JP2003253891A

JP2003253891A - コンクリート構造物の補修方法

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Publication number: JP2003253891A
Application number: JP2002052770A
Authority: JP
Inventors: Motomi Sugiyama; 基美杉山; Hiroshi Fujii; 洋藤井
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】使用する材料が軽量であるため作業性に優
れ、また断面修復と剥離防止対策を同時に行うことがで
き、しかも長期間に亘って補強効果を維持できるコンク
リート構造物の補修方法を提供する。【構成】コンクリート構造物の被補修面に、目間隔が
１０ｍｍ以上で、縦・横方向の引張強度が４００Ｎ／２
５ｍｍ以上の網状繊維補強材を貼り付ける工程、網状繊
維補強材に対してセメントモルタルを吹き付け、セメン
トモルタル中に網状繊維補強材を埋設させる工程、セメ
ントモルタルの表面を平滑にしてから硬化させる工程、
からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物やトンネル等の
コンクリート構造物の補修方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物は、コンクリートの
中性化や微細クラックからの水の侵入等により、その中
に埋め込まれた鉄筋等の金属に錆が発生すると、その体
積膨張によりクラックが発生したり、破壊することがよ
く知られている。特にコンクリート中の塩素イオン濃度
が高い場合には、その進行が急激に進むことになるため
問題となりやすい。

【０００３】一般に、クラックや破壊が発生したコンク
リート構造物を補修する場合、下地調整、ひび割れ補修
および断面補修、剥落防止対策の順で行われる。下地調
整には、はつり処理工程と下地処理工程とがあり、まず
点検によりコンクリート構造物に浮きや剥離が確認され
た箇所に対し、コンクリートのはつり処理が行われる。
その後、剥落防止材との接着を確保するため、サンドブ
ラストやウオータージェット等による下地処理が行われ
る。この下地処理が施された後は、必要に応じて、エポ
キシ樹脂系又は無機系注入材による、ひび割れ補修や断
面補修が行われ、最後に剥落防止対策が採られるが、通
常、断面修復と、剥落防止対策は、別工程となるため、
長期の補修期間を必要とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、剥落防止対策
としては、鋼板を設置する工法や、繊維強化プラスチッ
ク（ＦＲＰ）を貼り付ける工法が採られるが、それぞれ
に問題がある。

【０００５】まず鋼板設置工法においては、その補強材
料である鋼板の重さに起因し、施工に際して重機を使用
する必要があるため、工事が大がかりとなり、建物内部
や地下構造物、トンネル内等の限られた空間での施工が
極めて困難な場合がある。また鋼板の加工性の悪さに起
因し、複雑な構造物表面への施工が困難であるという施
工上の問題に加えて、補修の対象となるコンクリート構
造物自体の基礎工事が必要となることもあった。

【０００６】またＦＲＰを貼り付ける補強工法は、コン
クリート構造物の被補修面に熱硬化性樹脂を含浸させた
ＦＲＰ補強体を接着するものであるが、コンクリート構
造物の被補修面には引張力が作用し、その接着部分に歪
みが発生すると、容易に剪断破壊を起こすため、ＦＲＰ
本来の高強度を補強に生かすことができない。またＦＲ
Ｐの補強繊維としては、主にＥガラス繊維が使用されて
いるが、このＥガラス繊維は耐アルカリ性を有していな
いため、コンクリートに接して使用されるＦＲＰの耐久
性を疑問視する面もある。しかも、ＦＲＰ補強体は可燃
物であるため、コンクリート構造物が防火構造や耐火構
造である場合、ＦＲＰによる補強を施すことで、コンク
リート構造物が防火或いは耐火構造ではなくなってしま
うという問題もある。

【０００７】さらにコンクリート構造物を補修し、剥落
防止を行う場合、曲げ、剪断に対する補強に加え、コン
クリート構造物に力が作用し、最大強さに達した後の大
きな変形を防止するため、高い靱性も付与する必要があ
る。

【０００８】本発明の目的は、使用する材料が軽量であ
るため作業性に優れ、また断面修復と剥落防止対策を同
時に行うことができ、しかも長期間に亘って補強効果を
維持できるコンクリート構造物の補修方法を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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被補修面に、
目間隔が１０ｍｍ以上で、縦・横方向の引張強度が４０
０Ｎ／２５ｍｍ以上の網状繊維補強材を貼り付ける工
程、網状繊維補強材に対してセメントモルタルを吹き付
け、セメントモルタル中に網状繊維補強材を埋設させる
工程、セメントモルタルの表面を平滑にしてから硬化さ
せる工程、からなることを特徴とする。

【００１０】また本発明のコンクリート構造物の補修方
法は、網状繊維補強材を構成する繊維が、ＺｒＯ₂を１
４質量％以上含有する耐アルカリ性ガラス繊維であるこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】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被補修面に、目間隔が
１０ｍｍ以上で、縦・横方向の引張強度が４００Ｎ／２
５ｍｍ以上の網状繊維補強材を貼り付ける工程、網状繊
維補強材に対してセメントモルタルを吹き付け、セメン
トモルタル中に網状繊維補強材を埋設させる工程、セメ
ントモルタルの表面を平滑にしてから硬化させる工程か
らなるため、コンクリート構造物の断面を修復すると共
に、剥落を防止することができ、しかも使用する材料が
軽量であるため作業性にも優れている。

【００１２】本発明において、網状繊維補強材をコンク
リート構造物の被補修面に貼り付ける際、網状繊維補強
材の補強効果を最大限に発揮させるためには、できるだ
け網状繊維補強材が弛まないように貼り付けることが好
ましい。例えば、網状繊維補強材の対向する２辺、又は
４辺を持ち、これが弛まないように互いに引っ張った状
態で、アンカーや鋲で固定して貼り付けることが好まし
い。そのため、コンクリート構造物の被補修面に凹部が
存在すると、その凹部と網状繊維補強材との距離が大き
くなるが、その補強材がセメントモルタル中に埋設する
ように、セメントモルタルを吹きつける必要がある。ま
たコンクリート構造物の被補修面が非常に大きく、複数
枚の網状繊維補強材を使用する場合には、網状繊維補強
材の打ち継ぎ部（重なり部）が発生するが、網状繊維補
強材の連続性を保つため、その重なり部は５ｃｍ以上確
保することが好ましい。

【００１３】またセメントモルタルの吹き付けは、スプ
レーガンを用いて行われる。網状繊維補強材を貼り付け
た後、セメントモルタルを吹き付けによって塗布する
と、被補修面が凹凸面であっても、セメントモルタルが
付着しやすいため、下地処理を省略することができる。
セメントモルタルを吹き付けた後の表面は、金コテ等を
用いて平滑にすれば良い。金コテで表面を均した後は、
そのままの状態で保持することによってセメントモルタ
ルを硬化させれば良い。

【００１４】本発明において、コンクリート構造物と
は、コンクリート、セメントモルタル、ポリマーセメン
トモルタル等のセメント系材料で構築された構造物を指
し、具体的には、橋梁、床版、高層から低層の一般建築
物の柱、梁、壁面、地下構造物、トンネル内面等であ
る。またセメントモルタルとは、セメント、細骨材、水
等からなるセメントモルタルに対し、流動性や接着性の
向上、吸収率の減少等を目的として水性ポリマーディス
パージョンが加えられたものが適している。水性ポリマ
ーディスパージョンを構成するポリマーとしては、アク
リル、エチレン酢酸ビニル、スチレンブタジエン、ウレ
タン等や、それらの混合物を挙げることができる。また
セメントモルタル中には、必要に応じて、減水剤、流動
化剤、防水剤、防錆剤、硬化促進剤、硬化遅延剤等の混
和剤を添加しても良い。さらに補強材として、耐アルカ
リ性ガラス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、アクリ
ル繊維、ナイロン繊維、炭素繊維等の切断物を添加して
も良い。

【００１５】本発明で使用する網状繊維補強材は、目間
隔が１０ｍｍ以上で、縦・横方向の引張強度が４００Ｎ
／２５ｍｍ以上であるため、優れた作業性と補強効果が
得られる。つまり網状繊維補強材の目間隔が１０ｍｍ未
満では、コンクリート構造物の被補修面に網状繊維補強
材を貼り付け、これにセメントモルタルを吹き付けて
も、セメントモルタルが網状繊維補強材の隙間を通過し
難く、被補修面に付着し難くなる。またセメントモルタ
ルを十分に付着させようとすると、長時間の吹きつけ作
業が必要となるため作業性が低下する。網状繊維補強材
の縦・横方向の引張強度が４００Ｎ／２５ｍｍ未満で
は、補強効果が小さく、コンクリート構造物に大きな力
が加わった時に剥落しやすくなる。網状繊維補強材の好
ましい目間隔は１５ｍｍ以上（より好ましくは２０ｍｍ
以上）であり、また好ましい縦・横方向の引張強度は５
００Ｎ／２５ｍｍ以上（より好ましくは６００Ｎ／２５
ｍｍ以上）である。

【００１６】網状繊維補強材の形態としては、縦糸と横
糸が単に重なり合い、それらの交差部が接着剤で目止め
された組布や、平織り、絡み織り等によって縦糸と横糸
を絡めた織布が使用できる。

【００１７】上記組布を目止め加工するための樹脂の種
類は、特に限定されないが、例えばポリエステル樹脂、
メラミン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、アクリル樹
脂、ウレタン樹脂等が適している。また網状体の樹脂付
着率は、３〜３０質量％とすることが好ましい。すなわ
ち樹脂付着率が３質量％より少ないと、十分に目止め加
工することができず、その目間隔がずれやすくなる。一
方、３０質量％より多いと、製品コストが高くなると共
に、網状繊維補強材の開口部に樹脂の膜が張り、セメン
トモルタルの通り抜けが困難となるため好ましくない。
尚、ガラス繊維等は、紡糸時に集束剤で表面処理される
が、上記した樹脂付着率は、目止め加工のための樹脂と
集束剤樹脂とを合わせた樹脂量、すなわち最終的に網状
繊維補強材に付着している樹脂の量から求めたものであ
る。

【００１８】また網状繊維補強材の材質としては、耐ア
ルカリ性を有する繊維、具体的には、耐アルカリ性ガラ
ス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、
ナイロン繊維、炭素繊維等が適している。特に、ＺｒＯ
₂を１４質量％以上含有する耐アルカリ性ガラス繊維
は、安価で、セメントモルタルとの接着性に優れ、セメ
ント中に混入しても、セメント中のアルカリ性物質によ
って浸食されにくく、アルカリ性物質による繊維の引張
強度の低下が抑えられ、長期間に亘ってコンクリート構
造物の補強効果を維持できるため好適である。

【００１９】本発明に適した耐アルカリ性ガラ繊維の具
体的組成は、質量％で、ＳｉＯ₂５４〜６５％、ＺｒＯ₂
１４〜２５％、Ｌｉ₂Ｏ０〜５％、Ｎａ₂Ｏ１０〜
１７％、Ｋ₂Ｏ０〜８％、ＲＯ（ただし、Ｒは、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）０〜１０％、Ｔ
ｉＯ₂ ０〜７％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜２％であり、より好
ましくは、質量％で、ＳｉＯ₂ ５７〜６４％、ＺｒＯ₂
１８〜２４％、Ｌｉ₂Ｏ０．５〜３％、Ｎａ₂Ｏ１
１〜１５％、Ｋ₂Ｏ１〜５％、ＲＯ（ただし、Ｒは、
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎを表す）０．２〜８
％、ＴｉＯ₂０．５〜５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜１％であ
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明のコンクリート構造物の補修方
法を実施例及び比較例に基づいて詳細に説明する。

【００２１】表１は、本発明の実施例１〜３を示し、表
２は、比較例１〜３を示している。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表中の実施例及び比較例で使用した網状繊
維補強材は、次のようにして作製した。

【００２５】まず、耐アルカリ性ガラス繊維（質量％
で、ＳｉＯ₂ ６１．０％、ＺｒＯ₂１９．５％、Ｌｉ₂
Ｏ１．５％、Ｎａ₂Ｏ１２．３％、Ｋ₂Ｏ２．６
％、ＣａＯ０．５％、ＴｉＯ₂ ２．６％）からな
り、番手が、３１０、６２０、１１００、２５００ｔｅ
ｘの各連続繊維（ガラスロービング）を準備した。

【００２６】その後、これらのガラスロービングを平織
りすることによって、表１、２に示すような目間隔と引
張強度を有する織布（網状繊維補強材）を作製した。
尚、引張強度の調整は、目間隔を予め設定しておき、番
手の異なるロービングを組み合わせることによって行
い、その測定は、ＪＩＳＬ１０９６に準じて行った。

【００２７】次いで、各織布に対し、樹脂付着率が２０
質量％となるようにアクリル樹脂を塗布することによっ
て目止め処理を行った。

【００２８】また補強対象のコンクリート構造物とし
て、セメント、細骨材（最大粒径５．０ｍｍ）、粗骨材
（最大粒径２５ｍｍ）、混和剤（株式会社エヌエムビー
製の商品名レオビルドＳＰ−８Ｎ）を用い、セメント２
６９ｋｇ／ｍ³、細骨材８２０ｋｇ／ｍ³、粗骨材１０２
３ｋｇ／ｍ³、混和剤３ｋｇ／ｍ³、水１７２ｋｇ／ｍ³
の割合で混練し、これを型枠中で硬化させることによ
り、１５×１５×５３ｃｍのコンクリート硬化体（以
下、被補強体という）を作製した。

【００２９】次いで被補強体を２０℃、６０％ＲＨで２
週間養生した後、この被補強体の一面（１５×５３ｃ
ｍ）から１５ｍｍ離間させるようにして、上記の織布の
四辺を引っ張った状態でアンカーを用いて固定して貼り
付けた。その後、被補強体の織布を貼り付けた面に対
し、２０ｍｍの厚みとなるまでセメントモルタルをスプ
レーガンで吹き付けてから、その表面を金コテで均して
平滑にした。次いでこれを２０℃、６０％ＲＨで２週間
養生することによって、実施例１〜３及び比較例１、２
の各試験体を作製した。尚、セメントモルタルは、川砂
／セメント比が３で、アクリルエマルジョンをセメント
に対して固形分質量で５％添加したものを使用した。

【００３０】また上記被補強体に織布を貼り付けること
なく、その一面にセメントモルタルを２０ｍｍの厚みと
なるように吹き付けただけの比較例３の試験体も作製し
た。

【００３１】こうして得られた各試験体を曲げスパン４
５０ｍｍの三等分点曲げ試験に供し、その結果を表に示
した。尚、載加速度は２ｍｍ／分、試験体数はｎ＝３で
行った。

【００３２】また各試験体の吸収エネルギー比を求め、
その結果も表に示した。尚、吸収エネルギー比は、織布
を使用しなかった比較例３の試験体を１とした時の試験
終了までの吸収エネルギーの比率である。

【００３３】表から明らかなように、実施例１〜３は、
目間隔が１０ｍｍ以上で、縦・横方向の引張強度が４０
０Ｎ／２５ｍｍ以上の織布を使用しているため、セメン
トモルタルの吹き付け作業が４０秒以内で終了し、また
曲げ強度と吸収エネルギー比が大きく、十分な補強効果
が得られた。

【００３４】それに対し、比較例４は、吹き付け作業に
１２０秒の時間を要するため、作業性が悪く、比較例５
は、吸収エネルギー比が小さいため、十分な補強効果を
得ることができない。また織布を使用しなかった比較例
６は、曲げ強度と吸収エネルギー比が小さいため、十分
な補強効果を得ることができない。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明のコンクリート構
造物の補修方法は、使用する材料が軽量であるため作業
性に優れ、また断面修復と剥落防止対策を同時に行うこ
とができ、しかも長期間に亘って補強効果を維持できる
ため、橋梁、床版、高層から低層の一般建築物の柱、
梁、壁面、地下構造物、トンネル内表面等の補修方法と
して好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート構造物の被補修面に、目間
隔が１０ｍｍ以上で、縦・横方向の引張強度が４００Ｎ
／２５ｍｍ以上の網状繊維補強材を貼り付ける工程、網
状繊維補強材に対してセメントモルタルを吹き付け、セ
メントモルタル中に網状繊維補強材を埋設させる工程、
セメントモルタルの表面を平滑にしてから硬化させる工
程、からなることを特徴とするコンクリート構造物の補
修方法。
【請求項２】網状繊維補強材を構成する繊維が、Ｚｒ
Ｏ₂を１４質量％以上含有する耐アルカリ性ガラス繊維
であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構
造物の補修方法。