(57)【要約】【課題】交通量の増大により、従来にもまして激しくなった地盤の振動や地盤の変動にも、従来の予測を越える規模を考慮した地盤の振動や地盤の変動にも対応可能で、漏水個所に注入して長期間止水効果が得られる止水剤としてのアクリル酸塩系薬剤を提供する。【解決手段】アクリル酸塩系止水剤水溶液を、アクリル酸又はメタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸又はメタクリル酸の多価金属塩、並びにアクリル酸又はメタクリル酸の多価エステルを含有し、多価エステルの含有量が、三者合計含有量の２０質量％未満、あるいは上記三者から得られるゲル体の水中での膨潤率が１．５倍以上あるものとした。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル酸又は／及びメタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸又は／及びメタクリル酸の多価金属塩、並びにアクリル酸又は／及びメタクリル酸の多価エステルを含有し、
得られるゲル体の水中での膨潤率が１．５倍以上であること
を特徴とする止水剤水溶液。
【請求項２】
前記多価エステルの含有量が、
三者合計含有量の２０質量％未満であること
を特徴とする請求項１に記載の止水剤水溶液。
【請求項３】
アクリル酸又は／及びメタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸又は／及びメタクリル酸の多価金属塩、並びにアクリル酸又は／及びメタクリル酸の多価エステルを含有し、前記多価エステルの含有量が、三者合計含有量の２０質量％未満であること
を特徴とする止水剤水溶液。
【請求項４】
前記多価エステルの含有量は、
三者合計含有量の２〜１８質量％の範囲にあること
を特徴とする請求項２又は３に記載の止水剤水溶液。
【請求項５】
前記アルカリ金属塩は、
ナトリウムであって、該アルカリ金属塩の含有量が２〜１８質量％の範囲にあること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の止水剤水溶液。
【請求項６】
前記多価金属塩は、
マグネシウムであって、該多価金属塩の含有量が１０〜３５質量％の範囲にあること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の止水剤水溶液。
【請求項７】
前記多価エステルは、
アクリル酸又は／及びメタクリル酸のポリエチレングリコールエステルであって、該多価エステルの含有量が１〜１０質量％の範囲にあること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の止水剤水溶液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種土木・建築分野において防水・止水のために使用する止水剤水溶液に関するもので、土木・建築技術に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設された下水管は、埋設深度が浅く、地盤の変位、地表を走行する車両等の振動のため破損し易く、かかる破損箇所を通じて地下水が流入し、末端処理場に負担を掛け、降雨時には、処理能力を遙かに超過してしまい、またある時には、下水が地盤に逆流し、地下水汚染等の公害を引き起こすこともあるので、このような下水管の破損は、下水道の普及とともに増加し、大きな社会問題となりつつある。また、止水したにもかかわらず、地盤沈下等で止水層を形成しているゲルが、破損することにより再度漏水するような問題も発生している。
【０００３】
このような問題を解決する目的で使用されている薬剤としては、水ガラス系、ポリイソシアネート系、セメント系、アクリル酸塩系などがあって、それぞれの用途、目的に応じて使い分けられている。
【０００４】
これらの薬剤の中でも、特に、アクリル酸塩又はメタアクリル酸塩（以下、両者を併せて（メタ）アクリル酸塩という。）と、ポリエチレングリコールジアクリレート又はポリエチレングリコールジメタアクリレートを組合わせたものは、破損下水管や遮水のため設けられた隔壁の漏水箇所に注入し、ゲル化させて使用され、得られたゲル化体は、離しょう水の生成、水膨潤性がなく、安価で毒性が小さく、適度の硬さと弾力性を有し、水噴流による切断性に優れ、漏水箇所からはみ出したゲルは、水噴流で容易に清掃でき、漏水部に生成したゲルは柔軟性に富み、水中において収縮あるいは著しい膨潤もしないので、長期間に亘って漏水間隙を、有効に閉塞することができるという優れた特長を有するものである（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−１２９３７６号（特許請求の範囲、効果の欄）
【０００６】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、交通量の増大により、地盤の振動は従来にも増して激しくなるとともに、地盤の変動や沈下についても、従来の予測を越える規模を考慮することが求められてきており、前記の薬剤についても見直しが求められている。
【０００７】
発明者らはかかる現状に鑑み、上記の安価で、毒性が小さいアクリル酸塩系薬剤について、見直しを行い、現在要求されている特性を満足するものを見出すべく、鋭意検討を行った。
【０００８】
その結果、地盤の振動、変動更には沈下が激しい箇所での、漏水個所に注入して長期間止水効果が得られるアクリル酸塩系薬剤としては、ゲル化させ得られたゲル体が、ゲル体から溶出するポリマーを可及的に少なくすること、特に一定の弾力性と水中での膨潤性を有することが必要であるということを見出し、そのためには、特定の化合物を組み合せて使用すること、更にはその使用量を特定することが有効であることを見出し、この発明を完成させた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明の請求項１に記載の発明は、
アクリル酸又は／及びメタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸又は／及びメタクリル酸の多価金属塩、並びにアクリル酸又は／及びメタクリル酸の多価エステルを含有し、
得られるゲル体の水中での膨潤率が１．５倍以上であること
を特徴とする止水剤水溶液である。
【００１０】
また、この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の止水剤水溶液において、
前記多価エステルの含有量が、
三者合計含有量の２０質量％未満であること
を特徴とするものである。
【００１１】
また、この発明の請求項３に記載の発明は、
（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、（メタ）アクリル酸の多価金属塩及び（メタ）アクリル酸の多価エステルを含有し、前記多価エステルの含有量が、三者合計含有量の２０質量％未満であること
を特徴とする止水剤水溶液である。
【００１２】
また、この発明の請求項４に記載の発明は、
請求項２又は３に記載の止水剤水溶液において、
前記多価エステルの含有量が、三者合計含有量の２〜１８質量％の範囲にあることを特徴とするものである。
【００１３】
また、この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１乃至４のいずれかに記載の止水剤水溶液において、
前記アルカリ金属塩がナトリウムであって、該アルカリ金属塩の含有量が２〜１８質量％の範囲にあること
を特徴とするものである。
【００１４】
また、この発明の請求項６に記載の発明は、
請求項１乃至５のいずれかに記載の止水剤水溶液において、
前記多価金属塩がマグネシウムであって、該多価金属塩の含有量が１０〜３５質量％の範囲にあること
を特徴とするものである。
【００１５】
また、この発明の請求項７に記載の発明は、
請求項１乃至６のいずれかに記載の止水剤水溶液において、
前記多価エステルが、（メタ）アクリル酸塩のポリエチレングリコールジエステルであって、該多価エステルの含有量が１〜１０質量％の範囲にあること
を特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の止水剤水溶液の、好ましい実施の態様を説明する。
この発明の止水剤水溶液に使用される（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、（メタ）アクリル酸の多価金属塩とは、具体的には、（メタ）アクリル酸のナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、（メタ）アクリル酸のカルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウムなどの多価金属塩のことである。
【００１７】
この発明にとって、好ましいアルカリ金属塩としては、ナトリウム塩、多価金属塩としてはマグネシウム塩で、それらの併用により、この発明が目的とする効果がより確実に発揮されるもので、これらの（メタ）アクリル酸塩は比較的安価で、水溶性であって、レドックス触媒で容易に重合して弾力性のあるゲルを与えるものである。
【００１８】
また、この発明において、（メタ）アクリル酸の多価エステルとは、（メタ）アクリル酸と多価アルコールのエステル化物で、多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、グリセリン、さらにはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどが挙げられる。
【００１９】
この発明にとって好ましいものは、（メタ）アクリル酸とポリエチレングリコールのジエステルである、ポリエチレングリコールジアクリレート又は／及びポリエチレングリコールジメタクリレート（以下、アクリレートとメタクリレートを併せて、「（メタ）アクリレート」という。）である。
【００２０】
前記のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートは、ポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸を酸触媒の存在で、エステル化反応して得られるもので、具体的なものとしては、例えば、ポリエチレングリコールＮｏ．４００（平均分子量３８０〜４２０）、Ｎｏ．６００（平均分子量５７０〜６３０）からのジエステルを挙げることができる。
【００２１】
なお、これらのジ（メタ）アクリレートは、上記反応で副生するモノ（メタ）アクリレートを２０〜３０質量％程度含有しているものでも差し支えなく、（メタ）アクリル酸の多価エステルとしては、水溶性のものが好ましい。
【００２２】
この発明の止水剤水溶液において、使用される上記三成分の配合割合も、この発明の目的を達成するために重要であって、特に、（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、（メタ）アクリル酸の多価金属塩に対する、（メタ）アクリル酸の多価エステルの併用割合が重要で、水溶液中の（メタ）アクリル酸の多価エステルの含有量が、これら三者の含有量の、合計量の通常２０質量％未満、２質量％以上であり、好ましくは、２〜１８質量％の範囲にあることが重要である。
【００２３】
アクリル酸の多価エステルとしては、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートが好ましく、この場合、止水剤水溶液中における含有量を１〜１０質量％とするのが好ましく、より好ましくは２〜７質量％である。
【００２４】
（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、（メタ）アクリル酸の多価金属塩に対する（メタ）アクリル酸の多価エステルの併用割合の場合も同様で、多価エステルの割合や含有量が少ないと、得られたゲル体からのポリマーの溶出量が増え、その結果と比例して、ゲル体の耐久性が劣るようになり、止水効果の持続性が劣ってくるようになる。
一方、（メタ）アクリル酸の多価エステルの割合や含有量が大き過ぎると、ゲル体が硬くなり弾力性が失われ、地盤の振動や変動に耐えることができず、止水効果が著しく低下する。
【００２５】
（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、特には、（メタ）アクリル酸ナトリウムの止水剤水溶液中における含有量は２〜１８質量％の範囲にあるのが好ましく、より好ましくは４〜１０質量％の範囲にあることで、（メタ）アクリル酸ナトリウムが２質量％未満の場合は膨潤性が殆ど無く、１８質量％を超えるようになると、非常に大きく膨潤し、溶出ポリマー量も増加し耐久性に劣ってくる。
【００２６】
（メタ）アクリル酸の多価金属塩、特に、（メタ）アクリル酸マグネシウムの止水剤水溶液中における含有量は１０〜３５質量％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは１５〜３０質量％の範囲にあることで、（メタ）アクリル酸マグネシウムが１０質量％未満の場合、弾力性が無くなり、地盤や配管等の振動に追従できなくなる。
【００２７】
この発明の止水剤水溶液は、使用に際して、その成分である（メタ）アクリル酸のアルカリ金属塩、（メタ）アクリル酸の多価金属塩、及び（メタ）アクリル酸の多価エステルを重合させる重合触媒が併用され、重合触媒により、これら三成分が重合し、ゲル体を生成して漏水などを防止するのである。
【００２８】
重合触媒としては、酸化剤と還元剤の組み合わせからなるものや、親水基を有するアゾ化合物（以下、単に「アゾ化合物」という。）が好ましい。
【００２９】
酸化剤としては、ナトリウム、カリウム、アンモニウムの過硫酸塩が使用され、還元剤としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ジメチルアミノプロピオニトリル、ジエチルアミノエタノール、ジメチルアミノプロパノール、ピペラジン、モノホリンなどのアミン類、第一鉄塩、亜硫酸塩、チオ尿素、エリソルビン酸ナトリウム、ロンガリットなどがあり、二種以上を併用することもできる。
【００３０】
また、アゾ化合物としては、アゾアミジン及び環状アゾアミジンなどが挙げられ、その例としては、２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル）プロパン〕、２，２’−アゾビス〔２−（イミダゾリン−２−イル）プロパン〕ジヒドロクロリド、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリド及び２，２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕ジヒドロクロリドなどがある。
【００３１】
さらに、アゾ化合物として、水酸基を有する２，２’−アゾビス〔２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド〕、カルボキシル基を有する４，４’−アゾビス（４−シアノバレロ酸）などが挙げられる。
【００３２】
かかる重合触媒の種類及び使用量は、水溶液をゲル化させる時間に大きく依存し、水溶液の濃度や組成、注入距離、温度、地盤の性質（浸透性）を考慮して決められるゲル化時間に基づいて決定されるが、通常の工事では、ゲル化時間は１０秒〜３分間程度であり、それに応じて、選択決定される。
【００３３】
この発明の止水剤水溶液は、漏水補修工事現場で、重合触媒とともに、あるいは別々に、ポンプなどで漏水箇所に注入され、所定時間（所定量）注入するか、ゲル化が始まって注入ができなくなるまで注入される。
【００３４】
【実施例】
＜実施例１＞
アクリル酸マグネシウム３３ｇ、アクリル酸ナトリウム２ｇ及びポリエチレングリコールジアクルレート（分子量４００）１ｇを含有する止水剤水溶液１００ｇに、エルソルビン酸ナトリウム（還元剤）の２質量％水溶液１０ｇを加え、次いで、過硫酸ナトリウム（酸化剤）の２質量％水溶液４０ｇを混合し、硬化させた。
その時の硬化時間と、５日後の溶出ポリマー量と、５日後の膨潤率を、下記の方法で測定し、その結果を表１に示す。
【００３５】
測定方法
１）硬化時間
止水剤水溶液と還元剤水溶液の混合溶液に、還元剤水溶液を混合した時点をスタートとして、混合溶液が寒天状（ゲル状）になるまでの時間を硬化時間として測定した。
２）膨潤率
ゲル体を、一定量切り取り質量測定し初期質量とした。５日間水没させた後取り出し、表面に付着している水を拭き取り質量測定し、その値を初期質量で割った値を膨潤率とした。
３）溶出ポリマー量
５日間ゲル体を水没させていた水を採取し、コロイド滴定法によりゲル体から溶出したポリマー量を測定した。
４）透水係数
直径１０ｃｍ長さ１２ｃｍのゲル体を作製、ＪＩＳ　Ａ　１２１８　変水位透水試験方法に準拠して、透水係数を測定した。
【００３６】
＜実施例２〜４＞
アクリル酸マグネシウム、アクリル酸ナトリウム及びポリエチレングリコールジアクリレートの混合量を変えて種々の止水剤水溶液を調整し、それらを実施例１と同様に処理して測定した硬化時間、ゲル体の膨潤率、ゲル体からの溶出ポリマー量、透水係数は、表１の通りであった。
【００３７】
【表１】
2004124063.tif 000002
【００３８】
＜比較例１＞
アクリル酸マグネシウム３０ｇと、ポリエチレングリコールジアクルレート１０ｇを含有する止水剤水溶液１００ｇを、実施例１と同様に処理し、測定した硬化時間、ゲル体の膨潤率、ゲル体からの溶出ポリマー量、透水係数は表２の通りであった。
【００３９】
＜比較例２〜４＞
アクリル酸マグネシウム、アクリル酸ナトリウム、ポリエチレングリコールジアクリレートの混合量を変えて種々の止水剤水溶液を調整し、それらを実施例１と同様に処理して測定した硬化時間、ゲル体の膨潤率、ゲル体からの溶出ポリマー量、透水係数は、表２の通りであった。
【００４０】
表１、表２から明らかなように、この発明の止水剤は、従来のものと同様な時間で硬化ゲル化し、ゲル体は、水中における膨潤率が１．５〜６倍であるという適度の膨潤性を有するとともに、溶出ポリマー量が１０ｐｐｍ以下という測定限界以下の微量なものであるため、一定の弾力性と水中での膨潤性を長期に亘って維持し、地盤の振動や地盤の変動が激しい箇所での、漏水個所に注入されても、長期間止水効果が得られ、さらに、溶出ポリマー量が無視できる量であるということは、たとえ、無害に近い薬剤であっても、環境汚染の面から特筆されることである。
【００４１】
【表２】
2004124063.tif 000003
【００４２】
【発明の効果】
この発明の止水剤水溶液は、遮水を目的とした矢板等の隔壁からの漏水、地中に埋設した管、ボックスカルバート等からの漏水を極めて容易に且つ有効に阻止することに優れたもので、漏水による下水処理場での処理量の増加、漏水による公害の発生を防止し得るもので、かつ、アクリルアミドや尿素、ホルムアルデヒドなどのように毒性がなく、地盤の変動や沈下などに対応する膨潤性止水効果が優れているため、半永久的な目的のところの止水にも使用することができ、奏する効果は図り知れないものである。