シラン含浸による撥水処理（浸透型撥水材、シラン系止水浸透液とも呼ぶ）は、Surfaceに連続した塗膜を形成しない機能性コーティングです。有効成分であるアルコキシシラン（イソブチルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシランなど）がコンクリート、モルタル、レンガ、天然石の毛細管に吸引されて浸入し、孔壁上で加水分解と縮合を遂げて –Si–O–Si– 結合でアンカーされます。配向した非極性のアルキル鎖が孔の内側を向き、孔壁は親水的から撥水的へ変化します。ここで二つの効果が同時に現れます。塩化物イオンや凍結Prevents剤を溶かし込んだ水の浸入は抑制される一方、空隙の断面積は保たれるため内部の水分は水蒸気として外へ逃げられます。この呼吸する止水特性が、海面構造物の飛沫帯や橋梁、凍結Prevents剤環境、石貼り外壁で本処理が指定される理由であり、止水シートや塗膜系止水の代替として選ばれる理由ではありません。
TL;DR — Performanceを決めるのは塗Film Thicknessではなく浸透深度と撥水率です。公表されている合格基準は、染色法による浸透深度 3 mm以上、吸水率低減率 90%以上、塩化物イオン吸収低減率 80%以上、シラン有効成分含有量 98%以上（JTS/T 236-2019 の測定運用）。標準的な使Coverageは液剤で 250〜350 g/m²、ペーストで 350〜450 g/m² を2回に分け、間隔は3〜6時間、Application後 24時間は雨ざらしを避け、加水分解・縮合の完了まで約7日間を要します。正面水圧には耐えず、ひび割れを橋渡しすることもできないため、上塗りや接着を伴う場合は現場での初品確認が必須です。
1. 主要データ早見表
- 有効成分量：シラン有効成分 98%以上（JTS/T 236-2019 の測定運用）。イソブチルトリメトキシ／トリエトキシシラン単体のメーカー公表値は活性シラン 98.9%以上、シロキサン 0.3%以下、塩化物イオン 0.01%以下。
- 浸透深度：染色法で 3 mm以上。強度別では C45 以下の通常コンクリートで 3〜4 mm以上、C45 超の高強度コンクリートでは 2〜3 mm以上。
- 水と塩化物の抑制：吸水率低減率 90%以上、塩化物イオン吸収低減率 80%以上（製品資料では90%以上を掲げる例もある）。
- 使Coverage：液剤 250〜350 g/m²、ペースト 350〜450 g/m²。同一面で2回に分け、回の間隔は3〜6時間。
- 反応と初期保護：Application後24時間は降雨・散水・踏圧を避け、加水分解・縮合の完了まで約7日。
- 環境耐性の確認：飽和 Ca(OH)₂ 溶液に21日浸漬して異常なし、−15 ℃〜20 ℃の凍結融解50サイクルでひび割れなし、5% NaCl 中性塩水噴霧300時間。
- Stone保護材（JC/T 973-2005）：飾面型の止水グレードは優良品 85%以上、一等品 70〜85%、合格品 50〜70%。水系品の VOC は 200 g/L 以下、溶剤型はベンゼン 0.5%以下、トルエン＋キシレン 10%以下。底面型はセメント付着強度の低下 5.0%以下で、抗浸透試験で水斑なし。
- スケール：アルコキシシラン単分子はサブナノ〜1 nm 程度で 10 nm 超の毛細管へ浸入できる一方、アクリル系乳液粒子は 50〜500 nm 帯に分布しSurfaceで皮膜を形成する。この寸法差が両者の挙動の違いの物理的な由来です。
- 濡れの判定：水接触角が 90°超で撥水、150°超で超撥水。シラン処理面は一般に 100°〜120° で、微細な凹凸を造らずに水を弾きます。
2. 作用機構：孔壁の化学修飾と毛管圧の符号反転
2.1 まず加水分解、その後縮合
アルコキシシランは R–Si(OR′)₃ と表記されます。R はメチル、イソブチル、オクチルなどの非極性基、OR′ は加水分解可能なエトキシ基またはメトキシ基です。孔隙へ浸入した液中の吸着水がエトキシ基を加水分解してシラノール（Si–OH）を生成し、エタノールを遊離させます。続く縮合反応ではシラノール同士、および母材Surfaceの水酸基——コンクリートでは C-S-H ゲルや石英の Si–OH、Stoneでは珪酸塩鉱物の M–OH——と反応して –Si–O–Si– の網目が孔壁にアンカーされます。アルキル鎖が間隙内側を向いて配列するため、Surfaceエネルギーは無機Surfaceの 500〜1000 mJ/m² から 20〜30 mJ/m² 程度まで下がり、接触角は 100°を超えます。生成したエタノールと水は分子が小さいため再度外側へ拡散し、孔隙は閉塞されず修飾されます。
2.2 水は止め、水蒸気は通す理屈
毛管吸水は Young–Laplace 式に従います。親水的な孔隙（θ < 90°）では液面が水側へ凹み、付加圧が負となるため水が内部へ引っ張られます。孔壁が撥水化すると（θ > 90°）符号が反転し、水は外部から圧力をかけないと入れなくなり、細孔ほどその効果は大きく現れます。一方、水蒸気移動はHumidity勾配駆動の分子拡散であり液面を形成しないため、撥水化の影響を受けません。すなわち単一の修飾で、水に運ばれる塩化物イオン・凍結Prevents剤・溶存 CO₂ を遮りながら構造物の内部乾燥は続けられることになります。これが呼吸する止水の前提であり、水斑や凍害を避けるための要点です。
2.3 塗膜系が受け持つ領域
アクリル弾性塗料、ウレタンやアスファルト系のシート、エポキシ系シーラーといった塗膜系は、連続性とFilm Thicknessで水を遮るため正面水圧に耐え、微細なひび割れを橋渡しできます。ただし蒸気透過を妨げ、下地が湿潤しているとふくれや剥離を起こしやすくなります。含浸型のシランはFilm Thicknessとして機能せず、ひび割れの橋渡しも正面水圧への耐性も持ちません。意匠を変えられない箇所、皮膜の剥離が許されない箇所、構造物の排湿を維持したい箇所で選ばれる位置付けです。実務では構造自止水、浸透撥水、仕上げ塗膜を重ねて設計し、単一製品に全てを期待しません。
3. 材料ルートの比較
| ルート | 代表的な成分 | サイズ | 浸透とアンカー | 使用上の性格 | 主なリスク |
|---|---|---|---|---|---|
| シラン単量体（現行主流） | イソブチル／オクチルトリエトキシシラン | サブナノ〜1 nm | 孔隙深部まで到達。Si–O–Si でアンカー。副生成物はエタノールと水 | 浸透深度3〜4 mmが可能、有効成分98%以上、意匠を変えない | 下地含水率が高いと早期に反応。引火点と臭気には換気が必要 |
| シロキサン低縮合物 | 部分加水分解メチルシロキサン | 数 nm〜数十 nm | 表層0〜2 mmに滞留し、細孔径でふるい止められて開口部を封止 | 初期の撥水が見かけやすく、表層の粉化を抑える | 大型分子はSurfaceで濾され、通気性と深度が低下 |
| アルカリMetalケイ酸塩 | メチルシリケートナトリウム／カリウム | イオン状水溶液 | Ca²⁺ と反応しメチルシリケート不溶物を孔隙内に析出 | 安価でApplicationが容易 | アルカリ環境で早期失効。白華を残しやすく、表層含水率を上げる |
| ナノ・フルオロシラン複合 | ナノ SiO₂、フルオロシラン、シリカゾル | 粒子10〜100 nm | 孔壁修飾と微細凹凸の二段構え | 接触角と転落角が共に向上し超撥水へ接近 | 微細構造が摩耗に弱く、機械的耐久性が限界因子 |
混同しやすい点として、撥水コーティングには二系統あります。超撥水型は微細凹凸を造って 150°以上を得るSurface構造型、シラン含浸は化学組成だけを変えるSurface化学型です。後者には剥離する皮膜がなく母材と生涯を共にしますが、水の弾き方は穏やかでセルフクリーニング機能は持ちません。
4. Performanceの測定方法
4.1 撥水率と吸水率低減率
撥水率は処理前後の吸水量から算出します。撥水率 =（1 − W処理 / W無処理）× 100%、ここで W は規定水中浸漬における単位面積当たり吸水量（kg/m² または g/m²）です。断熱材料では GB/T 10299-2011 として独立した試験方法があります。コンクリート防護では吸水率低減率が用いられ、公表値は 90%以上が合格基準です。比較性を決めるのは三点。JC/T 973-2005 が定める 60 ℃±2 ℃ での乾燥条件、試験前に反応期間 7 日を経ていること、そして無処理対照と同じ岩種・同じ配合から採った試料であることです。
4.2 染色法による浸透深度
コアあるいは新たに割った破面に指示薬を噴霧すると、処理層は発色せず未処理層だけが発色するため、無発色層の厚さが浸透深度となります。判定基準は 3 mm以上。実験室では間隙構造測定や塩化物イオンの深さ方向分析を併用します。深度を左右するのは三要因で、母材の強度と間隙構造（C45以下で3〜4 mm、C45超で2〜3 mm）、下地の含水率、そして単位面積当たり吸い取り量です。Inhalation量が不足すると改質層が不連続になります。この種の材料は吸い込み量と間隙構造が合否を決め、塗Film Thicknessの測定値には工学的意味がありません。
4.3 塩化物イオン吸収低減と環境試験
耐塩化物Performanceは塩化物イオン吸収低減率 80%以上が公表基準です。海景環境や凍結Prevents剤を使う構造物では、これに加えてアルカリ浸漬（飽和 Ca(OH)₂、21日）、凍結融解（−15 ℃〜20 ℃、50サイクル）、塩水噴霧（5% NaCl、300時間）を材料選定の確認項目に置くのが通例です。設計のより所は JTS 153-2015（海上構造物の耐久性設計）および TB/T 3228-2010（鉄道コンクリート構造物の耐久性補修・防護）です。
5. 規格と要求値の対照
| 規格番号 | 名称 | 対象 | 本件で関連する内容 |
|---|---|---|---|
| JT/T 991-2015 | 橋梁コンクリートSurface防護用シランペースト材料 | 橋梁用シランペーストの製品規定 | 浸透深度、吸水率低減、塩化物イオン吸収低減などの材料指標と試験方法 |
| JTS 153-2015 | 水運工事構造耐久性設計規格 | 港湾・海事構造物の設計 | 飛沫帯と塩化物環境におけるSurface浸透防護の選定逻辑 |
| JTS/T 236-2019 | 水運工事コンクリート試験検査技術規格 | 受入試験と試験方法 | シラン有効成分は98%を下回らない。アルコール残存量を管理 |
| JC/T 2273-2014 | シラン／シロキサン建築保護材の有効成分および有害物質測定方法 | 成分分析 | GC-MS による有効成分定量と有害物質測定の手法根拠 |
| TB/T 3228-2010 | 鉄道コンクリート構造耐久性補修および防護 | 鉄道構造物の防護・補修 | 含浸系材料の適用条件と併用工夫 |
| JC/T 973-2005 | 建築装飾用天然石保護材 | Stone保護材の製品区分と試験 | 止水グレード 優良品85%以上／一等品70〜85%／合格品50〜70%、水系VOC 200 g/L以下、ベンゼン0.5%以下、トルエン＋キシレン10%以下、底面型の付着強度低下5.0%以下、乾燥機60℃±2℃、老化箱は500W直管高圧水銀灯 |
| GB/T 10299-2011 | 断熱材料の撥水試験方法 | 撥水率の試験方法 | 撥水率の定義と算出式の一般的な準拠 |
上表は公開資料に基づく整理です。規格は改訂されるため、正式な選定・合否判定は現行の有効版規格本文、設計書、メーカー出荷試験成績書に従ってください。
6. Application条件と工事管理
6.1 下地条件：乾燥と開放孔隙
下地は十分に乾燥していることが前提で、水溜まり、油脂、型枠離型剤、粉吹きがなく、ひび割れや蜂巣は先に補修します。浸透型防護は欠陥を封じる機能を持たないためです。既設コンクリートでは炭化層、汚物、旧塗膜を除去して開放孔隙を出す必要があり、既に塗装や止水層がある面では材料が入らないためApplicationしても無効です。
6.2 2回Applicationとウェットオンウェット
同一面で液剤 250〜350 g/m²（ペーストは 350〜450 g/m²）を2回に分け、1回目がSurface乾燥してなお反応中の3〜6時間後に2回目をApplicationして連続した吸い込みを作ります。鉛直面は流掉を防ぐため下方から上方へ進めます。床版は低圧でたっぷり撒布します。気温は5 ℃〜35 ℃、下地Temperatureは露点より3 ℃以上高く、降雨24時間前と強風・浮塵時は中止します。
6.3 初期保護と反応完了
Application後24時間は降雨・散水・踏圧を避け、材料が内部へ移動し加水分解を続ける状態を守ります。縮合反応は約7日で完了し、その後は撥水状態が安定します。合否試験、上塗り、貼り付け、目地詰めはいずれもこの期間経過後に設定し、初品で確認します。
6.4 数量積算と取引条件
積算は設計使Coverage × 面積 × 損耗係数で行います。粗面の高孔隙下地は緻密で平滑な面より吸い取り量が20〜50%多いのが普通で、損耗係数は現場試験面で実測して決めます。国外向け取引は EXW／FOB 条件でのみ見積もりを提出します。Packaging、引火点、輸送条件は溶剤系と水系系で異なるため SDS と約定条項で確認してください。
7. 工学的限界：この処理にできないこと
7.1 正面水圧に耐えず、ひび割れも橋渡ししない
撥水は毛管圧の符号反転に依拠しており、その力は限定的です。地下部のスラブ、水槽内壁、屋根の溜まり水など長時間の正面水圧は透過してしまうため、シートや構造自止水で対応します。塗膜のような力学的連続性がないため既存ひび割れを跨げず、亀裂部からの漏水は先にシールまたは柔軟化Treatmentが必要です。
7.2 上塗り・接着界面のリスク
反応後の孔壁は低Surfaceエネルギーとなるため、水系塗料の展着性やセメント系モルタル、タイル接着剤のアンカーは阻害されます。未反応のペースト残留分も界面に悪影響を及ぼします。後工事で塗装、貼り付け、目地詰めが控える場合は、反応完了後に現場で付着強度の初品（クロスカットまたは引抜き）を必ず実施し、不合格なら研磨、未処理の開放面を残す、相性下地塗料の採用で界面を回復させます。
7.3 高強度・打設直後・プレキャスト部材
C45超では間隙が微細化し、到達深度は 2〜3 mm に低下します。Inhalation量の増大または低Viscosity系への変更で補い、乾燥期間を延ばします。打ち立てのコンクリートは水和・アルカリ度・含水率が安定するまで待ちます。早すぎるApplicationは孔隙内の水が反応を止めます。プレキャスト部材では型枠オイル残りが隠れた失効原因になりやすく、Application前に濡れ性を確認します。
7.4 白華と水斑は原因の順序を守る
白華（可溶性塩が水に伴いSurfaceへ運ばれ析出する現象）や水斑の根源は、水が入る、あるいは内部の蒸気が排出できないことにあります。Surfaceだけ処理して背面と目地を開いたままにすると、内部の湿潤期間を延ばす結果になります。Stoneの底面型は JC/T 973-2005 でセメント付着強度の低下 5.0%以下、抗浸透試験で水斑なしと管理され、排湿経路を保つ狙いがあります。対策はまず給水経路を断つ、次に塩を管理する、最後に撥水処理をする。順序を逆さにすると多くの場合無効です。
8. 適用シーンと選定ロジック
| シーン | 主な侵襲 | 推奨する工法 | 撥水処理単独で不足する理由 |
|---|---|---|---|
| 港湾・橋梁の飛沫帯 | 塩化物侵入、凍結融解、中性化 | シラン含浸 250〜350 g/m² を2回＋ひび割れ補修。JTS 153-2015 で照査 | —（本処理の得意領域） |
| 橋面と凍結Prevents剤環境 | 塩溶液の浸透、鉄筋腐食による膨張破損 | 目地のシールを先行させ、その上で撥水処理 | 継手を開いたままでは水がDirect流入 |
| 打放しコンクリートと歴史的ファサード | 雨水、汚れ、水斑 | 低Viscosityのシランまたはシロキサン。意匠と通気を保持 | 塗膜系は光沢を変え蒸気を閉じ込める |
| 磨きStoneの敷居・外装パネル | 油脂、変色、アルカリ分浮き | 飾面型を止水または防汚で選定し、裏面は底面型で処理 | Surfaceのみだと板内部に水が滞留 |
| 地下構造物の裏面（負側） | 正面水圧のある漏水 | 浸透結晶系またはポリマー改質型の剛性止水 | 毛管圧の反転だけでは水圧に不足 |
| 後工事で塗装・接着する下地 | 続く工事との適合 | 付着初品の結果で工事順序を決める。塗装部は撥水処理を避ける | 低Surfaceエネルギー面へのDirectly Apply塗りはリスク大 |
9. 参照規格と関連記事
- シラン含浸材料の製品・試験・設計の根拠：JTS 153-2015、JT/T 991-2015、JTS/T 236-2019、JC/T 2273-2014、TB/T 3228-2010。
- 天然石保護材の区分：JC/T 973-2005（SJ/RJ、FS/FY、SM/DM の分類、乾燥機 60 ℃±2 ℃、老化箱は500 W直管高圧水銀灯）、撥水率試験方法：GB/T 10299-2011。
- シラン単量体（イソブチルトリアルコキシシラン類）のメーカー公表値および国内第三者試験機関が公表する含浸材料の試験項目と判定基準。
- 当サイト関連記事：接触角と濡れの理論（Young、Wenzel、Cassie-Baxter）、ナノ SiO₂ による撥水改質、超撥水コーティングの機械的耐久性、建物ファサードのナノ防護、Stoneの防油汚染保護材、コンクリート用閉塞下塗り・耐アルカリ上塗り。
10. よくある質問
シラン含浸と透明止水塗料は同じものですか。
異なります。透明止水塗料は塗膜型で、連続した樹脂膜により水を止め、透湿を妨げ、微細ひび割れを橋渡しできます。シランは浸入して皮膜を残さず、孔壁の化学状態で水を遮り、呼吸性を維持します。
現場でApplication不良を見抜くにはどう確認しますか。
二つの指標で判定します。染色法による浸透深度（3 mm以上）と、無処理対照に対する吸水率低減（90%以上）。Surfaceで水が玉になるだけでは妥当な判定になりません。未反応の残留成分がSurfaceに残って玉を作り、孔隙内部に届いていない合図であることすらあります。
処理後に塗装や貼り付けはできますか。
初品確認が前提です。反応後の孔壁はSurfaceエネルギーが低いため、水系塗料の展着性やセメント系接着材料のアンカーが低下します。処理からおおむね7日後にクロスカットまたは引抜き試験を実施し、不合格なら研磨、開放面の部分未処理、適合下塗り材の採用で界面を回復させてください。
水系と溶剤型はどちらが良いのですか。
分子サイズとApplication性で差が出ます。溶剤型のシラン単量体は低Viscosityで深部まで浸透し、有効成分は98%以上を確保しやすい半面、引火点と臭気があります。水系の多くはマイクロエマルションか低縮合物で、環境性とApplication性は良いものの、深度と透湿はやや劣ります。Stone保護材では JC/T 973-2005 が水系のVOCを200 g/L以下、溶剤型のベンゼンを0.5%以下、トルエン＋キシレンを10%以下と定めています。
高強度コンクリートほど要求深度が低いのはなぜですか。
水和が進行して間隙が微細化し、連続性が低下するため、材料は物理的にそれ以上進めません。C45以下で3〜4 mm、C45超で2〜3 mmという階層化は到達可能性の設定であって、Performanceが劣るという意味ではありません。緻密なコンクリート自体が塩化物浸入を遮る基礎を持っています。
防食塗装の代わりに使えますか。
使えません。本処理が対象とするのは孔隙を通じた水・塩化物・溶存 CO₂ の移動です。鉄筋腐食による膨張破損が始まっている、かぶり厚が不足している、活動ひび割れがある場合は、補修や防食対策が先です。露出した鉄筋や鋼部材は塗装系の領域であり、含浸処理では代替できません。
有効期間はどのくらいで、再Applicationの判断は。
改質層は母材内部にあるため剥離する皮膜がなく、失効は中性化、摩耗、新たなひび割れによる経路の再開として現れます。再Applicationは暦ではなく現場での撥水率の再測定で判断します。業界資料では有機ケイ素系保護材の有効防護期間が10Years or moreと紹介されていますが、暴露条件と再測定の結果で判断してください。
Last updated: 2026-10-08 ｜ 根拠と公開情報：浸透深度3 mm以上、吸水率低減率90%以上、塩化物イオン吸収低減率80%以上、飽和 Ca(OH)₂ 浸漬21日、−15 ℃〜20 ℃凍結融解50サイクル、5% NaCl 塩水噴霧300時間は、JTS 153-2015、JT/T 991-2015、JC/T 2273-2014、TB/T 3228-2010、JTS/T 236-2019 に紐づく国内第三者試験機関の公表項目です。液剤250〜350 g/m²、ペースト350〜450 g/m²、2回Applicationの間隔3〜6時間、Application後24時間は降雨を避け約7日で反応完了、強度別の浸透深度3〜4 mm／2〜3 mmはメーカー公開の製品・Application資料に基づく数値です。Stone保護材の等級は JC/T 973-2005 によります。数値は間隙構造、含水率、温Humidity、配合により変動するため、現行規格本文・設計図書・現場試験面の実測で照査してください。執筆者：Kexin New Materials（広東）有限公司技術チーム。国外向け取引は EXW／FOB 条件でのみお見積もりいたします。