JP2009074359A - コンクリート水路改修構造および改修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下地が水分を含んだ状態でも補修作業をすることが可能であり、漏水性能にも優れ目地からの亀裂の発生も少ないコンクリート水路改修構造を提供する。
【解決手段】コンクリート水路１の内面に少なくともセメントとポリマー分からなる接着層３、防水シート４、少なくともセメントとポリマー分からなる表面層５の順で積層配置したコンクリート水路の改修構造において、コンクリート水路１の内面下地２の少なくとも一部に配置する表面層５は、それぞれ固形分でセメント１００質量部に対してポリマーを１０〜１００質量部、水を３０〜７０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いた。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリートからなりＵ字形状等の水路部材を並べて形成した水路の漏水を防止するための改修構造および改修方法であり、水路内が水分を含んだ湿潤下地であっても強固に接着・防水が可能である改修構造に関する。

従来、農業用、工業用、一般の用水路や排水路として、Ｕ字形状のコンクリート水路部材が地面に埋め込まれるような形態でよく用いられている。一定長の水路部材を直列に並べて延長し、目地部には例えばアスファルト組成物等からなるシール材を介在させるなどして漏水しないようにして用いられている。

しかし、コンクリート製の水路は水路を埋め込んだ地盤の挙動、天候によるコンクリートの乾燥収縮、環境温度の変化に伴うコンクリートの伸縮等によって比較的短期間の内に水路部材自身に亀裂が発生するという問題があった。また、前記のように一定長の水路部材を長手方向に並べて延長し、長い水路を形成していることから水路部材同士の間に目地がある。この目地をシールするために木材を挟み込んだものやアスファルトピッチを流し込んだもの等が使用されている。これらは止水処理が完全であるとは言えず目地からの漏水は避けられなかった。

このようなコンクリート水路の場合亀裂の発生や目地部のシール性が低下することによって一旦漏水が発生すると、水路下の土砂が侵食され、さらには亀裂の成長によって漏水量が多くなり、水路及び地盤が崩壊するということがあった。特に、水路付近に民家等が存在する場合には、非常に危険な問題となっていた。

しかし、コンクリートで全面改修するには膨大な費用と工期を要するため、漏水が発生すると亀裂等の漏水部分にシール材、注入剤、モルタル等を充填して補修していた。また、漏水のひどいところについては、そのコンクリート水路部材自体を撤去して、再度型枠を組んだ後に、コンクリートを打設して新たに水路部材を形成するといった方法が採られていた。

補修に要する費用を低減し工期を短縮できるような方法として、例えば特許文献１には損傷した水路部材を補修するためにポリウレタン樹脂塗料を用いており、水路の内面に厚く塗布して膜厚の厚い塗膜層を形成することによって、漏水を止めるとともに水路の形状も整える補修工法が開示されている。

また、特許文献２にはコンクリート水路上に、防錆性の鉄板を複数敷設配置して長手方向に連結し、敷設した鉄板とコンクリート水路との間に凝固性のある充填材を注入することによって、低コストでしかも工期を短縮できる補修方法が開示されている。

特許文献３には水路内に遮水性を有するシートを介在してＦＲＰ板を水路内面にアンカー止めすることで水路を補修するとともに漏水防止性能も持たせることが開示されている。

特許文献４には、水路内にレジンコンクリートからなるパネル材を接着剤で取り付けて、水路が損傷したり漏水したりしているのを補修する方法が開示されている。

特開平１１−１７２６５４号公報 特開２００２−５４１２０号公報 特開２００２−２６６３３７号公報 特開２００３−３０６９２３号公報

特許文献１では、補修する際に水路内の水分を少ない状態にしなければならないこと、またウレタンの膜厚の厚い塗膜層を形成する作業にも少なからず時間がかかってしまうという問題がある。

特許文献２では水路にちょうど嵌め込むことができる鉄板を水路の長さ分準備しなければならず、重量物となるので搬入にも手間がかかり、また作業性も良好とはいえない。

特許文献３ではＦＲＰ板をボルト等のアンカー材で水路部材に固定しており、遮水性を持たせたい場合、遮水層にはアンカー部材が貫通しているために、その貫通口から後に漏水が発生してしまうといった可能性がある。

特許文献４では、パネルを貼り付けていく方法であり、漏水が発生しやすい箇所であるパネル同士の目地が多くできてしまうので、将来の漏水性能に不安を残す方法であるということができる。

また、その他の問題として、Ｕ字形状の水路内において側面は地面に対して略垂直面であることから、側面への塗膜層の形成は比較的困難な作業であるということができる。例えば塗膜剤の粘度が低すぎると液垂れが起こりやすく必要な厚みを確保するのが難しくなること、逆に粘度が高すぎると作業性が悪くなること、また、所定の厚みに設定することや仕上げ面を形成する作業が専門の職人でなければできない場合があるといったことが挙げられる。

そこで本発明では、下地が水分を含んだ状態でも補修作業をすることが可能であり、漏水防止性能にも優れ、またＵ字溝の側面においても所定の厚みを確保して仕上げ面を形成した塗膜層を容易に形成することができるコンクリート水路改修構造の提供を課題とする。

このような課題を解決するために本発明の請求項１では、コンクリート水路内面に少なくともセメントとポリマー分からなる接着層、防水シート、少なくともセメントとポリマー分からなる表面層の順で積層配置したコンクリート水路の改修構造において、コンクリート水路内面の少なくとも一部に配置する表面層はセメント１００質量部に対してポリマーを１０〜１００質量部、水を３０〜７０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いたことを特徴とする。

請求項２では、コンクリート水路が底面及び該底面の両側端から立ち上がる側面を有する断面略Ｕ字形状の部材であり、側面に配置する表面層には伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項１記載のコンクリート水路改修構造としている。

請求項３では、コンクリート水路内面のすべての表面層に伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項１記載のコンクリート水路改修構造。

請求項４では、コンクリート水路内面の少なくとも一部に配置する表面層は、それぞれ固形分でセメント１００質量部に対してポリマーを６０〜１００質量部、水を３０〜６０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いた請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート水路改修構造。

請求項５では、コンクリート水路内面に少なくともセメントとポリマー分からなる接着層、防水シート、セメントとポリマー分からなる表面層の順で積層配置するコンクリート水路の改修工法において、水路内面の下地上に少なくともセメントと樹脂エマルションからなる接着剤を塗布して接着層を形成し、その上に防水シートを敷設し、更にその上から少なくともセメントと樹脂エマルションからなる表面層を塗布形成する改修方法であり、表面層の少なくとも一部にセメント１００質量部に対してポリマーを１０〜１００質量部、水を３０〜７０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いたことを特徴とする。

請求項６では、コンクリート水路が底面及び該底面の両側端から立ち上がる側面を有する断面略Ｕ字形状の部材であり、側面に配置する表面層には伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項４記載のコンクリート水路改修方法としている。

請求項７では、コンクリート水路内面のすべての表面層に伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項４記載のコンクリート水路改修方法としている。

請求項８では、コンクリート水路内面の少なくとも一部に配置する表面層は、それぞれ固形分でセメント１００質量部に対してポリマーを６０〜１００質量部、水を３０〜６０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いた請求項５〜７のいずれかに記載のコンクリート水路改修方法。

請求項１および請求項５では、水路内の表面層としてセメントとポリマーと水を所定割合で配合した伸縮性を有するポリマーセメントペーストを配置していることから、表面層を薄くすることができ、塗布形成する作業も比較的容易行うことができるとともに、乾燥収縮によるひび割れの問題が発生しにくい。そのことから水路の目地を特に意識することもなく、施工時間も短時間にすることができる。

請求項２および請求項６では、特に水路内の側面に伸縮性ポリマーセメントペーストにて表面層を形成するとしており、立ち上がり面で表面層を形成する作業中に垂れるなどの問題がおきやすい面であっても、塗布による薄塗りが可能であり、経験の豊富な職人を必要としない。

請求項３および請求項７では、コンクリート水路内面のすべてに伸縮性ポリマーセメントペーストを用いるものであり、水路の内面は全面に渡って継ぎ目のない表面層を形成することができ、塗布作業も容易であり、水路の継ぎ目であってもシール材などで目地を形成する必要もなく、また、ひび割れなどの問題の発生しない水路の構造を得ることができる。

請求項４および請求項８では、セメントとポリマーと水との配合割合を更に限定的にしており、表面層における乾燥収縮によるひび割れの問題を、より発生しにくく良好な防水構造とすることができる。

本発明は、図１に示すような略Ｕ字形状でコンクリート製の水路を改修する構造及び方法に関するものである。コンクリート製の水路部材１の内面を下地２として、まず少なくともセメントと樹脂エマルションなどのポリマー成分からなるポリマーセメントペーストを接着層３として塗布し、そしてその上から防水シート４を敷設して接着し、次いで防水シート４の上から更にセメントとポリマー成分と水を所定割合で配合した伸縮性を有するポリマーセメントペーストを表面層５として塗布積層したものであり、下地２からポリマーセメントペーストからなる接着層３、防水シート４、伸縮性を有するポリマーセメントペーストからなる表面層５の順で積層された構造を有する。この中でも伸縮性を有するポリマーセメントペーストからなる表面層５を形成することが本発明の特徴部分であり、重要な構成であるといえる。

接着層３は少なくともセメントと樹脂エマルションを配合したポリマーセメントペーストからなり、セメントとしては水和硬化性粉体で一般的なポルトランドセメントやアルミナセメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、マグネシアセメント、急硬性セメントなどを挙げることができ、樹脂エマルションとしては、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、変性ＥＶＡ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリルスチレン、ＳＢＲ、ＣＲなどを挙げることができる。樹脂エマルションはこれらの中では接着性とコストの面からエチレン酢酸ビニル樹脂を用いることが実用的で好ましい。

そしてセメントと樹脂エマルションとの配合において、セメント／樹脂エマルションの固形分比を１００／２０〜１００／２００の範囲、更に好ましくは１００／６０〜１００／１００の範囲とすることによって接着層３自身に防水性能を持たせることができるので、防水シート４と接着層３の両方で防水することができるので好ましい。前記固形分比において樹脂エマルションの固形分が１００／２０未満、より好ましくは１００／６０未満であると透水量が多くなって水密性が乏しく伸縮性が減少し好ましくない。逆に１００／２００、より好ましくは１００／１００を超えると下地への塗布がしにくくなるとともに、１回の塗布量が少なくなり、所定の塗布量を得るには塗布回数を多くする必要があり、作業性の面で好ましくない。

接着層３の塗布厚みとしては１〜５ｍｍ程度で、塗布量としては２〜１０ｋｇ／ｍ程度が好ましい。厚みが１ｍｍ未満であるとその上に敷設する防水シート表面の凹凸によるアンカー硬化が少なくなり、防水性能を十分に確保することができない。一方、５ｍｍを超える厚みとなると、硬化するのに長時間を要することになるので好ましくない。

また、図示はしないが下地２に接着層３を塗布するに先立って、プライマーを下地２に塗っておいてもよい。下地２のコンクリート表面には図示していないが、通常、細かな孔が存在していることから、直接、ポリマーセメントペーストからなる接着層３に塗ると孔内の空気によって気泡が生じ、ピンホールになり易いため下地２に接着層３を塗る前に予めプライマーを塗布することでその様な問題を防止することができる。素材としてはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、変性ＥＶＡ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリルスチレン、ＳＢＲ、ＣＲ等のエマルションを用いることができる。

防水シート４の素材としてはエチレン・プロピレン・ターポリマー（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）あるいはこれらのブレンド物などの加硫ゴムシートやポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル樹脂ならびにその変性体などの熱可塑性樹脂防水シートが挙げられる。厚みは０．５〜２．０ｍｍ程度が好ましく、簡単に破断しないよう強度を持たせるためにゴム中にポリエステル繊維、綿、ポリアミド繊維などからなる基布を埋設したものを用いてもよい。シートが露出しないような用途の場合は少し耐候性に劣るところがあるもののスチレンブタジエンゴムやニトリルゴム、天然ゴムを用いることも可能である。防水シート４の厚みが０．５ｍｍ未満であると強度不足となりシートが破断してしまうといった問題があり、２．０ｍｍを超える厚みであると柔軟性が失われて出入隅部などに沿いにくくなるので好ましくない。

また、防水シート４の別の例として図２に示すようなものを挙げることができる。図２の防水シート４は、ゴムシートからなるシート本体４ａと該シート本体４ａに目付量が１０〜７０ｇ／ｍ^２の不織布４ｂを貼り合わせて一体化しており、接着層３に不織布４ｂの面を重ねることによってポリマーセメントペーストである接着層３を不織布４ｂに含浸させて物理的な効果等により防水シート４と接着層３を固定することができる。不織布４ｂは、シート本体４ａの両面に配置することによって上面の不織布４ｂにも表面層５が含浸して防水シート４との間を強固に固定することができるので好ましい形態ということができるが、片面だけであっても構わない。

不織布４ａの目付量が１０ｇ／ｍ^２未満であると不織布１２の強度が不足して不織布自身が容易に破壊されるので剥がれが生じやすくなり、７０ｇ／ｍ^２を超えるとポリマーセメントペーストからなる接着層３の不織布４ｂへの含浸が不十分になることから固定力が小さくなってポリマーセメントペーストと不織布との間で剥離しやすくなるので好ましくない。

不織布４ｂのシート本体４ａへの貼り合わせは、ゴムからなるシート本体４ａを加硫した際の熱を利用して圧着ロールで不織布４ｂを熱により圧着する方法を採ることができる。また、シート本体４ａと不織布４ｂとの間の接着強度を高めるためにシート本体４ａに融着層４ｃを介在させておき、そこに不織布４ｂを重ね合わせて加熱圧着してよい。そうすることによって不織布４ｂをシート本体４ａに対して容易に融着させることができるとともに接着強度も十分に大きなものを得ることができる。

不織布４ｂとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、レーヨンなどの素材を挙げることができ、特にポリエステルからなるものがポリマーセメントペーストからなる接着層３との接着が良好であることから好ましい。

本発明の特徴部分である表面層５は、少なくともセメントと樹脂エマルションとからなるものであるが、表面に位置する層であることからある程度の強度を有する必要があるとともに下地の動きに追従できる程度の伸びを有することが好ましく、表面層はセメント１００質量部に対してポリマーを１０〜１００質量部、水を３０〜７０質量部の割合で配合した伸縮性を有するポリマーセメントペーストを用いている。

そうすることによって表面層の施工性を損なうことなく十分な伸びを持たせることができ、下地のずれや動きがあっても表面層に断裂したり浮きが生じたりするといった問題を防止することができる。場合によっては、更に砂などの骨材を必要な伸縮性を損なわない程度に混入した一般的にポリマーセメントモルタルと呼ばれるものとしてもよく、骨材を配合することによって、耐衝撃性などの強度を向上させることができ、防水性能の耐久性を増すことができる。しかし、表面層５の伸縮性を十分に保つために前記骨材の配合比率はセメント１００質量部に対して７５質量部以下とする。また、骨材を配合することによる効果を得るには１５質量部以上配合することが好ましい。表面層５で用いることができるセメントや樹脂エマルションのようなポリマーは接着層３に用いるものと同様のものが挙げられる。

本発明のコンクリート水路改修構造および改修方法は、以上説明したような構成からなるものであるが、実際に水路に該構造を形成する場合には、例えば図１に示すように水路部材１の側面Ｓと底面Ｔとに分けて次のような手順で工事を行う。まず、水路部材１の側面Ｓにポリマーセメントペーストを塗布して接着層３を形成する。そして防水シート４を敷設して接着層３を硬化させ、防水シート４が接着層３に接着されるのを待ち、次に底面Ｔにポリマーセメントペーストを塗布して接着層３を形成した上に防水シート４を敷設して底面の接着層３と防水シート４を接着させる。そして、接着層３が硬化したら最後に防水シート４上に伸縮性を有するポリマーセメントペーストを塗布して表面層５を形成する。

次に水路を形成するときにコンクリートからなる水路部材１を長手方向に複数並べることによって必要な長さを形成するが、隣接する水路部材１同士の間に図３に示すように目地部６ができることになる。コンクリート製の水路部材１は湿度の変化や温度の変化によって伸び縮みすることや地盤沈下等でズレが発生することがあるので予め１０〜４０ｍｍ程度の隙間を開けて木材やアスファルト等が既設の目地材として充填されている。目地部６は特に漏水を起こしやすい箇所であり改修の際には、この目地部６をより補強することが好ましい。よって、他の箇所と比べると特別な構造を採るのが通常であるが、本発明のように表面層５に伸縮性を有するポリマーセメントペーストを用いることによって、特別な構造を採ることなく水路部材１の目地部６の動きを吸収することも可能である。

もちろん、水路部材１の目地部６において補強のために特別な構造を採ってもかまわない。その例としては図４のような構成が挙げられる。図４では、下地２の上に少なくともセメントと樹脂エマルションなどのポリマー分からなる第２接着層７、第２防水シート８、接着層３、防水シート４、表面層５の順で積層している。目地部６を含む領域において他の箇所と比べて、下地２と接着層３との間に更に第２接着層と第２防水シートを配置しており、より防水性を高めることができる。

以下、表面層５の配合比率を変化させて試験体を作成し、それぞれの塗布性を評価するとともに物性を測定し、保護層の外観を観察することで比較試験を行った。

（実施例１）
表１に示すようにセメントを５０％含んだ粉体（ＰＸ粉体 三ツ星ベルト社製）とポリマー固形分が４５％の樹脂エマルション（ＷＤプライマーＡ 三ツ星ベルト社製）とを１５０：１００の割合配合し、骨材はまったく配合していないポリマーセメントペーストを表面層として形成した。その試験片の引張強さおよび伸び率を測定すると共に、（１）８０℃のオーブン中で７日間乾燥させたもの、（２）気温３０℃にて７日間暴露乾燥させたもの、（３）気温２５℃の室内で乾燥させたものをそれぞれ表面層の様子を観察した。その結果を表２に示す。

（実施例２）
表１に示すようにセメントを５０％含んだ粉体（ＰＸ粉体 三ツ星ベルト社製）とポリマー固形分が４５％の樹脂エマルション（ＷＤプライマーＡ 三ツ星ベルト社製）とを１５０：１００の割合配合し、骨材を１５質量部配合したポリマーセメントペーストを表面層として形成した。その試験片の引張強さおよび伸び率を測定すると共に、（１）８０℃のオーブン中で７日間乾燥させたもの、（２）気温３０℃にて７日間暴露乾燥させたもの、（３）気温２５℃の室内で乾燥させたものをそれぞれ表面層の様子を観察した。その結果を表２に示す。

（比較例）
表１に示すようにセメントを５０％含んだ粉体（ＰＸ粉体 三ツ星ベルト社製）とポリマー固形分が４５％の樹脂エマルション（ＷＤプライマーＡ 三ツ星ベルト社製）とを１５０：１００の割合配合し、骨材を７５質量部配合したポリマーセメントペーストを表面層として形成した。その試験片の引張強さおよび伸び率を測定すると共に、（１）８０℃のオーブン中で７日間乾燥させたもの、（２）気温３０℃にて７日間暴露乾燥させたもの、（３）気温２５℃の室内で乾燥させたものをそれぞれ表面層の様子を観察した。その結果を表２に示す。

表２の結果からセメントとポリマー固形分の比率が１００／４０〜１００／７０の範囲とするとともに骨材の配合量を所定以下の配合比率とすることによって、塗布性も全般的に良好であり、しかも伸びの性能が高く下地にクラックが発生するなどのずれや動きに対する追従性が高くクラックや浮きなどの発生を防止できる。

それに対して比較例では表面層へのクラックの発生が顕著であり、骨材の配合割合が大きいことから伸縮性に乏しいことよりこのような結果になったものと考えられる。また、実施例同士であっても実施例２よりも実施例１のほうがクラックが発生しにくいという結果になっており、骨材をまったく配合しないほうがクラックの発生防止の面では好ましい形態であるということがわかった

コンクリート水路の改修に利用することができる。

本発明のコンクリート水路改修構造を示す断面図である。 防水シートの一例を示す断面図である。 目地部における構造を示す断面図である。 目地部における構造の別の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 水路部材
２ 下地
３ 接着層
４ 防水シート
５ 表面層
６ 目地部
７ 第２接着層
８ 第２防水シート
Ｓ 側面
Ｔ 底面

Claims (8)

1. コンクリート水路内面に少なくともセメントとポリマー分からなる接着層、防水シート、少なくともセメントとポリマー分からなる表面層の順で積層配置したコンクリート水路の改修構造において、コンクリート水路内面の少なくとも一部に配置する表面層は、それぞれ固形分でセメント１００質量部に対してポリマーを１０〜１００質量部、水を３０〜７０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いたことを特徴とするコンクリート水路改修構造。
2. コンクリート水路が底面及び該底面の両側端から立ち上がる側面を有する断面略Ｕ字形状の部材であり、側面に配置する表面層には伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項１記載のコンクリート水路改修構造。
3. コンクリート水路内面のすべての表面層に伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項１記載のコンクリート水路改修構造。
4. コンクリート水路内面の少なくとも一部に配置する表面層は、それぞれ固形分でセメント１００質量部に対してポリマーを６０〜１００質量部、水を３０〜６０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いた請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート水路改修構造。
5. コンクリート水路内面に少なくともセメントとポリマー分からなる接着層、防水シート、少なくともセメントとポリマー分からなる表面層の順で積層配置するコンクリート水路の改修工法において、水路内面の下地上に少なくともセメントと樹脂エマルションからなる接着剤を塗布して接着層を形成し、その上に防水シートを敷設し、更にその上から少なくともセメントと樹脂エマルションからなる表面層を塗布形成する改修方法であり、表面層の少なくとも一部にセメント１００質量部に対してポリマーを１０〜１００質量部、水を３０〜７０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いたことを特徴とするコンクリート水路改修方法。
6. コンクリート水路が底面及び該底面の両側端から立ち上がる側面を有する断面略Ｕ字形状の部材であり、側面に配置する表面層には伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項５記載のコンクリート水路改修方法。
7. コンクリート水路内面のすべての表面層に伸縮性ポリマーセメントペーストを配置してなる請求項５記載のコンクリート水路改修方法。
8. コンクリート水路内面の少なくとも一部に配置する表面層は、それぞれ固形分でセメント１００質量部に対してポリマーを６０〜１００質量部、水を３０〜６０質量部の割合で配合してなる伸縮性ポリマーセメントペーストを用いた請求項５〜７のいずれかに記載のコンクリート水路改修方法。

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