(57)【要約】【課題】地下構造物の間隙の無い個所において有効に用いることが出来る、安価で効果的な地下構造物の止水材を提供する。【解決手段】地下構造物の間隙の無い個所で用いる止水材であって、ベントナイトを３５〜５０重量％、熱可塑性樹脂を１８〜３０％、吸水性樹脂を２〜９％、可塑剤を１９〜２２％、粉末合成ゴムを４〜６％を夫々配合して形成した止水材Ａであり、地下構造物の間隙の無い個所であっても、適度なゴム弾性、施工時の優れた追従性に加え、一定値以上の接着強度及び引っ張り強度を有するので、施工が容易で、即効性があり、かつ長期にわたって止水効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下構造物の間隙の無い個所で用いる止水材であって、
ベントナイトを３５〜５０重量％、熱可塑性樹脂を１８〜３０％、吸水性樹脂を２〜９％、可塑剤を１９〜２２％、粉末合成ゴムを４〜６％を夫々配合して形成したことを特徴とする、地下構造物用止水材。
【請求項２】
前記止水材は、接着性のテープ状、帯状乃至はシート状であることを特徴とする、前記請求項１に記載の地下構造物用止水材。
【請求項３】
前記止水材は、間隙を設けずにコンクリート打ちを行う際の継ぎ目用止水材として使用することを特徴とする、前記請求項１乃至２の何れかに記載の地下構造物用止水材。
【請求項４】
前記止水材は、クラックが発生した配管の当該クラックを塞ぐ止水材として使用することを特徴とする、前記請求項１乃至２の何れかに記載の地下構造物用止水材。
【請求項５】
前記止水材は、ボックスカルバートを開削方式によって構築する方法におけるマンホール又は洞道において、余掘無しで前記ボックスカルバートを構築する際に用いるコンクリート打設用の複数の型枠材相互の継ぎ目用止水材として使用することを特徴とする、前記請求項１乃至２の何れかに記載の地下構造物用止水材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地下構造物の間隙の無い個所、例えば、コンクリート打ち継ぎ目や型枠材の継ぎ目に貼り付け、当該地下構造物における当該箇所の漏水個所の水みちを塞いで漏水を止める止水材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下構造物、例えば、トンネル用のセグメントの構築の際、地山とこのセグメントとの間に注入材の裏込め注入を行うので、この注入材が固化するまでの一次止水と、その後、長期的な地山からトンネル内への漏水を防止する二次止水が必要となる。その為、図６に示すように、湾曲した板体であって四辺の端縁を一定長垂下して継手面２２を設けて成るセグメント２１の隣接する二辺の継手面２２、２２の継ぎ目の接続に際しては、通常、止水材Ｍが用いられており、これらにより、水はセグメント２１の内側に入ってこられない。
【０００３】
これらの継手面２２、２２に貼り付けられた止水材Ｍは、施工時のセグメントの組み立ての際に、ボルトとナットの締め付け力により圧縮され、この止水材Ｍが有する弾性反発力によって止水を行う。また後日、継ぎ目に目開きが生じ、弾性反発力が低下しても、図７に示す様に、水を吸収すると自己膨張して、矢印方向に膨張する力が作用する。この弾性反発力又は自己膨張による接面応力σがセグメントの外側から加えられる水圧Ｐより大きいと止水機能は維持される。すなわちパッキン効果による止水の基本的な条件は、接面応力σ＞水圧Ｐと言うことである。
【０００４】
前記地下構造物の止水材として現状は、加硫ゴム（クロロプレンゴム他）に吸水性樹脂などを混合した止水材が多く使用されている。しかし、これらの止水材は圧縮に伴う反力や膨張圧力が大きく、地下構造物に悪影響を及ぼす場合も生じている。このため、本願出願人は、これらの悪影響を極力少なくし、無機質粘土鉱物であるベントナイトを主成分とした新たな止水材を開発した。
【０００５】
このベントナイト系の止水材は、従来品の課題を解決し、安価で、耐久性に優れ、かつ膨潤性能も高く、膨張後の追随性に優れている。その結果、止水材として信頼性の高いものとなっている。
【特許文献１】特開２００６−５７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、製品価格のさらなる低減化や、用途の拡大、より効果を奏する配合の見直しといったことは、企業にとって怠ることの出来ないことであり、鋭意、研究開発が求められるところのものである。
一方、地下構造物の間隙の無い個所、例えば、コンクリート打ち継ぎ目などでは、止水材の膨張率よりも、止水する箇所に対する接着強度や引っ張り強度が求められる。
【０００７】
そこで、この発明は、これらのことに鑑み、新たに、地下構造物の間隙の無い個所において有効に用いることが出来る、安価で効果的な地下構造物の止水材を提供するものである。ここで言う、間隙の無い個所とは、ほとんど間隙が無いか、実質的に間隙の無い個所の意味であって、完全に間隙の無い個所と言うことではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、地下構造物の間隙の無い個所で用いる止水材であって、ベントナイトを３５〜５０重量％、熱可塑性樹脂を１８〜３０％、吸水性樹脂を２〜９％、可塑剤を１９〜２２％、粉末合成ゴムを４〜６％を夫々配合して形成した地下構造物用止水材とした。
【０００９】
請求項２の発明は、前記止水材は、接着性のテープ状、帯状乃至はシート状である前記請求項１に記載の地下構造物用止水材とした。また、請求項３の発明は、前記止水材は、間隙を設けずにコンクリート打ちを行う際の継ぎ目用止水材として使用する前記請求項１乃至２の何れかに記載の地下構造物用止水材とした。
【００１０】
請求項４の発明は、前記止水材は、クラックが発生した配管、例えば、遠心力鉄筋コンクリート管（いわゆるヒューム管を示し、以下「ヒューム管」と言う）の当該クラックを塞ぐ止水材として使用する前記請求項１乃至２の何れかに記載の地下構造物用止水材とした。また、請求項５の発明は、前記止水材は、ボックスカルバートを開削方式によって構築する方法におけるマンホール又は洞道において、余掘無しで前記ボックスカルバートを構築する際に用いるコンクリート打設用の複数の型枠材相互の継ぎ目用止水材として使用する前記請求項１乃至２の何れかに記載の地下構造物用止水材とした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２、３、４及び５の各発明によれば、地下構造物の間隙の無い個所において、適度なゴム弾性、施工時の優れた追従性に加え、一定値以上の接着強度及び引っ張り強度を有するので、施工が容易で、即効性がある。また、施工後に地下構造物の変動により、地下構造物の継ぎ目に間隙が生じたとしても、止水材の膨張による追従性により当該間隙を閉鎖する。さらに、止水材に亀裂等が生じたとしても自己シールすることにより、止水機能を維持することが出来る。従って、長期にわたって、確実に、安定して止水することが出来る。
【００１２】
この様に優れた止水効果を発揮しながらも、ベントナイトを用いているので安価であり、地下構造物における止水に広く使用することが出来、工事費の低減に大きく寄与するものである。またこの止水材に用いられるベントナイトは、劣化や腐敗が起こらないので長期的に安定しており、吸水と乾燥の繰り返しによっても膨張性が低下しないため耐久性に優れるなど、優れた性能を有する。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、前記止水材は、接着性のテープ状、帯状乃至はシート状であることとしたので、特に、止水箇所に上から貼り付けるだけで、より確実に、かつ安定して止水することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明は、地下構造物の間隙の無い個所で用いる止水材であって、ベントナイトを３５〜５０重量％、熱可塑性樹脂を１８〜３０％、吸水性樹脂を２〜９％、可塑剤を１９〜２２％、粉末合成ゴムを４〜６％を夫々配合して形成した地下構造物用止水材であり、地下構造物の間隙の無い個所であっても、適度なゴム弾性、施工時の優れた追従性に加え、一定値以上の接着強度及び引っ張り強度を有するので、施工が容易で、即効性があり、かつ、長期にわたって確実に、安定して止水することが出来る。
【実施例１】
【００１５】
以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。
この発明の止水材は、ベントナイト、熱可塑性樹脂、吸水性樹脂、可塑剤、粉末合成ゴムを主原料とし、これらを配合して成形する。ベントナイトは、モンモリロナイトを主成分としたもので、膨潤性並びに止水性、粘着性等の特性を発揮させることを目的として配合するが、ベントナイトの配合量をあまり多くすると止水材全体の弾性性能が低下する。また成形された止水材としては、前記熱可塑性樹脂などの粒子にベントナイトの粒子が均一に分散した状態になっている。
【００１６】
また前記熱可塑性樹脂（ＴＰＲ）は、常温ではゴム弾性を有するが、高温では可塑化するため、この止水材では、弾性力を発揮させる目的で高温加熱後他の材料と混合して使用する。この熱可塑性樹脂はその主成分よって、オレフィン系（ＴＰＯ）、スチレン系（ＴＰＳ）、ジエン系、エステル系（ＴＰＥＥ）、ウレタン系（ＴＰＵ）、アミド系（ＴＰＥＡ）、塩化ビニル系（ＴＰＶＣ）等多くの種類のものがあり使用出来る。スチレン系樹脂としては、ＳＥＥＰタイプなどがあり、ジエン系樹脂としては、１，３−ペンタジエン系などがある。
【００１７】
前記吸水性樹脂は、基本的には、一般的な水膨張止水材に使用されているものと同等のもので、膨潤性能を期待して配合する。その種類は膨潤スピード、膨潤後の硬度の面から、ここでは、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を使用する。しかし、吸水性樹脂はポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）に限定するものではない。
【００１８】
前記可塑剤は、一般的には、プロセスオイルと呼ばれるものであって、石油を精製して得られるオイルの一種であり、前記熱可塑性樹脂に配合することで、その加工性を容易にし、又は柔軟性を付与するために配合されるが、合成樹脂の種類毎に可塑剤の種類は限定される。
【００１９】
また、粉末合成ゴムとしては、ブチルゴム、その他の合成ゴムを使用する。
【００２０】
これらの配合物を混合して止水材は得られるが、夫々の配合物の粒子が均一になるように充分に混合することが望ましい。またこの止水材は、その性状を改善するために、さらに必要に応じて従来の止水材に用いられてきた各種添加物を配合することが出来る。この添加物としては、例えば軟化剤（鉱油、合成油、脂肪性油等）、安定剤（界面活性剤、アミン、フェノール類等）、酸化防止剤、着色剤、充填剤などが挙げられる。
【００２１】
この止水材を成形する方法は、従来の止水材と同様であり、押出成形法、プレス成形法等を用いることが出来る。また、ここで成形される止水材の形状は様々であるが、充分な止水機能が得られる形状を選択するとともに、施工に支障を来たさない最適な形状を選択するのが望ましい。
【００２２】
次にこれらの主原料の配合例を示す。
この実施例の止水材の配合例は、ベントナイトを３５〜５０重量％、熱可塑性樹脂を１８〜３０％、吸水性樹脂を２〜９％、可塑剤を１９〜２２％、粉末合成ゴムを４〜６％を夫々配合して形成した。
【００２３】
ここで、実施例の試料として、試料Ｎｏ．１１、試料Ｎｏ．１７、試料Ｎｏ．１９、及び試料Ｎｏ．２０の４つを成形した。これらの実施例の具体的な試料別の配合（重量％）を表１に示す。また、表１の試料について、止水性能を測定したのが、表２の止水性能一覧表である。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【表２】
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【００２６】
この表２によると、全ての実施例は、耐水圧１．０Ｍｐａ以上であり、地下水面下１００ｍの耐水圧に耐えうることが分かった。
【００２７】
また、接面応力は、短期的には当該止水材の復元力及び弾性反発力により発生し、長期的には当該止水材が膨張する点も考えられるが、本願の場合、間隙の無い個所で用いる止水材であり、膨張よりも、止水材自身が有する接着強度及び引っ張り強度による点が大きいと考えられる。
【００２８】
次に、接着強度は、鋼板に接着剤（コニシ株式会社製「速乾ボンドＧ１０Ｚ」）を使用して止水材を貼り付けた場合の当該鋼板接着に対する引っ張りせん断強度を測定した。その結果、表２に示すように、試料Ｎｏ．１１は、０．２４Ｎ／ｍｍ２、試料Ｎｏ．１７は、０．１０Ｎ／ｍｍ２、試料Ｎｏ．１９は、０．１０Ｎ／ｍｍ２、及び試料Ｎｏ．２０は、０．３０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００２９】
表２の右端には、比較のために、本願出願人が先に出願した特願２００６−５７２７５の止水材のデータを比較例として掲載した。
【００３０】
前記接着強度において、比較例は、０．０２〜０．０３Ｎ／ｍｍ２であるのに対し、各実施例は、この比較例よりおよそ３〜１５倍の接着強度を有することが分かった。なお、前記比較例の配合は、ベントナイトを３０〜４０重量％、熱可塑性樹脂を３０〜３５％、吸水性樹脂を５〜１５％、可塑剤を１５〜２０％を夫々配合して形成した。この比較例では前記粉末合成ゴムを使用していない。
【００３１】
次に、引っ張り強度を測定した。試料Ｎｏ．１１は、４．３Ｎ／ｍｍ２、試料Ｎｏ．１７は、２．０Ｎ／ｍｍ２、試料Ｎｏ．１９は、２．１Ｎ／ｍｍ２、及び試料Ｎｏ．２０は、２．２Ｎ／ｍｍ２であり、比較例は０．８６〜１．０８Ｎ／ｍｍ２であった。これらの結果、各実施例は、比較例と比べ、およそ２〜５倍の引っ張り強度を有することが分かった。
【００３２】
以上により、前記試料は、およそ０．１〜０．３Ｎ／ｍｍ２の接着強度、及び２．０〜４．３Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強度を夫々有し、また、比較例よりも３〜１５倍の接着強度、及び２〜５倍の引っ張り強度を有するため、施工性も良く、即効性があり、かつ耐久性による長時間効果を有するもので、地下構造物の間隙のない箇所に用いる止水材として適しているものである。特に、前記実施例の中では試料Ｎｏ．１７が、耐水圧、接着強度及び引っ張り強度のバランスが良く、最も適している。
【００３３】
図１は、この発明の実施例の止水材を開削工法におけるコンクリートの打ち継ぎ目に使用した状態の断面図である。前記試料Ｎｏ．１７から形成した止水材Ａを、コンクリート１の打ち継ぎ目の止水材Ａに使用した。この場合は、下方のコンクリート１を打設後、当該打設し、固化したコンクリート１の上縁に止水材Ａを接着固定し、この上から上方のコンクリート１を流し込んで打設することにより、これらのコンクリート１の打ち継ぎ目が止水される。
【００３４】
従来、コンクリートの打ち継ぎ目に止水材を設けるには、打設した直後で、まだ固まらない状態のコンクリートに対し、帯状の止水材の下部のみを直角に埋設されるように押し込んでいたので、当該固まらない状態のコンクリートに止水材を設けるには時間を要し、簡単に設けることは出来なかった。
この発明では、固化したコンクリート上に止水材を適用するので、コンクリートの上に乗って簡単に接着固定することが出来、作業時間を大幅に短縮することが出来る。
【００３５】
また、この止水材は接着性を有する接着テープ状に形成して使用することが出来、また、この場合、両面テープ状とすれば、より効率的となる。さらに、帯状、乃至はシート状に形成して使用することも出来る。図２は、この発明の実施例の止水材を止水テープＢとしてコンクリート１の打ち継ぎ目の側面に貼り付けて使用している状態の側面図である。
【００３６】
さらに、図３は、この発明の実施例の止水材を止水テープＣとして、コンクリート打設用の型枠材２相互の継ぎ目用に使用している状態の側面図である。この試料Ｎｏ．１７を使用して、特許第２９６９６０７号において記載した、ボックスカルバートを開削方式によって構築する方法において、前記図３に示すように、当該方法におけるマンホール又は洞道で、余掘無しで山留め杭引き抜きを行うコンクリート打設用の複数の型枠材２相互の継ぎ目用の止水テープＣとしても使用することが出来る。
【００３７】
また、地下に埋設されている配管にクラックが発生した場合に、配管補修用テープとして使用することが出来る。図４は、この発明の実施例の止水材を配管補修用テープとし、ヒューム管４に発生したクラックの止水に使用している状態の説明図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。これらの図４に示すように、内部にケーブル３を挿通した、ヒユーム管４の外周にクラック５が発生した場合、このヒューム管４の外側に前記テープ状に形成した配管補修用テープＤを巻きまわしてクラック５を塞ぐように上から貼り付けて、クラック５を補修している状態を示す。この後、構造的な補強を図るために、外周に胴締めコンクリートを打設する場合もある。
【００３８】
そして、配管補修用テープＤとして使用する場合、ヒューム管４に固定する方法については以下のようにする方法もある。止水材の裏面全体に接着材を塗布してヒューム管に貼り付ける方法や、ヒューム管に巻き付けた止水材の両端を張り合わせる（両面ブチルテープによる接着）方法、あるいは、結束バンド等により、接着材を使わずに固定する方法である。また、テープ状に設けた止水材の裏面に接着材を塗らず、止水材である配管補修用テープＤをらせん状にヒューム管４に巻き付ける場合には、図５に示すように、この配管補修用テープＤ同士が重なる部分の隙間に接着材Ｅを充填して閉塞する。
【００３９】
また、前記配管補修用テープＤを用いてクラックを補修する配管としては、前記ヒューム管等の鉄筋コンクリート管の他、プレストレストコンクリート管、陶管、石綿セメント管などがあり、管本体にクラックが発生し、この止水材を上から貼ってクラックを塞ぐことができる、全ての管種を対象とする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施例の止水材を開削工法におけるコンクリートの打ち継ぎ目に使用した状態の断面図である。
【図２】この発明の実施例の止水材を止水テープとしてコンクリートの継ぎ目の側面に使用している状態の側面図である。
【図３】この発明の実施例の止水材を止水テープとして、コンクリート打設用の複数の型枠材相互の継ぎ目用に使用している状態の側面図である。
【図４】（ａ）この発明の実施例の止水材をＨＰ補修用テープとし、ヒューム管に発生したクラックの止水に使用している状態の側面図である。（ｂ）この発明の実施例の止水材をＨＰ補修用テープとし、ヒューム管に発生したクラックの止水に使用している状態の正面図である。
【図５】この発明の実施例の止水材をテープ状に設け、当該止水材をヒューム管にらせん状に巻き付け、当該止水材同士が重なる部分の隙間に接着材を充填して閉塞した状態を示す概念図である。
【図６】セグメントに止水材を貼り付けた状態を示す斜視図である。
【図７】止水の基本的な条件である、止水材の復元力、弾性反発力及び膨張による接面応力σ＞水圧Ｐを示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ      止水材                      Ｂ      止水テープ
Ｃ      止水テープ                  Ｄ      配管補修用テープ
Ｅ      接着材
１      コンクリート                ２      コンクリート打設用の型枠材
３      ケーブル                    ４      ヒューム管
５      クラック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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