JP3623283B2 - 遮水材及び遮水工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮水材及び遮水工法に関し、特に、湖沼や池、あるいは廃棄物処分場等における漏水防止、遮水土木工事などに用いられる遮水材と、それを用いる遮水工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、湖沼や池、あるいは廃棄物処分場等における漏水防止には、合成樹脂や合成ゴムにより形成された遮水シートや、コンクリートあるいはアスファルトで形成された遮水壁を設けることが一般的に行われている。
しかし、このような遮水シートや遮水壁は、地震や不等沈下、あるいは施工時の事故等によりそのシート面あるいは壁面に破断やひび割れが生じやすく、万一破断やひび割れが生じた遮水シートや遮水壁は、もはや完全に修復するのは困難であるという問題があった。
【０００３】
一方、遮水シート中に、水膨潤性を有するベントナイト等の粉状あるいは粒状の粘土鉱物を充填し、自己修復性を持たせた遮水シートが提案されている（特開平４−２４７１１３号、特開昭６４−６１７１号、特開平３−５９１５４号）。かかる遮水シートは、そのシート面に破断が生じた場合においても、内部に充填された上記水膨潤性を有する粘土鉱物が水を吸って膨張し、その破断部を塞ぐようにし、遮水性を保持させることを目的とするものではあるが、該遮水シートは、その運送中あるいは施工中に充填した上記粘土鉱物の偏在や欠落が生じることは避けられない。また偏在や欠落が生じることなく施工できた場合においても、該遮水シート中に充填できる上記粘土鉱物の厚みは、その製造上、わずか数ミリメートルしか取れないという制約があった。
【０００４】
また、上記欠点を克服する手段として、水膨潤性を有する上記ベントナイト等の粉状あるいは粒状の粘土鉱物を、まず施工場所の環境に合わせて任意の厚みに敷きつめた後、その上方を合成樹脂や合成ゴムにより形成された遮水シートで覆う工法が考えられている（特開平７−１３６６１０号）。しかし、敷きつめた粘土鉱物が粉状である場合には、漏出水によって粉状粘土鉱物が容易に流出してしまう恐れがあり、また粘土鉱物が粒状である場合には、その粒子間の隙間が広いことから漏出水の浸透速度及び量が多いものとなり、かなり厚い遮水層としなければ十分な遮水効果及び自己修復効果を期待できないという難点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の湖沼や池、あるいは廃棄物処分場等における漏水防止手段が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、その遮水性及び自己修復性に優れた遮水材とそれを用いた遮水工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究した結果、ベントナイト等の水膨潤性を有する粘土鉱物を主成分とする物質を、単なる粉状あるいは粒状ではなく、特定形状、すなわち、平板状あるいは波板状の小片とすることにより、漏水を吸収して該小片間を浸透する水の速度及び量を大幅に減少でき、水膨潤による遮水効果を大幅に高めうることを見いだし、この知見に基づき本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（１）水膨潤性を有する粘土鉱物を主成分とし、その形状を、厚さ０．１〜２．０ｍｍであり、かつ平均アスペクト比３〜５０である平板状あるいは波板状とした小片からなり、該小片の所定量を漏水部に対して層状にランダムに重ね合わせて敷設して遮水層を形成するようにしたことを特徴とする遮水材、
（２）水膨潤性の粘土鉱物がベントナイトである（１）項記載の遮水材、及び
（３）（１）又は（２）項記載の遮水材を、漏水個所に層状にランダムに重ね合わせて遮水層を形成することを特徴とする遮水工法
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記した本発明にかかる遮水材は、水膨潤性を有する粘土鉱物を主成分とする遮水材であるため、該遮水材が漏出してくる水を吸収して膨張し、体積を著しく増加し、遮水材間の隙間が埋まることにより遮水機能、及び自己修復機能を発現する。
【０００９】
この際、特に本発明にかかる遮水材は、その形状が平板状あるいは波板状の小片に形成した遮水材であり、層状にランダムに重ね合わせて遮水層を形成するため、該遮水材間を浸透する漏出水は、単なる粉状あるいは粒状からなる遮水層の場合のように略まっすぐ通過することはできず、層中の小片の間を横方向に移行し、結果的にジグザグに進むこととなる。
そのため、本発明にかかる遮水材による施工においては、漏出水の遮水材間における通過工程が著しく長くなり、また、遮水材間が狭いため、漏出水と遮水材とが時間をかけて十分に接触し、遮水材が膨潤することによる上記遮水機能、及び自己修復機能が早い段階で発現し、たとえ該遮水材の充填あるいは敷設厚さが薄くとも、その遮水性及び自己修復性に優れた遮水が行える。
【００１０】
ここで、上記遮水材は、厚さは特に制限はなく、使用場面に応じて、任意の厚さに設定することができる。好ましくは、厚さ０．１〜２．０ｍｍである。また平均アスペクト比（平板状粒子の主平面の投影面積の円相当直径を粒子の厚みで除したものの平均値）が３〜５０であることが好ましい。
遮水材の厚さがあまり薄すぎると遮水材小片に十分な強度が得られず粉状の遮水材を用いた時の様に剪断方向の耐久性に問題を生じる。逆に厚すぎる遮水材では、遮水材小片が最密充填されにくく、単なる粒状物を用いた時と同様になる。またその遮水材のアスペクト比が小さすぎる場合には、厚すぎる遮水材と同様粒状や粉状の様になる。逆にアスペクト比が大きすぎる遮水材では、遮水材小片が部分的にブリッジ現象を起こして空隙を作り、水の通り道を生じる。
なお、特に好ましくは、上記遮水材は厚さ０．４〜１．０ｍｍであり、かつ平均アスペクト比が５〜２０の小片である。
【００１１】
また、上記遮水材の材質は、水膨潤性を有する粘土鉱物、例えばベントナイト、サポナイト、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土鉱物、あるいは雲母粘土鉱物等の粘土鉱物１００％のものが最も好ましく特にベントナイトが最も好ましいが、全体として水を吸収して膨潤し、遮水材間の隙間を埋めて遮水機能及び自己修復機能を発現し得るものであれば、所望により、上記ベントナイト等の水膨潤性を有する粘土鉱物に、吸水性樹脂、結合剤、成形助剤、強度付与剤、吸水性向上剤などを混合した材料としても良い。そのような添加剤の量は通常０．０１〜５０重量％までの範囲である。
【００１２】
さらに、上記遮水材を層状にランダムに重ね合わせて形成する遮水層は、合成樹脂や合成ゴムなどにより形成された透水性のシート内に、上記遮水材を層状にランダムに重ね合わせて充填することにより形成しても良く、また施工場所に直接上記遮水材を層状にランダムに重ね合わせて敷設することにより形成しても良い。
【００１３】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。
【００１４】
実施例１
クニミネ工業株式会社製のベントナイト（商品名：ネオクニボンド）１００重量部に、水を２５重量部を加え、バッチニーダーで約１０分混合後、三本ロールを用いて厚さが０．４ｍｍとなるようにベントナイトを展延した。その後、ベントナイトを乾燥し、解砕機によって破砕してベントナイトの小片を製造した。次に、上記ベントナイトの小片を篩いにかけ、４メッシュ篩（目開き４．７６ｍｍ）を通過し、１６メッシュ篩（目開き１ｍｍ）上に残った小片を試料１とした。この試料１の厚さは０．４ｍｍであり、かつ平均アスペクト比は１２であった。また、上記試料１の代表的な小片の拡大斜視図を図１に示す。
【００１５】
上記試料１と同様のベントナイトで製造した粒状物を試料２とした。この試料２の平均粒径は１．５ｍｍであった。また、試料２の代表的な粒状物の拡大斜視図を図２に示す。
上記試料１及び２を使用して、下記の遮水性試験を実施した。
【００１６】
試料１及び２を、各々容量３リットルのビニール袋に５００グラム充填した。なお、試料１は、各小片が層状にランダムに重なり合うように注意しながらビニール袋内に充填した。
次に、試料を入れたと同等のビニール袋に水を６００ミリリットル入れ、該水を入れたビニール袋を、上記試料１及び２が各々充填されたビニール袋内に、水を入れたビニール袋の底面が充填された試料の上面にピッタリと重なり合うように入れた。その後、水を入れたビニール袋の底面に、棒を刺すことによって直径５ｍｍの穴を１か所開け、この状態で３０分間放置した。３０分間放置後、水を入れたビニール袋を素早く取り除き、試料１及び２の遮水性能を各々測定した。遮水性能の測定は、試料中に漏出した水の重量（＝漏水部における試料の含水重量−漏水部における試料の乾燥重量）、及び試料中に漏出した水の最大深度を測定した。
その測定結果を、表１に示した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１より、同じ水膨潤性を有する粘土鉱物であるベントナイトでも、本発明において規定する平板状の小片（試料１）では、粒状物（試料２）とした場合に比較してその漏水量が１／２以下、また漏水の浸透深度も１／２以下になることがわかる。
このことから、本発明にかかる遮水材を用いた遮水工法によれば、水の漏出を非常に狭い範囲にくい止め、漏水量を著しく減少させることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明にかかる遮水材においては、漏出水の遮水材中の通過工程が著しく長くなり、漏出水と遮水材とが、効率的、かつ、十分に接触し、遮水材が膨潤することによる上記遮水機能、及び自己修復機能が迅速に発現する。したがって、たとえ該遮水材の充填あるいは敷設厚さが薄くとも、その遮水性及び自己修復性に優れた遮水機能が奏されることとなる。また、著しく少量の遮水材で所望の遮水、修復機能が達成されるので、水の漏出を著しく狭い範囲にくい止め、漏水量を少量に抑えることができるという優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】試料１（本発明にかかる遮水材）の代表的な小片の拡大斜視図である。
【図２】試料２（従来の遮水材）の代表的な粒状物の拡大斜視図である。

Claims (3)

1. 水膨潤性を有する粘土鉱物を主成分とし、その形状を、厚さ０．１〜２．０ｍｍであり、かつ平均アスペクト比３〜５０である平板状あるいは波板状とした小片からなり、該小片の所定量を漏水部に対して層状にランダムに重ね合わせて敷設して遮水層を形成するようにしたことを特徴とする遮水材。
2. 水膨潤性の粘土鉱物がベントナイトである請求項１記載の遮水材。
3. 請求項１又は２記載の遮水材を、漏水個所に層状にランダムに重ね合わせて遮水層を形成することを特徴とする遮水工法。

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