JP6622709B2 - シールド掘進機のテールシール用凝結遅延剤 - Google Patents
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Description
一方、シールド掘進機の後端で、未だ裏込剤が充填されていないトンネル内の空隙へは、地下水等が浸みだしており、この地下水のシールド掘進機内への浸入を防ぐため、シールド掘進機の末端にはシールド掘進機内のセグメントの外周とシールド掘進機の内周の間を止水するブラシシールが複数列、シールド掘進機の内周に設けられている。そして、その止水性を維持するために、これらのブラシシールの間にテールシール組成物が充填されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、裏込剤は充填当初は流動性が高く、その後固化するため、流動性の高い裏込剤がシールドマシン後端のブラシシール部に浸入し、ブラシシールとセグメントが固着して、シールドマシンの前進が困難となったり、セグメントの強度によっては、セグメントが破壊されるという問題があった。このため、裏込剤がブラシシール部に浸入してきても、ブラシシールとセグメントが固着しない方法が求められていた。
(1)潤滑油基油、増ちょう剤および繊維質を含有するシールド掘進機のテールシール組成物用添加剤であって、水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物から選択された1種以上からなるか、もしくは前記有機化合物から選択された1種以上を含むシールド掘進機のテールシール用凝結遅延剤。
(2)シールド掘進機のテールシール組成物に対して、前記組成物全量基準で、水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物から選択された1種以上を合計量として、0.1〜10質量%添加される上記(1)に記載の凝結遅延剤。
(3)[A] 潤滑油基油15〜60質量%、[B] 増ちょう剤35〜75質量%、[C] 繊維質0.5〜15質量%、および、[D] 水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物から選択された1種以上の化合物0.1〜10質量%を含有するシールド掘進機用テールシール組成物。
また、本発明のシールド掘進機用テールシール組成物は、裏込剤が混入した場合でも、裏込剤の硬化、凝結を遅らし、ブラシシールとセグメントとの固着を抑制でき、シールド掘進機による掘削を効率良く行うことができるという格別の効果を奏する。
本発明の水酸基を2個以上有する有機化合物としては、糖類、多価アルコール等があるが、糖類としては、ブドウ糖などの単糖類、シュクロース(白糖、グラニュー糖)などの二糖類やこれらを含む糖蜜、あるいはグルコースやマルトースなどを含むでんぷん分解生成物等が好ましい。一方、多価アルコールとしては、脂肪族多価アルコールが好ましく、その炭素数としては2〜18、特には3〜6がより好ましい。2価〜4価のアルコール、特には3価のアルコールが好ましい。
また、水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物としては、オキシカルボン酸などが挙げられ、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸などが好ましい。
これらの有機化合物は、単独で用いても、二種類以上を混合して用いても良い。
なお、この凝結遅延剤には、上記有機化合物以外に、必要に応じて、一般に潤滑油やグリースなどに用いられている、清浄剤、分散剤、摩耗防止剤、酸化防止剤、さび止め剤、腐食防止剤などを適宜添加することができる。
さらに、本発明のシールド掘進機用テールシール組成物は実質的に水分を含まないものが好ましい。実質的に水分を含まないとは、不可避的に混入する水分を排除するものではないことを意味するが、水分含有量としては、テールシール組成物全量基準で、好ましくは、5質量%以下、より好ましくは、1質量%以下である。
本発明の潤滑油基油は、通常の潤滑油に用いられる潤滑油基油であれば、鉱油系、合成油系、動植物油系あるいはこれらの混合物のいずれも用いることができる。
この潤滑油基油の物性としては、40℃における動粘度が100〜3000mm2/s、特には550〜1500mm2/sのものが好ましい。さらに、流動点は0℃以下が好ましく、安全性の観点から、引火点は150℃以上が好ましい。
この潤滑油基油の含有量は組成物全量基準で15〜60質量%であるが、好ましくは、25〜55質量%、より好ましくは、35〜55質量%である。
この鉱油系潤滑油基油は、取り扱いの安全上の観点から芳香族分が20%以下のものが好ましい。
本発明の増ちょう剤としては、テールシール組成物の止水性を向上させるために、無機粉体を用いることが好ましい。この場合の無機粉体は、珪素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の粉体を挙げることができ、さらにこれらの混合物、及び、天然に産するこれらの化合物を主成分とする鉱石の粉体等も用いることができる。具体的には、炭酸カルシウム、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、シリカ、ベントナイト、珪藻土などの粉体が好適である。これらの無機粉体は、一種類でも複数の種類を混合して用いてもよい。
上記無機粉体は、平均粒径が0.5〜500μmのものが好ましく、5〜50μmのものがより好ましい。
金属石けん系増ちょう剤は、カルボン酸がステアリン酸、アゼライン酸などの脂肪族カルボン酸でも、テレフタル酸などの芳香族カルボン酸でもよく、特には1価または2価の脂肪族カルボン酸で、炭素数6〜20の脂肪族カルボン酸のものが好ましい。また、金属は、リチウム、ナトリウムなどのアルカリ金属、カルシウムなどのアルカリ土類金属、アルミニウムのような両性金属でもよいが、アルカリ金属、特にはリチウムが好ましい。このようなカルボン酸金属塩は、一種類でも複数の種類を混合して用いてもよい。
なお、上記金属石けん系、ウレア系、有機ポリマー系等の増ちょう剤は、単独でも、2種類以上を併用しても良い。
繊維質は、シールド掘進機のテールシール部にある金属網や金属線を束ねたブラシに絡みつき、潤滑油基油、増ちょう剤とともに止水性のある濾布層を形成するために用いられる。
この繊維質としては、天然由来または有機合成された有機繊維質のいずれをも用いることができ、例えば、天然由来の天然繊維としては、セルロース、綿繊維が、合成繊維としては、ポリプロピレン、ポリエステル等が好適である。
この繊維質は、長さが、平均で10mm以下のものが好ましく、0.1〜8mmがより好ましく、0.5〜6mmがさらに好ましい。また、その太さは、平均で10〜100μmが好ましく、15〜90μmがより好ましい。
この繊維質の含有量は、テールシール組成物全量基準で、2〜15質量%であるが、3〜10質量%が好ましい。
本発明の水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物は、凝結遅延剤の有効成分として上述したものと同じである。
この有機化合物の含有量は、テールシール組成物全量基準で、合計量として、0.1〜10質量%であるが、糖類、オキシカルボン酸では、0.5〜5質量%が好ましく、多価アルコールの場合は、2〜10質量%が好ましい。
本発明のテールシール組成物には、上記成分以外に、必要に応じて、一般に潤滑油やグリースなどに用いられている、清浄剤、分散剤、摩耗防止剤、酸化防止剤、さび止め剤、腐食防止剤などを適宜添加することができる。特には、さび止め剤として、脂肪酸ポリオールエステルなどを、テールシール組成物全量基準で、0.2〜2質量%添加することが好ましい。
〔テールシール組成物の成分〕
A.潤滑油基油
基油A1:鉱油(JX日鉱日石エネルギー社製、溶剤精製重質油、15℃の密度;0.90g/cm3)
基油A2:ポリブテン、平均分子量;15,000
なお、上記鉱油A1に、ポリブテンA2を混合したときの40℃の動粘度(mm2/s)を表1に示した。
B.増ちょう剤
増ちょう剤B1:タルク、平均粒径;20μm
増ちょう剤B2:炭酸カルシウム、平均粒径;10μm
増ちょう剤B3:Liステアリン酸石けん(関東化学社製試薬)
繊維質C1:綿繊維、平均長さ;1.8mm、平均直径;18μm
繊維質C2:ポリエチレンテレフタレート繊維、平均長さ;5mm、平均直径;20μm
D.有機化合物
有機化合物D1:グラニュー糖(大日本明治製糖(株)社製)
有機化合物D2:糖蜜(大日本明治製糖(株)社製)
有機化合物D3:グリセリン(関東化学社製試薬)
有機化合物D4:ブドウ糖(日本食品化工(株)社製)
有機化合物D5:オレイルアルコール(関東化学製試薬)
有機化合物D6:オレイン酸(関東化学製試薬)
次に示す条件で耐水圧試験を行い、流出水の有無を測定した。
底部中央部に、中心間隔5mmで縦横に4列、合計16個の開口(直径3mm)開口を有する内径52mmのステンレス製の圧力容器を用いた。開口上にステンレス製のメッシュ(50番、厚み0.85mm)を載せ、上記で調製したテールシール組成物50gを導入した。テールシール組成物上に水(10g)を置き、空気で35kgf/cm2の圧力で5分間加圧し、その際の底部開口からの水の流出有無により止水性の評価を行った。この結果を表1に示した。
この結果、繊維質を含まない比較例3は、止水性がないことが分かる。
上記で調製したテールシール組成物100gと、裏込材の主成分である速乾セメント〔トーヨーマテラン製、商品名インスタントセメント(30分速乾性)〕、水15gを手で混合し、混合直後のちょう度と、30分後のちょう度の差を測定することで、凝固抑制性を評価した。この結果を表1に示した。
この結果、凝結遅延剤を含有する実施例1〜10の組成物は、凝結遅延剤を含有しない比較例1、2に比べて、凝固抑制効果を有することが分かる。また、水酸基あるいはカルボキシル基を1個しか有しない化合物は、比較例4、5に示すように凝固抑制効果を示さない。
また、本発明のテールシール組成物は、裏込剤が混入した場合でも、裏込剤の硬化、凝結を遅らし、ブラシシールとセグメントとの固着を抑制でき、シールド掘進機による掘削を効率良く行うことができるため、シールド掘進機に有用である。
Claims (2)
- 潤滑油基油、増ちょう剤および繊維質を含有するシールド掘進機のテールシール組成物用添加剤であって、水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物から選択された1種以上からなるか、もしくは前記有機化合物から選択された1種以上を含むシールド掘進機のテールシール用凝結遅延剤、ここで、前記の水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物から選択された1種以上が、シールド掘進機のテールシール組成物に対して、前記テールシール組成物全量基準で、合計量として、1〜10質量%添加されることを特徴とする、前記凝結遅延剤。
- [A] 潤滑油基油15〜60質量%、
[B] 増ちょう剤35〜75質量%、
[C] 繊維質0.5〜15質量%、および、
[D] 水酸基を2個以上、または水酸基およびカルボキシル基を有する有機化合物から選択された1種以上の化合物0.1〜10質量%
を含有するシールド掘進機用テールシール組成物。
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