耐蝕ウレタン含浸コーティングという防蝕仕様の解説


ファンデーション#123塗重ね仕様のコンセプトの徹底的解説

高濃度、高温の強酸や腐蝕性ガスにさらされるコンクリート構造物は、その腐蝕環境の厳しさ(厳密に言えば、腐蝕性物質が、防蝕膜を突き抜く透過環境の厳しさ)に応じてFRP、ゴム、フレーク等の膜厚の大きい重防蝕ライニングで防蝕されるべきですが、その透過性が緩やかな状況であれば、ファンデーション#123の単純な塗り重ねだけでも、重防蝕ライニングと同等以上に長期的に防蝕することが出来ます。
この仕様は、特殊な道具や技能を要せず、短時間で施工でき、修理も容易です。

《原理》
ファンデーション#123は、水と反応して耐蝕性ポリウレタン樹脂になる物質を、溶剤に溶かしてサラサラの状態にしたものであり、コンクリートに塗布すると、表面の細孔に浸透して重合し、浸透部に、ポリウレタンと素材が一体化した複合層を形成します。
(重合に必要な水は、コンクリートや空気中から自然に供給されます。)
更に続けて何回も塗り重ねると、表層に塗り重ね回数に応じた厚さのポリウレタン層が形成され、それら全体が一体化して、強靭な、防水・防塵・防汚・防蝕・耐蝕層として機能します。この膜は(塗料のレベリング性の良さゆえに)、ピンホール等の塗膜欠陥ができにくく、(浸透性接着ゆえに)、一般の塗装より剥がれにくいのが特徴です。一液型なので配合ミスによる硬化不良や、硬化のバラツキも絶対に起こりません。 
つまり施工トラブルが起こりにくいというのが、最大特徴です。

コンクリートに対する従来の防蝕仕様の問題点 

 コンクリート防蝕の、実際のトラブルパターンを御存知でしょうか?

防蝕設計では、防蝕材料の耐蝕性のチェックと遮断性能のチェックは誰でも必ずやりますので、そんな問題でトラブルになる事はまず有りません。 トラブルはほぼ100%施工がらみで起きているのです。 従って、材料メーカーがどんな宣伝をしようと、防蝕の寿命を 最も大きく左右するのは、現場施工の“出来不出来”です

そして、 一般論として、施工に、出来不出来のバラツキや、偶発的なトラブルが発生するのは、ある程度避けられませんが、コンクリートは、ジャンカ、豆板、ポーラスさ、クラック等の発生、表面の引っ張り強度の弱さ、及びその極端なバラツキ、含水、漏水、養生不足、レイタンス等、施工トラブルの種を無数に持っている為、現場のやり方次で、直接間接の様々なトラブルが頻発します
(例えば、ポーラスな所に一般的塗装をすれば、ピンホールが無数にできます。
一方、塗装の何十倍もの膜厚をもつ 頑丈なライニング仕様は、工法の特徴として、ジャンカ等も全部,防蝕材で埋め込んでしまいますので、簡易法のような欠陥は生じませんが、その頑丈さゆえに、今度は(脆弱な)コンクリートとの接着面に大きなストレスがかかり、剥がれ易くなります。 
コンクリート表面にレイタンスが残っていたりすれば、すぐ 剥がれます。)

だから、コンクリートの防蝕設計では特に、現場の状況に合せ出来る限り、施工トラブルを発生させ難い材料と工法を選定する必要があります

ジャンカにそのまま塗装した例
 こんなジャンカは,パテ埋めしてから
塗装しないと,防蝕になりません。
 この様な場合、塗装だけで防蝕しようと
すること自体が間違っています。 
(それはファンデーション123を使うときでも同じです)





従来工法と比べたファンデーション#123塗り重ね工法の特徴

ファンデーション#123は
1、多孔質材料に対する浸透性が良く
2、溶剤抜けが早く
3、(30〜60分という)高速で硬化する
という特徴を持っています。

優れた浸透性は、ピンホールや微細な塗り残し等の塗膜欠陥を発生させない働きと、ひび割れ、豆板、ヘアクラック、ジャンカ等を含むあらゆる表面空隙に塗料を浸透させ、封止する働きをします。 溶剤の蒸発と樹脂の硬化の早さは、通常の塗料では考えられない程の短時間での塗り重ね(最短20分)と、硬化養生(最短1時間)を可能にします。
つまり、ファンデーション#123を使えば、単純に塗り重ねるだけでコンクリートと一体化した、欠陥の無い、好みの厚さの環境遮断層を、短時間で確実に作れます。 
浸透して接着し、膜厚が均一になり易く、適度な柔軟性があるため、接着安定性が良い、という長所を持っています。

従来の塗装仕様の欠点である、塗膜欠陥の出来易さを解消し、本格法の弱点である接着安定性を改良した仕様であるため、軽度や中程度の透過環境なら、従来の簡易法はもとより、本格法よりも長い耐用年数があります。

時々、強酸が流れる程度の床、水路、ピット、などは#123を5〜6回塗り重ねるだけで十分です。
(もし、後々部分的に破損しても再塗布するだけで1時間程度で修理が完了します。)


無論、厚く塗ればもっと厳しい透過環境に耐えますが、(注1)さすがにこれを40回も50回も塗るくらいなら、FRPライニングやフレークライニングで同じ厚さを出すほうが効率的で経済的ですから、そちらをお薦めします。ただし、そんなキビシイ透過環境は一般工場にはほとんどないと思います。

適用対象・・・飲料水、海水、雑廃水、汚水等の貯層
        一般工場や化学工場の床、柱、コンクリート架台、車両通路
適用不可・・・高濃度の強酸貯層 (断続的に液がこぼれる程度の床や側溝なら

         問題ありません。)

部分的に、環境遮断性をもっと大きくしたい場合は、この上にエポキシやビニルエステル等の一般的重防蝕ライニング材を塗布して下さい。

(手軽さの観点からフレークライニング材をお勧めします)
#123はコンクリート用プライマーとしても大抵の市販品より優秀です。


                     (注1)

防蝕被覆の耐用年数は、大まかにまとめると、
1)膜の材質が、環境条件でどのくらい劣化するか(耐蝕性)
2)膜が腐蝕性物質の透過を、どの程度遮断できるか(環境遮断性)
3)どのくらい長く、接着状態を維持できるか(接着安定性)
4)施工の完全性が、どの程度か(膜欠陥の有無と程度)
5)修理が、できるかどうか、 で左右され、その最も弱い点が寿命を決定します。

以下、その5項目をザッと説明します。

 1)の材質劣化は、耐蝕性、耐磨耗性、耐紫外線性等、一般に耐〜性と表現する性質がその使用環境に耐えるかどうかということです。

 2)の腐蝕性物質を透過させない能力は、環境遮断機能ともいいます。
プラスチックの皮膜で、完全無欠の環境遮断能力を持つものは無く、エポキシであれ、ビニルエステルであれ、テフロンであれ、微量の化学物質は、これらの中を透過します
無制限に入っていくという意味ではなく、透過方向に遮蔽物がある場合は、膜中で濃度勾配を作って、定常状態になると考えられています。
透過性は温度、膜両面の温度差、透過物の分子の大きさ、濃度、状態(気体か液体か)等で変化しますので、そういった透過条件がきつくなれば、防蝕膜には、それに見合った透過阻止能力を、持たせる必要があります。
膜の阻止能力は、多くの方法で向上できますが、単純で普遍的なのは、膜厚を大きくするという方法です。透過量は膜厚の二乗に反比例すると想定されています。
つまり、厚さが倍になれば阻止能力は四倍です。 

一般に、本格的な重防蝕が、みな厚膜で頑丈なのは、この理由によります。
ただし、膜厚増加に伴う耐用年数の延長効果(腐蝕抑制効果の増大)は、あるところで頭打ちになりますから、それ以上は実用上 単なる無駄です

 3)の接着安定性とは次のようなことです。 塗膜の接着は塗料とコンクリート表面の相互作用で生じ、使用中の色々な要因で経時変化(劣化)します。
“どれだけ長く持つか”ということは、塗膜を支えるのに必要な最小限の接着力を、どれだけ長く保てるか、ということです。接着力の大小の事ではありません。 
引っ張り試験機を使って測定した、施工直後の接着力(破壊応力)が、いくら大きくても、大きな低下要因を抱えていれば、すぐに剥れますし、逆にいくら小さくても低下要因が無ければ、永久に剥れません。
(低下要因としては、接着界面にかかるストレスや、透過した腐蝕性物質によるコンクリートの劣化や、接着界面への水の浸入等があります。) 

 4)の施工の完全性というのは、接着を含めた全要素に関し実際に出来上った膜に寿命短縮につながる欠陥が、どのくらいできているのか、という問題です。
 設計仕様は必ず 施工という関門をくぐって現実化されますが、その関門で、種々様々なトラブルが生じます。
 たとえば、下地のコンクリートの養生不足、レイタンスの残留、表面結露、接着剤の配合誤差や配合ミス、塗布までのポットライフの管理の出来不出来、施工温度の不適といった 様々な事柄が、接着安定性を損ねます。) 
膜厚の過度の不均一さや、振動のかかる箇所の補強不足等による局部的な応力集中も、剥れの起点になります。
湿った所にライニングすれば、接着安定性が損われますし、材料によっては、硬化不良を起します。
(硬化不良箇所は 耐蝕性も 環境遮断性も 接着安定性も生じません)。

その他その他、程度の差はあれ、欠陥の無いライニングなど 存在しないと言えるほど、施工現場には、無数の初期欠陥の原因が潜在します。  

     その意味で、 施工現場はトラブルの地雷源です

   「最高級の高価な仕様で防蝕したのに、半年で剥がれた」
   という“よくある話”は大抵、この地雷を踏んだためです。


こうしたトラブルの発生は、一見偶然のようでも、ある意味で、起こるべくして起きます。 
 現場に合わない仕様を選び、下手な施工管理をすれば、トラブルは、いくらでも起きます。
(逆にいえば、仕様の選び方と施工管理の仕方次第で、いくらでも減らせます。)

              では、具体的に、
 トラブルが起こらないように工夫するとは、具体的にどういうことか?

不飽和ポリエステルFRPで防蝕してあった、20%と50%の硫酸が流れる側溝を修理したケースを例にとって説明します。

当該部は、同材質のFRPや、より耐蝕性の良いビニルエステルFRPで何度も修理され、いずれも短期間で再破損しているとの事でした。・・・

    修理仕様を作るにはまず、破損状況を良く観ないといけません。
現防蝕膜の破損が、先述の1〜4の寿命要因の、どれによってもたらされたのかを、突き止め、新仕様で改善するためです
                 たとえばもし、
@液の滞留する箇所で樹脂が劣化しているならば、現仕様の耐蝕性に問題があり、
A樹脂の劣化が見られず、ブリスターが生じていれば、遮断性能に問題があり、
Bそういったことが見られずにクラックや剥離が生じていれば、原因は他にある
              、といった具合に推測してゆきます。

このケースでは、樹脂の劣化は見られず、溝と直角方向に多数のクラックが入り、ランダムに浮き(剥がれ)が発生していたので、主因は溝方向のFRPの伸び縮み、及び、それを生じさせた接着不良と推定され、
もう一つの原因として、当該部のFRPの樹脂含有率が高くなりすぎて、クラックが入り易い状態になっていることが見て取れました。

新仕様は少なくともこれらを改善しなくてはなりませんが、施工の完全性を実現させるためには、その他諸々の周辺状況調べておかなければなりません。

         例えば、下地はどうなっているのか?

断続的に強酸が流れていたことを考えると、少なくともクラック部、もしかしたら全面がボロボロに劣化している可能性が高く、施工中に水の浸出があるかも知れません
コンクリート強度は大幅に低下している可能性があります。

施工は溝上に被さっている配管を切って、メクラを打って漏水を止めて、行うしかありませんが、施工中にそこから水漏れしてくる可能性、周囲から何らかの具合で、溝に酸が流れ込んでくる可能性も、考えられます。

施工の完全性を確保するには、こういった色々な可能性や“かもしれない”に”備える”必要があり、可能性の高いものに対しては、始めからそれを前提に(トラブル化しないように)、仕様を組まないといけません。

この修理は次のようにしました。

(1)所定部に切れ目を入れた後、現FRPを剥がす。
(2)下地の劣化したモルタルを高圧洗浄や電動ハンマーで可及的に除去する。
(3)プロパントーチで強制乾燥させる。
(4)湿潤面対応型軟質無溶剤エポキシプライマーを塗布する。
(湿潤面対応型にしたのは、万一湿潤面でも接着不良を生じさせないため。
軟質にしたのは強度の低下したコンクリートにかかるストレスをおさえるため。
無溶剤にしたのは工期の関係上、硬化を待たずに次の工程に移れるようにしたためです。)

(5)軟質エポキシのレジンモルタルでコンクリートの凹みを埋め戻す
  (同じく、コンクリート面にストレスをかけないためです。)

(6)水中硬化型耐酸エポキシ樹脂を使ったFRPライニングを行う。
  (この樹脂を選んだ理由は不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステルより硬化収縮  が小さく弾性係数が小さいのでコンクリート界面にかかる応力を小さくでき、樹脂が  過剰になってもクラックを生じず、施工中に酸が流れ込んできてもたいしたトラブル   にならないし、多少養生不足でも、設備の復旧ができるためです。)

 以上がこのときの設計内容です。トラブルの芽を摘む、というのは大体こんな事です。

  完全無欠の施工は在りませんが・・
  ・・トラブル防止の気配りで致命的な欠陥の発生確率は、減らせます。
施工トラブルには、色々なものがあり、個々の防蝕は、それによって寿命を左右されていますが、その発生を予知して対応策を組み込んだ仕様は、(トラブルを抱え込みにくいため)高い確率で長持ちします
      そして それは偶然ではない・・・・というのが全体の論旨です。

 トラブルは塗膜検査でリカバリー出来る、という考え方は、検査機能を過大評価しています。最も重要な検査は、目視を含めた感応検査であり、これには仕事を知り尽くした専門のインスペクター・・・一般には施工業者そのもの・・・が不可欠ですが、それでも見落とし見逃しはあります。
またそれを補助する検査機器の内、ピンホール等を探すホリデーディテクターは、電気の不良導体であるコンクリート下地の場合、鉄下地のときより、はるかに発見精度が落ち、使い物にならないのが現状であり、膜厚計に至ってはそれよりひどいという現状です。 

そうであるからこそ、コンクリートの防蝕の場合は特に、欠陥が出来にくい工法を選定する”ことが大事です。


    5)の“修理が効くかどうか”が大事というのは、次の様な事です。

  “長く持つ”という言葉には色々な捕らえ方があり、代表的な二つが 
        “絶対にビクともしない”という考え方と 
       “壊れてもすぐに直せる”という考え方です。

たとえば、グラスライニングは、反応容器等によく使われる耐蝕ライニングであり、 “絶対にビクともしない”派の代表ですが、誤って固いものをぶつけて部分的に壊したり、ノズルやマンホール等、端部の露出部の鋼を錆びさせて、その圧力でライニングが欠けたりして、使用不能になることがよく起こります。

          これの欠点は修理が効かないことです。

何千万円もかけた反応容器でも、上部のマンホールから誤ってボルトやスパナを落としたら、一瞬にしてパーです。 破損がほんの一部であっても、全部取り替えるしかありません。
この様なものの現実の耐用年数は、言ってみれば、“神様の言うとおり”、という世界であり、計算はできません。 
理論的?には、グラスライニングの耐用年数は百年以上でも、現実には、“確率的に”、はるかに短い寿命しか、ないのです。

       しかし、もし修理が容易に出来るなら話は別です。
メンテナンス性とはつまりそういうことであり、いくら壊れ易くても安価に,すぐ修理が効くなら、現実の問題として、耐用年数が長いのだ、という考え方です。
    (ちなみに、生物はそのシステムで生きており、メンテナンス機能を失う事=死 です。)
ただし、本当に安価かどうかは、壊れること、或いは修理することに大きな実害が伴わないかどうか、十分に検討しないといけません

防蝕設計は、この耐用年数に関る五つの要素を元に、状況適合性や、コストパフォーマンスという要素を加えて、総合的に行います.。

以下、ついでに6)としてコストパフォーマンスを追加して、(その悩ましさを)説明します。

               (注1追加)
6)コストパフォーマンス(費用効果比)
これは “考え得るあらゆる方法の中で、どれが一番得策か”、という総合的な判断をするための根拠(のひとつ)です。 
一見分り易いと感じますが、必ずしもそうではありません。
たとえば、(特定の仕様が何年持つか、明確だとして・・・実際にはあり得ない仮定ですが)

      100万円で1年持つ仕様と
      200万円で5年持つ仕様と
      500万円で10年持つ仕様と
      1000万円で200年持つ仕様と

    があった場合、どれが一番得かという問題を考えてみましょう。
小学校の算数なら金額を年数で割って小さい順に並べて、“ハイできました。”となるのですが、大人の実社会ではそうは行きません。

・金利を計算する人
・それに経済予測を組み入れる人、(防蝕技術の専門書には、こういった、多分世界中で誰も使ったことがないと思われる“計算式”が載っています。物好きな方は調べてみてください
・10万円で3ヶ月だけ持たせてくれという人、
・懐がさびしいので、とりあえず半年だけ持たせて、その間に資金を貯めるという人、
・200年も先までこんな設備を使うはずがない、という人、自分が死んだ先のことなど関係ない、という人、
・3年毎に改修工事をするので、3年で自然に剥がれるのがいい、という人
修理のために、工場の操業を止める時間がとれないので、工事費の大小より、操業を止めないやり方を考えてくれ、という人、
・自然には壊れないが、壊したいときにすぐに壊せるのがいい、という人、
・自分の定年まで持たせてくれ、という人

等、様々な状況で、様々な“正しい”意見と選択肢があるため、単純な算術だけで割り切ることなど、到底出来ません
結局、状況しだいでどれにも一番になる可能性があり、全部バツになる可能性もあるということです。

そのようなことを考えると、“どれが得か” なんて事は、防蝕技術者だけで決められるはずはありません
一般論として言えば、設備の置かれた状況と、関係者諸氏の色々な考えを 良く勘案し、丸く収める仕様が、一番よい仕様なのだ・・・ということで、医療におけるインフォームドコンセントと似た一面がありますが、防蝕設計の場合、関係者とはどこまでを言うのか、設備の置かれた状況とは、どの範囲までを考えるのか、加えてリサイクル、安全性、環境負荷、資源問題等と踏み込んでいくと、様々な利害や価値が錯綜し、頭痛薬を飲んで寝るしかなくなります。

結局はケースバイケースで臨機応変に、長年の経験を元に、諸々を勘案して、適当“勘で決める”、ということになります。 
    “なんだ!!いい加減じゃないか!”、と言われそうですが、その通りです。  
     文字通り“加減のいいポイント”を捜すのが、総合判断というものです。

以上、単純な計算ではない!ということだけでも納得していただければ幸いです。                                                    
ともあれファンデーション#123含浸塗り重ね仕様は、我々の長年の防蝕工事の経験に基き、周辺の色々な事を勘案して、総合的に判断して決めたものです。

 コンセプトは、「誰がやっても、トラブルを起しにくい耐蝕塗装」です。

コンクリート防蝕のトラブルの事例を調べ、何が問題だったのか、失敗しないため、何が必要で何が不要か、詳細に検討した結果の対応策を、材料と仕様に詰め込んであります。  

これが世界のコンクリート防蝕の標準仕様だ!(やや大袈裟か)・・我々のです。

では、忘れっぽい人のために、その特徴をもう一度要約します。

(1)材料は広範な化学物質に対する優れた耐蝕性と、固形物に対する耐磨耗性を持つ。
(2)短時間で多層塗り重ねができるため、環境遮断性能を望みのレベルまで効率的に  かなり正確に調整できる。

(3)浸透型接着のため、長期的に接着が安定している。
  (コンクリートによる塗膜補強効果(カミさん効果)も十分に発揮される)

(4)浸透性とレベリング性が良いため、ピンホールができにくく、硬化に必要な水分を自  身が正確に周囲から調達するため硬化が絶対にバラつかない等、材料特性が、塗  膜欠陥を発生させない働きをする。これは設計上、安全率が小さくて良い事を意味  し、薄い膜厚でも信頼性が大きいことを意味する。(資源の無駄遣いをしなくて済む  。)

(5)硬化が抜群に早く工法が極めてシンプルなため、施工が早く、費用が安い。

(6)上記と同じ理由で修理費が安い!   
 
 (つまり誰でも失敗せず施工出来て、高性能で低コスト!・・と・・言いたい訳です)

                =====以上=====
この設計コンセプトが、皆様のコンクリート構造物の効率的な保全のお役に立てば、幸いです。
尚、直射日光や強い紫外線にさらされる箇所には、同じ作業性を持ち、耐UV性が優れたファンデーション#129をお使いください。


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