JP2008202251A - コンクリート構造物の補強用治具とこれを用いた補強構造および補強施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補修および補強しようとするコンクリート構造物に強度的な劣化を与えないように施工でき、しかも施工面がどの向きであっても容易に施工可能にする。
【解決手段】鉄筋網４の交差する２本の鉄筋４ａ，４ｂを固定方向に拘束するヘッド部５ａと、このヘッド部５ａからその軸線方向に突き出されてコンクリート構造物に開けたアンカー孔１ｂにねじ込まれるロッド部５ｂと、このロッド部５ｂとヘッド部５ａとの間の周面に形成され、かつ差し込み方向が先細りするテーパ部５ｃとからなり、ロッド部５ａが、下穴の内面に切り込む錐として作用する第１のねじ山５ｇと、この第１のねじ山５ｇよりも高さが低く形成され、ねじ込みの際の案内として作用する第２のねじ山５ｈとの２条のねじ山が形成されたアンカーピン５を用いる。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば橋梁等のコンクリート構造物の補強に係り、特に亀裂を生じた橋梁床版や壁体の補修の他、既設構造物に対して新たに鉄筋を追加施工して補強するための補強用治具とこれを用いた補強構造および補強施工方法に関する。

コンクリート構造によって構築される道路橋では、車両の通過による動荷重を繰り返し受けるため、道路橋の主要部材の中でも橋梁の床版に対する負荷はかなり大きい。そして、橋梁自身が持つ強度に対して、過大な負荷の繰り返しや衝撃荷重が大きかったり耐用年限を大きく超えたりすると、床版の下面にクラックが発生し、このクラックは次第に下面を縦横に走るようにまでなって細網化し、コンクリートの剥落などを招くことになる。

このようなクラックの発生は、コンクリート中の鉄筋の腐食や破断の原因となるので、通常の場合はクラックが発生した初期の段階で床版を補強することが好ましいとされている。この床版の補修施工としては、従来、クラック内にエポキシ樹脂などを注入する樹脂注入法や、床版に発生した空洞部分やコンクリート剥離部分をセメントモルタルで修復する断面修復工法が行われている。

ところが、これらの工法の殆どは破損部位の修復を主な目的とするものであって、鉄筋の腐食の進行等を防ぐことなどには有効であるものの、構造物自体の強度を上げるという施工には対応できない。これに対し、橋梁などを含めて既設のコンクリート構造体に対して好適な補修および補強のための施工およびこのための治具も既に開発されており、例えば特許文献１に記載されたものがその一例として挙げられる。

この特許文献１に記載の補強構造は、例えば施工対象が橋梁の床版であれば、この床版の下面に沿って格子状に編んだ鉄筋網を配置し、この鉄筋網の鉄筋どうしがほぼ直交して交差する部分に沿って床版にアンカーピンを打ち込んで鉄筋網を床版の下面に裏打ちするというものである。そして、アンカーピンにはそのヘッド側にテーパ部を形成しておき、このテーパ部分を鉄筋が交差する部分に当たるように打設することで、鉄筋網に対してプレストレスを加えるようにし、さらに鉄筋網の全体を樹脂モルタルで封止する施工が行われる。

このようなピンと鉄筋網を用いた施工であれば、床版に鉄筋網を一体に接合する構造体が得られるので、床版の補修と同時にプレストレスを付与された鉄筋網により長期間に及んで安定した補強が維持される。

ところが、アンカーピンを打設する作業では、鉄筋網の格子配列に対応して床版にドリル等によって多数の打設孔を予め穿った後に、これらの打設孔にアンカーピンが打ち込まれることになる。そして、従来のアンカーピンは、圧入していくにしたがってこのピンの先端の外形が拡張変形してこの変形によって打設孔との間に係止力を持たせるというものである。したがって、クラックが発生していて強度的に劣化している補修前の床版に対して多数のアンカーピンを打ち込むと、床版に既に発生しているクラックに打設時の衝撃力が作用してしまい、施工時にクラックの発生を助長してしまう結果となる。

また、アンカーピンの打設によるクラックの成長を抑えるためには、例えばアンカーピンの打設ピッチを長くすることで一応は対応できる。しかしながら、打設ピッチが長いと、床版に対する鉄筋網の拘束点が減ることになり、両者の接合強度が低下してしまうだけでなく、アンカーピンによる鉄筋網に対するプレストレス負荷も不十分になる可能性がある。

これに対し、補修および補強しようとするコンクリート構造物に強度的な劣化を与えないように施工でき、しかも発生しているクラックについてもその成長が抑制できるようにするコンクリート構造物の補強施工方法も既に開発されており、例えば特許文献２に記載されたものがその一例として挙げられる。

この特許文献２に記載の補強施工方法は、既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置し、２本の交差する鉄筋の両方に補強用治具のテーパ周面が突き当たる位置に対応させ、コンクリート構造物に補強用治具のロッドの外径よりも大きな複数の打設孔を穿設し、複数の補強用治具のロッドをそれぞれの打設孔に差し込むとともに２本の交差する鉄筋からテーパが受ける拘束力とロッドが打設孔の内周面から受ける拘束力とで補強用治具をコンクリート構造物側に連接することによって鉄筋網をコンクリート構造物の表面に固定し、鉄筋網および補強用治具を含めて被覆層によって被覆した後、補強用治具の注入孔に外部から合成樹脂を注入して、固化させるというものである。

このように、補強用治具を、注入された合成樹脂の固化によってコンクリート構造物に固定するようにすれば、従来のアンカーピン等のように拡張変形による係合力を得られないでも済むので、補強用治具の配列ピッチを短くして一層強度を上げることができ、打設時にコンクリート構造体に無用な負荷を与えないのでその強度的な劣化も防止できる。

特許第２５２１６４４号公報 特許第３５８２９７１号公報

前述のように特許文献１に記載の補強構造では、圧入していくにしたがってアンカーピンの先端の外形が拡張変形していくので、クラックが発生していて強度的に劣化している補修前の床版に対して多数のアンカーピンを打ち込むと、床版に既に発生しているクラックに打設時の衝撃力が作用してしまい、施工時にクラックの発生を助長してしまう可能性がある。

一方、特許文献２に記載の補強施工方法では、コンクリート構造物に穿設した補強用治具のロッドの外径よりも大きな複数の打設孔に対して、補強用治具のロッドを注入された合成樹脂の固化によって固定するものであるが、この補強の施工面が既設の橋梁であれば補強用治具の差込方向が上向きなので合成樹脂が固化するまでの間、補強用治具のロッドが打設孔から抜け落ちないようにする必要がある。

そこで、本発明においては、補修および補強しようとするコンクリート構造物に強度的な劣化を与えないように施工でき、しかも施工面がどの向きであっても容易に施工可能にすることを目的とする。

本発明のコンクリート構造物の補強用治具は、既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を固定する補強用治具であって、鉄筋網の交差する２本の鉄筋を固定方向に拘束するヘッド部と、このヘッド部からその軸線方向に突き出されてコンクリート構造物に開けた下穴にねじ込まれるロッド部と、このロッド部とヘッド部との間の周面に形成され、かつ差し込み方向が先細りするテーパ部とからなり、ロッド部が、下穴の内面に切り込む錐として作用する第１のねじ山と、この第１のねじ山よりも高さが低く形成され、ねじ込みの際の案内として作用する第２のねじ山との２条のねじ山が形成されたものであることを特徴とする。

この補強用治具を用いた本発明のコンクリート構造物の補強構造は、既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置して固定したコンクリート構造物の補強構造であって、２本の交差する鉄筋の両方に補強用治具のテーパ部周面が突き当たる位置に対応させて穿設された複数の下穴に、それぞれ前記補強用治具のロッド部がねじ込まれるとともに、２本の交差する鉄筋から前記補強用治具のテーパ部が受ける拘束力と補強用治具のロッド部が下穴の内面から受ける拘束力とで補強用治具がコンクリート構造物側に連接されることによって鉄筋網がコンクリート構造物の表面に固定され、鉄筋網および補強用治具を含めて被覆層によって被覆されたものであることを特徴とする。

また、上記本発明の補強用治具を用いたコンクリート構造物の補強施工方法は、既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置し、２本の交差する鉄筋の両方に補強用治具のテーパ部周面が突き当たる位置に対応させて複数の下穴を穿設し、複数の補強用治具のロッド部をそれぞれの下穴にねじ込むとともに、２本の交差する鉄筋から補強用治具のテーパ部が受ける拘束力と補強用治具のロッド部が下穴の内面から受ける拘束力とで補強用治具をコンクリート構造物側に連接することによって鉄筋網をコンクリート構造物の表面に固定し、鉄筋網および補強用治具を含めて被覆層によって被覆することを特徴とする。

本発明のコンクリート構造物の補強用治具は、鉄筋網の鉄筋が交差する部分に適切に配置してコンクリート構造物に開けられた下穴にねじ込まれる際、ロッド部に形成された第１のねじ山により下穴の内面に切り込みながら進行する。また、この際、ロッド部に形成された第１のねじ山より高さが低い第２のねじ山により、ロッド部の軸線が下穴の軸線と同軸となるようにその姿勢が維持される。すなわち、本発明のコンクリート構造物の補強用治具を用いれば、既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置し、２本の交差する鉄筋の両方に補強用治具のテーパ部周面が突き当たる位置に対応させて複数の下穴を穿設し、複数の補強用治具のロッド部をそれぞれの下穴にねじ込むだけでコンクリート構造物の表面に鉄筋網を固定することが可能である。

ここで、補強用治具のヘッド部は、回転工具を嵌めて回転させるための多角形断面穴が形成されたものであることが望ましい。これにより、補強用治具のロッド部を下穴にねじ込む際に、補強用治具のヘッド部の多角形断面穴に回転工具を嵌めて回転させるだけで補強用治具を下穴にねじ込むことができる。

また、補強用治具のロッド部は、合成樹脂を注入するために多角形断面穴と連通された貫通孔が形成されたものであり、補強用治具のヘッド部は、合成樹脂を注入するための注入器具を接続するための注入器具接続部が多角形断面穴の奥に形成されたものであることが望ましい。これにより、補強用治具のロッド部を下穴にねじ込んだ後、注入器具接続部に注入器具を接続して合成樹脂を注入し、合成樹脂の固化によってさらに強固にコンクリート構造物に固定することができる。

あるいは、上記貫通孔を有さない補強用治具の場合、補強用治具のロッド部を下穴にねじ込む前に、下穴の底部に合成樹脂を注入することが望ましい。これにより、複数の補強用治具を回転工具により回転させてねじ込むと、下穴の底部に注入された合成樹脂により補強用治具が保持されるので、先にねじ込んだ補強用治具が後から回転工具により別の補強用治具をねじ込む際の振動により緩んでしまうのを防止することができる。また、コンクリート構造物の施工面に予測不可能な脆弱性が生じている場合であっても、この下穴の底部に注入しておいた合成樹脂が固化することにより補強用治具がコンクリート構造物に固定されるので、より確実な固定が可能となる。

（１）鉄筋網の交差する２本の鉄筋を固定方向に拘束するヘッド部と、このヘッド部からその軸線方向に突き出されてコンクリート構造物に開けた下穴にねじ込まれるロッド部と、このロッド部とヘッド部との間の周面に形成され、かつ差し込み方向が先細りするテーパ部とからなり、ロッド部が、下穴の内面に切り込む錐として作用する第１のねじ山と、この第１のねじ山よりも高さが低く形成され、ねじ込みの際の案内として作用する第２のねじ山との２条のねじ山が形成されたものであることを特徴とするコンクリート構造物の補強用治具を用いることによって、既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置し、２本の交差する鉄筋の両方に補強用治具のテーパ部周面が突き当たる位置に対応させて複数の下穴を穿設し、補強用治具のロッド部をそれぞれの下穴にねじ込むだけでコンクリート構造物の表面に鉄筋網を固定することが可能となり、補修および補強しようとするコンクリート構造物に強度的な劣化を与えないように施工でき、しかも補強用治具は下穴へねじ込むだけで固定されるので、施工面がどの向きであっても容易に施工することが可能となる。

（２）補強用治具のヘッド部が、回転工具を嵌めて回転させるための多角形断面穴が形成されたものであることにより、補強用治具のロッド部を下穴にねじ込む際に、補強用治具のヘッド部の多角形断面穴に回転工具を嵌めて回転させるだけで補強用治具を下穴にねじ込んで固定することができ、作業が容易であるとともに短時間で施工することが可能となる。

（３）補強用治具のロッド部が、合成樹脂を注入するために前記多角形断面穴と連通された貫通孔が形成されたものであり、補強用治具のヘッド部が、合成樹脂を注入するための注入器具を接続するための注入器具接続部が多角形断面穴の奥に形成されたものであることにより、補強用治具のロッド部を下穴にねじ込んだ後、注入器具接続部に注入器具を接続して合成樹脂を注入し、合成樹脂の固化によってさらに強固にコンクリート構造物に固定することができる。

（４）補強用治具のロッド部を下穴にねじ込む前に、下穴の底部に合成樹脂を注入することにより、複数の補強用治具を回転工具により回転させてねじ込むと、下穴の底部に注入された合成樹脂により補強用治具が保持されるので、先にねじ込んだ補強用治具が後から回転工具により別の補強用治具をねじ込む際の振動により緩んでしまうのを防止することができる。また、コンクリート構造物の施工面に予測不可能な脆弱性が生じている場合であっても、この下穴の底部に注入しておいた合成樹脂が固化することにより補強用治具がコンクリート構造物に固定されるので、より確実な固定が可能となる。

図１は本発明の実施の形態におけるコンクリート構造物の補強施工方法によって橋梁の床版を補強した例を示す概略図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図であって鉄筋網および補強用治具の配置を示す底面図である。

図１において、路幅方向の両端に地覆２をそれぞれ一体に形成するとともに内部には鉄筋をスラブ状に配筋した橋梁の床版１が橋桁３によって支持されている。そして、床版１は既設のものであって、通過車両Ｖによる動荷重を繰り返し受けてその下面にクラックが発生していたものを補強するために、図２に示す格子状に縦および横の鉄筋４ａ，４ｂを予め溶接によって一体化した鉄筋網４を本実施の形態における補強用治具としてのアンカーピン５によって固定保持している。なお、鉄筋網４の施工後には、モルタル樹脂等による被覆層を施工するものとし、図１においては被覆層６として一点鎖線でその概略を示している。

図３はアンカーピン５の詳細であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠正面図、（ｃ）は底面図である。

図３に示すアンカーピン５は、図１において下側から床版１にねじ込むときの姿勢として示したもので、同図の（ｂ）に示すように下端にはその端面を緩やかな円弧面状としたヘッド部５ａを形成し、このヘッド部５ａから上端に向けてロッド部５ｂを形成したものである。また、ロッド部５ｂには、ヘッド部５ａとの間を上端側、すなわち、ねじ込み進行方向に外形を先細りさせたテーパ部５ｃを形成するとともに、回転工具を嵌めて回転させるための多角形断面穴としての六角穴５ｄと、合成樹脂の注入器具を接続するための注入器具接続部としての雌ねじ部５ｅと、雌ねじ部５ｅ、六角穴５ｄおよびヘッド部５ａに連ねて軸線方向に貫通させた一様な内径の注入孔５ｆを設けている。なお、雌ねじ部５ｅは六角穴５ｄの奥に形成されている。

そして、テーパ部５ｃよりも先端側のロッド部５ｂの外周面には、２条のねじ山５ｇ，５ｈが形成されている。ねじ山５ｇは、断面形状が三角形になっている三角ねじであり、後述するアンカー孔１ｂの内面に切り込む錐として作用するものである（以下、このねじ山５ｇを「錐ねじ山」と称す。）。ねじ山５ｈは、錐ねじ山５ｇよりも高さが低く形成された台形ねじまたは角ねじであり、ねじ込みの際の案内として作用するものである（以下、このねじ山５ｈを「案内ねじ山」と称す。）。また、先端側には、注入孔５ｆの周壁部分を半径方向に切開してスリット５ｉを形成している。

アンカーピン５は、図２に示したように、縦および横配列の鉄筋４ａ，４ｂが交差する部分に対応させてそれぞれ床版１にねじ込まれる。すなわち、図４に示すように鉄筋４ａ，４ｂが十字状に交差しているコーナ部であってこれらの鉄筋４ａ，４ｂにロッド部５ｂの周面が同時に接触するような位置にアンカーピン５をねじ込む。そして、アンカーピン５を床版１にねじ込んでいくと、ロッド部５ｂ部分に代わって図５に示すようにテーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂの周面に当たるようになり、アンカーピン５の打設中心から見るとこのテーパ部５ｃによってその外形半径が大きくなる。したがって、アンカーピン５は図２において矢印方向に鉄筋４ａ，４ｂを押すようになり、これらの鉄筋４ａ，４ｂには引張力が作用する。

このようにアンカーピン５にテーパ部５ｃを設けることによって、図２に示す格子状の鉄筋網４に対してアンカーピン５の位置を適切にすれば、図中の矢印で示すように鉄筋網４の中心から格子と４５度の角度を持つ方向への一様な引張力を作用させることができる。したがって、図１に示すように床版１に対して施工したときには、この床版１が撓み変形しても鉄筋網４がこの撓み変形に追従して、アンカーピン５と鉄筋４ａ，４ｂとの間に隙間が発生することが防止される。

以上のアンカーピン５を用いた鉄筋網４による床版１に対する補強施工の要領は次の通りである。

まず、床版１の底面には、図６に示すように溝１ａを刻む施工を行う。この溝１ａは例えば幅および深さが１〜３ｍｍ程度として、注入される合成樹脂が速やかに流れることができるようにし、格子状の鉄筋網４の縦，横の鉄筋４ａ，４ｂの配列方向だけでなく、斜めに走る線も含むランダムな配列とする。このような溝１ａの現場での施工は、例えばサンダー等の工具を用いれば比較的容易にしかも一様な深さに形成することができる。

次いで、鉄筋網４を床版１の下面に沿わせてその位置を仮決めし、図４で説明したように、鉄筋４ａ，４ｂの両方にアンカーピン５のロッド部５ｂが接触できる位置を、芯出し棒等を使って床版１の下面に墨出しする。なお、このときの芯出し棒はロッド部５ｂと同じ外形を持つ金属棒等を利用すれば良く、アンカーピン５の施工数は鉄筋網４の大きさに応じて適宜選択すれば良い。

アンカーピン５の施工位置の墨付け後には、鉄筋網４を床版１から離すかまたは保持具によって位置を仮決めしたままとして、墨付けマークを目印にして図５に示すように下穴としてのアンカー孔１ｂをドリルによって穿孔する。このアンカー孔１ｂの内径は、ロッド部５ｂの外径よりも大きく、かつ、錐ねじ山５ｇよりも小さくて、注入樹脂の流れのつまりがない程度とし、アンカーピン５をきっちり打設したときにその先端に開放している注入孔５ｆが閉塞しない穿ち長さとする。

アンカー孔１ｂの穿孔作業を全て終えると、鉄筋網４の位置を再び正確に位置合わせして鉄筋４ａ，４ｂが交差する部分とアンカー孔１ｂの間の位置関係を調整して、再度床版１の底面に沿わせて仮固定する。そして、アンカーピン５のロッド部５ｂの先端部をアンカー孔１ｂの入口にあてがい、回転工具を六角穴５ｄに嵌めてアンカーピン５を回転させながら床版１にねじ込んでいく。このとき、アンカーピン５の錐ねじ山５ｇはアンカー孔１ｂの内面に切り込みながら進行し、案内ねじ山５ｈはアンカー孔１ｂの内面に当接することによって、アンカーピン５の姿勢を、その軸線がアンカー孔１ｂの軸線と一致するように保持する。

このようにアンカーピン５を回転させながら床版１にねじ込んでいくと、テーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂの周面に当たるようになり、アンカーピン５はこれらの鉄筋４ａ，４ｂによって保持される。すなわち、アンカーピン５をアンカー孔１ｂの中に打ち込んでいくにつれて、テーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂに対して楔のように係合していき、テーパ部５ｃはこれらの鉄筋４ａ，４ｂによってその周面の２点が拘束される。その結果、アンカー孔１ｂの中にねじ込まれたロッド部５ｂは、鉄筋４ａ，４ｂとの接触点から受ける反作用方向すなわち図２において示した矢印方向と逆向きの作用力を受け、この作用力が働く方向にアンカー孔１ｂの内面に押圧される。

したがって、図５に示すように、ヘッド部５ａが鉄筋４ａに突き当たって打ち込み完了となったときには、テーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂによって２点が拘束され、ロッド部５ｂはアンカー孔１ｂの中で図２の矢印方向と逆向きの作用力により押圧され、その周面がアンカー孔１ｂの内周面にほぼ線接触する。これにより、アンカーピン５はテーパ部５ｃで２点およびロッド部５ｂで１点が拘束されてその周面が３点で拘束されることになり、アンカーピン５はこれらの３点による拘束によって図５の状態に保持される。

このように、アンカーピン５は従来のコンクリート用打設ピンのようにロッド部の先端が拡張変形してこれによって係合力を作用させるのではなく、鉄筋４ａ，４ｂによるテーパ部５ｃへの拘束力を利用することで仮固定することができる。したがって、アンカーピン５を施工するときに既設の床版１に対して無用な内部応力を発生させることはなく、アンカーピン５の施工ピッチも短くなる。

なお、アンカーピン５のロッド部５ｂはアンカー孔１ｂの内周面に接触した状態で保持されるが、この部分だけがほぼ線接触状態になるだけであって、ロッド部５ｂとアンカー孔１ｂとの間には十分な隙間が保たれ、後述する合成樹脂の注入に何ら支障はない。

以上の要領でアンカーピン５をアンカー孔１ｂにねじ込んだ後には、図５に示すように、注入孔５ｆが開放している部分すなわち六角穴５ｄを、例えばスポンジを利用した取り外し可能なシール材（図示せず。）で封止する。そして、吹き付け装置によって下塗材６ａを吹き付けて、床版１の下面に刻んだ溝１ａをこの下塗材６ａによって覆う。

下塗材６ａは例えばポリマー等を用いることができ、吹き付け装置によって床版１の真下から吹き付けるように作業し、その層厚は１ｍｍ程度とする。この下塗材６ａによる被覆施工により、図６に示すように床版１に刻んだ溝１ａは下塗材６ａによって閉じられる。

下塗材６ａの吹き付けが完了すると、中塗材６ｂを図７および図８に示すように塗布する。この中塗材６ｂはコテ塗りまたは吹き付け作業によって行い、その厚さはヘッド部５ａが埋没しない程度とする。そして、コテ塗りまたは吹き付けによって十分に充填することが好ましいが、作業性の面からもこのような充填塗布は困難である。これに対し、本発明の施工では、空洞ができてこれが残ったままでも、後述するように注入樹脂が代わって充填されるので、最終的な施工には何ら影響はない。

中塗材６ｂの塗布の後には、注入孔５ｆからシール材を抜き取り、図７に示すように注入器具８を雌ねじ部５ｅにねじ込んで、この注入器具８から合成樹脂として例えばエポキシ樹脂７を注入する。このエポキシ樹脂７の注入にはアンカーピン５の１個ごとに行うこともできるが、それほど数が多くない場合にはエポキシ樹脂７の圧送装置から複数のホースを分岐させてこれらを各アンカーピン５の雌ねじ部５ｅに接続して同時に注入作業しても良い。この同時作業であれば、各アンカーピン５からのエポキシ樹脂７の注入量および注入圧を一様化できるので、施工上では非常に好ましい。

なお、エポキシ樹脂７の充填の後には、注入器具８を雌ねじ部５ｅから取り外し、図９に示すように中塗材６ｂの表面に上塗材６ｃをコテによって塗布し、下塗材６ａ、中塗材６ｂおよび上塗材６ｃによって被覆層６が形成される。

注入孔５ｆに供給されたエポキシ樹脂７は、図７および図８に示すように注入孔５ｆの上端から吹き出してアンカー孔１ｂの中に送り出され、アンカー孔１ｂの中では重力と注入圧力とによってエポキシ樹脂７は下向きに速やかに流れ出ていく。そして、アンカー孔１ｂから抜けたエポキシ樹脂７は、床版１の下側に刻んだ溝１ａの中に流れ込んでクラックに浸透していくほか、下塗材６ａが被覆していない床版１の下面と鉄筋４ａ，４ｂとの間の隙間を充填するように流れていく。

すなわち、クラックＣ（図４参照。）は下塗材６ａによって被覆された状態となっているが、溝１ａと同様に切開された断面形状を持つので、溝１ａからのエポキシ樹脂７がその注入圧によって流動すると、下塗材６ａを押し広げるようにしてクラックＣの中に浸透させることができる。また、鉄筋４ａ，４ｂが直にクラックＣと交差している部分では、これらの鉄筋４ａ，４ｂに沿って供給されてくるエポキシ樹脂７は直接クラックＣの中に入り込んでいく。したがって、クラックＣの発生の仕方が不定型であっても、鉄筋４ａ，４ｂの背筋およびランダムに形成した溝１ａを利用してエポキシ樹脂７をクラックＣに充填することができる。

このようにアンカーピン５の注入孔５ｆから注入されたエポキシ樹脂７はアンカー孔１ｂの中だけに止まるのではなく、床版１のほぼ全体の広い領域に分布させることができる。したがって、エポキシ樹脂７を適当な量だけ注入した後に養生期間を置くと、エポキシ樹脂７の固化によってアンカーピン５のロッド部５ｂはアンカー孔１ｂの中に強固に固定され、これによって鉄筋網４を安定して床版１に保持することができる。

また、床版１の下面と鉄筋４ａ，４ｂとの間にも固化したエポキシ樹脂７がそのまま残るので、床版１の下面を強固に被覆でき、床版１内の既設配筋の腐食の防止だけでなく、新たに補強用として施工した鉄筋網４も同様にその腐食が防止される。

さらに、クラックＣについてもエポキシ樹脂７が充填されることから、衝撃荷重等を受けてもその成長を抑えることができ、その補修だけでなく、補強強度も充分に高くすることができる。

以上の例では橋梁の床版の補強施工としたが、これに代えて各種のコンクリート構造体を施工対象としてもよいことは無論である。

また、本実施形態におけるコンクリート構造物の補強施工方法は、上記アンカーピン５に代えて図１０に示すアンカーピン９を用いることも可能である。このアンカーピン９は、アンカーピン５の注入孔５ｆおよびスリット５ｉを省略したものである。なお、図１０において、アンカーピン５と共通するアンカーピン９の各部分については同一符号を付している。

このアンカーピン９を用いた鉄筋網４による床版１に対する補強施工の要領は次の通りである。

まず、アンカーピン５の場合と同様に、鉄筋網４を床版１の下面に沿わせてその位置を仮決めし、鉄筋４ａ，４ｂの両方にアンカーピン９のロッド部５ｂが接触できる位置を、芯出し棒等を使って床版１の下面に墨出しする。アンカーピン９の施工位置の墨付け後には、鉄筋網４を床版１から離すかまたは保持具によって位置を仮決めしたままとして、墨付けマークを目印にしてアンカー孔１ｂをドリルによって穿孔する。このアンカー孔１ｂの内径は、ロッド部５ｂの外径よりも若干小さい程度とし、アンカーピン９をきっちり打設したときにその先端に後述の合成樹脂を注入するための間隙１ｃが形成される程度の穿ち長さとする。

アンカー孔１ｂの穿孔作業を全て終えると、鉄筋網４の位置を再び正確に位置合わせして鉄筋４ａ，４ｂが交差する部分とアンカー孔１ｂの間の位置関係を調整して、再度床版１の底面に沿わせて仮固定する。そして、アンカー孔１ｂの底部の間隙１ｃへ合成樹脂を注入し、アンカーピン９のロッド部５ｂの先端部をアンカー孔１ｂの入口にあてがい、回転工具を六角穴５ｄに嵌めてアンカーピン９を回転させながら床版１にねじ込んでいく。このとき、アンカーピン９の錐ねじ山５ｇはアンカー孔１ｂの内面に切り込みながら進行し、案内ねじ山５ｈはアンカー孔１ｂの内面に当接することによって、アンカーピン９の姿勢を、その軸線がアンカー孔１ｂの軸線と一致するように保持する。

このようにアンカーピン９を回転させながら床版１にねじ込んでいくと、テーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂの周面に当たるようになり、アンカーピン９はこれらの鉄筋４ａ，４ｂによって保持される。すなわち、アンカーピン９をアンカー孔１ｂの中に打ち込んでいくにつれて、テーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂに対して楔のように係合していき、テーパ部５ｃはこれらの鉄筋４ａ，４ｂによってその周面の２点が拘束される。その結果、アンカー孔１ｂの中にねじ込まれたロッド部５ｂは、鉄筋４ａ，４ｂとの接触点から受ける反作用方向すなわち図２において示した矢印方向と逆向きの作用力を受け、この作用力が働く方向にアンカー孔１ｂの内面に押圧される。

したがって、図１０に示すように、ヘッド部５ａが鉄筋４ａに突き当たって打ち込み完了となったときには、テーパ部５ｃが鉄筋４ａ，４ｂによって２点が拘束され、ロッド部５ｂはアンカー孔１ｂの中で図２の矢印方向と逆向きの作用力により押圧され、その周面がアンカー孔１ｂの内周面にほぼ線接触する。これにより、アンカーピン９はテーパ部５ｃで２点およびロッド部５ｂで１点が拘束されてその周面が３点で拘束されることになり、アンカーピン９はこれらの３点による拘束によって図１０の状態に保持される。

このように、アンカーピン９はアンカーピン５と同様に、従来のコンクリート用打設ピンのようにロッド部の先端が拡張変形してこれによって係合力を作用させるのではなく、鉄筋４ａ，４ｂによるテーパ部５ｃへの拘束力を利用することで仮固定することができる。したがって、アンカーピン９を施工するときに既設の床版１に対して無用な内部応力を発生させることはなく、アンカーピン９の施工ピッチも短くなる。

なお、アンカーピン９では、複数箇所にねじ込む際に、アンカー孔１ｂの底部の間隙１ｃに注入された合成樹脂によりアンカーピン９が保持されるので、先にねじ込んだアンカーピン９が後から他のアンカーピン９をねじ込む際の振動により緩んでしまうことが防止される。また、コンクリート構造物の施工面に予測不可能な脆弱性が生じている場合であっても、このアンカー孔１ｂの底部の間隙１ｃに注入しておいた合成樹脂が固化することにより、アンカーピン９がコンクリート構造物に固定されるので、より確実な固定が可能である。

以上の要領でアンカーピン９をアンカー孔１ｂにねじ込んだ後、吹き付け装置によって下塗材６ａを吹き付ける。下塗材６ａの吹き付けが完了すると、前述と同様に中塗材６ｂおよび上塗材６ｃを塗布し、下塗材６ａ、中塗材６ｂおよび上塗材６ｃによって被覆層６が形成される。

本発明のコンクリート構造物の補強用治具とこれを用いた補強構造および補強施工方法は、例えば橋梁等のコンクリート構造物の補強、特に亀裂を生じた橋梁床版や壁体の補修の他、既設構造物に対して新たに鉄筋を追加施工して補強するためのものとして有用である。

本発明の実施の形態におけるコンクリート構造物の補強施工方法によって橋梁の床版を補強した例を示す概略図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図であって鉄筋網および補強用治具の配置を示す底面図である。 図２のアンカーピンの詳細であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠正面図、（ｃ）は底面図である。 鉄筋網の鉄筋に対するアンカーピンの配置の概略を示す底面図である。 アンカーピンをアンカー孔にねじ込んで鉄筋を固定した後に塗布材を塗布したときの要部の断面図である。 床版の底面に刻む溝の施工例であって、（ａ）は床版を斜め下方から見たときの概略図、（ｂ）は溝の形状を示す断面図である。 アンカー孔にねじ込んだアンカーピンの注入孔からエポキシ樹脂を注入したときの樹脂の流れを示す要部の断面図である。 図７のＢ−Ｂ線矢視による縦断面図である。 エポキシ樹脂の注入によって床版の溝に樹脂が充填されたときの要部の断面図である。 別のアンカーピンをアンカー孔にねじ込んで鉄筋を固定した状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 床版
１ａ 溝
１ｂ アンカー孔
１ｃ 間隙
２ 地覆
３ 橋梁
４ 鉄筋網
４ａ，４ｂ 鉄筋
５，９ アンカーピン
５ａ ヘッド部
５ｂ ロッド部
５ｃ テーパ部
５ｄ 六角穴
５ｅ 雌ねじ部
５ｆ 注入孔
５ｇ，５ｈ ねじ山
５ｉ スリット
６ 被覆層
６ａ 下塗材
６ｂ 中塗材
６ｃ 上塗材
７ エポキシ樹脂
８ 注入器具

Claims (8)

1. 既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を固定する補強用治具であって、
   鉄筋網の交差する２本の鉄筋を固定方向に拘束するヘッド部と、
   このヘッド部からその軸線方向に突き出されてコンクリート構造物に開けた下穴にねじ込まれるロッド部と、
   このロッド部とヘッド部との間の周面に形成され、かつ差し込み方向が先細りするテーパ部とからなり、
   前記ロッド部が、前記下穴の内面に切り込む錐として作用する第１のねじ山と、この第１のねじ山よりも高さが低く形成され、ねじ込みの際の案内として作用する第２のねじ山との２条のねじ山が形成されたものである
   ことを特徴とするコンクリート構造物用の補強用治具。
2. 前記ヘッド部は、回転工具を嵌めて回転させるための多角形断面穴が形成されたものである請求項１記載のコンクリート構造物用の補強用治具。
3. 前記ロッド部は、合成樹脂を注入するために前記多角形断面穴と連通された貫通孔が形成されたものであり、
   前記ヘッド部は、前記合成樹脂を注入するための注入器具を接続するための注入器具接続部が前記多角形断面穴の奥に形成されたものである
   請求項２記載のコンクリート構造物用の補強用治具。
4. 既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置して固定したコンクリート構造物の補強構造であって、
   ２本の交差する鉄筋の両方に請求項１から３のいずれかの補強用治具のテーパ部周面が突き当たる位置に対応させて穿設された複数の下穴に、それぞれ前記補強用治具のロッド部がねじ込まれるとともに、２本の交差する鉄筋から前記補強用治具のテーパ部が受ける拘束力と前記補強用治具のロッド部が前記下穴の内面から受ける拘束力とで前記補強用治具が前記コンクリート構造物側に連接されることによって前記鉄筋網が前記コンクリート構造物の表面に固定され、
   前記鉄筋網および補強用治具を含めて被覆層によって被覆された
   コンクリート構造物の補強構造。
5. 既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を固定する補強用治具であって、鉄筋網の交差する２本の鉄筋を固定方向に拘束するヘッド部と、このヘッド部からその軸線方向に突き出されてコンクリート構造物に開けた下穴にねじ込まれるロッド部と、このロッド部とヘッド部との間の周面に形成され、かつ差し込み方向が先細りするテーパ部とからなり、前記ロッド部が、前記下穴の内面に切り込む錐として作用する第１のねじ山と、この第１のねじ山よりも高さが低く形成され、ねじ込みの際の案内として作用する第２のねじ山との２条のねじ山が形成されたものであることを特徴とする補強用治具を用いたコンクリート構造物の補強施工方法であって、
   既設のコンクリート構造物の表面に複数の鉄筋をほぼ格子状に交差させた鉄筋網を配置し、２本の交差する鉄筋の両方に前記補強用治具のテーパ部周面が突き当たる位置に対応させて複数の下穴を穿設し、
   複数の前記補強用治具のロッド部をそれぞれの下穴にねじ込むとともに、２本の交差する鉄筋から前記補強用治具のテーパ部が受ける拘束力と前記補強用治具のロッド部が前記下穴の内面から受ける拘束力とで前記補強用治具を前記コンクリート構造物側に連接することによって前記鉄筋網を前記コンクリート構造物の表面に固定し、
   前記鉄筋網および補強用治具を含めて被覆層によって被覆する
   コンクリート構造物の補強施工方法。
6. 前記補強用治具のヘッド部が、回転工具を嵌めて回転させるための多角形断面穴が形成されたものであり、
   前記補強用治具のロッド部を前記下穴にねじ込む際に、前記補強用治具のヘッド部の多角形断面穴に回転工具を嵌めて回転させる
   ことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強施工方法。
7. 前記補強用治具のロッド部が、合成樹脂を注入するために前記多角形断面穴と連通された貫通孔が形成されたものであり、
   前記補強用治具のヘッド部が、前記合成樹脂を注入するための注入器具を接続するための注入器具接続部が前記多角形断面穴の奥に形成されたものであり、
   前記補強用治具のロッド部を前記下穴にねじ込んだ後、前記注入器具接続部に注入器具を接続して合成樹脂を注入する
   ことを特徴とする請求項６記載のコンクリート構造物の補強施工方法。
8. 前記補強用治具のロッド部を前記下穴にねじ込む前に、前記下穴の底部に合成樹脂を注入することを特徴とする請求項５または６に記載のコンクリート構造物の補強施工方法。

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