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
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Description
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。
〔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〔1〕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〔1〕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〔2〕又は〔3〕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〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の防水シート。
〔6〕
粘着層が、
(A)下記平均組成式(1)
R1 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。
〔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〔6〕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〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の防水シート。
〔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〔1〕〜〔8〕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〔1〕〜〔9〕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〔1〕〜〔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〕
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〔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。
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。
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。
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。
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。
(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。
R1 aSiO(4-a)/2 (1)
で示されるものが用いられる。
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。
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。
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。
R2 bHcSiO(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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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。
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)
- 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請求項1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請求項1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請求項2又は3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請求項1〜4のいずれか1項記載の防水シート。
- 粘着層が、
(A)下記平均組成式(1)
R1 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。 - 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6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請求項1〜7のいずれか1項記載の防水シート。
- 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請求項1〜8のいずれか1項記載の防水シート。
- 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1〜9のいずれか1項記載の防水シート。
- 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。
- 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。
- 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請求項12記載の防水施工方法。
- 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。
- 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。
- 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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