JP2004116216A

JP2004116216A - 金属繊維含有高強度コンクリートｐｃ板による既設床版の補強構造

Info

Publication number: JP2004116216A
Application number: JP2002283624A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Nakamura; 中村　一樹; Tatsuro Hirayama; 平山　達郎
Original assignee: Oriental Construction Co; Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Oriental Construction Co; Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】既設床版の補強構造において、床版の重量を増加することなく、施工が容易で、景観的にも違和感を与えない既設床版の補強構造を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材粒子、金属繊維、水、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子若しくは薄片状粒子、及び減水剤を含む配合物により既設床版の下面形状に対応する船形とした板厚の薄い金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を形成し、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面に一体に固定することを特徴する既設床版の補強構造。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｔ桁、箱桁、鋼桁などのコンクリート床版（ＲＣ構造、ＰＣ構造）で、損傷劣化を受けた床版ないし、荷重増加に対する補強のための既設床版の補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としての既設床版の補強構造としては、既設床版の下面に鉄板を固定するものや、既設床版の下面にコンクリートを打ち増すものなどであった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３１７３２５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８８７１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような鉄板を既設床版の下面に固定する補強構造においては、景観的な問題に加え、鉄とコンクリートという異種材料による界面分離の問題を生じる。また、既設床版の下面にコンクリートを打ち増す補強構造においては、コンクリート厚さが増すことにより荷重が増え不利になると同時に、既設床版の下面にコンクリートを打設するという難しい工法となり、コストアップにつながる。
【０００５】
本発明は、上記従来の既設床版の補強構造のもつ問題点を解決する既設床版の補強構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本第１発明は、既設床版の補強構造において、少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材粒子、金属繊維、水、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子若しくは薄片状粒子、及び減水剤を含む配合物により既設床版の下面形状に対応する船形とした板厚の薄い金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を形成し、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面に一体に固定することを特徴する。
【０００７】
本第２発明は、本第１発明の既設床版の補強構造において、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面との間に一定空隙を有するようにアンカーボルトにより取付け、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の周囲、接合部及びアンカーボルト挿通孔周囲をシール材でシールし、既設床版の下面との間の空隙に固化性充填材を充填することを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板は、セメント質マトリックスの構造が超緻密であるため、ミクロクラックの発生が抑制され、さらに、セメント質マトリックスの間に金属繊維が存在することにより発生したミクロクラックの伝播を抑制するものであるから、圧縮強度が１５０ＭＰａ以上、曲げ強度が２５ＭＰａ以上となる。そのため既設床版の補強用として使用する場合、非常に薄いＰＣ板で済み、既設床版の自重を増加することなく、施工が容易であり、施工期間も短く大型の施工機材も必要としないため、施工コストを低減できる。また、コンクリート同士の接合であるため、接合面の界面解離が発生しない。
金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の形状を既設床版の下面形状に合せて船形とすることにより、既設床版の下面に密着し、施工も容易になる。
金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面との間に一定空隙を有するようにアンカーボルトにより取付け、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の周囲、接合部及びアンカーボルト挿通孔周囲をシールし、既設床版の下面との間の空隙に固化性充填材を充填する構成を採用することにより、既設床版の下面に不陸が存在しても、金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板と既設床版の下面とを一体に固定でき、両者の接合強度を高め、既設床版の補強効果を向上させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の既設床版の補強構造に用いる金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を製造するのに使用するセメントは、ポルトランドセメント、混合セメント、速硬セメントなどの各種セメントを使用することができる。セメントの使用量は、後述するポゾラン質微粉末の使用量と併せて決定されるが、配合物中の単位セメント量が５００〜１０００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは７００〜８５０ｋｇ／ｍ^３の範囲とすることにより、各種配合物との作用と相俟って、圧縮強度が１５０ＭＰａ以上、特に２００ＭＰａ以上の高強度コンクリートを得ることができる。セメント使用量が５００ｋｇ／ｍ^３を下回ると、目的とする高強度セメントを得ることが困難となり、また、セメント使用量が１０００ｋｇ／ｍ^３を超えると、ポラゾン質微粉末の使用と併せて、配合物の練り混ぜが困難となり好ましくない。
【００１０】
ポラゾン質微粉末は、セメントとのポラゾン反応に関与する微粉末であり、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等の平均粒径が１μｍ以下のものが用いられる。中でもシリカフュームは、平均粒径が１．０μｍ以下であり、粉砕する必要がなく、ポゾラン反応に好適である。ポゾラン質微粉末は、そのマイクロフィラー効果およびセメント分散効果によりコンクリートが緻密化し、圧縮強度が向上する。一方、微粉末の添加量が多くなると使用水量が増大するので、ポゾラン質微粉末の使用量はセメント１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい。
【００１１】
骨材は通常のコンクリートに使用されている砂、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂およびこれらの混合物を用いることができるが、粒径は２ｍｍ篩通過量が８５重量％以上、好ましくは１．５ｍｍ篩通過量が８５重量％以上、さらに好ましくは１．２ｍｍ篩通過量が８５重量％以上のものを使用する。このような骨材粒子を使用することにより、配合物の流動性および分離抵抗性を高めると共に、コンクリートの充填度および強度を高めることができる。骨材の配合量は、セメント１００重量部に対して、５０〜２５０重量部の範囲とすることにより、コンクリートの作業性や分離抵抗性に優れ、硬化後の強度やクラックに対する抵抗性を保持しつつ、経済的な硬化体を得ることができる。
【００１２】
金属繊維は、高張力鋼繊維、アモルファス鋼繊維、またはステンレス鋼繊維といったスチール繊維に中から選んだ金属繊維でよい。金属繊維の個々の長さｌは、少なくとも２ｍｍであり、好ましくは１０〜３０ｍｍの範囲内である。ｌ／ｄ比（ｄは繊維径）は少なくとも２０であり、好ましくは２００以下である。金属繊維の含有量は、繊維が凝結後のコンクリート体積の４％未満、好ましくは３．５％未満の体積を占めるような量とする。
【００１３】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。中でも、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。この発明においては、従来のコンクリートに比べて硬化体中に占める微粉体の体積が多いことが特徴の一つであるが、この場合においても、減水剤の添加量を適切に調整することにより、コンクリートに所定の流動性を与えることができる。減水剤の添加量（セメントに対して外割）は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化後の強度、さらにはコスト等から、セメントに対して、固形分換算で、０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜４．０重量％とする。添加量が０．１重量％未満では減水効果が実質無く、またこれを１０重量％超えて添加しても減水性、流動性の改善効果が頭打ちとなる。
【００１４】
石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。石英粉末の平均粒径は３〜２０μｍであり、好ましくは４〜１０μｍである。石英粉末の平均粒径が上記範囲外では、配合物の流動性や強度発現性が低下するので好ましくない。
石英粉末の配合量は、配合物の流動性や強度発現性から、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部であり、８〜４５重量部がより好ましい。
【００１５】
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムーライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。これらの繊維状粒子若しくは薄片状粒子の平均粒度は１ｍｍ以下である。なお、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。
繊維状粒子若しくは薄片状粒子の平均粒度が１ｍｍを越えると、配合物の強度発現性が低下するので好ましくない。
繊維状粒子若しくは薄片状粒子の配合量は、配合物の流動性、強度発現性や靭性から、セメント１００重量部に対して４〜３５重量部であり、４〜３０重量部がより好ましい。
なお、繊維状粒子においては、靭性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いるのが好ましい。
【００１６】
セメントとポゾラン質微粉末の合計質量に対する水の重量比率は８〜２４％の範囲である。
【００１７】
前記各成分の混合及び混練方法に制限は無く、均一に混合混練できればよく、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練ミキサ、傾胴ミキサ等、各種ミキサを使用することができる。さらに、配合成分の添加順序にも特に制限はない。配合物の成形及び養生は、通常のコンクリートにおける成形方法及び養生方法が適用可能である。配合物を成形及び養生し、厚さ３０ｍｍ程度の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を製造する。その形状は既設床版の下面形状に合致する船形形状とする。
【００１８】
このようにして製造される金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板は、セメント質マトリックス（金属繊維を除いた硬化したセメント質組成物）が超緻密であり、さらに金属繊維がセメント質マトリックス中に存在することにより、従来のコンクリートに比較し、圧縮強度が１５０ＭＰａ以上、曲げ強度が２５ＭＰａ以上となり、従来の補強用コンクリートＰＣ板の場合より板厚を薄くすることができる。
【００１９】
図１はＴ桁の既設床版１の下面を金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２で補強した補強構造を示すものであり、図２は箱桁の既設床版１の下面を金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２で補強した補強構造を示すものであり、図３は鋼桁の既設床版１の下面を金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２で補強した補強構造を示すものである。Ｔ桁、箱桁、鋼桁いずれも既設床版１の下面形状は、水平面部と傾斜面部が存在するため、補強用の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板をその形状に合致する船形形状とすることにより、床版１の下面の水平面部、傾斜面部を同時に補強可能とする。図４（ａ）〜（ｅ）は、金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２を船形形状とした例を示すものである。
【００２０】
本発明の既設床版の補強構造の作業手順を図５（ａ）（ｂ）、図６により説明する。
（１）既設床版１の下面を清掃し、不陸がある場合ははつり作業により不陸調整する。
（２）既設床版１の下面中の鉄筋、埋設物の位置を探査する。
（３）前記探査に基づき、既設床版１の下面にアンカーボルト用孔３を形成し、アンカーボルト４をアンカーボルト用孔３に挿入し固定する。アンカーボルト４としては、ケミカルアンカー、拡開アンカー等の通常使用されるものを用いる。（４）揚重機をセットし、工場で製作された金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２を既設床版１の下面と一定の空隙を有するように間隔保持材５等を介してアンカーボルト４で取り付ける。金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２にはアンカーボルト挿通用孔を予め形成しておく。アンカーボルト４の設置位置は、前記（２）の工程で鉄筋、埋設物を探査して決定されるが、事情により、アンカーボルト設置位置が鉄筋等に当たる場合が発生するのを考慮し、金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２に形成されるアンカーボルト挿通孔を大きめに形成し、前記アンカーボルト挿通孔にアンカーボルト４を挿通し、長孔を形成したワッシャーと通常のワッシャーを二重にしてボルト止めする。Ｃ形鋼等の支持材９の上に複数の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２を並列させて載せ、アンカーボルト４で既設床版１の下面に取り付ける。
（５）金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２の周囲、継手部、目地部及びアンカーボルト挿通孔周りを樹脂パテ等のシール材５でシールする。
（６）既設床版１の下面と金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板２との間隙にエポキシ系やセメント系の固化性充填材６を注入充填する。前記空隙は、小さいことが望ましいが、既設床版１の下面の不陸の状態、アンカーボルト４の設置位置の不ぞろい等により設置された補強用の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の不陸をなくすため高さ２〜３ｃｍとする。固化性充填材６の選択は、前記空隙の高さに応じた既設床版１の重量増加、充填材のコスト等を考慮して決定される。シールしている所に充填材注入ホース７を差し込んでおき、充填材注入ホース７の反対側に排出ホース８を適宜設置し、排出ホース８から固化性充填材６が出てきたら順次ホースを塞いでいく。固化性充填材の固化後にＣ形鋼等の支持材を撤去する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板は、セメント質マトリックスの構造が超緻密であるため、ミクロクラックの発生が抑制され、さらに、セメント質マトリックスの間に金属繊維が存在することにより発生したミクロクラックの伝播を抑制するものであるから、圧縮強度が１５０ＭＰａ以上、曲げ強度が２５ＭＰａ以上となる。そのため既設床版の補強用として使用する場合、非常に薄いＰＣ板で済み、既設床版の自重を増加することなく、施工が容易であり、施工期間も短く大型の施工機材も必要としないため、施工コストを低減できる。また、コンクリート同士の接合であるため、接合面の界面解離が発生しない。
金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の形状を既設床版の下面形状に合せて船形とすることにより、既設床版の下面に密着し、施工も容易になる。
金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面との間に一定空隙を有するようにアンカーボルトにより取付け、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の周囲、接合部及びアンカーボルト挿通孔周囲をシール材でシールし、既設床版の下面との間の空隙に固化性充填材を充填する構成を採用することにより、既設床版の下面に不陸が存在しても、金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板と既設床版の下面とを一体に固定でき、両者の接合強度を高め、既設床版の補強効果を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔ桁の床版に本発明の補強構造を適用した図
【図２】箱桁の床版に本発明の補強構造を適用した図
【図３】鋼桁の床版に本発明の補強構造を適用した図
【図４】（ａ）〜（ｅ）本発明の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の一実施例を示す図
【図５】（ａ）（ｂ）本発明の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板と床版下面との接合構造を示す図
【図６】本発明の金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板と床版下面との接合構造を示す部分拡大図
【符号の説明】
１：既設床版
２：金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板
３：アンカーボルト用孔
４：アンカーボルト
５：シール材
６：固化性充填材
７：充填材注入ホース
８：排出ホース
９：支持材

Claims

少なくとも、セメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材粒子、金属繊維、水、平均粒径３〜２０μｍの石英粉末、平均粒度１ｍｍ以下の繊維状粒子若しくは薄片状粒子、及び減水剤を含む配合物により既設床版の下面形状に対応する船形とした板厚の薄い金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を形成し、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面に一体に固定することを特徴する既設床版の補強構造。
前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板を既設床版の下面との間に一定空隙を有するようにアンカーボルトにより取付け、前記金属繊維含有高強度コンクリートＰＣ板の周囲、接合部及びアンカーボルト挿通孔周囲をシール材でシールし、既設床版の下面との間の空隙に固化性充填材を充填することを特徴とする請求項１に記載の既設床版の補強構造。