JP2009127348A - コンクリート構造物の補強構造及び補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エポキシ樹脂固化体の中に埋設させる部材として帯状繊維体を用いることにより、この帯状繊維体の繊維間空隙、即ち帯状繊維体の肉厚内部にエポキシ樹脂を侵入させ、エポキシ樹脂固化体と帯状繊維体とで層を形成させることがないようにする。これにより、エポキシ樹脂固化体と帯状繊維体との間の境界をなくし、剥離といった問題を解消させて十分な補強強度を得ることができるコンクリート構造物の補強技術の提供。
【解決手段】 コンクリート基礎１立ち上がり部１０面に少なくとも１以上のスリット溝２形成され、このスリット溝内に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体３の中に帯状繊維体４が埋設され、前記エポキシ樹脂固化体は、スリット溝の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙２ａ，２ａに侵入した面間固化部３ａ，３ａと、帯状繊維体の繊維間空隙４ａに侵入した繊維間固化部３ｂとが一体に固化したものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コンクリート構造物の補強構造及び補強方法に関し、特に住宅等の建物のコンクリート基礎の立ち上がり部に好適に使用できる補強技術に関する。

従来、コンクリート構造物、主に建物のコンクリート基礎部の補強構造として、コンクリート構造物の表面にスリット溝を形成させ、このスリット溝内に充填させて固化させたエポキシ樹脂固化体の中に平板材を埋設させたものが知られている（特許文献１参照）。
この従来の補強構造は、エポキシ樹脂固化体の中に埋設させる部材として平板材を用いたもので、この平板材として炭素繊維やアラミド繊維やガラス繊維やセラミック繊維等を合成樹脂で固めた繊維強化樹脂成形体（ＦＲＰ）、鉄板やステンレス板等の金属製板を用いていた。

このように、繊維強化樹脂成形体を平板材としてエポキシ樹脂固化体の中に埋設させた場合、この繊維強化樹脂成形体は繊維等を合成樹脂で固めたものであるため、その肉厚内部にエポキシ樹脂を侵入させることができない。
又、金属製板を平板材としてエポキシ樹脂固化体の中に埋設させた場合も、この金属製板は肉厚内部が中実であるため、その肉厚内部にエポキシ樹脂を侵入させることができない。

従って、従来の補強構造ではエポキシ樹脂固化体と平板材とが固着した複層構造になるため、外力やエポキシ樹脂の固化に伴う収縮によってエポキシ樹脂固化体と平板材との境界面部分に剥離が生じ、十分な補強強度が得られないことがある。

なお、従来の補強構造では、平板材として繊維強化樹脂成形体を用いた場合、繊維強化樹脂成形体とエポキシ樹脂固化体とを親和性で一体化させるようにしているが、これは言い変えれば繊維強化樹脂成形体とエポキシ樹脂固化体との間に境界が生じるため親和性を必要としていると言うことができる。

又、平板材として用いた繊維強化樹脂成形体や金属製板は板状に形成されたものであるため屈曲させるのが困難であり、持ち運び、特に施工現場に搬入させるのが難しい。
さらに、屈曲が困難な平板材をスリット溝へ差込むためには、スリット溝が真直な直線に形成されていなければならず、スリット溝の形成に精度を要する。
特開２００７−１４６５４６号公報

本発明は、エポキシ樹脂固化体の中に埋設させる部材として帯状繊維体を用いることにより、この帯状繊維体の繊維間空隙、即ち帯状繊維体の肉厚内部にエポキシ樹脂を侵入させ、エポキシ樹脂固化体と帯状繊維体とで層を形成させることがないようにする。
これにより、エポキシ樹脂固化体と帯状繊維体との間の境界をなくし、剥離といった問題を解消させて十分な補強強度を得ることができるようにしたコンクリート構造物の補強構造及び補強方法を提供することを課題としている。
さらに帯状繊維体自体が屈曲性を持つので、スリット溝を真直な直線に形成しなくても帯状繊維体の差込みが容易である。
これにより、スリット溝の形成に精度を要しないコンクリート構造物の補強構造及び補強方法を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために本発明（請求項１）のコンクリート構造物の補強構造は、
コンクリート構造物の表面に少なくとも１以上のスリット溝（２）が形成され、このスリット溝内に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（３）の中に帯状繊維体（４）が埋設され、
前記帯状繊維体は縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成されると共に、その長手方向を前記スリット溝の長手方向に一致させる状態で前記エポキシ樹脂固化体の中に埋設され、
前記エポキシ樹脂固化体は、スリット溝の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙（２ａ），（２ａ）に侵入した面間固化部（３ａ），（３ａ）と、帯状繊維体の繊維間空隙（４ａ）に侵入した繊維間固化部（３ｂ）とが一体に固化したものである構成とした。

又、本発明（請求項２）のコンクリート構造物の補強構造は、
コンクリート構造物の表面に複数本のスリット溝（２），（２）が交差するように形成され、各スリット溝内それぞれエポキシ樹脂固化体（３），（３）が充填されると共に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（３），（３）の中に帯状繊維体（４），（４）が埋設され、
前記帯状繊維体（４），（４）は縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成されると共に、その長手方向を前記スリット溝の長手方向に一致させる状態で前記エポキシ樹脂固化体の中に埋設され、
前記エポキシ樹脂固化体（３）は、スリット溝（２）の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙（２ａ），（２ａ）に侵入した面間固化部（３ａ），（３ａ）と、帯状繊維体の繊維間空隙（４ａ）に侵入した繊維間固化部（３ｂ）とが一体に固化したものであることを特徴とするコンクリート構造物の補強構造。

又、本発明（請求項３）のコンクリート構造物の補強構造は、
請求項１又は２記載のコンクリート構造物の補強構造において、前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎（１）の立ち上がり部（１０）である構成とした。

又、本発明（請求項４）のコンクリート構造物の補強構造は、
請求項１又は２記載のコンクリート構造物の補強構造において、前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎の立ち上がり部であり、この立ち上がり部に既存したクラック（５）に交差して前記スリット溝が形成され、前記スリット溝に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（３）と、前記クラックに充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（６）とが一体に固化している構成とした。

又、本発明（請求項５）のコンクリート構造物の補強方法は、
コンクリート構造物の表面に少なくとも１以上のスリット溝を形成させるスリット溝形成工程（Ｓ１）と、
縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成させた帯状繊維体を、その長手方向を前記スリット溝の長手方向に一致させる状態でスリット溝内に差込む繊維体差込工程（Ｓ２）と、
前記帯状繊維体をスリット溝内に差込んだ状態でスリット溝内にエポキシ樹脂を充填させる樹脂充填工程（Ｓ３）を備え、
前記スリット溝内に充填させたエポキシ樹脂を、スリット溝の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙に侵入させて固化させた面間固化部と、帯状繊維体の繊維間空隙に侵入させて固化させた繊維間固化部とを一体に固化させたエポキシ樹脂固化体に形成させて、このエポキシ樹脂固化体の中に前記帯状繊維体を埋設させる構成とした。

又、本発明（請求項６）のコンクリート構造物の補強方法は、
請求項５記載のコンクリート構造物の補強方法において、前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎（１）の立ち上がり部（１０）である構成とした。

又、本発明（請求項７）のコンクリート構造物の補強方法は、
請求項５記載のコンクリート構造物の補強方法において、前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎の立ち上がり部であり、この立ち上がり部に既存したクラックに交差して前記スリット溝を形成させ、前記スリット溝内及びクラック内にエポキシ樹脂を充填させて、前記スリット溝に充填させて固化させたエポキシ樹脂固化体と、前記クラックに充填させて固化させたエポキシ樹脂固化体とを一体に固化させる構成とした。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施例に記載した具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明（請求項１、２、５）は、帯状繊維体をエポキシ樹脂固化体の中に埋設させ、この帯状繊維体の繊維間空隙にエポキシ樹脂を侵入させて、エポキシ樹脂固化体と帯状繊維体とで層を形成させることが生じないように繊維間固化部と面間固化部とを一体に固化させた構成に特徴がある。
これにより、エポキシ樹脂固化体と帯状繊維体との間の境界がなくなり、従来とは異なり剥離といった問題を解消させることができる。

又、帯状繊維体は縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成されたものであり、それ自体で屈曲性を持つため、持ち運び、特に施工現場への搬入を楽に行うことができる。
さらに、それ自体が屈曲性を持つため、スリット溝を真直な直線に形成しなくても帯状繊維体の差込みが容易であり、スリット溝の形成に精度を要しない。

又、帯状繊維体４が埋設されている複数のエポキシ樹脂固化体３を交差させて形成させると（請求項２）、せん断補強筋（あばら筋）となり、せん断補強を行うことできる。

又、本発明を建物のコンクリート基礎の立ち上がり部に適用すれば（請求項３、６）、そのコンクリート基礎の立ち上がり部を補強することができる。

又、スリット溝をコンクリート基礎の立ち上がり部に既存したクラックに交差して形成させ、かつスリット溝のエポキシ樹脂固化体とクラック内のエポキシ樹脂固化体とを一体に固化させれば（請求項４、７）、クラックの補修と同時にコンクリート基礎の補強を行うことができる。

図１は本発明の請求項１に対応した補強構造の実施例を示す斜視図、図２はその要部の断面図、図３は帯状繊維体の斜視図、図４は本発明の請求項５及び請求項６に対応した補強方法の実施例を示す工程図である。
この実施例の補強構造は、建物のコンクリート基礎１における立ち上がり部１０を補強対象としている（請求項３に対応）。

本実施例の補強構造は、図１に示すように、コンクリート基礎１における立ち上がり部１０の表面に１本のスリット溝２が形成され、このスリット溝２内に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体３（図２において平行斜線で示す部分）中に帯状繊維体４が埋設されている。

スリット溝２はディスクサンダー等の切削装置によって立ち上がり部１０の表面（片面）に形成されるもので、図１に示すように、前記立ち上がり部１０の上端からスリット溝２までの高さをＨ１とし、立ち上がり部１０の全体高さをＨとして、Ｈ１が略Ｈ／２以内〜Ｈ／３以内になる程度にしており、又、スリット溝２の立ち上がり部１０への幅方向への深さＤは、現場の状況に応じて適宜に決定する。

前記帯状繊維体４は、その長手方向（図３の矢印Ａ方向）を前記スリット溝２の長手方向に一致させる状態でエポキシ樹脂固化体３の中に埋設されている。
この帯状繊維体４は、縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成されたもので、それ自体で屈曲性を持つと共に、前記スリット溝２内に帯幅方向（図３の矢印Ｂ方向）から差込むことが可能な程度の腰の強さを有している。

実施例の帯状繊維体４は、図３に示すように、多数本のアラミド繊維（素繊維）を束ねて一本にした縦繊維束（ストランド）４０を帯幅方向に多数列に並設させると共に厚み方向（図３の矢印Ｃ方向）に２層（２段）に重ね、これら縦繊維束４０を多数本のアラミド繊維を束ねて一本にした横繊維束（ストランド）４１により織ることで帯状に形成されている。
この場合、縦繊維束を２層以上に重ねてもよいし、１層だけにしてもよく、２層以上に重ねれば、それだけ帯状繊維体の厚みが厚くなるため、引っ張り強度を向上させることができる。
なお、前記縦繊維束４０及び横繊維束４１の素繊維としてはアラミド繊維のほか炭素繊維やガラス繊維やセラミック繊維を用いることができる。

前記エポキシ樹脂固化体３は、図２において平行斜線で示すように、スリット溝２の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙２ａ，２ａに侵入した面間固化部３ａ，３ａと、帯状繊維体４の繊維間空隙４ａに侵入した繊維間固化部３ｂとが一体に固化して形成されものである。

前記繊維間固化部３ｂは、帯状繊維体４を構成する縦繊維束４０，４０同士の間、及び縦繊維束４０と横繊維束４１との間、及び縦繊維束４０及び横繊維束４１を構成する素繊維間を繊維間空隙４ａとし、この中にエポキシ樹脂が侵入して形成されるものであるが、この帯状繊維体４の繊維間空隙４ａ、主に素繊維間にエポキシ樹脂が完全に侵入していない部分が生じたとしても本発明で言う繊維間固化部３ｂに含めるものとする。

従って、このようにして形成された補強構造は、エポキシ樹脂固化体３と帯状繊維体４との間に境界がなく、エポキシ樹脂固化体３と帯状繊維体４とが剥離するといった問題は生じない。

補強方法を説明すると、図４に示すように、コンクリート基礎１の立ち上がり部１０の表面にスリット溝２を形成させるスリット溝形成工程Ｓ１と、このスリット溝２内に帯状繊維体４を差込む繊維体差込工程Ｓ２と、この帯状繊維体４をスリット溝２内に差込んだ状態でスリット溝２内にエポキシ樹脂を充填させることにより前記帯状繊維体４をエポキシ樹脂固化体３の中に埋設させる樹脂充填工程Ｓ３を備え、スリット溝形成工程Ｓ１、繊維体差込工程Ｓ２、樹脂充填工程Ｓ３の順序で行うようにしている。
なお、図４の樹脂充填工程Ｓ３において、エポキシ樹脂固化体３を平行斜線で示している。

即ち、スリット溝２内に帯状繊維体４を差込んだ状態でエポキシ樹脂をスリット溝２内に充填させていくもので、これによりエポキシ樹脂をスリット溝２の両内側面と帯状繊維体４の両面との空隙２ａ，２ａに侵入させると同時に帯状繊維体４の繊維間空隙４ａに侵入させ、面間固化部３ａ，３ａと繊維間固化部３ｂとを一体に固化させたエポキシ樹脂固化体３を形成させるものである。

なお、エポキシ樹脂の充填は、内部に持続的な充填圧力を与えながらエポキシ樹脂を注入させる自動低圧注入法にて行うようにしている。

次に、本発明のコンクリート構造物の補強構造の性能試験結果を以下の表１に示し、その表１の平均値をグラフ表２に示す。

以上の（表１）及び（表２）から、本発明の補強構造はブランクに対し、約３倍の補強強度を有していることが判る。

又、本発明の補強構造は、コンクリート構造物の表面に少なくとも１本以上のスリット溝２が形成され、このスリット溝２内に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体３の中に帯状繊維体４が埋設されていればよい。
例えば、図５に示すように、立ち上がり部１０の表面上部に１本形成させると共に表面下部に１本形成させて、表面（片面）のみに２本形成させてもよい。
又、図６に示すように、立ち上がり部１０の表面上部に１本形成させると共に、裏面下部に１本形成させて、表面と裏面の両面にそれぞれ一本づつ（計２本）形成させてもよい。
このように、複数本に形成した場合、そのうちの少なくとも１本が、前記したようにＨ１が略Ｈ／２以内〜Ｈ／３以内になるように形成させる。

次に、図７は本発明の請求項２に対応した補強構造の実施例を示す斜視図である。
この実施形の補強構造は、コンクリート構造物としてのコンクリート基礎１の立ち上がり部１０の表面に複数本のスリット溝（縦スリット溝２と横スリット溝２）が交差するように形成されている。
そして、両スリット溝２，２にそれぞれエポキシ樹脂固化体３，３が充填されて固化されると共に、充填したエポキシ樹脂固化体３，３の中に帯状繊維体４，４が埋設されている。
このように、帯状繊維体４が埋設されている複数のエポキシ樹脂固化体３を交差させて形成させると、せん断補強筋（あばら筋）となり、せん断補強を行なうことできる。

次に、図８は本発明の請求項４に対応した補強構造の実施例を示す斜視図である。
本実施例の補強構造は、クラック５の補修と同時にコンクリート基礎１の補強を行うことができるようにしたもので、立ち上がり部１０に既存したクラック５に交差してスリット溝２が形成されている。
そして、このスリット溝２に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体３と、前記クラック５に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体６とが一体に固化している。
なお、図８において、エポキシ樹脂固化体３及びエポキシ樹脂固化体６を平行斜線で示している。その他の構成は前記図１に示した実施例と同様である。

本発明では、スリット溝を長手方向に真直な直線に形成させる以外に、曲線状（例えば、波状や蛇行状）に形成させることができる。
これはスリット溝内に差込む部材として、それ自体で屈曲性を持つように織成又は編成させた帯状繊維体を用いたことにより可能になる。
このようにスリット溝を曲線状に形成することにより、補強対象物の状態に対応した補強構造を形成できるし、直線に比べて帯状繊維体の埋設量（長さ）を増加できる分だけ補強強度を向上させることができる。

本発明の請求項１に対応した補強構造の実施例を示す斜視図である。 その要部の断面図である。 帯状繊維体の斜視図である。 本発明の請求項５及び請求項６に対応した補強方法の実施例を示す工程図である。 補強構造の他例を示す斜視図である。 補強構造の他例を示す斜視図である。 本発明の請求項２に対応した補強構造の実施例を示す斜視図である。 本発明の請求項４に対応した補強構造の実施例を示す斜視図である。

符号の説明

１ コンクリート基礎
１０ 立ち上がり部（コンクリート構造物）
２ スリット溝
２ａ 空隙
３ エポキシ樹脂固化体
３ａ 面間固化部
３ｂ 繊維間固化部
４ 帯状繊維体
４ａ 繊維間空隙
４０ 縦繊維束
４１ 横繊維束
５ クラック
６ エポキシ樹脂固化体
Ｓ１ スリット溝形成工程
Ｓ２ 繊維体差込工程
Ｓ３ 樹脂充填工程

Claims (7)

1. コンクリート構造物の表面に少なくとも１以上のスリット溝（２）が形成され、このスリット溝内に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（３）の中に帯状繊維体（４）が埋設され、
   前記帯状繊維体は縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成されると共に、その長手方向を前記スリット溝の長手方向に一致させる状態で前記エポキシ樹脂固化体の中に埋設され、
   前記エポキシ樹脂固化体は、スリット溝の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙（２ａ），（２ａ）に侵入した面間固化部（３ａ），（３ａ）と、帯状繊維体の繊維間空隙（４ａ）に侵入した繊維間固化部（３ｂ）とが一体に固化したものであることを特徴とするコンクリート構造物の補強構造。
2. コンクリート構造物の表面に複数本のスリット溝（２），（２）が交差するように形成され、各スリット溝内それぞれエポキシ樹脂固化体（３），（３）が充填されると共に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（３），（３）の中に帯状繊維体（４），（４）が埋設され、
   前記帯状繊維体（４），（４）は縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成されると共に、その長手方向を前記スリット溝の長手方向に一致させる状態で前記エポキシ樹脂固化体の中に埋設され、
   前記エポキシ樹脂固化体（３）は、スリット溝（２）の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙（２ａ），（２ａ）に侵入した面間固化部（３ａ），（３ａ）と、帯状繊維体の繊維間空隙（４ａ）に侵入した繊維間固化部（３ｂ）とが一体に固化したものであることを特徴とするコンクリート構造物の補強構造。
3. 前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎（１）の立ち上がり部（１０）である請求項１又は２記載のコンクリート構造物の補強構造。
4. 前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎の立ち上がり部であり、この立ち上がり部に既存したクラック（５）に交差して前記スリット溝が形成され、前記スリット溝に充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（３）と、前記クラックに充填されて固化したエポキシ樹脂固化体（６）とが一体に固化している請求項１又は２記載のコンクリート構造物の補強構造。
5. コンクリート構造物の表面に少なくとも１以上のスリット溝を形成させるスリット溝形成工程（Ｓ１）と、
   縦糸方向を長手方向にして帯状に編成又は織成させた帯状繊維体を、その長手方向を前記スリット溝の長手方向に一致させる状態でスリット溝内に差込む繊維体差込工程（Ｓ２）と、
   前記帯状繊維体をスリット溝内に差込んだ状態でスリット溝内にエポキシ樹脂を充填させる樹脂充填工程（Ｓ３）を備え、
   前記スリット溝内に充填させたエポキシ樹脂を、スリット溝の両内側面と帯状繊維体の両面との空隙に侵入させて固化させた面間固化部と、帯状繊維体の繊維間空隙に侵入させて固化させた繊維間固化部とを一体に固化させたエポキシ樹脂固化体に形成させて、このエポキシ樹脂固化体の中に前記帯状繊維体を埋設させるようにしたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
6. 前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎（１）の立ち上がり部（１０）である請求項５記載のコンクリート構造物の補強方法。
7. 前記コンクリート構造物が建物のコンクリート基礎の立ち上がり部であり、この立ち上がり部に既存したクラックに交差して前記スリット溝を形成させ、前記スリット溝内及びクラック内にエポキシ樹脂を充填させて、前記スリット溝に充填させて固化させたエポキシ樹脂固化体と、前記クラックに充填させて固化させたエポキシ樹脂固化体とを一体に固化させるようにした請求項５記載のコンクリート構造物の補強方法。

Images