(57)【要約】【課題】  土木建築構造物の漏水を防ぐための止水剤に関する。すなわち、目地、掘削余掘り等の人為的に設けた空隙または構造物周りの土砂の流出や地山の緩みによる変位等の、非人為的に生じた空隙に充填することで新たな空隙の発生を防止しながら漏水を防ぐ止水剤組成物を提供する。【解決手段】  （メタ）アクリル酸多価金属塩、結晶構造にトンネル構造を有する粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末及び重合触媒を混合した組成物を空隙に充填することで空隙の変位への追従性を保持しながら空隙を不透水化する止水剤。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（メタ）アクリル酸多価金属塩、結晶構造にトンネル構造を有する粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末及び重合触媒を必須成分として含有することを特徴とする止水剤。
【請求項２】
（メタ）アクリル酸多価金属塩を５質量％以上含有する水溶液１００質量部に対し、結晶構造にトンネル構造を有する粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末が５〜５０質量部の範囲であることを特徴とする請求項１記載の止水剤。
【請求項３】
（メタ）アクリル酸多価金属塩がマグネシウム又はアルミニウムのいずれか一方又は両方の金属塩であることを特徴とする請求項１又は２に記載の止水剤。
【請求項４】
前記鉱物質粉末がアタパルジャイト又はセピオライトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の止水剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水にも流されず、高い変形性を有し持続的な止水を行なえる止水剤に関するもので、土木・建築技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木・建築の分野では、湧水防止、軟弱地盤の改良、地下に築造された建造物の外部からの水の侵入防止のため、地盤の亀裂で生じた空隙や地盤と建造物の間隙などを充填する様々な材料が用いられてきた。例えば、セメント、水ガラス、イソシアネート化合物、ベントナイトなどがある。
【０００３】
セメントを用いた止水剤は、その硬化物が硬いため、また接する建造物や地盤の振動等の僅かな動きに追従できなかったり、または止水剤自体の硬化収縮によってひび割れを生じ、再び漏水を生じ易い。イソシアネート化合物や水ガラスはセメントに比べれば弾力性が高く、交通振動程度の変形には追従するが、耐水性に劣るため止水性が持続できない。ベントナイトは材料自体の耐久性はあるが、材料は硬化性ではないために漏水等による水流により流失し易く、止水性が持続できない。
【０００４】
その他、無機塩水溶液を混合し不溶性の沈殿を生成させる止水剤が開示されているが（特許文献１）、当該止水剤を地盤などへ注入する場合、材料が水に希釈されやすく漏水によって流されて止水できないことや、無機水溶液が均等に地盤へ浸透せずに不溶性沈殿物を生成できない場合もある。
【０００５】
地盤注入後の硬化物に弾力性や耐久性を持たせるために、高分子化合物を用いた止水剤が開示されている（特許文献２〜４参照）。例えば、特定のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートと、アニオン性電解質モノマーやカチオン性電解質モノマーを組合せ、これに重合触媒を含有させた水溶液からなる止水剤は、得られる硬化物の離漿性が無く、非透水性でセメント系物質との接着性が良いなどの利点があるが、これらの止水剤を硬化させてなるゲル体が寒冷地などで長期にわたり凍結・融解を受けると脆弱化により再度漏水してしまったり耐加水分解性が不十分なために耐久性が不十分となる可能性がある。また、（メタ）アクリル酸多価金属塩と重合触媒を必須成分とする止水剤も開示されているが（特許文献５）、やはり動水勾配を有する地盤での止水性などにおいてやや難点がある。
【特許文献１】特開２０００−１０４０６６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開昭６２−２２８８２号公報（第１頁及び第２頁）
【特許文献３】特開平１０−１１０１５９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】特開２００３−１９３０３２号公報（発明の実施の形態）
【特許文献５】特願２００３−１８７１２３号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑み、硬化物が適切な弾力性、膨潤性及び不透水性を有し、且つ脆弱化により再漏水しない長期に亘り高い耐久性を有する持続的な止水性を示す止水剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、（メタ）アクリル酸多価金属塩、結晶構造にトンネル構造を有する粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末及び重合触媒を必須成分として含有する組成物は、その硬化物が適切な弾力性、膨潤性及び不透水性を有し、流水にも流されず、構造物の変形にも破壊せずに持続的な止水を行なう材料として有用であることを見出し、本発明を完成させた。
以下、本発明を詳細に説明する。尚、本明細書においては、アクリル酸又はメタクリル酸を（メタ）アクリル酸と表す。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の止水剤は水中でも分離することなく空隙を充填でき、硬化物が優れた弾力性と不透水性を有するため継続的な止水性を発現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の止水剤は、（メタ）アクリル酸多価金属塩、結晶構造にトンネル構造を有する粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末及び重合触媒を必須成分として含有するが、さらに好ましくは、（メタ）アクリル酸多価金属塩の水溶液に、結晶構造にトンネル構造を有する粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末を混合し、重合触媒を併用して硬化性を付与した組成物である。以下、本発明の止水剤を構成する各成分について説明する。
【００１０】
○（メタ）アクリル酸多価金属塩
本発明の止水剤を構成する（メタ）アクリル酸多価金属塩は様々な多価金属塩化合物が使用でき、アルカリ土類金属塩などの二価以上の多価金属塩であることが好ましい。例えば（メタ）アクリル酸マグネシウム、（メタ）アクリル酸カルシウム及び（メタ）アクリル酸アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも得られる硬化物ゲルが不透水性であり既設構造物が鋼材や地盤だけでなくコンクリート等のアルカリ性を示す環境下でも硬化物が安定に存在できることから、（メタ）アクリル酸マグネシウムや（メタ）アクリル酸アルミニウムがより好ましい。
（メタ）アクリル酸多価金属塩は、１種類を単独で用いても、或いは２種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、（メタ）アクリル酸多価金属塩は、粉末状態で使用することもできるが、後記する鉱物質粉末との反応を安定に行なうために水溶液の形態で使用することが好ましい。
【００１１】
（メタ）アクリル酸多価金属塩の濃度としては５質量％以上のものが使用でき、より好ましくは１０質量％以上である。（メタ）アクリル酸多価金属塩が５％に満たない場合、後記する鉱物質粉末のトンネル構造の結晶中に、ほとんどの（メタ）アクリル酸塩が吸着され、組成物全体を硬化させることができなくなってしまう。また、上限濃度としては（メタ）アクリル酸塩が析出しない範囲、即ち飽和に近い４５質量％程度までが使用できる。
【００１２】
本発明の止水剤では、（メタ）アクリル酸多価金属塩を必須成分としているが、（メタ）アクリル酸金属塩には一価の金属塩も存在する。一価の金属塩は一価金属のイオン交換性が強いためにゲルの安定性が低下するが、ゲルに膨潤性を付与する目的で（メタ）アクリル酸金属塩全体量に対して４０質量％を越えない範囲内で併用することもできる。さらに、弾力性と膨潤性を制御するために、モノエチレングリコールジ（メタ）アクリル酸エステル、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリル酸エステル、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリル酸エステル、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリル酸エステルまたはポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリル酸エステルの一種もしくは二種以上を併用することができる。
【００１３】
○結晶構造にトンネル構造を有する鉱物質粉末
本発明で用いる結晶構造にトンネル構造を有する鉱物粉末は、具体的にはゼオライト、セピオライト、アタパルジャイト等が挙げられる。これらの鉱物質粉末を用いることで高いチクソトロピー性を発現させることが可能で、同時に硬化物に高い靭性を与えることが可能となる。特に、比較的少量で高いチクソトロピー性を発現させられ、硬化物により高い靭性を与えられるセピオライト及びアタパルジャイトを用いるのがより好ましい。これは従前から増粘剤として用いられているトンネル構造をもたないカオリナイト、けい酸カルシウム、ロックウール等の鉱物質粉末や層状結晶を有するスメクタイト系鉱物質粉末との混合では得られなかったものである。また、増粘剤としてよく用いられるメチルセルロース類、ガラス質長繊維、パルプでは（メタ）アクリル酸多価金属塩と反応しないために本発明の効果は得られない。
【００１４】
（メタ）アクリル酸多価金属塩と反応して均一なスラリーを形成するために、本発明で使用する鉱物質粉末の粒径は７５μｍ以下である。粒径７５μｍ以下の鉱物質粉末は、篩の目地が７５μｍである適切な篩を用いることで容易に調整することができる。粒径が７５μｍより大きいと均一なスラリーを形成できないために硬化物の止水性が低下する。本発明で使用する鉱物質粉末の配合量は、（メタ）アクリル酸多価金属塩水溶液１００質量部に対して５〜５０質量部が好ましく、１０〜５０質量部であることがより好ましい。鉱物質粉末の配合量が５質量部未満の場合、硬化前に鉱物質粉末自体が水に分散してしまい、不透水性の硬化物を形成することができない。また配合量が５０質量部以上の場合には作業性が著しく低下し、空隙に充填することができなくなる。
また、作業性を調整するためにガラスバルーンやクレーなどの水で膨潤しない粉体を併用することができる。
【００１５】
○重合触媒
本発明の止水剤は、使用に際して、その必須成分である（メタ）アクリル酸多価金属塩を重合させる重合触媒が併用され、硬化物を生成して漏水などを防止するのである。
本発明で使用する重合触媒は、（メタ）アクリル酸多価金属塩を重合させるものであれば特に限定されないが、親水基を有するアゾ化合物又はレドックス触媒を使用することが好ましい。
【００１６】
親水基を有するアゾ化合物において親水基としては、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基等、種々のものがあるが、使用温度及び漏水のｐＨによって分解時間制御の行い易いものを選択することができる。親水基を有するアゾ化合物の例としては２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−イル）プロパン］ジクロリド、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−メチルプロピオナミジン）ジヒドロクロリド、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、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジサルフェイトジハイドレイト及び４，４−アゾビス−４−シアノバレロ酸等が挙げられる。
【００１７】
重合触媒として親水基を有するアゾ化合物を用いた場合の使用量は、（メタ）アクリル酸多価金属塩の質量に対し、０．５〜５０質量％とすることが好ましく、１〜５０質量％であることがより好ましい。この割合が０．５質量％に満たない場合、上記鉱物質粉末のトンネル構造の結晶中に重合触媒が吸着され、（メタ）アクリル酸多価金属塩に硬化しない部分が生じる。一方５０質量％を越えると重合触媒の分解が急激に進行して流動性が短時間で低下し、間隙を十分充填止水できない恐れがある。
【００１８】
レドックス触媒は還元剤と酸化剤を単独または併用して用い（メタ）アクリル酸多価金属塩を硬化させるものであり、その還元剤または酸化剤としては種々のものが使用できる。還元剤の具体例としては、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、ジメチルアミノプロパノール、ピペラジン及びモルホリン等のアミン類、第一鉄塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、チオ尿素、エリソルビン酸塩、ロンガリット並びに硫酸銅などが挙げられる。酸化剤の具体例としては、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム、過酸化ナトリウム、過酸化カルシウム、及び過酸化バリウム等の過酸化物、並びに過硫酸ナトリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩などが挙げられる。
【００１９】
重合触媒としてレドックス触媒を用いる場合の使用量は、使用する還元剤と酸化剤の組み合わせにより異なるが、少なくとも（メタ）アクリル酸多価金属塩の質量に対し、酸化剤を１質量％以上用いることが好ましく、漏水の流量が多いほど硬化時間を短縮するために多量に使用する。重合触媒は本発明の組成物においては水溶液として用いることも粉体状のまま用いることもできる。
【００２０】
本発明の止水剤は、漏水補修現場で、重合触媒とともに、或いは別々に、ポンプなどによりコンクリートのひび割れ、目地の空隙や間隙などの漏水箇所に注入され、所定量を注入するか、空隙が全て充填されそれ以上の注入ができなくなるまで注入される。
【実施例】
【００２１】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１〜５）
表１の処方に従い（メタ）アクリル酸多価金属塩、鉱物質粉末及び重合触媒の所定量を混合して止水剤組成物を調製し、２０℃においてこれを水で満たした直径５ｃｍ深さ１０ｃｍの型枠の中へ流し込んで硬化させた。得られた硬化物について下記評価方法に従い評価した。それらの結果を表１に示す。
【００２２】
［評価方法］
○水中分離抵抗性
型枠を上端が水面から５ｃｍの深さになるように設置し、調製したスラリー状の本発明の止水剤をポンプで圧送し、水中にて型枠へ充填する。投入した材料の質量に対する水中で分離せずに硬化する材料の質量割合を測定し、８０％以上の場合を水中不分離性を有すると判定した。
【００２３】
○硬化時間
調製した止水剤を、同じく水中の型枠へ充填する際に事前に型枠内に熱電対を挿入しておき、硬化時の発熱を測定し、最高温度に達するまでの時間を硬化時間とした。
【００２４】
○圧縮破壊ひずみ
調製した止水剤を、水中の型枠に充填して硬化させ、２４時間後に脱型の後、ＪＩＳ  Ｋ−７１８１プラスチック圧縮特性の試験方法に準じ圧縮試験を実施し、最大ひずみ４０％または最大荷重となるまで圧縮試験を行い、最大荷重でのひずみを求めた。
【００２５】
○透水係数
調製した止水剤を、水中の型枠の上端まで充填せず、深さ５ｃｍまで充填硬化させた後、型枠上端へパイプ付き栓を取り付け水頭差５ｍの水圧を２４時間作用させ、通過した水の質量を測定した。
【００２６】
（比較例１〜４）
表１に示す組成とする以外は実施例と同様にして組成物を調製し、上記の評価をおこなった。それらの結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2005132978.tif 000002
【００２８】
表１に示されるように、実施例１〜５の止水剤は充填作業を行うために十分な長さの硬化時間を有し、かつ水中で分離せず、硬化物も不透水性なので止水剤として優れた性能を有するものであった。また、硬化物を半年間水中で保管した後も弾力性に優れ、良好な不透水性を保持していた。
【００２９】
一方、比較例１の組成物では、硬化はするものの、(メタ)アクリル酸多価金属塩の含有量が少ないために十分な固結状態ではなく僅かな力で塑性変形してしまった。
比較例２〜４についても備考に示す通り塑性変形、破断または透水したため止水剤としては不十分な性能であった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の止水剤は、結晶構造にトンネル構造を有する鉱物質粉末が（メタ）アクリル酸多価金属塩と反応して水中でも分散せず高いチキソトロピー性を有するスラリーを形成するために、漏水等周辺の水に影響されずに空隙に充填を行なうことができる。また、重合触媒によって重合硬化し、弾力性の高い不透水性の硬化物となる性質を併せて有するため、信頼性の高い止水を行なうことができる。