(57)【要約】【課題】クラックなどの微小な空隙にも浸透し易く、高弾性で変形に対する追随性に優れ、硬化時間も調整可能であり、地下水の存在下でも安定した硬化体を形成することができる新規な止水材を提供する。【解決手段】（ａ）カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンと加水反応型ウレタンゴム硬化剤とからなるＡ液と、（ｂ）ｐＨを８〜１１に調整した非カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンからなるＢ液とからなるか、又は（ａ）Ｃ９系石油樹脂エマルジョンからなるＡ液と、（ｂ）加水反応型ウレタンゴム硬化剤からなるＢ液とからなり、前記Ａ液とＢ液とは使用直前に混合されることを特徴とする２液系止水材組成物。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンと加水反応型ウレタンゴム硬化剤とからなるＡ液と、
（ｂ）ｐＨを８〜１１に調整した非カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンからなるＢ液とからなり、
前記Ａ液とＢ液とは使用直前に混合されることを特徴とする２液系止水材組成物。
【請求項２】
（ａ）Ｃ９系石油樹脂エマルジョンからなるＡ液と、
（ｂ）加水反応型ウレタンゴム硬化剤からなるＢ液とからなり、
前記Ａ液とＢ液とは使用直前に混合されることを特徴とする２液系止水材組成物。
【請求項３】
前記Ｃ９系石油樹脂エマルジョンからなるＡ液は吸水性ポリマーのポリアクリル酸エステル溶液を更に含有することを特徴とする請求項２に記載の２液系止水材組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は止水材に関する。更に詳細には、本発明はトンネルなどのコンクリート構築物や管渠などの地中構築物からの漏水又は地上建築物の屋上などからの漏水を遮断するための止水材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルなどのコンクリート構築物や管渠などの地中構築物は常に土と接しており、土中の地下水がコンクリート内部の亀裂、割れ目及び／又はクラックなどを介してコンクリート外表面に漏水してくることが多々ある。また、地上建築物では屋上防水の欠陥部分から雨水などが浸入し、屋内に漏水してくることがある。このような漏水を放置すると、コンクリート構築物の耐久性が著しく損なわれる。
【０００３】
土木工事や建築工事に用いられてきた従来の止水方法は、コンクリートの亀裂、割れ目及び／又はクラックなどに止水材を強制的に注入し、コンクリート内部の空隙部を止水材で埋めることにより行われてきた。このような従来の注入式止水工法では、止水材として例えば、▲１▼セメント系止水材、▲２▼水ガラス系止水材、▲３▼エポキシ樹脂系又はウレタン樹脂系止水材、▲４▼アスファルト含有水性エマルジョンに硬化剤として加水反応型ウレタンゴム又はセメントのみを添加した止水材などが使用されてきた。
【０００４】
しかし、▲１▼セメント系止水材を注入する工法では、止水材として急結セメントのスラリー、モルタルなどの充填材が用いられるが、止水材に含まれるセメント粒子が比較的大きいので、コンクリート内部の小さな間隙又は空隙には浸透し難く、しかも、この止水材の固化に伴う体積収縮により再び亀裂が発生する傾向がある。更に、セメント系止水材では、母材となるコンクリート構築物の温度変化に伴う膨張収縮に追随できず、セメント固化体に亀裂を生じやすいなどの問題点がある。
【０００５】
また、▲２▼水ガラス系止水材を注入する工法では、コクリート母材の亀裂などの空隙部に注入するのに高圧力対応の大型注入装置が必要であるばかりか、セメント系止水材と同様に、たわみ性が小さく、コンクリート母材の変形や膨張収縮に追随できない。更に、水ガラス系止水材は衝撃に弱く、乾燥収縮にも弱いので、常に湿潤状態でしか使用できないという施工上の問題点がある。
【０００６】
また、▲３▼エポキシ樹脂系止水材は低粘度なのでコンクリート内部の小さな間隙又は空隙には浸透し易く、強度的に十分であるが、変形量が２０％程度と小さいので、コンクリート母材の変形や膨張収縮に追随できない。そのため、水濡れ状態では接着し難いという欠点がある。一方、ウレタン樹脂系止水材は、乾湿の変化の影響を受けやすく、強度も小さいので、一時的な止水にしか使用できない。
【０００７】
更に、▲４▼アスファルト含有水性エマルジョンに硬化剤として加水反応型ウレタンゴム又はセメントのみを添加した止水材は、硬化の反応時間が１０時間程度と非常に遅いので地下水のある箇所では止水材が拡散してしまい、硬化不能に陥ることがあった。
【０００８】
前記のように、従来の止水材は、（ａ）体積収縮を起こし易い、（ｂ）変形量が小さい、（ｃ）母材のコンクリートの温度変化に伴う膨張収縮に追随できない、（ｄ）応力変動に伴う変形及び／又は地震動による機械的動揺に追随できない、（ｅ）地下水の存在する箇所では拡散してしまい硬化不能になる、などの問題点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、クラックなどの微小な空隙にも浸透し易く、高弾性で変形に対する追随性に優れ、硬化時間も調整可能であり、地下水の存在下でも安定した硬化体を形成することができる新規な止水材を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンに硬化剤として加水反応型ウレタンゴムを添加したＡ液と、ｐＨを８〜１１に調整した非カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンのＢ液とからなる組成物を止水材として使用し、Ａ液とＢ液とを同時にコンクリートの亀裂内に注入することにより解決される。
【００１１】
更に、別法として、前記課題は、（ａ）Ｃ９系石油樹脂エマルジョンと、（ｂ）加水反応型ウレタンゴム、セメント及びベントナイトからなる群から選択される硬化剤とを必須成分として含有し、所望により、（ｃ）ポリアクリル酸エステルに溶解した吸水性ポリマーを硬化促進剤として含有する組成物を止水材として使用することによっても解決できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の２液系止水材のＡ液で使用されるカチオン系アスファルト含有水性エマルジョンは、石油アスファルト、水及び乳化剤からなる水中油型エマルジョンである。このようなカチオン系アスファルト含有水性エマルジョンは例えば、、日本工業規格ＪＩＳ　Ｋ−２２０８に記載されているような道路用アスファルト乳剤、ゴムアスファルト乳剤、改質アスファルト乳剤などである。油中水型エマルジョンであっても本発明で使用できないこともないが、油中水型エマルジョンは水中油型エマルジョンと異なり、エマルジョンの粘度が注入適性粘度よりも高くなると共に、ウレタン硬化剤との反応性が低下するのであまり好ましくない。
【００１３】
乳化剤としては、主に牛脂やヤシ油を原料とした脂肪族誘導体のジアミン、トリアミン、イミダゾリンなどの塩酸塩、酢酸塩、又は４級アンモニウム塩などが好適に使用できる。牛脂ジアミンの塩酸塩又は酢酸塩が特に好ましい。
【００１４】
Ａ液として用いるカチオン系アスファルト乳剤のアスファルト含有量は２５〜７５重量％が好ましい。アスファルト含有量が２５重量％未満の場合、エマルジョンの貯蔵安定性が極端に低下すると共に、加水反応型ウレタンゴムの反応量が多くなり、硬化体の収縮が顕著となる。次に、アスファルト含有量が７５重量％を超えると、アスファルト乳剤は油中水滴型となり、エマルジョンの粘度が注入適正粘度よりも高くなると共に、加水反応型ウレタンゴムとの反応性が低下するのであまり好ましくない。
【００１５】
Ａ液として用いるカチオン系アスファルト含有水性エマルジョンのｐＨは２〜５が好ましい。アスファルト含有水性エマルジョンのｐＨが２未満の場合、ウレタン中のイソシアネートの架橋反応を抑制し、適切な硬化体を得ることができないという不都合が生じる。一方、ｐＨが５を超える場合、イソシアネートの架橋反応を抑制することができず、十分な可使視時間がとれないという不都合が生じる。
【００１６】
本発明で使用する加水反応型ウレタンゴムは、例えば、下記の化学式（１）
【化１】
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で示される有機イソシアネートポリエーテルジオール系プレポリマーと、下記の化学式（２）
【化２】
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で示されるトリレンジイソシアネートとから構成されたものである。
【００１７】
本発明の２液系止水材のＡ液におけるカチオン系アスファルト含有水性エマルジョンと加水反応型ウレタンゴムとの配合割合は、カチオン系アスファルト含有水性エマルジョン１００重量部に対して、加水反応型ウレタンゴムが２重量部〜５０重量部の範囲内であることが好ましい。加水反応型ウレタンゴムの配合量が２重量部未満の場合、カチオン系アスファルト乳剤中の水分と適正に反応せず硬化物が得られないなどの不都合が生じる。一方、加水反応型ウレタンゴムの配合量が５０重量部を超える場合、Ａ液の可使時間がなくなり２液注入が不可能になるなどの不都合が生じる。
【００１８】
本発明の２液系止水材のＢ液における非カチオン系（すなわち、アニオン系又はノニオン系）アスファルト乳剤は、石油アスファルト、水及び乳化剤から構成される水中油滴型エマルジョンである。このようなアスファルト含有水性エマルジョンは例えば、日本工業規格ＪＩＳ・Ｋ−２２０８に記載されているセメント混合用乳剤ＭＮ−１及び社団法人日本アスファルト乳剤協会規格に記載されているＰＡ−１などである。
【００１９】
Ｂ液に使用するアスファルト乳剤をノニオン系アスファルト乳剤とした場合、そのままではＡ液と中和反応しないため、第２成分としてアニオン系のＳＢＲ又は任意のアルカリ性水溶液を用いる。アニオン系のＳＢＲは市販されているもののうちｐＨが８〜１１のものであれば任意に選択できる。また、アルカリ性水溶液は炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどを水溶液として用い、ノニオン系アスファルト乳剤とこれらアルカリ水溶液を混合し、ｐＨを８〜１１に調整することもできる。また、Ｂ液として使用するアスファルト乳剤をアニオン系アスファルト乳剤とした場合では、アスファルト乳剤のｐＨが８〜１１のものであれば任意に選択できる。Ｂ液のｐＨが８未満の場合、Ａ液との中和反応が不十分となるので好ましくない。一方、ｐＨが１１を超える場合、Ａ液との混合後もアルカリ側となり、ウレタンとの反応が適正に行われず好ましくない。
【００２０】
Ａ液とＢ液の混合比率は、Ａ液１００重量部に対して、Ｂ液は１０重量部〜２００重量部の範囲内で変化させることができる。Ｂ液の混合比率を変化させることにより、ゲル化までの時間を調整することができる。例えば、Ｂ液の混合量が１０重量部未満の場合、ゲル化時間が長くなり過ぎて水中拡散の可能性が生じるので好ましくない。一方、Ｂ液の混合量が２００重量部超の場合、同様にＡ液との中和が不完全となり材料の水中拡散が生じるので好ましくない。一般的に、Ａ液とＢ液は重量比で１００：１００の割合で使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の２液系止水材ではアスファルト含有水性エマルジョンを使用するが、このエマルジョンは黒褐色を呈している。従って、コンクリート母材の亀裂空隙内にアスファルト含有水性エマルジョン含有２液系止水材を注入した際、止水材がコンクリート表面に漏れ出すと、コンクリート表面を黒褐色に汚染する恐れがある。このような汚染がトンネル内壁面などに現れると、人の目に直接目視されることとなり、審美性が損なわれる。従って、本発明では、アスファルト含有水性エマルジョンを含有しない第２の２液系止水材組成物として、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンのＡ液と、加水反応型ウレタンゴム硬化剤のＢ液とを必須成分として含有し、所望により、ポリアクリル酸エステルに溶解した吸水性ポリマーを硬化促進剤としてＡ液中に含有する組成物を使用する。本発明の第２の２液系止水材組成物は無色に近いので、コンクリート表面に漏れ出した時でも、汚れの目立たない硬化体が得られ、同時に、アスファルト含有水性エマルジョンを主剤として用いた時と同等な止水効果を発揮する高弾性の硬化体が得られる。
【００２２】
本発明の第２の２液系止水材組成物のＡ液におけるＣ９系石油樹脂エマルジョンは、Ｃ９系石油樹脂を、牛脂やヤシ油を原料とした脂肪族誘導体のジアミン、トリアミン、イミダゾリンなどの塩酸塩、酢酸塩又は４級アンモニウム塩などの乳化剤を用いて、水中に乳化分散したカチオン系エマルジョンである。あるいは、ラウリルエーテル又はその他のノニオン系乳化剤を使用し、水中に乳化分散したノニオン系エマルジョンであることもできる。
Ｃ９系石油樹脂エマルジョンは油中水滴型とすることもできるが、この場合はエマルジョンの粘度が大きすぎるため、顔料などを混合する際の混合性が劣るとともに、ウレタンの硬化反応が鈍くなるため、適正な硬化物を得るのに時間を要することから、水中油滴型とすることが好ましい。
【００２３】
Ｃ９系石油樹脂とは、ナフサなどの高温熱分解油中に存在する高級不飽和炭化水素を原料とし、酸性触媒により重合させて得られる分子量２０００以下の淡黄色ないし黒色の芳香族系の熱可塑性樹脂である。
【００２４】
本発明の第２の２液系止水材組成物のＢ液で使用する加水反応型ウレタンゴムは前記第１の２液系止水材組成物のＡ液で使用する加水反応型ウレタンゴムと同じものであることができる。前記第１の２液系止水材組成物のＡ液では、加水反応型ウレタンゴムはカチオン系アスファルト含有水性エマルジョンと一緒にされているが、これは、カチオン系アスファルト含有水性エマルジョンのｐＨが２〜３程度であるため、ウレタンの架橋反応が進み難いためである。これに対して、第２の２液系止水材組成物では、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンでは、カチオン系であるものの、ｐＨが５〜７程度のため、ウレタンとの架橋反応を抑制できない。このため、１液で混合することは可使時間の関係から不可能である。現在の技術レベルにおいて、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンのｐＨを２〜３程度にすることは可能であり、このｐＨ範囲であれば加水反応型ウレタンゴムを混合しておくこともできないことはないが、エマルジョンの貯蔵安定性が極端に低下するため、混合液として市場に流通させることは難しい。このため、第１の２液系止水材組成物と異なり、第２の２液系止水材組成物では、加水反応型ウレタンゴムはＣ９系石油樹脂エマルジョンと別々にされている。
【００２５】
本発明の第２の２液系止水材組成物のＡ液には、所望により、ポリアクリル酸エステルに溶解した吸水性ポリマーを硬化促進剤として配合することができる。
ポリアクリル酸エステルに溶解した吸水性ポリマーは例えば、三井サイアナミッド（株）から“アコジェルＣ”という商品名で市販されている。言うまでもなく、その他の吸水性ポリマーも硬化促進剤として使用することができ、また、ポリアクリル酸エステル以外の溶剤も使用できる。このような吸水性ポリマーは、施工現場となるコンクリート母材の亀裂内に含まれる水分を吸収し、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンと加水反応型ウレタンゴムとの硬化反応を促進する。すなわち、吸水性ポリマーが配合されていない場合、コンクリート母材の亀裂内に含まれる水分により、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンと加水反応型ウレタンゴムとが希釈拡散され、硬化が進行しなくなる。従って、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンと加水反応型ウレタンゴムと共に、吸水性ポリマーのポリアクリル酸エステル溶液を併用すると、高い弾性を有し、水に希釈されない自立性の高い止水材を得ることができる。
【００２６】
上記のＣ９系石油樹脂エマルジョン１００重量部に対して、０重量部超〜１０重量部以下の吸水性ポリマーポリアクリル酸エステル溶液を添加する。吸水性ポリマーポリアクリル酸エステル溶液の添加量が０重量部の場合、本発明の第２の２液系止水剤組成物は出水量の多い施工現場での止水目的には適さない。一方、吸水性ポリマーポリアクリル酸エステル溶液の添加量が１０重量部超の場合、Ｃ９系石油樹脂エマルジョンの粘度が急激に上昇し、注入することが不可能になるので好ましくない。
【００２７】
吸水性ポリマーポリアクリル酸エステル溶液を含有する又は含有しないＣ９系石油樹脂エマルジョンＡ液１００重量部に対して、３重量部〜２０重量部の加水反応型ウレタンゴムＢ液を混合する。加水反応型ウレタンゴムＢ液の混合量が３重量部未満の場合、硬化反応が不十分となるので好ましくない。一方、加水反応型ウレタンゴムＢ液の混合量が２０重量部超の場合、混合液の可使時間がとれないため好ましくない。
【００２８】
本発明の第１及び第２の２液系止水材のＡ液とＢ液はそれぞれ別々の容器に収納貯蔵され、施工現場においてコンクリート母材の亀裂内に注入施工される際に、使用する注入装置の注入ノズル先端で混合される。例えば、第１及び第２の２液系止水材について圧力自動調整注入ポンプを使用し、毎分１〜２０リットルの低吐出量で、注入圧力が１０〜１０００ｋＰａの低圧力で注入することにより、止水材の無駄な拡散を防止し、必要最小限の止水区域に対して止水材を効果的に浸透させ、固化させることができる。
【００２９】
図１は本発明の止水材組成物を使用して止水工事を行うべき施工箇所の正面図である。躯体１の表面３に多数のクラック５が生じている。このクラック５から水が漏出していれば、止水工事を行わなければならない。背面注入法の場合、図１に示されるように、クラック５の周囲に一般的に、１０００ｍｍの間隔で注入口７を例えば、φ１０ｍｍのドリルピットなどで削孔する。図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。躯体１と地山又は埋戻し土９との間には図２（Ａ）で示されるようなゴム製防水シート１１が配設されているか、又は図２（Ｂ）で示されるようなコンクリート製の連壁１５が配設されている。この防水シート１１又は連壁１５と躯体１との間に水が侵入し、躯体１にクラック５が発生すると、このクラック５を介して水が躯体１の表面３に漏出してくる。この注入口７から本発明の止水材組成物を注入し、クラック５から止水材組成物が溢出してくるまで注入し続ける。注入後、短時間のうちに止水材組成物が硬化反応を起こして硬化体１３が形成される。その結果、空隙が硬化体１３で充満され、止水が完了する。
【００３０】
図３は別の施工方法を示す正面図である。躯体１に比較的大きなクラック５が１本垂直に発生している現場である。この場合、躯体１の表面３からクラック５自体に達するように注入口７を削孔する。この施工方法は削孔注入法と呼ばれている。この施工方法では、注入口７は一般的に、５００ｍｍ間隔で配設される。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。躯体１の厚さがｔの場合、注入口７は約２／３ｔの付近でクラック５と交差することが好ましい。この施工方法でも、注入口７から本発明の止水材組成物を注入し、クラック５から止水材組成物が溢出してくるまで注入し続ける。注入後、短時間のうちに止水材組成物が硬化反応を起こして硬化体１３が形成される。その結果、空隙が硬化体１３で充満され、止水が完了する。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により本発明の第１の２液系止水材組成物及び第２の２液系止水材組成物の止水効果について具体的に例証する。
【００３２】
実施例１
埼玉県川口市内の地下４Ｆからなるコンクリート構造物である下水処理ポンプ場は河川に隣接しているため、地下２Ｆ以下の階層で漏水が認められた。この漏水は下の階層へ行くほど激しくなることから、地下水の影響も考えられる。地下コンクリート構造物では、このような地下水の漏水現象を回避するため、躯体外側に防水層が設置されているのが一般的であるが、何らかの要因でこの防水層が破損し、漏水したものと考えられる。この漏水現場で本発明の第１の２液系止水材組成物の止水効果を次の手順により検証した。
（１）本発明の第１の止水材組成物の配合組成
止水施工現場において調製する本発明の第１の止水材組成物の配合は以下の通りであった。
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（２）止水材注入孔の削孔
前記図３及び図４に示される削孔注入法により止水工事を施工するために、出水又は漏水しているコンクリート躯体に、直径１０ｍｍのドリルピットを用いて、所定の深さまで削孔した。削孔した注入孔にパッカーを取り付け、２液注入用のＹ字管を装着した。
（３）止水材注入
２液系止水材のＡ液及びＢ液はそれぞれスクイズポンプで別々の管で圧送し、他の注入孔へ材料が拡散することを確認するまで注入を行った。
（４）止水施工結果
注入開始から５分後には完全な止水が確認された。
【００３３】
比較例１
前記実施例１と同じ現場で、従来から使用されている公知の▲１▼１液系アスファルト止水材及び▲２▼ウレタン系止水材をそれぞれ注入し止水効果を比較した。▲１▼の１液系アスファルト止水材は漏水量が多いため注入した材料が拡散してしまい殆ど止水効果が得られなかった。また、▲２▼のウレタン系止水材の場合、一日程度は止水効果を発揮するが、２〜３日程度でまた漏水が始まった。
【００３４】
実施例２
前記実施例１と同じ現場で、本発明の第２の止水材組成物の止水効果を検証した。本発明の第２の止水材組成物は、Ａ液がＣ９系石油樹脂エマルジョン１９ｋｇと吸水性ポリマーのポリアクリル酸エステル溶液１ｋｇからなり、Ｂ液が加水反応型ウレタンゴム２０ｋｇからなるものであった。この２液系止水材のＡ液及びＢ液を実施例１と同様にスクイズポンプで別々の管で圧送し、他の注入孔へ材料が拡散することを確認するまで注入を行った。その結果、注入開始から５分後には完全な止水が確認された。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高弾性で変形追随性が大きく、水中においても材料が拡散し難く、硬化時間も調整可能で安定した硬化体を得る目的で、Ａ液としてカチオン系アスファルト含有水性エマルジョンに硬化剤として加水反応型ウレタンゴムを添加し、Ｂ液に弱アルカリ性を有するアスファルト含有水性エマルジョンを用いる。この２液を同時に注入することで、水中においても拡散し難く、時間の経過と共に硬化し、強固な止水体を形成できる。
【００３６】
また、吸水性ポリマーのポリアクリル酸エステル溶液を含有するＣ９系石油樹脂エマルジョンのＡ液に加水反応型ウレタンゴム硬化剤のＢ液を混合注入することにより、高い弾性を有し、水に希釈されない自立性の高い止水材料を得ることが出来ると共に、コンクリート表面に漏れ出した場合でも、コンクリート表面を黒く汚す恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の止水材組成物を使用して背面注入法により止水工事を行うべき施工箇所の正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、（Ａ）は躯体と地山との間にゴム製防水シートが配設されているケースであり、（Ｂ）は躯体と地山との間にコンクリート製連壁が配設されているケースである。
【図３】本発明の止水材組成物を使用して削孔注入法により止水工事を行うべき施工箇所の正面図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、（Ａ）は躯体と地山との間にゴム製防水シートが配設されているケースであり、（Ｂ）は躯体と地山との間にコンクリート製連壁が配設されているケースである。
【符号の説明】
１　躯体
３　躯体表面
５　クラック
７　注入口
９　地山又は埋戻し土
１１　ゴム製防水シート
１３　硬化体
１５　コンクリート製連壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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