(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物にクラックの発生を誘発させ且つ止水機能を有するコンクリートクラック誘発目地材であって、上記コンクリート構造物のセグメント継ぎ目に嵌合可能な嵌合部と、該嵌合部の反対側に先端部を有する略楔形状の楔部とからなり、該楔部の先端部を含む少なくとも一部が水膨張性材料で構成されており、上記嵌合部を上記セグメント継ぎ目に嵌合させ且つ上記先端部を上記セグメント継ぎ目と反対方向に向けて配置使用され、該先端部の延長方向にクラックの発生を誘発させるようになされており、上記コンクリート構造物が、一次覆工及び二次覆工を有するコンクリート構造物であり、上記嵌合部が上記一次覆工のセグメント継ぎ目に嵌合され、上記二次覆工コンクリート壁にクラックの発生を誘発させるようになされていることを特徴とするコンクリートクラック誘発目地材。
【請求項２】
上記一次覆工及び二次覆工を有するコンクリート構造物が、シールドトンネルのコンクリート構造物であり、上記先端部をトンネル中心部方向に向けて配置使用されることを特徴とする請求項１記載のコンクリートクラック誘発目地材。
【請求項３】
上記嵌合部は、上記セグメントと接する部分に、水膨張性材料からなるシール部を有することを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリートクラック誘発目地材。
【請求項４】
上記嵌合部及び上記楔部は、相互に連結可能な別々の部材からなり、該嵌合部と該楔部とが連結されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のコンクリートクラック誘発目地材。
【請求項５】
上記嵌合部は、上記楔部と連結可能な凹部を有し、上記楔部は、上記嵌合部と連結可能な凸部を有し、且つ該嵌合部と該楔部とが該凹部及び該凸部を介して連結されていることを特徴とする請求項４記載のコンクリートクラック誘発目地材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートクラック誘発目地材に関し、詳しくは、コンクリート構造物にクラックを誘発し且つ止水機能を発揮するコンクリートクラック誘発目地材に関し、特にシールド工法によって形成されたトンネルなどの二次覆工コンクリート壁に適したコンクリートクラック誘発目地材に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
一般にコンクリートは、その硬化時の収縮や温度変化などによる応力集中によってクラック（ひび割れ）が生ずる。特に比較的壁厚の大きなコンクリート構造物では、打設されたセメントの水和熱の蓄積によってコンクリート内に熱応力が発生し、コンクリートが硬化するにしたがってコンクリートにクラックが発生し易いものである。
このクラックの発生場所を予測することは困難であり、該クラックが発生すると漏水等の問題に発展するものであった。
【０００３】
そこで、あらかじめコンクリート構造物の所望の部位を、応力が集中し易い構造に形成してクラックを所望の位置に発生させ、その位置にあらかじめ止水用部材を配置することでクラックにより発生する漏水を効果的に防止することが試みられている。
【０００４】
例えば、コンクリート中に楔状や板状の目地材を埋め込むことにより目地を形成するものとして、特開昭６０−１４１９４５号公報、特開昭６３−１２４９４号公報などがある。
また、シールド工法によって形成されたトンネルなどの二次覆工コンクリート壁では、二次覆工コンクリートのトンネル中心側の内壁に切欠部を設けて目地とし、予想されるクラックの延長線上の二次覆工コンクリート内に止水材を埋め込むことが特開平１−３１００９９号公報に記載されている。
【０００５】
しかしながら、特開昭６０−１４１９４５号公報では、開口部入隅部等もともと応力の集中する構造部分に誘発クラックを複数分散させて発生させクラック自体を小さなものとし、漏水の発生自体を抑制することを前提とし、雨水等の進入は目地材自体をゴムラテックス入りモルタル成形品とすることで防止できるとしているが、止水は不十分であり、漏水の著しい用途やシールド工法によって形成されたトンネルなどの二次覆工コンクリート壁等円形のコンクリート構造体には適用できないものであった。
【０００６】
また、特開昭６３−１２４９４号公報では、二重のコンクリート壁の境界にＴ字状の部材を埋め込み、クラックをＴ字部材で縁切りすると同時に部材の一部を非加硫ブチルゴム等としてコンクリートと密着させて止水するものであるが、やはり漏水の著しい用途や、シールド工法によって形成されたトンネルなどでは一次覆工コンクリートセグメントが平坦でないため適用できないものであった。
【０００７】
一方、シールド工法によって形成された二次覆工コンクリートに関する特開平１−３１００９９号公報では、形成されたコンクリートを後から大掛かりな切り欠き装置で目地を形成する必要があり、極めて煩雑且つコストがかかるばかりでなく、切り欠き目地からの誘発クラックが止水材に到達せず、若しくは一部のクラックが止水材に到達しても、枝分かれしたクラックが止水材を外れる可能性があり、十分な止水は得られないものであった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、低コストで簡便に製造可能なもので、コンクリート構造物、特にシールド工法によって形成されたトンネルなどの二次覆工コンクリート壁に、容易に配置使用されてコンクリートクラックの発生を効果的に誘発し、効果的に且つ十分な止水を行うことができる誘発目地材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート構造物にクラックの発生を誘発させ且つ止水機能を有するコンクリートクラック誘発目地材であって、上記コンクリート構造物のセグメント継ぎ目に嵌合可能な嵌合部と、該嵌合部の反対側に先端部を有する略楔形状の楔部とからなり、該楔部の先端部を含む少なくとも一部が水膨張性材料で構成されており、上記嵌合部を上記セグメント継ぎ目に嵌合させ且つ上記先端部を上記セグメント継ぎ目と反対方向に向けて配置使用され、該先端部の延長方向にクラックの発生を誘発させるようになされており、上記コンクリート構造物が、一次覆工及び二次覆工を有するコンクリート構造物であり、上記嵌合部が上記一次覆工のセグメント継ぎ目に嵌合され、上記二次覆工コンクリート壁にクラックの発生を誘発させるようになされていることを特徴とするコンクリートクラック誘発目地材を提供することにより上記目的を達成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリートクラック誘発目地材の実施形態を、本発明のコンクリートクラック誘発目地材が一次覆工及び二次覆工を有するシールドトンネルのコンクリート構造物に適用される場合について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のコンクリートクラック誘発目地材の第１実施形態を示す斜視図であり、図２は、図１に示す第１実施形態の断面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す第１実施形態の分解断面図である。また、図４は、図１に示す第１実施形態を、一次覆工及び二次覆工を有するシールドトンネルのコンクリート壁に適用した状態を示す断面図である。
【００１１】
第１実施形態のコンクリートクラック誘発目地材１は、図１〜図４に示すように、一次覆工１１及び二次覆工１２を有するシールドトンネルの二次復工コンクリート壁にクラック１４の発生を誘発させ且つ止水機能を有するものであって、上記一次覆工１１のセグメント継ぎ目１３に嵌合可能な嵌合部２と、該嵌合部２の反対側に先端部５を有する略楔形状の楔部３とからなり、該楔部３の先端部５を含む少なくとも一部が水膨張性材料で構成されており、上記嵌合部２を上記セグメント継ぎ目１３に嵌合させ且つ上記先端部をトンネル中心部方向に向けて配置使用される。
【００１２】
上記コンクリートクラック誘発目地材１の長さ（図１における横方向の長さ）は、通常、２〜１０ｍである。
【００１３】
また、上記コンクリートクラック誘発目地材１は、図２及び図３に示すように、結可能な凹部７を有し、楔部３が嵌合部２と連結可能な凸部８を有し、該凹部７及び該凸部８が略楔形状であり、且つ該嵌合部２と該楔部３とが該凹部７及び該凸部８を介して連結されている。
【００１４】
また、上記コンクリートクラック誘発目地材１の嵌合部２には、図１〜図４に示すように、上記一次覆工１１のセグメントと接する部分にシール部６が設けてあり、このシール部６により、トンネル外の地盤１６からの水の侵入を二重に防ぐことができる。
【００１５】
上記コンクリートクラック誘発目地材１の本体４（嵌合部本体４ａ及び楔部本体４ｂ）は、水による腐食に耐性があり、加工性に優れたものであれば、その材質に特に限定されないが、従来から止水材の本体等として使用されているものを使用することができる。該本体４としては、例えば、硬質又は半硬質のゴム、ＡＢＳ、ＰＶＣ等のプラスチック材料及びこれらの複合材料等が使用でき、好ましくは後述する水膨張性材料と一体押し出し成形の可能な材料が好ましく、例えば、ＰＶＣが好ましい。
【００１６】
また、上記コンクリートクラック誘発目地材１は、その楔部３の先端部５を含む少なくとも一部が水膨張性材料で構成されているため、上記二次覆工コンクリート壁１２に誘発されたクラック１４に漏水を来しても、この水により該水膨張性材料が膨張し、確実に止水を行うことができる。
【００１７】
上記水膨張性材料としては、例えば、ビニル系、アクリル系の単一重合体若しくは共重合体、ポリウレタン系重合体、セルロース、デンプン又はその変性物、架橋物などと、ゴム類との混練物を使用することができるが、とりわけ以下に述べる水膨張性ポリウレタン含有可撓性物質を使用することが好ましい。
【００１８】
上記水膨張性ポリウレタン含有可撓性物質は、下記〔化１〕の一般式（Ｉ）で表されるポリエーテルポリオールの一種又は二種以上の混合物と、ポリイソシアネートとを反応せしめて得られる末端ＮＣＯ含量１〜１２％、好ましくは２〜７重量％の末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーと、架橋剤と、天然ゴム、合成ゴム、若しくは再生ゴム等のゴム類とを混練硬化させて得ることができる。
【００１９】
【化１】
0003765614.tif 000002
【００２０】
上記一般式（Ｉ）中、Ｒが示す多価アルコール残基を構成する多価アルコールとしては、例えば、二価アルコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等）、三価アルコール（例えば、グリセリン、トリオキシイソブタン、１，２，３−ブタントリオール、１，２，３−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，３−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタントリオール、２−エチル−１，２，３−ブタントリオール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−ヘキサントリオール、４−プロピル−３，４，５−ヘプタントリオール、２，４−ジメチル−２，３，４−ペンタントリオール、ペンタメチルグリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，４−ペンタントリオール、トリメチロールプロパン等）、四価アルコール（例えば、エリトリット、ペンタエリトリット、１，２，３，４−ペンタンテトロール、２，３，４，５−ヘキサンテトロール、１，２，３，５−ペンタンテトロール、１，３，４，５−ヘキサンテトロール等）、五価アルコール（例えば、アドニット、アラビット、キシリット等）、六価アルコール（例えば、ソルビット、マンニット、イジット等）等を例示することができる。
【００２１】
また、上記一般式（Ｉ）で表されるポリエーテルポリオールは、上記多価アルコールに常法によりエチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドとを所望の分子量となるように且つエチレンオキサイド基含量が所望の含量となるように付加せしめることによって製造することができる。また、上記エチレンオキサイドと上記炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドとは、ランダム状に付加してもブロック状に付加しても良い。また、上記ポリエーテルポリオール中のオキシエチレン基の重量割合は、２０〜１００重量％が好ましく、２０重量％未満では水膨張性が不十分となることがあるので好ましくない。
【００２２】
また、上記水膨張性ポリウレタン含有可撓性物質を得る際に用いられる上記ポリイソシアネートとしては、特に制限されることなく任意のものを使用することができ、例えば、１，４−ブタンジイソシアネート、１，６−ヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、１，５−ビス−イソシアナト−１，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）−ベンゼン及びメチルシクロヘキサンジイソシアネート等を使用することができる。また、脂肪酸トリイソシアネートも部分的に併用することができる。更に、芳香族ポリイソシアネートも使用することができ、任意の芳香族ジイソシアネート、例えば、２，４−又は２，６−トリレンジイソシアネート又はそれらの混合物、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ｍ−又はｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート及びそれらの異性体等を例示することができる。また、芳香族ポリイソシアネートとして、カルボジイミド基、ウレトジオン基、ウレタン基、ウレトイミン基、ビウレット基又はイソシアヌレート環を含有する芳香族ポリイシシアネートも使用することができる。
【００２３】
また、上記水膨張性ポリウレタン含有可撓性物質を得る際に用いられる上記架橋剤としては、一分子当たり２〜６個の活性水素を有し、且つ活性水素基当たりの平均分子量が３０〜１５０００であるポリオール、ポリアミン又はそれらの混合物が挙げられ、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の低分子量ジ又はトリオール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレングリコール、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドのごときアルキレンオキサイドと、グリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールのごとき低分子量トリオール又はペンタエリスリトールのごとき低分子量テトラオール又はソルビトールのごとき低分子量ヘキサオールとの重合物、エチレンジアミン、４，４’−メチレンビス−１−クロロアニリン等のポリアミン又はそれらと上記アルキレンオキサイドとの重合物などを例示することができる。
【００２４】
また、上記コンクリートクラック誘発目地材１の嵌合部２に設けられた上記シール部６は、上記コンクリートクラック誘発目地材１の本体４及び上記一次覆工１１のセグメントとの密着性、適度な柔軟性（伸縮性）を有していればよく、例えば、天然ゴム、合成ゴム、若しくは再生ゴム等のゴム類、ポリウレタン樹脂が挙げられるが、好ましくは水膨張性材料、具体的には、上記先端部５の構成である水膨張性材料として好ましく用いられる水膨張性ポリウレタン含有可撓性物質があげられる。
【００２５】
第１実施形態のコンクリートクラック誘発目地材１は、上述の如く構成されているため、効果的に且つ低コストで簡便に、シールドトンネルの二次覆工コンクリート壁にコンクリートクラックを誘発し、同時に効果的で十分な止水を行うことができる。また、上記嵌合部２が上記楔部３と連結可能な凹部７を有し、上記楔部３が上記嵌合部２と連結可能な凸部８を有し、該凹部７及び該凸部８が略楔形状であり、且つ該嵌合部２と該楔部３とが該凹部７及び該凸部８を介して連結されているため、上記コンクリートクラック誘発目地材１を上記一次覆工のセグメント継ぎ目１３に嵌合させる際の作業性がよく、また、上記コンクリートクラック誘発目地材１の上記一次覆工１１のセグメントへの圧着を強固なものにすることができ、該セグメント継ぎ目１３の幅に変動が起きても性能を損なうことがない。
【００２６】
本発明のコンクリートクラック誘発目地材は、上記第１実施形態に制限されず、適宜形態を変えることができる。本発明のコンクリートクラック誘発目地材の他の実施形態としては、例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示す第２実施形態、図６に示す第３実施形態等が挙げられる。
【００２７】
第２実施形態のコンクリートクラック誘発目地材１’は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、嵌合部２と楔部３との連結部分である凹部及び凸部の形態が第１実施形態と異なる以外は第１実施形態のコンクリートクラック誘発目地材１と同様である。
即ち、図５（ａ）は、楔部３が嵌合部２と連結可能な凸部８’を有し、嵌合部２が楔部３と連結可能な凹部７’を有し、該凸部８’及び該凹部７’が略球形状であり、且つ該楔部３と該嵌合部２とが該凸部８’及び該凹部７’を介して連結されているコンクリートクラック誘発目地材１’である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）とは逆に、嵌合部２が楔部３と連結可能な凸部８”を有し、楔部３が嵌合部２と連結可能な凹部７”を有し、該凸部８”及び該凹部７”が略球形状であり、且つ該嵌合部２と該楔部３とが該凸部８”及び該凹部７”を介して連結されているコンクリートクラック誘発目地材１’である。
【００２８】
また、第３実施形態のコンクリートクラック誘発目地材１”は、図６に示すように、嵌合部２と楔部３とが一体である以外は第１実施形態のコンクリートクラック誘発目地材１と同様である。
【００２９】
上記第２実施形態及び第３実施形態は、上述のように、上記第１実施形態と形態の一部が異なるものであり、その他の部分の形態、材質、及び効果については、上記第１実施形態と全く同様である。
【００３０】
また、本発明のコンクリートクラック誘発目地材は、上述の如く、上記コンクリート壁に配置使用することにより、良好な止水効果を奏するものであるが、図７に示すように、一次覆工１１のセグメント間に嵌入される他のセグメントシール材１７と共に使用することにより更に良好な止水効果を奏する。
【００３１】
本発明のコンクリートクラック誘発目地材は、上述したような一次覆工及び二次覆工を有するシールドトンネル等のコンクリート構造物に限られず、種々のコンクリート構造物に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のコンクリートクラック誘発目地材は、低コストで簡便に製造可能なもので、コンクリート構造物、特にシールド工法によって形成されたトンネルなどの二次覆工コンクリート壁に、容易に配置使用されてコンクリートクラックの発生を効果的に誘発し、効果的に且つ十分な止水を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のコンクリートクラック誘発目地材の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す第１実施形態の断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す第１実施形態の分解断面図である。
【図４】図４は、図１に示す第１実施形態を、一次覆工及び二次覆工を有するシールドトンネルのコンクリート壁に適用した状態を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明のコンクリートクラック誘発目地材の第２実施形態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のコンクリートクラック誘発目地材の第３実施形態を示す断面図である。
【図７】図７は、図４の状態において、更に、一次覆工のセグメント間に、セグメントシール材１７を嵌入した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  第１実施形態のコンクリートクラック誘発目地材
１’第２実施形態のコンクリートクラック誘発目地材
１”第３実施形態のコンクリートクラック誘発目地材
２  嵌合部
３  楔部
４  本体
４ａ  嵌合部本体
４ｂ  楔部本体
５  先端部
６  シール部
７，７’，７”  凹部
８，８’，８”  凸部
１０  シールドトンネルのコンクリート壁
１１  一次覆工
１２  二次覆工
１３  一次覆工のセグメント継ぎ目
１４  誘発されたクラック
１５  トンネル内
１６  地盤
１７  セグメントシール材
【図１】
0003765614.tif 000003
【図２】
0003765614.tif 000004
【図３】
0003765614.tif 000005
【図４】
0003765614.tif 000006
【図５】
0003765614.tif 000007
【図６】
0003765614.tif 000008
【図７】
0003765614.tif 000009