JP2007085037A - 埋設型枠を使用した床版改修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現場打設による床版の改修において、作業性を顕著に改善し、かつ撓みによる下面側の耐久性も大幅に向上させることのできる合理的方法を提供する。
【解決手段】 梁に支持される既設床版を梁上にその一部を残して撤去し、例えば下記（Ａ）’’のプレキャスト板状部材を埋設型枠として使用し、その上にセメント系材料を打設することにより前記撤去部分に新たな床版を構築する、床版改修方法。
（Ａ）’’セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体であって、短繊維を分散配合し、かつ「撚り」を付けた長繊維を埋設型枠の下面側になる表面からの深さが５〜２５ｍｍの位置に配置した複合繊維補強セメント系材料。
【選択図】図３ｅ

Description

本発明は、梁に支持される床版の一部を撤去して、その部分を、埋設型枠を用いて打設した新規床版に取り替える床版改修方法に関する。

セメント系材料構造物が経時劣化した際には、その劣化の程度に応じて、表面処理、電気防食、断面修復、ＦＲＰ接着などの補修が行われる。なかでも断面修復はコンクリート構造物において最も一般的に適用される補修方法であり、その工程は概ね以下のようなものである。
（１）鉄筋周囲の含塩コンクリートをはつり落とす。
（２）鉄筋表面の錆を落とす。
（３）露出している鉄筋に防錆塗装を施す。
（４）欠落した部分断面を修復する。
（５）旧断面および新断面を含めてコンクリート表面を被覆する。

しかし、断面修復には以下のような欠点がある。
工期が長期化しやすい。すなわち、既往の断面修復工事は、作業足場の架設・解体・撤去、はつり作業、鉄筋の錆除去および防錆塗装、継ぎ鉄筋、型枠設置、修復材充填、表面被覆といった多くの工程を要し、使用する材料の種類も多い。このため、工事は煩雑化し、多くの人日を必要とする。
マクロセル腐食が起こりやすい。すなわち、更新した新しい材料と既設材料との間に鉄筋が存在した場合、異種材料における電位の相違からいわゆるマクロセルが形成され、腐食電流が生じて再劣化が進む可能性が高い。

桟橋、鉄道橋、道路橋など、梁に支持される床版を部材とするセメント系材料構造物では、撓み変形によって劣化しやすい床版の補修工事が、他の一般部材よりも比較的早期に必要になるケースが多い。しかも床版に関しては、上記の他にもさらに工事を難しくする要因が付随する。すなわち、劣化を受けやすい床版下面を補修するには、床版の下方に足場を設け、下から施工することが前提となる。そのため足場の架設・撤去作業が必要となり、さらなる工期の延長やコスト増を伴う。また、特に桟橋などでは、床版の下からの作業は波浪の影響を受ける場合が多く、潮位、天候によって施工時間が限られることもしばしばある。

このようなことから、床版の特に下面が劣化した際には、断面修復により延命を図るよりも、むしろ劣化した床版を撤去して新たな床版に取り替える改修工法を採る方が合理的な場合もある。その１つの手法として、プレキャスト床版によって置き換える方法が考えられる。プレキャスト床版によると、現場に型枠を設置して打設する作業を省くことができ、足場の架設が難しい桟橋などにおいては特に大きな効果が期待される。特許文献１には複数のプレキャストコンクリート板を梁に支持されるように並べて配置する工法が開示されている。その際、撓みによりプレキャストコンクリート板の間に隙間ができることなどを防止するために、上面および下面にＣＦＲＰ板を貼付して撓み量を小さくする補強方法が採用される。

特開２００２−２０６３０５号公報

特許文献１のような補強方法を用いたプレキャスト床版の設置方法は、構造物自体を新規に設計して施工する場合には適用しやすいが、劣化した床版を撤去して新規床版に取り替える改修工事においては事情が異なる。すなわち、構造物自体を新規に設計する場合は、その設計に適合するプレキャスト床版を用意すればよい。しかしながら、劣化した床版を撤去する場合は、現場状況に応じて撤去する形態は必ずしも一様にはならず、プレキャスト床版をそのまま使用して意図通りの置き換えを完了することは通常、困難である。また、プレキャスト床版どうし、またはプレキャスト床版と既設床版との間に鉄筋を通すことは基本的に難しいため、接合部での強度を向上させるには何らかの補強作業が必要になる。したがって、現場状況に合わせて適切な改修を行うには、むしろ現場打設による改修工法を採用することが望ましい場合も多い。

ところが、前述のように現場打設により床版を改修するには、足場や型枠の設置が必ずしも容易でないことから、実施が困難となる場合が多い。また、床版のような板状部材は撓みによって特に下面側が劣化しやすく、せっかく新たな床版を打設して改修を終えても、比較的短期間で再び改修が必要になるという事態を繰り返すことになる。

本発明はこのような現状に鑑み、現場打設による床版の改修工法において、作業性を顕著に改善し、かつ、撓みによる下面側の耐久性も大幅に向上させることのできる合理的な改修方法を開発し提供しようというものである。

発明者らは種々検討の結果、新規床版において撓みによる下面の劣化を顕著に抑制し、かつ施工性を向上させるには、耐久性の高いセメント系材料からなるプレキャスト板状部材を床版の下面を構成する埋設型枠として使用し、その上に通常のセメント系材料からなる床版を打設する工法が極めて有利であることを知見した。

すなわち本発明では、梁に支持される既設床版を梁上にその一部を残して撤去し、下記（Ａ）からなるプレキャスト板状部材を埋設型枠として使用し、その上にセメント系材料を打設することにより前記撤去部分に新たな床版を構築する、床版改修方法を提供する。
（Ａ）セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体。
ここで、「セメント系材料」は、モルタルまたはコンクリートの硬化した材料である。γビーライトは、後述のように２ＣａＯ・ＳｉＯ₂で表されるダイカルシウムシリケートの１種であり、「γＣ₂Ｓ」と表記されることもある。γビーライトには２ＣａＯ・ＳｉＯ₂の他、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ等の酸化物が不純物として固溶している場合があるが、そのような鉱物を固溶したγビーライトも本発明でいうγビーライトに含まれる。

また本発明では、劣化した床版の撤去や、新規床版の打設を効率的に実施するための手法として、下記［１］〜［３］の工程を有する床版改修方法を提供する。
［１］梁に支持される既設床版を梁上にその一部を残して撤去し、その際、既設床版内部に存在していた鉄筋の一部を前記梁上に残した既設床版の部分から露出するように残し、
［２］上記（Ａ）からなるプレキャスト板状部材を前記撤去部分に配置してこれを埋設型枠とするとともに、予め組んだ鉄筋を前記埋設型枠の上方に配置して前記の露出するように残した鉄筋と接合することにより新たな鉄筋構造を構成し、
［３］セメント系材料を前記新たな鉄筋構造が内部に配筋されるように前記埋設型枠の上に打設して新たな床版を構築する。

その際、予め既設床版の梁上に位置する部分の上に支持体を仮設するとともに、その支持体を介して既設床版の上方に吊桁を仮設し、前記［１］において撤去する既設床版の部分、前記［２］において配置する埋設型枠、および前記［２］において配置する鉄筋のうち少なくとも１以上について上記吊桁から吊り下げることにより一時的に荷重を吊桁に負担させる方法で実施することが特に効果的である。

前記のプレキャスト板状部材として、下記（Ａ）’、あるいは更に（Ａ）’’に示すものを使用すると一層の高耐久性が実現される。
（Ａ）’セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体であって、短繊維を分散配合した短繊維補強セメント系材料。
（Ａ）’’セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体であって、短繊維を分散配合し、かつ「撚り」を付けた長繊維を埋設型枠の下面側になる表面からの深さが５〜２５ｍｍの位置に配置した複合繊維補強セメント系材料。

上記（Ａ）’’の長繊維としては、外径０.５〜２.０ｍｍのＣＦＲＰ撚線を使用することが好ましい。また、プレキャスト板状部材としては、少なくとも埋設型枠の下面側になる表層部に平均炭酸化深さ５ｍｍ以上の炭酸化層を有するものが好適な対象となる。
ここで、炭酸化深さは当該セメント系材料を割裂した破断面に１％フェーノールフタレイン溶液を散布したとき、赤変しない領域の表面からの深さによって評価できる。

本発明によれば、劣化した床版を新規床版に取り替える改修工法において、プレキャスト板状部材を床版下面に相当する部位に埋設型枠として配置したことにより、現場打設で新規床版を構築する際の作業性を大幅に向上させることができた。そのプレキャスト板状部材はγビーライトを含有するセメント系材料からなるので、炭酸化による表層部の緻密化作用が発揮され、Ｃａ成分の溶脱や、水、塩化物等、床版の劣化要因となる物質の浸入に対する抵抗力が顕著に高まる。特に短繊維と長繊維の複合補強を図ったプレキャスト板状部材を用いたものでは、撓みによって経時的に生じる下面のひび割れが微細分散され、水、塩化物等の浸入が一層起こりにくくなる。

また、吊桁を仮設して改修工事中に構造部材等を一時的に吊架する方法によれば、足場や支柱の設置が難しい桟橋などにおいても作業性が向上し、工期面、安全面、コスト面で有利となる。断面修復法との比較では、本発明法の場合、基本的に上面からの施工になり、波浪等の影響を受けにくく、かつ足場の架設・撤去の手間も省ける。
したがって本発明は、桟橋をはじめとする厳しい環境下に曝される床版の改修工法として普及が期待される。

通常のセメントには、エーライト：３ＣａＯ・ＳｉＯ₂（組成式Ｃ₃Ｓ）、ビーライト：２ＣａＯ・ＳｉＯ₂（組成式Ｃ₂Ｓ）、アルミネート：３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃（組成式Ｃ₃Ａ）、フェライト：４ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・Ｆｅ₂Ｏ₃（組成式Ｃ₄ＡＦ）等のセメント鉱物が含まれている。このうちビーライトは、ポルトランドセメントの主要鉱物成分の１つであり、水和熱や乾燥収縮を減少させ、また化学抵抗性を増大させる機能を有すると考えられている。

ビーライトはＣａＯとＳｉＯ₂を主成分とするダイカルシウムシリケートの１種であり、α型、α'型、β型およびγ型が存在し、それぞれ結晶構造や密度が異なる。このうちα型、α'型、β型は水と反応して水硬性を示す。これに対しγ型は、水硬性を示さず、かつ二酸化炭素と反応するという特性を有する。ポルトランドセメントをはじめとする通常のセメントには、このγ型のビーライト（γビーライト）は基本的に含まれていない。

本出願人らの最近の研究によれば、γビーライトを使用したセメント系材料を炭酸化すると、強度レベルが向上することに加え、表層部を顕著に緻密化できることがわかってきた。そして、その緻密化した表層部はＣａの溶脱に対する抵抗が非常に高く、塩化物遮蔽効果にも優れることが確認された。このようなセメント系材料は長期にわたって優れた耐久性を呈するものであり、本出願人らは先に特願２００４−３７５５４９号として提案した。

γビーライトを富化したセメント硬化体が炭酸ガス等で緻密化するメカニズムについては未解明な部分も多いが、以下のように考えられる。すなわち、通常のセメント硬化体が炭酸化（中性化）する場合には、セメントの水和反応によって生じたＣａ(ＯＨ)₂が炭酸ガス等と反応してＣａＣＯ₃になるのであるが、セメント硬化体中にγビーライトが多量に存在すると、γビーライトが水和反応せずに直接炭酸ガス等と反応して多量のＣａＣＯ₃とＳｉＯ₂を生成する。さらにセメントの水和反応で生じたＣａ(ＯＨ)₂も炭酸ガス等と反応してＣａＣＯ₃になる。このため、通常のセメント硬化体に比べ早期に多量の反応生成物が生じ、これがセメント硬化体内の空隙を埋めて緻密化すると考えられる。

本発明ではこのような耐久性セメント系材料からなるプレキャスト板状部材（例えば厚さ１５〜５０ｍｍ）を、新規床版の下面を構成する埋設型枠に使用する。床版の下面は、構造部材として使用中に撓み変形を受け、引張応力が発生する。このため経時的にひび割れが生じやすい。また、特に桟橋などでは床版下面は高湿に曝され、かつ鉄筋の腐食を招く塩化物等の物質が付着しやすい。この場合、γビーライトを用いた埋設型枠で下面を構成することにより、炭酸化によって緻密化したセメント系マトリクスが、塩化物等の浸入に対して大きな抵抗力を生じ、耐久性が向上する。炭酸化は、プレキャスト部材を製造する段階で強制的に炭酸化処理することによって行うことが望ましいが、埋設型枠として使用開始後に大気中の二酸化炭素によって自然に炭酸化させることも可能である。炭酸化深さは５ｍｍ以上とすることが望ましい。

強制的に炭酸化処理する場合は、例えばセメント硬化体の表面を炭酸化物質（ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-、ＨＣＯ₃ ^-等を供給可能な物質）と接触させる方法が採用できる。炭酸化物質としては、炭酸ガス、超臨界二酸化炭素、ドライアイスや、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸鉄等の炭酸塩や、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸鉄等の重炭酸塩や、炭酸水等が挙げられる。炭酸化処理の際には適度な湿分が必要である。炭酸化の温度は２０℃以上が好ましく、３０℃以上が一層好ましい。

炭酸化処理のタイミングは、セメント系材料が十分に硬化した後（例えば脱型後）に行うのが好ましい。具体的にはセメント硬化体の圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ²以上に達した時点以降に炭酸化処理を行うことが好ましい。３０Ｎ／ｍｍ²以上に達した時点以降とすることが一層好ましい。圧縮強度が２０Ｎ／ｍｍ²未満の状態で炭酸化処理を行うと、炭酸化深さ（炭酸化領域の厚さ）を０.５ｍｍ以上にすることは可能であるものの緻密化が不十分となることがあり、Ｃａの溶出に対する抵抗力や塩害等に対する抵抗力を十分に付与することが難しい。なお、コンクリートがまだ固まらないうちに炭酸化処理を行って硬化させた場合は、本発明で目的とする硬化体（耐久性セメント系材料）は全く得られない。

本発明で対象とするプレキャスト板状部材は、セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含む混練物のセメント硬化体である。γビーライトをこの範囲で含むものにおいて、炭酸化したときの緻密化による耐久性の向上が認められる。特に高い耐久性を実現するためにはセメント１００質量部に対しγビーライト３０〜８５質量部を含む混練物のセメント硬化体が好ましく、５０〜８５質量部、さらには７０〜８５質量部が一層好ましい

プレキャスト板状部材に使用するセメントには一般的なポルトランドセメントなどが使用できる。混和材料や、骨材などについても、特に制約はなく、一般的な公知のものを所定量配合すればよい。γビーライトは、市販のものや、２モルの炭酸カルシウムと１モルの二酸化ケイ素を配合して１４５０℃前後で焼成して合成したものなどが使用できる。あるいは、γビーライトを多量に含む製鋼スラグなどを用いることもできる。γビーライトはブレーン比表面積１３００〜８０００、好ましくは１３００〜３０００のものを使用することが望ましい。γビーライトをセメント置換として混和材料や、骨材などの配合比を設定すればよい。特に優れた耐久性・信頼性が要求される場合は、セメント硬化体自体の緻密性が高いことが有利であり、そのためには、水粉体比を２０〜５０％、好ましくは２５〜３５％とした混練物のセメント硬化体が好適な対象となる。水粉体比は、水と粉体成分との質量比である。ここでいう粉体にはセメント、γビーライト、混和材料が含まれ、骨材を除く。施工性向上および更なる緻密化のためにフライアッシュを結合材（γビーライトを含める、以下同様）の１０〜３０％置換、シリカフュームを結合材の０〜１０％置換で添加することができる。ひび割れ対策として、膨張剤や収縮低減剤を用いることもできる。

また、本発明で使用するプレキャスト板状部材は短繊維補強したセメント系材料とすることが望ましい。短繊維としてはカーボン短繊維、ステンレスファイバー、ワラストナイト、ガラス繊維などが使用できるが、ＣＦＲＰ撚線からなるカーボン短繊維が好適に使用できる。ＣＦＲＰ撚線は後述の長繊維と同質のもので、長さ１０〜５０ｍｍ好ましくは２０〜４０ｍｍのものが好適に使用できる。このようなカーボン短繊維は打設前の混練物中において０.７５〜２.０体積％程度配合させることが好ましい。

特に好適なプレキャスト板状部材としては、短繊維と長繊維により複合補強したものが挙げられる。具体的には上記の短繊維補強したセメント系材料において、「撚り」を付けた長繊維を、埋設型枠の下面側になる表面からの深さが５〜２５ｍｍの位置に、当該表面に沿って配置する。すなわち、当該長繊維の中心（軸）の位置が表面からの距離で５〜２５ｍｍになるように配置する。ただし、かぶり厚（セメント系材料表面から長繊維表面までの距離）は３ｍｍ以上を確保することが望ましい。長繊維としては例えばＣＦＲＰ撚線を用いることが好ましい。ＣＦＲＰ撚線は炭素繊維強化樹脂（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の撚線である。「撚り」を必要とするのは、セメント系マトリクスとのアンカー効果を発揮させるためである。１本の繊維束を扁平化するなどしたのち撚りをかけた「１本撚線」でもよいし、２本の繊維束を合わせて撚った「２本撚線」でもよい。あるいはさらに多数本の繊維束を合わせ撚りにしたものでもよい。

長繊維は、プレキャスト板状部材の表面付近に作用することになる主たる引張応力の方向に対し±４５°の範囲を、その軸方向とするように配置することが望ましい。主たる引張応力の方向は、使用時に発生するひび割れの方向から判断できる。すなわち、ひび割れの平均的な方向に対して直角の方向が主たる引張応力の方向となる。引張応力の方向に近い方向を軸方向とする長繊維がなるべく多数含まれていると効果的である。例えば、２本以上の長繊維を２０〜３００ｍｍ間隔で上記主たる引張応力の方向±４５°の方向に配置するとよい。ただし、主たる引張応力の方向が２方向存在する場合（ひび割れが縦、横両方向に生じる場合）や、構造物の信頼性を特に高めたい場合には、２本以上の長繊維を２０〜３００ｍｍ間隔でそれぞれ概ね平行に表面に沿って配置するとともに、それらに直交する方向を軸方向とする長繊維を２０〜３００ｍｍの間隔で前記表面に沿って配置するとよい。ここで「直交する」とは９０°±２０°の角度をなすことをいう。

長繊維の形状に関しては、特に、撚りピッチＬが３〜２５ｍｍ、外径Ｄ₁が０.５〜２.０ｍｍ、凹凸直径比Ｄ₂／Ｄ₁が０.５〜０.９５ｍｍであるものが望ましい。
図１に、撚線の形状を模式的に示す。これは１本撚線をイメージした例である。撚りピッチＬは隣り合う凸部頂点間の間隔、外径Ｄ₁および内径Ｄ₂はそれぞれ凸部における最大径および凹部における最小径である。この長繊維は、鉄筋コンクリートをはじめとする従来一般的な「筋材補強タイプ」の部材に使用される筋材とは異なり、構造物としての強度を負担させるものではない。したがって、図１に示した外径Ｄ₁が約１ｍｍ前後といった、極細の撚線を使用することができるのである。
プレキャスト板状部材に分散配合させる前記短繊維も、長繊維と同質のものとすることができる。そうすることにより短繊維と長繊維で素材を供用できるコストメリットが生まれる。

このような撚りを付けた長繊維を上記所定の深さ位置で表面に概ね平行に配置すると、「撚り」の凹凸によってセメント系マトリクスへのアンカー効果が長繊維の周辺にもたらされるので、長繊維の軸方向に成分を有する引張応力が長繊維周辺のマトリクスに付与されたとき、ある箇所でひび割れが発生しても、そのひび割れを挟んだ両側のマトリクスが離れていくことに対する抵抗力が作用するようになる。そのため、ひび割れの起点が長繊維の軸方向に多数生まれ、結果としてひび割れの形態は「幅」の小さいひび割れが分散した形となる。長繊維が破断しない限り、周辺にもたらされるアンカー効果は長繊維の軸方向にほぼ均等に作用するので、幅の大きいひび割れが局所的に発生することは非常に起こりにくい。つまり、長繊維によるひび割れ幅の低減効果は極めて安定している。発明者らの詳細な検討によれば、このような長繊維のひび割れ幅低減効果は、短繊維で補強したセメント系材料において顕著に発現する。短繊維と長繊維による複合的な作用により割れ幅の顕著な低減効果がもたらされる。

以下、既設構造物（桟橋）の床版を改修する場合を例に本発明の具体的な実施方法を例示する。
〔プレキャスト板状部材の製造〕
埋設型枠として使用するプレキャスト板状部材として、短繊維と長繊維により複合補強した６０００^L×２０００^W×３０^t（ｍｍ）のコンクリートパネルを製造する場合について例示する。長繊維、短繊維、コンクリートは例えば以下のようなものを使用することができる。

＜長繊維＞
１２０００本のフィラメントからなる炭素繊維束（引張強さ：４９００ＭＰａ、引張弾性率：２３０ＧＰａ）に撚りをかけた「１本撚線」に、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００質量部と、硬化剤の芳香族アミン２２質量部を混合したもの）を含浸させ、１５０℃で２分間加熱硬化させたＣＦＲＰ撚線である。撚りピッチＬ：１０ｍｍ、外径Ｄ₁：１.４ｍｍ、内径Ｄ₂：１.２ｍｍ、炭素繊維含有率：６５体積％、断面積１.７ｍｍ²。
＜短繊維＞
上記長繊維と同じＣＦＲＰ撚線を長さ２０ｍｍに切断したもの。

＜プレキャスト板状部材のコンクリート＞
例えば、低熱ポルトランドセメント、γビーライト、フライアッシュおよびシリカフュームを、４５：３５：２０：５の質量割合で混合し、水粉体比が３０％、ｓ／ａ（細骨材率）が４６％となるようにコンクリートの混練物を作る。これに上記の短繊維を２体積％となるように投入して攪拌混合する。γビーライト粉体のブレーン比表面積は例えば１８００ｃｍ²／ｇとする。

上記の長繊維を型枠に固定して下面側から例えば１０ｍｍとなる位置に張っておく。このパネルでは、Ｌ方向（長手方向）が主たる張力方向となり、Ｗ方向（幅方向）にも主たる引張方向が存在すると考えてよい。したがって長繊維をＬ方向とＷ方向にそれぞれ例えば６０ｍｍの間隔で配置する。その際、まず短いＷ方向の長繊維を張り、次いでＬ方向の長繊維をＷ方向に張られた複数本の長繊維の上に載せるようにして張ると、長いＬ方向の長繊維が撓むことを防止しやすい。長繊維には、所定の深さ位置に張ることができるに足るだけの張力を付与すればよく、スペーサーや吊り線を利用して所定深さ位置に調整する場合は、張力の付与は特に必要ない。交差する長繊維同士は特に固定しなくてもよいが、針金や接着剤で軽く固定するとセメント混練物を打設する際に動きにくくなる効果がある。短繊維を配合した上記コンクリートの混練物をこの型枠に流し込んでプレキャスト板状部材を形成する。

図２に、得られたプレキャスト板状部材の断面構造を模式的に示す。このプレキャスト板状部材１は、埋設型枠として使用したとき、上面２側にセメント系材料が打設される。つまり、下面４が新規床版において下面となる。セメント系マトリクス３には短繊維が３次元的に概ねランダムに分散配合されている。構造物に施工して使用されているとき、下面４側の表面付近には撓みによる引張応力が生じる。図中の矢印は主たる引張応力の方向を表している。下面４の近くのセメント系マトリクス３には、撚線からなる長繊維５が、下面４からの深さが１０ｍｍとなる位置に下面４に沿って配置されている。その方向は主たる引張応力の方向に概ね一致させてある。長繊維５は６０ｍｍの間隔で複数本配置されている。また、長繊維５に直交する方向に同様の長繊維５’を、やはり６０ｍｍの間隔で複数本配置してある。

このプレキャスト板状部材は、埋設型枠として現場に施工後に自然環境下で炭酸化させても、表面を緻密化する効果は得られる。しかし、桟橋の下面など、特に高湿な環境下では炭酸化の進行が極めて遅くなる。そこで、予め工場において強制炭酸化処理を施しておくことが望ましい。例えば、打設した後、２０℃、９０％Ｒ.Ｈ.の恒温恒湿槽にて２４時間初期養生を行い、脱型後、材齢２８日まで５体積％ＣＯ₂、２０℃、６０％Ｒ.Ｈ.の雰囲気中にて強制炭酸化養生を行うことにより、少なくとも埋設型枠の下面となる方の表面を炭酸化処理する。これにより炭酸化深さを５ｍｍ以上とすることができる。

〔吊桁の仮設〕
図３ａに初期状態の既設構造物（桟橋）を含む断面を模式的に示してある。斜線部分が既設部材である。この桟橋では杭１１の上に梁１２があり、既設床版１３は梁１２に支持されている。既設床版１３の劣化は主として梁１２の上部に位置する以外の部分で起こるので、梁１２の上部に位置する部分は更新する必要がなく、残して構わない。そこで、梁１２の上に位置する既設床版上に支持体１４を仮設するとともに、その支持体１４を介して既設床版１３の上方に吊桁１５を仮設する。支持体１４および吊桁１５はＨ型鋼を利用することができる。吊桁１５から既設床版１３を吊り下げることができるように、例えば複数の吊ボルト１６を吊桁１５と既設床版１３の間に取り付ける。吊ボルト１６と既設床版１３の接合は例えばケミカルアンカー１７を用いて行う。

〔既設床版の切断・撤去〕
図３ｂに既設床版を切断した段階の断面を模式的に示してある。既設床版１３を梁１２の上に位置する部分を一部残して切断する。はつり、カットなど、コンクリート部材の一般的な切断方法が使用できる。切断作業は人が既設床版１３の上に乗って行うことができる。切断に際しては、既設床版１３の内部に存在していた既設鉄筋１８の一部を梁１２の上に残した既設床版１３’の部分から露出するように残す。露出した既設鉄筋１８は、錆除去、防錆塗装など、後工程で新たな鉄筋と接合できるように処理しておく。切断されて構造物から分離した既設床版１３’’は吊ボルト１６を介して吊桁１５により荷重が負担され、その既設床版１３’’を足場として鉄筋処理などの作業を行うこともできる。その後、分離した既設床版１３’’をクレーン船により吊り下げて撤去する。

〔埋設型枠および鉄筋の配置〕
図３ｃに埋設型枠と鉄筋を配置した段階の断面を模式的に示してある。前記の高耐久性コンクリートからなるプレキャスト板状部材を埋設型枠１９として使う。また地上で予め組んだ鉄筋２０を新規床版の配筋部材として使う。埋設型枠１９と鉄筋２０をクレーン船により所定位置に運び、それぞれ例えば複数の吊ワイヤ２１によって吊桁１５から吊り下げて保持する。埋設型枠１９は長繊維を１０ｍｍ深さで配置した方の、炭酸化処理された面が下面となるようにする。埋設型枠１９の一部は梁１２に支持されるようにするとよい。吊ワイヤ２１と埋設型枠１９の接合部は例えば図４に模式的に示すようなセラミックインサートを用いた構造とすることができる。吊ワイヤ２１と鉄筋２０との接合は溶接とすることができる。

埋設型枠のサイズが１辺５ｍを超えるような大型型枠を施工する場合は、複数のプレキャスト板状部材に分割し、それらを接合する工法を採ることが望ましい。その際、プレキャスト板状部材どうしの接合は例えば弾性エポキシ系のボンドによって行うことができる。そして、複数のプレキャスト板状部材が接合された埋設型枠の上面（コンクリートが打設される面）には、前記接合部を跨ぐように止水シートを敷くことが望ましい。例えばアスファルト−ベントナイト系の止水シートを２００ｍｍ程度の幅で敷く。こうすることにより、弾性エポキシ系ボンドの近傍で埋設型枠とコンクリートの付着を切ることができ、弾性エポキシの伸びによる上部コンクリートのひび割れ発生を抑制することができる。

〔鉄筋の接合〕
図３ｄに鉄筋の接合処理を終えた段階の断面を模式的に示してある。既設鉄筋１８と新たに配筋する鉄筋２０を、例えば継ぎ鉄筋２２を用いて接合する。その接合には、長さを調節した継ぎ鉄筋２２を例えば鉄筋２０の方に溶接しておき、既設鉄筋１８と継ぎ鉄筋２２を機械式継手（ＦＤグリップ）２３により接合する方法が採用できる。その際、各機械式継手の位置が同一面内に揃わないよう、位置をずらせることが望ましい。また、一部の継ぎ鉄筋２２には犠牲陽極材２４を取り付けることが望ましい。これによりマクロセル腐食が抑制される。これらの作業は埋設型枠１９の上に乗って行うことができる。

〔コンクリートの打設〕
図３ｅにはコンクリートを打設した段階の断面を模式的に示してある。側面の型枠も設置したのち、接合した鉄筋１８、２２、２０が内部に配筋されるようにして、コンクリート２５を打設する。このコンクリートは特に高耐久性コンクリートとする必要はなく、一般的な公知組成のものが使用できる。

〔吊桁の撤去〕
図３ｆには吊桁等の仮設部材を撤去して改修を終了した段階の断面を模式的に示してある。打設したコンクリート２５は埋設型枠１９と一体化して新規床版を形成する。この新規床版は、最も劣化しやすい下面にγビーライトの作用で緻密化した炭酸化層をもち、かつ「撚り」を付けた長繊維を下面近傍に配置したことにより短繊維＋長繊維の複合効果で撓みに起因する経時的なひび割れは微細に分散し、幅の広いひび割れの発生が顕著に抑止される。したがって、その後長期にわたって優れた耐久性が発揮される。

撚りを付けた長繊維の形状を模式的に示した図。 本発明で使用するプレキャスト板状部材の断面構造を模式的に例示した図。 初期状態の既設構造物（桟橋）を含む断面を模式的に示した図。 既設床版を切断した段階の断面を模式的に示した図。 埋設型枠と鉄筋を配置した段階の断面を模式的に示した図。 鉄筋の接合処理を終えた段階の断面を模式的に示した図。 コンクリートを打設した段階の断面を模式的に示した図。 吊桁等の仮設部材を撤去して改修を終了した段階の断面を模式的に示した図。 吊ワイヤと埋設型枠の接合部の断面構造を模式的に例示した図。

符号の説明

１ プレキャスト板状部材
２ 上面
３ セメント系マトリクス
４ 下面
５、５’ 長繊維
１１ 杭
１２ 梁
１３、１３’、１３’’ 既設床版
１４ 支持体
１５ 吊桁
１６ 吊ボルト
１７ ケミカルアンカー
１８ 既設鉄筋
１９ 埋設型枠
２０ 鉄筋
２１ 吊ワイヤ
２２ 継ぎ鉄筋
２３ 機械式継手
２４ 犠牲陽極材
２５ コンクリート

Claims (7)

1. 梁に支持される既設床版を梁上にその一部を残して撤去し、下記（Ａ）からなるプレキャスト板状部材を埋設型枠として使用し、その上にセメント系材料を打設することにより前記撤去部分に新たな床版を構築する、床版改修方法。
   （Ａ）セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体。
2. ［１］梁に支持される既設床版を梁上にその一部を残して撤去し、その際、既設床版内部に存在していた鉄筋の一部を前記梁上に残した既設床版の部分から露出するように残し、
   ［２］下記（Ａ）からなるプレキャスト板状部材を前記撤去部分に配置してこれを埋設型枠とするとともに、予め組んだ鉄筋を前記埋設型枠の上方に配置して前記の露出するように残した鉄筋と接合することにより新たな鉄筋構造を構成し、
   ［３］セメント系材料を前記新たな鉄筋構造が内部に配筋されるように前記埋設型枠の上に打設して新たな床版を構築する、
   床版改修方法。
   （Ａ）セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体。
3. 予め既設床版の梁上に位置する部分の上に支持体を仮設するとともに、その支持体を介して既設床版の上方に吊桁を仮設し、前記［１］において撤去する既設床版の部分、前記［２］において配置する埋設型枠、および前記［２］において配置する鉄筋のうち少なくとも１以上について上記吊桁から吊り下げることにより一時的に荷重を吊桁に負担させる、請求項２に記載の床版改修方法。
4. プレキャスト板状部材として、下記（Ａ）’に示すものを使用する請求項１〜３に記載の床版改修方法。
   （Ａ）’セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体であって、短繊維を分散配合した短繊維補強セメント系材料。
5. プレキャスト板状部材として、下記（Ａ）’’に示すものを使用する請求項１〜３に記載の床版改修方法。
   （Ａ）’’セメント１００質量部に対しγビーライト１０〜８５質量部を含有するセメント混練物の硬化体であって、短繊維を分散配合し、かつ「撚り」を付けた長繊維を埋設型枠の下面側になる表面からの深さが５〜２５ｍｍの位置に配置した複合繊維補強セメント系材料。
6. 長繊維が外径０.５〜２.０ｍｍのＣＦＲＰ撚線である請求項５に記載の床版改修方法。
7. プレキャスト板状部材が、少なくとも埋設型枠の下面側になる表層部に平均炭酸化深さ５ｍｍ以上の炭酸化層を有するものである、請求項１〜６に記載の床版改修方法。

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