JP5209472B2 - トンネル用防水シート - Google Patents
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- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
Description
防水シートとしては、熱可塑性樹脂又は加硫系合成樹脂のシートの少なくとも片面に、フッ素系樹脂架橋発泡体を積層した防水シート(特許文献1参照)、プロピレン単独重合体ブロック又はエチレン含量5重量%以下のプロピレン−エチレンランダム共重合体ブロックAと、プロピレン含量10重量%以上のエチレン−プロピレンランダム共重合体ブロックBを有するブロック共重合体からなる防水シート(特許文献2参照)、酢酸ビニル含量の異なる2種以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体の混合物を主成分とする防水シート(特許文献3参照)などが知られている。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく種々研究を重ねてきた。その結果、山岳トンネル工法又はシールド工法用のトンネル防水シートと、開削トンネル工法用のトンネル防水シートにおいて、それぞれ所定の引張破断強力と引張破断伸度を有し、しかもコンクリートやモルタルなどの水硬性材料に対して強固に接着して一体化し得る、従来にない合成樹脂製のトンネル用防水シートを作製することができた。
かかるトンネル用防水シートは、「二酸化珪素含量が90質量%のシリカを特定以上の濃度で含有するシリカ含有表層を、防水シートの表層から特定以上の深さにわたって設けると、防水シートの表層部に位置するシリカ含有表層中に含まれているシリカがコンクリートの水硬反応の過程でセメント中の成分と反応・一体化してコンクリートと強固に接着・一体化する」という、本発明者らが見出した知見に基づいて開発されたものである。
(1)合成樹脂製の基材シートの表面に、酢酸ビニル由来の構造単位の含有割合が30〜40質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体と、二酸化珪素の含有量が90質量%以上でBET比表面積が80m 2 /g以上のシリカを30〜200mg/cm3の割合で含有するシリカ含有表層を有する合成樹脂製の防水シートであって、該シリカ含有表層が、防水シートの表面から5〜30μmの深さにわたって形成されており、且つ、引張破断強力が10Mpa以上、モルタル接着力が17N/cm以上であることを特徴とするトンネル用防水シート、
(2)防水シートの引張破断伸度が300%以上であり、山岳トンネル工法又はシールド工法によるトンネルに使用される(1)記載のトンネル用防水シート、
(3)防水シートの引張破断強度20MPa以上、引張破断伸度10〜50%、引裂強力50N以上で、且つ不陸水密性が10ml/日以下であり、開削トンネル工法によるトンネルに使用される(1)記載のトンネル用防水シート、
(4)基布をその内部又は表面に含有している(3)記載のトンネル用防水シート、及び
(5)基材シートの主構成成分が、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はその組成物から形成されている(1)〜(4)のいずれかに記載のトンネル用防水シート、
を提供するものである。
2 覆工コンクリート
3 ロックボルト
10 防水シートサンプル
20 モルタル柱
30 穴
40 架台
50 ポーラスストーン
60 セラミックボール
70 円形水槽
80 水
90 送気管
100 計量ピペット
110 シリカ含有表層
120 A基材層
130 B基材層
140 基布
200 実施例4の防水シート
300 比較例10の防水シート
本発明のトンネル用防水シートは、合成樹脂製防水シートの表層部を、表面から5〜30μmの深さにわたって、二酸化珪素含量が90質量%以上のシリカを30〜200mg/cm3の割合(濃度)で含有するシリカ含有表層から形成して、且つ、引張破断強力が10Mpa以上、モルタル接着力が15N/cm以上であるようにする。
防水シートの表面から5〜30μmの深さまでの表層部中に二酸化珪素含量が90質量%以上のシリカを30〜200mg/cm3の割合(濃度)で含有させておくことにより、防水シートのシリカ含有表層上にコンクリート形成用のセメント材料を施工したときに、その水硬化反応過程でセメント中のカルシウム成分とシリカ含有表層中の二酸化珪素含量90質量%以上のシリカが反応して、強固なトバモライトを形成することで、防水シートとコンクリートを強固に且つ完全に一体化させることができる。
シリカ含有表層におけるシリカ(SiO2≧90%)の含有量(濃度)が30mg/cm3未満であると、モルタル接着力が15N/cm以上の防水シートを得ることが困難になる。一方、シリカ含有表層におけるシリカ(SiO2≧90%)の含有量(濃度)が高すぎると、シリカ含有表層自体の強度の低下、シリカ含有表層とその下の層との結合力の低下、シリカ含有表層内での亀裂発生などにより、防水シートのモルタル接着力の低下、シート表面のひび割れなどが生じ易くなる。
シリカ(SiO2≧90%)を30〜200mg/cm3の濃度で含有するシリカ含有表層の厚さ(表面からの深さ)が5μm未満であると、モルタル接着力が15N/cm以上の防水シートを得ることが困難になる。一方、シリカ(SiO2≧90%)を30〜200mg/cm3の濃度で含有するシリカ含有表層の厚さ(表面からの深さ)が大きすぎると、シリカ含有表層内でのひび割れが生じ易い。
防水シートのシリカ含有表層中に含有させるシリカとしては、純度のより高いものがより好ましく、かかる点から、二酸化珪素の含有量が92質量%以上、特に95質量%以上のシリカが好ましく用いられる。
本発明のトンネル用防水シートは、15N/cm以上のモルタル接着力を有していることにより、防水シート上に構築されるコンクリート構造物と全面にわたって強固に接着して、防水シートとコンクリート構造物との間に、地山や地盤などから滲み出た水の流路となる空隙が発生せず、長期にわたって良好な防水性を発揮することができる。
トンネル用防水シートのモルタル接着力が15N/cmよりも小さいと、地山や地盤などから滲み出た水の水圧などによって防水シートとコンクリート構造物との間に空隙が発生して、コンクリート構造物の内部への水の浸入が生じ易くなる。
また、本発明のトンネル用防水シートには、施工時及びコンクリートと一体化されての使用時に要求される機械的強度から、10MPa以上の引張破断強力が必要である。
本発明のトンネル用防水シート(I)では、その引張破断強力は15MPa以上であることが好ましく、18MPa以上であることがより好ましい。また、本発明のトンネル用防水シート(I)では、その引張破断伸度は500%以上であることが好ましく、750%以上であることがより好ましい。
本発明のトンネル用防水シート(I)では、引張破断強力及び引張破断伸度の上限値は特に制限されないが、引張破断強力は用いる樹脂のコストの点から50MPa以下にすることが好ましく、また引張破断伸度は施工性の点から1000%以下であるのが好ましい。
ここで、本明細書でいう防水シート(I)の「引張破断強力」及び「引張破断伸度」は、いずれも、JIS K 6773に従って測定した引張破断強力(引張強さ)及び引張破断伸度(引張ひずみ)を意味する。
本発明の防水シート(I)は、10MPa以上の高い引張破断強力を有し、しかも300%以上の高い引張破断伸度を有しているため、工事の際に打設コンクリートの圧力によって破れることがなく、しかも地盤の凹部で防水シートが突っ張って防水シートに局部的に応力がかかっても破損が生じない。その上、本発明の防水シート(I)は、前記した高い引張破断強力と高い引張破断伸度を有していることにより、トンネルを構築した後に防水シートに応力などがかかっても破損が生じにくく、長期にわたって良好な防水性能を維持することができる。
本発明の防水シート(I)の厚さは特に限定されないが、300%以上に伸ばされたときにも十分な遮水性を保ち得るようにするためには、防水シートの厚さが1.5mm以上であることが好ましく、2mm以上であることがより好ましい。一方、防水シートは、厚すぎても施工時の取り扱い性、施工性が不良になるので、5mm以下であることが好ましい。
シートの厚さについては特に限定されないが、地中の突起物に当たった場合でも裂けずに十分な遮水性を保つという意味から0.5mm以上であることが好ましく、より好ましくは1mm以上である。一方、厚みが大き過ぎても施工性に問題があるため、3mm以下であることが好ましい。
基本水密試験では、防水シートを平坦な状態で測定するが、実際の現場のSMW壁では不陸があるため、より現実に即した測定法として、防水シートの下側にセラミックボール(直径10mm)を敷き詰めて試験を行なう不陸水密試験が行なわれる。
この試験において漏水量が10ml/日以下であれば十分な防水性能が確保できているとされており、本発明の防水シート(II)の防水性能も、不陸水密試験での漏水量が10ml/日以下なら合格、10ml/日を超える場合は不合格と判定される。
によるシリカが一般に約5個/nm2程度とされている。
酢酸ビニル単位を30質量%以上の割合で含有するエチレン−酢酸ビニル共重合体は、コンクリートとの密着性に優れ、トンネル用の防水シート用樹脂として適している。酢酸ビニル単位の含有割合が30質量%以上、更には32質量%以上、特に32〜40質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体は、有機溶媒への溶解性に優れていて、有機溶媒にシリカを分散させたシリカ分散液、又は有機溶媒にシリカを分散させ更に増粘剤を加えたシリカ分散液を、防水シートを構成する基材シート上に塗布し加熱乾燥して、防水シートにシリカ含有表層を形成させる際に、シリカ分散液に用いた有機溶媒によって基材シートの表層部分が膨潤及び/又は溶解し、その膨潤及び/又は溶解した基材シート表層部分にシリカが均一に分散し付着した状態で加熱乾燥が行われる。その結果、エチレン−酢酸ビニル共重合体よりなる表層部の最表面から内部にわたってシリカが均一に分散すると共に表層部を形成している樹脂中に強固に保持されたシリカ含有表層が基材シートに形成される。また、その際に増粘剤として、シリカ分散液を形成している有機溶媒に溶解する重合体を用いた場合には、加熱乾燥後の基材シートの表層部に該重合体も堆積付着するために、シリカが一層強固にシリカ含有表層中に保持される。
基材シートとしてエチレン−酢酸ビニル共重合体製のシートを用いた場合であっても、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル単位の含有割合が30質量%未満であると、基材シートの表層部分での有機溶媒による膨潤が低くなり、最表面から内部までシリカが均一に分散し且つ表層部樹脂中に強固に保持されたシリカ含有表層が形成されにくくなる。
そのうちでも、本発明の防水シートでは、シリカ含有表層の下部に位置するシート本体(基材シート)もシリカ含有表層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体との親和性の高いエチレン−酢酸ビニル共重合体から形成されていることが好ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体は、引張強度や引裂強度などが大きく、且つ伸長率が大きく、しかも押出成形やカレンダーロールなどでの成形加工が容易で、耐薬品性にも優れ、その上酢酸ビニル単位の共重合比率量を変えることで重合体の物性の調整が可能であるため、引張破断強力が10MPa以上及び引張破断伸度が300%以上の本発明の山岳トンネル工法又はシールドトンネル工法用の防水シート(I)を構成する合成樹脂として好適である。
防水シートのシート本体を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体としては、酢酸ビニル単位の含有割合が5〜50質量%、更には7〜30質量%、特に10〜20質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体が、低温時の物性保持の点から好ましく用いられる。
本発明の防水シートの製造方法としては、
(A)合成樹脂製の基材シートの表面に、基材シートを構成する合成樹脂に対して溶解作用を示す有機溶媒に二酸化珪素の含有量が90質量%以上であるシリカ(SiO2≧90%)を分散させたシリカ分散液(a1)、又は前記シリカ分散液(a1)中に基材シートを構成する合成樹脂と親和性の増粘剤を更に含有させたシリカ分散液(a2)を塗布した後、加熱乾燥して、基材シートにシリカ(SiO2≧90%)を含有するシリカ含有表層を形成した防水シートを製造する方法;
(B)シリカ(SiO2≧90%)を含有する表層用の合成樹脂(b1)とシート本体形成用の合成樹脂(b2)を、2層に共押出成形又は共カレンダー成形して、シリカを含有しないシート本体上にシリカ(SiO2≧90%)を含有する層を表層として有する防水シートを製造する方法;
などを挙げることができる。
上記(B)の製造方法による場合は、シリカ(SiO2≧90%)を30〜200mg/cm3の濃度で含有する表層部を形成させるためには、表層用の合成樹脂(b1)中にシリカ(SiO2≧90%)を多量に添加する必要があり、それによって防水シートを製造する際の工程通過性が不良になることがある。
その際の増粘剤としては、基材シートがエチレン−酢酸ビニル共重合体(特に酢酸ビニル単位の含有割合が30質量%以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体)から形成されている場合には、基材シートを構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体との親和性の点から、酢酸ビニル単位の含有割合が30〜90質量%、特に30〜70質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体が好ましく用いられる。シリカ分散液(a2)における増粘剤の添加量は、シリカ分散液(a2)を形成する有機溶媒の質量に対して20質量%以下であることが好ましく、2〜10質量%であることがより好ましい。増粘剤の添加量が多すぎると、シリカ分散液(a2)の基材シートの表面に対する膨潤作用が低下して、基材シートの表層部分にシリカ(SiO2≧90%)を強固に付着、含有させにくくなる。
シリカを、基材シートを形成している合成樹脂に対して溶解作用を示す有機溶媒に分散させたシリカ分散液の代わりに、シリカを水に分散させた水性のシリカ分散液又はそれに増粘用の重合体を更に添加した水性のシリカ分散液を基材シート上に塗布し加熱乾燥した場合には、シリカが基材シートの表層部に強固に保持されにくくなり、15N/cm以上のモルタル接着力を有する防水シートを得ることは困難である。
更に、シリカ分散液(a1)又はシリカ分散液(a2)を塗布した後の乾燥温度は、一般に有機溶媒の沸点から該沸点+20℃の範囲の温度であることが、シリカ(SiO2≧90%)を表層部に強固に付着・含有させ得る点、熱劣化防止などの点から好ましい。
さらに、本発明のトンネル用防水シートは、所定の引張破断強力及び引張破断伸度を有しているため、防水シートの施工時や施工後に防水シートに応力がかかっても、破損やその他の不具合が生じず、その優れた防水効果を長期にわたって維持することができる。
以下の例において、シリカ中の二酸化珪素の含有量、シリカのBET比表面積、防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、防水シートにおけるシリカ含有表層の厚み、シリカ含有表層におけるシリカの含有割合及び防水シートのモルタル接着力の測定並びにトンネル内部の漏水の有無の判定は次のようにして行った。なお、一部の項目については、防水シート(I)及び防水シート(II)において別個の方法で判定した。
下記の数式(i)からシリカ中の二酸化珪素(SiO2)の含有量を求めた。
SiO2の含有量(質量%)=99.80(質量%)−(CA+CB+CC+D) (i)
[式中、CAはシリカ中のAl2O3の含有量(質量%)、CBはシリカ中のFe2O3の含有量(質量%)、CCはシリカ中のNa2Oの含有量(質量%)、Dはシリカを105℃で2時間加熱した後に更に1000℃で1時間加熱したときの加熱前のシリカの質量に対する減量率(質量%)を示す。なお、シリカ中のAl2O3、Fe2O3及びNa2Oの含有量は、蛍光X線を用いて測定した。また、上記の数式(i)において、SiO2の含有量を求める際の固定値を100質量%とせずに99.80質量%とした理由は、シリカ中に微量不純物(TiO2、CaO、MgO及びSO4)が0.20質量%含まれているので、その微量不純物の含有量を差し引いた値を固定値として採用したことによる。]
株式会社島津製作所製の自動比表面積測定装置「ジェミニ2375」を使用して、BET法にてシリカのBET比表面積を測定した。
防水シート(I)の引張破断強力及び引張破断伸度は、いずれもJIS K6773に従って測定した。
具体的には、防水シートの引張破断強力は、JIS K6773の7の項に記載されている方法に従って、インストロン5566の試験機を用いて、温度20℃、湿度65%(RH)の条件で行った。
また、防水シートの引張破断伸度は、JIS K6773の7.6の項に記載されている方法に従って、インストロン5566の試験機を用いて、温度20℃、湿度65%(RH)の条件で行った。
防水シート(II)の引張破断強度、引張破断伸度、引裂強力は、JIS L1096に従い、インストロン社製5566型測定器を使用して20℃、65%RHの環境下で測定した。なお、引張破断強度は、引張破断強さを測定サンプルの断面積で除して求めた。
以下の実施例又は比較例で得られた防水シートを幅方向にミクロトームで切断し、その切断面を50cm間隔で電子顕微鏡(倍率1000倍)にて3カ所を写真撮影し(各箇所の写真撮影した幅の長さ=0.1mm)、各撮影箇所のシリカ含有表層の厚さ(深さ)を測定して、3カ所の平均値を採ってシリカ含有表層の厚みとした。
上記(5)で電子顕微鏡にて写真撮影した防水シートから、縦×横=3cm×3cm)の試験片を切り出し、その試験片をるつぼに入れて電気炉で800℃に加熱し、有機物をすべて気化させ、残った灰分に塩酸とモリブデン酸アンモニウムを加えて発色させ、濃度既知の試料から作製した検量線に照合して試験片中に含まれていたシリカの含有量を測定し(モリブデン青法)、下記の数式(ii)から防水シートのシリカ含有表層中のシリカの含有割合を求めた。なお、防水シートでは、シリカ含有表層よりも下の部分にシリカがふくまれていることがあるが、その量は極めて僅かであるため、シリカ含有表層よりも下方に含まれていたシリカもシリカ含有表層中に含まれていたものとして取り扱った。
シリカ含有表層中のシリカの含有割合(mg/cm3)=(W/V)×100 (ii)
[式中、W=試験片に含まれていたシリカの含有量(mg)、V=試験片におけるシリカ含有表層の体積=シリカ含有表層の厚さ(cm)×試験片の縦寸法(cm)×試験片の横寸法(cm)を示す。]
(i)普通ポルトランドセメント〔太平洋セメント社製の普通ポルトランドセメント〕と、乾燥させた豊浦標準砂を、砂:セメント=2:1(質量比)の割合でよく混合し、それに水0.5質量部を加えてよく撹拌してモルタル液を調製した。
(ii)防水シートから、長さ方向に沿って幅×長さ=4cm×16cmの長方形の試験片を切断・採取し、この試験片を、幅×長さ×深さ=4cm×16cm×4cmの金型の底に、モルタルを接着させる面を上に向けて敷設し、その上から上記(i)で調製したモルタル液を流し込み、撹拌・振動によりモルタル中の気泡を抜いた後、水分が蒸発しないように金型ごと密閉容器内に入れて、20℃にて28日間養生した。
(iii)養生完了後、防水シートの接着したモルタル片を金型から取り出して、防水シートの接着した面を上にし、防水シートの長さ方向の一方の端部をモルタル片から2cm剥がし、その剥がした端部の幅方向に沿ってポリエステル製帆布(株式会社クラレ製「E5基布」よりなる片片(幅×長さ=4cm×20cm)をホッチキスで外れないように強固に接続し、図1に示すように、180°の角度で、10mm/minの速度で、シートの長さ方向に2cm剥離が進むまで剥がし(但しポリエステル製帆布片を接続するために剥離した長さ部分は除く)、その際に応力を継続して測定し、2cmの剥離が終了した後に平均剥離強力(N)をチャートから算出し、試験片の幅が4cmなので前記で算出した値を4で除して幅1cm当たりの剥離時の応力(N/cm)を求めた。1つの防水シートにつき3枚の試験片を切断・採取して、上記と同じ試験を行って、3枚の試験片の平均値をモルタル接着力とした。
防水シート(I)を用いて地下20m地点で、NATM工法によるウォータータイトトンネルを施工した。具体的には、図2に示すように、地下20mの地点に断面楕円形(長径約15m、短径約10m)の横穴を掘削し、その横穴のほぼ上半分にコンクリートを吹き付け、下半分にはコンクリートを打設し、そこに防水シート1のシリカ含有層を大気に向けて設置(シリカ含有層のない面をコンクリートに接触させて配置)し、その上をコンクリート2で覆った後(覆工コンクリートの厚さ約20cm)、ロックボルト3を打ち込んでトンネルを建設した。工事完了後に、地下水位を復元し、28日後にトンネル内部への漏水の有無を観察した。
普通ポルトランドセメントと乾燥させた豊浦標準砂を、砂:セメント=2部:1部の比率でよく混合し、ここへ水0.5部を加えてよく撹拌してモルタル液を調整した。防水シート(II)による試料シートは、直径34cmの円形に切断し中心部に直径1cmの穴をドリルで開けた。試料シートを、シリカ含有層がある場合はその表層を上とし、その上に内径10cm、高さ20cmの鉄製円柱型枠(タテに二つ割りとなっており内容物が硬化後に型を割って型枠を取り外せるようになっているもの)を設置し、中心がシートの開口部と一致するように固定してシートとの接触面は粘土でシールしてモルタル液が漏れ出ないようにした。この上から調整したモルタル液を型枠内に流し込み、撹拌・振動等によりモルタル中の気泡を抜いた後、水分が蒸発しないように型枠上部をビニールシートで覆って密閉状態として20℃、相対湿度65%で28日間養生した。養生完了後に型枠を外し、図5に示す測定用試料10を作製した。この試料を図6の不陸水密性測定装置に設置し、0.3MPaの水圧をかけて、20℃で28日間放置後、水圧をかけたまま、装置下部からの漏水量(ml/日)を、装着された計量ピペットを用いて測定した。なお、28日経過を待たずに装置内の水全量(11,000ml)が流出してしまった場合は、測定値を11,000mlとしその時点で測定を終了した。なお、図6の不陸水密性測定装置は、架台内部に設置された円形水槽70を、防水シートサンプル10とモルタル柱20で構成される測定用試料で、上下区分し、下側にはポーラスストーン50を充填し、その上部には直径1cmのセラミックボール60を敷き詰め、防水シートサンプルの下面側をセラミックボール60と接触させて、擬不陸状態としたものである。また、円形水槽70の上部には、前記の様に水80を注入し、送気管90から0.3Mpaの圧縮空気を送入した。測定用試料から水漏れがある場合は、計量ピペット100により測定した。
[エチレン−酢酸ビニル共重合体]
○エチレン−酢酸ビニル共重合体(I):
三井デュポンポリケミカル社製「エバフレックスEV45LX」(酢酸ビニル単位の含有割合=46質量%、エチレン単位含有割合=54質量%、MFR=2.5g/10分)
○エチレン−酢酸ビニル共重合体(II):
東ソー株式会社製「ウルトラセン631」(酢酸ビニル単位の含有割合=20質量%、エチレン単位含有割合=80質量%、MFR=1.5g/10分)
○エチレン−酢酸ビニル共重合体(III):
東ソー株式会社製「ウルトラセン6M51A」(酢酸ビニル単位の含有割合=15質量%、エチレン単位含有割合=85質量%、MFR=0.6g/10分)
○エチレン−酢酸ビニル共重合体(IV):
大日本インキ株式会社製「エバフレックス420P」(酢酸ビニル単位の含有割合=60質量%、エチレン単位含有割合=40質量%、MFR=15g/10分)
○エチレン−酢酸ビニル共重合体(V):
三井デュポンポリケミカル社製「エバフレックスP1905」(酢酸ビニル単位の含有割合=19質量%、エチレン単位含有割合=81質量%、MFR=2.5g/10分)
○エチレン−酢酸ビニル共重合体(VI):
三井デュポンポリケミカル社製「エバフレックスP2505」(酢酸ビニル単位の含有割合=25質量%、エチレン単位含有割合=75質量%、MFR=2.0g/10分)
○シリカ(i):
東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールLP」(二酸化珪素の含有量=93質量%、BET比表面積=200m2/g)
○シリカ(ii):
東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールE200A」(二酸化珪素の含有量=94質量%、BET比表面積=140m2/g)
○シリカ(iii):
東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールE75」(二酸化珪素の含有量=94質量%、BET比表面積=45m2/g)
実施例1
(1)エチレン−酢酸ビニル共重合体(I)50質量部にエチレン−酢酸ビニル共重合体(II)50質量部を混合し、170℃で溶融混練した後、170℃で棒状に押し出し切断して、A基材層用のエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物のペレットを製造した。
(2)二層押出式の押出成形機(日立造船株式会社製)の一方の溶融混練装置に上記(1)で製造したA基材層用のペレットを供給して一方のTダイ(ダイリップ幅220cm、ダイ温度200℃)からでシート状に溶融押し出す(A基材層)と共に、もう一方のTダイ(ダイリップ幅220cm、ダイ温度200℃)からエチレン−酢酸ビニル共重合体(III)をシート状に溶融押し出し(B基材層)、押し出し後に直ちに両者を積層して、幅が220cm、A基材層の厚さが0.4mm、B基材層の厚さが1.6mmの積層シート(基材シート)(シート全体の厚さ2mm)を製造した。なお、A基材層を構成するエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物における酢酸ビニル単位の含有割合(平均値)は33質量%であった。
(4)上記(2)で製造した積層シート(基材シート)のA基材層側の表面に、上記(3)で調製したシリカ分散液を10g/m2の割合でグラビアロールにて塗布した後、130℃で1分間加熱して乾燥した。この塗布・乾燥操作を3回繰り返し、A基材層の表層部にシリカ含有表層を有する、図3の(a)に示す防水シートを作製した。
(5)上記(4)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表1に示すとおりであった。
図4は、この実施例1で得られた防水シートの断面(A基材層の上部)を電子顕微鏡(日立ハイテクノロジース社製「S−2600N型」、倍率1000倍)にて撮影した写真であり、図4にみるように、防水シートの表層部に厚さ(深さ)が13μmのシリカ含有表層が形成されていた。また、シリカはシリカ含有表層より下方に僅かに含まれていたが、防水シートの最表面から深さ0.1mm内にすべてが含まれており、それよりも深部には含まれていなかった。
(1)シリカ(ii)5質量部、トルエン90質量部及びエチレン−酢酸ビニル共重合体(I)5質量部を混合し、十分に撹拌して、シリカ分散液を調製した。
(2)実施例1において、実施例1の(3)で調製したシリカ分散液の代わりに、本実施例の上記(1)で調製したシリカ分散液を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行って、A基材層の表層部にシリカ含有表層を有する防水シートを作製した。
(3)上記(2)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(1)エチレン−酢酸ビニル共重合体(IV)60質量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体(VI)40質量部、炭酸カルシウム(白石カルシウム社製「白艶草O」)10質量部及びシリコン系滑剤(堺化学株式会社製「LBT−100」)1質量部を170℃で溶融混練した後、棒状に押し出し、切断してA基材層用のペレットを製造した。
(2)エチレン−酢酸ビニル共重合体(IV)25質量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体(V)75質量部、炭酸カルシウム(白石カルシウム社製「白艶草O」)10質量部及びシリコン系滑剤(堺化学株式会社製「LBT−100」)1質量部を170℃で溶融混練した後、棒状に押し出し、切断してB基材層用のペレットを製造した。
(4)上記(3)で製造したシートを上記のカレンダーロールの下側から仕込み、その上から上記(2)と同様にして溶融してカレンダーで出した幅150cm、厚さ0.4mmの同じエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物からなるシートを重ねて貼り合わせて幅150cm、厚さ0.8mmのシートを得た。この操作を更に2回繰り返し、最終的に幅150cm、厚さ1.6mmのB基材層用のシートを製造した。
(5)上記(4)で得られたB基材層用のシートを、上記と同じカレンダーロールの下側から仕込み、その上から上記(1)で製造したA基材層用のペレットを用いて、同じカレンダーロールにて溶融して厚さ0.4mmのシート(A基材層)に排出してB基材層シートの上に貼り合わせて、幅が150cm、全体の厚さが2mm(A基材層0.4mm、B基材層1.6mm)の積層シート(基材シート)を製造した。
(7)上記(6)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(1)実施例1の(3)において、シリカ分散液を調製する際にシリカの添加量を1質量部に変え、実施例1の(4)においてシリカ分散液のグラビアロールでの塗布回数を1回に変えた以外は、実施例1と同様にして防水シートを製造した。
(2)上記(1)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(1)実施例1において、A基材層用のペレットの製造時に実施例1のシリカ分散液で用いたのと同じシリカ(i)を1質量%の割合で添加したペレットを用いてA基材層を形成し、またシリカ分散液の塗布を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、A基材層全体にシリカが分散した図3の(b)に示す防水シートを製造した。
(2)上記(1)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(1)シリカ(i)の代わりにシリカ(iii)を用いた以外は、実施例1と同様にして、A基材層の表層部にシリカ含有表層を有する防水シートを製造した。
(2)上記(1)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(1)A基材層用のエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物のペレットにおける配合組成をエチレン−酢酸ビニル共重合体(I):エチレン−酢酸ビニル共重合体(II)=30:70(質量比)に変えた以外は、実施例1と同様にして、A基材層の表層部にシリカ含有表層を有する防水シートを製造した。
(2)上記(1)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(1)実施例1の(3)においてシリカ分散液の調製に用いた有機溶媒をトルエンからメタノールに変えた以外は、実施例1と同様にして、A基材層の表層部にシリカ含有表層を有する防水シートを製造した。
(2)上記(1)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(1)実施例1で用いたのと同じA基材層用のエチレン−酢酸ビニル共重合体組成物のペレットを用いてTダイ型押出成形機(日立造船株式会社製」)を使用して、温度(ダイ温度)200℃で押出成形して、幅220cm、厚さ0.4mmのA基材層用シートを製造した。
(2)実施例1でB基材層用として用いたのと同じエチレン−酢酸ビニル共重合体(III)のペレットシートを用いて、上記(1)と同様にして押出成形を行って、幅220cm、厚さ1.6mmのB基材層用シートを製造した。
(3)上記(1)で製造したA基材層用シートと上記(2)で製造したB基材層用シートの間にポリエステル繊維製織物(経糸繊度550dtex、打込み密度19本/2.54cm、緯糸繊度550dtex、打込み密度20本/2.54cm)を挟んで、温度170℃で熱プレスして中間に織物層を有する積層シートを製造した。
(4)上記(3)で製造した積層シートのA基材層の表面に、実施例1の(3)及び(4)と同じ工程を行って、A基材層の表層部にシリカ含有表層を有する防水シートを製造した。その後実施例1と同様の方法でシリカを塗布した。
(5)上記(4)で得られた防水シートの引張破断強力、引張破断伸度、シリカ含有表層のA基材層表面からの厚み(深さ)、シリカ含有表層におけるシリカの含有量、モルタル接着力、トンネル内部に設置したときの漏水の有無を上記した方法で測定又は評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
また、比較例6の防水シートは、モルタル接着力は10N/cm以上であるが、織布層を有していることにより、引張破断伸度が24%と低くて伸びないために、トンネルへの施工時などや施工後の応力などによって破損が生じ、トンネル内に漏水が生じた。
実施例4
(1)カレンダーロール(日本ロール製逆L型カレンダーロール、直径22インチ、幅60インチ)にて、エチレン−酢酸ビニル共重合体(VI)50部とエチレン−酢酸ビニル共重合体(V)50部に、炭酸カルシウム10部、シリコン系滑剤(堺化学製LBT−100)1部を加えた樹脂(配合B:平均酢酸ビニル基含有量22%)を混練して厚さ0.4mm、幅1mのシートを出し、ここへポリエステル製基布(経糸繊度550dtex、密度19本/2.54cm、緯糸繊度550dtex、密度20本/2.54cm、幅1m)を張り合わせて厚さ0.5mmのシートを得た。
(2)このシートをカレンダーロールの下側から仕込み、その上から同様にしてカレンダーで出した厚さ0.4mmの同樹脂シートを基布のある側に重ねて貼り合わせて圧さ0.9mmのB基材層シートを得た。更にその上に、エチレン−酢酸ビニル共重合体(I)60部とエチレン−酢酸ビニル共重合体(VI)40部に、炭酸カルシウム10部、シリコン系滑剤(堺化学製LBT−100)1部を加えた樹脂(配合A:平均酢酸ビニル基含有量33%)を混練して出した厚さ0.4mmのA基材層シートを貼り合わせ厚さ1.3mmのシートを得た。
シリカ塗布液の配合を、二酸化珪素含有量93%、BET比表面積140m2/gのシリカ(ii)5部、増粘剤として酢酸ビニル基含有量46%のエチレン−酢酸ビニル共重合体(I)5部、トルエン90部、とした以外は、実施例4と同様の方法で防水シートを作製した。シリカ含有は表層からの深さ15μmでシリカ含有量は53mg/cm3であった。また、この防水シートのモルタル接着力は19.5N/cm、不陸水密性は、3.1ml/日であった。
シリカ塗布液の配合をシリカ1部、増粘剤5部、トルエン94部とした以外は実施例4と同様にして防水シートを作製した。シリカ含有は表層からの深さ2.4μmでシリカ含有量は37mg/cm3であった。また、この防水シートのモルタル接着力は5.1N/cm、不陸水密性は11,000ml/日以上であった。
BET比表面積が45m2/gのシリカ(東ソー・シリカ製ニップシールE75)を用いた以外は、実施例4と同様の方法で防水シートを作製した。シリカ含有量は表層からの深さ14μmでシリカ含有量は43mg/cm3であった。また、この防水シートのモルタル接着力は5.3N/cm、不陸水密性は11,000ml/日以上であった。
シリカ含有層(配合A)の樹脂を、酢酸ビニル基含有量25%のエチレン−酢酸ビニル共重合体(三井デュポンポリケミカル製エバフレックスP2505)とした以外は実施例4と同様の方法で防水シートを作製した。シリカ含有表層は、表層からの深さ14μmでシリカ含有量は51mg/cm3であった。また、この防水シートのモルタル接着力は2.2N/cm、不陸水密性は11,000ml/日以上であった。
実施例4と同様の手順で防水シートを作製する際、配合Aの樹脂をカレンダーロールで混練するときにシリカ(ニップシールLP)を1質量%添加して厚さ0.4mmのシートを作製した。その際シリカを1質量%以上入れようとするとシートが混練中にロールに貼りついてシート製造ができなかった。次にグラビアロールでのシリカ液の塗布を行なわず、配合Bの樹脂シートと貼り合わせて厚み1.3mmの防水シートを作製した。シリカ含有表層の厚さ(表面からの深さ)は配合Aシート全体にシリカが含まれているので400μmとなり、シリカ含有量は10mg/cm3であった。得られた防水シートの構成を図7(b)に示す。この防水シートのモルタル接着力は1.4N/cm、不陸水密性は11,000ml/日以上であった。
シート作製手順において、グラビアロールでのシリカ液の塗布回数を10回とした以外は実施例4と同様の方法でシートを作製した。シリカ含有量は、表層からの深さが32μmでシリカ含有量は253mg/cm3であった。また、このシートのモルタル接着力は2.5N/cm、不陸水密性は11,000ml/日以上であった。
また、本発明の開削トンネル工法によるトンネル用の防水シート(II)は、所定の強度とコンクリートとの高接着性を有しているので、地盤とコンクリート製トンネル構造物との間に本発明の防水シート(II)を設置施工することで、施工後のコンクリート構造物と防水シートが接着・一体化し、設置面の不陸が大きい場合や地盤沈下や地震が発生した場合でも、地盤からの雨水や地下水のコンクリート構造物内部への浸入を防ぐことができるので、特に開削トンネル工法によるトンネル用防水シートとして有効に利用できる。
Claims (5)
- 合成樹脂製の基材シートの表面に、酢酸ビニル由来の構造単位の含有割合が30〜40質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体と、二酸化珪素の含有量が90質量%以上でBET比表面積が80m 2 /g以上のシリカを30〜200mg/cm3の割合で含有するシリカ含有表層を有する合成樹脂製の防水シートであって、該シリカ含有表層が、防水シートの表面から5〜30μmの深さにわたって形成されており、且つ、引張破断強力が10Mpa以上、モルタル接着力が17N/cm以上であることを特徴とするトンネル用防水シート。
- 防水シートの引張破断伸度が300%以上であり、山岳トンネル工法又はシールド工法によるトンネルに使用される請求項1記載のトンネル用防水シート。
- 防水シートの引張破断強度20MPa以上、引張破断伸度10〜50%、引裂強力50N以上で、且つ不陸水密性が10ml/日以下であり、開削トンネル工法によるトンネルに使用される請求項1記載のトンネル用防水シート。
- 基布をその内部又は表面に含有している請求項3記載のトンネル用防水シート。
- 基材シートの主構成成分が、エチレン−酢酸ビニル共重合体又はその組成物から形成されている請求項1〜4のいずれかに記載のトンネル用防水シート。
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