳ Ｒ５２０１〈セメントの物理試験方法〉
靱性（曲げ強度）試験により２つに分断された試験片（６試験片）を供試体とした。 万能試験機（ＪＩＳ−１等級）を使用して、供試体に荷重を載荷し、供試体の破壊時 に示した荷重を記録・平均し、各試験体の最大荷重を算出した。
評価方法
○：４５Ｎ／ｍｍ^２ 以上 ×：４５Ｎ／ｍｍ^２ 未満

【0032】

［実施例・比較例］

【表1】

表１中の主剤、硬化剤の数字は、主剤、硬化剤中のそれぞれの成分の重量％を示す。

【0033】

［試験結果］

【表2】