JP2015172108A - Sealant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールド掘削機などに用いられるテールクリアランス充填用のシール材に関する。 The present invention relates to a sealing material for tail clearance filling used in shield excavators and the like.
シールド掘削機のテールシール構造には、特許文献１〜３に示すものなどがある。テールシール構造とセグメントとの間には、掘削時に隙間（テールクリアランス）が生じる。この隙間を介して地盤からの漏水や背後の外周部分に充填する裏込め材が漏洩することを防止するためにテールクリアランス充填用シール材（テールシール材）が用いられる。 Examples of tail seal structures for shield excavators include those shown in Patent Documents 1 to 3. A gap (tail clearance) is generated between the tail seal structure and the segment during excavation. A tail clearance filling sealing material (tail sealing material) is used to prevent leakage from the ground through the gap and leakage of the backfill material filling the outer peripheral portion behind the ground.
シール材は、止水、裏込め材の漏洩防止、およびシールド掘削機の滑剤としての役割を担っている。
シールド掘削機に用いられるシール材には、水およびカルシウム石鹸と鉱油とポリプロピレン樹脂を含むもの（特許文献４、段落２１参照）や、グワガムあるいはその変性品、ローカストビーンガム、ガラクトマンノース重合体を主成分とする天然高分子などを含むもの（特許文献５、段落１５参照）などがある。また、繊維状充填剤として、ベントナイトやモンモリロナイトなどの鉱物系の繊維状物質を含むシール材（特許文献６、段落１９参照）も提案されている。
The sealing material plays a role of water stopping, leakage prevention of the backfill material, and a lubricant for the shield excavator.
Sealing materials used in shield excavators mainly include water, calcium soap, mineral oil, and polypropylene resin (see Patent Document 4, paragraph 21), guagam or modified products thereof, locust bean gum, and galactomannose polymer. There are those containing natural polymers as components (see Patent Document 5, paragraph 15). In addition, as a fibrous filler, a sealing material containing a mineral fibrous material such as bentonite or montmorillonite has been proposed (see Patent Document 6, paragraph 19).
また、特許文献７には、水溶性の高分子系増粘剤としてカルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの水溶性のセルロースエーテル、天然ガムおよび人工ガムの中から選ばれる少なくとも１種を含有するシール材が記載されている。特許文献７に記載されたシール材は油分を主成分としていないため、火気による事故の危険が少なく、また、裏込め材に用いられるセメントミルクに混ざった場合にも、油分を主成分とするシール材に比べて、硬化性能に悪影響を及ぼす可能性が低い（段落３５参照）。 Patent Document 7 describes a sealing material containing at least one selected from water-soluble cellulose ethers such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose, natural gums and artificial gums as water-soluble polymer thickeners. Has been. Since the sealing material described in Patent Document 7 does not contain oil as a main component, there is little risk of accidents due to fire, and even when mixed with cement milk used as a backfill material, the sealing material contains oil as a main component. Compared to the material, it is less likely to adversely affect the curing performance (see paragraph 35).
例えば特許文献４に記載されたシール材では、軟膏状を呈する基剤に油分が含まれているため、セメント系の裏込め材との接触によりセメントの硬化反応を阻害する可能性がある。また、ポリプロピレンなどの樹脂材料は、シール材の充填性や接着性を向上させる硬化を有するものの、硬いためにテールクリアランスに充填する際に抵抗が生じ、配管の目詰りが生じ易いなどの課題がある。
また、例えば特許文献５に記載されたシール材では、繊維状充填剤がないため止水性が低く、天然高分子とゲル化剤を用いる必要があるため、地盤条件によってはｐＨの違いによる粘性にばらつきが生じ、シール材としての性能にもばらつきが生じ易いという課題がある。
For example, in the sealing material described in Patent Document 4, since the oil component is contained in the base material having an ointment shape, there is a possibility that the cement hardening reaction may be inhibited by contact with the cement-based backfill material. In addition, although resin materials such as polypropylene have a curing property that improves the filling property and adhesiveness of the sealing material, they are hard, so there is a problem that resistance occurs when filling the tail clearance, and pipe clogging is likely to occur. is there.
Further, for example, in the sealing material described in Patent Document 5, since there is no fibrous filler, the water-stopping property is low, and it is necessary to use a natural polymer and a gelling agent. There is a problem that variations occur and the performance as a sealing material is likely to vary.
本発明の目的の１つは、セメントの硬化を妨げる成分を含まず、かつ、止水性および潤滑性を有するシール材を提供することである。 One of the objects of the present invention is to provide a sealing material that does not contain a component that hinders the hardening of cement and has water-stopping property and lubricity.
上述した課題を解決するため、本発明に係るシール材は、水と、シール素材とを有し、前記シール素材は、水溶性のセルロース系増粘剤と、直径または厚さが０．１ミリメートル以上であり、かつ、長さが０．５ミリメートル以上の繊維状の充填剤と、酢酸ビニル系共重合体と、有機系の消泡剤とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a sealing material according to the present invention has water and a sealing material, and the sealing material has a water-soluble cellulosic thickener and a diameter or thickness of 0.1 mm. It is the above, It is characterized by including the fibrous filler whose length is 0.5 millimeters or more, a vinyl acetate type copolymer, and an organic type antifoamer.
好ましくは、前記シール素材は、前記水１００重量部に対して、１０．０重量部以上１４．０重量部以下の添加量で添加されるとよい。 Preferably, the sealing material is added in an addition amount of 10.0 parts by weight or more and 14.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the water.
好ましくは、前記セルロース系増粘剤は、粉黛状であって水と混合することで水の粘性を上昇させる特性を有するとよい。 Preferably, the cellulosic thickener is powdery and has a characteristic of increasing the viscosity of water by mixing with water.
また、上述の態様において、前記充填剤は、直径または厚さが２ミリメートル以下であり、かつ、長さが３０ミリメートル以下であることが望ましい。 In the above-described aspect, it is desirable that the filler has a diameter or thickness of 2 millimeters or less and a length of 30 millimeters or less.
また、上述の態様において、前記消泡剤の含有率は、出来上がり量に対して少なくとも０．３％以上であることが望ましい。 Moreover, in the above-mentioned aspect, it is desirable that the content of the antifoaming agent is at least 0.3% with respect to the finished amount.
また、上述の態様において、前記酢酸ビニル系共重合体の含有率は、出来上がり量に対して１％以上４％以下であることが望ましい。 In the above-described aspect, the content of the vinyl acetate copolymer is preferably 1% or more and 4% or less with respect to the finished amount.
本発明のシール材は、セメントの硬化を妨げる成分を含まず、かつ、止水性および潤滑性を有する。 The sealing material of the present invention does not contain a component that hinders the hardening of the cement, and has water-stopping properties and lubricity.
本発明において、シール材は、水にシール素材を添加することで製造される。シール素材には、少なくとも水溶性のセルロース系増粘剤と、繊維状の充填剤と、酢酸ビニル系共重合体と、有機系の消泡剤とを含む。 In the present invention, the sealing material is manufactured by adding a sealing material to water. The sealing material includes at least a water-soluble cellulose thickener, a fibrous filler, a vinyl acetate copolymer, and an organic antifoaming agent.
セルロース系増粘剤は、メチルセルロース、カルボキシエチルセルロースなどを含む粉黛状の物質であり、試験ふるい２５０マイクロメートル（μｍ）、ＡＳＴＭメッシュＮｏ．６０に対し８０％から９０％が通過する。このセルロース系増粘剤は、水と混合することでその水の粘性を上昇させる特性を有する。このセルロース系増粘剤を含むことにより、水の粘性が上昇し、シール材はクリアランス空間内における追随性が向上する。 The cellulosic thickener is a powdery material containing methylcellulose, carboxyethylcellulose, etc., test sieve 250 micrometers (μm), ASTM mesh No. From 60 to 80% to 90% pass. This cellulosic thickener has the property of increasing the viscosity of water by mixing with water. By including this cellulosic thickener, the viscosity of water is increased, and the followability in the clearance space of the sealing material is improved.
繊維状の充填剤は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ゴムや、アクリル樹脂などを含む粉末状繊維材である。この充填剤は、直径または厚さが０．１ミリメートル以上であり、かつ、長さが０．５ミリメートル以上の形状を有する。なお、充填剤は、直径または厚さが２ミリメートル以下であり、かつ、長さが３０ミリメートル以下であることが望ましい、これらを超える直径もしくは厚さ、または長さを有すると、充填剤が配管やポンプを詰まらせる可能性があるためである。この充填剤を含むことにより、シール材は、テールクリアランスの止水性が向上する。 The fibrous filler is a powdered fiber material containing polypropylene, polyethylene, rubber, acrylic resin, or the like. This filler has a shape with a diameter or thickness of 0.1 mm or more and a length of 0.5 mm or more. The filler preferably has a diameter or thickness of 2 millimeters or less and a length of 30 millimeters or less. When the filler has a diameter or thickness or length exceeding these, the filler is piped. This may cause clogging. By including this filler, the sealing material improves the water resistance of tail clearance.
酢酸ビニル系共重合体は、エチレン系、ポリエチレン系などがあり、セメントに対する皮膜剤として広く用いられ、硬化反応を妨げずにセメントスラリーの性状を良好にする効能を有するものである。この酢酸ビニル系共重合体は、適度な接着性とべたつきを持たせるためにセメントと予め混ぜ合わせる左官材材料としても活用されている。この酢酸ビニル系共重合体を含むことにより、シール材は、充填剤とシールド掘削機との摩擦抵抗を低く抑えつつ、適度な接着性を生じさせる。 Vinyl acetate-based copolymers include ethylene-based and polyethylene-based copolymers, and are widely used as coating agents for cement, and have the effect of improving the properties of cement slurry without hindering the curing reaction. This vinyl acetate copolymer is also used as a plastering material that is premixed with cement in order to have appropriate adhesion and stickiness. By including this vinyl acetate-based copolymer, the sealing material generates appropriate adhesiveness while keeping the frictional resistance between the filler and the shield excavator low.
消泡剤には、シリコン系やオイル系などがあるが、ここでは有機系の消泡剤が用いられる。この消泡剤を含むことにより、シール材は、充填剤と水とを混ぜ合わせるときやクリアランス内でシールド掘削機が移動したときなどに空気が混入することを防止し、混入した空気により止水性が低下することを抑制する。 There are silicon-based and oil-based antifoaming agents, but organic antifoaming agents are used here. By including this antifoaming agent, the sealing material prevents air from entering when mixing the filler and water, or when the shield excavator moves within the clearance, etc. Is suppressed.
水溶性のセルロース系増粘剤と、繊維状の充填剤と、酢酸ビニル系共重合体と、有機系の消泡剤とを含むシール素材を水に添加して得られるシール材は、セメントの硬化を妨げず、かつ、良好な止水性および潤滑性を有することが分かった。 A sealing material obtained by adding a sealing material containing water-soluble cellulose thickener, fibrous filler, vinyl acetate copolymer, and organic antifoaming agent to water is made of cement. It has been found that it does not impede curing and has good water stopping and lubricity.
（１）シール素材の添加量
（ａ）試料
増粘剤、充填剤、酢酸ビニル系共重合体、および消泡剤を表１に示す組成（重量百分率）で混合し、シール素材Ａ、シール素材Ｂ、およびシール素材Ｃをそれぞれ作成した。
増粘剤には、関東化学株式会社製のメチルセルロース（ＣＡＳ番号：９００４−６７−５）を用いた。
充填剤としては、セルロース系充填剤とアクリル系充填剤とを用いた。セルロース系充填剤には、セルロースを主成分とする古紙を長さ１ミリメートル程度の繊維状に作成したものを用いた。アクリル系充填剤には、長さ５ミリメートル程度のアクリル毛糸を用いた。
酢酸ビニル系共重合体には、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＣＡＳ番号：２４９３７−７８−８）の試薬品を用いた。
消泡剤は、関東化学株式会社製のポリエーテル系消泡剤（試薬品）を用いた。
なお、表１に示すように、シール素材Ａに用いた充填剤は、セルロース系充填剤のみを用いており、アクリル系充填剤を用いていない。また、シール素材Ｂには、セルロース系充填剤とアクリル系充填剤とを１：２の重量比で混合し、シール素材Ｃには、アクリル系充填剤のみを用いた。シール素材Ａは、試料１〜５，１６〜２１に、シール素材Ｂは試料６〜１５，２２〜２７に、シール素材Ｃは試料２８〜３３に、それぞれ用いた。
Methyl cellulose (CAS number: 9004-67-5) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used as the thickener.
As the filler, a cellulose filler and an acrylic filler were used. As the cellulosic filler, used was a waste paper mainly composed of cellulose prepared in a fibrous form having a length of about 1 mm. As the acrylic filler, an acrylic yarn having a length of about 5 mm was used.
As the vinyl acetate copolymer, a reagent product of ethylene vinyl acetate copolymer (CAS number: 24937-78-8) was used.
As the antifoaming agent, a polyether antifoaming agent (reagent product) manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. was used.
In addition, as shown in Table 1, the filler used for the sealing material A uses only the cellulose-based filler and does not use the acrylic-based filler. For the sealing material B, a cellulose-based filler and an acrylic-based filler were mixed at a weight ratio of 1: 2, and for the sealing material C, only an acrylic-based filler was used. Seal material A was used for samples 1 to 5, 16 to 21, seal material B was used for samples 6 to 15 and 22 to 27, and seal material C was used for samples 28 to 33.
（ｂ）試験方法
ちょう度は、ＪＩＳのＫ２２２０：２０１３規格「グリース」に定める「ちょう度試験方法」により、表２に示すように水に対するシール素材Ａの添加量を調整した試料１〜５を測定した。
耐圧試験は、実際のシールド機の外周部にあるワイヤーブラシに、表３に示すように水に対するシール素材Ｂの添加量を調整した試料６〜１０をそれぞれ塗りこんで、試験水圧を１〜１０重量キログラム毎平方センチメートル（ｋｇｆ／ｃｍ２）に変化させて、目視により漏れを確認することにより、行った。
(B) Test method Consistency was measured by using samples 1 to 5 in which the amount of the seal material A added to water was adjusted as shown in Table 2 according to “Consistency test method” defined in JIS K2220: 2013 “grease” It was measured.
In the pressure resistance test, samples 6 to 10 in which the amount of the seal material B added to water is adjusted as shown in Table 3 are applied to the wire brush on the outer periphery of the actual shield machine, and the test water pressure is set to 1 to 10. The test was performed by changing the weight to kilogram per square centimeter (kgf / cm 2 ) and visually confirming the leakage.
試料は、試験の結果によりシール材として特に適しているものを「良」として、使用可能なものを「可」として評価した。シール材として特に適していると評価する条件は、ちょう度が２２０以上２９５未満であり（ＪＩＳ規格における２号または３号に相当）、耐圧試験において漏れが認められないこととした。 Samples that were particularly suitable as sealing materials were evaluated as “good” and those that could be used were evaluated as “good” based on the test results. The conditions evaluated to be particularly suitable as a sealing material were a consistency of 220 or more and less than 295 (corresponding to No. 2 or No. 3 in the JIS standard), and no leakage was observed in the pressure resistance test.
（ｃ）結果
表２は、シール素材としてシール素材Ａを用いた試料１〜５についての測定結果を示す表である。試料１はちょう度が２９５以上であり、試料５はちょう度が２２０未満であったため、それぞれ「可」と評価した。
表３は、シール素材としてシール素材Ｂを用いた試料６〜１０についての試験結果を示す表である。試料６，１０では漏れが認められたため、いずれも「可」と評価した。水１００重量部に対する添加量が１０重量部である試料７では、試験水圧が５重量キログラム毎平方センチメートルのときに、若干の漏れが認められ、水１００重量部に対する添加量が１４重量部である試料９では、試験水圧が１重量キログラム毎平方センチメートルのときに、若干の漏れが認められたが、いずれも使用に際して問題のない程度であったため、「良」と評価した。
表２および表３の結果から、水１００重量部に対するシール素材の添加量は、１０．０重量部以上１４．０重量部以下が望ましいことがわかった。 From the results of Tables 2 and 3, it was found that the amount of the sealing material added to 100 parts by weight of water is preferably 10.0 parts by weight or more and 14.0 parts by weight or less.
（２）消泡剤の含有率
（ａ）試料
上述したシール素材Ｂのうち消泡剤の組成を調整して、出来上がり量に対する消泡剤の含有率を０．０，０．３，０．５，１．０，２．０％に変化させて試料１１〜１５を作成した。ここでシール素材Ｂのうち、消泡剤以外の成分の比率を変えず、かつ、水１００重量部に対するシール素材Ｂの添加量が１３重量部になるようにした。
(2) Content of antifoaming agent (a) sample The composition of the antifoaming agent in the sealing material B described above is adjusted, and the content of the antifoaming agent relative to the finished amount is 0.0, 0.3, 0. Samples 11 to 15 were prepared by changing the content to 5, 1.0, and 2.0%. Here, the ratio of components other than the antifoaming agent in the sealing material B was not changed, and the amount of the sealing material B added to 100 parts by weight of water was 13 parts by weight.
（ｂ）試験方法
空隙率は、２００ｃｃの容器に充填した後の容積を測定することにより、算出した。
試料は、試験の結果によりシール材として特に適しているものを「良」として、使用可能なものを「可」として評価した。シール材として特に適していると評価する条件は、空隙率が２０％未満であることとした。
(B) Test method The porosity was calculated by measuring the volume after filling a 200 cc container.
Samples that were particularly suitable as sealing materials were evaluated as “good” and those that could be used were evaluated as “good” based on the test results. The condition to be evaluated as being particularly suitable as a sealing material was that the porosity was less than 20%.
（ｃ）結果
表４は、試料１１〜１５についての空隙率の測定結果と、シール材としての評価を示す表である。消泡剤が全く含まれていない試料１１では、気泡が除去されず、空隙率が２０％以上に上昇したため、施工の際に十分な止水性能を確保できない可能性があり、「可」と評価された。
表４の結果から消泡剤の含有率は、出来上がり量に対して少なくとも０．３％以上であることが望ましいことがわかった。 From the results in Table 4, it was found that the content of the antifoaming agent is preferably at least 0.3% or more with respect to the finished amount.
（３）酢酸ビニル系共重合体の含有率
（ａ）試料
上述したシール素材Ａ，Ｂ，Ｃのうち酢酸ビニル系共重合体の組成を調整して、出来上がり量に対する酢酸ビニル系共重合体の含有率を０，１，２，３，４，５％に変化させて試料１６〜３３を作成した。ここでシール素材Ａ，Ｂ，Ｃのうち、酢酸ビニル系共重合体以外の成分の比率を変えず、かつ、水１００重量部に対するシール素材Ａ，Ｂ，Ｃの添加量が１３重量部になるようにした。
(3) Content of vinyl acetate copolymer (a) sample The composition of the vinyl acetate copolymer of the sealing materials A, B, and C described above is adjusted, and the vinyl acetate copolymer relative to the finished amount is adjusted. Samples 16 to 33 were prepared by changing the content ratio to 0, 1, 2, 3, 4, and 5%. Here, the ratio of components other than the vinyl acetate copolymer is not changed among the sealing materials A, B, and C, and the addition amount of the sealing materials A, B, and C with respect to 100 parts by weight of water is 13 parts by weight. I did it.
（ｂ）試験方法
摩擦係数は、重量方向における上下に配置した２枚の板の間に各試料を挟み、上側の板を水平に引っ張り、その上側の板が動き出すときの荷重を、荷重計を用いて測定し、測定された荷重を試料の重量で除算することにより算出した。
試料は、試験の結果によりシール材として特に適しているものを「良」として、使用可能なものを「可」として評価した。シール材として特に適していると評価する条件は、摩擦係数が０．２以下でなく、かつ、０．４以下であることとした。
(B) Test method The coefficient of friction is determined by using a load meter to measure the load when each sample is sandwiched between two plates arranged vertically in the weight direction, the upper plate is pulled horizontally, and the upper plate starts to move. Measured and calculated by dividing the measured load by the weight of the sample.
Samples that were particularly suitable as sealing materials were evaluated as “good” and those that could be used were evaluated as “good” based on the test results. The condition to be evaluated as being particularly suitable as a sealing material was that the friction coefficient was not 0.2 or less and 0.4 or less.
（ｃ）結果
表５は、試料１６〜２１についての摩擦係数の測定結果と、シール材としての評価を示す表である。酢酸ビニル系共重合体が全く含まれていない試料１６，２２，２８では、摩擦係数が０．４を超えたため、シールド掘削機の掘削方向への移動に支障をきたす可能性があり、「可」と評価された。また、酢酸ビニル系共重合体の含有率が５％の試料２１，２７，３３では、摩擦係数が０．２以下となり、シールド掘削機と地盤との摩擦抵抗がなくなるため、止水性が大きく低下する可能性があり、「可」と評価された。シール素材Ａ，Ｂ，Ｃの違いによる実験結果の差は殆ど見られていない。
表５の結果から酢酸ビニル系共重合体の含有率は、出来上がり量に対して１％以上４％以下であることが望ましいことがわかった。 From the results in Table 5, it was found that the content of the vinyl acetate copolymer is desirably 1% or more and 4% or less with respect to the finished amount.
Claims (6)
シール素材とを有し、
前記シール素材は、
水溶性のセルロース系増粘剤と、
直径または厚さが０．１ミリメートル以上であり、かつ、長さが０．５ミリメートル以上の繊維状の充填剤と、
酢酸ビニル系共重合体と、
有機系の消泡剤と
を含むことを特徴とするシール材。 water and,
Having a sealing material,
The seal material is
A water-soluble cellulosic thickener;
A fibrous filler having a diameter or thickness of 0.1 millimeters or more and a length of 0.5 millimeters or more;
A vinyl acetate copolymer;
A sealing material comprising an organic antifoaming agent.
前記水１００重量部に対して、１０．０重量部以上１４．０重量部以下の添加量で添加される
ことを特徴とする請求項１に記載のシール材。 The seal material is
The sealing material according to claim 1, wherein the sealing material is added in an amount of 10.0 parts by weight or more and 14.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the water.
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシール材。 The sealing material according to claim 1 or 2, wherein the cellulosic thickener is powdery and has a characteristic of increasing the viscosity of water when mixed with water.
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシール材。 The sealant according to any one of claims 1 to 3, wherein the filler has a diameter or thickness of 2 millimeters or less and a length of 30 millimeters or less.
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシール材。 The sealing material according to any one of claims 1 to 4, wherein a content of the antifoaming agent is at least 0.3% or more with respect to a finished amount.
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシール材。 The sealing material according to any one of claims 1 to 5, wherein a content of the vinyl acetate copolymer is 1% or more and 4% or less with respect to a finished amount.
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