JPH05149007A - コンクリート構造物類の亀裂補修工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリート構造物、岩石構造物等の亀裂を
簡易に密封・補修する。 【構成】 亀裂を有するコンクリート構造物類の表層部
に削孔穴を形成し、該削孔穴に、親水性一液型ポリウレ
タンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを充填・混合す
ると共に、削孔穴表面を閉塞する。親水性一液型ポリウ
レタンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを収容した開
口可能なカプセルを削孔穴内に装填し、内蔵物両者を接
触することにより生成発泡圧によってカプセルを開口さ
せ、亀裂中へ混合物発泡体を充填することも好ましい。
開口可能なカプセルは、円筒形状で削孔穴内への仮着手
段を具備したものが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木・建設分野におけ
るコンクリート構造物、岩石・石材構造物等のひび割れ
・亀裂を補修する方法に関し、特に一液型ウレタンプレ
ポリマーと水との反応による発泡と体積膨張により、コ
ンクリート構造物類中の全ての亀裂個所にウレタン発泡
体を充填してコンクリート構造物類の亀裂を補修する工
法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
漏水又は湿潤状態にあるコンクリート構造物類の亀裂補
修方法として、その亀裂中へ親水性一液型ポリウレタン
プレポリマーを注入し、これと漏水あるいは湿潤水との
反応による発泡圧を利用して、ウレタン発泡体をコンク
リート類の亀裂中へ圧入する補修工法が知られている
（例えば、特公昭６２−２３６８８４号公報）。しか
し、該工法を乾燥状態にある又は不十分な湿潤状態のコ
ンクリート構造物類の亀裂補修に適用するには、その部
位へ予め反応に十分な水を注水して染み込ませる前作業
が必要であり、さらにコンクリートのはつり、ウレタン
注入管のセッティングなど、作業量が多く、かつ発泡に
必要な最適水量の確保・供給も困難である。したがって
本発明の目的は、上記の従来方法における問題点を解決
し、簡易・確実で、しかもコンクリート構造物類の水密
性を回復した亀裂補修工法を提供するものである。本発
明の工法は、コンクリート構造物類の亀裂が湿っていて
も乾燥していても、適用できるが、特に乾燥している亀
裂にウレタン発泡硬化物を充填する際に、容易かつ確実
に適用できる点で特徴的である。

【０００３】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、前記
のような問題点を解決すべく研究を重ねた結果、コンク
リート構造物類中に存在する亀裂の隅々までに、ポリウ
レタンプレポリマーとヒドロゲルに保持せしめた十分量
の水との反応物が侵入・硬化して、発泡ポリウレタン樹
脂の接着効果によってコンクリート構造物類中の全ての
亀裂を密封して強度及び水密性を回復するコンクリート
構造物類の亀裂補修工法を開発した。すなわち本発明
は、（１）亀裂を有するコンクリート構造物類の表層部
に削孔穴を形成し、該削孔穴に、親水性一液型ポリウレ
タンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを充填・接触す
ると共に、削孔穴表面を閉塞することにより、親水性一
液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲル中の水との
発泡硬化物が亀裂部を隅々まで圧入・密封することを特
徴とするコンクリート構造物類の亀裂補修工法、及び
（２）亀裂を有するコンクリート構造物類の表層部に削
孔穴を形成し、該削孔穴に、親水性一液型ポリウレタン
プレポリマーと吸水したヒドロゲルを内蔵した開口可能
なカプセルを装填し、内蔵物両者を接触すると共に、削
孔穴表面を閉塞することにより、親水性一液型ポリウレ
タンプレポリマーとヒドロゲル中の水との発泡硬化物が
亀裂部を隅々まで圧入・密封することを特徴とするコン
クリート構造物類の亀裂補修工法である。

【０００４】本発明における開口可能なカプセルは、円
筒形状のもので削孔穴内への仮着手段を具備してなるも
のが好ましい。仮着手段としては、例えばカプセル壁面
に弾性のフィンを複数個数突設し、カプセルを削孔穴内
に挿入した際に、それら弾性のフィンが削孔穴内壁面に
弾性接触してカプセルが穴内に仮着されるようにしたも
のが挙げられる。あるいは、後記実施例に示すこどく、
カプセル底部面を円盤状に拡張し、円筒形状カプセルを
その拡張円盤上に立設した状態とし、さらにその拡張円
盤のカプセルを外側から取り巻くようにして複数の弾性
板を立設し、かつその複数の弾性板の対向配置はコンク
リート構造物類への削孔穴径と同等又はそれよりも若干
広く配設して構成し、カプセルをコンクリート構造物類
の削孔穴へ挿入した時に外側の弾性板が削孔穴壁に圧接
してカプセルが削孔穴内に圧縮挟持された状態となし
て、仮着されるようにしてもよい。

【０００５】本発明においては、コンクリート構造物類
の表層部から中側へ削孔することによって、同削孔穴に
亀裂の一部を連絡せしめ、同削孔穴に充填した親水性一
液型ポリウレタンプレポリマーと吸水したヒドロゲルと
の反応発泡物を亀裂中へ圧入せしめるものである。な
お、削孔穴に親水性一液型ポリウレタンプレポリマーと
吸水したヒドロゲルを充填した直後において、削孔穴表
面を急結セメント又は速硬性エポキシ樹脂等の密閉材で
築盛して急速閉塞しておく。削孔穴の形成は、通常ドリ
ルを使用して容易に行うことができ、直径６〜２０ｍ
ｍ、深さ２０〜６０ｍｍ程度の削孔穴を穿設するのが好
ましい。

【０００６】本発明における、親水性一液型ポリウレタ
ンプレポリマーは周知のものであるが、水に接触する
と、それと反応して炭酸ガスを生成して発泡すると同時
に架橋重合して硬化するものであり、ポリエステルグリ
コール、ポリエーテルグリコール等のポリオールと、末
端にイソシアネート基を有する化合物とを反応させた反
応生成物であって、例えばエチレングリコールにエチレ
ンオキシドとプロピレンオキシドとを重合させて得られ
る共重合体と、トリレンジイソシアネートとの反応物で
ある。

【０００７】また、本発明におけるヒドロゲルは、吸水
膨潤したヒドロゲルは親水性一液型ポリウレタンプレポ
リマーの発泡反応に必要な好適水量を確保し、かつ適度
な速度で水を供給するものであり、周知の高吸水性樹脂
に１００〜１０００倍量の水を加えて吸水させ、膨潤さ
せたゲル状物（吸水膨潤した高吸水性樹脂）であって、
長期にわたって膨潤保水状態を維持し得るものである。
高吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸ソーダ系、デン
プン／ポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系、カ
ルボキシメチルセルロース系等が挙げられる。

【０００８】親水性一液型ポリウレタンプレポリマーと
ヒドロゲルとの好ましい配合重量比は、１：０．２〜
４．０である。親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
に対するヒドロゲルの配合重量比が、１：４を超える
と、親水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲ
ルとの発泡硬化体からなる密封体の強度及び耐水性が低
くなり、また反対に、両者の配合重量比が上記１：０．
２よりも少なくなると、発泡硬化体に収縮が発生すると
共に発泡が不十分となり、発泡体を亀裂の隅々まで侵入
させることが困難となる。また、親水性一液型ポリウレ
タンプレポリマーの充分な反応を達成するのに必要な水
量が確保できない。

【０００９】

【作用】本発明に係る親水性一液型ポリウレタンプレポ
リマーとヒドロゲルとの混合物を、削孔穴を介してコン
クリート構造物類の亀裂に充填したときは、次のように
作用する。すなわち、ポリウレタンプレポリマーはヒド
ロゲル中の水と徐々に接触反応して、架橋重合しかつ発
泡して、体積を増しながらコンクリート構造物類内の亀
裂・小亀裂や毛細亀裂の隅々まで侵入し、そこで優れた
発泡硬化体よりなる密封体を形成する。なお、削孔穴表
面は急結セメント等の密閉材で急速閉塞されているの
で、発泡物は内部亀裂内に押入るようにして侵入して行
く。

【００１０】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、乾燥亀裂を有す
るコンクリート構造物の補修工程を示す断面説明図であ
り、まず（ａ）工程において、連続亀裂２を有するコン
クリート構造物１の表層１ａにピックハンマードリル４
で直径約１０ｍｍ、深さ約６０ｍｍの削孔穴３を形成
し、次いで（ｂ）工程において同削孔穴３に下記円筒形
状のカプセル５を挿入する。該カプセル５は図２の示す
ごとく、その底部面を円盤状に拡張５０し、円筒形状カ
プセル５をその拡張円盤５０上に立設した状態とし、さ
らにその拡張円盤５０のカプセル５を外側から取り巻く
ようにして複数の弾性板６を立設し、かつその複数の弾
性板の対向配置はコンクリート構造物１類への削孔穴５
径と同等又は若干広く配設して構成する。なお、削孔穴
３に挿入する直前に、該カプセル５の中に親水性一液型
ポリウレタンプレポリマー（ｐ）とヒドロゲル（ｈ）を
充填し、さらにその上部の環状窪部５ａ付近内に、太鼓
型キャップ７を嵌め込む。

【００１１】カプセル５をコンクリート構造物１類の削
孔穴３へ挿入すると、外側の弾性板６が削孔穴３壁に弾
性的に圧接してカプセル５が削孔穴３内に圧縮挟持され
た状態となって、仮着される。なお、該カプセル５内に
は、削孔穴３への挿入直前に親水性一液型ポリウレタン
プレポリマー（ｐ）とヒドロゲル（ｈ）が重量比で１：
０．２〜４．０の割合で混合・充填され、さらにその上
部の環状窪部５ａ付近内に、太鼓型キャップ７を押入し
てある。そこで、同カプセル３内においては、ｐ、ｈ両
者が接触反応して発泡・膨張し始める。

【００１２】その後、（ｃ）工程において、削孔穴表面
を急結セメント又は速硬性エポキシ樹脂等の密閉材８で
築盛して急速閉塞する。急速閉塞後しばらくすると、
（ｄ）において前記カプセル５内の発泡・膨張圧が極端
に増大する結果、前記太鼓型キャップ７がカプセル５か
ら外へ飛び出し、同時にｐ・ｈ混合発泡物Ｐが削孔穴３
内に充満し、さらに発泡・膨張圧によって発泡物Ｐが連
続亀裂２の隅々まで侵入・充填される。以上により、連
続乾燥亀裂２が隅々まで、発泡ポリウレタン硬化物で充
填・密封され、コンクリート構造物の乾燥亀裂が補修さ
れる。

【００１３】なお、本発明実施例において補修対象とし
たコンクリート構造物１類の亀裂２は、乾燥状態のもの
であり、コンクリート構造物１類の表層部１ａから中側
へ削孔することによって、同削孔穴３に亀裂２の一部を
連絡せしめ、同削孔穴３に充填される親水性一液型ポリ
ウレタンプレポリマーｐと吸水したヒドロゲルｈとの反
応発泡物Ｐを亀裂２中へ圧入せしめるものである。

【００１４】本実施例では親水性一液型ポリウレタンプ
レポリマーとしては、ポリエーテルと芳香族ポリイソシ
アネートを主原料とし、分子端末にイソシアネート基を
有する一液型親水性ポリウレタン（一液型水架橋ポリウ
レタン）の一種である「Ｎ．Ｌペースト」（商品名：武
田薬品工業社製）を用いた。その性状は、表１に示すも
のである。

【００１５】

【表１】

【００１６】またヒドロゲルとしては、ポリアクリル酸
ソーダ系の「ダイヤウエットＡ」（商品名：三菱油化社
製）に水を吸収させ、その１００倍水吸収混合物（高吸
水性樹脂の水膨潤物）としたものを用いた。その性状を
表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】本工法のための試験において、１００倍
（重量比）の水道水を吸水させた高吸水性樹脂（ポリア
クリル酸ソーダ系）「ダイヤウエット」（商品名：三菱
油化株式会社製）のヒドロゲル（吸水膨潤高吸水性樹
脂：１００倍吸水品）をφ２０ｍｍの円筒管中へ各種量
注入後、一定量の親水性一液型ポリウレタンプレポリマ
ー「Ｎ．Ｌペースト」（商品名：武田薬品工業株式会社
製）を注入して放置し、その発泡倍率及び比重を測定し
た。その試験結果は、表３に示すとおりであった。な
お、表中では親水性一液型ポリウレタンプレポリマーを
単に「ウレタン」と表した。

【００１９】

【表３】

【００２０】また、このようにして発泡硬化したウレタ
ン発泡物は独立気泡率が８２％以上となっており、優れ
た密封効果があるのでコンクリート構造物類の亀裂から
水がモレ出てくるようなことはない。上記実施例におい
ては、親水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロ
ゲルとの好ましい混合重量比は、１：０．２〜４．０
（ただし、ヒドロゲルは「ダイヤウエット」（商品
名）」高吸水性樹脂の１００倍膨潤物）である。親水性
一液型ポリウレタンプレポリマーに対するヒドロゲルの
混合重量比が、１：４を超える場合は、親水性一液型ポ
リウレタンプレポリマーとヒドロゲルとの発泡硬化体か
らなる密封体の強度及び耐水性が低くなる。反対に、親
水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲルが上
記１：０．２よりも少なくなると、発泡硬化体に収縮が
発生すると共に発泡が不十分となり、発泡体を亀裂の隅
々まで侵入させることが困難となる。また、親水性一液
型ポリウレタンプレポリマーの充分な反応を達成するの
に必要な水量が確保できない。

【００２１】親水性ポリウレタンプレポリマーを充分に
発泡させるのに必要な水の量は、その０．２重量％以上
であるが、０．４重量％付近で最大発泡倍率が得られる
のである。

【００２２】前記実施例で用いたカプセル５は、使用直
前に親水性一液型ポリウレタンプレポリマー（ｐ）とヒ
ドロゲル（ｈ）を混合・充填し、その上部の環状窪部５
ａ付近内に、太鼓型キャップ７を押入れて組立てるもの
であるが、図３又は図４に例示するように、予めカプセ
ル内にｐ材料とｈ材料を分離収容しておき、随時両者材
料を簡易な手段で混合できるように構成したものとする
ことも好ましい。図３（ａ）に示すものは、回動分離板
１０を有するもので、カプセル５中央部に回動分離板１
０を配置し、その上下に親水性一液型ポリウレタンプレ
ポリマーｐとヒドロゲルｈを充填しておき、回動分離板
１０の中心部に接続され、かつ太鼓型キャップ７を貫通
する一部復元可能に回折された押棒１１を配備したもの
である。そこで図３（ｂ）に示すごとく、使用時におい
て、押棒１１を延ばして押し込むと、キャップ５内壁の
一部に固設されている突起体９の作用で、回動分離板が
斜めに回動して分離板１０とキャップ５内壁の間に間隙
が生成する結果、カプセル５内の両者成分ｐ，ｈが混合
されるようになる。

【００２３】図４（ａ）に示すものは、親水性一液型ポ
リウレタンプレポリマーｐを収容した合成樹脂薄膜製の
袋１２をカプセル５のヒドロゲルｈ内に入れ、その袋１
２の上部をキャップ７内に穿設された細孔を貫通して外
部に引き出して把持体１３に固着したものである。そこ
で図４（ｂ）に示すごとく、把持体１３を手指でつまん
で上方へ強く引き抜くと、袋体１２が破れて中の親水性
一液型ポリウレタンプレポリマーｐがヒドロゲルｈと混
合される。

【００２４】

【発明の効果】上記のごとく本発明によれば、コンクリ
ート構造物類内の亀裂を容易かつ確実に密封することが
できる。また、亀裂密封材料は、親水性一液型ポリウレ
タンプレポリマーとヒドロゲルであるから、コストも低
く、反応硬化物は密着性（接着性）もよく、止水効果も
充分である。

【００２５】本発明において、親水性一液型ポリウレタ
ンプレポリマーとヒドロゲルを充填したカプセルを使用
した工法においては、亀裂補修作業に熟練を要せず、極
めて容易にかつ確実にコンクリート構造物類の亀裂を補
修することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明実施例工法の各工程を
示す断面説明図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は実施例で用いたカプセルと
変化を示す説明図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は他の実施例に用いられるカ
プセルと変化を示す説明図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は他の実施例に用いられるカ
プセルと変化を示す説明図。

【符号の説明】

１：コンクリート構造物 １ａ：コンクリート構造物表層 ２：亀裂 ３：削孔穴 ４：ハンドドリル ５：円筒形状のカプセル ５ａ：環状窪部５ａ ６：弾性板 ７：太鼓型キャップ ８：閉塞材 ９：突起体 １０：回動分離板 １１：押棒 １２：袋 １３：把持体 ５０：拡張円盤 ｐ：親水性一液型ポリウレタンプレポリマー ｈ：ヒドロゲル Ｐ：親水性一液型ポリウレタンプレポリマーｐと吸水し
たヒドロゲルｈとの反応発泡物

フロントページの続き (72)発明者 名倉 貴之 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亀裂を有するコンクリート構造物類の表
   層部に削孔穴を形成し、該削孔穴に、親水性一液型ポリ
   ウレタンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを充填・接
   触すると共に、削孔穴表面を閉塞することにより、親水
   性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲル中の水
   との発泡硬化物を亀裂部の隅々まで圧入・密封すること
   を特徴とするコンクリート構造物類の亀裂補修工法。
2. 【請求項２】 亀裂を有するコンクリート構造物類の表
   層部に削孔穴を形成し、該削孔穴に、親水性一液型ポリ
   ウレタンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを内蔵した
   開口可能なカプセルを装填し、内蔵物両者を接触すると
   共に、削孔穴表面を閉塞することにより、親水性一液型
   ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲル中の水との発泡
   硬化物を亀裂部の隅々まで圧入・密封することを特徴と
   するコンクリート構造物類の亀裂補修工法。
3. 【請求項３】 亀裂を有するコンクリート構造物類の表
   層部に削孔穴を形成し、該削孔穴に、親水性一液型ポリ
   ウレタンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを分離内蔵
   した先端部が開口可能なカプセルを装填すると共に、削
   孔穴表面を閉塞し、かつカプセル内の親水性一液型ポリ
   ウレタンプレポリマーと吸水したヒドロゲルを分離を解
   放して接触することにより、親水性一液型ポリウレタン
   プレポリマーとヒドロゲル中の水との発泡硬化物を亀裂
   部の隅々まで圧入・密封することを特徴とするコンクリ
   ート構造物類の亀裂補修工法。
4. 【請求項４】 開口可能なカプセルが、円筒形状のもの
   で削孔穴内への仮着手段を具備してなるものであること
   を特徴とする請求項２又は３記載のコンクリート構造物
   類の亀裂補修工法。
5. 【請求項５】 親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
   とヒドロゲルとの混合重量比が１：０．２〜４．０であ
   ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載
   のコンクリート構造物類の亀裂補修工法。
6. 【請求項６】 ヒドロゲルが、高吸水性樹脂の１００〜
   １０００倍吸水物であることを特徴とする請求項１ない
   し５のいずれかに記載のコンクリート構造物類の亀裂補
   修工法。