JP2016180246A - コンクリート製品の目地部に介装されるシール材 - Google Patents

Abstract

【課題】施工性と止水性が共に優れた、コンクリート製品の目地部に介装されるシール材を提供する。
【解決手段】非水膨潤性の発泡ゴムからなる中心層及びその両側に配置された水膨潤性発泡ポリウレタンからなる柔軟層から構成されるシール材であって、前記中心層の５０％圧縮応力が０．１〜１ＭＰａであり、前記柔軟層の５０％圧縮応力が０．００５〜０．０８ＭＰａであり、前記中心層と前記柔軟層の５０％圧縮応力比（中心層／柔軟層）が２〜１００であり、かつ厚み比（中心層／柔軟層の合計）が０．１〜０．４である、コンクリート製品の目地部に介装されるシール材とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート製品の目地部に介装されるシール材及びそれが接着されてなるコンクリート製品に関する。

従来、開渠、暗渠、側溝、用水路等に使用されるコンクリート製品の目地部には止水性が求められており、止水性向上のために様々なシール材が使用されてきた。中でも発泡ゴムスポンジからなるシール材は、地震や地盤沈下等で生じるコンクリート製品間の目開きに追随したり、設置面の凹凸に対応したりすることが可能である。また、該シール材の施工時に、目地部の幅に合わせて変形させやすいという利点も有する。しかしながら、発泡ゴムスポンジからなるシール材を用いた場合には、止水性が不十分となる場合がある。一方、発泡していない、いわゆるソリッドゴムを使用した場合には、止水性は向上するが、目開きに追随したり、設置面の凹凸に対応したり、目地部の幅に合わせて変形しやすいという、発泡ゴムスポンジからなるシール材の前記利点は損なわれる。

特許文献１には、密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３である水膨張ゴム発泡体と密度が０．０５〜０．７ｇ／ｃｍ^３である熱可塑性樹脂またはゴムの発泡体からなる発泡複合シール材が記載されている。水膨張ゴム発泡体は、吸水時に発泡体に含まれる吸水性ポリマー粒子が膨張し発泡体内の気泡を埋めて空隙率を下げることにより止水性を向上させるものである。このような構成にすることにより、止水性と施工性が共に優れたシール材が得られるとされている。その実施例では、厚さ３ｍｍの水膨潤性発泡ゴム層と厚さ５ｍｍの熱可塑性樹脂またはゴムからなる発泡体層の２層からなるシール材が記載されている。しかしながら、特許文献１の実施例に記載のシール材は、設置面の凹凸への対応性が不十分であり、目開きへの追随性も不十分であった。

特開２００２−８９７１４公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、施工性に優れ、地盤変動等による目開きに追随し、高水圧下でも漏水しにくい、コンクリート製品の目地部に介装されるシール材を提供することを目的とするものである。また、そのようなシール材が接着されてなるコンクリート製品を提供しようとするものである。

上記課題は、非水膨潤性の発泡ゴムからなる中心層及びその両側に配置された水膨潤性発泡ポリウレタンからなる柔軟層から構成されるシール材であって、前記中心層の５０％圧縮応力が０．１〜１ＭＰａであり、前記柔軟層の５０％圧縮応力が０．００５〜０．０８ＭＰａであり、前記中心層と前記柔軟層の５０％圧縮応力比（中心層／柔軟層）が２〜１００であり、かつ厚み比（中心層／柔軟層の合計）が０．１〜０．４である、コンクリート製品の目地部に介装されるシール材を提供することによって、解決される。

このとき、前記中心層が独立気泡型の非水膨潤性発泡ゴムからなり、前記柔軟層が連続気泡型の水膨潤性発泡ポリウレタンからなることが好ましい。また、前記柔軟層の表面に粘着剤層を有することも好ましい。

前記シール材が接着されてなるコンクリート製品も本発明の好適な実施態様である。

本発明のシール材は、コンクリート製品の目地部に介装した際に、施工性に優れ、地盤変動等による目開きに追随し、高水圧下でも漏水しにくい。更に、前記シール材が接着されてなるコンクリート製品は、施工性に特に優れたものである。

本発明のシール材の断面図である。

本発明のシール材は、図１に示されるように、圧縮応力の高い非水膨潤性発泡ゴムからなる中心層１及びその両側に配置された圧縮応力の低い水膨潤性発泡ゴムからなる柔軟層２から構成される。本発明のシール材をコンクリート製品の目地部に介装するに際しては、シール材の両側の柔軟層２の表面がそれぞれコンクリート製品の表面に対向する向きに介装される。すなわち、中心層１及び柔軟層２の各層がコンクリート製品の表面と平行になる向きに介装される。ここで、当該中心層１は柔軟層２よりも圧縮応力が高いので、荷重を受けた時には柔軟層２が優先的に変形する。このような構成とすることによって、コンクリート製品間の目地部の幅が比較的広くシール材全体の圧縮率が低いときには、柔軟層２が選択的に圧縮され、柔軟層２を通じた漏水を効果的に抑制することができる。一方、コンクリート製品間の目地部の幅が狭くシール材全体の圧縮率が高いときには、柔軟層２が圧縮される上に中心層１も圧縮されるので、全体厚みを小さくすることができて幅の狭い目地部に対する施工が容易である。以下、本発明のシール材について詳細に説明する。

本発明のシール材の中心層は、非水膨潤性発泡ゴムからなる。発泡したゴムを用いることで、荷重がかかった際に容易に変形させることができる。コンクリート製品間の目地部の幅が狭い場合にも、大きな力を要することなく厚みを小さくすることができて施工が容易である。非水膨潤性発泡ゴムとしては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどのジエン系ゴム；エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−αオレフィン−非共役ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ブチルゴムなどのオレフィン系ゴム；シリコーンゴム等の各種ゴムが用いられる。強度、耐水性、価格等のバランスからジエン系ゴム又はオレフィン系ゴムを用いることが好ましく、圧縮永久歪を小さくできる点からジエン系ゴムを用いることがより好ましい。なかでも好適なものがクロロプレンゴムである。本発明のシール材の中心層は、柔軟層よりも密度が高く止水性に優れているので、吸水による膨潤は不要であるし、コスト上昇を避けるためにも水膨潤性は要求されない。中心層に用いられる非水膨潤性発泡ゴムは、独立気泡型の発泡ゴムであることが好ましい。独立気泡型の発泡ゴムは止水性に優れるとともに、高い圧縮応力を有することができるからである。ここで、独立気泡型の発泡ゴムとは、全気泡のうちの過半数が、相互に連通していない独立気泡である発泡ゴムのことをいう。

本発明のシール材の中心層の５０％圧縮応力は、０．１〜１ＭＰａである。中心層の５０％圧縮応力が０．１ＭＰａ未満の場合には、柔軟層が選択的に圧縮されなくなるために、柔軟層を通じた漏水を効果的に抑制することができず、止水性が低下する。中心層の５０％圧縮応力は０．１１ＭＰａ以上であることが好ましい。一方、中心層の５０％圧縮応力が１ＭＰａを超える場合には、目地部の幅が狭い時にそれに合わせて変形することが困難になり、施工性が悪化する。中心層の５０％圧縮応力は、０．５ＭＰａ以下であることがより好ましい。本発明において、５０％圧縮応力の測定方法としては、ＪＩＳ Ｋ６７６７に準拠した方法を用いる。

本発明のシール材の柔軟層は、水膨潤性発泡ポリウレタンからなる。発泡ポリウレタンを用いることで、荷重がかかった際に変形することができ、施工性、設置面の凹凸への対応性、目開きへの追随性が良好になる。さらに、高発泡率の連続気泡を形成しやすく圧縮永久歪が小さい。水膨潤性発泡ポリウレタンは、吸水性ポリマー粒子を含む発泡ポリウレタンである。吸水性ポリマー粒子が吸水して著しく膨張することによって発泡ポリウレタン内の連続気泡が塞がれ、結果として止水性を発揮することができる。また、柔軟層に用いられる水膨潤性発泡ポリウレタンは、連続気泡型の発泡ポリウレタンであることが好ましい。連続気泡型の発泡ポリウレタンは、圧縮応力が低く、設置面の凹凸への対応性や目開きへの追随性に優れるからである。ここで、連続気泡型の発泡ポリウレタンとは、全気泡のうちの過半数が、相互に連通している連続気泡である発泡ポリウレタンをいう。ここで用いられる吸水性ポリマー粒子は、吸水率の高いポリマー粒子であれば特に限定されないが、ポリアクリル酸の架橋ゲル粒子等が挙げられる。

本発明のシール材の柔軟層の５０％圧縮応力は、０．００５〜０．０８ＭＰａである。柔軟層の５０％圧縮応力が０．００５ＭＰａ未満の場合には、圧縮された状態で吸水してもなお柔軟層の空隙率が高く、柔軟層を通じた漏水を効果的に抑制することができず、止水性が低下する。柔軟層の５０％圧縮応力は０．０２ＭＰａ以上であることが好ましい。一方、柔軟層の５０％圧縮応力が０．０８ＭＰａを超える場合には、小さい荷重では圧縮されにくいために、施工性が悪化するとともに、設置面の凹凸への対応性や目開きへの追随性が低下する。柔軟層の５０％圧縮応力は、０．０５ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明のシール材において、中心層と柔軟層の５０％圧縮応力比（中心層／柔軟層）は、２〜１００である。５０％圧縮応力比（中心層／柔軟層）が２未満の場合には、目地部に介装されて圧縮される際に、中心層と柔軟層が同時に圧縮されてしまい、柔軟層の圧縮率を効率的に上昇させられず止水性が低下する。当該圧縮応力比は３以上であることが好ましい。一方、５０％圧縮応力比（中心層／柔軟層）が１００を超える場合には、中心層の５０％圧縮応力が高くなり過ぎ、コンクリート製品間の目地部の幅が狭い場合に施工性が悪化する。当該圧縮応力比は５０以下であることが好ましい。

本発明のシール材の、未圧縮時の前記中心層と前記柔軟層の厚み比（中心層／柔軟層の合計）は、０．１〜０．４である。当該厚み比が０．１未満である場合には、圧縮応力が低い柔軟層の割合が大きい構成となるために柔軟層が十分に圧縮されなくなり、柔軟層を通じた漏水を効果的に抑制することができず、止水性が低下する。当該厚み比は、０．２以上であることが好ましい。一方、当該厚み比が０．４よりも大きい場合、圧縮応力が比較的高い中心層が多い構成となり、目地部の幅に合わせて圧縮することが困難になるため、施工性が悪化する。当該厚み比は、０．３以下であることが好ましい。

本発明のシール材において、未圧縮時のシール材の全体厚みは、シール材が介装されるコンクリート製品の仕様などに応じて調整される。通常、シール性能や施工性を考慮すれば、１０〜５０ｍｍであることが好ましい。シール材の全体厚みが１５ｍｍ以上であることがより好ましく、２０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、シール材の全体厚みが４０ｍｍ以下であることがより好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

本発明のシール材において、未圧縮時の中心層の厚みは、施工時に圧縮された際の厚みを考慮して決定される。コンクリート製品の形状や寸法に応じて調整されるが、通常２〜１０ｍｍであることが好ましい。多くのコンクリート製品はシール材を配置するための溝を有しているが、この溝の深さは２ｍｍ程度であることが多く、コンクリート製品同士の距離（目地部の幅）は３ｍｍ程度であることが多い。そのため、中心層の厚みは、好適には３ｍｍ以上、より好適には４ｍｍ以上、さらに好適には４．５ｍｍ以上である。また、中心層の厚みは、好適には７ｍｍ以下、より好適には６ｍｍ以下、さらに好適には５．５ｍｍ以下である。

本発明のシール材において、未圧縮時の柔軟層の厚みは、シール材が介装されるコンクリート製品の仕様などに応じて決定される。柔軟層の厚みは両面合計で８〜４０ｍｍであることが好ましい。柔軟層が薄すぎると、コンクリート製品表面の凹凸への対応性、シール性や施工性などが低下するおそれがあるし、柔軟層が厚すぎると止水性が低下するおそれがある。柔軟層の厚みの下限は両面合計で、好適には１０ｍｍ以上、より好適には１５ｍｍ以上である。柔軟層の厚みの上限は両面合計で、好適には３５ｍｍ以下、より好適には３０ｍｍ以下である。また、両面の柔軟層同士の厚み比は、３／７〜７／３であることが好ましく、４／６〜６／４であることがより好ましい。

本発明のシール材の製造方法は特に限定されるものではない。通常、接着剤によって中心層と柔軟層を互いに接着して積層体を得る。このとき用いられる接着剤は、両者を接着できるものであれば特に限定されないが、ゴム系接着剤または樹脂系接着剤などが使用される。得られた積層体を、コンクリート製品の寸法などを考慮して裁断することによって本発明のシール材が得られる。シール材の形状は、通常、幅が１０〜１００ｍｍ、好適には２０〜８０ｍｍの帯状であり、長さはコンクリート製品の寸法などを考慮して適宜調整される。

本発明のシール材において、中心層の両側に配置された柔軟層の表面に、必要に応じて粘着剤層を設けてもよい。粘着剤層を有することにより、コンクリート製品にシール材を容易に固定することができ、施工性が向上する。その際、粘着剤層のさらに外側を剥離紙で覆うことが、運搬性や作業性の観点から好ましい。

本発明のシール材において、前記粘着剤層に用いられる粘着剤は特に限定されるものではなく、ブチルゴム系、アクリル系、ジエンゴム系、シリコーン系、ウレタン系などの粘着剤を用いることができる。これらの中でもブチルゴム系粘着剤は、コンクリートの表面に長時間接触することで、コンクリート表面の細孔に入り込み、コンクリート製品に対する強力な粘着効果を有するので好適であるが、短時間では十分な粘着力が得られず脱落しやすい。またアクリルゴムは、押圧することによって容易にコンクリート表面に接着するので、工場や工事現場において容易かつ迅速に接着できて好適であるが、経年劣化しやすい。そこで、一方の面にブチルゴム系粘着剤層を設け、もう一方の面にアクリル系粘着剤層を設ける態様を好適なものとして挙げることができる。こうすることで、予めアクリル系粘着剤層を介してシール材をコンクリート製品に張り付けておき、その後に施工現場においてブチルゴム系粘着剤層を介してコンクリート製品と接着することが可能になり、施工性と耐久性がより向上する。また、コンクリート製品工場や工事現場において、粘着剤層を設けず、液状の接着剤を塗布して、シール材をコンクリート製品に接着することも可能である。

本発明のシール材が接着されてなるコンクリート製品は、シール材が予め工場で接着されているため、施工性に特に優れている。シール材が既に接着されているコンクリート製品は、当該コンクリート製品を現場で組み立てる際に有用であり、現場における作業負担を軽減することができる。

本発明のシール材は、コンクリート製品の目地部に介装されて使用される。当該コンクリート製品が、水と接触する可能性のある位置に使用されるものであることが好ましい。具体的なコンクリート製品としては、ボックスカルバート、水路、道路側溝等が挙げられる。

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。

実施例１
［シール材の作製］
中心層として厚さ５ｍｍの非水膨潤性発泡クロロプレンゴムシートを用い、柔軟層として厚さ１０ｍｍの水膨潤性発泡ポリウレタンシートを用いた。中心層の両側に柔軟層を配置するようにして、ゴム系接着剤を用いてこれらを接着し、引き続き圧着ロール機を通すことにより各層を密着させ、合計厚さが２５ｍｍで３層構造のシール材を得た。このとき、中心層に用いた非水膨潤性発泡クロロプレンゴムシートは、含まれる気泡のほとんどが独立気泡である独立気泡型の発泡ゴムシートであり、その５０％圧縮応力は０．１３ＭＰａであり、見掛け密度は０．２１ｇ／ｃｍ^３であった。また、柔軟層に用いた水膨潤性発泡ポリウレタンシートは、含まれる気泡のほとんどが連続気泡である連続気泡型の発泡ゴムシートであり、吸水性ポリマー樹脂を含むものである。吸水性ポリマー樹脂は、吸水することによって著しく膨張する粒子であり、当該粒子の膨張によって発泡シート内の連続気泡が塞がれ、結果として止水性を発揮することができるものである。この水膨潤性発泡ポリウレタンシートの５０％圧縮応力は０．０４ＭＰａであり、見掛け密度は０．１５ｇ／ｃｍ^３であった。ここで、５０％圧縮応力はＪＩＳ Ｋ６７６７に準拠し、シール材を厚さ２５ｍｍ、縦５０ｍｍ及び横５０ｍｍの寸法に裁断した後に、厚み方向に５０％圧縮して２０秒間維持した後の荷重を測定し、５０％圧縮応力を算出した。見掛け密度はＪＩＳ Ｋ７２２２に準拠して測定した。

［止水性試験］
得られた厚さ２５ｍｍのシール材を、幅２０ｍｍのヒモ状に裁断して、止水性試験に供した。ボルト止めされた２枚の円盤の間に所定の水圧を掛けることができる構造の試験装置を用いた。裁断したシール材を円周上に配置して、両側の柔軟層の表面がそれぞれ上下の円盤に接するように挟み込み、ボルトを締め付けて円盤間の幅を５ｍｍにしてシール材を圧縮した後に、シール材の内側の空間に注水し、７日間そのまま保持した。その後、円盤間の幅を１５ｍｍに拡張し水圧を０．０６ＭＰａにしてから３分間保持し、目視にて漏水の有無を確認したところ、漏水は認められなかった。その後、水圧を０．０６ＭＰａに維持したまま、さらに円盤間の幅を２０ｍｍに拡張して同様に評価したところ、それでも漏水は認められなかった。これらの結果をまとめて表１に示す。ここで、０．０６ＭＰａの水圧は「ＰＣ ＢＯＸカルバート設計・施工マニュアル（全国ボックスカルバート協会発行）」の試験水準に従ったものであり、水深下６ｍの水圧に相当する。

［施工性試験］
得られた厚さ２５ｍｍのシール材を、縦５０ｍｍ及び横５０ｍｍの寸法に裁断して、施工性試験に供した。２５ｍｍの厚さのシール材を５ｍｍの厚さに圧縮し、２０秒間維持した後の荷重を測定し、圧縮応力を算出した。結果を表１に示す。

実施例２
中心層の厚さを４ｍｍとし、柔軟層の厚さを１０．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にシール材を得て評価した。結果を表１に示す。

実施例３
柔軟層の圧縮応力を０．０１５ＭＰａ、密度０．１５ｇ／ｃｍ^３のものに変更した以外は実施例１と同様にシール材を得て評価した。結果を表１に示す。

比較例１
中心層を使用せず、厚さ２５ｍｍの柔軟層のみとした以外は実施例１と同様にシール材を得て評価した。結果を表１に示す。

比較例２
中心層に厚さ３ｍｍのソリッドゴムを使用した以外は実施例１と同様にシール材を得て評価した。結果を表１に示す。ただし、止水性試験及び施工性試験においては、厚さ２５ｍｍのシール材の替わりに２３ｍｍのシール材を使用した。

１ 中心層
２ 柔軟層

Claims (4)

1. 非水膨潤性発泡ゴムからなる中心層及びその両側に配置された水膨潤性発泡ポリウレタンからなる柔軟層から構成されるシール材であって、前記中心層の５０％圧縮応力が０．１〜１ＭＰａであり、前記柔軟層の５０％圧縮応力が０．００５〜０．０８ＭＰａであり、前記中心層と前記柔軟層の５０％圧縮応力比（中心層／柔軟層）が２〜１００であり、かつ厚み比（中心層／柔軟層の合計）が０．１〜０．４である、コンクリート製品の目地部に介装されるシール材。
2. 前記中心層が独立気泡型の非水膨潤性発泡ゴムからなり、前記柔軟層が連続気泡型の水膨潤性発泡ポリウレタンからなる請求項１記載のシール材。
3. 前記柔軟層の表面に粘着剤層を有する請求項１又は２記載のシール材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のシール材が接着されてなるコンクリート製品。