JP5851481B2 - 土質の安定強化止水用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 - Google Patents

土質の安定強化止水用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 Download PDF

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Description

本発明は、土質の安定強化止水用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法に関する。
従来、不安定岩盤や地盤の安定強化法や、人工構造物のクラックや空隙の充填法の一つとして、無機ないし有機系グラウトの注入が行なわれ、ある程度の効果をあげている。例えば、特許文献1には、ポリオールおよび/または有機ポリアミン化合物、有機ポリイソシアネート化合物ならびに水からなる土質などの安定化用注入薬液組成物が開示されている。しかし、特許文献1に記載の該薬液組成物は、発泡倍率が高いことから、十分な強度を有しておらず、大量の漏水や湧水に対しては、完全に止水をすることが難しいこともあり得た。
一方、大量の漏水や湧水に対して、これらを止水する止水剤としては、特許文献2に、イソシアネート成分を含む主剤と、ひまし油変性ポリエステルポリオールと可塑剤成分を含む硬化剤とを混合して得られる遮水シート用止水剤が開示されている。しかし、該止水剤は、多量の可塑剤によって低粘度化されているため、岩盤等に注入すると、ブリードアウトした可塑剤が環境流出する危険性があるという問題があった。
さらに、大量の漏水や湧水を止水する際には、一部の薬剤が漏水や湧水と共に流出することで、水の白濁が発生し、環境に悪影響を与えるという課題があった。また薬剤と水が触れた際の発泡倍率が大きいと、漏水や湧水と共に流出する発泡体の体積が大きくなり、環境への悪影響も増大するという課題もあった。
一方、現場の装置に負担を掛けないためには、止水剤は、十分に低粘度である必要がある。
特開平7−26263号公報 特開2011−245453号公報
本発明は、大量の漏水や湧水を止水することができる十分な強度を有し、水と触れた際の白濁がなくかつ発泡倍率も小さく、加えて、現場の装置に負担をかけないよう十分低粘度である、土質の安定強化止水用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法を提供しようとするものである。
本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、所定のポリオールおよび所定のアミン化合物を含んでなる(A)成分とイソシアネート化合物を含んでなる(B)成分とからなる薬液組成物であって、実質的に水を含まないものを用いれば、上記課題を解決できることを見出し、更に検討を重ねて、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
[1]ポリオールおよびアミン化合物を含んでなる(A)成分とイソシアネート化合物を含んでなる(B)成分とからなる、実質的に水を含まない、土質の安定強化止水用注入薬液組成物であって、
前記ポリオールが、ポリエーテルポリオール(a1)を含有するものであり、
前記アミン化合物が、一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1)を含有するものである、
土質の安定強化止水用注入薬液組成物、
[2]前記ポリオールが、ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)を更に含有するものである、上記[1]記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物、
[3]ポリエーテルポリオール(a1)のヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)に対する配合割合[(a1)/(a2)]が、1.3以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは3.5以上である、上記[2]記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物、
[4]一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1)が、ジエチルトルエンジアミン、ジエタノールアミン、1,2−プロパンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、ヘキサメチレンジアミン、および末端アミノ化プロピレングリコール(重量平均分子量2000未満)からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物である、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物、
[5](A)成分および(B)成分の粘度が、いずれも、25℃において、650mPa・Sec以下、好ましくは450mPa・Sec以下である、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物、
[6]岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔を穿設する工程、
前記孔内に中空のボルトを挿入する工程、および、
前記ボルトの開口部より、上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物を、岩盤ないし地盤に注入し、固結させる工程
からなる、土質の安定強化止水工法、
に関する。
本発明によれば、大量の漏水や湧水を止水することができる十分な強度を有し、水と触れた際の白濁がなくかつ発泡倍率も小さく、加えて、現場の装置に負担をかけないよう十分低粘度である、土質の安定強化止水用注入薬液組成物を得ることができる。
また、(A)成分に、ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)を加えれば、より発泡抑制効果を得ることができるため、好ましい。
本発明の土質の安定強化止水注入薬液組成物は、水と接触することなく反応した場合には気泡のない高強度の硬化物となる一方、漏水や湧水等と接触した場合には発泡して発泡体を形成するので、当該注入薬液組成物を岩盤ないし地盤に連続的に注入すれば、漏水や湧水を置き換えた発泡体による層が内側に形成され、かつ、高強度の硬化物層が外側に形成され、これらにより、大量の漏水や湧水をも止水することが可能となる。
したがって、本発明の土質の安定強化止水用注入薬液組成物を用いれば、破砕帯を有する岩盤や不安定軟弱地盤の固結による安定化・強化、シールド掘削工事などでの地山とコンクリートセグメントの間の空隙などの充填による安定化・強化、土砂、岩石、レンガ、石炭などの空洞の封止による安定化・強化、コンクリートなどの人工構造物のクラックなどの補修、補強による安定化・強化、および、漏水や湧水のある岩盤ないし地盤への適用による止水など、種々の土質の安定強化止水工法を実施することができる。
本発明を構成する各要素について、以下説明する。
<(A)成分>
本発明において、(A)成分は、ポリオールおよびアミン化合物を含んでなるものである。ここに、該ポリオールは、ポリエーテルポリオール(a1)を含有するものであって、さらに、ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)を含有することもできる。一方、アミン化合物は、一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1)を含有するものであり、さらに、三級アミン化合物(b2)を含有することもできる。
(ポリエーテルポリオール(a1))
本発明に用いられるポリエーテルポリオール(a1)としては、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種または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が挙げられる。
また、前記モノオールまたはポリオールと後述するイソシアネート化合物とを反応させてなる水酸基末端ウレタンプレポリマーも使用することができる。
これらのうち、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合したポリエーテルポリオール、プロピレングリコールにプロピレンオキサイド付加重合したポリエーテルポリオール、ソルビトールにプロピレンオキサイド付加重合したポリエーテルポリオールなどが好ましい。
これらポリエーテルポリオール(a1)において、その重量平均分子量(Mw)は、作業性およびの硬化物の圧縮強度を保持する観点から、800以下であることが好ましく、650以下であることがより好ましく、500以下であることが、最も好ましい。
本発明において、重量平均分子量は、GPC法により測定される値である。GPC法としては、例えば、GPC本体として東ソー(株)製のHLC−8020を使用し、カラム温度40℃、ポンプ流量0.6〜1.0ml/分、検出器としてRI(GPC本体に内蔵されている)を用いて実施する方法を挙げることができる[カラム:TSKgel G6000H HR + G4000H HR + G3000H HR + G2000H HR (4本つないで使用);移動相:THF;注入量:80μl;サンプル濃度:0.2%(w/v)]。本法においては、例えば、あらかじめ分子量が既知の標準PPGの検量線(分子量250以上での検量)を用いて、PPG換算分子量として、分子量を求めることができる。
これらポリエーテルポリオール(a1)において、官能基数(水酸基の数)は、作業性の観点から、3以下であることが好ましい。
ポリエーテルポリオール(a1)は、それぞれ単独で、または2種以上を混合して用いることができる。
ポリエーテルポリオール(a1)の配合量は、(A)成分全量に対し、50〜95質量%であることが好ましく、55〜90質量%がより好ましい。50質量%未満および95質量%超では硬化物の圧縮強度が低下する傾向がある。
(ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2))
本発明に用いられるヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)は、ヒマシ油、ヒマシ油脂肪酸、ヒマシ油に水素付加した水添ヒマシ油またはヒマシ油脂肪酸に水素付加した水添ヒマシ油脂肪酸を用いて製造されたポリオールである。このようなヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)としては、ヒマシ油、ヒマシ油とその他の天然油脂とのエステル交換物、ヒマシ油と多価アルコールとの反応物、ヒマシ油脂肪酸と多価アルコールとのエステル化反応物、水添ヒマシ油、水添ヒマシ油とその他の天然油脂とのエステル交換物、水添ヒマシ油と多価アルコールとの反応物、水添ヒマシ油脂肪酸と多価アルコールとのエステル化反応物、および、これらにアルキレンオキサイドを付加重合したポリオールなどが挙げられる。このうち、ヒマシ油が最も好ましい。
本発明においては、これらヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)を使用することで、水に接触した場合の発泡倍率が過剰に大きくならず、それ故、漏水や湧水によって硬化物が流出した際の環境への悪影響を小さくすることができる。
これらヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)において、そのMwは、作業性およびの硬化物の圧縮強度を保持する観点から、800以下であることが好ましく、650以下であることがより好ましく、500以下であることが、最も好ましい。
これらヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)において、官能基数(水酸基の数)は、作業性の観点から、3以下であることが好ましい。
ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)は、それぞれ単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)の配合量は、(A)成分全量に対し、0〜45質量%であることが好ましく、10〜30質量%がより好ましい。45質量%超では硬化物の圧縮強度が低下する傾向がある。
(配合比(a1)/(a2))
前記ポリエーテルポリオール(a1)およびヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)の配合割合(質量比)は、(a1)/(a2)が1.3以上であり、より好ましくは1.5以上、さらに好ましくは3.5以上である。1.3未満の場合には、硬化物の圧縮強度が低下する傾向がある。該配合割合は、最も好ましくは、約4.0である。この場合の「約」とは、±0.1程度の変動を許容する趣旨である。
(アミン化合物(b1))
本発明に用いられる、一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1)としては、例えば、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジn−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアミルアミン、ジヘキシルアミン、メチルエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルイソプロピルアミン、エチルプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン、N−メチルドデシルアミン、ビス(2−エチルヘキシル)アミン等のアルキルモノアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアルカノールモノアミン;シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、N−メチルシクロヘキシルアミン、N−エチルシクロヘキシルアミン、またはジシクロヘキシルアミン等の脂環式モノアミン;N−メチルベンジルアミン、ジベンジルアミン、ベンジルアミン、p−メチルベンジルアミン等の芳香族モノアミン;モルホリン、ピロリジン、ピペリジンまたは1Hピラゾール等のヘテロ環式モノアミン;ヒドラジン;エチレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロパン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ネオペンタンジアミン等の脂肪族ジアミン;4,4'−ジアミノシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、ビスアミノメチルシクロヘキサン、2,5−または2,6−ジアミノメチルビシクロ〔2,2,1〕ヘプタン、ジアミノシクロヘキサン、ジエチルトルエンジアミン等の脂環式ジアミン;ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルエーテル、キシリレンジアミン、フェニレンジアミン、3,5−ジエチル−2,4−ジアミノトルエン、3,5−ジエチル−2,6−ジアミノトルエン等の芳香族ジアミン;ジエチレントリアミン等の脂肪族トリアミン;1,3,5−トリス(アミノメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(アミノメチル)シクロヘキサン等の芳香族または脂環式トリアミン;水、エチレングリコール、プロピレングリコール等にプロピレンオキサイドおよび/またはエチレンオキサイドを付加重合して得たポリオキシアルキレングリコール類のヒドロキシル基をアミノ基に変換して得られるポリオキシアルキレンジアミン;グリセリン、トリメチロールプロパン等にプロピレンオキサイドおよび/またはエチレンオキサイドを付加重合して得たポリオキシアルキレントリオール類のヒドロキシル基をアミノ基に変換して得られるポリオキシアルキレントリアミン等が挙げられる。
これらのうち、ジエチルトルエンジアミン、ジエタノールアミン、1,2−プロパンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、ヘキサメチレンジアミン、および末端アミノ化プロピレングリコール(重量平均分子量2000未満)が好ましい。
これらアミン化合物(b1)は、それぞれ単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
アミン化合物(b1)の配合量は、(A)成分全量に対し、2〜12質量%であることが好ましく、3〜10質量%がより好ましい。2質量%未満では白濁を抑制することが困難となる傾向があり、12質量%超では施工時にミキサーボルト等にかかる負荷が大きくなる傾向がある。
(三級アミン化合物(b2))
本発明において、三級アミン化合物(b2)としては、公知のものを特に制限なく用いることができ、例えば、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、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、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る。
これら三級アミン化合物(b2)は、それぞれ単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
3級アミン触媒(b2)の配合量は、(A)成分全量に対し、0.3〜10質量%が好ましく、0.5〜7質量%がより好ましい。0.3質量%未満であると、作業性が悪化する傾向があり、10質量%超では施工時にミキサーボルト等にかかる負荷が大きくなる傾向がある。
(その他の成分)
本発明に係る(A)成分には、上記した各成分の他に、必要に応じて、シリコン系整泡剤、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。
シリコン系整泡剤としては、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あげられる。
希釈剤としては、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。
難燃剤としては、添加型および反応型のいずれのものを用いることができる。添加型のものの具体例としては、たとえばトリブチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリスモノクロロイソプロピルホスフェートなどの含リン含ハロゲン系;塩素化パラフィン、ペンタブロモエチルベンゼン、デカブロモジフェニルエーテルなどの含ハロゲン系のものなどがあげられる。反応型のものの具体例としては、たとえばジブロモネオペンチルグリコール、テトラブロモビスフェノールA、O,O−ジエチルN,N−ジヒドロキシエチルアミノメチルホスホテート、各種含リンポリオールなどの水酸基やアミノ基などを有する含ハロゲン含リン化合物などがあげられる。
なお、本発明においては、ブリードアウトによる環境への悪影響を抑制する観点から、希釈剤、難燃剤は使用しないことが好ましい。
(粘度)
本発明において、(A)成分は、作業性の観点から、その粘度は、25℃において、650mPa・sec以下であることが好ましく、より好ましくは600mPa・sec以下、さらに好ましくは450mPa・sec以下である。
<(B)成分>
本発明において、(B)成分は、イソシアネート化合物を含んでなるものである。
(イソシアネート化合物)
イソシアネート化合物としては、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;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:これらポリイソシアネートを、前記ポリエーテルポリオール(a1)またはヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)と反応させてなるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの単独または混合物などが挙げられる。
これらの中で、白濁性の観点から、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)およびこのイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーが好ましい。
これらイソシアネート化合物は、それぞれ単独で、または2種以上を混合して使用することができる。
(その他の成分)
本発明に係る(B)成分には、その他の成分として、必要に応じて、(A)成分の項で説明した従来公知の添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で加えることができる。
(粘度)
本発明において、(B)成分は、作業性の観点から、その粘度は、25℃において、650mPa・sec以下であることが好ましく、より好ましくは600mPa・sec以下、さらに好ましくは450mPa・sec以下である。
<実質的に水を含まない点>
本発明の土質の安定強化止水注入薬液組成物は、その(A)成分および(B)成分のいずれにも、実質的に水を含まないものである。このため、硬化物が十分な強度を有する。したがって、漏水や湧水のある岩盤ないし地盤への適用による止水において特に有用となる。
ここで、実質的に水を含まないとは、(A)成分100質量部に対し、3質量部以下程度の水の添加を許容する意味であり、好ましくは2質量部以下、より好ましくは1質量部以下、さらに好ましくは全く水を加えない状態をいう。
<(A)成分と(B)成分の混合>
本発明に係る(A)成分と(B)成分は、使用時混合することにより、硬化物を形成する。
(混合比)
(A)成分と(B)成分の混合比は、(A)成分中のポリオールのOH基およびNH2基と、(B)成分中のNCO基との反応当量比、すなわち、(OH+NH2)/NCOが、1/5〜5/1の範囲にあるのが好ましく、より好ましくは1/3〜2/1である。かかる反応当量比が前記範囲よりも大きい場合には、硬化物が柔かく、その強度が非常に小さくなる傾向があり、また前記範囲よりも小さい場合には、硬化時間が長くなり、また固結体の強度が小さく脆くなる傾向がある。
(ゲルタイム)
本発明の土質の安定強化止水注入薬液組成物は、それぞれ20℃に調整した(A)成分と(B)成分とを混合した際のゲルタイムが、25〜55秒であることが好ましい。ゲルタイムが25秒未満であると作業性が悪化する傾向があり、一方、55秒超であると白濁が生じる傾向があり、好ましくない。ここで、ゲルタイムとは、総量30gの(A)成分と(B)成分をそれぞれ20℃とした後ハンドミキシングにより混合する際に、ゲル化するまでの時間(すなわち、硬化が進行し、糸引きが始まる時間)をいう。
(発泡倍率)
本発明の土質の安定強化止水注入薬液組成物は、漏水や湧水によって硬化物が流出した際の環境への悪影響を低くする意味から、硬化物の発泡倍率は低いことが好ましく、例えば、12倍以下であり、より好ましくは11倍以下、さらに好ましくは9倍以下である。一方、発泡倍率の下限値について、特に限定はないが、通常、2倍以上である。本発明において、発泡倍率とは、硬化反応終了後の硬化物の体積を、原料たる(A)成分および(B)成分の体積で除することにより、算出される値である。発泡倍率は、(A)成分100質量部に対して水1質量部を加えたものに、(B)成分を混合し、発泡させることにより測定される。
(圧縮強度)
本発明の土質の安定強化止水注入薬液組成物において、硬化物の圧縮強度は、漏水や湧水の流出を防ぐ観点から、20MPa以上であることが好ましく、より好ましくは30MPa以上、さらに好ましくは40MPa以上、さらに好ましくは45MPa以上である。硬化物の圧縮強度は、(A)成分と(B)成分を、水を添加することなくそのまま混合して硬化させた硬化物について、JIS A 9511に準拠して、10mm×10mm×10mmの試験片を切り出して、インストロン万能試験機で測定するものである。
(pH)
本発明において、(A)成分および(B)成分を混合した後、該混合物を10倍量の水に投入し、反応終了後、上澄み液を採取して測定されるpHは、5〜9であることが好ましい。
<土質の安定強化止水工法>
本発明の土質の安定強化止水注入薬液組成物は、例えばトンネル掘削の際、切羽天端の崩落防止や緩みの拡大防止を目的として行われるウレタン系注入式フォアポーリング工法または注入式長尺先受工法(AGF工法)において、破砕帯を有する岩盤や不安定軟弱地盤の固結による安定化・強化、地山とコンクリートセグメントの間の空隙などの充填による安定化・強化、土砂、岩石、レンガ、石炭などの空洞の封止による安定化・強化、コンクリートなどの人工構造物のクラックなどの補修、補強による安定化・強化、および、漏水や湧水のある岩盤ないし地盤への適用による止水などのために、岩盤または地盤に注入固結される。
この注入固結する方法については、とくに限定はなく、公知の方法を採用しうるが、岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔を穿設する工程、前記孔内に中空のボルトを挿入する工程、および、ボルトの開口部より前記注入薬液組成物を岩盤ないし地盤に注入し、固結する工程からなることが好ましい。
その一例をあげれば、例えば(A)成分および(B)成分の注入量、圧力および配合比などをコントロールし得る比較配合式ポンプを用いる方法などがある。この方法では、(A)成分と(B)成分とを別々のタンクに入れ、岩盤などの所定箇所(たとえば0.5〜3m程度の間隔で穿設された複数個の孔)に、あらかじめ固定されたスタティックミキサーや逆止弁などを内装した有孔のロックボルトや注入ロッドを通し、この中に前記タンク内の各成分を注入圧0.05〜25MPaで注入し、スタティックミキサーを通して、所定量の(A)成分と(B)成分を均一に混合させ、所定の不安定岩盤ないし地盤箇所に注入浸透、硬化させて固結安定化する。
なお、たとえばトンネルの天盤部に注入する場合には、注入に先立ち、たとえば約2mの所定の間隔で、たとえば42mmφビットのレッグオーガーを用いて削孔し、深さ2m、削孔角度10〜30°の注入孔を設け、この注入孔に、スタティックミキサーおよび逆止弁を内装した有孔の長さが3mである中空炭素鋼管製ロックボルトを挿入し、該ロックボルトの口元を、注入薬液の逆流を防ぐために、ウエスおよび発泡硬質ウレタン樹脂等を用いてシールし、薬液を前記の方法で注入することが好ましい。注入作業は、注入圧が急激に上昇した時点、または所定注入量よりもさらに約50%増量した時点で終了する。一般に、注入孔1個あたり薬液は30〜200kg注入することが好ましい。
実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
<使用原料>
(ポリエーテルポリオール(a1))
ポリオール(a1−1):グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合した平均水酸基価480mgKOH/gのポリエーテルポリオール(商品名:DKポリオールG480、第一工業製薬(株)製)
ポリオール(a1−2):プロピレングリコールにプロピレンオキサイドを付加重合した平均水酸基価280mgKOH/gのポリエーテルポリオール(商品名:ハイフレックスD400、第一工業製薬(株)製)
ポリオール(a1−3):ソルビトールにプロピレンオキサイドを付加重合した平均水酸基価550mgKOH/gのポリエーテルポリオール(商品名:エクセノール550SO、旭硝子(株)製)
ポリオール(a1−4):グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合した平均水酸基価56mgKOH/gのポリエーテルポリオール(商品名:ハイフレックスG3000C、第一工業製薬(株)製)
(ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2))
ポリオール(a2−1):ヒマシ油(商品名:ヒマシ油D、伊藤製油(株)製)
ポリオール(a2−2):官能基数1、平均水酸基価160のヒマシ油系ポリエステルポリオール(商品名:URIC H−31、伊藤製油(株)製)
ポリオール(a2−3):官能基数3、平均水酸基価200のヒマシ油系ポリエステルポリオール(商品名:URIC H−52、伊藤製油(株)製)
ポリオール(a2−4):官能基数3、平均水酸基価340のヒマシ油系ポリエステルポリオール(商品名:URIC H−81、伊藤製油(株)製)
ポリオール(a2−5):官能基数5、平均水酸基価320のヒマシ油系ポリエステルポリオール(商品名:URIC H−102、伊藤製油(株)製)
(一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1))
アミン化合物(b1−1):ジエチルトルエンジアミン(商品名:DETDA80、ロンザジャパン(株)製)
アミン化合物(b1−2):ジエタノールアミン((株)日本触媒製)
アミン化合物(b1−3):1,2−プロパンジアミン(和光純薬工業(株)製)
アミン化合物(b1−4):3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン(和光純薬工業(株)製)
アミン化合物(b1−5):ヘキサメチレンジアミン(ナカライテスク(株)製)
アミン化合物(b1−6):末端アミノ化ポリプロピレングリコール(商品名:ジェファーミンD−2000、ハンツマン社製)
(3級アミノ基を有するアミン化合物(b2))
アミン化合物(b2−1):トリエタノールアミン((株)日本触媒製)
アミン化合物(b2−2):トリエチレンジアミン(商品名:TEDA−L33、東ソー(株)製)
(イソシアネート化合物)
イソシアネート化合物1:ポリメリックMDI(商品名:フォームライトNE2000B、BASF INOACポリウレタン(株)製)
イソシアネート化合物2:ポリメリックMDI(商品名:フォームライトNE5000B、BASF INOACポリウレタン(株)製)
<A剤およびB剤の調製>
(A)成分からなる液をA剤、(B)成分からなる液をB剤とし、表1記載の配合に従い原料を適宜混合することにより、A剤およびB剤をそれぞれ調製した。
(粘度)
A剤およびB剤について、JIS K−7117−1に準じ、BL型粘度計(東機産業(株)製)にて、25℃における粘度(mPa・Sec)を測定した。
<硬化物の評価>
(ゲルタイム)
表1記載の配合に従い調製したA剤およびB剤を、表1に記載の混合比で、合計30gとなるように別々に調製した。A剤およびB剤の温度をいずれも20℃とした後、該A剤およびB剤をハンドミキシングにより混合し、ゲルタイム(硬化が進行し糸引きが始まる時間)を測定した。
(発泡反応性・発泡倍率)
表1記載の配合に従い調製したA剤およびB剤を、表1に記載の混合比で、合計30gとなるように別々に調製した。A剤にのみ、A剤100質量部に対して1質量部の水を加えた。該A剤およびB剤の温度をいずれも20℃とした後、該A剤およびB剤をハンドミキシングにより混合し、発泡開始時間および発泡終了時間を測定した。硬化反応終了後、硬化物の体積を、原料たるA剤およびB剤の最初の体積で除することにより、発泡倍率を算出した。
(圧縮強度)
表1記載の配合に従い調製したA剤およびB剤を、表1に記載の混合比で、合計30gとなるように別々に調製した。該A剤およびB剤の温度をいずれも20℃とした後、該A剤およびB剤をハンドミキシングにより混合し硬化物を得た。該硬化物から、10mm×10mm×10mmの試験片を切り出し、JIS A 9511に準拠して、インストロン万能試験機で測定した。
<水中白濁試験>
表1記載の配合に従い調製したA剤およびB剤を、表1に記載の混合比で、合計30gとなるように別々に調製した。A剤およびB剤をいずれも20℃とした後、調整したA剤およびB剤を10秒間ハンドミキシングにより混合し、次いで、該混合物を速やかに300gの水を入れた容器に投入した。該容器に蓋をし、A剤およびB剤の混合開始から30秒後に、該容器全体を激しく上下に振とうし、10秒間継続した。発泡終了後、容器内から水を採取し、水の濁りを、目視および分光光度計(日立分光光度計U−3900H((株)日立ハイテクノロジーズ製)で測定した500nmにおける光の透過率(%))で測定した。透過率は50%以上であることが好ましい。
結果を表1に示す。
Figure 0005851481
本発明によれば、大量の漏水や湧水を止水することができる十分な強度を有し、水と触れた際の白濁がなくかつ発泡倍率も小さく、加えて、現場の装置に負担をかけないよう十分低粘度である、土質の安定強化止水用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法を提供することができる。

Claims (5)

  1. ポリオールおよびアミン化合物を含んでなる(A)成分とイソシアネート化合物を含んでなる(B)成分とからなる、実質的に水を含まない、土質の安定強化止水用注入薬液組成物であって、
    前記ポリオールが、ポリエーテルポリオール(a1)と、ヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)とを含有するものであり、
    前記アミン化合物が、一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1)を含有するものである、
    土質の安定強化止水用注入薬液組成物。
  2. ポリエーテルポリオール(a1)のヒマシ油系ポリエステルポリオール(a2)に対する配合割合[(a1)/(a2)]が、1.3以上である、請求項記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物。
  3. 一級または二級アミノ基を有するアミン化合物(b1)が、ジエチルトルエンジアミン、ジエタノールアミン、1,2−プロパンジアミン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルアミン、ヘキサメチレンジアミン、および末端アミノ化プロピレングリコール(重量平均分子量2000未満)からなる群から選ばれる少なくとも一つの化合物である、請求項1または2記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物。
  4. (A)成分および(B)成分の粘度が、いずれも、25℃において、650mPa・Sec以下である、請求項1〜のいずれか1項に記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物。
  5. 岩盤ないし地盤に所定間隔で複数個の孔を穿設する工程、
    前記孔内に中空のボルトを挿入する工程、および、
    前記ボルトの開口部より、請求項1〜のいずれか1項に記載の土質の安定強化止水用注入薬液組成物を、岩盤ないし地盤に注入し、固結させる工程
    からなる、土質の安定強化止水工法。
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