JP5895794B2 - 橋梁橋脚の補修工法用防水シート及びそれを用いた防水施工方法 - Google Patents

橋梁橋脚の補修工法用防水シート及びそれを用いた防水施工方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般道路、高速道路、新幹線やモノレールなどを含む鉄道、水路などの障害物などの上空部を通過する架空構造物である橋梁の橋脚において、耐震補強や老朽化対策補強として行われる根巻工法と総称される補修工事などに対して、シートを貼着することにより、橋梁橋脚と補強部材との境界部分への雨水など水分の浸入を防ぎ、補強部材の劣化を防止するのに有効に用いられる防水シート及びそれを用いた防水施工方法に関する。
道路、鉄道、水路などの上空部を通過する架橋構造物である橋梁の橋脚において、耐震や経年劣化の補強に対し、根巻工法と総称される、RC巻立て工法、鋼板巻立て工法、繊維巻立て工法が主流工法として行なわれている。しかしながら、架橋構造物である橋梁は、屋外環境下に置かれることが大部分であり、雨水、雪、霧などに曝されることになる。このような雨水等の浸入に対する対策は、従来あまり考慮されておらず、シーリング材料を施工することが挙げられるくらいである。鋼板巻立て工法、繊維巻立て工法は、維持管理が面倒である他に、RC巻立て工法は工期が長くなるなどの問題点が挙げられる。これらを改善する工法として吹付けモルタル工法が提案されており、注目を集めている。しかしながら、鉄筋ガイドなどを介して、モルタル吹付け厚を管理しなければならない、養生に時間がかかるなど、いまだ複数の工程において手間を要する。このような状況のなかで、雨水等の浸入に対する対策をすることで経年劣化を抑制することができれば、橋梁の長寿命化、維持管理にかかる費用の低減などの利点が見込まれる。現在行なわれているシーリング材料を施工する場合、施工面が乾燥していることが必要であり、雨水、雪、霧など天候が悪い場合には回復を待つだけではなく、濡れている施工面が乾くのを待つ必要がある。
なお、本発明に関連する先行文献としては下記の公報が挙げられる。
特許第4076673号公報 特許第3580887号公報 特許第3748525号公報 特許第4509624号公報 特許第4910200号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、橋梁橋脚と補強部材との境界部分へ防水を目的とするシートを貼着することにより雨水などの水分の浸入を防ぎ、補強部材の劣化を防止する防水シート及びそれを用いた防水施工方法を提供することを目的とする。シーリング材のみで防水する場合と異なり、施工面が充分乾燥している必要はなく、施工面に存在する水分をウエスなどで充分拭き取るだけで施工が可能となり、工期の大幅な短縮が可能となる。
本発明は、上記目的を達成するため、下記の橋梁橋脚の補修工法用防水シート及び橋梁橋脚の防水施工方法を提供する。
〔1〕
橋梁橋脚に補強部材を巻装して橋脚を補強・補修する補強工法において、前記橋脚と補強部材との境界部分を液密に貼着被覆する可撓性を有する橋梁橋脚の補修工法用防水シートであって、該防水シートが、基材層とこの基材層の前記境界部分を貼着被覆する片面に積層されたオルガノポリシロキサンを主成分とする粘着性を有する粘着層とを具備した防水シート

基材層が、未加硫のエラストマーからなることを特徴とする〔〕記載の防水シート。

基材層が、加硫されたエラストマーからなることを特徴とする〔〕記載の防水シート。

基材層が、シリコーンゴム、EPDMゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴムから選択される1種又は2種以上のエラストマーから形成されることを特徴とする〔〕又は〔〕記載の防水シート。

基材層は、デュロメータータイプAの硬さが10〜90で、かつ引張り強さが3MPa以上、伸びが100〜800%、引裂き強さが3kN/m以上であるエラストマーからなることを特徴とする〔〕〜〔〕のいずれかに記載の防水シート。

粘着層が、
(A)下記平均組成式(1)
1 aSiO(4-a)/2 (1)
(式中、R1は互いに同一又は異種の炭素数1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基、aは1.5〜2.8の範囲の正数である。)
で示される1分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:0〜100質量部、
(B)R3SiO1/2単位(式中、Rは非置換又は置換の1価炭化水素基である)とSiO2単位とを主成分とし、R3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比[R3SiO1/2/SiO2]が0.5〜1.5であり、Rはアルケニル基を含み、その総量が0.0001mol/g以上である樹脂質共重合体:0〜100質量部(但し、(A)、(B)成分の合計は100質量部である)、
(D)珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)、(B)成分の合計100質量部に対し0.5〜30質量部であり、かつ(A)、(B)成分中に含まれる珪素原子に結合したアルケニル基に対する(D)成分中の珪素原子に結合した水素原子の量がモル比で0.2〜1.5となる量、
(E)付加反応触媒:触媒量
を含有してなる、硬化物が表面粘着性を有する付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物から形成されたものである〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の防水シート。

付加硬化型シリコーンゴム組成物が、更に(C)R'3SiO1/2単位(式中、R'は非置換又は置換の1価炭化水素基である)とSiO2単位とを主成分とし、R'3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比(R'3SiO1/2/SiO2)が0.5〜1.5であり、R'はアルケニル基を含まないか、含んでいてもその総量が0.0001mol/g未満である樹脂質共重合体を(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0〜400質量部含有すると共に、(C)成分がアルケニル基を含有する場合、(A)、(B)、(C)成分中に含まれる珪素原子に結合したアルケニル基に対する(D)成分中の珪素原子に結合した水素原子の量がモル比で0.32〜0.75となる量である〔〕記載の防水シート。

粘着層は、アスカーC硬度が60以下であることを特徴とする〔〕〜〔〕のいずれかに記載の防水シート。

粘着層のガラスに対する粘着力が0.5〜10N/25mmであることを特徴とする〔〕〜〔〕のいずれかに記載の防水シート。
10
基材層の厚さが0.2〜5mmであり、粘着層の厚さが0.3〜3mmであることを特徴とする〔〕〜〔〕のいずれかに記載の防水シート。
11〕 防水シートの厚さが0.5〜8mmの範囲内であることを特徴とする〔〕〜〔10〕のいずれかに記載の防水シート。
12
橋梁橋脚に補強部材を巻装して橋脚を補強・補修する補強工法において、前記橋脚と補強部材との境界部分に〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の防水シートを液密に貼着被覆して、前記境界部分からの浸水を防止することを特徴とする橋梁橋脚の防水施工方法。
13
水シートを前記境界部分にプライマーなしに直接貼着するようにした〔12〕記載の防水施工方法。
14
橋梁橋脚に補強部材を巻装して橋脚を補強・補修する補強工法において、前記橋脚と補強部材との境界部分に防水シートを液密に貼着被覆して、前記境界部分からの浸水を防止することを特徴とする橋梁橋脚の防水施工方法であって、該防水シートが単一層であり、その表面施工箇所を熱処理、火炎処理、電子線処理、又は酸もしくは塩基による処理を行って粘着性を付与した防水シート又は基材層とこの基材層の前記境界部分を貼着被覆する片面に積層された粘着性を有する粘着層とを具備した防水シートであり、該防水シートを前記境界部分にプライマーなしに直接貼着するようにした防水施工方法。
15
貼着された防水シートの橋脚側端縁部及び/又は補強部材側端縁部を覆ってシーリング施工するようにした〔12〕〜〔14〕のいずれかに記載の防水施工方法。
16
シーリング材がシリコーンシーリング材であることを特徴とする〔15〕記載の防水施工方法。

本発明は、橋梁橋脚の根巻工法と総称される補修工事において、橋梁橋脚と補強部材との境界部分へ防水シートを貼着することにより、橋梁橋脚と補強部材との境界部分への雨水などの水分の浸入を防ぎ、補強部材の劣化を防止することができる。また、本発明が提供する防水施工方法は、工期の大幅な短縮が可能となる。
本発明に係る防水シートの一実施例(複層シート)を示す断面図である。 橋梁橋脚の概念図である。 橋脚部分の概念図である。 橋脚部分が補修される様子を断層的に表した図である。 橋梁橋脚の補修部分に防水シートを貼着している一実施例を示す図である。 防水シート相互を重ね合せて施工した状態の概略断面図である。
本発明の防水シートは、橋梁橋脚の根巻工法と総称される補修工事において、橋梁橋脚と補強部材との境界部分への雨水などの水分の浸入を防止することを目的とする可撓性を有するシート状のものである。防水シートは、単一層であっても、図1に示すように、防水シート3は、基材1と粘着層2とを有する複層構造であってもよい。また、防水を主目的とするため、エラストマーであることが好ましい。この場合、エラストマーは未加硫であっても、加硫されたものであってもよい。本発明の防水シートは未使用或いは使用直前までカバーフィルムにより保護されていることが好ましい。
防水シートが単一層の場合、基材に対して粘着成分を添加してもよい。このようなものとして、シリコーンゴム中に後述する(B)成分の樹脂質共重合体を1〜50質量%、特に2〜30質量%配合したものが挙げられる。また、シートの表面を熱処理、火炎処理、電子線処理、酸・塩基など薬品による処理等によって粘着性を発現させてもよい。シートに粘着性がない場合でも、施工箇所にくっつきやすくなるように施工箇所にプライマーや接着剤などを前処理して、施工箇所にシートを敷設してもよい。
また、防水シートが複層構造である場合は、大きく基材層と粘着層に分けられる。基材層はシートの作製や施工時の取り扱い性を考慮するとエラストマーであることが好ましい。エラストマーの種類は、特に限定されないが、シリコーンゴム、EPDMゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエン共重合体、ウレタンゴム、天然ゴム、シリコーンゴムとEPDMゴムの複合体(SEPゴム、信越化学工業株式会社製)などが好ましい。耐熱性、耐候性、耐寒性を考慮すると、シリコーンゴム、EPDMゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム等が好例として挙げられる。更に使用環境が寒冷から猛暑までなりうることを想定すると、シリコーンゴムがより好ましい。
防水シートは、取り扱い性を考慮すると、単一層の場合、或いは複層シートの基材は、想定される作業環境下で形状保持された状態であれば、加硫されたものであっても未加硫状態のものであってよい。未加硫状態のものとしては、未加硫シリコーンゴム組成物、未加硫ブチルゴム組成物等が例示される。
加硫させてシート成形する場合は、加硫方法は特に限定されないが、工期の大幅な短縮が可能になるようにすると、作業現場で硬化させるタイプのものよりも既に加硫させてシート状にしたタイプのほうが好ましい。加硫方法の種類としては、有機過酸化物加硫、付加加硫、イオウ加硫、紫外線加硫、電子線加硫等が例示される。エラストマーを硬化させる加硫剤は、公知のものでよい。
有機過酸化物加硫の場合、パラ−メチルベンゾイルパーオキサイド、オルト−メチルベンゾイルパーオキサイドに代表されるアシル系有機過酸化物、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ターシャリーブチルパーオキシ)へキサンに代表されるアルキル系有機過酸化物、パーカーボネート系有機過酸化物、パーオキシケタール系有機過酸化物等が挙げられる。
付加加硫の場合は、1分子中に少なくとも2個以上のアルケニル基を有するポリマーに、1分子中に、アルケニル基と反応する官能基を少なくとも2個以上有する化合物を触媒存在下で反応させて行なう。ヒドロシリル化反応が、この場合の好例として挙げられる。
イオウ加硫は、合成ゴムの加硫に一般的に用いられる、公知の方法である。
紫外線加硫(=紫外線硬化、UV硬化)は、光重合開始剤を含むゴムコンパウンドに200〜400nmの波長の紫外線を照射して、数秒〜数十秒で硬化させる方法である。照射する波長は254nm、365nmが代表的である。光重合開始剤は、公知のものでよく、Irgacure 184(BASF社製)等が例示される。
電子線加硫(=電子線硬化、EB硬化)は、人工的に電子を加速し、電子線のもつエネルギーをビームとして利用し硬化させる方法である。加硫は加速電圧と浸透深さによって調整する。電子線加硫装置としては、岩崎電気社製が例示される。
上記単一層又は基材において、加硫させたエラストマーのゴム物性は、デュロメータータイプA硬さが10〜90、引張り強さが3MPa以上、伸びが100〜800%、引裂き強さが3kN/m以上であることが好ましい。これらのゴム物性とシートの特性は複合的であり、硬さや引張強さ、伸び、引裂き強さが上記範囲を外れている場合には、施工時あるいは施工後に不具合が生じる。即ち、硬さが低い、伸びが大きい場合には、シートは変形しやすくなり、施工時の貼り付け作業がやりにくい、シートを貼り付けた後もずれやすいといった問題が生じる。
一方、硬さが高い、伸びが小さい場合には、施工時の貼り付け作業でシートに自在性がないために位置決めに精度が要求されるために作業効率が低下する、施工後に橋梁橋脚が外気温で熱膨張と熱収縮を繰返すのに追従せずにずれが生じるといった問題が生じる。
また、引張り強さや引裂き強さが低い場合には、施工時の施工面の凹凸により生じるシートにかかる応力に対応しきれず、切れ、裂けなどの損傷を生じやすいといった問題が生じる。
粘着層は、手で表面層に触れた時にタック感があれば、特に限定されない。例えば、ブチルゴムやシリコーン樹脂に代表されるエラストマーを未硬化で使用して粘着性を発現させてもよいし、架橋の度合いを調整して粘着性があるようにしてもよい。粘着性は、ポリマー中の官能基を未反応の状態で一定の割合で残すことで発現しやすい。
ここで、上記基材と粘着層とを有する防水シートについて更に詳述すると、上述したように、上記基材ゴムを構成するゴム基体としては、耐熱性、耐候性、耐寒性を有する点からシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては特に制限されず、従来公知のシリコーンゴム組成物を硬化することにより得られるいずれのシリコーンゴムを用いてもよいが、JIS K6249に規定されるデュロメーターA硬度計による硬さが10〜90、より好ましくは20〜80、更に好ましくは25以上、とりわけ40以上で80以下、特に75以下であるシリコーンゴムを用いることが、弾力性及びゴム強度の点で好ましい。硬さが10未満であるとゴムとしての強度が劣る場合があり、90を超えると弾性が劣る場合がある。
上記シリコーンゴム組成物としては、いずれの硬化型のものでもよいが、成形が加熱により短時間でできる点から付加(ヒドロシリル化)反応硬化型のシリコーンゴム組成物又は有機過酸化物硬化型のシリコーンゴム組成物から得られたものが好ましい。この付加反応硬化型シリコーンゴム組成物は、公知の組成のものでよく、ビニル基に代表されるアルケニル基を1分子中に2個以上有するアルケニル基含有オルガノポリシロキサンと、SiH基を2個以上、好ましくは3個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン(通常、アルケニル基に対するSiH基のモル比が0.5〜4となる量)と、白金又は白金化合物に代表される白金族金属系付加反応触媒(通常、白金族金属としてアルケニル基含有オルガノポリシロキサンに対し0.5〜1,000ppm)とを含有するものが用いられる。また、有機過酸化物硬化型シリコーンゴム組成物としても公知の組成のものでよく、好ましくはアルケニル基を1分子中に2個以上有するオルガノポリシロキサンに硬化剤として有機過酸化物を硬化有効量(通常、上記オルガノポリシロキサン100質量部に対し1〜10質量部)配合したものが用いられる。
上記シリコーンゴム組成物としては市販品が使用し得、例えば付加反応硬化型シリコーンゴム組成物として、信越化学工業株式会社製KE−1935A/B、KE−1950−60A/B、KEG−2000−40A/B等が、有機過酸化物硬化型シリコーンゴム組成物として、信越化学工業株式会社製KE−551−U、KE−571−U、KE−1571−U、KE−951−U等が用いられる。
粘着層は、粘着性を有するシリコーン樹脂又はゲルにて構成されるが、特に、付加硬化型の組成物とすることで、一定のゴム硬度及びゴム強度を有しながら、基材や各種部品と密着し、固定できる粘着性をも有するものとすることができる。
ここで、粘着層としては、
(A)1分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン及び/又は
(B)R3SiO1/2単位(式中、Rは非置換又は置換の1価炭化水素基であるが、Rはアルケニル基を含む)とSiO2単位とを主成分とする樹脂質共重合体と、
(D)珪素原子と結合する水素原子(SiH基)を少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、
(E)付加反応触媒と
を含有してなる、硬化物が表面粘着性を有する付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物から形成することが好ましい。
この場合、この付加硬化型シリコーンゴム組成物は、必要により、更に
(C)R'3SiO1/2単位(式中、R'は非置換又は置換の1価炭化水素基であるが、R'はアルケニル基を含まないか、含んでも(B)成分のアルケニル基含有量より少ない量である)とSiO2単位とを主成分とする樹脂質共重合体を含有してもよい。
上記付加硬化型シリコーンゴム組成物の(A)成分は、1分子中に少なくとも平均2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンであり、この(A)成分のオルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式(1)
1 aSiO(4-a)/2 (1)
で示されるものが用いられる。
式中、R1は互いに同一又は異種の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換1価炭化水素基であり、aは1.5〜2.8、好ましくは1.8〜2.5、より好ましくは1.95〜2.05の範囲の正数である。ここで、上記R1で示される珪素原子に結合した非置換又は置換の1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられるが、全R1の90モル%以上がメチル基であることが好ましい。
この場合、R1のうち少なくとも2個はアルケニル基(炭素数2〜8のものが好ましく、更に好ましくは2〜6である)であることが必要である。なお、アルケニル基の含有量は、全有機基(即ち、上記の非置換又は置換1価炭化水素基)R1中、0.0001〜20モル%、好ましくは0.001〜10モル%、特に0.01〜5モル%とすることが好ましい。このアルケニル基は、分子鎖末端の珪素原子に結合していても、分子鎖途中の珪素原子に結合していても、両者に結合していてもよいが、少なくとも分子鎖両末端の珪素原子に結合したアルケニル基を含有するものが好ましい。
重合度については特に制限なく、常温で液状のものから生ゴム状のものまで使用できるが、通常、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の平均重合度が50〜20,000、好ましくは100〜10,000、より好ましくは100〜2,000程度のものが好適に使用される。
また、このオルガノポリシロキサンの構造は基本的には主鎖がジオルガノシロキサン単位(R1 2SiO2/2)の繰り返しからなり、分子鎖両末端がトリオルガノシロキシ基(R1 3SiO1/2)又はヒドロキシジオルガノシロキシ基((HO)R1 2SiO1/2)で封鎖された直鎖状構造を有するが、部分的には分岐状の構造、環状構造などであってもよい。
(B)成分の樹脂質共重合体(即ち、三次元網状構造の共重合体)は、R3SiO1/2単位及びSiO2単位を主成分とする。ここで、Rは非置換又は置換の1価炭化水素基であり、炭素数1〜10、特に1〜8のものが好ましく、Rで示される1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
(B)成分の樹脂質共重合体は、上記R3SiO1/2単位及びSiO2単位のみからなるものであってもよく、また必要に応じ、R2SiO単位やRSiO3/2単位(Rは上記の通り)をこれらの合計量として、全共重合体質量に対し、50%以下、好ましくは40%以下の範囲で含んでよいが、R3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比[R3SiO1/2/SiO2]は0.5〜1.5、特に0.5〜1.3が好ましい。このモル比が0.5より小さくても、1.5より大きくても十分なゴム硬度・強度が得られなくなってしまう。更に、(B)成分の樹脂質共重合体は、好ましくは1分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有し、アルケニル基の含有量が0.0001mol/g以上であり、好ましくは0.0001〜0.003mol/gであり、更に好ましくは0.0002〜0.002mol/gの範囲である。アルケニル基の含有量が0.0001mol/gより少ないと、十分なゴム物性が得られなくなってしまい、0.003mol/gより多いと、硬度が高くなりすぎて粘着力が低下してしまうおそれがある。
上記樹脂質共重合体は、常温(25℃)で流動性を有する液状(例えば10mPa・s以上、好ましくは50mPa・s以上)のものでも、流動性のない固体状のものであってもよい。この樹脂質共重合体は、通常適当なクロロシランやアルコキシシランを当該技術において周知の方法で加水分解することによって製造することができる。
上記(A)、(B)成分の配合量は、(A)、(B)成分の合計を100質量部とした場合、(A)成分は0〜100質量部、より好ましくは20〜100質量部、特に30〜90質量部であり、(B)成分は0〜100質量部、より好ましくは0〜80質量部、特に10〜70質量部である。
本発明においては、(B)成分の樹脂質共重合体に加えて、更に必要により(C)成分の樹脂質共重合体を配合することができる。(C)成分の樹脂質共重合体(即ち、三次元網状構造の共重合体)は、R'3SiO1/2単位及びSiO2単位を主成分とする。ここで、R'は非置換又は置換の1価炭化水素基であり、炭素数1〜10、特に1〜8のものが好ましく、R'で示される1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。
(C)成分の樹脂質共重合体は、上記R'3SiO1/2単位及びSiO2単位のみからなるものであってもよく、また必要に応じ、R'2SiO単位やR'SiO3/2単位(R'は上記の通り)をこれらの合計量として、全共重合体質量に対し、50%以下、好ましくは40%以下の範囲で含んでよいが、R'3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比[R'3SiO1/2/SiO2]が0.5〜1.5、特に0.5〜1.3が好ましい。このモル比が0.5より小さくても、1.5より大きくても粘着性が低下してしまう。更に、(C)成分の樹脂質共重合体は、アルケニル基の含有量が0.0001mol/g未満(即ち、0〜0.0001mol/g)であること、好ましくは0.00005mol/g以下(即ち、0〜0.00005mol/g)であること、より好ましくはアルケニル基を含有しないことである。アルケニル基を0.0001mol/gより多く含有すると、十分な粘着力が得られなくなってしまう。
なお、上記樹脂質共重合体は、常温(例えば25℃)で流動性のある液状でも流動性のない固体状のものでもよいが、硬化物の粘着性の点で常温で固体状のものが好ましい。この樹脂質共重合体は、通常適当なクロロシランやアルコキシシランを当該技術において周知の方法で加水分解することによって製造することができる。
上記(C)成分を配合する場合、その配合量は(A)、(B)成分の合計量100質量部に対して0〜400質量部、特に0〜300質量部とすることが好ましい。(B)成分が多すぎると、粘着性が低下し、ゴム物性も低下するおそれがある。
なお、(B)成分の樹脂質共重合体と(C)成分の樹脂質共重合体との合計中におけるアルケニル基の含有量としては、ゴム物性及び粘着性等の点から0.00001〜0.002mol/g、特に0.00005〜0.001mol/gであることが好ましい。
(D)成分は、珪素原子と結合する水素原子(SiH基)を1分子中に少なくとも2個、好ましくは3個以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンであり、分子中のSiH基が前記(A)成分、(B)成分及び(C)成分中の珪素原子に結合したアルケニル基とヒドロシリル化付加反応により架橋し、組成物を硬化させるための硬化剤として作用するものである。この(D)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、下記平均組成式(2)
2 bcSiO(4-b-c)/2 (2)
(式中、R2は炭素数1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基である。また、bは0.7〜2.1、cは0.001〜1.0で、かつb+cは0.8〜3.0を満足する正数である。)
で示され、1分子中に少なくとも2個(通常2〜200個)、好ましくは3〜100個、より好ましくは3〜50個の珪素原子結合水素原子を有するものが好適に用いられる。ここで、R2の1価炭化水素基としては、R1で例示したものと同様のものを挙げることができるが、脂肪族不飽和基を有しないものが好ましい。また、bは好ましくは0.8〜2.0、cは好ましくは0.01〜1.0、b+cは好ましくは1.0〜2.5であり、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網目状のいずれの構造であってもよい。この場合、1分子中の珪素原子の数(又は重合度)は2〜300個、特に4〜150個程度の室温(25℃)で液状のものが好適に用いられる。なお、珪素原子に結合する水素原子は分子鎖末端、分子鎖の途中のいずれに位置していてもよく、両方に位置するものであってもよい。
また、上記式(2)のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの代りに、又はこれに加えてR''2HSiO1/2単位とSiO2単位とを主成分とする樹脂質共重合体、又はR''2HSiO1/2単位とR''3SiO1/2単位とSiO2単位とを主成分とする樹脂質共重合体を用いることができる。ここで、R''は非置換又は置換の1価炭化水素基で、R'と同様なものが例示され、アルケニル基を含まないものが好ましい。上記樹脂質共重合体はR''2HSiO1/2単位又はR''2HSiO1/2単位とR''3SiO1/2単位及びSiO2単位のみからなるものであってもよく、また必要に応じて、R''HSiO2/2単位、R''2SiO2/2単位、HSiO3/2単位、R''SiO3/2単位を合計で全共重合体質量に対し50%以下、好ましくは40%以下の範囲で含んでもよいが、R''2HSiO1/2単位、R''3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比[(R''2HSiO1/2+R''3SiO1/2)/SiO2]が0.5〜1.5、特に0.5〜1.3であることが好ましい。
上記(D)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、(CH32HSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、(CH32HSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C65)SiO3/2単位とからなる共重合体などが挙げられる。
この(D)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.5〜30質量部、特に0.6〜20質量部である。配合量が少なすぎても多すぎても、十分なゴム強度が得られなくなってしまう。また、この(D)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、(A)、(B)、(C)成分中に含まれる珪素原子に結合したアルケニル基に対する(D)成分中の珪素原子に結合した水素原子(SiH基)の量がモル比で、0.2〜1.5、より好ましくは0.25〜1.2、更に好ましくは0.3〜0.9となる量で配合する。
(E)成分の付加反応触媒としては、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と1価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、塩化白金酸とビニルシロキサン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などが挙げられる。なお、この付加反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常白金族金属として(A)、(B)、(C)成分の合計量に対し、0.5〜1,000ppm、特に1〜500ppm程度である。
上記粘着層の硬さは、基材ゴムの硬さより小さいもので、アスカーC硬度で1〜60の範囲が好ましく、より好ましくは2〜55の範囲であり、更に好ましくは2〜40の範囲である。1未満ではゴムとしての強度が劣る場合があり、60を超えると粘着性が低下してしまう場合がある。
また、JIS Z0237に準拠し、ガラス(日本板硝子株式会社、FL2.0)に粘着し、剥離速度300mm/minで180°ピール試験を行った場合の粘着力が0.5〜10N/25mm、特に0.7〜8N/25mmであることが好ましい。0.5N/25mm未満では粘着層を所用の被貼着部に貼着する場合、被貼着部に対する粘着力が低く、貼り付けに問題があり、10N/25mmを超えると、リワーク性や再付着性に支障をきたす場合がある。
なお、上記基材ゴム層及び粘着層を形成する組成物には、上述した成分に加え、必要に応じて、その他の成分として、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、石英粉、珪藻土、炭酸カルシウムのような充填剤や、カーボンブラック、導電性亜鉛華、金属粉等の導電剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤などの充填剤を配合してもよい。更に、窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、ジメチルシリコーンオイル等の内部離型剤、接着性付与剤、チクソ性付与剤等を配合することは任意とされる。
上記基材ゴムの厚さは、0.2〜5mm、好ましくは0.5〜5mm、特に0.5〜3mmである。0.2mm未満では、シートの弾性を生かすのに不十分な場合があり、5mmを超えると、重量が高くなり、貼り付けに影響を及ぼし、またコスト的に不利になってしまう場合が生じる。また、粘着層の厚さは、0.3〜3mmの範囲が好ましく、より好ましくは0.5〜2mmの範囲である。0.3mm未満では粘着層が貼り付ける被貼着部の表面凹凸を吸収できなくなり、3mmを超えると貼り付け面のゴム強度が粘着層に依存してしまいゴム破壊を起こす可能性がある。
なお、防水シートの厚さは、0.5〜8mmとすることが好ましい。この場合、防水シートが単一層のときは0.2〜8mm、特に0.5〜8mmとすることができるが、0.5〜5mmとすることがより好ましい。
単一層からなる防水シートについてはその材質に応じた公知の方法で形成し得る。粘着層を有する防水シートを形成する場合については、まず基材ゴムを形成する。この場合、基材ゴムは、シリコーンゴム組成物、EPDMゴム組成物等のゴム組成物を用いて単一層として形成してもよく、金属や各種樹脂との複合層として形成してもよく、例えば圧縮成形や注入成形、射出成形などにより直接シートを得る方法や、インサート成形により金属基板、樹脂基板、樹脂フィルム上にシートを成形する方法、あるいはディッピング、コーティング、カレンダー成形、スクリーン印刷などにより、他の基材と一体化したゴムシートを得る方法などがある。この場合、カレンダー成形が好適に使用できるので好ましい。
上記基材ゴム上に粘着層を積層するが、上記基材ゴムを形成する組成物を硬化して基材ゴムを形成した後に粘着層を形成するようにしてもよいし、基材ゴムを形成する組成物をポリエチレンテレフタレート(PET)等のフィルム上にカレンダー成形して分だしして、未加硫の状態で粘着層を形成する組成物を積層してもよい。
粘着層を形成する組成物は、基材ゴム層を形成する組成物上に、ディッピング、コーティング、スクリーン印刷等する方法で積層シートを得る方法があり、コーティング成形が好適に使用できるので好ましい。なお、これらの硬化条件としては、80〜250℃で10秒〜1時間の範囲が好ましい。更に、低分子成分を除くなどの目的で120〜250℃で1〜100時間程度のアフターキュアを行ってもよい。
ここで、本発明の防水シートは、橋梁橋脚の根巻工法と総称される補修工事において、橋梁橋脚と補強部材への雨水などの水分の浸入を防止する目的で敷設、使用することができる。その方法の一例について図2〜5を参照して説明すると、図2は、コンクリートの表面からなる橋梁橋脚の概念図である。図3は橋脚部分を取り出した概念図である。
なお、図中、10はコンクリート製の橋梁橋脚、12はコンクリート製の橋梁部であり、20は補強部材である。
橋梁橋脚の補修工事の一例として鋼板巻立て工法を挙げて説明すると、図4のように、最内面は既存コンクリートからなる橋脚10で、補強部材20として、橋脚10の外層はシーラー21、無収縮モルタル22と順次積層し、更にその外層に鋼板23が巻かれる。鋼板は防錆塗装を施す場合が多いが、橋脚10のコンクリートと補強部材20との境界面30は防錆塗装が万全ではない。このため補修工事が終了した後で、雨水、雪、霧などで水分が浸入すると、錆が発生することの他に、境界部分から浸入した水分が補修した内層のシーラーの接着強度を低下させたり、無収縮モルタルが脆くなり剥がれやすくなる、といった問題が挙げられる。そこで、図5に示したように、境界部分30に防水シート3を貼着させて上記問題が発生しないようにする。貼着は、貼着施工部分を前処理して、シートが貼着しやすいようにしてもよい。防水シートに粘着性がある場合は、必ずしも貼着施工部分の前処理は必要ではない。粘着面を貼着側にして貼着を行なう。
この場合、上記境界部分30を完全に被覆するように防水シートを施工すればよい。防水シートは1枚を用いて境界部分を被覆することもできるが、防水シートは、通常、複数枚を用い、これら複数枚を前記境界部分に沿って並設し、境界部分全部を防水シートにて被覆するが、この場合、境界部分で露出しやすい部分は隣り合う防水シート同士の部分である。図6を参照して説明すると、隣り合う防水シートは重ね合わさることが好ましく、その防水シートの重なり部分4の幅は5mm以上が好ましく、10mm以上が更に好ましく、20mm以上がよりいっそう好ましい。防水シートの重なり部分の幅が5mmより小さい場合は施工中に剥がれが生じることがあり、境界部分を完全に覆うことができず雨水の侵入が発生するおそれがある。防水シート同士が重なり部分が大きくなる、例えば50mm以上の場合は境界部分全てを覆うための防水シートの必要量が多くなり、コスト高となる。
なお、防水シートの橋脚側及び補強部材側の外周縁部に沿って、防水シートの周囲にそれぞれシーリング材を施工することが好ましい。また、図6に示したように、防水シート相互の重なり部分4にもシーリング施工40することが好ましい。
なお、シーリング材としては特に制限はなく、公知のシリコーン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系等のいずれのものも使用できるが、本発明の防水シート材料との親和性の点でシリコーンシーリング材が好適に用いられる。このようなシーリング材としては市販品を用いてもよく、例えばシリコーンシーリング材としては、信越化学工業株式会社製のシーラントマスター300、シーラント70、シーラント701等が使用できる。
本発明の防水シートとして、粘着性のある防水シートを用いることにより、プライマーレスでの施工が可能になり、大幅に工期を短縮することができる。
従来の多くは、シーリング材を直接施工したり、或いは防水施工を特別行なわなかったりしていたが、気候による寒暖の差や、天候、特に雨雪など水分が多く結露などが発生する場合、施工面が乾燥するまで施工できないといった問題点があった。本発明の防水シートを用いることにより、プライマーレスで施工できるため、接着面に水分が残っていても、ウエスなどで十分拭き取るだけで施工が可能となり、天候回復後直ちに施工が開始できるという画期的な特徴を有している。
本発明による防水シートは粘着力にて防水機能を発揮しているため、シート端部の固定用シール部分を除去するだけで簡単に剥がし内部を観察することができる。
また、再度粘着力で防水機能を発揮できることが大きな特徴である。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例で部は質量部、%は質量%を示す。
[実施例1]
ミラブル型ジメチルシリコーンゴムコンパウンドKE−951−U(信越化学工業株式会社製)100部にBET比表面積160m2/gの表面処理乾式シリカ(商品名R8200、日本アエロジル株式会社製)を20部、分散剤としてシラノール含有ジメチルポリシロキサン(平均重合度5)を2部、2本ロールで添加後、オーブンにて100℃/1時間入れてシリコーンゴム組成物を得た。その後厚さ1.5mmのシート状にした。
[実施例2]
ビニル基を含むジメチルシリコーン(平均重合度6,000)に結晶性シリカ80%が含有されたベース100部に架橋剤として末端に平均2個のシロキサンに直結した水素を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン(SiH量0.0013mol/g)を2.4部、反応制御剤としてビニル基含有ポリシロキサン(ビニル量0.0007mol/g)を0.1部添加してシリコーン組成物を得た。
このシリコーン組成物に白金触媒(Pt濃度1%)を0.1部添加してパテ状組成物を得た。このパテ状組成物を室温にてプレス成形して厚さ1.5mmのシート状にした。
[実施例3]
市販の厚さ1.5mmのブチルゴム製シート(商品名ES−D31510、共和(製))を用意した。
[実施例4]
ミラブル型ジメチルシリコーンゴムコンパウンドKE−551−U(信越化学工業株式会社製)にシリコーンレジンパウダー(ビニル基含有量0.0007〜0.0010mol/g)を10%添加した。得られたシリコーンゴム組成物100部に加硫剤C−25A/0.5部、C−25B/2.0部(ともに信越化学工業株式会社製)を添加して2本ロールで混練りした後、カレンダー成形にて、100μmのシボ付PETフィルム上に厚さ1.5mmのシートが得られるように分出しし、加熱炉で125℃、10分間加熱して、シート状成形物を得た。
[実施例5]
ミラブル型ジメチルシリコーンゴムコンパウンドKE−675−U(信越化学工業株式会社製)100部に加硫剤C−25A/0.5部、C−25B/2.0部(ともに信越化学工業株式会社製)を添加して2本ロールで混練りした後、カレンダー成形にて、100μmのシボ付PETフィルム上に厚さ1.5mmのシートが得られるように分出しし、未加硫シート状シリコーンゴム組成物(基材層)を得た。基材層の上にシリコーンレジン(平均ビニル基含有量0.0085mol/g)100部に、白金触媒(Pt濃度1%)0.1部、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(平均珪素原子に結合した水素原子含有量0.0009mol/g)1.8部を含む組成物をコンマコータを使用して積層コーティングし、加熱炉で125℃、10分間加熱して、シート状成形物を得た。
各材料の特性及び防水性について、表1に示す。
なお、防水性の評価には、上記のようにして得た縦20cm×長さ100cmの防水シートを用い、上記の防水シートを橋梁橋脚の補強部材との境界部分に図5のように連続して敷設した。その際、シーラントはシーラントマスター300を使用し、各防水シートの外周より2cmまで補強部材又は橋脚と接着した。
評価項目
・粘着性
得られたシートを幅25mm,長さ10cmに切断し、JIS Z0237に準拠して日本板硝子(株)製ガラスFL2.0をアルコールで脱脂し、風乾した4mm厚のガラス板にシートの粘着層側を貼り付け、室温にて300mm/minの速度にて180°ピールでガラスと粘着層とを剥離し、その粘着力を測定した。
・長期貼り付け安定性
4mmの厚さのガラス基板上に、上記作製した粘着シートを幅25mm,長さ10cmに切断し、粘着層側を貼り付けて、室温,50%RHの湿度で1ヶ月保存した後、室温にて300mm/minの速度にて180°ピールでガラスと粘着層とを剥離し、その粘着力を測定した。
・防水性
施工後1ヶ月間で雨水の浸入がないものは○、雨水の浸入があるものは×とした。
施工後6ヶ月間で雨水の浸入がないものは○、雨水の浸入があるものは×とした。
Figure 0005895794
1 基材
2 粘着層
3 防水シート
10 橋梁橋脚
20 補強部材
30 境界部分
40 シーリング材

Claims (16)

  1. 橋梁橋脚に補強部材を巻装して橋脚を補強・補修する補強工法において、前記橋脚と補強部材との境界部分を液密に貼着被覆する可撓性を有する橋梁橋脚の補修工法用防水シートであって、該防水シートが、基材層とこの基材層の前記境界部分を貼着被覆する片面に積層されたオルガノポリシロキサンを主成分とする粘着性を有する粘着層とを具備した防水シート
  2. 基材層が、未加硫のエラストマーからなることを特徴とする請求項記載の防水シート。
  3. 基材層が、加硫されたエラストマーからなることを特徴とする請求項記載の防水シート。
  4. 基材層が、シリコーンゴム、EPDMゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴムから選択される1種又は2種以上のエラストマーから形成されることを特徴とする請求項又は記載の防水シート。
  5. 基材層は、デュロメータータイプAの硬さが10〜90で、かつ引張り強さが3MPa以上、伸びが100〜800%、引裂き強さが3kN/m以上であるエラストマーからなることを特徴とする請求項のいずれか1項記載の防水シート。
  6. 粘着層が、
    (A)下記平均組成式(1)
    1 aSiO(4-a)/2 (1)
    (式中、R1は互いに同一又は異種の炭素数1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基、aは1.5〜2.8の範囲の正数である。)
    で示される1分子中に少なくとも2個の珪素原子と結合するアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:0〜100質量部、
    (B)R3SiO1/2単位(式中、Rは非置換又は置換の1価炭化水素基である)とSiO2単位とを主成分とし、R3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比[R3SiO1/2/SiO2]が0.5〜1.5であり、Rはアルケニル基を含み、その総量が0.0001mol/g以上である樹脂質共重合体:0〜100質量部(但し、(A)、(B)成分の合計は100質量部である)、
    (D)珪素原子と結合する水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)、(B)成分の合計100質量部に対し0.5〜30質量部であり、かつ(A)、(B)成分中に含まれる珪素原子に結合したアルケニル基に対する(D)成分中の珪素原子に結合した水素原子の量がモル比で0.2〜1.5となる量、
    (E)付加反応触媒:触媒量
    を含有してなる、硬化物が表面粘着性を有する付加硬化型シリコーンゴム組成物の硬化物から形成されたものである請求項1〜5のいずれか1項記載の防水シート。
  7. 付加硬化型シリコーンゴム組成物が、更に(C)R'3SiO1/2単位(式中、R'は非置換又は置換の1価炭化水素基である)とSiO2単位とを主成分とし、R'3SiO1/2単位とSiO2単位とのモル比(R'3SiO1/2/SiO2)が0.5〜1.5であり、R'はアルケニル基を含まないか、含んでいてもその総量が0.0001mol/g未満である樹脂質共重合体を(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0〜400質量部含有すると共に、(C)成分がアルケニル基を含有する場合、(A)、(B)、(C)成分中に含まれる珪素原子に結合したアルケニル基に対する(D)成分中の珪素原子に結合した水素原子の量がモル比で0.32〜0.75となる量である請求項記載の防水シート。
  8. 粘着層は、アスカーC硬度が60以下であることを特徴とする請求項のいずれか1項記載の防水シート。
  9. 粘着層のガラスに対する粘着力が0.5〜10N/25mmであることを特徴とする請求項のいずれか1項記載の防水シート。
  10. 基材層の厚さが0.2〜5mmであり、粘着層の厚さが0.3〜3mmであることを特徴とする請求項のいずれか1項記載の防水シート。
  11. 防水シートの厚さが0.5〜8mmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の防水シート。
  12. 橋梁橋脚に補強部材を巻装して橋脚を補強・補修する補強工法において、前記橋脚と補強部材との境界部分に請求項1〜11のいずれか1項記載の防水シートを液密に貼着被覆して、前記境界部分からの浸水を防止することを特徴とする橋梁橋脚の防水施工方法。
  13. 水シートを前記境界部分にプライマーなしに直接貼着するようにした請求項12記載の防水施工方法。
  14. 橋梁橋脚に補強部材を巻装して橋脚を補強・補修する補強工法において、前記橋脚と補強部材との境界部分に防水シートを液密に貼着被覆して、前記境界部分からの浸水を防止することを特徴とする橋梁橋脚の防水施工方法であって、該防水シートが単一層であり、その表面施工箇所を熱処理、火炎処理、電子線処理、又は酸もしくは塩基による処理を行って粘着性を付与した防水シート又は基材層とこの基材層の前記境界部分を貼着被覆する片面に積層された粘着性を有する粘着層とを具備した防水シートであり、該防水シートを前記境界部分にプライマーなしに直接貼着するようにした防水施工方法。
  15. 貼着された防水シートの橋脚側端縁部及び/又は補強部材側端縁部を覆ってシーリング施工するようにした請求項12〜14のいずれか1項記載の防水施工方法。
  16. シーリング材がシリコーンシーリング材であることを特徴とする請求項15記載の防水施工方法。
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