JPS62292881A - トンネル補修用空洞裏込注入材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は新規な空洞裏込注入材に関するものである。さ
らに詳しくいえば、本発明は、トンネルの補修工事にお
いて、トンネル覆工コンクリートの背面などの空洞部光
てん用として好適な、比重が比較的小さく、かつゲルタ
イムが長い上に、硬化物の圧縮強度が高いなど、優れた
特徴を有する新規な空洞裏込注入材に関するものである
。

従来の技術 従来、トンネル覆工コンクリートの打設方法として、一
般に逆巻工法によるコンクリートパイプの引抜方法が採
用されているが、このような方法により該覆工コンクリ
ートを打設する場合、いかに入念に施工してもアーチ上
部と地山との間に空洞が発生するのを免れず、特に、支
保工に縫地や掛矢板を施工した場合にはかなりの空洞が
発生する。このような空洞が発生すると、覆工コンクリ
ートに加わる主働比圧が不均一となり、かつ地山の受働
土圧を有効に利用することができなくなるため、覆工コ
ンクリートにとっては空洞の発生は好ましくない現象で
ある。したがって、これまでモルタルなどを用いて、該
空洞を充てんする方法がとられてきた。

ところで、最近になって、老朽劣化の進んだトンネルの
調査により、このようなトンネルにおいては、覆工コン
クリート巻厚が数口も不足して覆工コンクリートの背面
などがかなり空洞化し、これによって該コンクリートが
変圧を受け、覆工コンクリートのはく離やはく落が生じ
ているものもあることが分かった。

このような老朽劣化の進んだトンネルにおいて、該空洞
にモルタルなどを充てんして補修する場合、モルタルは
比重が大きいので、注入材の自重のみで覆エコンクＪ−
トが落下するおそれがあり、保安対策上極めて危険であ
る上に、たとえモルタルを充てんしても、覆工コンクリ
ートの巻厚不足に対して、一体の強度は確保できない、
などの問題がある。さらに、電気運転区間の鉄道在来線
トンネルにおいては、モルタルで補修すると、覆工コン
クリートのクラック部分からモルタルの濁水が洩れ、架
線に垂れてショートし列車運転障害事故をひき起こすお
それもある。

このような問題を解決するための空洞裏込注入材と、し
ては、（１）水を使用しない注入材、（２）流動性のあ
る注入材、（６）コンクリートとの接着性が極めてよく
、一体化する注入材、（４）比重の小さい注入材、（５
）硬化物の圧縮強度が１８０ｋｇ／ｃＭ２　　以上の注
入材、（６）硬化反応時間が長い注入材、（７）注入施
工性のよい注入材などの条件を満たすものが挙げられる
が、従来のセメント°モルタル系注入材では、これらの
条件すべてを満足することができない。

最近、トンネルの裏込注入工事として、ポリウレタン発
泡グラウトを用いた施工が注目されている。しかしなが
ら、この注入材は、前記の条件をある程度満たしつるも
のの、すべての条件を十分に満たしうるものとはいえな
い。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような事情のもとで、トンネルの補修工事
において、トンネル覆エコンクＪ−トの背面などの空洞
部充てん用として好適な、前記条件をすべて満たしうる
新規な空洞裏込注入材の提供を目的としてなされたもの
である。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、硬化性樹脂、−架橋性多官能単量体、硬化剤
及び特定の軽量光てん剤を所定の割合で含有して成るも
のが、その目的に適合しうろことを見出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）硬化性樹脂、（Ｂ）架橋性
多官能単量体、（Ｃ）硬化剤及び（Ｄ）シラスバルーン
又はシラスパーライト若しくはその両方を含有し、該（
Ｂ）成分の含有量が（Ａ）成分１００重量部に対して５
〜１５０重量部であり、かつ該（Ｄ）成分の含有量が注
入材全量に対して１０〜４０重ｆｆｉ％であることを特
徴とする空洞裏込注入材を提供するものである。

本発明注入材において（Ａ）成分として用いられる硬化
性樹脂としては、例えば不飽和ポリエステル樹脂や不飽
和ポリエステル変性樹脂などの不飽和ポリエステル系樹
脂、エポキシ樹脂、アスファルト変性エポキシ樹脂、ゴ
ム変性エポキシ樹脂などのエポキシ系樹脂、ウレタン樹
脂用ポリオール樹脂、ウレタンプレポリマー、ウレタン
変性ｔＭ脂、エポキンウレタン樹脂などのウレタン系樹
脂、さらにはアクリル変性樹脂、シリコン変性樹脂、尿
素変性樹脂、ゴム変性樹脂、フェノール変性樹脂、アル
キド変性樹脂、キシレン変性樹脂、メラミン変性樹脂、
フラン変性樹脂、アニリン変性樹脂、ＡＢＳ樹脂などが
挙げられる。これらの硬化性樹脂の中で、特に不飽和ポ
リエステル系樹脂、エポキシ系樹脂及びウレタン系樹脂
が好適である。

本発明注入材においては、（Ｂ）成分として架橋性多官
能単量体が用いられる。この単量体としては、分子中に
官能基として、例えばビニル性二重結合を２個以上有す
るもの、あるいはビニル性二重結合を少なくとも１個含
有し、他にヒドロキシル基やエポキン基を有するものな
どが挙げられる。

この−架橋°性多官能単量体の具体例としては、グリセ
ロールトリメタクリレート、 ？８・ ｆ’ｉ２１．；＝１．；−１，；ＩＪＩＪ−シ１１２ク
リセロールジメタクリレート、 ＣＨ３ ■ Ｈ２Ｃ＝　ｃ−ｃｏｏ−ｃｑ２ ＣＨ３ＣＨ−ＯＨ ｌ Ｈ２Ｃ＝Ｃ−Ｃｏｏ−ＣＨ２ ２−ヒドロキシ−３−クロロプロピルメタクリレート、 ＯＨ３ Ｈ２Ｃ＝Ｃ−Ｃ００ＣＨ２−ＣＨ−ＣＨ２Ｃ１！ＯＨ ２，３−エポキンープロビルメタクリレートＨ３ Ｈ２Ｃ＝Ｃ−Ｃ００ＣＨ２−ＣＨ−ＣＨ２及びこれらの
混合物などを好ましく挙げることができる。

該−架橋性多官能単量体は、前記硬化性樹脂を架橋して
硬化物の機械的強度、特に圧縮強度を高め、かつ反応性
希釈剤として得られる注入材の粘度及びゲルタイムを適
切に調節する作用を有している。このような作用を有す
る代表的な架橋性多官能単量体としては、ブレンマーＣ
Ｐ（日本油脂（株）製、商品名〕が市販されている。こ
のものは、グリセロールトリメタクリレート２５〜４０
重量係、グリセロールジメタクリレート３０〜４５重量
％、２−ヒドロキシ−３−クロロプロピルメタクリレー
ト１０〜２５重量％、２．３−エボキシグロピルメタク
９レート３〜１０重量係、その他５〜１０重量係から成
る混合物で、粘度２０〜６０センチポイズ（２５°Ｃ）
の暗赤色液体である。

本発明注入材において、前記架橋性多官能単量体の配合
量は、硬化性樹脂１００重量部に対し、５〜１５０重量
部の範囲で選ばれる。この量が５重量部未満では硬化物
の圧縮強度が向上しない上に、ゲルタイムが短く、また
１５０重量部を超えると硬化物の圧縮強度が低下する。

該架橋性多官能単量体の好ましい配合量は、使用する硬
化性樹脂の種類によって左右され、例えば硬化性樹脂と
して不飽和ポリエステル系樹脂を用いる場合は３０〜１
２０重量部、エポキシ系樹脂の場合は５〜５０重量部、
ウレタン系樹脂の場合は１５〜８０重量部の範囲で選ば
れる。

本発明注入材において、（Ｃ）成分として用いられる硬
化剤としては、例えば変性脂肪族ポリアミン、変性芳香
族ポリアミン、変性ポリアミドアミン、ポリチオール、
脂環式の酸又はその無水物、第三級アミン、ポリサルフ
ァイド、メチルエチルケトンパーオキシド、クロロへキ
サンパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、ナフテン酸コ
バルト、ジメチルアニリン、ポリオール、ポリイソシア
ナート化合物などが挙げられる。

これらの硬化剤は前記（Ａ）成分の硬化性樹脂の種類に
よって適宜選ばれる。該硬化性樹脂と硬化剤との組合せ
の例としては、流動性、接着性、圧縮強度、耐水性など
に優れた硬化物を与える点で、不飽和ポリエステル系樹
脂と過酸化物との組合せ、エポキシ系樹脂と変性ポリア
ミドポリアミンや変性脂肪族ポリアミンとの組合せ、ポ
リオール樹脂とポリイソシアナート化合物との組合せな
どが好ましく挙げられる。

不飽和ポリエステル系樹脂と過酸化物との組合せでは、
圧縮強度などの機械的物性や接着性などに優れた硬化物
を与えるが、通常１０〜３０分と短い時間で硬化する。

空洞へ樹脂を注入する際、施工にかなりの時間を要する
ので、このように短時間で硬化する場合、樹脂注入中に
ゲル化して注入施工が困難となる。

しかし、本発明においては、前記のように（Ｂ）成分の
架橋性多官能単量体を配合することにより、該硬化時間
を調節することができ、例えば硬化時間が３時間以上、
配合によっては１０時間以上の注入材を調製することが
できる。

前記硬化剤の配合割合は、硬化性樹脂との組合せにより
異なり、−概に限定することができず、例えば不飽和ポ
リエステル系樹脂と過酸化物との組合せでは、過酸化物
は、不飽和ポリエステル系樹脂１００重量部に対し、通
常１〜５重量部の範囲で用いられ、エポキシ系樹脂と変
性ポリアミドポリアミンや変性脂肪族ポリアミンとの組
合せでは、変性ポリアミドポリアミンや変性脂肪族ポリ
アミンは、エポキシ系樹脂１００重量部に対し、通常２
０〜１００重量部の範囲で用いられる。また、ポリオー
ル樹脂とポリイソシアナート化合物との組合せでは、ポ
リイソシアナート化合物は、ポリオール樹脂１００重量
部に対し、１００〜３００重量部の範囲で用いられる。

本発明注入剤においては、（Ｄ）成分の軽量充てん剤と
して、シラスバルーン又はパーライト若しくはその両方
が用いられる。これらの軽量充てん剤は、硬化物の圧縮
強度を高め、かつ注入材の比重を調節するために用いら
れ、その配合量は、注入材全量に対して１０〜４０重量
％の範囲で選ばれる。この量が１０重量％未満では硬化
物の圧縮強度を高める効果がなく、また４０重量％を超
えると、硬化物の接着性が低下するとともに、注入材の
粘度が高くなりすぎて、取り扱い性が悪くなる。

本発明注入材には、所望に応じ、他の充てん剤、例えば
金属酸化物、金属水酸化物、金属塩、カーボン、金属粉
、沈降性炭酸カルシウム、ベントナイト、重質炭酸カル
シウム、含水ケイ酸、無水ケイ酸、ケイ酸アルミニウム
、タルク、カオリン、酸化マグネシウム、ケイ砂、砕石
などを、本発明の目的を損わない範囲で配合することが
できる。

本発明においては、硬化性樹脂の種類、架橋性多官能単
量体の配合量、硬化剤の種類と配合量、軽量充てん剤の
配合量などを適切に選択することにより、比重０．８〜
１，０、ゲルタイム１〜５時間、硬化物の圧縮強度５０
０〜９００に９／α２などの優れた物性を有する空洞裏
込注入材を調製することができる。

発明の効果 本発明の空洞裏込注入材は、長時間のポットライフを有
し、空洞に該注入材を配管を通じて長時間にわたり圧送
する場合でも、途中で硬化して配管を詰まらせることが
ない。また、老朽劣化が進行して、トンネル覆工コンク
リートの巻厚が数αという極端に不足した場所に用いて
も、モルタル。

セメント系注入材に比べて比重がかなり小さいので、注
入材の自重で劣化した覆工コンクリートを落下させたり
、破壊させたりするおそれがなく、安全対策上において
も優れた注入材である。さらに、従来のモルタル系注入
材のように、水を使用しないために、漏水して架線をシ
ョートさせ、列車運転障害事故をもたらすことがないと
いう利点も有している。

また、該注入材は、通常硬化前は緑色を呈しており、硬
化が進行するに伴い赤色を経て無色に変色する。したが
って、その色調により硬化程度をある程度把握すること
ができるという利点もある。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

なお、使用した各成分の種類は次のとおりであるＯ 不飽和ポリエステル（オルソ系）　ＰＨ−１１５Ｍ（犬
日本インキ製） ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂　エピコート８２８（
シェル化学袋） アスファルトエポキシ樹脂　Ｌ−７Ｑ７（特公昭５２−
１９８５２号公報実施例）ポリオール樹脂　デスモヘン
１１００ （日本ポリウレタン製） ポリイソシアナート化合物　コロネートＬ（日本ポリウ
レタン製） ダイマー酸アミドポリアミン　Ｑ−６５２（三井エポキ
ン製） メテルエテルケトンパーオキンド　パーメックＮ（日本
油脂製） グリセロールメタクリレート混合物　ブレンマー〇Ｐ（
日本油脂製） 変性脂肪族ポリアミン　ＥＨ−２２０ （加電化工業製） 実施例１ 不飽和ポリエステル（オルソ系）樹脂５２９及びプレン
マー〇Ｐ　２３９を５０°Ｃで加熱混合し、この温度で
３０分かきまぜたのち、冷却し、シラスバルー７２５．
９を混入した。これにメチルエチルケトンパーオキシド
１１を均一になるよう配合し、かきまぜて、注入材を調
製した。この注入材を空洞か所へ注入し２５°Ｃで１０
日間かけて硬化させたところ、完全に空洞か所がコンク
リートと一体になり埋った。この硬化後の物性を別表に
示す。

実施例２ 不飽和ポリエステル（オルソ系）樹脂３８．９及びプレ
ンマーＧＰ　３７　Ｊを５０°Ｃで加熱混合し、この温
度で３０分かきまぜるのち、冷却しバーライ）２５．９
を混入した。これにメチルエチルケトンパーオキシド１
１を均一になるように配合し、かきまぜて注入材を調製
した。この注入材を空洞か所に注入し、実施例１と同様
にして硬化させた。

硬化物の物性を別表に示す。

実施例３ ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂ろＯｇ及びプレンマー
〇Ｐ　３　ｇを１２０°Ｃで加熱混合し、さらにこの温
度で３０分間かきまぜたのち冷却し、シラスバルーン１
８９を混入した。これにダイマー酸アミドポリアミン２
０．９を均一に配合して、注入材を調製し、実施例１と
同様にして硬化させた。

硬化物の物性を別表に示す。

実施例４ ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂２３．９及びプレンマ
ー〇Ｐ　１０　ｇを１２０°Ｃで加熱混合し、さらにこ
の温度で３０分間かきまぜたのち冷却し、バーライ）１
８Ｊを混入した。これとダイマー酸アミドポリアミン２
０Ｊを均一に配合して注入材を調製し、実施例１と同様
にして硬化させた。硬化物の物性を別表に示す。

実施例５ アスファルトエポキン樹脂３０ｇ及びプレンマーＧＰ３
９を、１２０’Ｃｆ加熱混合し、さらに、この温度で３
０分間かきまぜて均一に混合したのち冷却し、シラスバ
ルーン１８ｇを混入した。これに変性脂肪族ポリアミン
１３．９を均一に配合して注入材を調製し、実施例１と
同様にして硬化させた。

硬化物の物性を別表に示す。

実施例６ アスフアルトエボキン樹脂２３９及びプレンマーＧＰ１
０．９を１２０°Ｃで加熱混合し、さらにこの温度で５
０分間かきまぜたのち冷却し、パーライト１８ｇを混入
した。これに変性脂肪族ポリアミン１３！ｉを均一に配
合して、注入材を調製し、実施例１と同様にして硬化さ
せた。硬化物の物性を別表に示す。

比較例１ ウレタン樹脂用ポリオール３２．５’及びプレンマーＧ
Ｐ８．９を８０°Ｃで加熱混合し、さらにこの温度で３
０分間かきまぜたのち冷却し、これにポリイソシアナー
ト化合物６２ｇ、水２．５Ｉを均一に配合して、注入材
を調製し、注入して、発泡しながら反応開始した。実施
例１と同様にして硬化させた。硬化物の物性を別表に示
す。

比較例２ ウレタン樹脂用ポリオール２４９及びプレンマーＣＰ１
６ｇを８０’Ｃで加熱混合し、さらにこの温度で６０分
間かきまぜたのち冷却し、これにボリイソンアナート化
合物６２ｙ１水２，５．９を均一に配合して注入材を調
製し、注入して発泡しながら反応開始した。実施例１と
同様にして硬化させた。

硬化物の物性を別表に示す。

比較例３ 不飽和ポリエステル（オルソ系）樹脂７５７に、シラス
バルーン２５ｐを混入し、これにメチルエチルケトンパ
ーオキシド１ｇを均一に混合して、注入材を調製し、実
施例１と同様にして硬化させた。硬化物の物性を別表に
示す。

比較例４ アスファルトエポキン樹脂３３夕にパーライト１８．９
を混入し、これに変性脂肪族ポリアミン１３ｇを均一に
混合して注入材を調製し、実施例１と同様にして硬化さ
せた。硬化物の物［生を別表に示す。

比較例５ ウレタン樹脂用ポリオール４０．９にポリイソシアナー
ト化合物６２ｇ、水２．５夕を均一に混合して注入材を
調製し注入して、発泡しながら反応開始した（約８倍発
泡＊）。実施例１と同様にして硬化させた。硬化物の物
性を別表に示す。

比較例６ モルタル注入材用セメント２７ｇ、川砂５３ｇを混合し
、これに水２０Ｊを入れ、さらにかきまぜて調製し、エ
アーと共に注入し、実施例１と同様にして硬化させた。

硬化物の物性を別表に示す。

比較例フ ミルク注入材用セメン）７０，９、水３（Ｊ９を混合し
、ミルク状にして注入し、実施例１と同様にして硬化さ
せた。硬化物の物性を別表に示す。

手続補正書 昭和６２年６月１７日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第１３６１１４号 ２、発明の名称 愛知県名古屋市天白区天白町大字へ事 字裏山１２４番地の６ 藤　　　１）　　昌　　　利 ４、代理人 東京都港区新橋２丁目２番２号川志満・邦信ビル８階（
７１８２）弁理士　　阿　　形　　　　　　明不−１９
・５、補正命令の日付　　自　発 ６、補正により増加する発明の数　０ ７、補正の対象　　　明細書の発明の詳細な説明の欄８
、補正の内容 （１）　　明細書第１２ページ第１１行の「比重。、ト
１．０」を「比重０．３−１．ＯＪｉ、：訂正Ｌ！ｔ。

（２）同第１２ページ第１２行の１圧縮強度５００〜９
００ｋｇ／ｃｍ”Ｊを「圧縮強度１ｊＯ−９００ｋｇ／
ｃｍ２ｊに訂正します。

（３）同第１４ページ第１６行の次に改行して以下の各
成分種類を加入します。

［変性硬質ポリオール樹脂２Ｐ−ｉ２１０Ｋ（無気泡型
）（犬日本インキ化学製） 変性硬質ポリオール樹脂ＲＲ−６０２０（独立気泡型約
１倍） （加電化工業製） 変性硬質プレボ１）マー樹脂ＴＰ−１！３０（独立気泡
湿潤面型） （大日本インキ化学製） ポリイソシアナート化合物　５Ｐ−２９６（大日本イン
キ化学製） ポリイソシアナート化合物　ＲＮ−１３００（加電化工
業製）」 （４）同第１５ページ第６行及び第１６行の「別表」を
「第１表」に訂正します。

（５）同第１６ページ第４行、１２行及び最下行の「別
表」を「第１表」に訂正します。

（６）同第１７ページ第８行及び下から５行目の「別表
」を「第１表」に訂正します。

（７）同第１８ページ第４行、第１０行及び第１５行の
「別表」を「第１表」にそれぞれ訂正します。

（８）同第１９ページ第２行、第７行及び第１１行の「
別表」を「第１表」にそれぞれ訂正します。

（９）同第２０ページの表に「第１表」の表示を加入し
ます。

（１０）同第２１ページ第１行「特許出願人・・・」の
前に以下の実施例、比較例及び第２表を加入します。

「実施例７ ウレタンフオーム樹脂用変性硬質ポリオール（無気泡型
）ＲＰ−１２１０Ｋ　４０９及びブレンマーＧＰ１０ｇ
を８０°Ｃで加熱混合し、さらにこの温度で３０分かき
まぜたのち冷却し、ンラスバルーン１５９を混入した。

これにポリイソ・／アナート化合物５Ｐ−２９６５０９
を入れ、さらにかきまぜて注入材を調製し、実施例１と
同様にして硬化させた。硬化物の物性を第２表に示す。

実施例８ ウレタンフオーム樹脂用変性硬質ポリオールＲＲ−６０
２０（独立気泡型約１倍）４０ｇ及びブレンマーＧＰ１
０９を８０°Ｃで加熱混合し、さらにこの温度で３０分
間かきまぜたのち冷却し、パーライト２０９を混入した
。これにポリイソノアナート化合物ＲＮ−１３００５０
９を入れさらにかきまぜ、注入材を調製し、実施例１と
同様にして硬化させた。

硬化物の物性を第２表に示す。

実施例９ ウレタンフ丁−ム樹脂用変性硬質プレポリマーＴＰ−Ｉ
ＮＯ（独立気泡湿潤面型）９０９及びブレンマーＧＰ１
０９を常温でよくかきまぜて、その中にンラスバルーン
１０９混入して、注入材を調製し、湿潤面の箇所に実施
例１と同様にして硬化させた。

硬化物の物性を第２表に示す。

比較例８ ウレタンフオーム樹脂用変性硬質ポリオールＲＦ’−１
２１０Ｋ（無気泡型）５０ｇ及びポリイソシアナート化
合物ＳＰ−２９６５０９を混入し、よくかきまぜ注入材
を調製し、実施例１と同様にして硬化させた。

硬化物の物性を第２表に示す。

比較例９ ウレタンフオーム樹脂用変性硬質ポリオール■−６０２
０（独立気泡型約１倍）５０ｇ及びポリイソシアナート
化合物ＲＮ−１３００５０ｇを入れかきまぜ注入材を調
製した。実施例１と同様にして硬化させた。硬化物の物
性を第２表に示す。

゛比較例１０ ウレタンフオーム樹脂用変性硬質プレポリマーＴＰ−Ｉ
ＮＱ（独立気泡湿潤面型）１００ｇを注入材として、湿
潤面の箇所に実施例１と同様にして硬化させた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）硬化性樹脂、（Ｂ）架橋性多官能単量体、（
   Ｃ）硬化剤及び（Ｄ）シラスバルーン又はシラスパーラ
   イト若しくはその両方を含有し、該（Ｂ）成分の含有量
   が（Ａ）成分１００重量部に対して５〜１５０重量部で
   あり、かつ該（Ｄ）成分の含有量が注入材全量に対して
   １０〜４０重量％であることを特徴とする空洞裏込注入
   材。 ２　（Ｂ）成分がグリセロールトリメタクリレート及び
   グリセロールジメタクリレートを主成分として含有して
   成る混合物である特許請求の範囲第１項記載の注入材。