【含浸系表面塗布材】シラン系とケイ酸系、その効果

診断士

コンクリートの「塩害、凍害対策」としての含浸系塗布材

主に以下の2種類が用いられます。

  1. シラン系
  2. ケイ酸系

ケイ酸系は、さらに「ケイ酸リチウム系」「ケイ酸ナトリウム系」に分けられます。この記事では、1.シラン系と2、ケイ酸系のコンクリート表面での反応の違いや特徴を以下に書きます。

シラン系含浸材

シラン系含浸材は、コンクリート面に塗布すると、アルキル基(図1)が固着します。アルキル基の間隔は、水滴より小さく、水蒸気より大きいため、吸水が抑制されます。水の他に、塩分の侵入も抑制されるため、塩害、凍害対策として用いられます。

水は通しませんが水蒸気は通す(通気性がある)ため、コンクリート内部に溜まった水分を起因とする劣化(例①凍害は内部の水分が膨張することで起こる、例②アルカリシリカ反応による劣化はアルカリシリカゲルの吸水膨張により起こる)の抑制に期待されます。ただし、通気性があるため、中性化の抑制には効果は期待できません。

図1 アルキル基

ここで、アルキル基とは、アルカンの分子から水素原子(H)をひとつ除いてできる炭化水素基のことで、メチル基・エチル基・プロピル基(高校化学で習いました!)などの総称をいいます。

シラン系の含浸材は、炭素原子を含む”有機系”の含浸材のため、紫外線により劣化します。表面はおおよそ2年ほどで劣化すると言われています。

ケイ酸系含浸材

シラン系含浸材は、コンクリート面に塗布すると、コンクリート表面のカルシウム成分が反応しC-S-H(カルシウムシリケート水和物)が生成されます。C-S-Hがコンクリートの空隙やひび割れを埋め、表面をち密化させます。これにより、外部から内部への塩分、水分等の侵入を抑制するため、塩害、凍害対策として用いられます。

ケイ酸リチウム系とケイ酸ナトリウム系の違い

  • ケイ酸リチウム系=細孔充てん性が高い、高コスト、水に溶けにくい(施工しにくい)
  • ケイ酸ナトリウム系=低コスト、水に溶けやすい(施工しやすい)

表面塗布材と表面被覆材

表面塗布材は、コンクリートに含浸し、コンクリート表面をち密化させることで凍害や塩害を抑制する効果が期待できます。一方、表面被覆材はコンクリート表面を覆うことで、外部からの劣化因子を遮断することで劣化を抑制する効果が期待できます。

表面被覆材は、外部からの劣化因子の侵入を防ぐと同時に内部の劣化因子(例えば水分)を外部に逃がすことも抑制されるため、使用には注意が必要です。表面被覆材には、耐硫酸の有機系表面被覆材(エポキシ系、ビニルエステル系、ポリウレタン系)などがあります。

過去問2017年No.33

鉄筋コンクリート構造物における劣化機構および対策の目的に対して適用する表面保護工法として、次の(1)~(4)の組合せのうち、不適当なものはどれか。

劣化機構および対策の目的 表面保護工法
(1) 硫酸による化学的浸食 劣化因子の遮断 ケイ酸塩系表面含浸材を用いた表面含浸工法
(2) 中性化 劣化因子の遮断 エポキシ樹脂を用いた表面被覆工法
(3) アルカリシリカ反応 劣化速度の抑制 シラン系表面含浸材を用いた表面含浸工法
(4) 凍害 劣化速度の抑制 ポリマーセメントモルタルを用いた表面被覆工法

答え(1)

硫酸(強酸)による化学的浸食には、有機系樹脂での表面被覆が有効です。

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