JP5405346B2 - 構造物の止水材及び止水工法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の止水材及び止水工法に関するものであり、より詳細には、土木建築分野において貯水槽、下水管、地下鉄やトンネルなどのコンクリート構造物の目地や亀裂部に充填して漏水を補修するためのグラウト材として用いられる構造物の止水材と、この止水材を用いた構造物の止水工法に関するものである。

コンクリート構造物は、温度や湿度の変化、乾燥収縮、アルカリ骨材反応、あるいは地震などの外力などにより、空隙や亀裂が生じやすく、その部分からの漏水が問題となっている。

従来、この種の補修には、水ガラス系、セメント系および水和反応型ウレタンなどの材料が使用されている。しかしながら、これらの材料は耐久性に劣ることから、半永久的な止水効果を得ることは困難であり、再度の補修が必要であった。

そこで、耐久性に優れる止水剤として、発泡ウレタン型材料が提案されている。特許文献１〜４には、このような発泡ウレタン型材料を用いた止水材が開示されている。しかしながら、これらの材料も、水中に長期間浸漬した場合には、硬化物が収縮することにより止水効果が得られなくなるという問題があった。

特開昭６１−１９６０７０号公報 特開平１−２４９８８３号公報 特開２００２−３０２６６６号公報 特開２００３−００３１５３号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、確実に構造物の亀裂などを閉塞し、構造物の漏水を止めることのできる止水材であって、長期耐久性が従来より向上し、よって信頼性の高い止水材を提供することを目的とする。また、この止水材を用いた止水効果の持続性に優れた止水工法を提供することを目的とする

本発明の構造物の止水材は、上記の課題を解決するために、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）、３級アミン触媒（Ｂ）、シリコーン整泡剤（Ｃ）、及びアセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）を含有してなるものとする。

上記止水材は、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）１００重量部に対して、３級アミン触媒（Ｂ）を０．１〜２０重量部、シリコーン整泡剤（Ｃ）を０．１〜２０重量部、アセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）を５〜５００重量部の割合でそれぞれ含有することが好ましい。

本発明の止水方法は、上記した本発明の止水材を構造物の亀裂部又は目地部に注入することからなる方法である。

以上よりなる本発明の止水材は、一定量の水と反応して炭酸ガスを発生しながら短時間に硬化して、半硬質発泡ウレタンとなる。そのため、この止水材は、構造物内の水と反応硬化して、構造物の亀裂を確実に閉塞することができ、長期耐久性にも優れるものとなる。

かかる止水材を用いる本発明の止水工法によれば、貯水槽、下水管、地下鉄やトンネルなどのコンクリート構造物の目地や亀裂部から漏水しているときに、構造物の亀裂を確実に閉塞し、構造物の漏水を止めることができ、その効果が長期間持続する。

上記の目的を達成する本発明の止水材は、上記の通り、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）、３級アミン触媒（Ｂ）、シリコーン整泡剤（Ｃ）、及びアセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）を含有することを特徴とする。

本発明に用いられる有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）は特に限定されないが、例としては、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびその異性体、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート、クルードトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、トリメチレンキシリレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートの単独または混合物；またこれらポリイソシアネートのカルボジイミド変性体や、触媒を加えて２量体または３量体としたもの、さらにポリイソシアネートを水や低級モノ〜多価アルコールで変性したアダクト体などのいわゆる変性ポリイソシアネートの単独または混合物などが挙げられる。

また上記のほかにも、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノール、ラウリルアルコールなどのモノオール；エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどのジオールやグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどのポリオール；そのほかモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ソルビトール、蔗糖などの活性水素含有化合物の単体もしくはこれらの混合物に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドなどのアルキレンオキシドを１種又は２種以上使用し、公知の方法で付加重合して得られるモノオールまたはポリオールと、上記ポリイソシアネートとを、例えばＮＣＯ基とＯＨ基との当量比（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．５〜３００の範囲となるように公知の方法で反応させて得られる末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーも、上記有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）として好適に用いることが出来る。

これらのポリイソシアネート成分の中でも、安全衛生面および経済性の点から、取扱い環境温度下での揮発性が極めて小さく、液状でしかも経済性の伴った構成のものである、ポリメリックＭＤＩ及びこれを用いた末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーが好ましい。

本発明に用いられる３級アミン触媒（Ｂ）は公知のものを特に制限なく用いることができ、例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルラウリルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、ビス−(ジメチルアミノエチル)エーテル、ヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、２−メチルトリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルアミノプロピルイミダゾール、ヘキサメチルトリエチレンテトラミン、ヘキサメチルトリプロピレンテトラミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリス（３−ジメチルアミノプロピル）アミンなどが挙げられ、これらは単独、もしくは２種以上併せて用いることができる。

３級アミン触媒（Ｂ）の配合量は、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）１００重量部に対して０．１〜２０重量部が好ましく、より好ましくは０．５〜１０重量部の範囲内で設定される。０．１部よりも少ない場合には有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）と水との発泡硬化反応が進みにくい傾向にあり、２０部よりも多い場合には発泡硬化反応が非常に早くなることから、亀裂の細部まで止水材が浸透しなくなる傾向がある上、３級アミン触媒（Ｂ）が比較的高価なため、経済性に欠ける。

シリコーン整泡剤（Ｃ）は、均一なセル構造を持つフォームとするために用いられる。シリコーン整泡剤（Ｃ）の例としては、硬質発泡ウレタン樹脂に通常用いられるポリオキシアルキレンジメチルポリシロキサンコポリマーが挙げられる。

シリコーン整泡剤（Ｃ）の配合量は、通常、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）１００重量部に対して０．１〜２重量部の範囲内で設定される。

アセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）としては、アセチルクエン酸トリプロピル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリペンチル、アセチルクエン酸トリヘキシルが挙げられる。アセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）を用いることにより、止水材と水との相溶性が優れるとともに、硬化物からの有機成分溶出量の低減や硬化物の収縮防止という効果を奏する。これらのうち、アルキル基の炭素数が３〜６であるものが好ましく、アセチルクエン酸トリブチルが特に好ましい。

アセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）の配合量は、有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）１００重量部に対して５〜５００重量部が好ましく、より好ましくは１０〜１００重量部の範囲内で設定される。５部よりも少ない場合には有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）及び水との相溶化効果が得られにくい傾向にあり、５００部よりも多い場合にはウレタン樹脂成分の割合が少なくなり、硬化物強度が低くなるために耐久性が低下する傾向にある。

なお、本発明の止水材においては、上記した各成分の他に、必要に応じて、希釈剤、難燃剤、顔料、無機充填剤、架橋剤、カップリング剤等の公知の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で加えることができる。

希釈剤は、本発明の止水材を注入に適した粘度にするために用いられ、その例としてはジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソノニルフタレートなどのフタル酸エステル、ジブチルアジペート、ジオクチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ビス（２−（２−ブトキシエトキシ）エチル）アジペートなどのアジピン酸エステル、トリ（２−エチルヘキシル）トリメリテートなどのトリメリット酸エステルが挙げられる。これらのうち、環境への影響が少なく、安全性に優れることから、ビス（２−（２−ブトキシエトキシ）エチル）アジペート、トリ（２−エチルヘキシル）トリメリテートが好ましい。

本発明の止水工法は、貯水槽、下水管、地下鉄やトンネルなどのコンクリート構造物の亀裂部や目地部から漏水しているとき、又はそのおそれのあるときに、その構造物の亀裂部や目地部に、上記した本発明の止水材を注入するものである。かかる注入は、必要に応じて圧力をかけて行い、公知の圧送ポンプなどを用いて行うことができる。注入された止水材は、構造物内の水と反応硬化して構造物が止水される。また、漏水予防の目的で施工する場合には、対象となる亀裂部や目地部が乾燥していることも想定されるが、その場合には施工対象となる部分に予め注水して湿潤させることにより、止水材が十分に硬化し、所望の効果が得られる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

＜実施例１＞
２００ｍＬのポリカップに、表１に記載の水を除く原料を、本表に示す割合で混合して止水剤とし、２０℃に調整した。これに、２０℃に調整した水３０重量部を加えて５秒間混合し、発泡させて、下記方法でライズタイム、発泡倍率、外観、体積変化率を測定・評価した。結果を表１に併せ示す。

＜実施例２〜７、比較例１〜２＞
表１に記載の原料および配合量を用いた以外は、実施例１と同様にして発泡させて、評価を行った。結果を表１に示す。なお、表１に示す原料の詳細は以下の通りである。

（Ａ）有機ポリイソシアネート化合物
（Ａ１）：ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
（商品名：ミリオネートＭＲ−２００、日本ポリウレタン社製）
（Ａ２）：ポリプロピレングリコール（数平均分子量：４００）１０ｇとポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（商品名：コスモネートＭ−５０、三井化学ポリウレタン社製）１００ｇとを反応させて得られる、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー（遊離イソシアネート基含有量：２６．５重量％）
（Ｂ）３級アミン触媒
（Ｂ１）：Ｎ，Ｎ−ジメチルラウリルアミン
（Ｃ）シリコーン整泡剤
（Ｃ１）：商品名：ＳＺ−１６４７（日本ユニカー社製）
（Ｄ）アセチルクエン酸トリアルキル
（Ｄ１）：アセチルクエン酸トリプロピル
（Ｄ２）：アセチルクエン酸トリブチル
（ｄ）希釈剤
（ｄ１）：トリ（２−エチルヘキシル）トリメリテート（商品名：ＴＯＴＭ、大八化学社製）
（ｄ２）：ビス（２−（２−ブトキシエトキシ）エチル）アジペート（商品名：ＢＸＡ、大八化学社製）
（Ｅ）難燃剤
（Ｅ１）：トリス（クロロプロピル）ホスフェート（商品名：ＴＭＣＰＰ、大八化学社製）

＜測定方法・評価基準＞
・ライズタイム（秒）
混合開始から発泡が完了するまでの時間を計測した。

・発泡倍率（倍）
ライズタイムの測定後、発泡体の体積を、止水材成分の最初の体積で除した。

・外観
均一な発泡体を「良好」とし、混合不良が見られるものを「不良」とした。

・体積変化率
直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱型枠内に表１に示す配合割合にて混合した材料５０ｍＬを注入して拘束発泡して試験片を得た。この試験片を６０℃温水中に６ヶ月間浸漬し、試験前後の硬化物の体積変化率を下記計算式より算出し、体積変化率（％）が０％より小さい（収縮した）場合を×、０％以上の場合を○とした。
体積変化率(％)＝{(浸漬後の体積)−(浸漬前の体積)}÷(浸漬前の体積)×１００

本発明の止水材は、漏水しているか、そのおそれのある貯水槽、下水管、地下鉄やトンネルなどのコンクリート構造物の目地や亀裂部の補修に使用することができる。

Claims (3)

1. 有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）、３級アミン触媒（Ｂ）、シリコーン整泡剤（Ｃ）、及びアセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）を含有してなる構造物の止水材。
2. 前記有機ポリイソシアネート化合物（Ａ）１００重量部に対して、前記３級アミン触媒（Ｂ）を０．１〜２０重量部、シリコーン整泡剤（Ｃ）を０．１〜２０重量部、アセチルクエン酸トリアルキル（Ｄ）を５〜５００重量部の割合でそれぞれ含有することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の止水材。
3. 請求項１又は２に記載の止水材を構造物の亀裂部又は目地部に注入することを特徴とする止水工法。