JPH08325343A - コンクリート構造物の防水工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 コンクリート層とコンクリート層との間に防
水層を形成する工法に於いて、防水層として で表されるジアルジミンと、イソシアネート基を有する
ポリウレタンプレポリマーとを主成分として含有する組
成物を使用することを特徴とするコンクリート構造物の
防水工法。 【効果】 この防水工法は、施工時の作業性に優れ、施
工後硬化した防水層の水密性に対する信頼性が高く、防
水機能が長期間にわたって保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート等からな
る構造物に防水性を付与するためにコンクリート層とコ
ンクリート層との間に防水層を形成する工法に関し、特
に防水層として加水分解によりアミンが生成する潜在性
硬化剤としてイソシアネート基を有するポリウレタンプ
レポリマーとを含有する一液湿気硬化性ウレタン組成物
を使用する防水工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】交通用トンネル、水路トンネル、洞道等
のトンネル、或いは地下鉄道、地下道、地下駐車場、地
下街、共同溝、地下電力施設、地下貯蔵施設、地下雨水
貯留施設、地下下水道施設、廃棄物地下輸送施設等の地
下空間利用施設等のよう々なコンクリート地下構造物
は、常に圧力を持った地下水に曝されている。従って、
これらのコンクリート地下構造物では、施工継目や、或
いは地震、地殻変動等の外荷重の作用等により生じるひ
び割れからの漏水が問題となる。これを防止する手段と
してコンクリート層とコンクリート層との間に、アスフ
ァルト、合成ゴム、合成樹脂等のシートにより防水層を
形成する工法が多く採用されている。

【０００３】しかし、この工法の場合、シートを張る作
業に時間がかかると同時に熱練を要し、複雑な形状への
適用が困難であり、更にはシートの接合部分の施工ミス
や剥がれ、突起物への押し付けによるシートの破れ、或
いはコンクリートの亀裂に対する追従性の欠如によるシ
ートの切断等の原因による水密性の低下により漏水を引
き起こす等の問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような問題点を
克服すること、即ち施工時の作業性に優れ、施工後は防
水層の水密性に対する信頼性が高く、防水機能が長期間
にわたって保持されるようなコンクリート構造物の防水
工法が強く望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の問
題点について鋭意研究した結果、防水層を形成するに際
し、加水分解によりアミンが生成する潜在性硬化剤とイ
ソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーとを
含有する一液湿気硬化性ウレタン組成物を塗布すること
により解決されることを見い出し、本発明に至った。即
ち、本発明の防水工法に於いて、防水層の形成に使用す
る一液型ウレタン組成物は、施工作業が簡単であり、且
つ施工中での粘度が一定のため仕上がり状態が均一とな
り、二液型を施工する際に行われるような攪拌混合作業
がないため、硬化不良の問題もなく、均一な硬化物物性
が得られる等の利点がある。そして、防水層は塗膜によ
り形成されるため、シート法に於けるような接合部がな
く、更に塗膜の硬化に際しては従来の湿気硬化性ウレタ
ン組成物に於けるような炭酸ガスの発生がないため、発
泡による欠陥部分等がなく、従って優れた水密性を有す
る。また、ウレタン樹脂の優れたゴム弾性、及び耐寒性
は、コンクリートの亀裂に対する追従性、及び冷熱サイ
クルに対する耐久性等に優れた性能を示すため、防水層
の機能が長期間にわたって保持される。

【０００６】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、即ち（１） コンクリート等からなる構造物に防
水性を付与するに際し、コンクリート層とコンクリート
層との間に防水層を形成する工法に於いて、防水層とし
て加水分解によりアミンが生成する潜在性硬化剤とイソ
シアネート基を有するポリウレタンプレポリマーとを含
有する一液湿気硬化性ウレタン組成物を使用するコンク
リート構造物の防水工法であり、（２） 加水分解によ
りアミンが生成する潜在性硬化剤が、下記一般式（Ｉ）
（化２）

【化２】Ｙ−（−Ｎ＝ＣＨ−Ｘ）n （Ｉ） （式中、Ｘは炭素数６〜１５のアリール基を、Ｙは炭素
数２〜１５、かつ２価もしくは３価の炭化水素基、又は
分子量が７０〜６０００で２価もしくは３価のポリオキ
シアルキレン基を、ｎは２又は３を示す。）で表される
ポリアルジミンであることを含む。

【０００７】本発明において、一液湿気硬化性ウレタン
組成物とは加水分解によりアミンが生成する潜在性硬化
剤とイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマ
ーとを含有するものである。加水分解によりアミンが生
成する潜在硬化剤としてはエナミン（英国特許１５７５
６６６）、ポリアルジミン或いはポリケチミン（英国特
許１０６４８４１）、独国特許３１３３７６９、特開平
２−２８３７１０、特開平４−２７９６２０）、β−ラ
クタム（特開平２−１６８）、オキサゾリジン（特開平
２−５５７１５）等が知られている。

【０００８】一般式（Ｉ）で表されるポリアルジミンの
製造に使用されるポリアミンとしては、 １）エチレンジアミン、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、デカメ
チレンジアミン等の脂肪族ジアミン、４，４’−ジアミ
ノジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、ビス
アミノメチルヘキサン、２，５−又は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、３（４），８（９）−ビス（アミノメチ
ル）−トリシクロ〔５．２．１．０ ^2.6 〕デカン等の脂
環肪族ジアミン、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−ジエチルトルエン−２，４−又は
２，６−ジアミン等の芳香族ジアミン、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
イド及び／又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
ミン等のジアミン、 ２）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
のトリアミン、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及び／又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のトリアミン、等がある。

【０００９】また、上記ポリアミンと反応させるアルデ
ヒドとしては、例えば、ベンズアルデヒド、ｏ−トルア
ルデヒド、ｍ−トルアルデヒド、ｐ−トルアルデヒド、
４−エチルベンズアルデヒド、４−プロピルベンズアル
デヒド、４−ブチルベンズアルデヒド、４−プロピルベ
ンズアルデヒド、４−ブチルベンズアルデヒド、２，４
−ジメチルベンズアルデヒド、２，４，５−トリメチル
ベンズアルデヒド、ｐ−アニスアルデヒド、ｐ−エトキ
シベンズアルデヒド等がある。上記一般式（Ｉ）で表さ
れるポリアルジミンは、上記のポリアミンと上記のアル
デヒドとをトルエン又はキシレン等の溶剤を用いて、酸
触媒下にて、共沸による脱水反応を行ない、水滴分離器
内へ、水分の留出が停止するまで反応を続行して得られ
る。上記のポリアミンと上記のアルデヒドとの割合はア
ミン１当量に対してアルデヒド１〜２当量が適当であ
る。

【００１０】イソシアネート基を有するポリウレタンプ
レポリマーとは公知のポリイソシアネート化合物と公知
のポリオール、公知のポリアミン等１分子中に２個以上
の活性水素を持つ公知の化合物とを公知の方法で遊離イ
ソシアネート基が残存するように反応せしめたものであ
る。即ちポリイソシアネート化合物と活性水素を持つ化
合物とを１００℃にて数時間反応させて製造する。その
イソシアネート基含有量は０．３〜２０．０重量％が好
ましく、特に好ましい範囲は０．５〜１５．０重量％で
ある。

【００１１】ポリイソシアネート化合物としては １）トリレンジイソシアネート（異性体の各種混合物を
含む）、ジフェニルメタンジイソシアネート（異性体の
各種混合物を含む）、３，３’−ジメチル−４，４’−
ビフェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラ
メチルキシリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソ
シアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、水素化キシジレンジイソシア
ネート、１，４−シクロヘキシルジイソシアネート、１
−メチル−２，４−ジイソシアナート−シクロヘキサ
ン、２，４，４−トリメチル−１，６−ジイソシアナー
トヘキサン等のジイソシアネート、 ２）４，４’，４”−トリフェニルメタントリイソシア
ネート、トリス（４−フェニルイソシアナト）チオフォ
スフェート等のトリイソシアネート、 ３）前記イソシアネート類のウレタン化変性品、イソシ
アヌレート化変性品、カルボジイミド化変性品、ビウレ
ット化変性品、粗製トリレンジイソシアネート、ポリメ
チレン・ポリフェニルイソシアネート等の多官能性イソ
シアネート、等がある。

【００１２】１分子中に２個以上の活性水素を持つ公知
の化合物としては、ヒドロキシル基を２個以上、或いは
アミノ基を１個以上、或いはヒドロキシル基とメルカプ
ト基を有する化合物であって、例えば、水、エチレング
リコール、プロピレングリコール、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、ソルビトー
ル、しょ糖等の多価アルコール或いはアニリン、トリレ
ンジアミン、ｐ，ｐ’−ジアミノ−ジフェニルメタン等
の芳香族アミン、エチレンジアミン、エタノールアミ
ン、ジエタノールアミン等の脂肪族アミン或いはアルカ
ノールアミン及びこれら前記の１分子中に２個以上の活
性水素を持つ化合物あるいはこれら化合物の混合物にプ
ロピレンオキサイド又はプロピレンオキサイドとエチレ
ンオキサイドを付加重合して得たポリエーテルポリオー
ル類、前記ポリエーテルポ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エーテルポリアミン
類、ポリテトラメチレンエーテルポリオール類、ポリカ
ーボネートポリオール類、ポリカーボネートポリオール
類、ポリカプロラクトンポリオール類、ポリエチレンア
ジペートのようなポリエステルポリオール類、ポリブタ
ジエンポリオール類、ヒマシ油のような高級脂肪酸のエ
ステル類、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポ
リオールにビニルモノマーをグラフトして得たポリマー
ポリオール類、１分子中に１個以上の活性水素を持つ公
知のエチレン性不飽和単量体を共重合して得られる化合
物、メルカプト基を有するエーテル類等がある。

【００１３】本発明に係る一液湿気硬化性ウレタン組成
物は上記潜在性硬化剤と上記イソシアネート基を有する
ポリウレタンプレポリマーとからなり、潜在性硬化剤が
加水分解して生ずるポリアミンのアミノ基の数とイソシ
アネート基を有するポリウレタンプレポリマーに含まれ
るイソシアネート基の数との比が、０．５から２．０、
好ましくは０．７から１．５となる割合に混合して得ら
れる。

【００１４】本発明に係る一液湿気硬化性ウレタン組成
物は、粘度、樹脂物性、耐性、硬化速度等を調節するた
めに充填剤、チクソ性付与剤、可塑剤、溶剤、接着付与
剤、着色剤、安定剤、防黴剤、有機酸等を混合して使用
することができる。これらを配合する方法は特に制限は
なく、単に混合したり、その他の公知の方法で、例えば
充填剤、可塑剤、チクソ性付与剤、その他の助剤等、必
要な添加物をプラネタリーミキサー又はディゾルバー等
の混合機を用いて攪拌混合した後、イソシアネート基を
有するポリウレタンプレポリマー及び潜在性硬化剤を加
えて充分混合することもできる。各種添加剤の水分含有
率が高い時は、予め脱水を施すか、又はゼオライト等の
脱水剤を添加する必要がある。得られた一液湿気硬化性
ウレタン組成物は窒素気流中にて密閉缶に詰めて貯蔵す
る。

【００１５】本発明に係る防水工法は上記一液湿気硬化
性ウレタン組成物を用いることを特徴とし、その施工方
法については常法に従って実施することができる。例え
ば、コンクリート壁面に一液湿気硬化性ウレタン組成物
を吹き付け、該組成物が硬化した後、その上からコンク
リートを施工する。一液湿気硬化性ウレタン組成物の吹
き付けは建築用吹付ガン器の如き小型のスプレー器具か
或いは大型の建築仕上材吹付圧送機器等が使用できる。
１回あたりの塗布厚は０．５ｍｍから５ｍｍの範囲が好
ましく、更に好ましくは１．０ｍｍから３ｍｍの範囲で
ある。塗布厚がこれ以下の場合はコンクリートの亀裂に
対する防水層の追従性が乏しいため、長期にわたる水密
性の確保が困難となり、これ以上の場合は吹き付けた組
成物に垂れが生ずる。なお、本工法に於いては地下水の
排水対策を設けても良い。例えばＮＡＴＭ工法に於ける
如く、地山を掘削した後吹付けコンクリートを施工しそ
の上にコンクリートのひび割れ等からの地下水の漏水を
通すための透水層を設け、その上に本特許の一液湿気硬
化性ウレタン組成物を均一に吹き付けて防水層を形成
し、該組成物の硬化後その上にコンクリートにより覆工
を施工する等の工法にも使用できる。

【００１６】

【作用】本発明において、コンクリート等からなる構造
物に防水性を付与するに際し、コンクリート層とコンク
リート層との間に防水層を形成する工法に於いて、防水
層として加水分解によりアミンが生成する潜在硬化剤と
イソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーと
を含有する一液湿気硬化性ウレタン組成物を使用するこ
とにより、施工時の作業性に優れ、施工後硬化した防水
層の水密性に対する信頼性が高く、防水機能が長期間に
わたって保持されるコンクリート構造物の防水工法が得
られる。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を述べる。実施例
中、部は重量部を示す。亀裂追従性は、横１２０ｍｍ×
縦２００ｍｍ、８ｍｍ厚の２枚スレート板を縦方向に突
き合わせたものの上に一液湿気硬化性ウレタン組成物を
２ｍｍ厚に塗布し、２３℃、５０％ＲＨ中に１４日間放
置して硬化させた後、引張試験機により５ｍｍ／分の速
度で縦方向に引っ張り、塗膜切断時の伸びを測定した。

【００１８】実施例１ 特開平４−２７９６２０に従ってテトラメチレンジアミ
ンとｐ−トルアルデヒドとを脱水縮合反応させジアルジ
ミンＡ−１（アミン価３８１ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。
次に、２，４−トリレンジイソシアネート５９８部と、
ポリオキシプロピレングリコール（分子量２０００）２
６００部と、ポリオキシプロピレントリオール（分子量
３０００）１８０２部とを１００℃で１０時間反応さ
せ、イソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマ
ーを得た。該プレポリマーの末端ＮＣＯ基は１．８９重
量％であった。３リットルのプラネタリーミキサーにジ
オクチルフタレート２００部、予め乾燥させた炭酸カル
シウム６５０部、ポリウレタンプレポリマー７００部、
ジアルジミン（Ａ−１）４２部、接着付与剤（日本ユニ
カー社製グリシドキシプロピルトリメトキシシラン：商
品名Ａ−１８７）１０部を挿入し、常温にて３０分攪拌
した。次に、チクソ性付与剤（日本アエロジル社製造疎
水性シリカ：商品名アエロジル＃Ｒ−９７２）５０部、
キシレン１５０部を挿入し、常温、減圧下で２０分攪拌
し、本発明の一液湿気硬化性ウレタン組成物を得た。こ
の一液湿気硬化性ウレタン組成物の亀裂追従性試験に於
ける伸びは１２ｍｍと優れ、長期にわたって防水機能を
充分に果たすものであった。また、一液湿気硬化性ウレ
タン組成物を建築用吹付ガン器を使用して、垂直に立て
た１ｍ×１ｍの大きさのスレート板表面上に約２ｍｍの
厚さで塗布し、翌日硬化物を観察したところ、発泡や垂
れもなく均一に仕上がっていた。

【００１９】実施例２ 特開平４−２７９６２０に従って２，５−異性体約６０
％と２，６−異性体約４０％の混合物であるジアミノメ
チルビシクロ〔２．２．１〕ヘプタンとベンズアルデヒ
ドとを脱水縮合反応させジアルジミンＡ−２（アミン価
３３７ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。次に、実施例１に於い
て、潜在性硬化剤としてジアルジミン（Ａ−２）４８部
を使用した以外は実施例１と全く同ように処理した。こ
の一液湿気硬化性ウレタン組成物の亀裂追従性試験に於
ける伸びは１２ｍｍと優れ、長期にわたって防水機能を
充分に果たすものであった。また、一液湿気硬化性ウレ
タン組成物を建築用吹付ガン器を使用して、垂直に立て
た１ｍ×１ｍの大きさのスレート板表面上に約２ｍｍの
厚さで塗布し、翌日硬化物を観察したところ、発泡や垂
れもなく均一に仕上がっていた。

【００２０】実施例３ 特開平４−２７９６２０に従ってポリオキシプロピレン
トリアミン（Ｔｅｘａｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍ
ｐａｎｙ製、商標：ＪＥＦＦＡＭＩＮＥ Ｔ−４０３、
分子量４４０）とｐ−イソプロピルベンズアルデヒドと
を脱水縮合反応させトリアルジミンＡ−３（アミン価３
０４ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。次に、実施例１に於い
て、潜在性硬化剤としてトリアルジミン（Ａ−３）５３
部を使用した以外は実施例１と全く同ように処理した。
この一液湿気硬化性ウレタン組成物の亀裂追従性試験に
於ける伸びは８ｍｍと優れ、長期にわたって防水機能を
充分に果たすものであった。また、一液湿気硬化性ウレ
タン組成物を建築用吹付ガン器を使用して、垂直に立て
た１ｍ×１ｍの大きさのスレート板表面上に約２ｍｍの
厚さで塗布し、翌日硬化物を観察したところ、発泡や垂
れもなく均一に仕上がっていた。

【００２１】実施例４ 特開平２−１６８に従って１，４−ビス｛３，３−ジメ
チル−２−オキソ−１− [３−（２−（２−エトキシエ
トキシ）エトキシカルボニルアミノメチル）ベンジル]
アゼチジン−４イル｝ピペラジンを合成し、β−ラクタ
ムＡ−４（アミン価１３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）を得た。次
に、実施例１に於いて、潜在性硬化剤としてβ−ラクタ
ム（Ａ−４）１２１部を使用した以外は実施例１と全く
同ように処理した。この一液湿気硬化性ウレタン組成物
の亀裂追従性試験に於ける伸びは３５ｍｍと優れ、長期
にわたって防水機能を充分に果たすものであった。ま
た、一液湿気硬化性ウレタン組成物を建築用吹付ガン器
を使用して、垂直に立てた１ｍ×１ｍの大きさのスレー
ト板表面上に約２ｍｍの厚さで塗布し、翌日硬化物を観
察したところ、発泡や垂れもなく均一に仕上がってい
た。

【００２２】比較例 実施例１に於いて、潜在性硬化剤を使用しないで、替わ
りにウレタン化触媒としてジブチル錫ジラウレート２部
を使用した以外は実施例１と全く同ように処理した。こ
の一液湿気硬化性ウレタン組成物を建築用吹付ガン器を
使用して、垂直に立てた１ｍ×１ｍの大きさのスレート
板表面上に約２ｍｍの厚さで塗布し、翌日硬化物を観察
したところ、激しく発泡しており、防水機能が全く果た
せないものであった。

【００２３】次に、コンクリート構造物の防水工法の一
例としてＮＡＴＭ工法に於ける本特許の実施例を示す。 実施例５ 地山に公知の方法でトンネルを掘削した後、その掘削面
にコンクリートを吹付けて一次吹付コンクリートを形成
する。なお、この間に、公知のＮＡＴＭ工法に於いて通
常行われるロックボルトの打設作業、その他の作業を行
う。一次吹付コンクリートの硬化後、本願発明に係る一
液湿気硬化性ウレタン組成物を吹付けて防水層を形成す
る。該防水層が硬化して、漏水がないことを確認した
後、防水層より適宜の間隔を置いて型枠を組み、該型枠
と防水層との間にコンクリートを流し込んで硬化させる
ことにより二次覆工コンクリートを形成する。なお、以
上はトンネル工事のＮＡＴＭ工法の場合を説明したが、
一次コンクリートがセメントやボックスカルバートの如
きプレキャストコンクリートや型枠打設のコンクリート
の場合、二次コンクリートが吹付けコンクリートやセメ
ントの場合等にも適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】本願発明に係る防水工法は、施工時の作
業性に優れ、施工後硬化した防水層の水密性に対する信
頼性が高く、防水機能が長期間にわたって保持されると
いう顕著な効果をもたらす。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート等からなる構造物に防水性
   を付与するに際し、コンクリート層とコンクリート層と
   の間に防水層を形成する工法に於いて、防水層として加
   水分解によりアミンが生成する潜在性硬化剤とイソシア
   ネート基を有するポリウレタンプレポリマーとを含有す
   る一液湿気硬化性ウレタン組成物を使用することを特徴
   とするコンクリート構造物の防水工法。
2. 【請求項２】 加水分解によりアミンが生成する潜在性
   硬化剤が、下記一般式（Ｉ）（化１） 【化１】Ｙ−（−Ｎ＝ＣＨ−Ｘ）n （Ｉ） （式中、Ｘは炭素数６〜１５のアリール基を、Ｙは炭素
   数２〜１５、かつ２価もしくは３価の炭化水素基、又は
   分子量が７０〜６０００で２価もしくは３価のポリオキ
   シアルキレン基を、ｎは２又は３を示す。）で表される
   ポリアルジミンである請求項１記載のコンクリート構造
   物の防水工法。