(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上部において製作したコンクリート造のケーソンを地盤中に沈設していくケーソン工法に適用される外防水工法であって、ケーソンを沈設していくに先立ち、その外表面にエポキシ樹脂系の第１プライマー、ポリウレタン系の第２プライマーからなるプライマー層を下地層として形成し、その上にポリウレタン系の防水材を吹き付けにより塗布して塗膜防水層を形成することを特徴とする外防水工法。
【請求項２】
請求項１記載の外防水工法において、第１プライマーと第２プライマーの間に硅砂を散布することを特徴とする外防水工法。
【請求項３】
請求項１または２記載の外防水工法において、プライマーとして湿潤面用のプライマーを採用し、ケーソンの外表面が未だ湿潤状態の弱齢コンクリートの段階においてプライマー層を形成し、その上に塗膜防水層を形成することを特徴とする外防水工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築・土木構造物の施工に際してコンクリート造の地中躯体の外表面に対して防水層を形成するための外防水工法、特にケーソン工法に適用して好適な外防水工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、地中躯体に対して防水を行う場合には、防水層を内側に設けるよりも外側に設ける方が防水性能を確保する上では有利である。そのような外防水工法を通常の建築物の地下外壁に適用する場合、地盤を開削してコンクリート造の地下外壁を施工した後、地下外壁の外表面に防水層を形成し、しかる後に周囲地盤を埋め戻すという手順となる。
【０００３】
しかし、上記のような従来一般の外防水工法では、外防水層を保護層により被覆して保護することが不可欠である。すなわち、保護層を設けることなく外防水層が露出したままであると、埋め戻しの際に土中の石等による防水層の損傷が懸念されるし、完成後に地盤沈下が生じた際にはその沈下力が外防水層に対して大きな引っ掻き力として作用して剥離や損傷が生じることも想定される。そして、外防水層がひとたび損傷を受けるとその補修は事実上不可能であるから、そのような事態を未然に防止するために外防水層を強固な保護層により被覆することが不可欠であり、そのような保護層を設けるがために少なからぬ手間と費用を要するものである。
【０００４】
また、地中躯体の施工方法として、地盤開削によることなく、地上部において製作したコンクリート造のケーソン（潜函）を地盤中に沈設していくというケーソン工法も広く採用されているが、このようなケーソン工法においては当然に沈設後に外防水層を形成するようなことは不可能であるし、沈設前にケーソンの外表面に外防水層を形成しておいても沈設時に剥離や破断を生じてしまうことから、ケーソン工法においては外防水工法は適用できないものとされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑み、本発明は、容易に剥離したり損傷を受けることのない強固な外防水層を地中躯体の外表面に形成することで、その外防水層に対する保護層を不要とでき、ケーソン工法への適用を可能とする有効な外防水工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、地上部において製作したコンクリート造のケーソンを地盤中に沈設していくケーソン工法に適用される外防水工法であって、ケーソンを沈設していくに先立ち、その外表面にエポキシ樹脂系の第１プライマー、ポリウレタン系の第２プライマーからなるプライマー層を下地層として形成し、その上にポリウレタン系の防水材を吹き付けにより塗布して塗膜防水層を形成することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１の発明の外防水工法において、第１プライマーと第２プライマーの間に硅砂を散布することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の外防水工法において、プライマーとして湿潤面用のプライマーを採用し、ケーソンの外表面が未だ湿潤状態の弱齢コンクリートの段階においてプライマー層を形成し、その上に塗膜防水層を形成することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の外防水工法をニューマチックケーソン工法に適用した場合の実施形態を説明する。本実施形態はトンネル施工に際して図１に示すようなコンクリート造のケーソン１を沈設する場合の適用例であり、ケーソン１を地上部で製作する際にその外表面に予め外防水層２を形成し、その外防水層２を格別の保護層により被覆することなく露出状態のままでケーソン１を沈設するようにしたものである。
【０００９】
図１に示すように、ケーソン１は艤装荷重Ｗｏと水荷重Ｗｗと躯体重量Ｗｃの総和である全重量が、揚圧力Ｕａと刃口抵抗力Ｕｃと周面摩擦力Ｕｆの総和である全地盤抵抗力を上回った際に沈下が生じるので、本実施形態ではそれらのバランスを制御しつつケーソン１を所定深度まで沈設していくものである。図１における符号３は刃口であり、４は刃口金物、５は必要に応じて外防水層２の剥離保護のために刃口３の最先端部に取り付けられる肉厚の鋼材（フラットバー）からなる保護部材である。
【００１０】
本実施形態では、ケーソン１の外周面に露出状態で設ける外防水層２がケーソン１の沈設の際に地盤から上記の周面摩擦力Ｕｆを直接的に受けるので、外防水層２はそのような周面摩擦力Ｕｆを受けても剥離したり削り取られてしまうことのないようにケーソン１の表面に対して強固に接着されかつ十分な耐引っ掻き性能を有するものである必要があり、そのため、本実施形態では外防水層２として、ポリウレタン系の塗膜防水層を採用し、その下地層６としてエポキシ樹脂系のプライマーを主体とするプライマー層を採用している。本実施形態における外防水層２としての塗膜防水層および下地層６としてのプライマー層の構成を表１に示す。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
外防水層２として採用しているポリウレタン系の塗膜防水層は、主剤：硬化剤が重量比１００：７３のポリウレタン系の速硬型吹き付け防水材を、エアーレスポンプ式の吹き付け機により吹き付けることのみで１５〜２０秒程度で硬化して継ぎ目のない塗膜が形成されるものであり、硬化後の引張強度は１０８０Ｎ／ｃｍ2程度、伸び率は６６０％程度（いずれも２０°Ｃの場合）という優れた強度と弾性を有し、３〜５ｍｍ程度の厚さで優れた防水性能を有するものである。
【００１３】
下地層６として採用しているプライマー層は、表１に示すように、第１プライマー、硅砂、第２プライマーからなる。第１プライマーはエポキシ樹脂系のものを採用するが、コンクリート表面が乾燥面（たとえば含水率が８％未満）である場合と湿潤面（同、８％以上）である場合とで主剤と硬化剤の配合比が異なるものを用い、乾燥面用としては主剤：硬化剤を重量比１００：４５の配合とし、湿潤面用としては同１００：１２の配合のものを用いる。硅砂としては５合硅砂を使用し、第２プライマーとしてはポリウレタン系の一成分型のものを用いる。
【００１４】
外防水層２の形成は以下の工程による。
（１）脱型後にＰコン孔埋め、表面のケレン等の下地処理を行う。ＰコンがＡＢＳ樹脂製の場合にはその表面にアセトンを塗布することで第１プライマーに対して良好な付着性が得られる。
（２）コンクリート面の含水率に応じて第１プライマーとして乾燥面用もしくは湿潤面用のいずれかを選択し、コンクリート表面に０．３〜０．５ｋｇ／ｍ２程度をローラにより塗布する。なお、コンクリート表面に気泡等により凹凸が生じているような場合において必要であれば、第１プライマーを塗布した後、あるいは第１プライマーとしてのエポキシ系パテ材をコンクリート表面にしごいて表面を平滑にすると良い。
（３）第１プライマー上に硅砂を０．７〜１．０ｋｇ／ｍ２程度散布する。
（４）第２プライマーを０．０８〜０．１ｋｇ／ｍ２程度、吹き付けにより塗布する。
（５）ポリウレタン系防水材を３．５〜６．０ｋｇ／ｍ２程度吹き付けガンにより吹き付け、３〜５ｍｍ程度の厚さの塗膜防水層を形成する。施工済み部とのラップ幅は１００ｍｍ以上とする。膜厚の管理は単位面積当たりの吹き付け量あるいは吹き付け時間を管理することで行う。
【００１５】
上記の外防水層２は、優れた防水性能を有することはもとより、コンクリート表面に対する優れた付着強度（１．５Ｎ／ｍｍ2以上）と、優れた耐摩耗性、耐引っ掻き性能、耐衝撃性を有するものであり、ケーソン１の表面に露出状態で形成しても沈設時に受ける周面摩擦力Ｕｆによって剥離したり大きく損傷を受けるようなことがなく、したがって従来においては不可能とされていたケーソン工法への外防水工法の適用を実現し得るものである。しかも上記の外防水層２の形成工程では従来の各種防水層を形成する場合に比べて数倍から十倍程度の施工効率（１２０ｍ2／時間程度）が得られるし、特に第１プライマーとして湿潤面用のものを用いれば気乾養生期間が１日程度の弱齢コンクリートの表面に対しても十分な接着強度を確保することができ、したがってケーソン製作のためのコンクリート打設後に早期に脱型して直ちに外防水層２の施工に着手できるので、ケーソン製作とその沈設工程のサイクルタイムを短縮でき、全体工程の短縮を図ることができる。
【００１６】
上記の外防水層２のコンクリートに対する接着強度、およびケーソン沈設時を想定した耐引っ掻き性を確認するべく、表２に示すような試験を行った。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
（１）接着強度試験
・試験体
水セメント比５３％、スランプ１０ｃｍのコンクリートを、図２に示すように４６０ｍｍ×５３０ｍｍ×１５０ｍｍの寸法に成型し、打設翌日に脱型した。気乾養生期間を１日、３日、５日とした３種類のコンクリートの両面に、それぞれ表１に示したプライマー層および塗膜防水層からなる防水層を第１プライマーのみを変えて厚さ３ｍｍにて形成し、試験体１１を製作した。
【００１９】
・試験方法
防水層を形成した２日後に、建研式接着力試験器による接着強度試験を次の要領で実施した。
▲１▼ＪＩＳ Ｒ ６２５２−１９７６「研磨紙」に規定する＃１５０を用いて、防水層の表面を目荒らしして清掃する。
▲２▼防水層の表面に、速硬性エポキシ樹脂系接着剤を用いて４ｃｍ×４ｃｍの鋼製アタッチメントを５カ所に貼り付ける。
▲３▼接着剤が硬化した後、ハンドカッターを用いて鋼製アタッチメントに沿ってコンクリートに達するまで切り込みを入れる。
▲４▼建研式接着力試験器を用いて接着強度試験を行い、破壊が生じるまでの最大荷重を測定し、これを接着面積で除して接着強度を算出する。
【００２０】
・試験結果
試験結果を表３に示す。
【表３】
0003865648.tif 000004
【００２１】
以上の接着強度試験により、以下の事項が確認できた。
▲１▼全ての試験体において接着強度は１．５Ｎ／ｍｍ2と十分に大きく、破壊状態も防水層の破壊とコンクリートの破壊が混在するモードであり、含水率の高い弱齢コンクリートに対しても十分な接着強度が確保されている。
▲２▼図３に示すように、第１プライマーを塗布するまでのコンクリートの気乾養生期間が長くなるに従い、接着強度が若干増加する傾向が認められる。
▲３▼同じく図３に示すように、第１プライマーとして湿潤面用のものを用いた場合、乾燥面用のものの場合よりも接着強度が２０％程度高くなる。
▲４▼破断箇所についてはいずれもコンクリートの破壊が混在するモードであり、試験条件の相異による明確な傾向はない。
【００２２】
（２）耐引っ掻き性試験
・試験体
図４に示すように、接着強度試験に用いた試験体１１と同寸法、同仕様のコンクリートの片面に、乾燥面用プライマーを用いた防水層を形成し、その一部に（ｃ）に示すように端欠け込み処理を施した。防水層の厚さは３ｍｍと５ｍｍの２種類とした。また、一側面に牽引用のフックおよびカバーを取り付けて試験体１２を製作した。
【００２３】
・試験方法
図５および図６に示すように、砂礫層に見立てて握り拳大の石を埋め込んだ人工の試験路盤１６を用意し、その試験路盤１６に防水層が接するように下向きに試験体１２を載せ、試験体１２上に錘１３を載荷して牽引車１４にて横方向に牽引することで防水層に作用する周面摩擦力を再現した。牽引荷重をバネ秤１５で測定して試験体に作用する周面摩擦力とし、それから単位面積当たりの周面摩擦力を求め、その状態での防水層の損傷程度を目視観測した。試験体に載荷する荷重としては、２５０ｋｇ（深度４０ｍの粘性土層における周面摩擦力に相当）、５００ｋｇ（深度２５ｍの砂質土層における周面摩擦力に相当）、７５０ｋｇ（深度４０ｍの砂質土層もしくは深度２５ｍの砂礫層における周面摩擦力に相当）の３段階を設定した。
【００２４】
・試験結果
試験結果を表４に示す。
【表４】
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【００２５】
以上の耐引っ掻き性試験により、以下の事項が確認できた。
▲１▼全ての試験体において、プライマー層が露出するような防水層の損傷は引っ張り方向の先端付近において発生している。
▲２▼引っ張り方向の中央部では、最大で幅２．５ｃｍ、長さ５ｃｍ程度に防水層の表面が削り取られ、荒れた状態となってはいるが、プライマー層にまで達する損傷は認められない。
▲３▼全ての試験体において防水層の剥離は生じておらず、接着強度は十分に確保されていると考えられる。
▲４▼防水層の厚さの相異による耐引っ掻き性の相異は認められず、厚さ３ｍｍでも十分な耐引っ掻き性が確保されている。
▲５▼気乾養生期間の相異は耐引っ掻き性に影響を及ぼさず、養生期間１日の弱齢コンクリートの場合であっても十分な耐引っ掻き性が確保されている。
▲６▼本試験では防水層に作用する荷重は実質的に点荷重であるが、実施工では面荷重として作用すると考えられるため、本試験は実施工に比較してより厳しい条件である。以上のことから、上記の接着強度試験との結果も併せて総合的に判断すれば、本外防水工法は少なくとも深度４０ｍ程度までのケーソン工法には支障なく適用することが可能である。
【００２６】
以上、本発明の外防水工法をトンネル施工に際してのニューマチックケーソン工法に適用する場合の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限らず、ケーソン工法により様々な建築・土木構造物を施工する際に広く適用できることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、地上部において製作したコンクリート造のケーソンを地盤中に沈設していくケーソン工法に適用される外防水工法であって、ケーソンを沈設していくに先立ち、その外表面にエポキシ樹脂系の第１プライマー、ポリウレタン系の第２プライマーからなるプライマー層を下地層として形成し、その上にポリウレタン系の防水材を吹き付けにより塗布して塗膜防水層を形成するので、ケーソンの外表面に防水性能および信頼性に優れる外防水層を効率的に形成できることはもとより、コンクリートに対する塗膜防水層の接着強度が極めて高く、したがって外防水層がケーソン沈設の際に剥離したり大きな損傷を受けることがなく、その結果、従来においては不可能とされていたケーソン工法への外防水工法の適用が可能である。
【００２８】
請求項２の発明は第１プライマーと第２プライマーの間に硅砂を散布し、請求項３の発明はプライマーとして湿潤面用のプライマーを採用し、ケーソンの外表面が未だ湿潤状態の弱齢コンクリートの段階においてプライマー層を形成し、その上に塗膜防水層を形成するので、含水率の高い弱齢コンクリートに対しても優れた接着強度を確保できるとともに、施工性に優れ工期短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明をトンネル施工に際してのニューマチックケーソン工法に適用した場合の実施形態を示す概要図である。
【図２】  同、接着強度試験のための試験体を示す図である。
【図３】  同、接着強度と気乾養生期間の関係を示すグラフである。
【図４】  同、耐引っ掻き性試験のための試験体を示す図である。
【図５】  同、耐引っ掻き性試験の概要を示す図である。
【図６】  同、耐引っ掻き性試験の概要を示す図である。
【符号の説明】
１  ケーソン
２  外防水層（塗膜防水層）
６  下地層（プライマー層）
【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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