JP2007277947A - 自己修復機能を備えた鉄筋コンクリート構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させることができるとともに、メンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる鉄筋コンクリート構造物を提供すること。
【解決手段】主筋１３および配力筋１４を備えた鉄筋と、この鉄筋を包含するように打設されたコンクリート１５とを具備してなる鉄筋コンクリート構造物であって、その内部に、空気に触れると次第に固化する接着剤が封入された管材１６が、前記主筋１３および／または前記配力筋１４に沿って、複数本配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自己修復機能を備えた鉄筋コンクリート構造物に関するものである。

橋梁または高架道路等において路面を構成（形成）する鉄筋コンクリート構造物としては、鋼・コンクリート合成床版なるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１８０４２０号公報

鋼・コンクリート合成床版は、鋼製のデッキプレート（鋼床版）の上に、鉄筋コンクリート構造物が配置されたものであり、鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリートには、ひび割れが生じることがある。そして、このひび割れを生じた部分に雨水等が入り込むと、このひび割れが生じた部分におけるコンクリート同士が噛み合わなくなり（コンクリート同士の噛み合いが弱くなり）、鉄筋（主筋および配力筋）に加わる荷重が大きくなって、鉄筋コンクリート構造物の耐久性が低下してしまうおそれがあった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、耐久性を向上させることができるとともに、メンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる鉄筋コンクリート構造物を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による鉄筋コンクリート構造物は、主筋および配力筋を備えた鉄筋と、この鉄筋を包含するように打設されたコンクリートとを具備してなる鉄筋コンクリート構造物であって、その内部に、空気に触れると次第に固化する接着剤が封入された管材が、前記主筋および／または前記配力筋に沿って、複数本配置されている。
このような鉄筋コンクリート構造物によれば、コンクリートにひび割れが生じると、そのひび割れの近傍に配置された管材が損傷して（管材が割れて、あるいは管材にひびが入って）、管材の内部に封入された接着剤が管材の外部に流れ出てきて、そのひび割れを生じた部分に充填されていくこととなる。そして、そのひび割れを生じた部分を埋めつくした（に充填された）接着剤は、空気（または酸素）に触れて徐々に固化していき、そのひび割れを生じた部分が自動的に修復されることとなる。
これにより、鉄筋コンクリート構造物の耐久性を向上させることができるとともに、鉄筋コンクリート構造物のメンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる。

上記の鉄筋コンクリート構造物において、前記管材が、前記主筋および／または前記配力筋よりも下方に取り付けられているとさらに好適である。
このような鉄筋コンクリート構造物によれば、コンクリートを打設する前の骨組みの状態（鉄筋（主筋および配力筋）がむき出しの状態）において、管材に損傷を与えることなく、作業者が鉄筋（主筋および／または配力筋）の上を歩いて移動することができる。

本発明による鉄筋コンクリート構造物は、主筋および配力筋を備えた鉄筋と、この鉄筋を包含するように打設されたコンクリートとを具備してなる鉄筋コンクリート構造物であって、前記コンクリートの上側表面に、水に触れると水に溶けて流動性を有し、その後、乾燥すると次第に固化する材料が塗布されている。
このような鉄筋コンクリート構造物によれば、コンクリートにひび割れが生じて、そこへ雨や雪等が降ってくると、コンクリートの上側表面に塗られた材料が溶け、そのひび割れを生じた部分に流れ込んで、材料がそのひび割れを生じた部分に充填されていくこととなる。そして、そのひび割れを生じた部分を埋めつくした（に充填された）材料は、水分が抜けて乾燥していくと徐々に固化していき、そのひび割れを生じた部分が自動的に修復されることとなる。
これにより、鉄筋コンクリート構造物の耐久性を向上させることができるとともに、鉄筋コンクリート構造物のメンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる。

本発明による鋼・コンクリート合成床版は、上記いずれかの鉄筋コンクリート構造物が、鋼製のデッキプレートの上に配置されている。
このような鋼・コンクリート合成床版によれば、デッキプレートによりコンクリートの下側表面が覆われる（塞がれる）ようになっているので、例えば、図５に示すように、仮にコンクリートに生じたひび割れがデッキプレートの上側表面まで達してしまったような場合でも、接着剤または材料がそのひび割れを生じた部分から出ていってしまうことがなく、そのひび割れを生じた部分に確実に充填されていくこととなる。
これにより、コンクリートのひび割れを生じた部分を確実に修復することができる。

本発明による橋梁は、上記の鋼・コンクリート合成床版を具備している。
このような橋梁によれば、耐久性の向上化が図られた鋼・コンクリート合成床版を具備しているので、橋梁のメンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる。

本発明によれば、耐久性を向上させることができるとともに、メンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物を備えた鋼・コンクリート合成床版について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態による鉄筋コンクリート構造物を備えた鋼・コンクリート合成床版１０は、例えば、橋梁（または高架道路等）１に適用されるものである。図１において左右方向が橋梁１の幅方向（路面の幅員方向）、上下方向が橋梁１の軸方向であり、この橋梁１の幅は、例えば、１０ｍ程度である。
また、この橋梁１は、図示しない主桁の上に多数の鋼・コンクリート合成床版１０を接合してなる床版を備えており、各鋼・コンクリート合成床版１０の表面には、図示しないアスファルト舗装部が設けられている。そして、このアスファルト舗装部の上を車両が走行することとなる。

図２および図３に示すように、鋼・コンクリート合成床版１０は、鋼製のデッキプレート（鋼床版）１１と、デッキプレート１１の表面にコンクリートのずれ止め部材として突設された多数の鋼製のスタッド１２と、デッキプレート１１の上方に配設された鉄筋（主筋１３および配力筋１４）と、デッキプレート１１の上に打設されたコンクリート１５と、その内部に接着剤が圧入された管材１６とを有してなるオープンサンドイッチ構造のものである。

鋼・コンクリート合成床版１０は、その１枚のパネル幅（橋梁１の幅方向の長さ）が、例えば、１０ｍ程度であり、１枚のパネル長さ（橋梁１の軸方向の長さ）が、例えば、２ｍ程度のものである。なお、鋼・コンクリート合成床版１０としては、橋梁１の軸方向だけでなく、橋梁１の幅方向にも分割される場合もある。

管材１６は、例えば、直径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの中空のガラス管と、その一端部を閉塞する栓部材と、その他端部を閉塞するゴムスポイド（圧力供給用のゴム風船）とを備えており、ガラス管の内部およびゴムスポイドの内部には、接着剤（空気（あるいは酸素）に触れると次第に固化する接着剤（例えば、一液性のエポキシ樹脂））が封入されている。そして、この接着剤には、ゴムスポイドが収縮しようとする力を利用して、若干の圧力（例えば、０．０１ＭＰａ程度の圧力）がかけられるようになっている。

図４に示すように、管材１６は、配力筋１４に沿うとともに、互いに所定距離離間するように配置されている。すなわち、上方（あるいは下方）から見ると、管材１６は、千鳥状に配置されていることになる。
また、図２および図３に示すように、各管材１６は、配力筋１４の略真下に（配力筋１４とデッキプレート１１との間に）配置されている。そして、各管材１６は、図示しない取付部材（例えば、針金等）を介して、配力筋１４から吊り下げられるようにして配力筋１４に取り付けられている。
なお、図４において上下方向に延びる３本の波線は、補修が必要となるひび割れを示している。

図５は、図４に示すひび割れの縦断面図であり、図５中の符号ｗはひび割れの幅を、符号ｔはコンクリート１５の厚みを示している。
さて、管材１６の内部に充填される接着剤の容量Ｖ（ｍｍ^３）は、例えば、ｗ（ｍｍ）×ｔ（ｍｍ）×１０００（ｍｍ）×１．２に設定されている。
なお、ｗの値としては一般的に０．２が使用されている。これは、ひび割れの幅ｗが０．２ｍｍ以下のものについては、一般的に補修が不要とされているからである。また、式中の１．２という値は安全率のようなものであり、ひび割れの幅ｗが０．２ｍｍよりも大きかった場合に備えて、予め少し多めに接着剤を充填しておくための値である。

本実施形態による鉄筋コンクリート構造物を備えた鋼・コンクリート合成床版１０によれば、コンクリート１５にひび割れ（例えば、補修が必要とされる幅ｗが０．２ｍｍよりも大きいひび割れ）が生じると、そのひび割れの近傍に配置された管材１６のガラス管が損傷して（ガラス管が割れて、あるいはガラス管にひびが入って）、管材１６の内部に圧入された接着剤が管材１６の外部に押し出されて（飛び出してきて）、そのひび割れを生じた部分に充填されていくこととなる。そして、そのひび割れを生じた部分を埋めつくした（に充填された）接着剤は、空気（または酸素）に触れて徐々に固化していき、そのひび割れを生じた部分が自動的に修復されることとなる。
これにより、鋼・コンクリート合成床版１０の耐久性を向上させることができるとともに、鋼・コンクリート合成床版１０のメンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる。

また、デッキプレート１１によりコンクリート１５の下側表面（図２、図３、および図５において下側の端面）が覆われる（塞がれる）ようになっているので、例えば、図５に示すように、仮にコンクリート１５に生じたひび割れがデッキプレート１１の上側表面まで達してしまった場合でも、接着剤がそのひび割れを生じた部分から出ていってしまうことがなく、そのひび割れを生じた部分に確実に充填されていくこととなる。
これにより、コンクリート１５のひび割れを生じた部分を確実に修復することができる。

さらに、管材１６は配力筋１４の略真下にくるよう、配力筋１４から吊り下げられるようにして配置されているので、コンクリート１５を打設する前の骨組みの状態（鉄筋（主筋１３および配力筋１４）がむき出しの状態）において、管材１６に損傷を与えることなく、作業者が鉄筋（主筋１３および配力筋１４）の上を歩いて移動することができる。

本発明の第２実施形態に係る鉄筋コンクリート構造物を備えた鋼・コンクリート合成床版について、図６を用いて説明する。
本実施形態による鉄筋コンクリート構造物を備えた鋼・コンクリート合成床版２０は、管材１６の代わりに、コンクリート１５の上側表面（図６において上側の端面）全体に、水に触れると水に溶けて流動性を有し、その後、乾燥すると次第に固化する材料（例えば、プラスター（石膏））２１が塗布されているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、各鋼・コンクリート合成床版２０の表面には、図示しないアスファルト舗装部が設けられており、このアスファルト舗装部の上を車両が走行することとなる。

本実施形態による鉄筋コンクリート構造物を備えた鋼・コンクリート合成床版２０によれば、コンクリート１５にひび割れが生じて、そこへ雨や雪等が降ってくると、コンクリート１５の上側表面に塗られた材料２１が溶け、そのひび割れを生じた部分に流れ込んで、材料２１がそのひび割れを生じた部分に充填されていくこととなる。そして、そのひび割れを生じた部分を埋めつくした（に充填された）材料２１は、水分が抜けて乾燥していくと徐々に固化していき、そのひび割れを生じた部分が自動的に修復されることとなる。
これにより、鋼・コンクリート合成床版２０の耐久性を向上させることができるとともに、鋼・コンクリート合成床版２０のメンテナンス間隔を広げることができて、メンテナンス費用の低減化を図ることができる。

また、デッキプレート１１によりコンクリート１５の下側表面（図６において下側の端面）が覆われる（塞がれる）ようになっているので、例えば、図５に示すように、仮にコンクリート１５に生じたひび割れがデッキプレート１１の上側表面まで達してしまった場合でも、材料２１がそのひび割れを生じた部分から出ていってしまうことがなく、そのひび割れを生じた部分に確実に充填されていくこととなる。
これにより、コンクリート１５のひび割れを生じた部分を確実に修復することができる。

なお、上述した実施形態では、橋梁（または高架道路等）に適用した例を具体例として挙げて説明したが、本発明はこれらに限定して適用されるものではなく、それ以外にも浮き桟橋やメガフロート（Mega Float：超大型浮体式構造物）、あるいは鉄筋コンクリート製建築物等にも適用することができ、特に、これら構造物の天板部や天井部等、管材１６の内部に圧入された接着剤やコンクリート１５の上側表面に塗られた材料２１が、ひび割れを生じた部分に自然に流れ込んでいくことができる箇所（部位）に適用されているとさらに好適である。

また、上述した実施形態では説明しなかったが、第１実施形態のところで説明したコンクリート１５の上側表面全体、あるいは第２実施形態のところで説明した材料２１の上側表面全体に、防水工（防水層あるいは防水膜）を設ける（施す）ようにすることもできる。

本発明の第１実施形態に係る鋼・コンクリート合成床版を備えた橋梁の概略平面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 図１のIII−III矢視断面図である。 図１と同様の図であって、鉄筋および管材の配置がわかるように描いた橋梁の概略平面図である。 図４に示すひび割れの縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る鋼・コンクリート合成床版の概略全体斜視図である。

符号の説明

１ 橋梁
１０ 鋼・コンクリート合成床版
１１ デッキプレート
１３ 主筋
１４ 配力筋
１５ コンクリート
１６ 管材
２０ 鋼・コンクリート合成床版
２１ 材料

Claims (5)

1. 主筋および配力筋を備えた鉄筋と、この鉄筋を包含するように打設されたコンクリートとを具備してなる鉄筋コンクリート構造物であって、
   その内部に、空気に触れると次第に固化する接着剤が封入された管材が、前記主筋および／または前記配力筋に沿って、複数本配置されていることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物。
2. 前記管材が、前記主筋および／または前記配力筋よりも下方に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物。
3. 主筋および配力筋を備えた鉄筋と、この鉄筋を包含するように打設されたコンクリートとを具備してなる鉄筋コンクリート構造物であって、
   前記コンクリートの上側表面に、水に触れると水に溶けて流動性を有し、その後、乾燥すると次第に固化する材料が塗布されていることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート構造物が、鋼製のデッキプレートの上に配置されていることを特徴とする鋼・コンクリート合成床版。
5. 請求項４に記載の鋼・コンクリート合成床版を具備してなることを特徴とする橋梁。

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