JP2004059849A - 2液系止水材組成物 - Google Patents

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Abstract

【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

Description

【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】
Figure 2004059849
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】
Figure 2004059849
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。
Figure 2004059849
(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

Claims (3)

  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。
  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。
  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。
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