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特開2024-35698トンネル剥落防止工法及びトンネル剥落防止工法用スプレー剤
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024035698
(43)【公開日】2024-03-14
(54)【発明の名称】トンネル剥落防止工法及びトンネル剥落防止工法用スプレー剤
(51)【国際特許分類】
C09K 3/10 20060101AFI20240307BHJP
E21D 11/00 20060101ALI20240307BHJP
E21D 11/10 20060101ALI20240307BHJP
【ＦＩ】
C09K3/10 D
E21D11/00 Z
E21D11/10 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022140318
(22)【出願日】2022-09-02
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ・令和３年９月６日にハイウェイテクノフェア招待状を配布して公開。 ・令和３年１０月６日～７日にハイウェイテクノフェア２０２１にて公開。 ・令和３年１０月６日～２０日にハイウェイテクノフェア２０２１にて公開。 ・令和３年１１月４日に株式会社大林組ホームページにて公開。 ・令和３年１１月５日に日刊建設工業新聞朝刊にて公開。 ・令和３年１１月５日に建設通信新聞朝刊にて公開。 ・令和３年１１月５日に日刊工業新聞朝刊にて公開。 ・令和３年１１月２４日～２６日に第４回橋梁・トンネル技術展にて公開。 ・令和４年５月１９日～２０日にインフラメンテナンス国民会議近畿本部フォーラム２０２２にて公開。 ・令和４年６月１日にボンド１００社会にて公開。
(71)【出願人】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(71)【出願人】
【識別番号】500403309
【氏名又は名称】株式会社ケミカル工事
(71)【出願人】
【識別番号】000105648
【氏名又は名称】コニシ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100121441
【弁理士】
【氏名又は名称】西村 竜平
(74)【代理人】
【識別番号】100154704
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 真大
(74)【代理人】
【識別番号】100206151
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 惇志
(74)【代理人】
【識別番号】100218187
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 治子
(74)【代理人】
【識別番号】100227673
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 光起
(72)【発明者】
【氏名】服部 俊
(72)【発明者】
【氏名】富井 孝喜
(72)【発明者】
【氏名】青木 峻二
(72)【発明者】
【氏名】出口 大輔
(72)【発明者】
【氏名】木谷 憶人
(72)【発明者】
【氏名】國川 正勝
(72)【発明者】
【氏名】安永 秀憲
【テーマコード（参考）】
2D155
4H017
【Ｆターム（参考）】
2D155DB00
2D155KB11
2D155KC06
2D155LA16
4H017AA04
4H017AB03
4H017AD06
4H017AE03
(57)【要約】
【課題】一液型スプレー剤を使用するトンネル剥落防止工法であって、スプレー剤の塗布量を少なく抑えながらも、トンネル内面の剥落を防止するために十分な強度、例えば、コンクリート押し抜き試験での最大荷重１１００Ｎ以上を実現することができるトンネル剥落防止工法を提供することを目的とする。
【解決手段】
イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含む１液型のスプレー剤であり、
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーの種類及びイソシアヌレート化合物の種類を所定のものとしたスプレー剤をトンネルの内壁に吹き付ける、トンネル剥落防止工法。
【選択図】なし
【解決手段】
イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含む１液型のスプレー剤であり、
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーの種類及びイソシアヌレート化合物の種類を所定のものとしたスプレー剤をトンネルの内壁に吹き付ける、トンネル剥落防止工法。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含む１液型のスプレー剤であり、
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーが以下の化１で示される末端基を複数個含むものであり、イソシアヌレート化合物が以下の化５で示されるものであるスプレー剤をトンネルの内壁に吹き付ける、トンネル剥落防止工法。
（化１中、Ｒ１は窒素原子を含むことのある炭素数３～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であり、Ｒ２は以下の化２、化３及び化４のうちのいずれか一種以上を含むものである。）
（化２中のＲ３は炭素数１～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であり、ｍ及びｎは１以上の数である。）
（化３中のｐは１以上の数である。）
（化４中のＲ４は水素原子、又は炭素数１～２０の脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基であり、ｑ及びｒは１以上の数である。）
（化５中、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、炭素数３～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基である。）
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーが以下の化１で示される末端基を複数個含むものであり、イソシアヌレート化合物が以下の化５で示されるものであるスプレー剤をトンネルの内壁に吹き付ける、トンネル剥落防止工法。
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】
【化5】
【請求項2】
前記潜在性硬化剤がオキサゾリジン化合物である、請求項１に記載のトンネル剥離防止工法。
【請求項3】
前記スプレー剤が、イソシアネートシランカップリング剤をさらに含有するものである、請求項１又は２に記載のトンネル剥落防止工法。
【請求項4】
イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含む１液型のスプレー剤であり、
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーが以下の化１で示される末端基を複数個含むものであり、イソシアヌレート化合物が以下の化５で示されるものであるトンネル剥落防止工法用スプレー剤。
（化１中、Ｒ１は窒素原子を含むことのある炭素数３～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であり、Ｒ２は以下の化２、化３及び化４のうちのいずれか一種以上を含むものである。）
（化２中のＲ３は炭素数１～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であり、ｍ及びｎは１以上の数である。）
（化３中のｐは１以上の数である。）
（化４中のＲ４は水素原子、又は炭素数１～２０の脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基であり、ｑ及びｒは１以上の数である。）
（化５中、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、炭素数３～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基である。）
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーが以下の化１で示される末端基を複数個含むものであり、イソシアヌレート化合物が以下の化５で示されるものであるトンネル剥落防止工法用スプレー剤。
【化1】
【化2】
【化3】
【化4】
【化5】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネルの表面からコンクリート片が剥落するのを防止する工法及びこの工法に使用されるスプレー剤に関するものである。
【背景技術】
【0002】
トンネルの表面からコンクリート片が剥落するのを防止するために、トンネル内壁に樹脂を含有するスプレー剤を吹き付けて剥落防止層を形成する工法が行われている（特許文献１）。
【0003】
しかしながら、特許文献１記載の従来の工法に用いられるスプレー剤として２種類の溶液を混合して用いる２液型のものであり、より簡単な設備で塗工が可能な１液型のスプレー剤を用いたトンネル剥落防止工法の開発が望まれている。
【0004】
【特許文献1】特開２００４－２１８３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、１液型スプレー剤を使用するトンネル剥落防止工法であって、トンネル内面の剥落を防止するために十分な強度、例えば、コンクリート押し抜き試験での最大荷重１１００Ｎ以上を実現することができるトンネル剥落防止工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
すなわち、本発明に係るトンネル剥落防止工法は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含む１液型のスプレー剤であり、
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーが以下の化１で示される末端基を複数個含むものであり、イソシアヌレート化合物が以下の化５で示されるものであるスプレー剤をトンネルの内壁に吹き付けることを特徴とするものである。
前記スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーが以下の化１で示される末端基を複数個含むものであり、イソシアヌレート化合物が以下の化５で示されるものであるスプレー剤をトンネルの内壁に吹き付けることを特徴とするものである。
【0007】
【化1】
【0008】
【化2】
【0009】
【化3】
【0010】
【化4】
【0011】
【化5】
【0012】
このように構成したトンネル剥落防止工法によれば、前述したような組成の１液型のスプレー剤をトンネル内壁に吹き付けるので、1液型のスプレー剤でありながらも十分に強度の高い剥落防止層をトンネル内壁上に形成することができる。
【0013】
本発明の具体的な実施態様としては、前記潜在性硬化剤がオキサゾリジン化合物であるものを挙げることができる。
【0014】
前記スプレー剤によって形成される剥落防止層とトンネル表面との接着性をより向上させるためには、前記スプレー剤が、イソシアネートシランカップリング剤をさらに含有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、１液型のスプレー剤でありながら、トンネル内面の剥落を防止するために十分な強度、例えば、コンクリート押し抜き試験での最大荷重１１００Ｎ以上を実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、本実施形態に係るトンネル剥落防止工法について説明する。
本実施形態に係るトンネル剥落防止工法は、例えば、トンネル内壁の表面にプライマー層を形成する工程と、このプライマー層の表面に剥落防止層をさらに形成する工程とを含むものである。以下に各工程について説明する。
本実施形態に係るトンネル剥落防止工法は、例えば、トンネル内壁の表面にプライマー層を形成する工程と、このプライマー層の表面に剥落防止層をさらに形成する工程とを含むものである。以下に各工程について説明する。
【0017】
＜プライマー層形成工程＞
プライマー層は、トンネル内壁上に形成される剥落防止層との接着性を高めるためのものであり、例えば、市販のプライマーをトンネル内壁の全体又は一部に塗布することによって形成されるものである。
プライマー層の塗布量は、適宜選択することができるが、例えば、０．０５ｋｇ／ｍ２以上０．２ｋｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
前記プライマーとしては、1液型または２液型のエポキシ樹脂、１液型または２液型のウレタン樹脂、２液型アクリルシリコン樹脂などを挙げることができる。作業性の観点から、１液型の湿気硬化型エポキシ樹脂を使用することが好ましい。前記プライマーとして、１液型の湿気硬化型エポキシ樹脂を使用する場合には、例えば、常温で１６時間以上７２時間以下養生してプライマー層を形成することができる。
プライマー層は、トンネル内壁上に形成される剥落防止層との接着性を高めるためのものであり、例えば、市販のプライマーをトンネル内壁の全体又は一部に塗布することによって形成されるものである。
プライマー層の塗布量は、適宜選択することができるが、例えば、０．０５ｋｇ／ｍ２以上０．２ｋｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
前記プライマーとしては、1液型または２液型のエポキシ樹脂、１液型または２液型のウレタン樹脂、２液型アクリルシリコン樹脂などを挙げることができる。作業性の観点から、１液型の湿気硬化型エポキシ樹脂を使用することが好ましい。前記プライマーとして、１液型の湿気硬化型エポキシ樹脂を使用する場合には、例えば、常温で１６時間以上７２時間以下養生してプライマー層を形成することができる。
【0018】
＜剥落防止層形成工程＞
前記剥落防止層は、前述したように形成されたプライマー層の表面にスプレー剤を吹き付けることによって形成することができる。
スプレー剤の吹き付けに用いるスプレー装置は、スプレー剤をトンネル内壁に吹き付けることができるものであれば特に限定されないが、エアレスガンであることが好ましい。
前記スプレー剤の塗布量は任意であるが、０．３５ｋｇ／ｍ２(0.4mm)以上１．５ｋｇ／ｍ２(1.8mm)以下とするのが好ましい。塗布量を０．３５ｋｇ／ｍ２以上とすれば、剥落防止層の強度を十分に高めることができる。また、塗布量が１．５ｋｇ／ｍ２以下であればスプレー剤の使用量を十分に少ない量とすることができる。前記スプレー剤の塗布量は、０．４ｋｇ／ｍ２(0.5mm)以上１．０ｋｇ／ｍ２1.2mm)以下であることがより好ましく、０．５ｋｇ／ｍ２(0.6mm)以上０．８ｋｇ／ｍ２(1.0mm)以下であることがさらに好ましい。なお、括弧内の数字は各塗布量を塗布した際に形成される剥落防止層の厚みを示している。
前記剥落防止層は、前述したように形成されたプライマー層の表面にスプレー剤を吹き付けることによって形成することができる。
スプレー剤の吹き付けに用いるスプレー装置は、スプレー剤をトンネル内壁に吹き付けることができるものであれば特に限定されないが、エアレスガンであることが好ましい。
前記スプレー剤の塗布量は任意であるが、０．３５ｋｇ／ｍ２(0.4mm)以上１．５ｋｇ／ｍ２(1.8mm)以下とするのが好ましい。塗布量を０．３５ｋｇ／ｍ２以上とすれば、剥落防止層の強度を十分に高めることができる。また、塗布量が１．５ｋｇ／ｍ２以下であればスプレー剤の使用量を十分に少ない量とすることができる。前記スプレー剤の塗布量は、０．４ｋｇ／ｍ２(0.5mm)以上１．０ｋｇ／ｍ２1.2mm)以下であることがより好ましく、０．５ｋｇ／ｍ２(0.6mm)以上０．８ｋｇ／ｍ２(1.0mm)以下であることがさらに好ましい。なお、括弧内の数字は各塗布量を塗布した際に形成される剥落防止層の厚みを示している。
【0019】
本実施形態において、前記スプレー剤は１液型のものとしてある。
前記１液型スプレー剤は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含むものである。
前記１液型スプレー剤は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物と潜在性硬化剤とを含むものである。
【0020】
＜イソシアネートプレポリマー＞
前記イソシアネートプレポリマーは、以下の化１で示される末端基を複数個含むものである。
前記イソシアネートプレポリマーは、以下の化１で示される末端基を複数個含むものである。
【0021】
【化1】
【0022】
【化2】
【0023】
【化3】
【0024】
【化4】
【0025】
前述したようなイソシアネートプレポリマーは、例えば、ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを、錫触媒等の触媒の存在下又は触媒の無存在下、イソシアネート基が過剰の条件で反応して得られるものである。イソシアネート基が過剰の条件で生成されるので、得られるイソシアネートプレポリマーの末端にはＮＣＯ基が結合している。
Ｒ１は窒素原子を含むことのある炭素数３以上２０以下の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であればよく、Ｒ１を構成する脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数は６以上２０以下のものであることがより好ましく、６以上１０以下であることが特に好ましい。
Ｒ１は窒素原子を含むことのある炭素数３以上２０以下の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であればよく、Ｒ１を構成する脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数は６以上２０以下のものであることがより好ましく、６以上１０以下であることが特に好ましい。
【0026】
前記ポリオール化合物としては、前述した化２、化３及び化４のような構造を分子内に有するポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ)やその誘導体等のポリエーテルポリオールを用いることができる。
化２中のＲ３は、炭素数１以上２０以下の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であれば良いが、脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数が１以上１０以下であることがより好ましく、１以上５以下であることが特に好ましい。
化４中のＲ４は、水素原子、又は炭素数１以上２０以下の脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基であればよいが、脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数が１以上１０以下であることがより好ましく、１以上５以下であることが特に好ましい。
化２中のＲ３は、炭素数１以上２０以下の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基であれば良いが、脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数が１以上１０以下であることがより好ましく、１以上５以下であることが特に好ましい。
化４中のＲ４は、水素原子、又は炭素数１以上２０以下の脂肪族炭化水素基若しくは脂環式炭化水素基であればよいが、脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数が１以上１０以下であることがより好ましく、１以上５以下であることが特に好ましい。
【0027】
前記イソシアネート化合物としては、芳香族ジイソシアネート化合物や脂肪族・脂環式ジイソシアネート化合物を広く使用することができる。具体例としては、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、１，５－ペンタメチレンジイソシアネート、１，４－テトラメチレンジイソシアネート、２，２，４－トリメチル－１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、２，４，４－トリメチル－１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加キシリ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、テトラメチレンキシリレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、１，４－シクロヘキシジルジイソシアネート等を挙げることができる。
脂肪族・脂環式ジイソシアネート化合物の方が、芳香族ジイソシアネート化合物よりもスプレー剤の保存可能時間を延ばすことができることや、剥落防止層の黄変を抑えるという観点から脂環式ジイソシアネート化合物を使用することが特に好ましい。
脂肪族・脂環式ジイソシアネート化合物の方が、芳香族ジイソシアネート化合物よりもスプレー剤の保存可能時間を延ばすことができることや、剥落防止層の黄変を抑えるという観点から脂環式ジイソシアネート化合物を使用することが特に好ましい。
【0028】
前記イソシアネートプレポリマーとしては、ポリテトラメチレングリコール又はその誘導体とイソホロンジイソシアネートとを、錫触媒の存在下、イソシアネート基が過剰の条件で反応して得られるものを用いるのが特に好ましい。
イソシアネートは、ＮＣＯ基とＯＨ基との数の比（ＮＣＯ／ＯＨ）が１．５以上２．５以下となる範囲で過剰となっていることが好ましい。
イソシアネートは、ＮＣＯ基とＯＨ基との数の比（ＮＣＯ／ＯＨ）が１．５以上２．５以下となる範囲で過剰となっていることが好ましい。
【0029】
前記イソシアネートプレポリマーのスプレー剤中の含有量は、１５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上４５質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以上４５質量％以下であることが特に好ましい。
【0030】
＜イソシアヌレート化合物＞
前記イソシアヌレート化合物は、以下の化５で示されるものである。
前記イソシアヌレート化合物は、以下の化５で示されるものである。
【0031】
【化5】
【0032】
前記イソシアヌレート化合物は、例えば、以下の化合物に挙げる化合物の三量体、すなわち三分子が縮合して生成したものである。三量体を構成する３つの分子は互いに同じものであっても良いし、異なっていても良い。前記イソシアヌレート化合物を構成する化合物の例としては、例えば、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、１，５－ペンタメチレンジイソシアネート、１，４－テトラメチレンジイソシアネート、２，２，４－トリメチル－１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、２，４，４－トリメチル－１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加キシリ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、テトラメチレンキシリレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、１，４－シクロヘキシジルジイソシアネート等を挙げることができる。
前記イソシアヌレート化合物は、ＮＣＯ基が炭素数３～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を介して環を構成している窒素原子と結合しているため、反応性が低下し、塗装材の保存可能期間を延ばしうるものである。また、形成された剥離防止層の経時的な黄変を抑制することができるため好ましい。
前記イソシアヌレート化合物は、ＮＣＯ基が炭素数３～２０の脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を介して環を構成している窒素原子と結合しているため、反応性が低下し、塗装材の保存可能期間を延ばしうるものである。また、形成された剥離防止層の経時的な黄変を抑制することができるため好ましい。
【0033】
前記イソシアヌレート化合物中に導入される脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基の炭素数は３～２０である。この炭素数が３以上とすれば、反応性をコントロールしやすく、スプレー剤の可使時間をより延ばすことができるため好ましい。また、炭素数が２０以下であれば、剥落防止層の強度をさらに向上させることができるため好ましい。
前記イソシアヌレート化合物としては、イソホロンジイソシアネートの三量体であるイソシアヌレート化合物を用いるのが特に好ましい。
前記イソシアヌレート化合物としては、イソホロンジイソシアネートの三量体であるイソシアヌレート化合物を用いるのが特に好ましい。
【0034】
本実施形態に係るスプレー剤中のイソシアネートプレポリマーの含有量に対してイソシアヌレート化合物の含有量を増やすと剥落防止層の強度を向上させることができる。一方で、イソシアネートプレポリマーの含有量に対してイソシアヌレート化合物の含有量を減らすことによって、剥落防止層が脆くなることを抑えることができるため好ましい。
そこで、前述した２つの効果のバランスが最もよくなる好適範囲としては、スプレー剤中のイソシアヌレート化合物の含有量と、スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーの含有量との比（イソシアネートプレポリマー：イソシアヌレート化合物）が９０：１０～５０：５０の範囲内となるように調整されることが好ましく、８５：１５～６０：４０の範囲内とすることがより好ましく、８０：２０～６５：３５の範囲内とすることが特に好ましい。
また、スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計含有量は、４０質量％以上７５質量％以下であることが好ましく、４５質量％以上６５質量％以下であることがより好ましく、５０質量％以上６０質量％以下であることが特に好ましい。
そこで、前述した２つの効果のバランスが最もよくなる好適範囲としては、スプレー剤中のイソシアヌレート化合物の含有量と、スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーの含有量との比（イソシアネートプレポリマー：イソシアヌレート化合物）が９０：１０～５０：５０の範囲内となるように調整されることが好ましく、８５：１５～６０：４０の範囲内とすることがより好ましく、８０：２０～６５：３５の範囲内とすることが特に好ましい。
また、スプレー剤中のイソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計含有量は、４０質量％以上７５質量％以下であることが好ましく、４５質量％以上６５質量％以下であることがより好ましく、５０質量％以上６０質量％以下であることが特に好ましい。
【0035】
＜潜在性硬化剤＞
前記潜在性硬化剤としては、例えば、オキサゾリジン又はケチミン等を使用することができる。
この潜在性硬化剤の含有量は、前記スプレー剤中に含まれるイソシアネートプレポリマー及びイソシアヌレート化合物が備えるＮＣＯ基の総数と潜在性硬化剤由来のＮＨ基の総数との比（ＮＣＯ／ＮＨ）が０．９以上１．５以下となる量であることが好ましく、１．０以上１．３８以下となる量であることが特に好ましい。そのため、前記スプレー剤に添加する前記潜在性硬化剤の量（含有量）は、この比（ＮＣＯ／ＮＨ）の目標値と、イソシアネートプレポリマー及びイソシアヌレート化合物中に存在するＮＣＯ基の数から適切な量を算出して決めることができる。
前記潜在性硬化剤としては、例えば、オキサゾリジン又はケチミン等を使用することができる。
この潜在性硬化剤の含有量は、前記スプレー剤中に含まれるイソシアネートプレポリマー及びイソシアヌレート化合物が備えるＮＣＯ基の総数と潜在性硬化剤由来のＮＨ基の総数との比（ＮＣＯ／ＮＨ）が０．９以上１．５以下となる量であることが好ましく、１．０以上１．３８以下となる量であることが特に好ましい。そのため、前記スプレー剤に添加する前記潜在性硬化剤の量（含有量）は、この比（ＮＣＯ／ＮＨ）の目標値と、イソシアネートプレポリマー及びイソシアヌレート化合物中に存在するＮＣＯ基の数から適切な量を算出して決めることができる。
【0036】
＜その他の成分＞
前記スプレー剤は、前述した成分の他にも、目的に応じて触媒、着色剤、揺変剤、接着性付与剤、消泡剤、酸化防止剤、希釈剤等の添加剤をさらに含有するものとしても良い。ただし、これら成分は必須成分ではない。
前記スプレー剤は、前述した成分の他にも、目的に応じて触媒、着色剤、揺変剤、接着性付与剤、消泡剤、酸化防止剤、希釈剤等の添加剤をさらに含有するものとしても良い。ただし、これら成分は必須成分ではない。
【0037】
前記触媒としては、前述した潜在性硬化剤であるオキサゾリジンを開環させて反応を促進するオキサゾリジン開環触媒などを挙げることができる。この開環触媒としては、例えば、サリチル酸に代表されるカルボン酸などの酸触媒などを挙げることができる。本実施形態に係るイソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物とは触媒を添加しなくても反応させることが可能なものではあるが、触媒を少量添加することによってより反応を促進させることができる。触媒を添加する場合の前記スプレー剤中の前記触媒の含有量は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、０．０１質量部以上０．１質量部以下であることが好ましく、０．０１質量部以上０．０５質量部以下であることが特に好ましい。
【0038】
着色剤は、スプレー剤を着色する目的及び／又は紫外線吸収剤や光安定剤等として機能してスプレー剤の老化を防止する目的で添加されるものである。着色剤としては、例えば、市販のトナーやチタン粉末等を挙げることができる。前記着色剤のスプレー剤中の含有量は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、０．１質量部以上１０質量部以下であることが好ましく、０．１質量部以上５質量部以下であることがより好ましく、０．１質量部以上３質量部以下であることが特に好ましい。
【0039】
揺変剤は、スプレー剤の流動性をコントロールするために添加されるものである。前記揺変剤としては、疎水性シリカやフュームドシリカ等を挙げることができる。前記揺変剤のスプレー剤中の含有量は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、１質量部以上１０質量部以下であることが好ましく、３質量部以上８質量部以下であることがより好ましい。
【0040】
接着付与剤は、トンネル内壁のコンクリート表面に対する剥落防止層の接着性を向上させるものである。前記接着性付与剤としては、例えば、シランカップリング剤を挙げることができ、特にイソシアネートシランカップリング剤を好適に使用することができる。該接着付与剤のスプレー剤中の含有量は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、０．１質量部以上１０質量部以下であることが好ましく、０．５質量部以上５質量部以下であることがより好ましい。
【0041】
消泡剤は、スプレー剤中の気泡を消去するためのものであり、必要に応じて市販のものを使用することができる。前記消泡剤のスプレー剤中の含有量は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、０．１質量部以上１０質量部以下であることが好ましく、０．５質量部以上５質量部以下であることがより好ましい。
【0042】
希釈剤は、スプレー剤をスプレー装置で塗布しやすい粘度に希釈するために用いられる有機溶媒等であり、前述した各成分を溶解又は分散させるために適したものを適宜選択して用いることができる。前記希釈剤のスプレー剤中の含有量は特限定されないが、スプレー剤を適切な粘度に調整し、かつスプレー剤の塗布量をできるだけ減らす観点から、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、１質量部以上６０質量部以下であることが好ましく、５質量部以上５０質量部以下であることがより好ましく、１０質量部以上４０質量部以下であることが特に好ましい。
【0043】
これら添加剤のスプレー剤中における合計含有量は、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との合計質量を１００質量部とした場合に、０．１質量部以上６０質量部以下の範囲で添加することが好ましく、５５質量部以下とすることが好ましい。
【0044】
＜本実施形態による効果＞
このように構成したトンネル剥落防止工法及びトンネル剥落防止用スプレー剤によれば、前述したような組成のスプレー剤としているので、スプレー剤を何度も重ね塗りすることなく、一回の塗布作業で十分な強度、例えば、コンクリート押し抜き試験での最大荷重１１００Ｎ（１．１ｋＮ）以上を実現することができる剥落防止層を形成することが可能である。
このように構成したトンネル剥落防止工法及びトンネル剥落防止用スプレー剤によれば、前述したような組成のスプレー剤としているので、スプレー剤を何度も重ね塗りすることなく、一回の塗布作業で十分な強度、例えば、コンクリート押し抜き試験での最大荷重１１００Ｎ（１．１ｋＮ）以上を実現することができる剥落防止層を形成することが可能である。
【0045】
１液型のスプレー剤は、従来の２液型スプレー剤に比べて粘度が高いために、スプレー剤に希釈剤を含有させて粘度を調製することが考えられる。このような１液型スプレー剤とする場合には、所望の強度の剥落防止層を形成するために、２液型の場合に比べてスプレー剤の塗布量が多くなってしまうことが考えられる。一方で、本実施形態に係るスプレー剤によれば、少量でも十分な強度の剥落防止層を形成することができる。そのため、本実施形態に係るスプレー剤によれば、希釈剤を含有するものとした場合であっても、塗工量をできるだけ少なく抑えることができる。
【0046】
接着性付与剤としてシランカップリング剤を含有しているので、プライマーへの剥落防止層の接着性を向上させることができる。さらに言えば、シランカップイング剤を含有させることによって、トンネルの内壁（コンクリート）への接着性も向上させることができるので、プライマー層を形成せずにトンネル内壁に直接剥落防止層を形成することも可能であり、前述した実施形態よりもさらに工数を低減することも可能である。
【0047】
本実施形態に係るスプレー剤によれば、前述したように十分に強度の高い剥落防止層を形成することができるために、補強用の繊維シート等の他の補強材を用いる必要がない。
【0048】
本発明は前述した実施形態に限られず、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、種々の変形や実施形態の組合せを行ってもかまわない。
【実施例0049】
以下に、実施例を挙げて本願発明についてより詳細に説明するが、本願発明はこれらに限られない。
【0050】
＜実施例１＞
（イソシアネートプレポリマーの作成）
保土谷化学工業株式会社製「ＰＴＧ－Ｌ２０００」（分子量２０００の変性ポリテトラメチレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート２１質量部とを均一に混合し、触媒である日東化成株式会社製「ネオスタン Ｕ－８３０」（ジオクチル錫）０．００３質量部の存在下、８０℃で２時間反応させて、化１のＲ２が化２で示されるものでありＲ３がメチル基であるものに相当するイソシアネートプレポリマーを得た。
（イソシアネートプレポリマーの作成）
保土谷化学工業株式会社製「ＰＴＧ－Ｌ２０００」（分子量２０００の変性ポリテトラメチレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート２１質量部とを均一に混合し、触媒である日東化成株式会社製「ネオスタン Ｕ－８３０」（ジオクチル錫）０．００３質量部の存在下、８０℃で２時間反応させて、化１のＲ２が化２で示されるものでありＲ３がメチル基であるものに相当するイソシアネートプレポリマーを得た。
【0051】
（１液型スプレー剤の調整）
前述したようにして作製したイソシアネートプレポリマーとその他の成分を混合し、以下の表１に示す組成の１液型スプレー剤を調製した。
前述したようにして作製したイソシアネートプレポリマーとその他の成分を混合し、以下の表１に示す組成の１液型スプレー剤を調製した。
【0052】
＜実施例２＞
三菱ケミカル株式会社製「ＰＴＭＧ１０００」（分子量１０００のポリテトラメチレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順で化１のＲ２が化３に相当するイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
三菱ケミカル株式会社製「ＰＴＭＧ１０００」（分子量１０００のポリテトラメチレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順で化１のＲ２が化３に相当するイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
【0053】
＜実施例３、４、６～８及び比較例１）
日油株式会社製「ポリセリンＤＣＢ－１０００」（分子量１０００のポリオキシテトラメチレン・ポリオキシプロピレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順で化１のＲ２が化４で示されるものでありＲ４がメチル基であるものに相当するイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
日油株式会社製「ポリセリンＤＣＢ－１０００」（分子量１０００のポリオキシテトラメチレン・ポリオキシプロピレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順で化１のＲ２が化４で示されるものでありＲ４がメチル基であるものに相当するイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
【0054】
＜実施例５＞
三菱ケミカル株式会社製「ＰＴＭＧ１０００」５０質量部と、日油株式会社製「ポリセリンＤＣＢ－１０００」５０質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順で、化１のＲ２が化３で示されるものと化４で示されるものでありＲ４がメチル基であるものとのを両方含むイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
三菱ケミカル株式会社製「ＰＴＭＧ１０００」５０質量部と、日油株式会社製「ポリセリンＤＣＢ－１０００」５０質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順で、化１のＲ２が化３で示されるものと化４で示されるものでありＲ４がメチル基であるものとのを両方含むイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
【0055】
＜比較例２、３＞
三井化学株式会社製「アクトコールＤ１０００」（分子量 １０００のポリプロピレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順でイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
三井化学株式会社製「アクトコールＤ１０００」（分子量 １０００のポリプロピレングリコール）１００質量部と、イソホロンジイソシアネート４０質量部とを出発物質として用いた以外は実施例１と同様の手順でイソシアネートプレポリマーを作成し、このイソシアネートプレポリマーを用いて、実施例１と同様の手順で表１に示す組成の１液型スプレー剤を調整した。
【0056】
【表1】
表１中の各成分は以下の通りである。
イソシアヌレート化合物：住化コベストロウレタン株式会社製「デスモジュール Ｚ４４７０ ＢＡ」（イソホロンジイソシアネート三量体）。
接着性付与剤：信越シリコーン株式会社製「ＫＢＥ－９００７Ｎ」（３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン）。
消泡剤：ＢＹＫ社製「ＢＹＫ－１７９０」。
揺変剤：日本アエロジル株式会社製「アエロジルＲＹ２００Ｓ」。
希釈剤：Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ社製「エクソールＤ４０」。
酸化防止剤：ＢＡＳＦジャパン株式会社製「Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６」
着色剤：テイカ株式会社製「ＴＩＴＡＮＩＸ ＪＲ－６００Ｅ」。
潜在性硬化剤：化６に示す市販の化合物を用いた。
【化6】
【化7】
【0057】
＜コンクリート押し抜き試験＞
（供試体の作製）
600×400×60mmのＵ字溝蓋（JIS A 5372 U形ふた 1種 呼び名300）の中央部にφ100mmの形状でコンクリート用コアカッターにより貫通させ、削孔する。削孔したコアをバックアップ材とシーリング材を用いてＵ字溝蓋に固定し、施工面の原形を復旧した。シーリング材の硬化を確認した後、施工面の研磨したものを試験体とした。施工面に、一液湿気硬化型エポキシ樹脂プライマーを０．１ｋｇ／ｍ２の塗布量となるようにできるだけ均一に塗布し、常温で２４時間養生してプライマー層を形成した。プライマー層を形成した後、実施例１～８及び比較例１～３の１液型スプレー剤のいずれかをプライマー層の上に０．５ｋｇ／ｍ２の塗布量となるようにできるだけ均一に塗布し、常温で１４日間養生して剥落防止層を形成したものを供試体とした。
（供試体の作製）
600×400×60mmのＵ字溝蓋（JIS A 5372 U形ふた 1種 呼び名300）の中央部にφ100mmの形状でコンクリート用コアカッターにより貫通させ、削孔する。削孔したコアをバックアップ材とシーリング材を用いてＵ字溝蓋に固定し、施工面の原形を復旧した。シーリング材の硬化を確認した後、施工面の研磨したものを試験体とした。施工面に、一液湿気硬化型エポキシ樹脂プライマーを０．１ｋｇ／ｍ２の塗布量となるようにできるだけ均一に塗布し、常温で２４時間養生してプライマー層を形成した。プライマー層を形成した後、実施例１～８及び比較例１～３の１液型スプレー剤のいずれかをプライマー層の上に０．５ｋｇ／ｍ２の塗布量となるようにできるだけ均一に塗布し、常温で１４日間養生して剥落防止層を形成したものを供試体とした。
【0058】
（試験方法）
前述したようにして供試体の表面形成された剥落防止層に対して、ＮＥＣＸＯ試験方法 試験法７３４に記載の方法で、２３℃の環境下にて、島津オートグラフリフレッシュＡＧ－ＲＸ（島津製作所製）を用いて押抜き試験を行い、荷重－変位曲線を得た。そして、最大荷重を求め、これを押抜き強度（ｋＮ）とした。この結果を表１の下段に示した。
前述したようにして供試体の表面形成された剥落防止層に対して、ＮＥＣＸＯ試験方法 試験法７３４に記載の方法で、２３℃の環境下にて、島津オートグラフリフレッシュＡＧ－ＲＸ（島津製作所製）を用いて押抜き試験を行い、荷重－変位曲線を得た。そして、最大荷重を求め、これを押抜き強度（ｋＮ）とした。この結果を表１の下段に示した。
【0059】
＜耐久性試験＞
（供試体の作製）
離型紙上に実施例１～５及び比較例１～３の１液型スプレー剤のうちの何れかを平均膜厚が約１ｍｍとなるように塗布し、温度が２３℃、湿度が５０％の環境下で２週間養生させた後、離型紙から剥がし取ることで各スプレー剤によって形成された薄膜を得た。この薄膜をダンベル３号(ＪＩＳ Ｋ ６２５１)の型に抜いたものを複数個作製し、そのままブランクとして引張試験に用いる供試体（１）と、温度８５℃、湿度８５％の環境下で５００時間養生させた後の供試体（２）とを用意した。
（供試体の作製）
離型紙上に実施例１～５及び比較例１～３の１液型スプレー剤のうちの何れかを平均膜厚が約１ｍｍとなるように塗布し、温度が２３℃、湿度が５０％の環境下で２週間養生させた後、離型紙から剥がし取ることで各スプレー剤によって形成された薄膜を得た。この薄膜をダンベル３号(ＪＩＳ Ｋ ６２５１)の型に抜いたものを複数個作製し、そのままブランクとして引張試験に用いる供試体（１）と、温度８５℃、湿度８５％の環境下で５００時間養生させた後の供試体（２）とを用意した。
【0060】
（試験方法）
前述したように作製した各供試体について、オートグラフＡＧＳ－Ｘ（島津サイエンス社製）を用いて試験速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、Ｎ＝３の条件で引張試験を行った。各供試体について測定した引張強度から以下の計算式（式１）を用いて耐久性を算出した。結果を表１の下段に示す。耐久性は８０％以上であれば、実用上耐久性が十分に高いということができる。
耐久性（％）＝供試体（２）の引張強度［Ｎ／ｍｍ２］／供試体（１）の引張強度［Ｎ／ｍｍ２］ ・・・（１）
前述したように作製した各供試体について、オートグラフＡＧＳ－Ｘ（島津サイエンス社製）を用いて試験速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、Ｎ＝３の条件で引張試験を行った。各供試体について測定した引張強度から以下の計算式（式１）を用いて耐久性を算出した。結果を表１の下段に示す。耐久性は８０％以上であれば、実用上耐久性が十分に高いということができる。
耐久性（％）＝供試体（２）の引張強度［Ｎ／ｍｍ２］／供試体（１）の引張強度［Ｎ／ｍｍ２］ ・・・（１）
【0061】
＜実施例及び比較例についての考察＞
表１の実施例１～８の結果から、本発明に係る一液型スプレー剤を用いた剥落防止工法によれば、トンネル内壁の剥落防止に求められている押抜き強度１１００Ｎ以上を十分に達成できることが分かった。
表１の実施例１～８の結果から、本発明に係る一液型スプレー剤を用いた剥落防止工法によれば、トンネル内壁の剥落防止に求められている押抜き強度１１００Ｎ以上を十分に達成できることが分かった。
【0062】
一方で、比較例１～３に係る一液型スプレー剤を用いた場合には、前述した押抜き強度が達成できておらず、イソシアヌレート化合物の有無や、イソシアネーートプレポリマーの骨格が重要なファクターとなっていることが分かる。
【0063】
また、実施例３と実施例６～８の対比から、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との含有率を変化させると、押抜き強度が変化することも観察されており、イソシアネートプレポリマーとイソシアヌレート化合物との含有比（イソシアネートプレポリマー：イソシアヌレート化合物）が９０：１０～５０：５０の範囲内となるように調整されることが好ましいことが分かる。
【0064】
実施例１～３及び５の結果から、耐久性は、イソシアネートプレポリマーの骨格によって影響を受けており、イソシアネートプレポリマーの原料としては、ＰＴＭＧ及びその誘導体であってできるだけ分岐の少ないものを使用すればより耐久性を向上させることができると考えられる。
【0065】
実施例１～８及び比較例１～３においては、各種添加剤を含有するものとしているが、これら添加剤の含有量については目的に応じて適宜変化させることが可能なものであり、これらの含有量を変化させることによって押抜き強度に大きな変化がないことは当業者であれば十分に理解できる範囲内のものである。