JPH06101400A - 注入止水工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 コロイダルシリカを主成分とする止水材、水
溶性ウレタンを水で希釈した止水材、又は両者の混合止
水材を漏水部あるいは空洞部に注入することを特徴とす
る注入止水工法。もしくは、コロイダルシリカを主成分
とする止水材を漏水部あるいは空洞部に注入後、水溶性
ウレタンを水で希釈した止水材あるいはコロイダルシリ
カを主成分とする止水材と水溶性ウレタンを水で希釈し
た止水材との混合止水材を漏水部あるいは空洞部に注入
することを特徴とする注入止水工法。 【効果】 無公害で、耐水圧性、耐久性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は注入止水工法に関する。
更に詳しくは、トンネル一般構築物のコンクリート壁ま
たは、セグメント継ぎ目からの漏水あるいはコンクリー
ト壁の裏側に出来た空洞における湧水を止水することに
より、漏水による支障を防ぎ、また地盤の崩壊を防止す
る注入止水工法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
漏水部或いは空洞部に水ガラス系注入剤を充填し、止水
することは行われている。しかしながら、漏水部に適用
する場合には、水で希釈され硬化しなくなるのを防ぐた
めに、瞬結処方が使用されている。この場合には、硬化
剤の使用量は比較的多いが、それでも水ガラスのナトリ
ウムを中和するのに必要な量の５割程度にすぎず硬化物
は強アルカリ性であるため、土壌、水質汚染の問題が発
生する。さらに、この様な硬化物は、通常の地盤注入の
場合でも流水により、シリカが徐々に溶脱し、半年程度
で殆ど無くなってしまう場合さえある。このような注入
剤を止水材として使用した場合に耐久性がないことは明
らかである。

【０００３】他方、空洞部に充填する場合には、硬化時
間を長くし、空洞部が完全に充填される様な配合にしな
ければならない。このような配合で得られる硬化物は、
上記漏水部に使用するものより、アルカリ残量が多く、
シリカも溶脱し易いため、公害の問題は言うに及ばず、
硬化物の耐久性が極めて劣るものである。

【０００４】漏水部の止水をする場合で、特に漏水圧が
大きい場合には、止水材は、注入後瞬時に硬化し、水で
希釈されないものである必要があり、水圧に耐えるだけ
の強度を有する硬化物でなければならない。また、空洞
部に充填する場合で、特に空洞部に水が充満している場
合には、注入剤の水による希釈を極力少なくし、また、
注入剤の注入と充満水の水抜きを同時に行わないと、弱
い部分に過大な圧力がかかって地盤が崩壊する恐れがあ
る。また、空洞部が大きい場合には、完全に充填するこ
とは比較的困難であり、漏水部等から注入剤の逸出がお
こるため、注入剤の硬化性、流動性の調節が必要であ
る。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明者等は鋭意検討の結果、
無公害で、耐水圧性、耐久性に優れた止水材を見出し、
本発明の注入止水工法を完成するに至った。

【０００６】即ち本発明は、コロイダルシリカを主成分
とする止水材、水溶性ウレタンを水で希釈した止水材、
又は両者の混合止水材を漏水部あるいは空洞部に注入す
ることを特徴とする注入止水工法に関する。又、本発明
はコロイダルシリカを主成分とする止水材を漏水部ある
いは空洞部に注入後、水溶性ウレタンを水で希釈した止
水材あるいはコロイダルシリカを主成分とする止水材と
水溶性ウレタンを水で希釈した止水材との混合止水材を
漏水部あるいは空洞部に注入することを特徴とする注入
止水工法に関する。

【０００７】本発明において、コロイダルシリカを主成
分とする止水材とは、コロイダルシリカに硬化剤として
の無機塩、あるいはさらにゲル化時間調整剤を配合した
ものである。

【０００８】硬化剤の使用量は重量比で、無機塩／SiO₂
＝0.05〜0.4 とするのが好ましい。無機塩がアルカリ金
属の中性塩の場合は上記比率は 0.1〜0.4 程度がよく、
アルカリ土類金属の中性塩の場合は0.05〜0.2 程度が好
ましい。またゲル化時間調整剤は、硬化時間が30分以下
となるように配合するのが好ましい。

【０００９】本発明のコロイダルシリカとは、市販の中
性シリカゾル、即ち、水ガラス希釈液をイオン交換樹脂
に通して、脱アルカリした後、これを加熱等により分子
量数万あるいはそれ以上に縮合安定化し、次いでSiO₂含
量20〜30％に濃縮したものであり、直径10μm 程度の粒
子の分散体である。また、無機塩としては、中性塩が好
ましく、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシ
ウム、硫酸マグネシウム及び珪曹等があり、ゲル化時間
調整剤としては、酸性芒硝、硫酸、燐酸等がある。

【００１０】硬化時間を長くする場合には、主剤または
硬化剤側に、少量の酸例えば硫酸を添加する。また、瞬
結にしようとして硬化剤を多量に添加すると、コロイダ
ルシリカは、前記した如く分子量が大きいため、沈澱状
のゲル化物となる。ただし、この硬化物は、コロイダル
シリカが既にナトリウムを除去し、高分子化してあるた
めに、シリカの溶脱が極めて小さく、次第に反応が進行
し、硬化物全体として強度が増大する。このような配合
は空洞部に注入するものとしては好ましいが、充満水が
ある場合や漏水が有る場合には好ましくない。

【００１１】漏水部を止水する場合には、その水圧に応
じて止水材の硬化時間を適宜選択出来るが、ゲルタイム
の短い方が好ましい。

【００１２】また、巨大な空洞を充填する場合には、硬
化時間が長くても良く、注入圧を加える事が出来る場合
には、通常割裂注入と言われるように、ゲル化物の更に
先まで充填する事が出来る。コロイダルシリカ系（アル
カリ側硬化物）は、硬化直後ゲル強度が弱いため、巨大
な空洞を充填するのに特に適している。止水材には、適
用場面の状況に応じて充填材、例えば川砂、ベントナイ
ト、炭カル、スラグ等を添加する事が出来る。空洞部を
充填する場合には、硬化物の強度は、10 kgf／cm² 以下
で充分である。

【００１３】本発明に使用されるコロイダルシリカを主
成分とする止水材の代表的な配合と硬化性を示す（単
位：重量部）。

【００１４】

【表１】

【００１５】次に本発明の水溶性ウレタンを水で希釈し
た止水材に使われる水溶性ウレタンとしては、次に示す
水膨潤性ウレタンプレポリマー又は非水膨潤性ウレタン
プレポリマーが挙げられる。

【００１６】 一般式 R〔(OR₁)_nOH〕_p （Ｉ） 〔式中R は多価アルコール残基、(OR₁)_nは炭素数３〜４
のアルキレン基を有するオキシアルキレン基とオキシエ
チレン基とを有す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ポリオキシアルキレン鎖全分子
量の50〜90％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 500〜4000になるに相当する
数、p は２〜８の数〕で示されるポリエーテルポリオー
ルの一種又は二種以上の混合物をポリイソシアネートと
反応せしめて得られる末端NCO基含量1.5〜10％の水膨潤
性ウレタンプレポリマー。

【００１７】 一般式 R₂〔(OR₃)_mOH〕_q （II） 〔式中R₂は多価アルコール残基、(OR₃)_mは炭素数３〜４
のアルキレン基を有するポリオキシアルキレン鎖、m 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 5
00〜4000になるに相当する数、q は２〜８の数〕で示さ
れるポリエーテルポリオールの一種又は二種以上の混合
物をポリイソシアネートと反応せしめて得られる末端 N
CO基含有非水膨潤性ウレタンプレポリマー。

【００１８】上記水膨潤性ウレタンプレポリマー及び非
水膨潤性ウレタンプレポリマーは単独でも併用でも使用
できるが、併用すると水膨潤能力を調整することで、硬
化物の耐水圧が調整できる。

【００１９】これらのウレタンプレポリマーは、水に対
して 0.5〜30重量％の濃度で希釈して用いるのが好まし
い。

【００２０】本発明において、コロイダルシリカを主成
分とする止水材と水溶性ウレタンを水で希釈した止水材
を混合して用いる場合は、ウレタンプレポリマー 0.5〜
30重量％に対して、コロイダルシリカ99.5〜70重量％と
なる様に配合するのが好ましい。

【００２１】コロイダルシリカを主成分とする止水材を
注入後、水溶性ウレタンを水で希釈した止水材あるいは
コロイダルシリカを主成分とする止水材と水溶性ウレタ
ンを水で希釈した止水材との混合止水材を注入する場合
は、コロイダルシリカを主成分とする止水材が未硬化で
も硬化後でもよい。硬化物の耐水圧が特に必要とされる
場合は、水溶性ウレタンを水で希釈した止水材を多く使
用することが必要で、このような場合はコロイダルシリ
カを主成分とする止水材を注入後、未硬化の状態で注入
するのがよい。また硬化物の耐水圧がそれほど必要とさ
れない場合は、水溶性ウレタンを水で希釈した止水材を
少なく用いればよく、このような場合はコロイダルシリ
カを主成分とする止水材を注入後、硬化してから注入す
ればよい。

【００２２】コロイダルシリカを主成分とする止水材と
水溶性ウレタンを水で希釈した止水材あるいはコロイダ
ルシリカを主成分とする止水材と水溶性ウレタンを水で
希釈した止水材との混合止水材の使用割合は、漏水状況
に応じて適宜設定できるが、体積比で１：９〜９：１の
範囲内で調整できる。なお、硬化物の耐水圧をほとんど
必要としない場合は、水溶性ウレタンを水で希釈した止
水材あるいはコロイダルシリカを主成分とする止水材と
水溶性ウレタンを水で希釈した止水材との混合止水材
は、外部と接する部分に、乾燥防止又は完全止水（コン
クリート面が乾燥する程度の止水）のために、注入口付
近に少量注入すれば充分である。

【００２３】水溶性ウレタンの硬化物は、乾燥しにくく
耐水圧性が大きい。又コロイダルシリカの硬化物は完全
無機系であり、耐久性が優れている。両者を併用した場
合は長期間完全に止水することができる。

【００２４】コロイダルシリカを主成分とする止水材と
水溶性ウレタンを水で希釈した止水材は、単独で使用す
る場合も併用する場合も、地盤の状況、漏水量、空洞部
の容積などに応じて、使用量を決めることができる。

【００２５】

【実施例】

実施例１ 表１の配合No．７の止水材を下記のアクリル製止水テス
ト装置に注入し、止水状況及び耐水圧を測定した。 ・アクリル製止水テスト装置 縦 102cm、横19.5cmの２枚のアクリル板を間隔１mmとな
る様に、周辺部にゴムパッキンを挟んでボルトで締めつ
けた。前面に注入口及び水抜き口を数カ所あけたもの
に、止水コックをセットしたものである。測定方法及び
結果は以下の通りである。上部コックから0.2kgf／cm²
の加圧水をモールド内に流し込み、上部の他方のコック
から加圧水が流れ出るようにした。モールド内は加圧水
で充満された。下部コックから0.8kgf／cm² の注入圧で
注入剤を33秒間注入した。モールド内は完全に注入剤の
硬化物で充填され、加圧水は流出口から出なくなった。
１日後 0.7kgf／cm²の加圧水をかけたが漏水しなかっ
た。４日後２kgf／cm²の加圧水をかけたが漏水しなかっ
た（耐水圧２kgf／cm²という）。

【００２６】実施例２ 実施例１と同様にして、C-50（旭電化製、水溶性ウレタ
ン）の５％水希釈液をアクリル製止水テスト装置に注入
した。硬化後、下部コックから２ kgf／cm² の加圧水を
かけたが漏水しなかった。なお、上記C-50は次のように
して製造した。グリセリンにプロピレンオキシドとエチ
レンオキシドをランダムに付加せしめて得られた分子量
7000、オキシエチレン基含量80％の三官能ポリエーテル
20部とプロピレングリコールにプロピレンオキシドとエ
チレンオキシドをランダムに付加せしめて得られた分子
量5000、オキシエチレン基含量70％の二官能ポリエーテ
ル80部とを混合し、この混合物にトリレンジイソシアネ
ートを加えて90℃で３時間反応せしめNCO含量2.0％の水
膨潤性ウレタンプレポリマーを得た。

【００２７】実施例３ 表１の配合７のコロイダルシリカ系止水材を実施例１の
アクリル製止水テスト装置に0.5kgf／cm² の注入圧で注
入し、硬化後、C-50の５％水希釈液を0.8kgf／cm² の注
入圧で注入した。注入口の付近にウレタン硬化物が出
来、コロイダルシリカ系硬化物を含めた全体の約１／10
がウレタン硬化物となった。１日後、ウレタン注入口か
ら耐水圧テストを行ったところ５kgf／cm²でも漏水しな
かった。

【００２８】実施例４ 10部の下記水溶性ウレタン１を、 200部のパーマロック
AT−30と均一に混合し、実施例１のアクリル製止水テス
ト装置に0.5kgf／cm² の注入圧で注入した。１日後、注
入口から耐水圧テストを行ったところ7kgf／cm² でも漏
水しなかった。 水溶性ウレタン１（旭電化工業（株）製） 実施例２のC-50と同様に製造され、分子量7000、エチレ
ンオキシド含量80％、 NCO含量 3.5％である。

【００２９】実施例５ 表１の配合No．７のコロイダルシリカ系止水材を実施例
１のアクリル製止水テスト装置に0.5kgf／cm² の注入圧
で注入し、硬化後、実施例４で使用したコロイダルシリ
カと水溶性ウレタン１混合溶液を1.0kgf／cm² の注入圧
で注入した。注入口の付近にコロイダルシリカ−水溶性
ウレタン１の硬化物が全体の約４／10となっており、耐
水圧は7kgf／cm² でも漏水しなかった。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コロイダルシリカを主成分とする止水材
   を漏水部あるいは空洞部に注入することを特徴とする注
   入止水工法。
2. 【請求項２】 水溶性ウレタンを水で希釈した止水材を
   漏水部あるいは空洞部に注入することを特徴とする注入
   止水工法。
3. 【請求項３】 コロイダルシリカを主成分とする止水材
   と水溶性ウレタンを水で希釈した止水材との混合止水材
   を漏水部あるいは空洞部に注入することを特徴とする注
   入止水工法。
4. 【請求項４】 コロイダルシリカを主成分とする止水材
   を注入後、水溶性ウレタンを水で希釈した止水材あるい
   はコロイダルシリカを主成分とする止水材と水溶性ウレ
   タンを水で希釈した止水材との混合止水材を漏水部ある
   いは空洞部に注入することを特徴とする注入止水工法。