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「コンクリートの劣化を防ぐ、屋上防水工法」 国井 玄雄 （有）ＫＢＬ １．はじめに わが国の都市部では多くのコンクリート造りの建物が建設されている。 コンクリート造の建造物に雨水が透水すると、急速に劣化が進み耐久性が 損なわれる。 透水を防ぐ目的で建物の屋上には各種の工法による防水対策が施されて いる。しかし、防水効果がコンクリート構造体の耐用年数と同等の期間持 続する工法は未だない。本工法はコンクリートの劣化を防止する屋上防水 対策を施し建物の耐久性を向上させることを目的とする。 ２．従来の防水工法 従来の屋上防水工法は、アスファルト防水、シート防水、塗膜形成防水等があ る。これらの工法はコンクリートの表面を覆い雨水を遮断することを目的に施す。 コンクリート自体には透水を防ぐ抜本的な対策を施こさない。 又、従来の防水材は有機物であるため、どのような工法で接着しても無 機物（コンクリート）とは一体にならない。 コンクリートと防水材は熱による伸縮率が異なるため、寒暖の繰り返し により接着面が分離する。しかも何度も重ね合わせる程早く分離する結果 となっている。さらに風雨、酸化、紫外線、微生物等の影響で防水材（ア スファルト、高分子仕上材）が劣化し剥離する。１）２）３） コンクリートと防水に使用する材料のミスマッチが原因で発生する分離 や剥離は、施工技術を向上させても防ぐことは難しい。 したがってどの工法による防水対策も１０〜１５年毎に改修を繰り返し ている。 ３．浸水と微生物によるコンクリートの劣化 コンクリートの練り水は打設後、比重の差により分離してbleedingし、 硬化が始まると水和反応に使われるため、再び内部に戻る。この現象によ りコンクリート内部「水みち」ができる。表層から内部に貫く「水みち」 はコンクリートが硬化した後entrapped air等と共に内部で空隙となり雨水 の透水路になる。 コンクリートの劣化は透水や酸化ガスの影響により表面から進行する。 劣化の最大の原因は吸水と放水の繰り返しが引き起こす酸化の促進とアル カリ分の流出によるｐＨの低下である。 コンクリートの表面が酸性に傾きｐＨが９以下に至ると微生物（カビ、 細菌、藻）が繁殖しやすい条件域になる。微生物類が繁殖すると急速に酸 性化が進み、劣化が加速される。 コンクリートの防水対策を完全に施す工法と微生物による劣化を防ぐ工 法とは相通じる。 ４．本工法のコンセプト 本工法はコンクリートの表面に貼り物や塗膜を作らず、コンクリート自 体が吸水と透水を防ぐことを特徴とする。
本工法の三つの特徴 Ａ．本工法はコンクリート自体が透水を防ぐ機能を付加する。 Ｂ．コンクリートの表層部を緻密なセラミックに変換して吸水を防ぐ。 Ｃ．コンクリートの劣化要因を光触媒反応で分解して耐久性を高める。 ５．吸水を防ぐ浸透性プライマー（Ｃ−３０） コンクリートの透水を防ぐには「水みち」から内部の空隙に至る透水路 を遮断することがもっとも重要なポイントになる。 本工法はコンクリートスラブの表面にプライマーＣ−３０を塗布し「水 みち」から内部に浸透させて、内部の空隙で硬化させ表層をセラミック化 し吸水と透水を防ぐ。 プライマーＣ−３０の物性 イ．本剤は二種類のシロキサン化合物とシランカップリング剤からなる 常温硬化型の無機塗料であり，硬化後無色透明で硬い（７Ｈ）塗膜 を形成する。 ロ．本剤に硬化促進剤を５％配合すると指触乾燥時間を８分間に短縮す ることができ塗布後２時間で５Ｈに、３時間後に６Ｈに、５０時間 後に硬度７Ｈの塗膜を形成する。(JIS K5404) ハ．本剤はエタノールをベースにしている。その表面張力は水の値の３ 分の１以下であり溶剤型塗料の主成分（トルエン）の値よりも小さ い。したがって本剤は溶剤や水が浸透することができないほど微細 なピンホールや毛細管の内まで浸透して硬化する。各液体の表面張 力の比較を、表１に示す。 ニ．本剤はコンクリートの成分と同一成分（ケイ素）を含む。塗布後双 方のケイ素が結合して硬化しコンクリートと一体になるため分離も 剥離も起きない。 ホ．本剤をガラスに塗布した試料を水中に５００時間漬けた後に塗膜の 硬度を測定した結果、７Ｈであり、３．０００時間漬けた後でも６ Ｈを保ち硬度の低下が殆どない。又試料を２〜３時間乾燥させると 、塗膜の硬度は元の７Ｈに戻る。（写真１） へ．本剤をコンクリート容器の内側に塗布して硬化させた後、水を入れ ５００時間後でも，表面に水の滲みがなく完全に吸水と透水を防止 した。（写真２）
表１ 表面張力の比較
６、耐水性のトップコート（光触媒塗料） 本工法は、プライマーＣ−３０の上に耐水性の光触媒塗料を塗布し、疎 水性の表層を形成してコンクリートの表面を保護する。疎水性の表層部に は水が付着しても中にまったく吸水しなくなる。（ 写真３）
耐水性光触媒塗料の性能(ＫＢＬコートＧＣ) ６） イ．本剤はプライマーＣ−３０と同じくケイ素を含み硬化後はプライマ ーと一体となるので層間剥離を起こさない。 ロ．ガラスに塗布すると鉛筆硬度７Ｈの硬い塗膜を常温で形成する。こ の試料を水中に１．０００時間漬けた後の硬度も７Ｈであり塗膜の 硬度低下がない．この塗膜でコンクリートの表面を覆うと風雨によ る物理的劣化と酸、アルカリ、塩分、酸化、紫外線、等の影響で起 きる化学的劣化を防ぐことができる。各種の塗料が形成する塗膜の 硬度を表２に示す。 ハ．光触媒反応による酸化力でコンクリートを腐食劣化する微生物（カ ビ、藻、細菌）を殺菌し繁殖を長く抑制する。 表２ 各塗料の塗膜の硬度比較
７．透水防止対策 万一、コンクリートの表層部が破損し水が浸透した場合に備えて本工法 で使用するコンクリートには空練時にベストンＡを６％配合しておく。ベ ストンＡは水和反応時にコンクリート中の水酸化カルシウムを吸着して珪 酸カルシウムに変換し、ゲルの膨潤によりコンクリート中の空隙を充填し て水密性を高めて透水を防ぐ。ベストンＡは３０年以上前から建物や構造 物に使用されている実績がある。 ８．施工方法 Ａ．ベストンＡを配合したコンクリートを打設する。 Ｂ．養生期間を経た後、プライマーＣ−３０を塗布し内部に浸透させて硬 化させる。（２００t/u＝３０ｇ〜６０ｇ） Ｃ．プライマーＣ−３０が硬化後（４〜５時間）耐水性光触媒塗料（ＧＣ） を塗布する。（１５０t/u＝１５ｇ〜４０ｇ） 本工法は短時間で防水層を形成することができるので工期を大幅に短縮 することができ、乾燥後の防水材の重量は１００ｇ/uと軽い。又、本工法 は従来の塗膜防水と同等の価格で施工することが出来る。 ９．本工法による防水効果 本工法に使用するプライマーＣ−３０はコンクリートに浸透して一体に硬 化し、表層部が高密度のセラミックに変換するため、その後水が浸透するこ とができなくなる。さらに耐水性の光触媒塗料で覆われた表層部はまったく 吸水しなくなるため、寒冷地でも凍害による破損が起きない。（写真４） さらにコンクリートから白華の発生がないのでｐＨの低下もない。塗布面 に光が当たると光触媒反応が起きコンクリートを劣化させる要因（微生物、 化学物質）を分解するため耐久性が飛躍的に向上する。又、本工法による防 水材はコンクリートの内部で一体に硬化するため，建物解体時に防水材の廃 棄物が発生しない。
１１．むすび 多孔質の物体の表面に水の浸透を防ぐ保護層を形成すると、劣化を促進す る要因が排除されるため、耐久性が飛躍的に向上する。本工法により施工を した防水材はコンクリートと一体であるため防水効果は，構造体のコンクリ ートの耐久性と同等の期間持続することになる。本工法による吸水と透水を 防ぐ工法はすべてのコンクリートの保護に応用することができ、さらにコン クリートの二次製品、人造石、自然石の防汚と劣化防止にも応用することが できる。今後は光触媒防水協会を設立し、実証施工を重ねて広く普及させた い。
本文は「建築仕上技術」２月号、工文社（２００２年）に発表した論文です。
参考文献 1，井上真由美：“微生物の知られざる世界”ｐ１６１〜１７２）， アグネ承風社（１９９２） 2，鶴田 健 ：“ポリマー含浸コンクリート製品の開発の経緯と適用例” 土木技術，vol.55.no,2(2000) 3,福島敏夫：“地球環境問題に対応した建築用高分子仕上塗材の寿命予測” マテリアルライフ学会，第６回研究発表会（１９９５） 4，山崎 武：“セメント，コンクリートＱandＡ” （財）セメント協会，（１９９６） 5，国井玄雄、井上真由美： “ＰＣタンクに発生するカビ対策” マテリアルライフ学会，５「４」（１９９３） ６，国井玄雄、井上真由美 ：“超耐水性の常温硬化型の光触媒塗料” 建築仕上技術，ＶＯＬ２４，ＮＯ，２８６（１９９９） 7．長田雅夫：“設計事務所から見たポリマーセメント系塗膜防水” ＰＲＯＯＦ，ＶＯＬ１５，ＮＯ，１８０（２００１）
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