(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保存しようとする地盤の表面に和紙、ガーゼまたは木綿布などの樹脂液が透過しにくい濾過材を敷設し、該濾過材の上部を織布、不織布などのマットで覆い、アクリル樹脂やシラン系樹脂などの樹脂液を前記マットに供給することにより前記濾過材とマットとの間に液膜として保持し地盤表面に拡散させて地盤中に含浸させることを特徴とする樹脂液の地盤含浸方法。
【請求項２】
前記樹脂液は、タンクに貯留されており、該タンクに連通する複数のチューブを介して前記マットの上方に配置される一または複数の滴下口から滴下されるものであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂液の地盤含浸方法。
【請求項３】
保存しようとする地盤の表面に和紙、ガーゼまたは木綿布などの濾過材を敷設し、該濾過材の上部を織布、不織布などのマットで覆い、アクリル樹脂やシラン系樹脂などの樹脂液を前記マットに供給することにより前記濾過材を介して地盤表面に拡散させて地盤中に含浸させる樹脂液の地盤含浸方法であって、
前記樹脂液として、はっ水タイプのシラン系樹脂、および固結タイプのシラン系樹脂を単独で若しくは混合して、またはこれらとアクリル樹脂若しくはウレタン樹脂を混合したものを用い、はっ水タイプのシラン系樹脂を固結タイプのシラン系樹脂より先行して地盤中に含浸することを特徴とする樹脂液の地盤含浸方法。
【請求項４】
保存しようとする地盤の表面に和紙、ガーゼまたは木綿布などの濾過材を敷設し、該濾過材の上部を織布、不織布などのマットで覆い、アクリル樹脂やシラン系樹脂などの樹脂液を前記マットに供給することにより前記濾過材を介して地盤表面に拡散させて地盤中に含浸させる樹脂液の地盤含浸方法であって、
前記樹脂液として、はっ水タイプのシラン系樹脂、および固結タイプのシラン系樹脂を単独で若しくは混合して、またはこれらとアクリル樹脂若しくはウレタン樹脂を混合したものを用い、はっ水タイプのシラン系樹脂または固結タイプのシラン系樹脂を先に含浸させ、次いでアクリル樹脂やウレタン樹脂を含浸させることを特徴とする記載の樹脂液の地盤含浸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば土構築物遺跡を展示・保存する上で好適な樹脂液の地盤含浸方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土工工事中等で住居跡、水路跡および墓跡などの遺跡に遭遇した場合、文化財保護の見地からこれら遺跡の保存が要望される。
【０００３】
これらの土構築物の遺跡を地盤とつながった状態で展示・保存する場合、地盤の乾燥・土中塩分の析出、植物・苔・カビの繁殖および虫の繁殖による地盤の損傷を防止するために、地盤表面或いは掘削壁面からエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン系樹脂、シラン系樹脂などの樹脂液を含浸させて、当該箇所における土の補強と土中水分の遮断を行っている。
【０００４】
この樹脂液の含浸方法として、地盤表面に通気性マットを敷設し、上方に注入パイプを設置して通気性マットに注射器で樹脂液を注入して地盤中に含浸させる連続法（たとえば、特願平８−２８１１１３号を参照）と、ジョロや噴霧器等で樹脂液を地盤表面に散布して自然含浸させる散布法とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法には以下のような技術的な課題があった。すなわち、連続法にあっては、通気性マット等の不織布は透過率（目が粗い）が大きいため樹脂液がパイプ吐出口直下近傍に集中し、地盤表面上に面的に拡散しないので含浸効率が悪い。一方、散布法にあっては、含浸作業が勤務時間内に限られ、また断続的になるため、樹脂含浸のために一度形成された毛管通路に作業中断によって空気が入り、以後、樹脂液が含浸しにくくなる。
【０００６】
このように樹脂液の含浸が湿潤地盤のごく表層にとどまり、内部深くまで及ばないだけでなく、樹脂液を全面に均一に含浸させられなかったため、樹脂による土の補強効果が不十分となり、乾湿の繰り返しによって樹脂含浸層がひびわれて剥れたり、塩分の析出や苔・虫などの繁殖を防止できないことが多かった。またその結果として、保存遺跡に損傷を受ける場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、人手間をほとんど必要とすることなく実施することができながら、地盤中に樹脂液を均一かつ連続的に供給することができる樹脂液の含浸方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明は、保存しようとする地盤の表面に和紙、ガーゼまたは木綿布などの樹脂液が透過しにくい濾過材を敷設し、該濾過材の上部を織布、不織布などのマットで覆い、アクリル樹脂やシラン系樹脂などの樹脂液を前記マットに供給することにより前記濾過材とマットとの間に液膜として保持し地盤表面に拡散させて地盤中に含浸させることを特徴とする。この発明によれば、透過性マットに供給された樹脂液は毛管現象によって濾過材の面全体に広がった状態で地盤の表面全体に一様に含浸され、均一な含浸分布となる。
【０００９】
この発明においては、前記樹脂液が、タンクに貯留されており、該タンクに連通する複数のチューブを介して前記マットの上方に配置される一または複数の滴下口から滴下されるものであることが好ましい。この場合、人手間をほとんどかけることなく樹脂液を地盤に含浸させることができる。
【００１０】
この発明で用いられる前記樹脂液として、はっ水タイプのシラン系樹脂、および固結タイプのシラン系樹脂を単独で若しくは混合して、またはこれらとアクリル樹脂若しくはウレタン樹脂を混合したであって、はっ水タイプのシラン系樹脂を固結タイプのシラン系樹脂より先行して地盤中に含浸することができる。
【００１１】
また、前記樹脂液として、はっ水タイプのシラン系樹脂、および固結タイプのシラン系樹脂を単独で若しくは混合して、またはこれらとアクリル樹脂若しくはウレタン樹脂を混合したものを用い、はっ水タイプのシラン系樹脂または固結タイプのシラン系樹脂を先に含浸させ、次いでアクリル樹脂やウレタン樹脂を含浸させることもできる
すなわち、本発明においては、樹脂液として、▲１▼はっ水タイプのシラン系樹脂単独、▲２▼固結タイプのシラン系樹脂単独、▲３▼はっ水タイプのシラン系樹脂と固結タイプのシラン系樹脂との混合樹脂、▲４▼この混合樹脂にアクリル樹脂やウレタン樹脂を混合した樹脂、▲５▼はっ水タイプのシラン系樹脂を先に含浸させ、次いで固結タイプのシラン系樹脂を含浸させる組合せ、▲６▼はっ水タイプのシラン系樹脂または固結タイプのシラン系樹脂を先に含浸させ、次いでアクリル樹脂やウレタン樹脂を含浸させる組合せ、▲７▼はっ水タイプのシラン系樹脂を先に含浸させ、次いで固結タイプのシラン系樹脂を含浸させ、さらにアクリル樹脂またはウレタン樹脂を含浸させる組合せが用いられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、保存しようとする地盤の表面からその内部に樹脂液を含浸させる場合に適用した実施形態を示している。
【００１３】
同図において、保存しようとする地盤１の表面上には和紙、ガーゼまたは木綿から選択される濾過材３が敷設され、さらに濾過材３の上にマットとして不織布５が敷設されている。
【００１４】
そして、適宜位置には樹脂液タンク７が設けられ、樹脂液タンク７内にはアクリル系樹脂やシラン系樹脂などの樹脂液９が貯留されている。樹脂液９は、タンク７の弁１１を開放することにより、メインチューブ１３からチューブコネクタ１５によって分岐された複数のチューブ１７，１７を通り、さらにチューブ１７，１７のそれぞれに設けられた流量コントローラ１８を通って滴下口１９から不織布５上に滴下される。なお、樹脂液タンク７の弁１１と滴下口１９とのヘッド差は数ｃｍ以上あればよい。
【００１５】
このように、樹脂液タンク７と滴下口１９とのわずかなヘッド差によって、また滴下口１９を任意の数と間隔で不織布５上に配置することによって（図１において、紙面と直交する方向にも滴下口が複数配置されている）、樹脂液９は不織布５の面上に滴下した後、濾過材３へと自然に面として広がり、さらに濾過材３から地盤１の表面へと自然に面として広がり、地盤１中に含浸していくことになる。
【００１６】
すなわち、濾過材３の目はかなり細かいため、樹脂液９が透過しにくく濾過材３と不織布５との間に液膜９Ａとして保持され、また濾過材３の目に沿って面的に広がっていくことになる。そしてまた、濾過材３の下面にも透過してきた樹脂液９が液膜９Ｂとして保持されるようになるため、地盤１の表面上は常に樹脂液９で覆われることになる。
【００１７】
このような状態で、樹脂液９を滴下口１９から少しずつ間断なく滴下、供給することによって、樹脂液９は地盤１中に速やかに含浸していく。これに対し、濾過材３の層がない場合には、不織布５は濾過材３よりも樹脂液９を透過しやすいため、樹脂液９が不織布５の面上、言い換えれば地盤１の面上に広がっていく面積は小さくなる。
【００１８】
上記したように、樹脂液９が常時、地盤１の表面上に液膜９Ｂとして存在しているため、樹脂液９の含浸のために形成された毛管に途切れることなく樹脂液９が満たされ供給される。したがって、供給を止めない限り、樹脂液９は連続的に面としての広がりを維持しながら地盤１中に含浸していく。
【００１９】
このように、保存しようとする地盤１に樹脂液９を含浸する作業の人手と手間を従来より大幅に削減できる。そして、従来の方法に比べ、樹脂液９を地盤１のかなり深くまで含浸できるため、含浸処理の効果が格段に上がり、土中水分の蒸発抑制、カビ・苔などの生育防止、虫の繁殖防止、塩分の析出防止に優れた効果が得られ、また土の補強が図れる。
【００２０】
＝＝含浸用樹脂の組合せとその特性および効果＝＝
以上の含浸方法において、樹脂を単独であるいは組み合わせて地盤１中に含浸させることによって、土中水分の蒸発抑制効果は勿論のこと、塩分の析出防止および苔、カビの生育防止効果を付与することができる。
【００２１】
▲１▼はっ水タイプのシラン系樹脂を単独で用いた場合、表面張力が小さいことによって土粒子表面および土粒子間隙に存在する水分との置換が容易に進み、湿潤土中にも速やかに含浸が進む。
【００２２】
この樹脂は、土中に含浸することによって、土中の毛管上昇を遮断でき、また土中水分を水蒸気として徐々に放出する性質を有している。したがって、前者の性質によって、苔・カビなどの生育に必要な水分が遮断されるため、これらの生育が防止できる。また、後者の性質によって、土中水分の蒸発が大幅に低減でき、土の乾燥が抑制できる。この樹脂の例には、建築で用いる浸透性吸水防止剤がある。
【００２３】
▲２▼固結タイプのシラン系樹脂を単独で用いた場合、土粒子表面および土粒子間隙の水分と置き換わる能力はそれほど大きくなく、逆に水分との脱水縮合反応によってポリマー化し、ポリシロキサンを形成するようになるため、湿潤土中への含浸性ははっ水タイプのシラン系樹脂よりも劣る。その反面、ポリシキロキサンの形成によって土粒子間隙が充填できることになり、その結果土の補強が図れる。形成されたポリシキロキサンは、水の透過を遮断するだけでなく、はっ水タイプよりもはるかに水蒸気を透過しにくいため、土の乾燥防止効果、苔・カビの生育防止効果に顕著に優れ、また土中塩分の析出を防止できる。
【００２４】
この樹脂の例としては、風化石造物の補強に用いられるオキシシラン樹脂やメトキシシラン樹脂などがある。
【００２５】
▲３▼固結タイプのシラン系樹脂を土中のできるだけ深くまで含浸させることによって、土の補強および土中塩分の析出防止効果がより大きくなる。このタイプのシラン系樹脂を湿潤土中のできるだけ深く含浸させるためには、樹脂と反応する土中水分をできるだけ少なくすることが有効である。その方法として、土粒子表面および土粒子間隙の水分と容易に置き換わるはっ水タイプのシラン系樹脂を含浸させて、土中水分を減少させた後、固結タイプのシラン系樹脂を引き続き含浸させる方法が有効である。
【００２６】
また、はっ水タイプのシラン系樹脂と固結タイプのシラン系樹脂の混合物（例えば１：１の割合）を含浸させる方法も有効である。
【００２７】
なお、はっ水タイプのシラン系樹脂と置き代わった土粒子表面および土粒子間隙の水分は、同樹脂の含浸進行とともに次第に下の方に押し下げられていく。
【００２８】
▲４▼二段階方式で固結タイプのシラン系樹脂を湿潤土中に含浸させる方法（上記▲３▼）を一段階で行う方法として、はっ水タイプのシラン系樹脂と固結タイプのシラン系樹脂を混合して用いることが有効である。
【００２９】
混合液中のはっ水系シラン樹脂が、まず土粒子表面および土粒子間隙中の水分と置換しながら地盤中に含浸し、それにつれて固結タイプのシラン系樹脂が同時に含浸していくことになるため、固結タイプのシラン系樹脂への土中水分の影響が大幅に軽減されることになる。
【００３０】
▲５▼はっ水タイプシラン系樹脂、固結タイプシラン系樹脂と混合可能な樹脂、例えばアクリル樹脂やウレタン樹脂などを配合することも可能である。この混合樹脂を含浸することによって、樹脂含浸層に靭性（粘り）が付与され、固結型シラン含浸土のやや脆い性質が改善される。
【００３１】
▲６▼アクリル樹脂やウレタン樹脂を▲３▼の二段階方式に準じて、はっ水タイプのシラン系樹脂を含浸させた後に含浸させる方式、さらには、はっ水タイプ含浸、次いで固結タイプを含浸させ、最後にアクリル樹脂などを含浸させる三段階方式も考えられる。
【００３２】
＝はっ水タイプ、固結タイプシラン系樹脂およびその組合せにかかる具体例＝
１．はっ水タイプシラン系樹脂
▲１▼アロンウォーターシャットＡＷＳ−  ＶＸ（商品名：東亜合成株式会社製）
▲２▼同ＡＷＳ−  ＳＸ１４０（商品名：同左）
▲３▼同４０Ｊ（商品名：同左）
▲４▼コンフィックスＳＭ−７（商品名：恒和化学工業株式会社製）
▲５▼石材はっ水剤２８０（商品名：株式会社アクト製）
２．固結タイプ
シラン系樹脂
▲１▼石材強化剤ＯＨ（商品名：株式会社アクト製）
▲２▼ストーンパワー（商品名：紺商株式会社製）
▲３▼ＴＯＴ（商品名：株式会社田中地質コンサルタント製）
３．固結はっ水タイプシラン系樹脂（固形タイプとはっ水タイプの混合系）例
▲１▼ＯＨ（５０％）＋ＳＭ−７（５０％）
▲２▼ストーンパワー（５０％）＋ＳＭ−７（５０％）
▲３▼ストーンパワー（５０％）＋２８０（５０％）
▲４▼石材強化はっ水剤Ｈ
（ＯＨと２８０の混合タイプ、商品名：株式会社アクト製）
４．固結タイプシラン系樹脂と室温硬化型シリコーン樹脂の組合せ
固結タイプシラン系樹脂含浸土の脆さの改善効果を出す組合せ例
▲１▼ＯＨ（数％〜９０％）＋ＭＳＥ１００
（９０数％から数％、商品名：株式会社アクト製）
▲２▼ストーンパワー（数％〜９０数％）＋ＭＳＥ１００（９０数％〜数％）
ＭＳＥ１００を室温硬化させるためにスズなどの触媒を適当両添加することが好ましい。
【００３３】
５．はっ水タイプシラン系樹脂を含浸させた後、引き続き固結タイプを含浸させる方法
▲１▼ＳＭ−７→ＯＨ
▲２▼ＳＭ−７→ストーンパワー
６．その他の組合せ
シラン系樹脂含浸土の脆さを改善し、土に粘りを付与するために、次の樹脂の組合せも考えられる。
【００３４】
▲１▼はっ水タイプのＳＭ−７などを含浸させた後、アクリル樹脂やウレタン樹脂などを含浸させる方法
▲２▼はっ水タイプのＳＭ−７など→固結タイプのストーンパワーなど→アクリル樹脂やウレタン樹脂などの順に含浸させる方法
▲３▼はっ水タイプのＳＭ−７など→固結タイプのストーンパワーなどとアクリル樹脂やウレタン樹脂などの混合物の順に含浸させる方法
▲４▼はっ水タイプのＳＭ−７などとアクリル樹脂やウレタン樹脂などの混合物を含浸させる方法
▲５▼固結タイプのストーンパワーなどとアクリル樹脂やウレタン樹脂などの混合物を含浸させる方法
【００３５】
【実施例１】
以下、はっ水タイプシラン系樹脂を用いた場合の土中水分の蒸発抑制効果を検証する。
図２に示すように、それぞれ上部が開口した上容器２１と下容器２３とを重ね合わせ、下容器２３内に水を入れて下容器２３と上容器２１との隙間をシール２５により密閉するとともに、上容器２１の底部にはガーゼまたは木綿布２５でくるんだステンレスメッシュ２７を敷設し、該ガーゼまたは木綿布２５を上容器２１に形成した穴２１ａから下容器２３の水中に垂れ下げる。そして、ステンレスメッシュ２７の上部には、コンフィックスＳＭ−７（商品名：恒和化学工業株式会社製）、はっ水タイプシラン系樹脂）を含浸させた湿潤８号硅砂２９（含水比３０数％）を入れ、硅砂２９の最上部に樹脂を含浸した硅砂層３１を設ける。  上記構成において、４０℃の温度環境条件下で重量減少を測定し、水分蒸発速度を求めた。その結果は次に示す通りであり、樹脂含浸によって土中水分の蒸発が顕著に抑制できた。
【００３６】
・表層３ｃｍの樹脂含有量が８〜８０ｇ／乾土ｋｇに保持されると、土中水分の蒸発速度は１ｋｇ／ｍ２  ・日となり、ブランク（樹脂未含浸土）の１／２３に低減できる。
・樹脂含浸層で水の毛管上昇は遮断され、含水比は樹脂含浸層で１％以下、それより下の層で３０％以上を示した。
・土中水分量の約３０％が樹脂で置換された。
・下容器中の水を３％食塩水に代えて同様に実験したところ、上記した蒸発速度と樹脂含浸層の含水比３％以下が保持されると、塩分析出を防止できる可能性が高い。
【００３７】
【実施例２】
不撹乱土へのはっ水タイプシラン系樹脂の含浸性を検証した。
▲１▼φ７６ｍｍ、ｈ１３０ｍｍの容器（底部に穴あきあり）に乾燥８号硅砂６００ｇ（供試土の高さ１００ｍｍ）を入れ、容器の上部を水面から出すように容器ごと水に浸漬し、水を底面から上昇させる形にして十分に水締めした。次いで、水から引き上げた後、底部から重量水が出なくなるまで室内に静置し、供試体とした。
この供試体（含水比３２％）の上面からコンフィックスＳＭ−７（商品名）を含浸させ、土中含水比の変化から樹脂と土中水との置換割合を求めた。その結果、土中水分量の２１％〜３４％（平均３０％前後）がＳＭ−７で置換されることが判明し、ＳＭ−７は湿潤土中に良好に含浸していくことが判明した。
【００３８】
▲２▼φ２９０ｍｍ、ｈ３００ｍｍの関東ロームの不撹乱土（含水比５８〜６４％）の上面からＳＭ−７を含浸させ、同様に樹脂と土中水との置換割合を求めた。その結果、土中水分量の３３〜５３％がＳＭ−７で置換され、ＳＭ−７は湿潤土中に良好に含浸していくことが判明した。
【００３９】
【実施例３】
実際の遺構面での樹脂含浸を検証した。
下記の土質を有する粘土質遺構面に表１の樹脂を面積１ｍ２  づつ、図１に示す方法（ヘッド差３０ｃｍ）で滴下（滴下口６個）し、樹脂の含浸性を検討した。その際、不織布面への樹脂の広がりを速やかに行うため、含浸に用いる最初の樹脂をそれぞれの試験工区に０．７ｌ／ｍ２  づつ散布し、樹脂滴下に先立ち、樹脂を不織布、濾過材、地盤表面に液膜として存在させた。
【００４０】
その結果、樹脂７ｌ（不織布面上の滴下口６個）が各工区で３時間で含浸し終わり、また不織布から外に流れ出ないでほぼ真下に含浸できた。なお、タンクに樹脂液を補充すれば、引き続き樹脂は遺構面に含浸できる状態にあった。また、樹脂の含浸中、人手はほとんど不要であった。
【００４１】
（１）遺構の土質
・粘土（粘土分４６％。シルト分５３％、砂分１％）
・自然含水比  ４３％
・湿潤密度１．６９２  乾燥密度１．１８４  土粒子密度２．６８８
・間隙比  １．２５５
・飽和度  ９１．４％
・液性限界  ６１．４％
・塑性限界  ３０．５％
・収縮限界  ２７．３％
【００４２】
（２）含浸樹脂と含浸時間
【表１】
0003613002.tif 000002
ここで、ＳＭ−７：コンフィックスＳＭ−７（  商品名：恒和化学工業株式会社製）
Ｈ：石材強化剤はっ水剤Ｈ（商品名：株式会社アクト製）
ＯＨ：石材強化剤ＯＨ（商品名：株式会社アクト製）
ストーン：ストーンパワーＮＥＷ（商品名：紺商株式会社製）
【００４３】
【実施例４】
固結タイプ他シラン系樹脂含浸による湿潤土の固結を検証した。
φ７６ｍｍ，ｈ／３０ｍの容器に入れた湿潤８号硅砂６００ｇ（供試土の高さ１００ｍｍ，含水比３０数％）にはっ水タイプおよび固結タイプのシラン系樹脂（前記１〜５のシラン系樹脂）を含浸させ、湿潤硅砂の固結の有無を確認した。その結果、湿潤硅砂は、２．  固結タイプシラン系樹脂、３．  固結はっ水タイプシラン系樹脂、４．  固結タイプシラン系樹脂と室温硬化型シリコーン樹脂、５．はっ水タイプシラン系樹脂含浸、引き続き固結タイプ含浸によって、固結できることが確認できた。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による樹脂液の含浸方法にあっては、次のような優れた効果が得られる。
１）樹脂液が常に地盤の表面上に面状に液膜を形成しているため、樹脂が地盤中に均一かつ連続的に供給されるので地盤を効率的に含浸することができる。
２）樹脂液の供給がタンクと滴下口のわずかなヘッド差によって自然に行われるため、人手間をほとんど必要とせずに実施できるので経済性に富んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる樹脂液の地盤含浸方法を示す概略図である。
【図２】はっ水タイプシラン系樹脂を用いた場合の土中水分の蒸発抑制効果を検証する実験設備を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  地盤
３  濾過材
５  不織布（マット）
７  樹脂液タンク
９  樹脂液
１１  弁
１３  メインチューブ
１５  チューブコネクタ
１７  チューブ
１８  流量コントローラ
１９  滴下口
９Ａ，９Ｂ  液膜
【図１】
0003613002.tif 000003
【図２】
0003613002.tif 000004