JPH0429679A - ゴム状弾性体による止水パッキングの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、大水深、大深度等における施工の環境条件
の厳しい土木構造物の継目に用いる止水バンキング構造
に係わり、更に詳しくは高水圧止水及び高耐久性を必要
とする環境条件の厳しい土木構造物の継目部に、中実断
面形状を有する剪断弾性係数の異なる２種類材料により
構成したゴム状弾性体を相互に圧着変形させることによ
って、大水深、大深度の環境下で避けることのできない
施工の誤差による止水機能の安定性と長期耐久性を向上
させたゴム状弾性体による止水パッキングの構造に関す
るものである。

〔従来の技術］ 従来、この種の止水パッキング構造は、相対向する基盤
に、同一剪断弾性係数を有する中実の弾性ゴム材料を単
一、または組み合わせて使用してきた。しかし、このよ
うな中実弾性ゴム材料の単体使用または組み合わせでは
、構造体施工誤差による継目の間隔の不均一による止水
面圧の乱れにより、しばしば、漏水を引き起こすと言う
問題があった。

例えば、第８図の従来例は、相対向する基盤ｌａ、ｌｂ
に、同一の剪断弾性係数の中実弾性ゴム２ａ、２ｂを取
りつけた状態の断面図、第９図は、同一構造のもので、
施工誤差を生じた場合の止水面圧Ｐの変化状態を示して
おり、そして第１０図に示すグラフは、縦軸を止水面圧
Ｐ、横軸を時間ｔとした場合の、止水要求面圧ラインＸ
に対する上記の組み合わせの面圧変化特性曲線Ｓを示し
ている。

この第１０図から明らかなように、第８図に示す止水パ
・７キングの構造では、時間の経過と共に、止水面圧Ｐ
が低下し、長期止水の信顧は期待出来ない。また、これ
に対して、止水面圧Ｐの安全性を確保するために剪断弾
性係数を上げれば構造体に大きい反力を与えると言う問
題が残る。

しかし、中実弾性ゴムは、古（から使用されており、長
期耐久評価データーによる寿命予測の信顛性も高い利点
もある。

そこで、最近に於る技術対策として、種々の材料の組み
合わせが、中実弾性ゴム材料を中心に行われている。

例えば、第１１図は基盤１ａ、ｌｂに装着される中実弾
性ゴム材料３ａ、３ｂの一方に、未加硫ゴム材料を組み
合わせ、施工誤差による止水面圧Ｐの均一化を図ったも
のである。

然しなから、第１２図に示すように、繰り返し変位によ
る未加硫ゴム３ｂのフローＱにより、長期的にシール性
能を維持することは困難で、内巻きコンクリート等の２
次対策を必要としている。また第１３図に示すグラフは
、第１０図に対応するもので、シール面圧特性から明ら
かなように、第１０図の特性曲線Ｓに要求される高水圧
の止水は困難であった。

また、第１４図は中実弾性ゴム材料４ａ、４ｂの一力に
、弾性スポンジ材料を組み合わせた構造で、第１１図に
示す未加硫ゴム３ｂの繰り返し変位によるフローＱの欠
点を補完したが、弾性スポンジ材料４ａの圧縮状態に於
る微細組織空間気泡の引張応力による老化長期耐久性に
問題を残している。

また、第１５図は中抜き弾性ゴム５ａ、５ｂを相互に組
み合わせた構造のもので、これは相互圧縮後の経時に於
る永久歪みが大きく、変形により引張力向の応力の働く
部分が多くなり、引張方向に弱い弾性ゴムの長期耐久性
に問題を残すとともに、高水圧の場合には横剛性不足に
よる不安定止水状態を生しる問題点を残している。

更に、第１６図は中実弾性ゴム材料６ａと、中抜き弾性
ゴム材料６ｂとを組み合わせて、シール面圧Ｐの均一性
を確保することを期待したものである。然しなから、中
抜き弾性ゴム６ｂの相互圧縮状態の経時に於る永久歪み
が大きく、また中実弾性ゴム材料６ａに比較して長期耐
久性が劣り構造体に要求されている目標性能年数５０年
〜７０年を満足できる裏付けが得られていない。

また、上述した第１１図、第１４図、第１５図、及び第
１６図に示す構造のものは、高い安定したシール面圧Ｐ
を保持出来ないので高水圧には対応出来ない。更に、最
近においては水膨潤によるゴム材料を使用したものも提
案されているが、相互圧縮後の含水、ゴム内部の膨張組
織変化による組織間引張応力によって、１次止水は可能
になっても長期止水には問題を残している。

［発明が解決しようとする問題点］ したがって、上記従来の止水バンキングの構造では、高
深度、高水深の土木構造物の増加に対応し、かつ施工誤
差を吸収してシール面圧の長期均一性を保持し、材料的
にも長期寿命を確保できる相互圧縮構造の交換不可能な
場所に使用できる止水材構造ではなかった。

［発明の目的］ この発明は、かかる従来の課題に着目して案出されたも
ので、従来解決困難とされていた高深度、高水深の構造
物の継ぎ目の止水を有効に防止し、シールド工法等で生
ずる施工誤差を吸収すると共に、構造物寿命と同等の耐
久性能、寿命を確保できる相互圧縮構造のゴム状弾性体
による止水パッキング構造を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段］ この発明は上記の目的を達成するため、構造物の継ぎ目
の止水に使用するゴム状弾性体を、各々剪断弾性係数の
異なる２種類の材料により構成すると共に、中実断面形
状に構成したことを要旨とするものである。

特に、構造的に継目を多く必要とし、しかも施工誤差を
与条件としているシールド工法において、大水深、大深
度の場合の交換不可能な止水材の長期寿命の確保に有効
であり、一般の構造物の継目止水としても勿論有効であ
る。

〔発明の作用］ この発明にがかる止水パッキング構造としては、中実断
面形状で、各々剪断弾性係数の異なる２種類のゴム状弾
性体を相互圧縮状態にて使用することにより、施工誤差
による構造物継ぎ目間隔の不均一に対する止水パッキン
グ相互圧縮の圧着面シール反力の均一化を相互ゴム剪断
弾性係数の差による変形平衡作用により作り出し、中実
断面のゴム状弾性体の長期弾性保持性能によって構造物
寿命に対応できる長期止水性能を確保することが可能に
なる。

なお、ゴム剪断弾性係数の差による変形平衡作用とは、
相互圧縮の初期において、材料組織内部の分子間リンク
が不均一の状態にあり、これが時間の経過と共に均一化
して来る。これを−ｉにゴム弾性体のりラクゼシーショ
ン（永久歪現象）と言い、小さい剪断弾性係数のゴム状
弾性体は、このリラクゼシーションの要因となる材料分
子間のリンクの均一状態が早く生し、次に大きい剪断弾
性係数のゴム状弾性体は、ゴム状弾性体内の材料分子リ
ンクが必要に応じて均一化される。これを、相互変形平
衡作用の現象と言う。

また、この止水パッキング構造を使用し、剪断弾性係数
の大、小の組み合わせに対応したゴム状弾性体の変形を
吸収出来るように設計をすれば、各種の水圧に対応する
長期止水を可能にすることができる。

更に、構造体継目相互の反力を容易に調整出来、施工精
度の向上、接合止水機構に於て構造体に力を持たせシー
ル機能分離を行うことが可能になる。従って、構造体継
ぎ目の止水寿命の信顛性を大幅に向上させることができ
る。

〔発明の実施例） 以下、添付図面に基づき、この発明の詳細な説明する。

第１図〜第７図は、この発明を実施した相互締付は構造
体における止水パッキング構造の基礎原理を確認するた
めの１実施例を示し、この実施例は、基盤１１ａ、ｌｌ
ｂに当接された剪断弾性係数の異なる中実断面形状のゴ
ム状弾性体１２ａ、１２ｂ（例えば、弾性のある加硫ゴ
ム、弾性のある樹脂材料を使用する）を相互圧縮状態で
組み合わせ、施工誤差を吸収して長期止水性能の確保に
必要な相互圧縮保持面圧を確認したものである。

即ち、第１図に示す基盤１１ａ、ｌｌｂに、例えば、剪
断弾性係数４ｋｇｆ／ｃ＋＋ｌのゴム状弾性体１２ａと
、剪断弾性係数１２ｋｇｆ／ｃｆｆｌのゴム状弾性体１
２ｂとを各々接着し、第２図及び第３図に示すように、
並行圧縮及び斜め圧縮を行った結果、図に示すように均
等面圧Ｐａが得られ、しかも、長期持続性が確認出来た
。これは、剪断弾性係数の異なゴム状弾性体１２ａ、１
２ｂの相互均衡応力の効果によるものである。

上記の剪断弾性係数の値は、ゴム状弾性体１２ａ、１２
ｂの断面要素を含めたものであり、剪断弾性係数は、ゴ
ム材料及び樹脂材料の配合や素材の特性により決まるも
のである。

剪断弾性係数（驕ｆ／ｃＩＩｌ）は、ゴム状弾性体１２
ａ、１２ｂが中実断面では、小さい側が１ｋｇｆ／ｃｉ
　〜４　ｋｇｆ／ｃｆｆｌで、大きい側は、８ｋｇｆ／
ｃｉ〜２５ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌの範囲が好ましく、この組
合せは、要求特性に対して任意に選定組合せて使用する
ものである。

なお、剪断弾性係数（ｋｇｆ／ｃｎＴ）は、小さい側が
１ｋｇｆ／ｃｆｆｌ以下を使用し、また大きい側を、２
５ｋｇｆ／ｃ＋ｆ１以上のものを使用して組合せした場
合には、相互圧縮時における異常過大変形等で、止水性
能や耐久性に悪影響を与え、要求特性が満足されないも
のとなる。

また、ゴム状弾性体１２ａ、１２ｂの形状については、
−船釣に剪断弾性係数（ｋｇｆ／ｃ−ｆｆｌ）の小さい
側は、接触面積の大きい断面形状、矩形形状が好ましく
、また剪断弾性係数（ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌ）の大きい側は
、台形や半円形断面が良い。なお好ましい形状としては
、剪断弾性係数（ｋｇ　ｆ　／　ｃｆｆｌ）の小さい側
に、剪断弾性係数（ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌ）の大きい材料が
連続的に接触面積を増加させ、かつ嵌合出来る形状の組
合せが好ましく、この場合には、集中応力をさけること
が出来て、止水の安定性及び耐久性を向上させることが
出来るものである。

次に、第４図は、構造物に対する止水パッキングの変形
を考慮した取りつけ状態を示し、断面台形状に形成した
剪断弾性係数の異なゴム状弾性体１３ａ、１３ｂを、相
対向するようＤこ基盤１１ａ、ｌｌｂに装着したもので
ある。

また第５図は、上記のゴム状弾性体１３ａ。

１３ｂで施工誤差の小さい場合の実施例を示す断面図、
第６図は施工誤差の大きい場合の実施例を示す断面図を
示している。

第７図は、横軸に時間ｔ、Ｑ軸に面圧Ｐをとった場合の
シール面圧保持特性曲線Ｓａを示した。Ｘａは設計要求
の面圧線である。

上記実施例による構造によれば、ゴム状弾性体１２ａ、
１２ｂまたは１３ａ、１３ｂの剪断弾性係数を適当に選
択する事、変形を吸収出来るように取りつけ部の設計を
すれば、止水性能を事由に確保出来ることが判った。

なお、上記各実施例では、本発明の構造原理確認を行っ
たが、すでにこの種の技術は多くの実施例を持っている
ので、その応用は、高水圧、補修困難な場所の止水には
広く使用出来ることは勿論可能である。

〔発明の効果〕

この発明は上記のように、ゴム状弾性体を、各々剪断弾
性係数の異なる２種類の材料により構成すると共に、中
実断面形状に構成したことにより、高い均衡面圧とゴム
本体の均衡内部応力を得て、高圧止水と長期耐久性を確
保したものであり、以下のような優れた効果を奏するも
のである。

（ａ）、高深度、高水圧の環境施工誤差によって生じる
シール面圧の不均一を、剪断弾性係数の異なるゴム状弾
性体の相互圧縮変形により均衡させて均一なシール面圧
を作り出すことが出来ると共に、該ゴム状弾性体の異な
る剪断弾性係数の組み合わせにより、施工誤差を吸収し
幅広い均一止水面圧を得ることが出来、構造体の耐水信
顧性を著しく高めることができるとともに、作業の効率
化を図ることが出来る （ｂ）　、中実断面形状のゴム状弾性体を使用するので
、長期耐久性に優れ、加工が容易でコストも安い。

（Ｃ）、設計的にゴム状弾性体の圧縮変形許容間隙を規
定すれば、要求される高圧止水域における長期耐久性が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、この発明の原理を確認した実施例を
示し、第１図は相互の構造体に取りつけられた剪断弾性
係数の異なるゴム状弾性体を示す断面図、第２図は並行
圧縮状態の止水ンール均一面圧を示す断面図説明図、第
３図は施工誤差による斜め圧縮状態に於ても止水シール
面圧の変化しないことを示す断面図説明図、第４図〜第
６図は、この発明にかかるゴム状弾性体を実際に構造体
に取付け、圧縮をした場合の止水シール面圧の状態を示
す説明図、第７図は継軸にシール面圧、横軸に時間を取
った場合のシール面圧保持曲線を示すグラフ説明図、第
８図〜第１６図は、従来の技術による止水シール構造例
を示す断面説明図である。 １１ａ、　　１　ｌ　ｂ・・・基盤、１２ａ、１２ｂ、
１３ａ、１３ｂ・・・ゴム状弾性体、ｔ・・・時間、Ｐ
・・・止水面圧、Ｓａ・・・シール面圧保持特性曲線、
Ｘａ・・・設計要求の面圧線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゴム状弾性体を相互に当接させ、圧着変形させることに
   より構成する止水パッキングの構造において、前記ゴム
   状弾性体を、各々剪断弾性係数の異なる２種類の材料に
   より構成すると共に、中実断面形状に構成したことを特
   徴とするゴム状弾性体による止水パッキング構造。