JP2002194354A - 空隙充填用注入薬液組成物、及びそれを用いた空隙充填工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル、地下構造物、高層ビルの基礎構造
等におけるコンクリート構造物と周囲の岩盤ないし地盤
との間や、岩盤ないし地盤の内部に発生した空隙を埋め
るために用いられる、空隙充填材用注入薬液組成物にお
いて、充填作業時の環境負荷が小さく、得られる発泡体
も土壌汚染の程度を軽減でき、作業性に優れ、貯蔵安定
性が良好である空隙充填材用注入薬液組成物を提供す
る。 【解決手段】 アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）と有機ポリ
イソシアネート（Ｂ）からなる空隙充填用注入薬液組成
物において、（Ｂ）が二核体を２０〜７０質量％含有す
るポリメリックＭＤＩ（Ｂ１）、又は前記ポリメリック
ＭＤＩ（Ｂ１）と数平均分子量３２〜１０，０００の活
性水素基含有化合物（Ｂ２）との反応から得られるイソ
シアネート基末端ウレタンプレポリマーであって、か
つ、前記（Ｂ１）中の二核体が２，２′−ＭＤＩと２，
４′−ＭＤＩを合計で５〜６０質量％含有するものであ
ることを特徴とする注入薬液組成物、及びそれを用いた
空隙充填工法により解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル、地下構
造物、高層ビルの基礎構造等におけるコンクリート構造
物と周囲の岩盤ないし地盤との間や、岩盤ないし地盤の
内部に生じた空隙を埋めるために用いられる、空隙充填
用注入薬液組成物及びそれを用いた空隙充填工法に関す
るものである。更に詳しくは、トンネル工事や高層ビル
建設等の際、覆工コンクリートの背面や岩盤ないし地盤
の内部等の空隙充填に用いられ、低温安定性、作業性、
混合性に優れ、更に岩盤ないし地盤中の水分に影響され
ることなく安定した反応性と発泡性を有し、しかも土壌
汚染をひきおこす可能性の少ない空隙注入薬液組成物及
びそれを用いた空隙充填工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トンネル、地下構造物、高層
ビルの基礎構造と周囲の岩盤ないし地盤との間や、岩盤
ないし地盤の内部に発生した空隙部を埋める空隙充填工
法には、モルタル充填工法、膨張材混入モルタル充填工
法、ベントナイトモルタル充填工法等が実施されてい
る。しかるにこのような工法は、材料そのものの体積が
大きいこと、大がかりな設備が必要となり作業機械の搬
入、設置その他諸準備に手間がかかり狭いスペースでの
作業性が低下することがあった。更に空隙部に水がある
場合には充填材の硬化が遅くなり、施工に長時間要する
だけでなくセメントペーストの急速な硬化が進まないこ
とにより施工性、止水性が低下するという問題があっ
た。そのため近年、上記問題点を解決する方法として、
ウレタン系の空隙充填材を使用することが提案され、実
施に供されている

【０００３】このようなウレタン系空隙充填材として、
特公昭５２−３３４１２号公報、特開昭５２−７８９５
５号公報、特開昭５３−９３６２３号公報、特開昭５５
−３９５６８号公報、特開昭５５−１２２９９８号公報
等、特開平６−３３６９７号公報、特開平８−３０２３
４８号公報、特開２０００−２８１７４２号公報等が提
案されている。

【０００４】特公昭５２−３３４１２号公報には、クル
ードＴＤＩやクルードＭＤＩと、ポリオール、発泡膨張
剤、硬化促進剤、界面活性剤からなる充填材が示されて
いる。特開昭５２−７８９５５号公報には、イソシアネ
ート基含有親水性ウレタンプレポリマー、有機ポリイソ
シアネート、セメント、水からなる速硬化性ポリウレタ
ン樹脂組成物が示されている。特開昭５３−９３６２３
号公報には、有機ポリイソシアネートやそれのイソシア
ネート基末端ウレタンプレポリマーに、親水性を付与さ
せてセメントや水との混合性を向上させる技術が開示さ
れている。特開昭５５−３９５６８号公報、特開昭５５
−１２２９９８号公報には、三級アミノ基含有ポリオー
ルを使用して発泡硬化性を向上させる技術が開示されて
いる。特開平６−３３６９７号公報には、ポリイソシア
ネートを主成分とするＴ液と、ポリオールを主成分とす
るＲ液の２液を、容量比率でＴ液：Ｒ液＝２：１の割合
で混合して前記空隙内に注入し、発泡硬化させて空隙内
に充填することを特徴とした、トンネル等の空隙充填方
法が提案されている。特開平８−３０２３４８号には、
公報珪酸ナトリウム水溶液（Ａ成分）とイソシアネート
化合物（Ｂ成分）とを反応させて発泡硬化させるに際
し、Ａ成分中に多官能アルコールにプロピレンオキサイ
ドを開環付加重合してなるポリヒドロキシ化合物、及び
シリコーン系界面活性剤を含むことを特徴とする空隙充
填材が提案されている。特開２０００−２８１７４２号
公報には、ポリオールとヌレート化触媒と水を含有する
Ａ液と、イソシアネートを主成分とするＢ液とからな
り、上記Ａ液とＢ液の混合比が、重量比で、Ａ液：Ｂ液
＝１：３〜１：７の範囲に設定され、かつ、上記水の配
合量がＡ液とＢ液の合計量中０．８〜２．５重量％の範
囲に設定されている空洞充填用組成物が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
５２−３３４１２号、特開平６−３３６９７号公報記載
の充填材は、液の冬期の貯蔵安定性や高粘度化について
考慮がされていない。特開昭５２−７８９５５号公報、
特開昭５３−９３６２３号公報に開示されている技術で
は、水との混合性が向上することで、また、特開昭５５
−３９５６８号公報、特開昭５５−１２２９９８号公報
に開示されている技術ではポリイソシアネートとポリオ
ールとの反応性が向上しているので、強度発現性が速く
なるが、注入薬液組成物が送液中に粘度上昇して送液不
良を起こし、充填不足、空隙が生じやすい。更に、ポリ
イソシアネート組成物を親水性の活性水素基含有化合物
で変性した得られる親水性イソシアネート基末端ウレタ
ンプレポリマーは、岩盤ないし地盤に含まれる水分に対
する親和性が向上しているため、雨水等により溶出物が
発生して、地下水、井戸水、河川水の汚染の原因となり
やすい。特開平８−３０２３４８号公報に開示されてい
る技術では、発泡倍率が不十分である。特開２０００−
２８１７４２号公報に開示されている技術では、Ａ液と
Ｂ液の相溶性や、得られる発泡体の水汚染性に関する考
慮がなされていない。

【０００６】イソシアネート基末端ウレタンプレポリマ
ーを用いる場合、希釈剤を用いる方法は希釈により粘度
低下効果があるため送液中の粘度上昇を抑制することが
でき、更に、アーチ上部と地山との間の空隙の充填や、
シールド工法によって掘進される坑道と、この坑道の覆
工を行う環の軸方向連結からなるライニングとの間で生
じる空隙の充填や、岩盤、地盤への浸透性の向上を図る
ことができる場合がある。

【０００７】しかし、トンネル工事用の空隙充填用注入
薬液組成物も含めたウレタン系注入薬液全般について
は、「山岳トンネル工法におけるウレタン注入の安全管
理に関するガイドライン」（平成４年１０月、日本道路
公団発行）に沿って管理するものとされており、このガ
イドラインに定める地下水の水質基準に適合する注入薬
液が必要である。すなわち、希釈剤は硬化した樹脂中に
取り込まれた後、経時により僅かずつ樹脂外へしみ出し
てくるのが通例であるので、土壌汚染の防止の観点から
は好ましくない。

【０００８】環境保護上、これらの希釈剤を使用しなけ
れば必然的にシステムの粘度上昇や低温での固化現象を
きたし、実用に供することが困難になり、実用上の利点
と環境保護との両立を図ることがこれまで困難な状況で
あった。

【０００９】

【問題を解決するための手段】そこで本発明者等は、ト
ンネル、地下構造物、高層ビルの基礎構造等におけるコ
ンクリート構造物と、周囲の岩盤ないし地盤との空隙を
埋めるために用いられる、空隙充填材用注入薬液組成物
において、充填作業時の環境負荷が小さく、得られる発
泡体も土壌汚染の程度を軽減でき、作業性に優れ、貯蔵
安定性が良好である空隙充填材用注入薬液組成物を提供
するために鋭意研究を重ねた結果、特定組成のジフェニ
ルメタンジイソシアネート系多核縮合体を用いた有機ポ
リイソシアネートとアルカリ珪酸塩水溶液を用いた注入
薬液組成物が上述の問題点を解決できることを見い出
し、本発明に至った。

【００１０】すなわち本発明は、下記の（１）〜（７）
に示されるものである。 （１） アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）と有機ポリイソシ
アネート（Ｂ）からなる空隙充填用注入薬液組成物にお
いて、（Ｂ）が二核体を２０〜７０質量％含有するジフ
ェニルメタンジイソシアネート系多核縮合体（Ｂ１）で
あって、かつ、前記二核体が２，２′−ジフェニルメタ
ンジイソシアネートと２，４′−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートを合計で５〜６０質量％含有するものであ
ることを特徴とする、前記注入薬液組成物。

【００１１】（２） アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）と有
機ポリイソシアネート（Ｂ）からなる空隙充填用注入薬
液組成物において、（Ｂ）が二核体を２０〜７０質量％
含有するジフェニルメタンジイソシアネート系多核縮合
体（Ｂ１）と数平均分子量３２〜１０，０００の活性水
素基含有化合物（Ｂ２）との反応から得られるものであ
り、かつ、（Ｂ１）中の二核体が２，２′−ジフェニル
メタンジイソシアネートと２，４′−ジフェニルメタン
ジイソシアネートを合計で５〜６０質量％含有すること
を特徴とする、前記注入薬液組成物。

【００１２】（３） 更に活性水素基含有化合物（Ｃ）
からなることを特徴とする、前記（１）又は（２）の空
隙充填用注入薬液組成物。

【００１３】（４） 更に触媒（Ｄ）からなることを特
徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかの空隙充填用
注入薬液組成物。

【００１４】（５） 更に界面活性剤（Ｅ）からなるこ
とを特徴とする、前記（１）〜（４）のいずれかの空隙
充填用注入薬液組成物。

【００１５】（６） 更に難燃剤（Ｆ）からなることを
特徴とする、前記（１）〜（５）のいずれかの空隙充填
用注入薬液組成物。

【００１６】（７） 前記（１）〜（６）のいずれかの
注入薬液組成物を空隙に注入して固結させることを特徴
とする、空隙充填工法。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、空隙充填用注入薬液組成物
について述べる。本発明の空隙充填用注入薬液組成物
（以下、注入薬液組成物という）は、アルカリ珪酸塩水
溶液（Ａ）、有機ポリイソシアネート（Ｂ）からなる空
隙充填用の注入薬液組成物であり、必要に応じて活性水
素基含有化合物（Ｃ）、触媒（Ｄ）、界面活性剤
（Ｅ）、難燃剤（Ｆ）を用いることができる。

【００１８】本発明の注入薬液組成物の固結反応は、極
めて複雑であるため明確ではないが、以下に示す反応が
並行して進行して固結するものと思われる。 （１）アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）と有機ポリイソシア
ネート（Ｂ）とを混合したときに、（Ａ）中に形成され
るシラノール基と（Ｂ）中のイソシアネート基とが反応
して無水珪酸−ウレタン複合体が形成される。 （２）同時に（Ｂ）中のイソシアネート基が（Ａ）中の
水と反応して炭酸ガスを発生しながら尿素結合による多
量体や無水珪酸−尿素架橋複合体が形成される。 （３）また、副生した炭酸ガスの一部は（Ａ）中に溶解
し、（Ａ）中のアルカリ珪酸塩をゲル化して無水珪酸ゲ
ルが形成される。 （４）更に、上記活性水素基含有化合物（Ｃ）が存在す
る場合には、（Ｃ）中の水酸基と（Ｂ）中のイソシアネ
ート基とが反応してウレタン結合が形成される。

【００１９】（Ｂ）と水との反応によって発生する炭酸
ガス並びに（Ａ）と（Ｂ）との反応時及び（Ｂ）と
（Ｃ）との反応時に発生する反応熱によって発生する水
蒸気により、前記無水珪酸−ウレタン複合体は発泡体を
形成し、その体積を増大させる。このとき、発泡が生じ
るが、かかる発泡時の発泡圧により、前記無水珪酸−ウ
レタン複合体がトンネル、地下構造物、高層ビルの基礎
構造等におけるコンクリート構造物と、周囲の岩盤ない
し地盤との空隙入り込みやすくなる。

【００２０】以下、本発明の注入薬液組成物の構成成分
について述べる。本発明におけるアルカリ珪酸塩水溶液
（Ａ）は、前記したように、主としてそのシラノール基
と後述する（Ｂ）中のイソシアネート基との反応によっ
て無水珪酸−ウレタン複合体を形成させる成分である。

【００２１】前記（Ａ）としては、一般式：Ｎａ₂Ｏ・
ｎＳｉＯ₂で表わされる珪酸ナトリウム（珪酸ソーダ）
の水溶液を主成分とするものが挙げられ、この珪酸ナト
リウムにおけるＳｉＯ₂ （二酸化珪素）／Ｎａ₂Ｏ （酸
化ナトリウム）のモル比はｎで表される。このｎは一般
的には１〜５であるが、本発明においては２〜５が好ま
しく、２〜４が特に好ましい。ｎが２より小さい場合に
は、珪酸ナトリウム水溶液のｐＨ値が高くなり、このた
め、前記無水珪酸−ウレタン複合体が形成される過程に
おいて、反応制御が困難になる。一方、ｎが５より大き
い場合には、同一固形分濃度で比較した場合、（Ａ）の
粘度が高くなり、本発明に規定する有機ポリイソシアネ
ート（Ｂ）との混合性が悪くなり、使用の際の作業性が
悪くなることや注入薬液組成物としての強度が発現しに
くくなるため好ましくない。

【００２２】また、前記（Ａ）の固形分濃度は、通常１
０〜７０質量％であることが好ましく、特に２０〜５０
質量％となるように調整することが好ましい。具体的に
は、２号珪酸ソーダＮ６、２号珪酸ソーダＱ３、２号珪
酸ソーダＨ３、２号珪酸ソーダＴ８、３号珪酸ソーダ、
４号珪酸ソーダ（いずれも東曹産業株式会社製）等が挙
げられる。

【００２３】本発明に用いられる有機ポリイソシアネー
ト（Ｂ）は、ジフェニルメタンジイソシアネート系多核
縮合体（以後ポリメリックＭＤＩと略称する）（Ｂ１）
又はポリメリックＭＤＩ（Ｂ１）と数平均分子量３２〜
１０，０００の活性水素基含有化合物（Ｂ２）との反応
から得られるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマ
ーである。

【００２４】（Ｂ）の粘度は、アルカリ珪酸塩水溶液
（Ａ）や必要に応じて使用される活性水素基含有化合物
（Ｃ）との混合性だけでなく、空隙への注入性、浸透性
を向上させるため、２５℃で３００ｍＰａ・ｓ以下が好
ましく、更に好ましくは５０〜２００ｍＰａ・ｓであ
る。粘度が大きすぎると、作業性が低下しやすいだけで
はなく、薬液注入の際にポンプ圧を高くしなければなら
ず、ラインの破損を招きやすい。また、（Ｂ）のイソシ
アネート含量は２０〜３２質量％であり、好ましくは２
５〜３２質量％であり、更に好ましくは２８〜３２質量
％である。

【００２５】本発明に用いられるポリメリックＭＤＩ
（Ｂ１）は、例えばアニリンとホルマリンとの縮合反応
によって得られる縮合混合物（ポリアミン）をホスゲン
化等によりアミノ基をイソシアネート基に転化すること
によって得られる、縮合度の異なる有機イソシアネート
化合物の混合物を意味する。（Ｂ１）の組成は、アニリ
ンとホルマリンとの縮合時の原料組成比や反応条件、各
種ポリメリックＭＤＩの混合比等を変えることによって
様々なものが得られる。本発明に用いられる（Ｂ１）
は、イソシアネート基への転化後の反応液、又は反応液
から溶媒の除去、又は一部ジフェニルメタンジイソシア
ネート（以後ＭＤＩと略称する）を留出分離した缶出
液、反応条件や分離条件等の異なった数種の混合物、更
にＭＤＩを添加したものであってもよい。本発明に用い
られる（Ｂ１）の組成は、１分子中にイソシアネート基
及びベンゼン環を各２個有する、いわゆる二核体を２０
〜７０質量％、１分子中にイソシアネート基及びベンゼ
ン環を各３個以上有する、いわゆる多核体混合物を８０
〜３０質量％含む混合物であり、好ましくは二核体を３
０〜６０質量％及び多核体混合物を７０〜４０質量％含
む混合物である。また、イソシアネート基の一部をビウ
レット、アロファネート、カルボジイミド、オキサゾリ
ドン、アミド、イミド、イソシアヌレート、ウレトジオ
ン等に変性したものであってもよい。

【００２６】（Ｂ１）中の二核体含有量が２０質量％よ
り低い時は、（Ｂ）の低粘度化が達成できず、７０質量
％より高い時には二核体自体の低温時の固化（結晶化）
による影響が強く出て、特に冬期の貯蔵安定性が低下す
るため好ましくない。

【００２７】ポリメリックＭＤＩ中の二核体すなわちＭ
ＤＩは、２，２′−ジフェニルメタンジイソシアネート
（以後２，２′−ＭＤＩと略称する）、２，４′−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート（以後２，４′−ＭＤＩ
と略称する）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシア
ネート（以後４，４′−ＭＤＩと略称する）の３種類の
異性体が存在する。本発明に用いられるポリメリックＭ
ＤＩ（Ｂ１）中の二核体は、２，２′−ＭＤＩと２，
４′−ＭＤＩを合計で５〜６０質量％、４，４′−ＭＤ
Ｉが９５〜４０質量％含有するものであり、好ましくは
２，２′−ＭＤＩと２，４′−ＭＤＩの合計が１０〜５
０質量％、４，４′−ＭＤＩが９０〜５０質量％含有す
るものである。

【００２８】二核体中の、２，２′−ＭＤＩと２，４′
−ＭＤＩの合計含有量が５質量％より低い場合は、低温
時の固化（結晶化）による影響が強く出ること、活性水
素基含有化合物との相溶性が低下すること等により好ま
しくない。６０質量％より高い時は、４，４′−ＭＤＩ
よりも２，２′−ＭＤＩと２，４′−ＭＤＩの方が分子
構造的に柔軟なため強度が発現しにくく、強度が要求さ
れるトンネル工事用の空隙充填注入薬液組成物としては
不適当である。

【００２９】なお、（Ｂ１）の二核体含有量や、二核体
の異性体構成比はゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー（ＧＰＣ）やガスクロマトグラフィー（ＧＣ）によ
って得られる各ピークの面積百分率を基に検量線から求
めることができる。

【００３０】また、少量であるならば、テトラメチレン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、
３−メチル−１，５−ペンタンジイソシアネート、リジ
ンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、更に
は、イソホロンジイソシアネート、水素添加トリレンジ
イソシアネート、水素添加キシレンジイソシアネート、
水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、テトラメ
チルキシレンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネ
ートも使用できる。また、これらのイソシアネート基の
一部をビウレット、アロファネート、イソシアヌレー
ト、ウレトジオン、オキサゾリドン、アミド、イミド等
で変性したものも使用することができる。これらは、単
独又は二種以上の混合物として使用することができる。

【００３１】次に有機ポリイソシアネート（Ｂ）とし
て、前記ポリメリックＭＤＩ（Ｂ１）と、以下に述べる
活性水素基含有化合物（Ｂ２）と反応させて得られるイ
ソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの場合につい
て述べる。

【００３２】（Ｂ１）については前述した通りである。
（Ｂ２）の数平均分子量は３２〜１０，０００であり、
好ましくは１００〜５，０００である。平均官能基数は
１以上が好ましく、１〜４が特に好ましい。具体的に
は、分子量５００未満の低分子モノオール、低分子ポリ
オール、低分子モノアミン、低分子ポリアミン、低分子
アミノアルコール、数平均分子量５００以上の高分子ポ
リオールが挙げられる。これらは、単独又は二種以上の
混合物を使用することができる。

【００３３】低分子モノオールとしては、メタノール、
エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノー
ル、ラウリルアルコール、エチレングリコールモノブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル
等が挙げられる。

【００３４】低分子ポリオールとしては、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオ
ール、ジプロピレングリコール、１，２−ブタンジオー
ル、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオー
ル、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサン−１，
４−ジオール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノー
ル、水素添加ビスフェノールＡ、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトー
ル、蔗糖、ジグリセリン等が挙げられる。

【００３５】低分子モノアミンとしては、エチルアミ
ン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジエチルアミン、
ジブチルアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン等が挙
げられる。

【００３６】低分子ポリアミンとしては、テトラメチレ
ンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミ
ン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−
ジメチル−４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタ
ン、ジエチルトリアミン、ジブチルトリアミン、ジプロ
ピレントリアミン等が挙げられる。

【００３７】低分子アミノアルコールとしては、モノエ
タノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエ
タノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ
−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノー
ルアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミ
ン、Ｎ−（β−アミノエチル）イソプロパノールアミン
等が挙げられる。

【００３８】高分子ポリオールとしては、ポリエーテル
ポリオール、水酸基含有アミン系ポリエーテル、アミノ
アルコール、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテ
ル、アジピン酸、無水フタル酸等の二塩基酸とエチレン
グリコール、ジエチレングリコール、トリメチロールプ
ロパン等のグリコールやトリオールとの脱水縮合反応に
より得られる各種ポリエステルポリオール、ε−カプロ
ラクタムの開環重合により得られるラクトン系ポリオー
ル、ポリカーボネートポリオール、アクリル系ポリオー
ル、ポリブタジエン系ポリオール、ノボラック樹脂やレ
ゾール樹脂等のフェノール系ポリオール、更にはポリオ
ール中でアクリロニトリル、スチレン等のビニル系モノ
マーをラジカル重合させたいわゆるポリマーポリオー
ル、テトラヒドロフランのカチオン重合により得られる
ポリテトラメチレン系ポリオール等を挙げられる。

【００３９】本発明で好ましい活性水素基含有化合物
（Ｂ２）は、プロピレンオキサイドユニットを５質量％
以上含有し、数平均分子量が１００〜１０，０００であ
るポリエーテルポリオールであり、好ましくはプロピレ
ンオキサイドユニットを３０〜１００質量％含有し、数
平均分子量が１５０〜５，０００であるポリエーテルポ
リオールであり、特に好ましくはプロピレンオキサイド
ユニットを５０〜１００質量％含有し、数平均分子量が
２００〜３，０００であるポリエーテルポリオールであ
る。

【００４０】（Ｂ２）の数平均分子量が１００より小さ
いと、得られる発泡体におけるウレタン基濃度が高くな
り、強度は発現するが低温時に固化のおそれがある。一
方、１０，０００より大きいと逆にウレタン基濃度が低
くなり、強度不足のため空隙充填用注入薬液組成物とし
ては好ましくはない。

【００４１】（Ｂ２）のプロピレンオキサイドユニット
含有量が５質量％より低いと本発明の活性水素基含有化
合物との反応により得られる発泡体に親水性が付与さ
れ、土壌汚染の原因となりうる。前述の（Ｂ１）と（Ｂ
２）の反応により得られるイソシアネート基末端ウレタ
ンプレポリマーを有機ポリイソシアネート（Ｂ）に用い
た場合は、後述する活性水素基含有化合物（Ｃ）との反
応において、前記に記載した親水性を付与されたイソシ
アネート基末端ウレタンプレポリマーや三級アミノ基含
有ポリオールを用いる場合とは異なり、その反応による
粘度上昇が穏やかであるため、流れ不良による充填不
足、空隙形成が生じることがない。

【００４２】また、上記のポリエーテルポリオールにお
ける平均官能基数は１〜１０のものが好ましく、特に２
〜６が好ましい。平均官能基数が必要以上に大きすぎる
場合は、（Ｂ）の低粘度化が達成できないためである。

【００４３】なお、本発明において、（Ｂ２）や（Ｃ）
における「平均官能基数」とは、ポリエーテルポリオー
ルの場合は、開始剤の平均官能基数を意味する。その他
のポリオールの場合は、末端基定量法により求められた
末端基の総量と、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー（ＧＰＣ）により求められた数平均分子量とから算
出される値である。また、プロピレンオキサイドユニッ
トの含有量とは、開始剤に付加させる環状エーテルモノ
マー中のプロピレンオキサイドの含有量を意味する。

【００４４】本発明の好ましい活性水素基含有化合物
（Ｂ２）であるポリエーテルポリオールは、低分子の活
性水素基含有化合物を開始剤として用いてプロピレンオ
キサイドを５質量％以上含有する環状エーテルモノマー
を公知の方法により付加重合させることで得られる。環
状エーテルモノマーには、エチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイド、ブチレンオキサイド、グリシジルエー
テル、メチルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド
等が挙げられる。

【００４５】開始剤に用いられるものとしては、前述の
低分子モノオール、低分子ポリオール、低分子アミノア
ルコール、低分子モノアミン、低分子ポリアミン等の
他、フェノール、チオールが用いられる。

【００４６】本発明において、好ましい活性水素基含有
化合物（Ｂ２）であるポリエーテルポリオールの開始剤
はアミノ基を有しない化合物であり、具体的には上述の
低分子モノオール、低分子ポリオールから選択されるも
のである。低分子アミノアルコール、低分子モノアミ
ン、低分子ポリアミンを開始剤に用いると、得られるポ
リエーテルは三級アミノ基含有ポリオールとなり、イソ
シアネート基との反応性が必要以上に大きくなり、空隙
注入時における（Ａ）と（Ｂ）との混合液の粘度が大き
くなりすぎるため好ましくない。

【００４７】（Ｂ１）と（Ｂ２）を反応させる際の、イ
ソシアネート基と水酸基との当量比（イソシアネート基
／水酸基）は１．５〜５００が好ましく、更には５〜４
００の範囲が好ましい。

【００４８】このように、本発明に用いられるイソシア
ネート基末端ウレタンプレポリマーは、プロピレンオキ
サイドユニットとウレタン基を有するものである。この
ため、得られる発泡体の疎水性が強いため、地下水等に
しみ出る汚染物質の量が少なくなる。更に、イソシアネ
ートにウレタン基を導入しているため、コンクリートや
岩盤に対する接着性が向上することも期待できる。

【００４９】本発明では、活性水素基含有化合物（Ｃ）
を用いると、発泡体の強度が向上するので好ましい。活
性水素基含有化合物（Ｃ）は、１分子内に活性水素基を
少なくとも２個以上有する化合物であれば特に制限はな
く、例えば前記イソシアネート基末端プレポリマーに用
いられる活性水素基含有化合物が挙げられる。（Ｃ）
は、単独で又は２種以上を混合して用いることができ
る。また、（Ｃ）の数平均分子量は３２〜２０，０００
であることが好ましく、特に７６〜１０，０００が好ま
しい。平均官能基数は１以上が好ましく、特に１〜４が
特に好ましい。本発明で好ましい活性水素基含有化合物
（Ｃ）は、プロピレンオキサイドユニットを５０質量％
以上含有し、開始剤が低分子モノオール、低分子ポリオ
ールから選択されるポリエーテルポリオールである。

【００５０】有機ポリイソシアネート（Ｂ）との混合性
を考慮すると、活性水素基含有化合物（Ｃ）の数平均分
子量は３２〜１０，０００であり、好ましくは２００〜
５，０００であり、更に好ましくは５００〜３，０００
である。数平均分子量が１００より小さい場合はウレタ
ン基濃度が高くなり、強度は発現するが低温時に固化の
おそれがある。一方、数平均分子量が１０，０００より
大きい場合は逆にウレタン基濃度が低くなり、強度不足
のため空隙充填用注入薬液組成物としては好ましくな
い。

【００５１】本発明では、アルカリ珪酸塩水溶液
（Ａ）、必要に応じて用いられる活性水素基含有化合物
（Ｃ）と、有機ポリイソシアネート（Ｂ）との反応性を
調整する目的で、触媒（Ｄ）を用いることが好ましい。
触媒（Ｄ）としては、具体的には、トリエチルアミン、
トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−メ
チルイミダゾール、ピリジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テ
トラメチルヘキサメチレンジアミン、ビス（２−ジメチ
ルアミノエチル）エーテル、α−ピコリン、Ｎ，Ｎ，
Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルプロピレンジアミン、Ｎ，
Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラキス（２−ヒドロキシプロピ
ル）エチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、１，２
−ジメチルイミダゾール、１，５−ジアザ−ビシクロ
（４，３，０）ノネン−５、１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）−ウンデセン−７（以下ＤＢＵと略称す
る）、これらアミン系触媒のボラン塩、ＤＢＵフェノー
ル塩、ＤＢＵオクチル酸塩、ＤＢＵ炭酸塩等の活性水素
基を含有しないアミン系触媒、トリエタノールアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′−トリメチルアミノエチル−エタノールア
ミン等活性水素を有するアミン系触媒、ジブチルチンジ
ラウレート、スタナスオクトエート等の錫系触媒、ナフ
テン酸マグネシウム、ナフテン酸鉛、酢酸カリウム、オ
クチル酸カリウム等のカルボキシレート類、トリエチル
ホスフィン、トリベンジルホスフィン等のトリアルキル
ホスフィン類、ナトリウムメトキシド等のアルコキシド
類、亜鉛系有機金属触媒等が挙げられる。触媒（Ｄ）の
添加量は、アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）に対して０．１
〜２０質量％が好ましく、特に０．５〜１５質量％が好
ましい。また（Ｄ）は、あらかじめ（Ａ）に配合してお
くことが好ましい。（Ｂ）に（Ｃ）を配合しておくと、
（Ｂ）の貯蔵安定性が低下しやすくなる。

【００５２】本発明では、アルカリ珪酸塩水溶液
（Ａ）、有機ポリイソシアネート（Ｂ）と、活性水素基
含有化合物（Ｃ）及び後述する難燃剤（Ｅ）との混合性
や反応性を調整する目的で、界面活性剤（Ｄ）を添加す
ることが好ましい。界面活性剤（Ｄ）としては、公知の
脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンス
ルホン酸塩、アルキルアンモニウム塩、アルキルベンゼ
ンアンモニウム塩、アルキルアミノ酸等のイオン性界面
活性剤、エチレンオキサイドを５０質量％以上含有する
アルキレンオキサイドを開環付加させて得られるポリエ
ーテルや日本ユニカー製のＬ−５３４０、テー・ゴール
ドシュミット製のＢ−８４５１、Ｂ−８４０７等の各種
のシロキサンポリアルキレンオキサイドブロック共重合
体等のシリコーン系界面活性剤等のノニオン性界面活性
剤が挙げられる。界面活性剤（Ｄ）は、（Ａ）及び／又
は（Ｂ）に添加することができる。（Ｄ）の添加量は、
（Ａ）に対して０．０５〜５質量％が好ましい。

【００５３】本発明では、薬液が密閉空間で使用され、
また、熱源が近くにある状況で使用されることが多いの
で、難燃剤（Ｆ）を使用することができる。難燃剤
（Ｆ）としては、ハロゲン系化合物、リン酸エステル系
化合物、リン系化合物、窒素化合物、ホウ素系化合物、
硫黄系化合物等が挙げられる。これらは、単独もしくは
併用して使用できる。前記難燃剤用ハロゲン系化合物と
しては、ヘキサブロモシクロドデカン、１，１，２，２
−テトラブロモエタン、１，２，３，４−テトラブロモ
エタン、１，４，５，６−テトラブロモ無水フタル酸、
テトラブロモビスフェノールＡ等が挙げられる。リン酸
エステル系化合物としては、トリメチルホスフェート、
トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、ト
リ−２−エチルヘキシルホスフェート、トリブトキシエ
チルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキ
シレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェー
ト、キシレニルジフェニルホスフェート、２−エチルヘ
キシルジフェニルホスフェート等のノンハロゲン燐酸エ
ステル類、トリス（β−クロロエチル）ホスフェート、
トリス（β−クロロプロピル）ホスフェート、トリス
（２，３−ジブロモプロピル）ホスフェート、トリス
（２，３−ジクロロプロピル）ホスフェート、トリス
（１，３−ジクロソプロピル）ホスフェート、トリス
（２−クロロエチル）ホスフェート、トリス（２，４，
６−トリブロモフェニル）ホスフェート、ビス（β−ク
ロロエチル）ビニルホスホン酸エステル、トリアリルホ
スフェート等の含ハロゲン縮合燐酸エステル類が挙げら
れる。リン系化合物としては、オルソリン酸、リン酸ア
ンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸尿素、リ
ン酸グアニル尿素、ポリホスホリルアミド、リン酸メラ
ミン、ポリホスホリルアミドアンモニウム、ホスホリル
トリアニライド、ホスホニトリル、トリス（２−カルバ
モイルエチル）ホスフィン、トリス（２−カルバモイル
エチル）ホスフィンオキサイド、ホスホリルアミド、ホ
スフィンアミド、ビニルホスホン酸等が挙げられる。窒
素系化合物としては、トリメチロールメラミン、及びＮ
−メチロールアクリルアミド等が挙げられる。ホウ素系
化合物としては、ホウ酸、リン酸ホウ素、ホウ酸アンモ
ニウム等が挙げられる。硫黄系化合物としては、チオ尿
素、硫酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム等
が挙げられる。その他の難燃剤用化合物としては、三酸
化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、
アンチモン酸ソーダ、三塩化アンチモン、塩化亜鉛、塩
化スズ、二酸化錫、水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウム等の無機化合物が挙げられる。なお、臭素系難燃
剤を用いた場合、アンチモン化合物、例えば、三酸化ア
ンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アン
チモン酸ソーダ等を難燃助剤として用いると難燃効果が
向上する。本発明においては、常温液状であり、比重も
大きくないリン酸エステル系難燃剤が好ましい。難燃剤
（Ｆ）の添加量は、（Ｂ）に対して１〜３０質量％が好
ましい。

【００５４】本発明では、充填後の混合薬液が空隙を十
分に充填させるため、発泡剤を用いてもよい。この発泡
剤としては、水、炭化水素、ハイドロフルオロカーボン
から選択される。なお、水はあらかじめアルカリ珪酸塩
水溶液（Ａ）中に存在しているので、特に改めて添加す
る必要はない。発泡剤を用いる場合、その添加量は、水
以外の発泡剤、すなわちペンタン、ヘキサン等の炭化水
素や、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ、Ｈ
ＦＣ−１３４ａ等のハイドロフルオロカーボンの場合
は、（Ｂ）に対して、０〜４０質量％である。

【００５５】本発明においては、上記の触媒（Ｃ）、界
面活性剤（Ｄ）、難燃剤（Ｆ）、発泡剤以外に必要に応
じて、セメント、高炉スラグ、石こう、炭酸カルシウ
ム、粘土、生石灰、消石灰、ベントナイト等の無機充填
剤、希釈剤、カップリング剤、更には分散剤、増粘剤、
酸化防止剤、耐熱性付与剤、老化防止剤、レベリング剤
等の各種添加剤を添加することもできるが、あくまでも
土壌汚染をおこさないものに限定すべきである。

【００５６】例えば希釈剤としては、有機ポリイソシア
ネート（Ｂ）及び／又は活性水素基含有化合物（Ｃ）と
の相溶性、減粘性に優れ、更に貯蔵安定性に優れること
が必要で、低分子量二塩基酸のジエステル類、モノ又は
多価アルコール類の酢酸エステル類、アルキレンカーボ
ネート類、エーテル類、環状エステル類、酸無水物、各
種のアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の反
応性希釈剤、更には酢酸エチル、トルエン、キシレン、
テトラヒドロフラン、１，１，１−トリクロロエタン、
塩化メチレン、トリクロロフルオロメタン等の有機溶剤
が挙げられる。なお本発明においては、これらの希釈剤
は揮発性を有するため、反応の際又は反応後はその一部
又は全部が放出されるので、災害予防や環境破壊の観点
から使用しないほうが好ましい。

【００５７】次に、本発明の空隙充填工法について述べ
る。活性水素基含有化合物（Ｃ）、触媒（Ｄ）、界面活
性剤（Ｅ）を用いる場合は、各々の所定量をあらかじめ
アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）に添加、配合しておくのが
好ましい。また、難燃剤（Ｆ）や発泡剤を用いる場合は
あらかじめ有機ポリイソシアネート（Ｂ）に添加、配合
しておくのが好ましい。アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）、
及び必要に応じて活性水素基含有化合物（Ｃ）、触媒
（Ｄ）、界面活性剤（Ｅ）を配合したＡ液、有機ポリイ
ソシアネート（Ｂ）及び必要に応じて難燃剤（Ｆ）や発
泡剤からなるＢ液とを、別々の原料タンクに入れる。Ａ
液とＢ液の送液は、それぞれ流量、圧力等をコントロー
ルしうる比例配合式ポンプ（送液ポンプ）を用いて行わ
れる。なおＡ液とＢ液の配合比は各々の送液ポンプの流
量を変えることにより、任意の配合比にすることが可能
である。液の混合は、混合ヘッドを設けたり、又は送液
を単に合流させることで可能である。混合液の注入は、
ギアポンプ、スクリューポンプ、プランジャーポンプ、
エアポンプ等を用いて、注入孔に設置した逆止弁等を内
装した有孔のロックボルト、注入ロッド、注入パイプ、
注入ノズル、注入ホース等を通して行うことができる。
注入孔は、コンクリート面に設けてもよいし、場合によ
っては地山の外側からも設けることができる。このよう
にして空隙内部に注入された混合液は、発泡・硬化して
空隙を充填することになる。また、場合によっては、Ａ
液とＢ液をそれぞれ別の注入孔から注入し、空隙内部で
Ａ液とＢ液を衝突混合させ、発泡・硬化させる方法も可
能である。注入圧力は０．０５〜５ＭＰａ（ゲージ圧）
が好ましい。空隙内部に注入された薬液の発泡・硬化は
注入直後から始まり、数時間程度で完全硬化する。ま
た、本発明の工法に用いられる装置は、原料タンク、注
入ポンプ、注入ノズル、注入ホース、圧力計、流量計、
注入ポンプ等、施工に必要な原料及び機械・機器の全て
を移動式の運搬車に積載したまま施工が可能である。更
に積載車の大きさは４ｔｏｎ平ボディで十分である。従
って本発明の工法は、機動性が発揮でき何時でも対応で
きるようにコンパクトな設備で大量の急速施工が可能と
なり、作業も単一化されているので特殊な技能作業員も
必要ない。このため、例えばトンネル補修工事に用いる
場合、短時間で複数箇所の施工が可能であり、また地山
の応力が緩和され、崩落等を防止したり、ひび割れの発
生や成長を押さえることができる等の効果が施工後短期
間で発揮される。

【００５８】前記（Ａ）と（Ｂ）の配合比は、（Ａ）中
の例えばＮａ₂ＯとＳｉＯ₂とのｎ（モル比）や、（Ｂ）
のイソシアネート含量等によって異なるので一概には決
定することができないが、通常（Ａ）と（Ｂ）との配合
割合（（Ａ）／（Ｂ））が質量比で１０／１００〜１０
０／１０が好ましく、特に２０／１００〜１００／２０
となるように調整することが好ましい。かかる配合割合
が前記下限値よりも小さい場合には、注入薬液組成物コ
ストが高価なものとなり不経済となるうえ、比例式注入
ポンプでの配合比のコントロールが極めて困難となる傾
向があり、また前記上限値よりも大きい場合には、注入
薬液組成物の固化が不充分で未硬化状となり、たとえ固
化しても強度が低く、脆くて実用に供しえなくなる傾向
がある。

【００５９】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
特にことわりのない限り、実施例及び比較例中の「％」
は「質量％」を示す。

【００６０】［Ａ液の調製］ 調製例１〜９ 攪拌機のついた、容量：１５０ｋｇの混合機を用い、表
１に示す量を仕込んで、均一にしてＡ−１〜Ａ−９を調
製した。各原料の仕込み量を表１に示す。

【００６１】［Ａ液合成用原料］ （アルカリ珪酸塩水溶液） Ｓ−１：二酸化珪素／酸化ナトリウム＝２．６（モル
比） 固形分＝３６％ Ｓ−２：二酸化珪素／酸化ナトリウム＝１．５（モル
比） 固形分＝３６％ （活性水素基含有化合物） Ｈ−１：ポリエーテルポリオール （三洋化成工業製 サンニックスＧＰ−６００） Ｈ−２：ポリエーテルポリオール （旭電化工業製 ＣＭ−２１１） Ｈ−３：ポリエーテルポリオール （三洋化成工業製 サンニックスＨＳ−２１１） （触媒） ＴＭＨＤＡ：Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルヘキサ
メチレンジアミン （界面活性剤） Ｂ−８４０４：シリコーン系界面活性剤 テー・ゴールドシュミット製

【００６２】

【表１】

【００６３】［Ｂ液の合成］ 合成例１〜１２ 攪拌機、温度計、冷却器及び窒素ガス導入管のついた、
容量：１５０ｋｇの反応器を用いて、ポリイソシアネー
トＢ−１〜Ｂ−１２を合成した。原料イソシアネートと
原料ポリオールを表２、３に示す量を仕込んだ後、８０
℃まで昇温して３時間反応させて、ポリイソシアネート
を得た。なお、難燃剤を用いる場合は反応終了後、添加
した。それらの原料の種類、使用量、分析値を表２に示
す。なお、Ｂ−１２は、希釈剤なしでは粘度が高いた
め、更にプロピレンカーボネートで希釈した。また、こ
れらのイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの低
温安定性を下記の条件にて測定した。その結果も表２、
３に示す。

【００６４】［Ｂ液合成用原料］ （有機ポリイソシアネート組成物） （ポリイソシアネート原料） ＭＤＩ−１：ＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３３．６％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝５０％ ４，４′−ＭＤＩ＝５０％ ＭＤＩ−２：ＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３３．６％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝２８％ ４，４′−ＭＤＩ＝７２％ ＭＤＩ−３：ＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３３．６％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝０％ ４，４′ＭＤＩ＝１００％ ＭＤＩ−４：ＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３３．６％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝１００％ ４，４′−ＭＤＩ体＝０％ ＰＭＤＩ−１：ポリメリックＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３１．３％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′ＭＤＩ＝５％ ４，４′−ＭＤＩ＝４５％ 多核体混合物＝５０％ ＰＭＤＩ−２：ポリメリックＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３１．３％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝６％ ４，４′−ＭＤＩ＝３０％ 多核体混合物＝６４％ ＰＭＤＩ−３：ポリメリックＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３１．１％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝１５％ ４，４′−ＭＤＩ＝１５％ 多核体混合物＝７０％ ＰＭＤＩ−４：ポリメリックＭＤＩ ＮＣＯ含量＝３１．１％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝０％ ４，４′−ＭＤＩ＝４２％ 多核体混合物＝５８％ ＰＭＤＩ−５：ポリメリックＭＤＩ ＮＣＯ含量＝２８．７％ ２，２′−ＭＤＩ＋２，４′−ＭＤＩ＝３％ ４，４′−ＭＤＩ体＝７％ 多核体混合物＝９０％ ＯＨ−１：ポリエーテルポリオール 三洋化成工業製 サンニックスＧ−２５０ 数平均分子量＝２５０ 平均官能基数＝３ プロピレンオキサイドユニット＝１００％ ＯＨ−２：ポリエーテルポリオール 武田薬品工業製 ＭＦ−１６ 数平均分子量＝２，４００ 平均官能基数＝３ プロピレンオキサイドユニット＝８０％ （エチレンオキサイドユニット＝２０％） ＯＨ−３：ポリエーテルポリオール 三洋化成工業製 サンニックスジオールＰＰ−４０００ 数平均分子量＝４，０００ 平均官能基数＝２ プロピレンオキサイドユニット＝１００％ ＯＨ−４：ポリエーテルポリオール 三洋化成工業製 サンニックスＦＡ−７０２ 数平均分子量＝６，０００ 平均官能基数＝４ プロピレンオキサイドユニット＝１００％ ＯＨ−５：ポリエーテルポリオール 旭電化工業製 ＧＲ−２５０５ 数平均分子量＝２，５００ 平均官能基数＝３ プロピレンオキサイドユニット＝５０％ （エチレンオキサイドユニット＝５０％） ＯＨ−６：ポリエーテルポリオール 三洋化成工業製 ニューポール８０−４０００ 数平均分子量＝４，０００ 平均官能基数＝２ プロピレンオキサイドユニット＝２０％ （エチレンオキサイドユニット＝８０％） ＯＨ−７：ポリエーテルポリオール 三洋化成工業製 ＰＥＧ−２００ 数平均分子量＝２００ 平均官能基数＝２ プロピレンオキサイドユニット＝０％ （エチレンオキサイドユニット＝１００％）

【００６５】〔低温安定性試験〕Ｂ−１〜１２を−１０
℃の条件下で一ヶ月間放置してから、その外観をチェッ
クした。結晶の発生していない場合を「良好」と判定
し、結晶が発生している場合は保温、加熱溶解が必要で
あると考え、「不良」と判定した。

【００６６】

【表２】

【００６７】

【表３】

【００６８】〔発泡試験〕 実施例１〜７、比較例１〜５ 表４、５に示す組み合わせ及び配合量で、容量３００ｍ
ｌのポリカップにＡ液とＢ液を毎分６００回／１０秒間
（２０℃）の条件で混合攪拌した。そして、以下の方法
にて発泡体の発泡の外観及び発泡体の発泡倍率、物性試
験並びに耐水性を測定した。その結果を表４、５に示
す。

【００６９】［発泡体の試験方法］ （１）発泡体の外観 得られた発泡体をナイフで切断し、その切断面の状況を
観察した。断面が不均一状態であるものを「不良」と判
定し、均一状態であるものを「良好」と判定した。 （２）発泡倍率 以下の式により発泡倍率を算出した。なお、液温は２５
±１℃、室温は２５±５℃であった。 発泡倍率＝発泡後の発泡体の容積（ｃｍ³）／発泡前の
配合液の容積（ｃｍ³） （３）一軸圧縮強度 ＪＳＦ Ｔ５１１（土壌工学会基準の土の一軸圧縮試験
方法）に準じて測定した。測定温度は１０℃、２０℃、
４０℃にて行った。

【００７０】

【表４】

【００７１】

【表５】

【００７２】〔水汚染性試験〕 実施例８〜１４、比較例６〜１０ 表５に示す組み合わせで、Ａ液、Ｂ液とをそれぞれ５０
ｇずつ配合し、その直後の流動状態の液体をあらかじめ
３００ｃｍ³ の水を入れたポリカップに素早く入れて、
水中での発泡状態を観察する。その際に、ポリカップの
水が透明であるものを「良好」と判定し、白濁したもの
を「不良」と判定した。結果を表６に示す。

【００７３】

【表６】

【００７４】表４〜６より、比較例における発泡体の物
性は実施例のそれとあまり遜色ないが、発泡体の水汚染
性は悪かった。また、総じて比較例におけるポリイソシ
アネートは低温安定性が悪かった。なお、Ｂ−９は２，
２′−ＭＤＩと２，４′−ＭＤＩの合計の含有量が多す
ぎるため、低温安定性は良好であるが、発泡体の物性が
低いものであった。

【００７５】〔トンネルの空隙充填工事〕 実施例１５ 図１に示すように、既設トンネルの覆工コンクリートの
アーチ天端付近の背面に空隙が生じた。この空隙部３
に、実施例２に用いた注入薬液組成物を注入する工事を
行った。図２に示すように、覆工コンクリート２に、そ
の表面と空隙部３を連通する注入孔５を穿設した。図３
に示すように、この注入孔５に注入ノズル６を挿通し
た。次にＡ−２を３０ｋｇ原料タンクＡへ、Ｂ−２を３
０ｋｇ原料タンクＢへ入れた。原料タンクＡ及び原料タ
ンクＢには送液ポンプを設置した。各タンクから送液さ
れた液は、ミキシングヘッド内で混合され、ギアポンプ
にて注入ノズル６を通して、空隙部３に混合した薬液を
注入した。薬液の質量混合比は、Ａ液／Ｂ液＝１００／
１１０とした。注入圧力は０．２ＭＰａとした。注入し
た薬液は、図３に示すように、上記空隙充填用組成物が
発泡硬化して発泡体（発泡ウレタン）７となり、最終的
には図４に示すように、この発泡体（発泡ウレタン）７
により空隙部３がほぼ完全に充填された。

【００７６】この工事により、空隙部３が発泡体（発泡
ウレタン）７により充填されるため、地山２の応力緩和
による崩落や、突き上げ力を抑えてひび割れ等の発生を
防止等の効果が見られた。また、地下水の汚染は確認さ
れなかった。

【００７７】〔地山の空隙充填工事〕 実施例１６ 図５に示すように、地山２の内部に空隙３が発生した。
この空隙部３に、実施例１に用いた注入薬液組成物を注
入する工事を行った。図６に示すように、地山２に、そ
の表面と空隙部３を連通する長孔５を穿設し、この長孔
８に注入パイプ９を挿通した。次にＡ−１を３０ｋｇ原
料タンクＡへ、Ｂ−１を３０ｋｇ原料タンクＢへ入れ
た。原料タンクＡ及び原料タンクＢには送液ポンプを設
置した。各タンクから送液された液は、先端部分でエア
ホースを取り込んでみ１本にし、最後に注入ホース５
で、空隙部３に注入した。薬液の質量混合比は、Ａ液／
Ｂ液＝１００／１１０とした。注入圧力は３ＭＰａとし
た。注入後、注入パイプ９を引き抜き、長孔８を埋め戻
した。注入した薬液は、図６に示すように、上記空隙充
填用組成物が発泡硬化して発泡体（発泡ウレタン）７と
なり、最終的には図７に示すように、この発泡体（発泡
ウレタン）７により空隙部３がほぼ完全に充填された。

【００７８】この工事により、空隙部３が発泡体（発泡
ウレタン）７により充填されるため、陥没防止等の効果
が見られた。また、地下水の汚染は確認されなかった。

【００７９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の空隙充填用
注入薬液組成物は、充填作業時の環境負荷が小さく、得
られる発泡体も土壌汚染の程度を軽減でき、作業性に優
れ、貯蔵安定性が良好であった。また、本発明の空隙充
填工法は、トンネル、地下構造物、高層ビルの基礎構造
等におけるコンクリート構造物と周囲の岩盤ないし地盤
との間や、岩盤ないし地盤の内部に発生した空隙を埋め
るのに適した工法であり、特に既設トンネルの補修に最
適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【図２】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【図４】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【図５】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【図６】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【図７】本発明の空隙充填用薬液組成物を用いた空隙充
填工法の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１：トンネル ２：地山 ３：空隙部 ４：覆工コンクリート ５：注入孔 ６：注入ノズル ７：発泡体（発泡ウレタン） ８：長孔 ９：注入パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｃ０９Ｋ 103:00 Ｆターム(参考） 2D040 AA06 AB01 AC01 BB03 BB09 CA10 CB03 CD01 CD09 2D055 JA00 4H026 CA03 CA06 CC06 4J034 BA02 BA03 CA13 CA15 CA16 CB03 CB04 CB05 CB07 CB08 CC02 CC03 CC05 CD01 CD04 DA01 DA03 DB04 DB05 DB07 DC02 DC35 DC42 DC43 DC50 DF02 DF03 DG06 DG10 DG22 DH02 DJ08 HA02 HA14 HC12 HC46 HC64 HC71 JA01 JA42 MA04 MA11 MA16 QA03 RA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）と有機ポリ
   イソシアネート（Ｂ）からなる空隙充填用注入薬液組成
   物において、（Ｂ）が二核体を２０〜７０質量％含有す
   るジフェニルメタンジイソシアネート系多核縮合体（Ｂ
   １）であって、かつ、前記二核体が２，２′−ジフェニ
   ルメタンジイソシアネートと２，４′−ジフェニルメタ
   ンジイソシアネートを合計で５〜６０質量％含有するも
   のであることを特徴とする、前記注入薬液組成物。
2. 【請求項２】 アルカリ珪酸塩水溶液（Ａ）と有機ポリ
   イソシアネート（Ｂ）からなる空隙充填用注入薬液組成
   物において、（Ｂ）が二核体を２０〜７０質量％含有す
   るジフェニルメタンジイソシアネート系多核縮合体（Ｂ
   １）と数平均分子量３２〜１０，０００の活性水素基含
   有化合物（Ｂ２）との反応から得られるものであり、か
   つ、（Ｂ１）中の二核体が２，２′−ジフェニルメタン
   ジイソシアネートと２，４′−ジフェニルメタンジイソ
   シアネートを合計で５〜６０質量％含有することを特徴
   とする、前記注入薬液組成物。
3. 【請求項３】 更に活性水素基含有化合物（Ｃ）からな
   ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空隙充填
   用注入薬液組成物。
4. 【請求項４】 更に触媒（Ｄ）からなることを特徴とす
   る、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空隙充填用注
   入薬液組成物。
5. 【請求項５】 更に界面活性剤（Ｅ）からなることを特
   徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空隙充
   填用注入薬液組成物。
6. 【請求項６】 更に難燃剤（Ｆ）からなることを特徴と
   する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空隙充填用
   注入薬液組成物。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに１項に記載の
   注入薬液組成物を空隙に注入して固結させることを特徴
   とする、空隙充填工法。