JP2003096715A - 河川内コンクリート橋脚の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の、コンクリートによる補強を行った際
に生じる橋脚の阻害率の問題や、あるいは鉄板による補
強を行った際に、防錆塗料等を頻繁に塗り替える必要か
らおこるランニングコスト増の問題などを生じることな
しに、既設の河川内コンクリート橋脚を補強できる新規
な補強方法を提供する。 【解決手段】 河川内コンクリート橋脚Ｐの外周面を筒
状の補強鉄板層１で覆い、その外周面の全面に、高強度
の連続繊維シートからなる繊維補強層２を形成した後、
その外周面に樹脂保護層３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に既設の河川
内コンクリート橋脚の耐力不足を補い、その強度を向上
するための新規な補強方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】阪神淡路
大震災以降、橋梁や橋脚の耐力不足が各地で指摘され、
とくに橋脚についてはその外周をコンクリートや鉄板等
で覆う補強が行われつつある。しかし河川内の、コンク
リート製の橋脚の場合は、法規上の制限や、あるいは技
術的、コスト的な種々の問題があるため、補強作業があ
まり進んでいないのが現状である。

【０００３】例えばコンクリートによる補強は、補強コ
ンクリート層の厚みがどうしても大きくなる（数十ｃ
ｍ）ため、とくに河川の場合、河川流量の減少を考慮し
て、河川を監督する省庁や地方自治体が許可しない場合
が多い。すなわち河川管理者は、河川の流水阻害による
破堤等の問題を生じないために、橋脚の河積阻害率を定
めており、それを上回る補強は許さない。ところが既設
のコンクリート橋脚の多くは、その定められた阻害率ぎ
りぎりの構造寸法に建設されていて、さらにコンクリー
トによる補強をする余裕がない場合が多い。

【０００４】このためコンクリートによる補強は、河川
内のほとんどの橋脚には、法規上の制約があって採用で
きない。一方、鉄板による補強は、コンクリートほどの
厚みを必要としないため、阻害率の問題はさほど生じな
い。しかし鉄板の腐食を防止するため、その表面には防
錆塗料と、それを保護する耐候性塗料とを塗り重ねる必
要があるが、両塗料の塗膜はともに機械的、物理的な衝
撃に弱いため、例えば洪水時の流木の衝突等によって簡
単にはく離するおそれがある。また、耐候性塗料の塗膜
だけでなく防錆塗料の塗膜まではく離した際にそれを補
修せずに放置しておくと、鉄板が腐食して補強の強度が
著しく低下するおそれがあるため、両塗料を定期的に、
頻繁に塗り直す必要もある。その上、とくに水中での塗
り替えは容易でなく、塗り替え作業のコストが高くつく
という問題もある。

【０００５】このため、既設コンクリート橋脚の、塗料
の塗り替えに伴うランニングコスト減のメリットが生か
されなくなってしまう。したがって鉄板による補強も、
河川内のコンクリート橋脚ではほとんど採用されていな
いのが現状である。この発明の目的は、阻害率の問題や
ランニングコスト増の問題を生じることなしに、既設の
河川内コンクリート橋脚を補強できる新規な補強方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、河川内コンクリート橋脚の外周を囲む
ように、鉄板を用いて筒状に形成した補強鉄板層を設
け、この補強鉄板層の外周面の全面に、高強度の連続繊
維シートからなる繊維補強層を形成した後、その外周面
に樹脂保護層を形成することを特徴とする河川内コンク
リート橋脚の補強方法である。請求項１の構成では、鉄
板にて形成した補強用鉄板層と、高強度の連続繊維シー
トにて形成した繊維補強層とによって橋脚を補強してお
り、補強層全体の厚みを、コンクリート補強の場合より
も著しく小さくすることができる。このため阻害率の問
題を生じることがほとんどなく、既設のコンクリート橋
脚を、河川の流水の阻害による破堤等の問題を生じるこ
となしに、また阻害率にかかわる法的な規制を受けるこ
となしに、高強度に補強することができる。

【０００７】また補強用鉄板層を形成する鉄板の表面に
は、従来同様に防錆塗料を塗布するのが好ましいが、請
求項１の構成では、補強用鉄板層の外周面の全面を、繊
維補強層と樹脂保護層とで保護しているため、たとえ洪
水時に、大量の流木等が繰り返し衝突するなどの大きな
衝撃を受けたとしても、繊維補強層を破壊して防錆塗料
の塗膜に傷をつけるような重大な損傷はほとんど発生し
ない。流木等が繰り返し衝突した程度では、最表面の樹
脂保護層が僅かに損傷を受ける程度である。

【０００８】しかも請求項１の構成では、最表面の樹脂
保護層を、その下の繊維補強層の緩衝効果によって補強
する効果もある。このため樹脂保護層は、従来の耐候性
塗料の層などよりも損傷を受けにくいものとなり、その
下の各層を、これまでよりも強固に保護することができ
る。また、たとえ樹脂保護層が損傷した場合でも、高強
度の連続繊維シートによって形成された繊維補強層によ
って、その下の補強用鉄板とその表面の防錆塗料の塗膜
とを強固に保護することができる。

【０００９】このため請求項１の構成では、例えば樹脂
保護層等を頻繁に塗り替える必要がなく、ランニングコ
スト増の問題を生じることもない。なお特開平１０−８
８８２２号公報、および特許第３０５０２９７号公報に
は、それぞれ従来の、鉄板による補強において、鉄板同
士の隙間または継ぎ目を、高強度の連続繊維シートによ
って補強することが記載されている。しかしこれらの公
報に記載の補強方法は、いずれも河川の橋脚を補強する
ことについて考慮したものではない。

【００１０】なぜなら、いずれの公報においても、連続
繊維シートはあくまでも鉄板同士の隙間や継ぎ目の補強
のみに用いられ、その他の部分では鉄板が露出してお
り、かかる補強方法を河川の橋脚の補強に適用した場合
には、前記のように防錆塗料やその上の耐候性塗料を頻
繁に塗り替える必要が生じるためである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、河川内コンクリート橋脚
Ｐを、この発明の補強方法によって補強した状態の一例
を示す部分切り欠き斜視図である。図に見るようにこの
発明の補強方法においては、まず既設の河川内コンクリ
ート橋脚Ｐの外周を囲むように、補強鉄板層１を形成す
る。補強鉄板層１は、１枚ないし複数枚の鉄板を所定の
形状に曲げ加工し、かつ溶接やボルト止め等すること
で、図のように河川内コンクリート橋脚Ｐの断面と相似
の断面形状を有する筒状に形成する。

【００１２】そして従来の、鉄板による補強と同様に、
補強鉄板層１と河川内コンクリート橋脚Ｐとの隙間に硬
化性の充てん剤Ｍを注入、充てんして硬化させること
で、両者を一体化する。このうち補強鉄板層１を形成す
る鉄板としては、構造体用などとして供給される各種鋼
板等、橋脚の補強に通常に使用される鉄板がいずれも使
用可能である。鉄板の厚み等は、橋脚のサイズや補強す
べき強度等に応じて適宜、設定できる。

【００１３】またこの発明では、補強鉄板層１の上に貼
り付ける繊維補強層２が、その形成材料である連続繊維
シートの種類によっては鉄板並みの強度を発揮しうるた
め、鉄板の厚みを、当該鉄板のみで補強する場合の所定
の厚み（道路橋示方書などで定められた方法によって算
出される厚み）より薄くすることもできる。また、鉄板
の厚みは上記所定の厚みとして、繊維補強層２の分だけ
補強の強度を上乗せすることも、もちろん可能である。

【００１４】また鉄板は、前述したようにその表面を、
あらかじめ防錆塗料の塗膜で被覆しておくのが好まし
い。防錆塗料としては、橋梁や船舶等の錆止めに用いる
通常の防錆塗料がいずれも使用可能であるが、とくに鉄
板に対する密着性や、あるいは後述する連続繊維シート
固定用の接着剤との接着性等を考慮すると、上記接着剤
と同じ樹脂系の防錆塗料を使用するのが好ましい。例え
ばエポキシ樹脂系の接着剤を使用する場合は、エポキシ
樹脂系の防錆塗料〔例えば住友ゴム工業(株)製の商品名
グリップコートＣ／Ｈ２００など〕を使用するのが好ま
しい。

【００１５】防錆塗料を塗布するに先立っては、鉄板の
表面を研磨あるいはブラスト処理などして、表面に浮き
出た錆などを除去するのが好ましい。また、補強鉄板層
１と河川内コンクリート橋脚Ｐとを一体化すべく両者の
隙間に注入、充てんする硬化性の充てん剤Ｍとしては、
例えばエポキシ樹脂等の硬化性樹脂を主成分とするもの
や、あるいはセメント、コンクリート、モルタル等があ
げられる。このうちエポキシ樹脂系の充てん剤として
は、例えば住友ゴム工業(株)製の商品名グリップボッド
ＧＢ３０などがあげられる。

【００１６】次にこの発明では、補強鉄板層１の外周面
の全面に、高強度の連続繊維シートからなる繊維補強層
２を形成する。繊維補強層２は、補強鉄板層１の外周面
に硬化性の樹脂を含む接着剤を塗布し、樹脂が硬化する
前に連続繊維シートを貼り付けて、樹脂の硬化にともな
って補強鉄板層１の表面に固定することで形成するのが
好ましい。繊維補強層２のもとになる連続繊維シートと
しては、例えばアラミド繊維、炭素繊維、全芳香族ポリ
エステル繊維、ガラス繊維、およびパラフェニレンベン
ゾビスオキサゾール繊維などの高強度の連続繊維からな
るシート（織布、不織布等）があげられ、中でもパラ系
アラミド繊維の連続繊維シート〔例えば東レ・デュポン
(株)製のケブラー^(R)シートなど〕が好適に使用され
る。

【００１７】また連続繊維シートとしては、その厚みの
基準となる１枚の目付重量が１００〜１０００ｇ／ｍ²
程度のシートが好ましい。目付重量が１００ｇ／ｍ²未
満では、１枚の連続繊維シートによる補強効果が小さ
い。このため十分な補強効果を得るべく、連続繊維シー
トを重ねる枚数が多くなるため、その分だけ補強作業が
煩雑になるおそれがある。また逆に目付重量が１０００
ｇ／ｍ²を超える場合は、１枚の連続繊維シートの重量
が重すぎる。このため、通常は垂直面かそれに近い角度
を持った傾斜面である補強鉄板層１の外周面に、後述す
るように接着剤を用いて連続繊維シートを貼り付けるの
が容易でなくなるおそれがある。

【００１８】連続繊維シートは、上記の目付重量を有す
るものを、鉄板と分担する補強の割合に応じて１枚単独
で、あるいは２枚以上の複数枚を重ねて使用するのが好
ましい。接着剤としては、例えばエポキシ樹脂系、アク
リル樹脂系、ウレア樹脂系、ウレタン樹脂系、ビニルエ
ステル樹脂系、ポリエステル樹脂系等の種々の硬化性樹
脂系の接着剤があげられるが、河川という水分のある環
境下で、鉄板もしくはその表面の防錆塗料の層と、連続
繊維シートとを高い接着力でもって接着することを考慮
すると、エポキシ樹脂系の接着剤〔例えば住友ゴム工業
(株)製の商品名グリップボッドＧＢ３５など〕が好適に
使用される。

【００１９】接着剤の、補強鉄板層１の外周面への全塗
布量は、２００〜２０００ｇ／ｍ²とするのが好まし
い。またとくに連続繊維シートの目付重量が２００ｇ／
ｍ²以上である場合は、全塗布量の一部の接着剤を、事
前に、連続繊維シートに含浸させておくと、接着をより
確実に行うことができる。接着剤の事前の含浸量は、２
００〜１５００ｇ／ｍ²とするのが好ましい。

【００２０】また繊維補強層２の強度をできるだけ向上
するために、貼り付けた連続繊維シートの表面を、脱泡
ローラ等を用いて圧縮して、シート内の気泡をできるだ
け除去するのが好ましい。またこのとき、繊維補強層２
の表面をできるだけ平坦にするために、貼り付けた連続
繊維シートの表面に同じ接着剤を上塗りするのが好まし
い。上塗りする接着剤の量は１００〜４００ｇ／ｍ²と
するのが好ましい。

【００２１】また２枚以上の連続繊維シートを重ねる場
合は、やはり事前に、連続繊維シートに同じ接着剤を含
浸させておくのが、とくに各層間の接着を確実に行う上
で好ましい。連続繊維シートを１枚、貼り付けるごと
に、脱泡ローラ等を用いて圧縮して、シート内の気泡を
できるだけ除去するのが好ましいことや、積層した最も
外側の連続繊維シートの表面に同じ接着剤を上塗りする
のが好ましいことも、上記と同様である。

【００２２】次にこの発明では、繊維補強層２の外周面
に樹脂保護層３を形成する。樹脂保護層３は、硬化性の
樹脂を含む塗剤を塗布したのち樹脂を硬化させることで
形成するのが好ましい。塗剤としては、例えばエポキシ
樹脂、アクリル樹脂、ウレア樹脂、ウレアウレタン樹
脂、ウレタン樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル
樹脂等の種々の硬化性樹脂を含むものがあげられ、とく
に強靭性と即硬化性とを考慮するとウレアウレタン樹脂
系またはウレタン樹脂系の塗剤が好ましく、中でもウレ
アウレタン樹脂系の塗剤〔例えば住友ゴム工業(株)製の
商品名グリップコートＵ６０など〕が好適に使用され
る。

【００２３】樹脂保護層３の厚みは０．５〜１０ｍｍで
あるのが好ましい。厚みが０．５ｍｍ未満では、樹脂保
護層３を形成したことによる、その下の繊維補強層２等
を保護する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に
１０ｍｍを超えてもそれ以上の保護効果が得られないだ
けでなく、コストアップに繋がるおそれがある。この発
明では、樹脂保護層３の外周面にさらに、図示していな
いが、従来同様の耐候性塗料の層を形成することもでき
る。耐候性塗料としては、例えば住友ゴム工業(株)製の
商品名グリップボッドＧＢ４５などがあげられる。

【００２４】

【実施例】以下に本発明を、補強のモデルである実施
例、比較例に基づいて説明する。 実施例１ 補強鉄板層１のモデルとしての鋼板〔ＳＳ４１、厚み１
２ｍｍ〕の片面に、まずエポキシ樹脂系の防錆塗料〔住
友ゴム工業(株)製の商品名グリップコートＣ／Ｈ２００
（主剤Ｃ２００と硬化剤Ｈ２００を定められた比率で混
合したもの）〕を、塗布量が２００ｇ／ｍ²となるよう
に刷毛塗りし、樹脂を硬化させて厚み０．１ｍｍの塗膜
を形成した。

【００２５】次に、この防錆塗料の塗膜の上に、エポキ
シ樹脂系の接着剤〔住友ゴム工業(株)製の商品名グリッ
プボッドＧＢ３５〕を、塗布量が４００ｇ／ｍ²となる
ようにヘラ塗りするとともに、パラ系アラミド繊維シー
ト〔東レ・デュポン(株)製のケブラー^(R)シートＡＫ−
８７、目付重量８７０ｇ／ｍ²〕に、上記と同じエポキ
シ樹脂系の接着剤を、含浸量が１０００ｇ／ｍ²となる
ように、鏝塗りして含浸させた。

【００２６】そして樹脂が硬化する前に両者を貼り付け
て、そのうちシートを、脱泡ローラを用いて圧縮すると
ともに、その表面に、同じ接着剤を、塗布量が２００ｇ
／ｍ ²となるようにヘラを用いて上塗りした。そして樹
脂を硬化させて、繊維補強層２のモデルを形成した。繊
維補強層２の厚みは約２ｍｍであった。次にこの繊維補
強層２の表面に、ウレアウレタン樹脂系の塗剤〔住友ゴ
ム工業(株)製の商品名グリップコートＵ６０の主剤と硬
化剤〕を、塗布量が２５００ｇ／ｍ²となるように２液
同時スプレー塗布して樹脂を硬化させることで、厚み２
ｍｍの樹脂保護層３を形成して、実施例１の補強のモデ
ルを完成した。

【００２７】比較例１ 樹脂保護層３を省略したこと以外は実施例１と同様にし
て、比較例１の補強のモデルを完成した。 比較例２ 実施例１と同様にして形成した防錆塗料の塗膜の上に、
耐候性塗料〔住友ゴム工業(株)製の商品名グリップボッ
ドＧＢ４５〕を、塗布量が２００ｇ／ｍ²となるように
ローラー塗りして樹脂を硬化させることで、厚み０．１
ｍｍの塗膜を形成して、従来の鉄板による補強に相当す
る比較例２の補強のモデルを完成した。

【００２８】比較例３ 実施例１と同様にして形成した防錆塗料の塗膜の上に、
ポリマーセメントモルタル〔住友ゴム工業(株)製の商品
名グリップコートＳＬ７４０／ＳＰ２４０〕を、塗布量
が５０００ｇ／ｍ²となるように鏝塗りして硬化させる
ことで、厚み１０ｍｍのポリマーセメントモルタル層を
形成して、比較例３の補強のモデルを完成した。

【００２９】耐損傷試験 上記実施例、比較例の補強のモデルについて、流木など
の衝突による損傷から防錆塗料の塗膜を保護する効果を
確認するために、下記の試験を行った。すなわち実施
例、比較例のモデルを、防錆塗料の塗膜などを積層した
側を上にして台盤上に載置し、その上方１ｍの位置か
ら、流木を想定した鋼丸棒（直径２２ｍｍ、長さ９０ｃ
ｍ、重さ約３ｋｇ）を落下させてモデル表面に衝突させ
た際の、損傷の有無および程度を調べた。結果を表１に
示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表より、比較例２の従来の補強では、僅か
１回の衝突で、防錆塗料の塗膜まで傷が入ってしまうこ
とがわかった。またポリマーセメントモルタル層を形成
した比較例３の補強では、１０回の衝突でポリマーセメ
ントモルタル層に浮きや亀裂が発生した。これは、比較
例３の補強におけるポリマーセメントモルタル層の厚み
が僅か１０ｍｍであって、従来の補強コンクリート層の
厚み（数十ｃｍ）に比べて著しく小さいことから、補強
の効果がほとんど得られないためであった。

【００３２】さらに比較例１の補強では、９０回の衝突
で繊維補強層２に浮きが発生した。そしてこのことか
ら、樹脂保護層３を形成しない場合には、繊維補強層２
による、鉄板との補強の分担や、防錆塗料の層を保護す
る効果を期待できないことがわかった。これに対し実施
例１の補強では、樹脂保護層３に、５０回の衝突で浮き
が見られ、９０回の衝突で傷が見られ、さらに２３３回
の衝突ではく離が確認されたが、その下の繊維補強層２
は無傷であった。そしてこのことから、樹脂保護層３を
形成した場合には、当該樹脂保護層３による保護効果に
より、その下の繊維補強層２の耐久性を飛躍的に向上し
て、当該繊維補強層２による、鉄板との補強の分担や、
防錆塗料の層を保護する効果が十分に期待できることが
確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】河川内コンクリート橋脚Ｐを、この発明の補強
方法によって補強した状態の一例を示す部分切り欠き斜
視図である。

【符号の説明】

１ 補強鉄板層 ２ 繊維補強層 ３ 樹脂保護層 Ｐ 河川内コンクリート橋脚

フロントページの続き (72)発明者 柑本 哲哉 兵庫県神戸市中央区脇浜町３丁目６番９号 住友ゴム工業株式会社内 (72)発明者 進藤 泰男 大阪市浪速区日本橋４丁目５番21号 第一 技研コンサルタント株式会社内 (72)発明者 鍋島 益弘 大阪府高槻市大塚町４丁目23番１号 Ｆターム(参考） 2D059 AA03 GG02 GG40 GG55

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】河川内コンクリート橋脚の外周を囲むよう
   に、鉄板を用いて筒状に形成した補強鉄板層を設け、こ
   の補強鉄板層の外周面の全面に、高強度の連続繊維シー
   トからなる繊維補強層を形成した後、その外周面に樹脂
   保護層を形成することを特徴とする河川内コンクリート
   橋脚の補強方法。
2. 【請求項２】連続繊維シートとしてパラ系アラミド繊維
   のシートを用いる請求項１記載の河川内コンクリート橋
   脚の補強方法。
3. 【請求項３】補強鉄板層の外周面に硬化性の樹脂を含む
   接着剤を塗布し、樹脂が硬化する前に連続繊維シートを
   貼り付けて、樹脂の硬化にともなって補強鉄板層の表面
   に固定することで繊維補強層を形成する請求項１記載の
   河川内コンクリート橋脚の補強方法。
4. 【請求項４】硬化性のウレタンウレア樹脂を含む塗剤を
   塗布したのち樹脂を硬化させることで樹脂保護層を形成
   する請求項１記載の河川内コンクリート橋脚の補強方
   法。