JP5607341B2 - Method and structure for repairing concrete structures - Google Patents
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Description
本発明は、トンネルの覆工や橋梁などのコンクリート構造物において、コンクリートが充分に充填されていない箇所又は劣化やひび割れが生じている箇所などの補修対象部に対して、補修をおこなう際のコンクリート構造物の補修方法及び補修構造に関するものである。 The present invention relates to a concrete structure for repairing a repair target part such as a part not sufficiently filled with concrete or a part where deterioration or cracking occurs in a concrete structure such as a tunnel lining or a bridge. The present invention relates to a structure repair method and a repair structure.
従来、鉄筋コンクリートやプレストレストコンクリートなどによって構築されたトンネルの覆工、橋梁の床版や橋脚などの表面には、コンクリート充填時の材料分離や締め固め不足、あるいは経年劣化や繰り返し載荷による疲労等によって、補修を必要とする補修対象部が発生することが知られている(特許文献1乃至3参照)。
Conventionally, tunnel lining constructed with reinforced concrete or prestressed concrete, the surface of bridge slabs and piers, etc. due to material separation or lack of compaction when filling concrete, fatigue due to aging or repeated loading, etc. It is known that a repair target part requiring repair occurs (see
例えば、特許文献1には、コンクリート構造物の支柱や壁面等に生じたひび割れの表層部付近に筒状の注入穴を設け、その注入穴を使って補修材をひび割れに注入する補修方法が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、コンクリート構造物の補修対象部に間隔を置いて複数のスリットを設けるとともに、補修対象部の表面を繊維補強樹脂シートなどの面状補強材で被覆し、スリット内に充填した補強用充填材と面状補強材とを一体化させる補修方法が開示されている。
In
さらに、特許文献3には、コンクリート構造物の表面に溝を設け、その溝に沿って鋼材を配置し、接着剤によってコンクリート構造物と鋼材とを一体化させる補修方法が開示されている。
Furthermore,
しかしながら、補修対象部がコンクリート充填時の材料分離や締め固め不足等によって生じた不充填部の場合、3次元方向に広がって存在することになるため、その不充填部をはつり取って補修材を充填させる方法が一般的に行なわれている。 However, if the part to be repaired is an unfilled part caused by material separation or lack of compaction when filling concrete, it will be spread in the three-dimensional direction. A filling method is generally performed.
そして、この不充填部をはつり取る方法では、はつり取った面が界面となって構造上の弱部になり易いうえに、経年的な劣化による界面剥離が生じやすい。また、はつり作業の振動や衝撃によって、不充填部の周辺のコンクリートにも微細なひび割れが生じ、強度や耐久性を低下させるおそれがある。 In the method of removing the unfilled portion, the removed surface tends to be an interface and easily becomes a weak portion in the structure, and the interface peeling due to deterioration over time is likely to occur. In addition, due to the vibration and impact of the lifting work, fine cracks are also generated in the concrete around the unfilled part, which may reduce the strength and durability.
そこで、本発明は、補修材を補修対象部に充分に浸透させることが可能なコンクリート構造物の補修方法及び補修構造を提供することを目的としている。 Then, this invention aims at providing the repair method and repair structure of a concrete structure which can fully make a repair material osmose | permeate a repair object part.
前記目的を達成するために、本発明のコンクリート構造物の補修方法は、コンクリート構造物の補修対象部を特定する工程と、前記補修対象部に対して溝を設ける工程と、前記溝と投影される位置に、その溝より深い注入孔を設ける工程と、前記注入孔及び前記溝に補修材を充填する工程とを有することを特徴とする。なお、前記補修対象部に対して注入孔を設ける工程と、溝を設ける工程とは順序が逆であってもよい。 In order to achieve the above object, a method for repairing a concrete structure according to the present invention includes a step of specifying a repair target portion of the concrete structure, a step of providing a groove in the repair target portion, and the groove. And a step of providing an injection hole deeper than the groove and a step of filling the injection hole and the groove with a repair material. Note that the order of providing the injection hole in the repair target portion and the step of providing the groove may be reversed.
ここで、前記注入孔は、前記補修対象部の深さより深くまで形成するのが好ましい。また、前記溝は、前記補修対象部を横断する長さに形成するのが好ましい。さらに、前記溝は、間隔を置いて複数、設けることができる。 Here, it is preferable that the injection hole is formed deeper than the depth of the repair target portion. Moreover, it is preferable to form the said groove | channel in the length which crosses the said repair object part. Furthermore, a plurality of the grooves can be provided at intervals.
また、前記補修対象部及び前記溝の表面を被覆材で被覆した後に補修材を充填することができる。さらに、前記溝に、その長手方向に向けた引張材を埋設させてもよい。 In addition, the repair material can be filled after the surface of the repair target portion and the groove are covered with a coating material. Further, a tensile material directed in the longitudinal direction may be embedded in the groove.
また、本発明のコンクリート構造物の補修構造は、コンクリート構造物の補修対象部の表層に設けられる溝と、前記溝と投影される位置に、その溝より深く形成される注入孔と、前記溝及び前記注入孔に充填される補修材とを備えたことを特徴とする。 Further, the repair structure of a concrete structure of the present invention includes a groove provided in a surface layer of a repair target portion of the concrete structure, an injection hole formed deeper than the groove at a position projected with the groove, and the groove. And a repair material filled in the injection hole.
ここで、前記補修対象部及び前記溝の表面を被覆する被覆材を備えた構成とすることができる。また、前記溝の長手方向に沿って埋設される引張材を備えた構成であってもよい。 Here, it can be set as the structure provided with the coating | covering material which coat | covers the surface of the said repair object part and the said groove | channel. Moreover, the structure provided with the tension material embed | buried along the longitudinal direction of the said groove | channel may be sufficient.
このように構成された本発明のコンクリート構造物の補修方法は、補修対象部に対して溝と、その溝より深く、その溝に連通する注入孔を設ける。そして、この注入孔と溝に補修材を充填する。 In the repair method of a concrete structure of the present invention configured as described above, a groove and an injection hole deeper than the groove and communicating with the groove are provided in the repair target portion. Then, the filling material is filled in the injection hole and the groove.
このため、補修対象部の面方向及び深度方向に広がりをもって補修材を浸透させることができる。 For this reason, a repair material can be penetrate | infiltrated with the breadth in the surface direction and depth direction of a repair object part.
また、注入孔を補修対象部の深さより深くまで形成することで、補修対象部と健全部との境界付近においても充分な補強をおこなうことができる。 In addition, by forming the injection hole deeper than the depth of the repair target part, sufficient reinforcement can be performed even in the vicinity of the boundary between the repair target part and the healthy part.
さらに、補修対象部を横断する長さの溝を形成することによって、補修対象部の隅々にまで補修材を浸透させることができる。また、複数の溝を設けることによって、溝の長手方向と交差する方向に広がる補修対象部にも、補修材を広く浸透させることができる。 Furthermore, by forming a groove having a length that crosses the repair target part, the repair material can be permeated into every corner of the repair target part. Further, by providing a plurality of grooves, the repair material can be widely infiltrated into a repair target portion that extends in a direction intersecting with the longitudinal direction of the grooves.
さらに、補修対象部及び溝の表面を被覆材で被覆することで、上方を向いていないコンクリート構造物の表面に対しても、補修材を漏出させることなく補修をおこなうことができる。 Furthermore, by covering the surface of the repair target part and the groove with the covering material, the repairing material can be repaired without leaking the surface of the concrete structure not facing upward.
また、溝に沿って引張材を埋設することで、コンクリート構造物の溝の長手方向の引張耐力を高めることができる。 Moreover, the tensile strength of the longitudinal direction of the groove | channel of a concrete structure can be improved by burying a tensile material along a groove | channel.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、トンネルの覆工又は橋梁の床版などの鉄筋コンクリートやプレストレストコンクリートなどによって構築されるコンクリート構造物1の表層付近を拡大して示した図である。なお、図1(a)では、コンクリート構造物1の表面は下面となっており、図1(b)は、その表面を真下から見た図である。
FIG. 1 is an enlarged view of the vicinity of a surface layer of a
このようなコンクリート構造物1には、コンクリート充填時の材料分離や締め固め不足などによって不充填部11が発生している場合がある。本実施の形態では、この不充填部11を補修対象部として補修をおこなう。
Such a
この不充填部11は、その周囲の健全部に比べて空隙が多く、コンクリート構造物1の構造上の弱部となるだけでなく、劣化を促進させたり、剥離の原因となったりすることがある。
The
本実施の形態のコンクリート構造物1の補修方法では、まず、目視による外観観察や非破壊検査によって、不充填部11の範囲を特定する(図2(a)参照)。ここで、非破壊検査には、超音波法や赤外線法などが適用できる。
In the repair method of the
そして、この不充填部11の表層に、図1に示すようなスリット状の溝2を設ける。この溝2は、不充填部11の幅よりも長く、不充填部11を横断する長さにハンドカッターやウォータジェットなどによって形成される(図2(b)参照)。
A slit-
例えば、この溝2は、幅2〜10mm、深さは幅の0.1倍以上、長さは幅の10倍以上に形成される。また、不充填部11が図1(b)に示すように横方向に広がっている場合は、例えば30〜300mmの間隔を置いて、複数の溝2,2を設ける。
For example, the
また、不充填部11の溝2に重なる位置(溝2と投影される位置)に、不充填部11の深度方向に向けて注入孔3を穿孔する。この注入孔3は、溝2の幅と略同じ直径の孔で、図1(a)に示すように、不充填部11よりも深い位置まで形成される。
Further, the
また、図1に示すように、一つの溝2に対して複数本の注入孔3,3を設ける場合は、溝2の長手方向に例えば30mm以上の間隔を置いて設ける。図1は、不充填部11に対して、平行な2本の溝2,2と、それぞれの溝2に2本の注入孔3,3が設けられた形態となっている。
As shown in FIG. 1, when a plurality of
一方、これらの溝2,2と不充填部11の表面は、被覆材4によって被覆をおこなう。この被覆材4は、後述する補修材32の漏出を防止するシール材であって、シート状又は板状の部材が使用できる。
On the other hand, the surfaces of the
また、被覆材4を、炭素繊維、アラミド繊維若しくはガラス繊維などの繊維が混入された繊維補強樹脂(FRP)、ステンレス板又は鋼板などによって成形すれば、不充填部11の表面を補強することができる。
Further, if the covering
この被覆材4は、接着剤などによって溝2の開口及び不充填部11の表面に固定される。なお、溝2と注入孔3,3とが重なる位置には被覆材4は配置されない。
The covering
そして、この注入孔3から注入される補修材32には、有機系、セメント系若しくはポリマーセメント系などの注入材、有機系、ポリマーセメント系若しくは樹脂モルタル系などの断面修復材、又はポリマー含浸材などの浸透性固化材などが使用できる。この補修材32として、浸透性の高い固化材を使用することで、不充填部11の空隙に充分に浸透させることができる。
The
この補修材32は、例えば図2(d)に示すような注入器31を注入孔3に装着して注入することができる。注入器31によって、加圧状態で注入孔3に充填された補修材32は、溝2の内空にも広がって、注入孔3及び溝2の壁面から不充填部11に浸透していくことになる。
The
図3は、上述した補修構造とは異なる補修構造の構成を示した図である。この図3に示した補修構造では、不充填部11に対して、それを横断する4本の溝2,・・・が平行に形成されるとともに、各溝2には、それぞれ1本の注入孔3が穿孔されている。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a repair structure different from the above-described repair structure. In the repair structure shown in FIG. 3, four
また、この注入孔3は、隣接する溝2の注入孔3との位置関係で千鳥配置となるように位置をずらして穿孔される。そして、溝2及び注入孔3には、図3(a)に示すように補修材32が隙間無く充填される。
Further, the injection holes 3 are formed by shifting the positions so as to be in a staggered arrangement with respect to the injection holes 3 of the
さらに、図示はされていないが、溝2,・・・及び注入孔3,・・・に充填された補修材32は、不充填部11の深度方向及び面方向(横方向)に広がって浸透することになる。
Further, although not shown, the
次に、本実施の形態のコンクリート構造物1の補修方法及び補修構造の作用について説明する。
Next, the method for repairing the
このように構成された本実施の形態のコンクリート構造物1の補修方法では、不充填部11に対して、溝2と、その溝2よりも深い注入孔3を設ける。そして、連通状態となる注入孔3と溝2に補修材32を充填する。
In the repair method of the
例えば不充填部11に対して、所々に注入孔3,・・・を点在させただけでは、注入孔3,・・・の周囲にだけ補修材32が浸透するに過ぎない。また、不充填部11の表層に溝2,・・・を設けただけでは、不充填部11の表層が補強されるに過ぎない。
For example, if the injection holes 3,... Are scattered in places in the
これに対して、注入孔3に連通される溝2が形成される本実施の形態の補修方法及び補修構造では、注入孔3に充填された補修材32が、溝2に迅速に広がって、溝2と注入孔3の両方の壁面から不充填部11に浸透していくことになるので、不充填部11の面方向及び深度方向に広がりをもって補修材32を浸透させることができる。
On the other hand, in the repair method and the repair structure of the present embodiment in which the
そして、補修材32を充分に不充填部11に浸透させることで、補修材32を介して健全部と不充填部11とが一体化されたコンクリート構造物1の補修構造が形成され、充分な曲げ強度を確保することができる。
And the repair structure of the
また、不充填部11をはつり取ることをしないため、はつり作業の振動や衝撃によって不充填部11周辺の健全部にひび割れを発生させて強度や耐久性を低下させるおそれもない。さらに、構造上の弱部になり易いはつり面ができないため、界面剥離などが発生しない。
Further, since the
また、不充填部11及び溝2の表面を被覆材4で被覆することで、トンネルの覆工の天井や側壁、橋梁の床版の下面や橋脚の側面などの上方を向いていないコンクリート構造物1の表面に対しても、補修材32を漏出させることなく充填をおこなうことができる。
Moreover, the concrete structure which does not face upwards, such as the ceiling and side wall of a tunnel lining, the lower surface of a bridge floor slab, and the side surface of a bridge pier by covering the surface of the
さらに、不充填部11を横断する長さの溝2を形成することによって、不充填部11の隅々にまで補修材32を浸透させることができる。また、複数の溝2,・・・を設けることによって、溝2の長手方向と直交する方向に面状に広がる不充填部11にも、補修材32を広く浸透させることができる。
Furthermore, the
そして、注入孔3を不充填部11の深さより深くまで形成することで、不充填部11と健全部との境界付近にも充分に補修材32が浸透して強固に結合させることができる。
Then, by forming the
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例について、図4を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。 Hereinafter, an example of a mode different from the above-described embodiment will be described with reference to FIG. The description of the same or equivalent parts as those described in the above embodiment will be given the same reference numerals.
この実施例で説明するコンクリート構造物1の補修方法及び補修構造では、溝2の長手方向に沿って引張材5が配置される。
In the repair method and repair structure of the
この引張材5には、ステンレスなどの鋼材又は鋼繊維や有機繊維などの繊維補強材を溝2と同程度の長さに成形したものを使用することができる。この引張材5を溝2に設置するに際しては、図4(a)に示すように、スペーサや吊り材などの取付具51を使って溝2の中央に配置する。
As the
そして、引張材5が配置された溝2に補修材32が充填されると、引張材5の周囲には補修材32が充填されて、コンクリート構造物1と引張材5とが補修材32によって一体化される。
Then, when the
このように、溝2の長手方向に沿って引張抵抗となる引張材5を埋設することで、コンクリート構造物1表面の溝2の長手方向の引張耐力を高めることができる。
In this way, by burying the
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。 Other configurations and functions and effects are substantially the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.
以下、前記した実施の形態及び実施例1のコンクリート構造物1の補修方法及び補修構造の効果を確認した試験結果について説明する。
Hereinafter, the test method which confirmed the effect of the repair method and repair structure of
この実施例2では、図5(a)に示すように、支点61,61上に設置された四角柱状の供試体6に、二点で荷重P,Pを載荷することによって載荷試験をおこなった。ここで、供試体6は、表1に示す5種類を製作し、各供試体に対して試験をおこなった。
In Example 2, as shown in FIG. 5A, a loading test was performed by loading the loads P and P at two points on the square
すなわち、「健全」という名称の供試体は、材料分離などの不充填部11が無い供試体であり、不充填部11があるのに補修がされない「補修無し」の供試体が、補修によって「健全」の供試体と同程度の強度となれば、補修効果があったものといえる。
That is, the specimen having the name “sound” is a specimen having no
また、「注入孔のみ」という名称の供試体は、従来からおこなわれている補修方法の効果を確認するために製作した。 In addition, a specimen named “injection hole only” was manufactured in order to confirm the effect of a conventional repair method.
そして、「溝+注入孔」という名称の供試体は、前記実施の形態で説明した補修構造に相当する(本発明1)。また、「溝+注入孔+引張材」という名称の供試体は、前記実施例1で説明した溝2と注入孔3が設けられたうえに溝2に引張材5が配設される補修構造に相当する(本発明2、図6(a),(b)参照)。
The specimen named “groove + injection hole” corresponds to the repair structure described in the above embodiment (Invention 1). Further, the specimen having the name “groove + injection hole + tensile material” has a repair structure in which the
ここで、溝2は、深さが20mmまでは幅4.5mm〜6.0mmとし、それ以深は幅2.0mmとした。また、平行な2本の溝2,2の間隔は50mmとした。さらに、注入孔3は、直径を10mm、深さを100mmとした。また、引張材5は、直径3mmのステンレス鋼(SUS)棒とした。また、補修材32にはエポキシ樹脂を使用した。
Here, the
図6(a)は、載荷試験によって得られた各供試体の曲げ強度を示した棒グラフである。この結果から、「補修無し」と「注入孔のみ」の供試体は、「健全」の供試体の曲げ強度を大きく下回っているが、本発明1の「溝+注入孔」は「健全」と同程度の曲げ強度を示し、本発明2の「溝+注入孔+引張材」は「健全」より大きな曲げ強度を示した。
FIG. 6A is a bar graph showing the bending strength of each specimen obtained by the loading test. From this result, the specimens of “no repair” and “only the injection hole” are significantly lower than the bending strength of the “sound” specimen, but “groove + injection hole” of the
一方、図6(b)には、補修材32であるエポキシ樹脂の充填率を棒グラフで示した。この結果、注入孔3のみを設けて不充填部11の充填をおこなう従来の方法に比べて、溝2を設ける本発明1,2の構成は、補修材32の充填率が高く、不充填部11に広く補修材32を浸透できることが確認された。
On the other hand, in FIG. 6B, the filling rate of the epoxy resin as the
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 The embodiments and examples of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments and examples, and the gist of the present invention is not deviated. Design changes are included in the present invention.
例えば、前記実施の形態及び実施例では、補修対象部としてコンクリートの材料分離や締め固め不足などによって生じる不充填部11を補修する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、ひび割れが発生している箇所又は経年劣化や疲労などによる劣化部を補修対象部としてもよい。
For example, in the said embodiment and Example, although the method of repairing the
また、前記実施の形態及び実施例では、溝2を直線状に形成したが、これに限定されるものではなく、溝は曲線状でもよい。さらに、溝は、長手方向に連続していなくてもよく、断続的に形成されていてもよい。
Moreover, in the said embodiment and Example, although the groove |
また、前記実施の形態及び実施例では、複数の溝2,・・・を平行に設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、補修対象部の形状に合わせて、複数の溝が交差する形態や不充填部11の一部を囲むような形態の溝であってもよい。
Moreover, although the said embodiment and Example demonstrated the case where the some groove |
さらに、前記実施の形態及び実施例では、注入孔3はコンクリート構造物1の表面に対して直交する方向に真っ直ぐに穿孔したが、これに限定されるものではなく、コンクリート構造物1の表面に対して斜めに穿孔することもできる。
Furthermore, in the said embodiment and Example, although the
また、前記実施の形態では、溝2及び不充填部11の表面を被覆材4で被覆したが、これに限定されるものではなく、コンクリート構造物1の補修する表面が上方を向いている場合は、被覆材4を省略することもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the surface of the groove |
さらに、前記実施の形態では、溝2を設けた後に注入孔3を穿孔する順序で説明したが、これに限定されるものではなく、注入孔を設ける工程の後に、溝を設ける工程をおこなうなど順序を入れ替えてもよい。
Further, in the above embodiment, the order in which the
1 コンクリート構造物
11 不充填部(補修対象部)
2 溝
3 注入孔
32 補修材
4 被覆材
5 引張材
1
2
Claims (8)
前記補修対象部を横断する長さの溝を設ける工程と、
前記溝と投影される位置に、その溝より深く、かつ前記補修対象部の深さより深くまで注入孔を設ける工程と、
前記注入孔及び前記溝に補修材を充填する工程とを有することを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。 A process of specifying an unfilled portion or a deteriorated portion spreading in a planar shape of a concrete structure as a repair target portion;
Providing a groove having a length traversing the repair target part;
A position to be projected to the groove, a step of providing an injection hole deeper than the depth of the groove than deeply, and the repaired object portion,
A method of repairing a concrete structure, comprising a step of filling the injection hole and the groove with a repair material.
前記補修対象部の深さより深くまで注入孔を設ける工程と、
前記注入孔と投影される位置に、その注入孔より浅く、かつ前記補修対象部を横断する長さの溝を設ける工程と、
前記注入孔及び前記溝に補修材を充填する工程とを有することを特徴とするコンクリート構造物の補修方法。 A process of specifying an unfilled portion or a deteriorated portion spreading in a planar shape of a concrete structure as a repair target portion;
Providing an injection hole deeper than the depth of the repair target part;
A position to be projected to the injection hole, a step of forming a groove of a length that the injection hole than the rather shallow, and traversing the repaired object portion,
A method of repairing a concrete structure, comprising a step of filling the injection hole and the groove with a repair material.
前記溝と投影される位置に、その溝より深く、かつ前記補修対象部の深さより深くまで形成される注入孔と、
前記溝及び前記注入孔に充填されるとともに前記補修対象部に浸透される補修材とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の補修構造。 A groove provided in the surface layer of the repair target part which is an unfilled part or a deteriorated part spreading in a planar shape of the concrete structure, with a length crossing the repair target part ,
An injection hole formed at a position projected with the groove deeper than the groove and deeper than the depth of the repair target part ;
A repair structure for a concrete structure, comprising a repair material that fills the groove and the injection hole and penetrates into the repair target portion .
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