JP3041756U - セグメント継手部の複合止水材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメントの目開き量が大きく圧縮率が低い
状態でも十分な圧縮応力が得られ、且つ水膨脹性部材を
止水部に広く配置でき、しかも圧縮応力も均一で、確実
な止水を可能にするするセグメント継手部の止水材を提
供する。 【解決手段】 断面形状が略コ字状乃至略Ｕ字状である
非水膨脹性ゴム部材と、これに外接する水膨脹性ゴム部
材とを積層した、シールドセグメント継手部等のシール
溝に設置される複合止水材であって、前記非水膨脹性ゴ
ム部材の厚さは2mm以上で、複合止水材の断面積をNmm²
としたとき、K×Nmm（但し、Kは0.10×10^-2〜2.5×10^-2
の範囲の数）であり、且つ、非水膨脹性ゴム部材におけ
る厚さの最小値T_minと最大値T_maxが次式、T_max=h×T_min
（但し、hは2.6<h≦10の関係を満たす範囲の数）で表さ
れる関係を満足し、前記水膨脹性ゴム部材の厚さは3mm
以上であって、前記非水膨張性ゴム部材の断面積と前記
水膨脹性ゴム部材の断面積の比が95:5〜15:85であり、
複合止水材の断面積と複合止水材の凹部の見かけの断面
積との比が1:0.05〜0.9である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、シールドセグメントやボックスカルバート等の継手部のシール溝に 設置される複合止水材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、市街地などの地下に掘削されるトンネル工事の施工にはシールド工法が 採られており、ユニット化された多数のセグメントが用いられる。かかるセグメ ント間におけるシールドセグメント継手部のシール溝に設置される止水材として は、特開平４−８９１９８号公報等に開示されているのように、板状の水膨脹性 部材と非水膨脹性部材とを積層した中実構造の複合止水材が知られている。施工 後のシールドセグメント継手部の目開き量は０ｍｍであることが理想的ではある が、現実的には施工時あるいは施工後の種々の変動により目開きが生じてくる。 セグメントのシール部は止水材を圧縮することにより止水効果を得るため、目開 き量が変動すると中実構造の止水材では、止水圧が大きく変化してしまうという 問題があった。

【０００３】 かかる問題を解消するために、特開平７−２０８０９０号や特開平８−２３２ ５９２号公報に開示された止水材が提案され、図１１〜１２に示すように、これ ら止水材では中空構造２２としたり複数の溝部４を構成したりして、目開き量の 変化に対して止水圧の変化を抑制することが行われている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記公報に開示されているように止水材の構造を中空にしたり 複数の溝部によって構成すると、非水膨脹性部材の厚みに極端な差を生じ、止水 圧が不均一となり、確実な止水の妨げとなっていた。このように従来技術におい ては、シールドセグメント継手部の目開き量の変動に対し、必ずしも確実な止水 を行うことはできなかった。

【０００５】 そこで本考案の目的は、セグメントの目開き量が大きく圧縮率が低い状態でも 十分な圧縮応力が得られ、且つ水膨脹性部材を止水部に広く配置でき、しかも圧 縮応力も均一で、確実な止水を可能にするするセグメント継手部の止水材を提供 することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案のセグメント継手部の複合止水材は、断面形 状が略コ字状乃至略Ｕ字状である非水膨脹性ゴム部材と、これに外接する水膨脹 性ゴム部材とを積層した、シールドセグメント継手部等のシール溝に設置される 複合止水材であって、前記非水膨脹性ゴム部材の厚さは２ｍｍ以上で、複合止水 材の断面積をＮｍｍ^２としたとき、Ｋ×Ｎｍｍ（但し、Ｋは０．１０×１０^−２ 〜２．５×１０^−２の範囲の数）であり、且つ、非水膨脹性ゴム部材における厚 さの最小値Ｔ_ｍｉｎと最大値Ｔ_ｍａｘ が次式、Ｔ_ｍａｘ ＝ｈ×Ｔ_ｍｉｎ（但 し、ｈは２．６＜ｈ≦１０の関係を満たす範囲の数）で表される関係を満足し、 前記水膨脹性ゴム部材の厚さは３ｍｍ以上であって、前記非水膨張性ゴム部材の 断面積と前記水膨脹性ゴム部材の断面積の比が９５：５〜１５：８５であり、複 合止水材の断面積と複合止水材の凹部の見かけの断面積との比が１：０．０５〜 ０．９であることを特徴とするものである。

【０００７】 上記の如く、本考案の複合止水材は中空状ではなく単一の凹部を設けた構造と し、かつ非水膨脹性ゴム部材に所定以上の一様性を付与したことで、セグメント の目開き量が大きく変動しても十分な均一圧縮応力が得ら、確実な止水をするこ とができる。

【０００８】

【考案の実施の形態】

本考案のセグメント継手部の複合止水材を図面に基づき詳細を説明する。 図１に、本考案の一好適例である複合止水部材１を示す。この複合止水材１は 、断面形状が長方形であり、凹部４が半円形状に形成されている非水膨脹性ゴム 部材３と、これに外接する、両側面が三角形状に突出した水膨脹性ゴム部材２を 積層することにより形成されている。

【０００９】 本考案においては、非水膨脹性ゴム部材３の形状を略Ｕ字形としてもよく、ま たその外表面に積層される水膨脹性ゴム部材２は、後述するように種々の形態と することができるが、セグメントの目開き量が大きく圧縮率が低い状態でも、十 分な均一圧縮応力を得、確実な止水を行う上で、以下の要件を満足することが重 要である。

【００１０】 即ち、前記非水膨脹性ゴム部材の厚さは２ｍｍ以上で、複合止水材の断面積を Ｎｍｍ^２としたとき、Ｋ×Ｎｍｍ（但し、Ｋは０．１０×１０^−２〜２．５×１ ０^−２の範囲の数）であり、且つ、非水膨脹性ゴム部材における厚さの最小値Ｔ_ｍｉｎ と最大値Ｔ_ｍａｘが次式、Ｔ_ｍａｘ＝ｈ×Ｔ_ｍｉｎ（但し、ｈは２．６＜ ｈ≦１０の関係を満たす範囲の数）で表される関係を満足することを要する。こ の要件を満たすことにより、非水膨脹性部材の厚みに極端な差が生じるのが回避 され、止水圧の均一化を図ることができる。

【００１１】 また、前記水膨脹性ゴム部材の厚さは３ｍｍ以上であって、非水膨張性ゴム部 材の断面積と水膨脹性ゴム部材の断面積の比が９５：５〜１５：８５であること を要する。これにより、非水膨脹性ゴム部材による十分な圧縮応力が得られると 同時に、水膨脹性部材による確実な止水が行われる。

【００１２】 さらに、複合止水材の断面積と複合止水材の凹部の見かけの断面積との比が１ ：０．０５〜０．９である。凹部の見かけの断面積比が０．０５を超えると押圧 効果が有効に作用せず、一方０．９未満であるとセグメントの目開き量が少ない 場合に押圧力の逃げ場がなくなり、セグメント等の破壊を招くおそれがある。

【００１３】 本考案において使用する非水膨脹性ゴム部材は、水分に触れても体積が変化し ない特性を有するゴム部材である。かかるゴム部材を構成する非水膨脹性材料に は特に制限はなく、化学工業技術分野で利用されている樹脂の弾性材料を使用す ることができ、天然ゴム、合成ゴム、例えばエチレン・プロピレン・ジエン・ター ポリマー（ＥＰＤＭ）等のゴム系樹脂及び該ゴム系樹脂の加硫物を好ましく使用 することができ、特に上記ゴム系樹脂の加硫物を好ましく使用することがことが できる。

【００１４】 また、本考案において使用する水膨脹性ゴム部材は、水分を吸収することによ り膨脹する特性を有するゴム部材である。かかる水膨脹性ゴム部材を構成する水 膨脹性材料は、種々のものを使用することができ、水膨脹性物質、又は該水膨脹 性物質に非水膨脹性樹脂を混練した水膨脹性材料等を使用することができる。

【００１５】 前記水膨脹性物質としては、水膨脹性ポリウレタン、カルボキシメチルセルロ ース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセル ロース、メチルセルロース、デンプン−アクリル酸共重合体、スチレン−無水マ レイン酸共重合体及びこれらの共重合体の塩、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニ ルアルコール−無水マレイン酸共重合体及びこれらの架橋物、ビニルエステル、 エチレン系不飽和カルボン酸及びそのケン化物等が挙げられるが、好ましくは水 膨脹性ポリウレタン樹脂である。

【００１６】 かかる水膨脹性ポリウレタン樹脂の代表的な例としては、一般式、 Ｒ［（ＯＲ’）n ］p 〔式中、Ｒは多価アルコール残基、（ＯＲ’）はオキシエチレン基と炭素原子数 ３〜４のアルキレン基とからなるポリオキシアルキレン鎖（但し、オキシエチレ ン基の割合は（ＯＲ’）全体の２０〜１００重量％を占める）、ｎはオキシアル キレン基の重合度を示す数で、水酸基当量が２００〜２５００となるに相当する 数、ｐは２〜８、好ましくは２〜４の数〕で示されるポリエーテルポリオールの 一種また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 ンプレポリマーが挙げられる。

【００１７】 上記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、アラピット、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。

【００１８】 また、上記一般式で示されるポリエーテルポリオールは、かかる多価アルコー 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 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、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はランダム状でもブロック 状に付加してよい。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％がよく、２０重量％未満では水膨脹性が不十分と なることがあるので好ましくない。

【００１９】 ポリイソシアネートとしては任意のもの、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。脂肪酸トリイソシアネートは部分的に併用しうる。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−また は２，６−トリレンジイソシアネートまたはそれらの混合物、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−または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を例示することができる。

【００２０】 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 ト基また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でき る。

【００２１】 上述のようにして得られるイソシアネート基含有プレポリマーは、単独で使用 することも可能であり、また活性水素化合物と混合、硬化させて使用することも 可能である。

【００２２】 かかる活性水素化合物とは、１分子当たり２〜６個の活性水素基を有し、且つ 活性水素基当たりの平均分子量が３０〜１５，０００なるボリオール、ポリアミ ン、またはそれらの混合物であって、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−プロピレンオキ サイドの如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如き低分子量トリオール又はペンタエリスリト ールの如き低分子量テトラオール又はソルビトールの如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が挙げられる。

【００２３】 イソシアネート基含有プレポリマーと活性水素化合物との反応に際しては、一 般にイソシアネート基と活性水素化合物との反応を促進させる従来公知の触媒、 例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−モルホリン、スタナスオ クトエート、ジブチルジラウレート等を添加することができる。

【００２４】 上記イソシアネート基含有プレポリマーにおける上記ポリイソシアネートと上 記活性水素化合物の使用割合は、〔ＮＣＯ〕／〔Ｈ^＋〕比が、好ましくは０．８ 〜１．４、より好ましくは１．０〜１．２の範囲である。

【００２５】 上記水膨脹性物質と混練することができる非水膨脹性樹脂としては天然ゴム、 合成ゴム、例えばＥＰＤＭ等のゴム系樹脂、ポリ塩化ビニル及びその共重合体等 の塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂に可塑材を併用した軟質塩化ビニル系樹 脂、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの共重合体、シリコン樹脂等が挙 げられ、これらのなかでもゴム系樹脂が好ましい。

【００２６】 本考案の複合止水材は、図２に示すように、シールド工法に用いられるセグメ ント継手部５、５’の各シール溝７、７’に設置される。前記複合止水材１をシ ール溝７に設置する場合は、図３に示すように、セグメントを組立てたときにシ ール溝７、７’部分の該複合止水材１の水膨脹性ゴム部材２、２’が接触するよ うに設置する。

【００２７】 次に、本考案の要件を満足する他の形状の複合止水材の好適例を図４乃至図８ に基づいて説明する。

【００２８】 図４に示す複合止水材１は、断面形状が半円状であり、凹部４が三角状に形成 されている非水膨脹性ゴム部材３と、これに外接する、両側面が三角形状に突出 した水膨脹性ゴム部材２を積層することにより形成されている。

【００２９】 図５に示す複合止水材１は、両側面が三角形状に突出し、凹部４が半楕円形状 に形成されている非水膨脹性ゴム部材３と、該非水膨脹性ゴム部材３の上面部に 断面薄板状の水膨脹性ゴム部材２を嵌挿すると共に、凹部４の両脇の下部に、断 面矩形状の水膨脹性ゴム部材２とを嵌挿することにより形成されている。

【００３０】 図６に示す複合止水材１は、両側面が三角形状に突出し、凹部４が台形状に形 成されている非水膨脹性ゴム部材３と、該非水膨脹性ゴム部材３の上面部に断面 薄板状の水膨脹性ゴム部材２を嵌挿すると共に、凹部４の両脇の下部に、断面矩 形状の水膨脹性ゴム部材２とを嵌挿することにより形成されている。

【００３１】 図７に示す複合止水材１は、断面形状が長方形であって、凹部４が半楕円形状 に形成されている非水膨脹性ゴム部材３と、該非水膨脹性ゴム部材３の上面部に 断面薄板状の水膨脹性ゴム部材２を嵌挿すると共に、凹部４の両脇の下部に、断 面矩形状の水膨脹性ゴム部材２とを嵌挿することにより形成されている。

【００３２】 図８に示す複合止水材１は、断面形状が長方形であって、凹部４が台形状に形 成されている非水膨脹性ゴム部材３と、該非水膨脹性ゴム部材３の上面全面に断 面薄板状の水膨脹性ゴム部材２を嵌挿すると共に、凹部４の両脇の下部に、断面 矩形状の水膨脹性ゴム部材２とを嵌挿することにより形成されている。

【００３３】 なお、図８に示すように、本考案の複合止水材１の凹部４の見かけの断面の角 度θは、実用上、強度面を考慮すると６０〜９０°が好ましい。

【００３４】 止水材の止水性能試験は以下のようにして行った。先ず、図９に示すように、 かかる複合止水材を設置した後、所定の厚さのスペーサー１０をシール溝７の外 側に配置し、ボルト、ナットで試験装置３０を組み立てた。次いで、図１０に示 すように水圧ポンプ３１を取り付け、セグメントの内側に水道水を満たした後、 圧力計３２を取り付けた。

【００３５】 水圧を１Ｋｇｆ／ｃｍ²とし、３分間保持して漏水が無いことを確認して、更 に水圧を１Ｋｇｆ／ｃｍ²上昇させた。以降順次同様に昇圧させ、初めて漏水が 確認された水圧の１ステップ前の水圧を止水圧とした。止水性能試験は目開き量 を６ｍｍおよび７ｍｍで行ったところ、本考案の止水材はいずれも従来の止水材 に比し優れた止水性能示すことが確かめられた。

【００３６】 通常、この種の止水にあっては、予想される最大の目開き量を６ｍｍと予想し 、その状態で７Ｋｇｆ／ｃｍ^２の止水圧の得られることを実用化の目安としてい ることが多いが、本考案の複合止水材は、このような目開き量においては余裕の ある十分な止水圧を得ることができ、更に予想を超える目開き量となった場合に おいても必要十分な止水圧を得ることができる。

【００３７】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案のセグメント継手部の複合止水材は、セグメ ントの目開き量が大きく圧縮率が低い状態でも、十分な圧縮応力が得られる。ま た、水膨脹性部材を止水部に広く配置できると共に、圧縮応力も均一となり、確 実な止水を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のセグメント継手部の複合止水材の断面
図である。

【図２】セグメントの断面図である。

【図３】複合止水材を設置した状態で表す断面図ある。

【図４】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図５】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図６】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図７】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図８】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図９】試験装置の断面図である。

【図１０】試験装置の分解斜視図である。

【図１１】従来例の複合止水材の断面図である。

【図１２】他の従来例の複合止水材の断面図である。

【符号の説明】

１ 複合止水材 ２ 水膨脹性ゴム部材 ３ 非水膨脹性ゴム部材 ４ 凹部 ５ セグメント ７ シール溝 ８ 中心部 ９ 開口部 １０ スペーサー ２０ 複合止水材 ２１ 複合止水材 ３０ 試験装置 ３１ 水圧ポンプ ３２ 圧力計

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面形状が略コ字状乃至略Ｕ字状である
   非水膨脹性ゴム部材と、これに外接する水膨脹性ゴム部
   材とを積層した、シールドセグメント継手部等のシール
   溝に設置される複合止水材であって、前記非水膨脹性ゴ
   ム部材の厚さは２ｍｍ以上で、複合止水材の断面積をＮ
   ｍｍ²としたとき、Ｋ×Ｎｍｍ（但し、Ｋは０．１０×
   １０^-2〜２．５×１０^-2の範囲の数）であり、且つ、非
   水膨脹性ゴム部材における厚さの最小値Ｔ_minと最大値
   Ｔ_max が次式、Ｔ_max ＝ｈ×Ｔ_min（但し、ｈは２．６
   ＜ｈ≦１０の関係を満たす範囲の数）で表される関係を
   満足し、前記水膨脹性ゴム部材の厚さは３ｍｍ以上であ
   って、前記非水膨張性ゴム部材の断面積と前記水膨脹性
   ゴム部材の断面積の比が９５：５〜１５：８５であり、
   複合止水材の断面積と複合止水材の凹部の見かけの断面
   積との比が１：０．０５〜０．９であることを特徴とす
   るセグメント継手部の複合止水材。