JPH10266795A

JPH10266795A - セグメント継手部の複合止水材

Info

Publication number: JPH10266795A
Application number: JP9071730A
Authority: JP
Inventors: Jinichi Omi; 仁一尾見; Koji Hara; 康二原; Hiroshi Morita; 博森田
Original assignee: Asahi Denka Kogyo KK
Current assignee: Adeka Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】セグメントの目開き量が大きく圧縮率が低い
状態でも十分な圧縮応力が得られ、且つ水膨脹性部材を
止水部に広く配置でき、しかも圧縮応力も均一で、確実
な止水を可能にするするセグメント継手部の止水材を提
供する。【解決手段】断面形状が略コ字状乃至略Ｕ字状である
非水膨脹性ゴム部材と、これに外接する水膨脹性ゴム部
材とを積層した、シールドセグメント継手部等のシール
溝に設置される複合止水材であって、前記非水膨脹性ゴ
ム部材の厚さは2mm以上で、複合止水材の断面積をNmm²
としたとき、K×Nmm（但し、Kは0.33×10^-2〜1.8×10^-2
の範囲の数）であり、且つ、非水膨脹性ゴム部材におけ
る厚さの最小値T_minと最大値T_maxが次式、T_max =h×T
_min（但し、hは1.0〜2.6の範囲の数）で表される関係を
満足し、前記水膨脹性ゴム部材の厚さは3mm以上であっ
て、前記非水膨張性ゴム部材の断面積と前記水膨脹性ゴ
ム部材の断面積の比が9:1〜2:8であり、複合止水材の断
面積と複合止水材の凹部の見かけの断面積との比が1:0.
1〜0.5である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドセグメン
トやボックスカルバート等の継手部のシール溝に設置さ
れる複合止水材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、市街地などの地下に掘削されるト
ンネル工事の施工にはシールド工法が採られており、ユ
ニット化された多数のセグメントが用いられる。かかる
セグメント間におけるシールドセグメント継手部のシー
ル溝に設置される止水材としては、特開平４−８９１９
８号公報等に開示されているのように、板状の水膨脹性
部材と非水膨脹性部材とを積層した中実構造の複合止水
材が知られている。施工後のシールドセグメント継手部
の目開き量は０ｍｍであることが理想的ではあるが、現
実的には施工時あるいは施工後の種々の変動により目開
きが生じてくる。セグメントのシール部は止水材を圧縮
することにより止水効果を得るため、目開き量が変動す
ると中実構造の止水材では、止水圧が大きく変化してし
まうという問題があった。

【０００３】かかる問題を解消するために、特開平７−
２０８０９０号や特開平８−２３２５９２号公報に開示
された止水材が提案され、これら止水材では中空構造と
したり複数の溝部を構成したりして、目開き量の変化に
対して止水圧の変化を抑制することが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示されているように止水材の構造を中空にしたり
複数の溝部によって構成すると、非水膨脹性部材の厚み
に極端な差を生じ、止水圧が不均一となり、確実な止水
の妨げとなっていた。このように従来技術においては、
シールドセグメント継手部の目開き量の変動に対し、必
ずしも確実な止水を行うことはできなかった。

【０００５】そこで本発明の目的は、セグメントの目開
き量が大きく圧縮率が低い状態でも十分な圧縮応力が得
られ、且つ水膨脹性部材を止水部に広く配置でき、しか
も圧縮応力も均一で、確実な止水を可能にするするセグ
メント継手部の止水材を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のセグメント継手部の複合止水材は、断面形状
が略コ字状乃至略Ｕ字状である非水膨脹性ゴム部材と、
これに外接する水膨脹性ゴム部材とを積層した、シール
ドセグメント継手部等のシール溝に設置される複合止水
材であって、前記非水膨脹性ゴム部材の厚さは２ｍｍ以
上で、複合止水材の断面積をＮｍｍ^２としたとき、Ｋ×
Ｎｍｍ（但し、Ｋは０．３３×１０^−２〜１．８×１０
^−２の範囲の数）であり、且つ、非水膨脹性ゴム部材に
おける厚さの最小値Ｔ_minと最大値Ｔ_maxが次式、Ｔ_max
＝ｈ×Ｔ_min（但し、ｈは１．０〜２．６の範囲の数）
で表される関係を満足し、前記水膨脹性ゴム部材の厚さ
は３ｍｍ以上であって、前記非水膨張性ゴム部材の断面
積と前記水膨脹性ゴム部材の断面積の比が９：１〜２：
８であり、複合止水材の断面積と複合止水材の凹部の見
かけの断面積との比が１：０．１〜０．５であることを
特徴とするものである。

【０００７】上記の如く、本発明の複合止水材は中空状
ではなく単一の凹部を設けた構造とし、かつ非水膨脹性
ゴム部材に所定以上の一様性を付与したことで、セグメ
ントの目開き量が大きく変動しても十分な均一圧縮応力
が得ら、確実な止水をすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のセグメント継手部の複合
止水材を図面に基づき詳細を説明する。図１に、本発明
の一好適例である複合止水部材１を示す。この複合止水
材１は、断面形状が略コ字状である非水膨脹性ゴム部材
３の外表面に、両側面が三角形状に突出した水膨脹性ゴ
ム部材２が積層されて形成されている。

【０００９】本発明においては、非水膨脹性ゴム部材３
の形状を略Ｕ字形としてもよく、またその外表面に積層
される水膨脹性ゴム部材２は、後述するように種々の形
態とすることができるが、セグメントの目開き量が大き
く圧縮率が低い状態でも、十分な均一圧縮応力を得、確
実な止水を行う上で、以下の要件を満足することが重要
である。

【００１０】即ち、前記非水膨脹性ゴム部材の厚さは２
ｍｍ以上で、複合止水材の断面積をＮｍｍ^２としたと
き、Ｋ×Ｎｍｍ（但し、Ｋは０．３３×１０^−２〜１．
８×１０^−２の範囲の数）であり、且つ、非水膨脹性ゴ
ム部材における厚さの最小値Ｔ_ｍｉｎと最大値Ｔ_ｍａｘ
が次式、Ｔ_ｍａｘ＝ｈ×Ｔ_ｍｉｎ（但し、ｈは１．０〜
２．６の範囲の数）で表される関係を満足することを要
する。この要件を満たすことにより、非水膨脹性部材の
厚みに極端な差が生じるのが回避され、止水圧の均一化
を図ることができる。

【００１１】また、前記水膨脹性ゴム部材の厚さは３ｍ
ｍ以上であって、非水膨張性ゴム部材の断面積と水膨脹
性ゴム部材の断面積の比が９：１〜２：８であることを
要する。これにより、非水膨脹性ゴム部材による十分な
圧縮応力が得られると同時に、水膨脹性部材による確実
な止水が行われる。

【００１２】さらに、複合止水材の断面積と複合止水材
の凹部の見かけの断面積との比が１：０．１〜０．５で
ある。凹部の見かけの断面積比が０．５を超えると押圧
効果が有効に作用せず、一方０．１未満であるとセグメ
ントの目開き量が少ない場合に押圧力の逃げ場がなくな
り、セグメント等の破壊を招くおそれがある。

【００１３】本発明において使用する非水膨脹性ゴム部
材は、水分に触れても体積が変化しない特性を有するゴ
ム部材である。かかるゴム部材を構成する非水膨脹性材
料には特に制限はなく、化学工業技術分野で利用されて
いる樹脂の弾性材料を使用することができ、天然ゴム、
合成ゴム、例えばエチレン・プロピレン・ジエン・ターポ
リマー（ＥＰＤＭ）等のゴム系樹脂及び該ゴム系樹脂の
加硫物を好ましく使用することができ、特に上記ゴム系
樹脂の加硫物を好ましく使用することがことができる。

【００１４】また、本発明において使用する水膨脹性ゴ
ム部材は、水分を吸収することにより膨脹する特性を有
するゴム部材である。かかる水膨脹性ゴム部材を構成す
る水膨脹性材料は、種々のものを使用することができ、
水膨脹性物質、又は該水膨脹性物質に非水膨脹性樹脂を
混練した水膨脹性材料等を使用することができる。

【００１５】前記水膨脹性物質としては、水膨脹性ポリ
ウレタン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルア
ルコール、ポリエチレングリコール、ヒドロキシエチル
セルロース、メチルセルロース、デンプン−アクリル酸
共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体及びこれ
らの共重合体の塩、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニル
アルコール−無水マレイン酸共重合体及びこれらの架橋
物、ビニルエステル、エチレン系不飽和カルボン酸及び
そのケン化物等が挙げられるが、好ましくは水膨脹性ポ
リウレタン樹脂である。

【００１６】かかる水膨脹性ポリウレタン樹脂の代表的
な例としては、一般式、Ｒ［（ＯＲ’）n ］p 〔式中、Ｒは多価アルコール残基、（ＯＲ’）はオキシ
エチレン基と炭素原子数３〜４のアルキレン基とからな
るポリオキシアルキレン鎖（但し、オキシエチレン基の
割合は（ＯＲ’）全体の２０〜１００重量％を占め
る）、ｎはオキシアルキレン基の重合度を示す数で、水
酸基当量が２００〜２５００となるに相当する数、ｐは
２〜８、好ましくは２〜４の数〕で示されるポリエーテ
ルポリオールの一種または二種以上の混合物と、ポリイ
ソシアネートとを反応せしめて得られる末端ＮＣＯ含量
１〜１２％、好ましくは２〜７重量％の末端ＮＣＯ基含
有ウレタンプレポリマーが挙げられる。

【００１７】上記多価アルコールとしては、例えば二価
アルコール（例えばエチレングリコール、プロピレング
リコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコ
ール等）、三価アルコール（例えばグリセリン、トリオ
キシイソブタン、１，２，３−ブタントリオール、１，
２，３−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，３
−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタ
ントリオール、２−エチル−１，２，３−ブタントリオ
ール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−
ヘキサントリオール、４−プロピル−３，４，５−ヘプ
タントリオール、２，４−ジメチル−２，３，４−ペン
タントリオール、ペンタメチルグリセリン、１，２，４
−ブタントリオール、１，２，４−ペンタントリオー
ル、トリメチロールプロパン等）、四価アルコール（例
えばエリトリット、ペンタエリトリット、１，２，３，
４−ペンタンテトロール、２，３，４，５−ヘキサンテ
トロール、１，２，３，５−ペンタンテトロール、１，
３，４，５−ヘキサンテトロール等）、五価アルコール
（例えばアドニット、アラピット、キシリット等）、六
価アルコール（例えばソルビット、マンニット、イジッ
ト等）等を例示することができる。

【００１８】また、上記一般式で示されるポリエーテル
ポリオールは、かかる多価アルコールに常法によりエチ
レンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサ
イドを所望の分子量となるように、且つエチレンオキサ
イド基含量が所望の含量となるように付加せしめること
によって製造することができる。また、エチレンオキサ
イドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドとはラ
ンダム状でもブロック状に付加してよい。また、上記ポ
リエーテルポリオール中のオキシエチレン基の重量割合
は２０〜１００重量％がよく、２０重量％未満では水膨
脹性が不十分となることがあるので好ましくない。

【００１９】ポリイソシアネートとしては任意のもの、
例えば、１，４−ブタンジイソシアネート、１，６−ヘ
キサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、１，
５−ビス−イソシアナト−１，３，５−トリメチルシク
ロヘキサン、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）−
ベンゼン及びメチルシクロヘキサンジイソシアネート等
を使用することができる。脂肪酸トリイソシアネートは
部分的に併用しうる。芳香族ポリイソシアネートも使用
することができ、任意の芳香族ジイソシアネート、例え
ば２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートま
たはそれらの混合物、４，４’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−
４，４’−ジイソシアネート、ｍ−またはｐ−フェニレ
ンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネ
ート及びそれらの異性体を例示することができる。

【００２０】カルボジイミド基、ウレトジオン基、ウレ
タン基、ウレトイミン基、ビウレット基またはイソシア
ヌレート環を含有する芳香族ポリイシシアネートも使用
できる。

【００２１】上述のようにして得られるイソシアネート
基含有プレポリマーは、単独で使用することも可能であ
り、また活性水素化合物と混合、硬化させて使用するこ
とも可能である。

【００２２】かかる活性水素化合物とは、１分子当たり
２〜６個の活性水素基を有し、且つ活性水素基当たりの
平均分子量が３０〜１５，０００なるボリオール、ポリ
アミン、またはそれらの混合物であって、例えば、エチ
レングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリ
ン、トリメチロールプロパン等の低分子量ジ又はトリオ
ール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド
−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレング
リコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド
の如きアルキレンオキサイドとグリセリン、トリメチロ
ールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールの如き
低分子量トリオール又はペンタエリスリトールの如き低
分子量テトラオール又はソルビトールの如き低分子量ヘ
キサオールとの重合物、エチレンジアミン、４，４−メ
チレンビス−１−クロロアニリン等のポリアミン又はそ
れらと上記アルキレンオキサイドとの重合物が挙げられ
る。

【００２３】イソシアネート基含有プレポリマーと活性
水素化合物との反応に際しては、一般にイソシアネート
基と活性水素化合物との反応を促進させる従来公知の触
媒、例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、
Ｎ−モルホリン、スタナスオクトエート、ジブチルジラ
ウレート等を添加することができる。

【００２４】上記イソシアネート基含有プレポリマーに
おける上記ポリイソシアネートと上記活性水素化合物の
使用割合は、〔ＮＣＯ〕／〔Ｈ^＋〕比が、好ましくは
０．８〜１．４、より好ましくは１．０〜１．２の範囲
である。

【００２５】上記水膨脹性物質と混練することができる
非水膨脹性樹脂としては天然ゴム、合成ゴム、例えばＥ
ＰＤＭ等のゴム系樹脂、ポリ塩化ビニル及びその共重合
体等の塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂に可塑材を
併用した軟質塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン及びそれらの共重合体、シリコン樹脂等が挙げ
られ、これらのなかでもゴム系樹脂が好ましい。

【００２６】本発明の複合止水材は、図２に示すよう
に、シールド工法に用いられるセグメント継手部５、
５’の各シール溝７、７’に設置される。前記複合止水
材１をシール溝７に設置する場合は、図３に示すよう
に、セグメントを組立てたときにシール溝７、７’部分
の該複合止水材１の水膨脹性ゴム部材２、２’が接触す
るように設置する。

【００２７】次に、本発明の要件を満足する他の形状の
複合止水材の好適例を図４乃至図７に基づいて説明す
る。

【００２８】図４に示す複合止水材１は、非水膨脹性ゴ
ム部材３の断面形状が略Ｕ字形状であり、この外周面に
水膨脹性ゴム部材２が両側面を三角形状に突出して積層
され、凹部４が設けられている。

【００２９】図５に示す複合止水材１は、非水膨脹性ゴ
ム部材３の断面形状が略コ字状で、その側面中心部８が
開口部９より幅広状であり、この外周面に水膨脹性ゴム
部材２が両側面を三角形状に突出して積層され、凹部４
が設けられている。

【００３０】図６に示す複合止水材１は、図５に示す非
水膨脹性ゴム部材３が一様に肉厚となった形態で中心部
８が開口部９より幅広状に形成されて凹部４が設けら
れ、この非水膨脹性ゴム部材３の上面に断面台形状の水
膨脹性ゴム部材２が嵌挿されているとともに、凹部４の
両脇下部に夫々断面台形状の水膨脹性ゴム部材２が嵌挿
されている。

【００３１】図７に示す複合止水材１は、図６と同様
に、図５に示す非水膨脹性ゴム部材３が一様に肉厚とな
った形態で中心部８が開口部９より幅広状に形成されて
凹部４が設けられ、この非水膨脹性ゴム部材３の上面全
面に断面薄板状の水膨脹性ゴム部材２が積層されると共
に、凹部４の両脇側面下部に夫々断面薄板状の水膨脹性
ゴム部材２が積層されている。

【００３２】本発明の複合止水材において、非水膨脹性
ゴム部材の断面形状を略コ字状または略Ｕ字形状とする
場合、その側壁部とシール溝７の面とで構成される角度
θ（図８）は、実用上強度面を考慮すると６０〜９０°
が好ましい。

【００３３】なお、本発明の複合止水部材は、必ずしも
その側面がシール溝７の全面に接触している必要はな
く、例えば図９に示すように、断面形状を台形状とした
非水膨脹性ゴム部材３に台形状の凹部４を設け、この非
水膨脹性ゴム部材３の上面一部分に断面台形状の水膨脹
性ゴム部材２を嵌挿すると共に、凹部４の両脇底部に断
面台形状の水膨脹性ゴム部材２を夫々嵌挿してもよい。

【００３４】

【実施例】次に、本発明を実施例および比較例に基づき
説明する。次に、複合止水材の止水性能試験を図１０乃
至図１４に基づいて説明する。

【００３５】図１２に示す本発明の複合止水材及び図１
３、１４に夫々示す比較のための各複合止水材２０、２
１をシール溝７に夫々接着剤で貼り付た。なお、比較例
１として使用した複合止水材２０は、図１３に示すよう
に、下部に複数の凹部が設けられている。また、比較例
２として使用した複合止水材２１は、図１４に示すよう
に、複数の凹部と、水膨脹性ゴム部材部分に複数の中空
部がそれぞれ設けられている。図中の数値の単位はいず
れもｍｍである。また、各止水材のパラメーターは下記
の表１に示す通りである。

【００３６】

【表１】

【００３７】図１０に示すように、かかる複合止水材を
設置した後、所定の厚さのスペーサー１０をシール溝７
の外側に配置し、ボルト、ナットで試験装置３０を組み
立てた。次いで、図１１に示すように水圧ポンプ３１を
取り付け、セグメントの内側に水道水を満たした後、圧
力計３２を取り付けた。

【００３８】まず、水圧を１Ｋｇｆ／ｃｍ²とし、３分
間保持して漏水が無いことを確認して、更に水圧を１Ｋ
ｇｆ／ｃｍ²上昇させた。以降順次同様に昇圧させ、初
めて漏水が確認された水圧の１ステップ前の水圧を止水
圧とした。止水性能試験は目開き量を６ｍｍおよび７ｍ
ｍで行った。得られた結果は下記の表２に示す通りであ
る。

【００３９】

【表２】

【００４０】通常、この種の止水にあっては、予想され
る最大の目開き量を６ｍｍと予想し、その状態で７Ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２の止水圧の得られることを実用化の目安とし
ていることが多いが、本発明の複合止水材は、このよう
な目開き量においては余裕のある十分な止水圧を得るこ
とができ、更に予想を超える目開き量となった場合にお
いても必要十分な止水圧を得ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のセグ
メント継手部の複合止水材は、セグメントの目開き量が
大きく圧縮率が低い状態でも、十分な圧縮応力が得られ
る。また、水膨脹性部材を止水部に広く配置できると共
に、圧縮応力も均一となり、確実な止水を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセグメント継手部の複合止水材の断面
図である。

【図２】セグメントの断面図である。

【図３】複合止水材を設置した状態で表す断面図ある。

【図４】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図５】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図６】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図７】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図８】複合止水材の拡大断面図である。

【図９】他の実施例による複合止水材の断面図である。

【図１０】試験装置の断面図である。

【図１１】試験装置の分解斜視図である。

【図１２】実施例で使用した本発明の複合止水材の断面
図である。

【図１３】比較例１として使用した複合止水材の断面図
である。

【図１４】比較例２として使用した複合止水材の断面図
である。

【符号の説明】

１複合止水材２水膨脹性ゴム部材３非水膨脹性ゴム部材４凹部５セグメント７シール溝８中心部９開口部１０スペーサー２０複合止水材２１複合止水材３０試験装置３１水圧ポンプ３２圧力計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状が略コ字状乃至略Ｕ字状である
非水膨脹性ゴム部材と、これに外接する水膨脹性ゴム部
材とを積層した、シールドセグメント継手部等のシール
溝に設置される複合止水材であって、前記非水膨脹性ゴ
ム部材の厚さは２ｍｍ以上で、複合止水材の断面積をＮ
ｍｍ²としたとき、Ｋ×Ｎｍｍ（但し、Ｋは０．３３×
１０^-2〜１．８×１０^-2の範囲の数）であり、且つ、非
水膨脹性ゴム部材における厚さの最小値Ｔ_minと最大値
Ｔ_max が次式、Ｔ_max ＝ｈ×Ｔ_min（但し、ｈは１．０
〜２．６の範囲の数）で表される関係を満足し、前記水
膨脹性ゴム部材の厚さは３ｍｍ以上であって、前記非水
膨張性ゴム部材の断面積と前記水膨脹性ゴム部材の断面
積の比が９：１〜２：８であり、複合止水材の断面積と
複合止水材の凹部の見かけの断面積との比が１：０．１
〜０．５であることを特徴とするセグメント継手部の複
合止水材。