JPH07126607A - 水膨潤性止水材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリート打継ぎ部位の漏水防止に用いる
優れた水膨潤性止水材を提供する。 【構成】 止水材として、アクリロニトリル系重合体に
高濃度アルカリ金属水酸化物水性溶液を作用せしめてな
る親水性架橋重合体を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート打継部位
に埋設され、この部位からの漏水を阻止する目的で用い
られる水膨潤性止水材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、高吸水性ポリマーを使用した土木
建築用止水材が広汎に使用されて来ている。こうした水
膨潤性止水材は、セグメント間の止水用途として例え
ば、高吸水性ポリマーをゴム、プラスチック等の固定材
と混合、成型し、コンクリート打継ぎ部位に施工し、漏
水を防止している。

【０００３】これは、一次コンクリートと二次コンクリ
ートとの間に水膨潤性止水材を施工する事によって、外
部より浸潤してくる土壌中に含まれる地下水等による漏
水を止水材中の高吸水性ポリマーが膨潤し、ゴム等の固
定材を押し広げ、成型品である水膨潤性止水材全体が傍
聴する作用の結果、止水材が一次コンクリートと二次コ
ンクリートとの双方に対して圧着し、この圧着力によっ
て打継ぎ部位からの漏水を防止しようとするものであ
る。

【０００４】こうした水膨潤性止水材の組成として、従
来、以下の様なものが知られている。

【０００５】親水性基であるポリオキシエチレングリ
コール等を用いて重合した水膨潤性ポリウレタンを高分
子弾性体中に混合した組成物。 高分子弾性体に水膨潤性ポリウレタンをグラフトした
化合物。 吸水性無機フィラー（シリカゲル、ホワイトカーボ
ン、ベントナイト）や有機吸水性物質（架橋ポリアクリ
ル酸ソーダ等）を高分子弾性体に配合した組成物。

【０００６】しかし、これらの組成物ではコンクリート
打継ぎ部位よりの漏水を防止する為に最低限必要な膨潤
率を水膨潤性止水材に付与する為には、本来疎水性であ
る高分子弾性体に対し、吸水性物質を大量に配合する事
が不可欠であった。

【０００７】こうした水膨潤性止水材では、高価な吸水
性物質を大量に配合させている為、コストが上昇し、ま
た高分子弾性体をベースとしているために打ち継ぎ部位
の間隙の変化に追従する性能も低く、更に水膨潤性止水
材を長期間使用するうち、吸水性物質の一部が溶出し、
水膨潤倍率が著しく低下してしまうという問題点があっ
た。

【０００８】また、ポリオキシエチレングリコールをポ
リウレタン樹脂等に適用した水膨潤性止水材は、セメン
トのアルカリによる加水分解が発生するためか耐久性に
劣る。

【０００９】以上の問題を解決すべく、従来よりも少量
の吸水性物質の含有率で従来の水膨潤止水材同等の漏水
防止効果を有する方策として、吸水により膨潤する水膨
潤性物質と固定材としての高分子弾性体とを含有する水
膨潤性止水材の高分子弾性体中に、親水性短繊維を含有
させることを特徴とする水膨潤性止水材がある。

【００１０】しかし、以上のような方法では高分子弾性
体中に親水性短繊維が突出した構成を成しているため、
コンクリート打継ぎ部への密着性が劣るばかりでなく、
親水性短繊維をつたって流れ込む流水による水膨潤性物
質の膨潤により、経日的に親水性短繊維の周辺の高分子
弾性体も膨張し、ひいては親水性短繊維の抜けおち、水
膨潤性物質の流失等の問題による水膨潤性止水材の性能
低下の問題は解決されるに至らなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
では、高分子弾性体によってコンクリート打継ぎ部の間
隙変化に追従する方策をとっていた為、コンクリート打
継ぎ面と高分子弾性体との密着性が絶えず問題視されて
きた。というのも高分子弾性体はおのずとその弾性変化
域に限界があり、コンクリート打継ぎ用途という特性か
ら必ずしもその間隙は一定ではなく、経日的にも地盤変
動とともに絶えず変化するものであり、故に、ある程度
はその間隙の変化に追従する性能のものが要求される。

【００１２】しかしながら、従来技術の範疇ではコンク
リート打継ぎ部位の間隙の変化に追従できる性能を有す
るものはなく、さらには、高分子弾性体の特性から、経
日的な劣化による厚みの低減は否めず、従来技術で列記
したように水膨潤性物質の混率を変え、なんとか施工当
初の止水性能は満足するものの、経日的な吸水性物質の
流失は防止出来ず、これらの問題点は解決されずに持ち
越されてきたのが現状であった。

【００１３】このような従来技術の問題点であったコン
クリート打継ぎ部位の間隙の変化に追従し、施工当初の
止水性能が経日的に衰えること無く、さらにはコンクリ
ート打継ぎ部位の表面平滑性を要求せずとも容易に施工
が行なわれる水膨潤性止水材を提供しようとするのが本
発明の目的である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は以下の構成を成すものである。すなわち、
本発明は、吸水により膨潤する水膨潤性物質を用いたコ
ンクリート打継ぎ部位の水膨潤性止水材に於いて、前記
水膨潤性物質としてアクリロニトリル系重合体に高濃度
アルカリ金属水酸化物水性溶液を作用せしめてなる親水
性架橋重合体を用いる事を特徴とし、前記水膨潤性物質
から構成される止水材の空隙率が２０％以上、９８％未
満、膨潤倍率が３０倍以上、３５０倍未満であり、止水
材の無負荷状態での厚みが、施工時のコンクリート打継
ぎ部間隙の１．３倍以上、１０倍未満である事を特徴と
する水膨潤性止水材を用いることによって解決される。

【００１５】さらに具体的に本発明を説明すると、水膨
潤性物質はアクリロニトリル系重合体に高濃度アルカリ
金属水酸化水性溶液を作用せしめてなる親水性架橋重合
体を用いる事を特徴とする。

【００１６】すなわち、この場合の水膨潤性物質とは水
膨潤性繊維を意味し、アクリル繊維で形成された芯とな
る内層と、その内層を囲繞するように配設されている、
高吸水性で吸水後膨潤するように加工処理された外層と
を有する二重構造の水膨潤性繊維（商品名ランエース、
東洋紡績製）が採用される。この水膨潤性繊維は芯とな
るアクリル繊維の持つ捲縮及びそれに伴う崇高性と外層
が持つ高吸水ポリマーとしての機能との２つの機能を併
せ持つ複合機能繊維である。環境に対する安全性につい
ても土壌汚染の原因となるような残留成分は含まれてお
らず、地球環境を守ろうとする傾向が加速される中、極
めて有意義な未知の可能性を秘めた素材であると言え
る。

【００１７】この水膨潤性繊維を使用することの利点
は、芯となるアクリル繊維の持つ捲縮及びそれに伴う崇
高性と外層が持つ高吸水ポリマーとしての機能との２つ
の機能を併せ持つ為、止水材として採用される際、アク
リル繊維の持つ捲縮性が適度な弾力性を有し、施工の際
のコンクリート打継ぎ部位の間隙の変化に柔軟に密着可
能となる。さらには、施工後の地盤変動に伴う間隙の変
化にも従来以上の追従性能を有し、水膨潤性繊維を使用
している為、吸水性物質の流出も無く、極めて優れた形
態安定性を示す。

【００１８】さらには、施工後の地中を流れる水と接し
た場合、外層が持つ高吸水ポリマーとしての機能が働
き、コンクリート打継双方の面に対し、強い圧着力を生
じる。この圧着力の効果により流水面に対し完全な止水
面が形成される訳である。

【００１９】また、この水膨潤性繊維の特徴として膨潤
は繊維軸方向には起こらず、施工後も極めて優れた形態
安定性を示すのはこの理由によるものである。

【００２０】そして、水膨潤性物質から構成される止水
材の空隙率は２０％以上、９８％未満である事が好まし
い。止水材の空隙率が２０％未満である場合には、水膨
潤性止水材の未膨潤状態でのコンクリート打継ぎ部位の
間隙の変化に柔軟に対応することが困難となり、さらに
は地中を流れる水と接した場合の膨潤に際し、繊維どう
しがお互いに拘束し合い、ひいては膨張が抑えられ、過
剰品質となってしまう恐れがある。

【００２１】また、水膨潤性物質から構成させる止水材
の膨潤倍率が３０倍以上、３５０倍未満であることが望
ましい。止水材の膨潤倍率が３０倍未満である場合に
は、水膨潤性止水材として、本発明の最大の効果でもあ
るコンクリート打継ぎ部位の間隙の変化に柔軟に対応す
る圧着力が低下する傾向となり、止水効果が弱くなり好
ましくない。

【００２２】さらに、水膨潤性物質から構成される止水
材の膨潤倍率は３５０倍未満であることが望ましい。３
５０倍以上の膨潤率を有するものを作製する事は、技術
的に困難であると同時に膨潤ゲルとアクリル繊維との結
合力が著しく低下する傾向となり好ましくない。より好
ましい範囲としては１００倍〜２００倍程度が挙げられ
る。この意味からも１００倍から１５０倍の膨潤倍率を
持つ東洋紡績（株）製、商品名：ランエースは本分野に
於ける水膨潤性止水材として最も適した性能を有する素
材であると言える。

【００２３】そして、水膨潤性物質から構成される止水
材の無負荷状態での厚みが、施工時のコンクリート打継
ぎ部間隙の１．３倍以上、１０倍未満であることが必要
となる。１．３倍未満である場合には、施工時（未膨潤
時）のコンクリート打ち継ぎ部位間隙に密着し、安定し
た形態を保とうとする力が弱く、流水圧等により、容易
にコンクリート打ち継ぎ部よりはみでてしまい、外観不
良及び止水性能の低下といった問題が顕在化してくる。

【００２４】さらに、水膨潤性物質から構成される止水
材の無負荷状態での厚みが、施工時のコンクリート打ち
継ぎ部位間隙の１０倍未満であることが望ましい。１０
倍以上の厚みを有する止水材は施工時の取扱い性が悪
く、コンクリート打ち継ぎ部位に正確に施工することが
難しく、外観不良を起こしやすいという問題が発現す
る。さらには、流水と接触後の膨潤状態を考慮すれば膨
潤が約束される傾向が強く、いずれにしても好ましくな
い。以上の理由から、より好ましい範囲としては２倍〜
７倍が適当である。

【００２５】

【実施例】図１に示される様なコンクリート製の打ち継
ぎ面を想定した止水圧測定機を用い、５kg／cm² ×１時
間の止水性能を評価した。さらに、施工後の地殻変動を
想定したモデル試験として、故意に打ち継ぎ面の間隙を
３倍に変更した試験を実施し、膨潤性止水材の止水性能
を評価した。

【００２６】

【実施例１】アクリルニトリル系重合体に６．０ｍｏｌ
／１０００ｇ溶液以上の高濃度アルカリ金属水酸溶液を
作用せしめた親水性架橋重合体（東洋紡績（株）製、商
品名ラネース）５デニール、５１mmカットからなる空隙
率９０％、厚み９mm、膨潤倍率１５０倍のニードルパン
チされた不織布を用い、図１の水膨潤性止水材の試験試
料サイズに準じ、内径φ１００mm、外径φ２００mm、厚
み３mmとなるようにスペーサーとボルト締めを併用し試
料セッティングを行なった後、５kg／cm² の水圧をかけ
ても止水は完全であり、その後１時間放置したが１滴の
漏水もなかった。さらに、施工後の地殻変動を想定した
模擬試験として、コンクリート製打ち継ぎ部位間隙を３
倍の９mmに広げ、同様に５kg／cm² の水圧をかけたが、
止水は完全であった。

【００２７】試験後の試料を観察すると、流水に接触し
ている内側の部分に５mm程度の膨潤箇所が見られただけ
で、その外側はまったく濡れていない状態であった。こ
れは流水に接触し膨潤が起こった時点でそこに強固な止
水面が形成されたためであり、この強固な止水面の形成
によって５kg／cm² という高圧にもかかわらず完全な止
水が行なわれたものと推定される。さらには、１５０倍
という高膨潤率を潜在的に秘めている事と、アクリル繊
維の持つ弾発製との効果により、コンクリート打ち継ぎ
部位の間隙の変化にも柔軟に対応出来たものと思われ
る。

【００２８】

【比較例１】従来よりある、ゴム工業の常法に従い、高
分子弾性体１００重量部に対し、架橋ポリアクリル酸ナ
トリウムからなる水膨潤性物質を３０重量部、プロセス
オイルからなる可塑剤１５重量部、ホワイトカーボン５
重量部、ステアリン酸１重量部、フェノール系老化防止
剤０．５重量部を混練し、公知のカレンダー法に従い成
型加工して得られた厚さ３mmの水膨潤性止水材を用い、
図１の試験試料サイズに準じ、内径φ１００mm、外径φ
２００mmとなるよう試料セッティングを行い、５kg／cm
² の水圧を付与した結果、１時間放置しても漏水はなか
った。

【００２９】次に、施工後の地殻変動を想定した模擬試
験として、コンクリート打ち継ぎ部位間隙を３倍の９mm
に広げ、同様に５kg／cm² の水圧をかける試験を行おう
としたが、この止水材ではせいぜい２倍程度の間隙の変
化にしか追従出来ず、コンクリート打ち継ぎ部位に隙間
が生じ漏水が起こってしまった。

【００３０】

【発明の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本発明に係る水膨潤性止水材をコンクリート打ち継
ぎ部位の止水材として用いれば、従来の高分子弾性体に
水膨潤性部位を混合した止水材では得られなかった継ぎ
部位間隙変化への優れた追従性能により、コンクリート
施工面の表面平滑性を要求せず、地殻変動等の要因で起
こるコンクリート打ち継ぎ部位の間隙の変化に伴う漏水
をも大幅に防止する事が可能となる。さらには、環境に
対する安全性についても土壌汚染の原因となるような残
留成分は一切含まれておらず、施工性も良好であり、従
来高分子弾性体等の塗布後の乾燥に要する工期をも著し
く短縮する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の止水材の性能を測定するための止水圧
測定域の概略を示す。

【符号の説明】

１．コンクリート製ブロック ２．圧力計 ３．水圧加圧口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸水により膨潤する水膨潤性物質を用い
   たコンクリート打継ぎ部位の漏水防止に用いる水膨潤性
   止水材に於いて、前記水膨潤性物質としてアクリロニト
   リル系重合体に高濃度アルカリ金属水酸化物水性溶液を
   作用せしめてなる親水性架橋重合体を用いる事を特徴と
   する水膨潤性止水材。
2. 【請求項２】 前記水膨潤性物質から構成される止水材
   の空隙率が２０％以上、９８％未満である事を特徴とす
   る請求項１記載の水膨潤性止水材。
3. 【請求項３】 前記水膨潤性物質から構成される止水材
   の膨潤倍率が３０倍以上、３５０倍未満である事を特徴
   とする請求項１記載の水膨潤性止水材。
4. 【請求項４】 前記水膨潤性物質から構成される止水材
   の無負荷状態での厚みが、施工時コンクリート打継部間
   隙の１．３倍以上、１０倍未満である事を特徴とする請
   求項１記載の水膨潤性止水材。