JP3839446B2 - コンクリート構造物の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル、橋梁、橋脚、ボックスカルバート、タンク、建築物のスラブ等の各種コンクリート構造物の補強用複合パネル及び補強方法に関する。

トンネル等のコンクリート構造物において、経年劣化によるコンクリートのひび割れや内蔵鉄筋の腐食等が進行すると、構造物の耐力が低下し、さらには覆工コンクリートが剥落する等の事故を招くことがある。そこで、コンクリート構造物を補強するため、次のような方法が採られている。

(1) 鋼板接着工法：工場において製作、加工した鋼板を現場に搬入し、これをコンクリート表面にアンカーボルト等を用いて固定し、コンクリートと鋼板との間隙にモルタル等を充填して一体化させる方法。
(2) 炭素繊維シート工法：コンクリート表面の下地処理をした後、含浸接着剤を用いて炭素繊維シートを接着し、さらにその表面に防護用の樹脂を塗布する方法。
(3) 特許文献１に記載の方法：炭素繊維シートを内蔵したセメントモルタル複合板を、補強すべきコンクリート構造物の表面に少許の間隙をおいて固定し、上記複合板とコンクリート構造物との間隙にモルタルを注入して一体化する方法。

特開２０００−２２０３０４号公報

上記従来技術によると次のような不都合がある。
(1) 鋼板接着工法によれば、鋼板が重いため、施工の際、重機が必要であり、施工準備、撤収に多くの時間を要する。また防護対策として表面に防錆塗布を３〜5 年周期で行わなければならず、面倒である。
(2) 炭素繊維シート工法によれば、作業者の熟練度により施工のばらつきが生じ易く、ピンホールやしわが発生し、シートが剥がれることもあり、品質が安定しない。また、炭素繊維は電気を通すため、接着が不十分であるとシートが剥がれた場合、通電を起こす。
(3) 特許文献１に記載の方法によれば、品質は安定する。しかし、隣り合う複合板同士は、内蔵した炭素繊維シート部分において接合されるも、炭素繊維シート自体はコンクリート構造物に対して直接に固定されず、内面のセメントモルタル基板を介してコンクリート構造物に固定される態様であるため、結果としてパネルの接合部の充分な強度が得られにくい。また、複合板は炭素繊維シートの両面にセメントモルタル層を形成したサンドイッチ構造であるため、重量がかさみ、作業性が悪い。

本発明は、上記従来技術の不都合を考慮してなされたものであり、作業が簡単で施工性に優れた、コンクリート構造物の補強方法を提供することを目的とする。

〔請求項１に係る発明〕
不燃性又は難燃性のパネルと該パネルの一方の面に接着された繊維質の補強シートとで構成され、かつ、該補強シートは、前記パネルの外周よりも一定幅はみ出した接合代を有する、コンクリート構造物の補強用複合パネルを、補強対象となるコンクリート構造物の表面に前記補強シート面を対向させて固定する工程と、隣り合うパネル間に位置する接合代部分に形成される接合部に、該接合部を塞ぐ接合部材を取り付ける工程と、コンクリート構造物と、前記補強用複合パネル及び接合部材との隙間に注入剤を注入して固化させる工程とからなるコンクリート構造物の補強方法である。

〔請求項２に係る発明〕
前記補強用複合パネルを、補強対象となるコンクリート構造物の表面に前記補強シート面を対向させて固定するにあたり、隣り合う補強用複合パネルの接合代が互いに重なり合うように並べて固定することを特徴とする。

〔請求項３に係る発明〕
前記補強用複合パネルを、補強対象となるコンクリート構造物の表面に前記補強シート面を対向させて固定するにあたり、前記補強用複合パネルの接合代部分に合致する平面形状を有するとともに前記パネルの厚さに相当する厚みを有する枠部材を、前記補強シートの接合代部分に合わせて前記補強用複合パネルと組み合わせてなる補強用複合パネルを用い、該補強用複合パネルを、枠部材に嵌め込んだままで固定し、その後、枠部材を取り外すことを特徴とする。

コンクリート構造物の表面に対し、繊維質の補強シートが介在物なしに直接に接合されるため、パネルを強力にかつパネルの接合部の充分な強度を得て接着することができ、繊維の強度を有効に発揮して補強効果を奏することができる。

そして、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法によれば、作業が簡単で施工性に優れる。接合部の処理も簡便であり、接合部の強度も充分に得られる。施工の質も安定し、仕上りが美麗である。

本発明に係る実施例を挙げ、図面を参照して説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形、付加等が可能である。なお、各図において同じ要素には同じ符号を用い、適宜その説明を省略する場合がある。

図１は本発明に用いられる補強用複合パネル１を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図である。図２は図１の補強用複合パネル１の変形例を示す斜視図である。
補強用複合パネル１は、不燃性の１枚のパネル１０と該パネル１０の一方の面に適宜接着剤を用いて接着された繊維質の補強シート２０との二層構造で構成されている。

パネル１０は、不燃性又は難燃性の素材、好ましくは繊維強化セメント系の素材により構成される。例えば、厚さ３〜５ｍｍ、比重１．６〜１．９、曲げ強度３３Ｎ／ｍｍ² 以上の繊維強化セメント系のパネルが好ましく用いられる。
パネル１０の大きさは限定されないが、例えば、２０００ｍｍ×１０００ｍｍ程度の矩形のものが使用し易い。平板状のもののほか、コンクリート構造物の表面形状に応じて適宜Ｒ加工を施した曲面状のものとすることができる。

繊維質の補強シート２０は、アラミド繊維その他の合成繊維、ガラス繊維あるいは炭素繊維等の繊維質の素材が用いられる。引張強度に優れる炭素繊維が好ましい。例えば、目付量２００〜３００ｇ／ｍ² 、引張強度３５００Ｎ／ｍｍ² 以上、厚さ０．１〜０．２ｍｍの連続炭素繊維シートが好ましく用いられる。一方向繊維あるいはクロス二方向繊維のいずれでもよい。繊維強化セメント系のパネル１０と炭素繊維の補強シート２０とで構成される補強用複合パネル１の総厚さは、３〜７ｍｍが好ましい。
前記不燃性のパネルは繊維強化セメント系のパネルであり、前記補強シートは炭素繊維、ガラス繊維又はアラミド繊維からなるため、製造し易く、また、現場で適宜大きさに切断して使用することも可能である。
補強用複合パネルは、工場において生産されるため、品質が安定している。製造もし易く、コストも低廉に抑えられる。表面のパネルは不燃性又は難燃性であるため、耐火性に優れている。パネルの一方の面に繊維質の補強シートが接着された二層構造であるため、軽量で、輸送、運搬が楽であり、作業がし易く施工性に優れる。

繊維質の補強シート２０は、パネル１０の平面形より縦横ともに大きく形成されており、パネル１０の外周よりも一定幅はみ出した接合代２１を有するようにパネル１０に接着されている。したがって、接合代２１の部分は、接着剤が塗布されていない繊維質の補強シート２０のみで構成されている。このため、接合代２１部分に、後で説明する接合部材３０を接着剤で貼り付ける際、確実かつ強力になし得る。接合代２１の幅は通常１００ｍｍ程度であるが、限定されない。補強対象となるコンクリート構造物に補強用複合パネル１を並べて固定する際、隣り合う補強用複合パネル１を、接合代２１が互いに重なり合うようにするか、あるいは接合代２１の端縁で突き合わせるようにする。
なお、接合代２１は、パネル１０の外周の全周囲に設けたものに限定されない。コンクリート構造物への取付け部位等に応じて、図２に示すように、パネルの外周の一部（例えば、矩形のパネル１０の対向する２辺）にのみ接合代２１を設けて補強用複合パネル１を構成することもできる。

補強用複合パネル１の中央部には、施工の際、パネル１をコンクリート構造物に固定した後にエポキシ樹脂等の注入剤を注入するための、貫通した注入孔３が形成されている。注入孔３はパネルの大きさ等によっては、複数箇所に設けてもよい。また、補強用複合パネル１の外周部には、補強用複合パネル１をコンクリート構造物に固定するためのアンカーボルトを挿通するための挿通孔５が複数箇所に形成されている。もっとも、補強用複合パネル１のコンクリート構造物への固定は、アンカーボルトによらず、他の適宜固定手段を用いることができ、挿通孔５は必ずしも必要なものではない。

上記補強用複合パネル１を用いたコンクリート構造物の補強方法について説明する。
先ず、前処理として、補強対象となるコンクリート構造物に適宜下地処理を施すとともに補強用複合パネル１を固定するためのアンカーボルトを取り付ける。これらの前処理は公知の各種方法を用いることができる。
次いで、補強用複合パネル１の挿通孔５にアンカーボルトを通し、補強用複合パネル１とコンクリート構造物の表面との間に若干の隙間が形成される状態で、補強用複合パネル１の補強シート面をコンクリート構造物の表面に対向させて固定する。補強用複合パネル１とコンクリート構造物との隙間は、通常、１〜５ｍｍ程度である。この隙間は、特に治具等を用いることなく形成され得る。
なお、補強用複合パネル１は、単独でアンカーボルトに固定してもよいが、繊維質の補強シート２０を傷めないためにも、作業効率等の点でも、後に説明するように枠部材４０に嵌め込んだままで固定し、その後、枠部材４０を取り外した方が望ましい。
次いで、順次、補強用複合パネル１を並べて固定していく。この際、隣り合う補強用複合パネル１を、接合代２１が互いに重なり合うようにするか、あるいは接合代２１の端縁で突き合わせるようにする。

アンカーボルトによる補強用複合パネル１の固定が完了した後、図３に示すように、隣接する補強用複合パネル１，１間の接合代２１部分に形成される接合部（パネル１０で覆われていない部分）７に、該接合部７を塞ぐ接合部材３０を接着剤を用いた貼り付け等によって取り付ける。この接合部材３０は、通常、補強用複合パネル１と同様の２層構造で構成される。ただし、接合代２１のようなはみ出し部分のないものが使用される。なお、図３は、接合部材３０の取付けの説明図であり、補強用複合パネル１が複数枚、構造物に固定されている状態を示しているが、注入孔３や挿通孔５は図示省略している。

接合部材３０の取付けが完了した後、補強用複合パネル１の注入孔３から、コンクリート構造物と、補強用複合パネル１及び接合部材３０（繊維質の補強シート２０）との間に形成された隙間に注入剤を注入し、隙間に注入剤を充填し、固化させる。これにより、一連の工程が完了し、コンクリート構造物は、補強用複合パネル１及び接合部材３０と、繊維質の補強シート２０を介することにより一体化されて補強される。注入される注入剤は、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、比重１．２±０．１、圧縮強度７０Ｎ／ｍ² 以上、曲げ強度５０Ｎ／ｍ² 以上のものが好ましい。なお、コンクリート構造物の表面が、ジャンカ、不陸、段差、ひび割れ、断面欠損等で劣悪な場合、セメント系高流動無収縮注入剤を注入することにより構造物の強度を向上させることが可能である。

次に、補強用複合パネル１の移送方法について説明する。図４は、移送する際の補強用複合パネル１を示すもので、（ａ）は１枚の補強用複合パネル１の縦断面図、（ｂ）及び（ｃ）は補強用複合パネル１を積み重ねた状態の縦断面図、図５は、枠部材４０の斜視図である。
図５に示すように、枠部材４０は断面が矩形状をなしており、補強用複合パネル１の接合代２１部分に合致する平面形状に形成され、補強用複合パネル１に嵌まるようになっている。その厚さは、パネル１０の厚さに相当する厚みを有している。
この枠部材４０に補強複合パネル１を上方から嵌めることにより、枠部材４０を補強シート２０の接合代２１部分に合わせて補強用複合パネル１と組み合わせる。そして、補強シート２０面の上に、補強シート２０を覆う保護シート４５を載せる。このように補強シート２０面を覆う保護シート４５を介在させて、補強用複合パネル１を複数枚積み重ね、移送する（図４（ｂ）参照）。また、図４（ｃ）に示すように、補強シート２０面同士が保護シート４５を介在して対向するように、１対の補強用複合パネル１，１の一方を上下反転させて組み合わせ、これを複数組、積み重ねて移送するようにしてもよい。
保護シート４５は、紙又は合成樹脂製のシートないしフィルムで、弱粘着性を有するものが好ましい。
上記補強用複合パネルの移送方法によれば、補強用複合パネルを損傷させることなく、良好な品質を維持して移送することができる。

本発明に用いられる補強用複合パネル１を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図である。 補強用複合パネル１の変形例を示す斜視図である。 接合部材３０の取付けの説明図である。 移送する際の補強用複合パネル１を示すもので、（ａ）は１枚の補強用複合パネル１の縦断面図、（ｂ）及び（ｃ）は補強用複合パネル１を積み重ねた状態の縦断面図である。 枠部材４０の斜視図である。

符号の説明

１ 補強用複合パネル
３ 注入孔
５ 挿通孔
７ 接合部
１０ パネル
２０ 繊維質の補強シート
２１ 接合代
３０ 接合部材
４０ 枠部材
４５ 保護シート

Claims (3)

1. 不燃性又は難燃性のパネルと該パネルの一方の面に接着された繊維質の補強シートとで構成され、かつ、該補強シートは、前記パネルの外周よりも一定幅はみ出した接合代を有する、コンクリート構造物の補強用複合パネルを、補強対象となるコンクリート構造物の表面に前記補強シート面を対向させて固定する工程と、
   隣り合うパネル間に位置する接合代部分に形成される接合部に、該接合部を塞ぐ接合部材を取り付ける工程と、
   コンクリート構造物と、前記補強用複合パネル及び接合部材との隙間に注入剤を注入して固化させる工程と
   からなるコンクリート構造物の補強方法。
2. 前記補強用複合パネルを、補強対象となるコンクリート構造物の表面に前記補強シート面を対向させて固定するにあたり、
   隣り合う補強用複合パネルの接合代が互いに重なり合うように並べて固定することを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート構造物の補強方法。
3. 前記補強用複合パネルを、補強対象となるコンクリート構造物の表面に前記補強シート面を対向させて固定するにあたり、
   前記補強用複合パネルの接合代部分に合致する平面形状を有するとともに前記パネルの厚さに相当する厚みを有する枠部材を、前記補強シートの接合代部分に合わせて前記補強用複合パネルと組み合わせてなる補強用複合パネルを用い、該補強用複合パネルを、枠部材に嵌め込んだままで固定し、その後、枠部材を取り外すことを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補強方法。

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