JP2010265729A - 煉瓦壁の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工が容易で、外観や内観に構造材が露出せず、しかも高い補強効果を示す煉瓦壁の補強方法を提供する。
【解決手段】繊維強化プラスチックロッドからなる水平補強材１４及び鉛直補強材１５を既存の煉瓦壁１０の目地部１２、１３に埋設することにより煉瓦壁１０を補強する方法であって、水平目地部１２に沿って水平溝部２０を形成すると共に、鉛直目地部１３に沿って水平溝部２０よりも浅い鉛直溝部２１を形成する工程と、水平溝部２０の底部に充填材１８を塗布した後、水平補強材１４を水平溝部２０内に敷設する工程と、鉛直溝部２１の底部に充填材１８を塗布した後、鉛直補強材１５の端部に形成された折り曲げ部１５ｂを水平補強材１４に沿わせた状態で、鉛直補強材１５の非折り曲げ部１５ａを鉛直溝部２１内に敷設する工程と、水平溝部２０及び鉛直溝部２１に充填材１８を充填して水平溝部２０及び鉛直溝部２１を封止する工程とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存の煉瓦壁の補強方法に関する。

現存する多くの煉瓦造建造物は耐震性が低いため、地震が多発する日本では、煉瓦造建造物に対して構造補強を施す必要がある。このため、煉瓦壁面に鋼板や炭素繊維シートなどを貼り付ける方法が採られているが、外観や内観に構造材が露出するため、意匠的にも、また建造物を活用するうえにおいても問題となっている。

そこで、外観や内観に構造材が露出しない煉瓦壁の補強方法として、特許文献１では、立体格子状に構成した補強ユニットを組積体間の目地部内に挿入し、当該補強ユニットを目地材で固定する補強組積構造の発明が開示されている。

また、特許文献２には、アラミド繊維や炭素繊維からなる補強材を目地部のみに配置するレンガ造壁面の剥落防止工法の発明が開示されている。この発明では、補強材について各種の形状パターンを予め工場で製造しておき、工事現場において、これら補強材ネットを切断して配置するとしている。

実開平６−７１６１７号公報 特開２００３−２９３６９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明の場合、補強ユニットが立体格子であるため、目地部に深い溝を形成しなければ補強ユニットを挿入できず、施工に手間が掛かるという問題がある。一方、特許文献２に記載された発明は、補強材ネットを目地部に貼り付けるだけなので強度的に難点があるうえ、補強範囲が広い場合、複数の補強材ネットを貼り付けなければならず、強度的に弱い接合部が複数発生するという問題がある。

また、現場施工による煉瓦壁は不可避的に施工誤差を伴うため、特許文献１や特許文献２に記載された発明のように、予め製造した補強ユニットや補強材ネットを使用した場合、補強ユニットや補強材ネットの設置位置が所定位置からずれるおそれがあるだけでなく、イギリス積みやフランス積みによる煉瓦壁では煉瓦の長手面と小口面が現れるため、補強ユニットや補強材ネットの形状が複雑になってコストアップが避けられないという問題もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、施工が容易で、外観や内観に構造材が露出せず、しかも高い補強効果を示す煉瓦壁の補強方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、繊維強化プラスチックロッドからなる水平補強材及び鉛直補強材を既存の煉瓦壁の目地部に埋設することにより該煉瓦壁を補強する方法であって、水平な前記目地部に沿って水平溝部を形成すると共に、前記水平溝部と連通し前記水平溝部よりも浅い鉛直溝部を鉛直な前記目地部に沿って形成する工程と、前記水平溝部の底部に充填材を塗布した後、前記水平補強材を前記水平溝部内に敷設する工程と、前記鉛直溝部の底部に充填材を塗布した後、前記鉛直補強材の少なくとも一方の端部に形成された折り曲げ部を前記水平補強材に沿わせた状態で、該鉛直補強材の非折り曲げ部を前記鉛直溝部内に敷設する工程と、前記水平溝部及び前記鉛直溝部に充填材を充填して該水平溝部及び該鉛直溝部を封止する工程とを備えることを特徴としている。

一般的な煉瓦壁の破壊モードは、面外曲げ破壊が最も多く、せん断破壊、面内曲げ又は圧縮破壊の順となる。これは、耐震性の低い煉瓦壁ほど面外曲げ破壊しやすいことを意味している。本発明は、煉瓦壁の面外曲げ破壊を防止するものであり、特に、水平方向に延在する煉瓦壁において最も発生しやすい、水平両端部を支点として中央部が面外に変形する水平面内の曲げ破壊を防止するものである。このため、本発明では、水平面内の曲げに対して主として抵抗する水平補強材を鉛直補強材より深い位置に埋設している。
また、本発明では、水平補強材と鉛直補強材が予め一体化されていないので、施工誤差を有する煉瓦壁に対しても容易に施工することができる。その際、鉛直補強材の少なくとも一方の端部に形成した折り曲げ部を水平補強材に沿わせて水平補強材と鉛直補強材の接触面積（接着面積）を増加させることにより、施工後における水平補強材と鉛直補強材とを一体化させ、煉瓦壁の耐震強度を増大させることができる。

また、本発明に係る煉瓦壁の補強方法では、前記鉛直補強材は、前記水平補強材より小径であってもよい。
上述したように、本発明は、煉瓦壁の水平面内の曲げ破壊を防止するものであり、鉛直補強材は、水平面内の曲げに対して主として抵抗する水平補強材より小径としてもよい。

また、本発明に係る煉瓦壁の補強方法では、前記繊維強化プラスチックロッドを構成する繊維が、アラミド繊維又は炭素繊維であることを好適とする。
アラミド繊維や炭素繊維は高強度かつ高弾性率を有するため、アラミド繊維又は炭素繊維を用いて繊維強化プラスチックロッドを形成することにより、高い引張強度を有する補強材とすることができる。

また、本発明に係る煉瓦壁の補強方法では、前記水平溝部及び前記鉛直溝部を封止する充填材の表面に紫外線防止剤を塗布することを好適とする。
繊維強化プラスチックロッドを構成する繊維、なかでもアラミド繊維は、紫外線を浴びると変色して強度が低下するため、補強材を被覆する充填材の表面に紫外線防止剤を塗布することにより、補強材の劣化を防止することができる。

本発明に係る煉瓦壁の補強方法では、水平目地部に沿って形成された水平溝部に水平補強材を敷設すると共に、鉛直補強材の端部に形成された折り曲げ部を水平補強材に沿わせた状態で、該鉛直補強材の非折り曲げ部を、鉛直目地部に沿って形成された鉛直溝部内に敷設するので、施工誤差を有する煉瓦壁に対しても容易に施工することができるうえ、外観や内観に構造材が露出することもない。また、鉛直補強材の端部に形成した折り曲げ部を水平補強材に沿わせるようにしているので、施工後における水平補強材と鉛直補強材とが一体化され、高い補強効果を発揮することができる。

本発明の一実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法によって補強された煉瓦壁を正面から見た模式図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の一実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法の一工程を示した煉瓦壁の部分縦断面図である。 同補強方法の一工程を示した煉瓦壁の部分縦断面図である。 同補強方法の一工程を示した同煉瓦壁の部分縦断面図である。 同補強方法の一工程を示した同煉瓦壁の部分縦断面図である。 同補強方法の一工程を示した同煉瓦壁の部分縦断面図である。 同補強方法に対する煉瓦壁の施工誤差の影響を説明するための模式図である。 煉瓦壁の施工誤差の影響を説明するための模式図である。 本発明の他の実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法によって補強された煉瓦壁を正面から見た模式図である。 本発明の他の実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法によって補強された煉瓦壁を正面から見た模式図である。 煉瓦壁の耐力試験に使用した試験体を正面から見た模式図を示し、（Ａ）は実施例、（Ｂ）は比較例である。 煉瓦壁の加力方法を説明するための模式図である。 目地材に石灰を使用した試験体の荷重−変位曲線である。 目地材にモルタルを使用した試験体の荷重−変位曲線である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法によって補強された煉瓦壁１０を正面から見た模式図を図１に、図１のＡ−Ａ矢視断面図（最上部と最下部は図示省略）を図２に示す。水平補強材１４は水平目地部１２に、及び鉛直補強材１５は鉛直目地部１３にそれぞれ埋設されるため、図１において水平補強材１４及び鉛直補強材１５を隠れ線で示すべきであるが、水平補強材１４及び鉛直補強材１５の敷設位置を明確にするため実線で示している。

ここでは、イギリス積みの煉瓦壁を例に採り、本発明の一実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法について説明する。なお、イギリス積みとは、煉瓦壁を正面から見た際に、煉瓦の長手面のみが現れる段と小口面のみが現れる段とが交互になるように煉瓦を積む方式であり、一つの段で長手面と小口面が交互に現れるフランス積みに比べて強度が高く、使う煉瓦も少なくて済むことから、土木構造物や鉄道関連の施設によく見られる。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法では、補強すべき領域に含まれる全ての水平目地部１２に、繊維強化プラスチックロッドからなる水平補強材１４を埋設すると共に、補強すべき領域に含まれる鉛直目地部１３に対しては、煉瓦１１の長手面のみが現れる段の全ての鉛直目地部１３と、小口面のみが現れる段についてほぼ１つおきに選ばれた鉛直目地部１３に、繊維強化プラスチックロッドからなる鉛直補強材１５を埋設する。
後述するように、水平補強材１４は水平目地部１２に沿って形成された水平溝部２０内に、鉛直補強材１５は鉛直目地部１３に沿って形成された鉛直溝部２１内にそれぞれ敷設され、水平溝部２０及び鉛直溝部２１は充填材１８によって封止される（図２参照）。

鉛直補強材１５は、水平補強材１４より小径としても良い。鉛直補強材１５は、両端部が同一方向に折り曲げられて折り曲げ部１５ｂを形成し、平面視してコ字状とされている。鉛直補強材１５を敷設する際は、鉛直溝部２１に連通する水平溝部２０に敷設された水平補強材１４に、鉛直補強材１５の折り曲げ部１５ｂを沿わせた状態で、鉛直補強材１５の中間部を構成する非折り曲げ部１５ａを鉛直溝部２１内に敷設する。

水平補強材１４及び鉛直補強材１５を構成する繊維強化プラスチックロッドは、長さ方向に引き揃えられた多数の強化用繊維に樹脂を含浸させて固めた直径３ｍｍ〜１５ｍｍ程度の丸棒である。強化用繊維としては、高強度かつ高弾性率を有するアラミド繊維や炭素繊維などが用いられる。例えば、パラ系アラミド繊維であるポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（東レ・デュポン株式会社製、「ケブラー」（登録商標））を組紐状に編み、エポキシ樹脂で硬化させた「フィブラ・ＡＦＲＰロッド」（ファイベックス株式会社製）は、軽量、高強度、高弾性、且つ耐久性にも優れ、水平補強材１４及び鉛直補強材１５として適している。

充填材１８としては、例えばエポキシ樹脂などの合成樹脂やセメントスラリー、無収縮モルタルなどの無機系充填材などを使用することができる。

次に、本発明の一実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法によって補強された煉瓦壁１０の施工方法について説明する。
（１）既存の煉瓦壁１０を構成する煉瓦１１が損傷しないように、煉瓦１１の表面に養生テープ２２を貼り付ける（図３参照）。
（２）補強すべき領域に含まれる全ての水平目地部１２について、水平目地部１２に沿う水平溝部２０をグラインダー等を用いて形成する（図３参照）。水平溝部２０の幅は水平目地部１２と同じ幅とし、水平溝部２０の深さは、水平補強材１４の直径と鉛直補強材１５の折り曲げ部１５ｂの直径とを足した値に、さらに４〜５ｍｍ程度加えた値とする。また、補強すべき領域に含まれる、煉瓦１１の長手面のみが現れる段の全ての鉛直目地部１３と、小口面のみが現れる段のほぼ１つおきに選ばれた鉛直目地部１３について、鉛直目地部１３に沿う鉛直溝部２１をグラインダー等を用いて形成する（図３参照）。鉛直溝部２１の幅は鉛直目地部１３と同じ幅とし、鉛直溝部２１の深さは、鉛直補強材１５の直径に４〜５ｍｍ程度加えた値とする。なお、水平溝部２０と鉛直溝部２１は連通させる。

（３）水平溝部２０及び鉛直溝部２１内を清掃し、水平溝部２０及び鉛直溝部２１の表面にプライマー１９を塗布する（図４参照）。プライマー１９は、充填材１８と煉瓦１１及び目地部１２、１３との密着性を高めるために塗布する。
（４）水平溝部２０の底部に充填材１８を塗布した後、水平補強材１４を水平溝部２０内に敷設する（図５参照）。

（５）鉛直溝部２１の底部に充填材１８を塗布する。そして、鉛直補強材１５の一方の端部に形成された折り曲げ部１５ｂを、鉛直溝部２１に連通する一方の水平溝部２０に敷設された水平補強材１４に沿わせると共に、鉛直補強材１５の他方の端部に形成された折り曲げ部１５ｂを、鉛直溝部２１に連通する他方の水平溝部２０に敷設された水平補強材１４に沿わせた状態で、鉛直補強材１５の非折り曲げ部１５ａを鉛直溝部２１内に敷設する（図６参照）。
（６）水平溝部２０及び鉛直溝部２１に充填材１８を充填して水平溝部２０及び鉛直溝部２１を封止する（図７参照）。
（７）水平溝部２０及び鉛直溝部２１を封止する充填材１８の表面に紫外線防止剤（図示省略）を塗布する。紫外線防止剤としては、例えばフッ素系樹脂塗料などを使用することができる。

ところで、現場施工による煉瓦壁は不可避的に施工誤差を伴うものであるが、施工誤差が大きい場合について説明しておく。
図８は、煉瓦１１の上縁に沿って形成された水平目地部１２ｕと煉瓦１１の下縁に沿って形成された水平目地部１２ｄの幅が異なる場合を示したものである。同図で示されるように、コ字状の鉛直補強材１５を使用することにより、一部の目地幅が異なっても、規定の鉛直補強材１５で対応することができる。

また、図９は、一部の煉瓦１１’のサイズが異なる場合を示したものである。この場合は、コ字状の鉛直補強材１５に代えて、一方の端部のみに折り曲げ部１６ｂが形成された平面視してＬ字状の鉛直補強材１６を使用すればよい。具体的には、煉瓦１１’の上縁に沿って形成された水平目地部１２ｕに配置される水平補強材１４ｕに、一方の鉛直補強材１６の折り曲げ部１６ｂを沿わせた状態で、鉛直補強材１６の非折り曲げ部１６ａを鉛直目地部１３内に敷設すると共に、煉瓦１１’の下縁に沿って形成された水平目地部１２ｄに配置される水平補強材１４ｄに、他方の鉛直補強材１６の折り曲げ部１６ｂを沿わせた状態で、鉛直補強材１６の非折り曲げ部１６ａを鉛直目地部１３内に敷設する。従って、鉛直目地部１３内では、２本の鉛直補強材１６の非折り曲げ部１６ａが重なり合う状態となる。

図１０及び図１１は、本発明の他の実施の形態に係る煉瓦壁の補強方法によって補強された煉瓦壁１０を示したものである。図１０に示す実施の形態では、補強すべき領域に含まれる全ての水平目地部１２に水平補強材１４が埋設されると共に、補強すべき領域に含まれる全ての鉛直目地部１３にコ字状の鉛直補強材１５が埋設される。その際、煉瓦１１の長手面のみが現れる段の鉛直目地部１３については、鉛直目地部１３に関して鉛直補強材１５が左右対称となるように２本の鉛直補強材１５を埋設する。
また、図１１に示す実施の形態では、一方の端部に形成される折り曲げ部１７ｂと他方の端部に形成される折り曲げ部１７ｃが正反対の方向に折り曲げられた、平面視して階段状とされた鉛直補強材１７を、コ字状の鉛直補強材１５に代えて使用している。なお、１７ａは、非折り曲げ部である。

次に、本発明の補強方法によって補強された煉瓦壁の補強効果を確認するために実施した耐力試験について説明する。
図１２に試験体の形状を示す。本補強方法によって補強された実施例である煉瓦壁２３を図１２（Ａ）に、比較例として無補強の煉瓦壁２４を図１２（Ｂ）にそれぞれ示す。使用した煉瓦２５のサイズは、長手方向２１０ｍｍ×短手方向１００ｍｍ×高さ６０ｍｍである。目地材は石灰とモルタルの２種類とし、目地幅は１０ｍｍとした。

試験体は、石灰を目地材とする煉瓦壁を補強した実施例１、石灰を目地材とする無補強の煉瓦壁である比較例１、モルタルを目地材をとする煉瓦壁を補強した実施例２、モルタルを目地材とする無補強の煉瓦壁である比較例２の計４体である。
水平補強材２６には、公称直径５．７ｍｍのフィブラ・ＡＦＲＰロッド（ファイベックス株式会社製）ＲＡ５を、鉛直補強材２７には、公称直径２．７ｍｍのフィブラ・ＡＦＲＰロッド（ファイベックス株式会社製）ＲＡ３を使用し、煉瓦壁２３の一方の面のみ補強した。また、水平溝部及び鉛直溝部に充填する充填材はエポキシ樹脂とした。

図１３に加力方法を示す。試験体である各煉瓦壁２３、２４は、滑り摩擦の小さなＰＴＦＥ板（図示省略）上に載置され、煉瓦壁２３、２４の水平方向両端部を支持点２９として、煉瓦壁２３、２４の中央部に２箇所設けられた加力点２８を介して油圧アクチュエータ（図示省略）により、煉瓦壁２３、２４を面外方向に漸増加力した。また、油圧アクチュエータの先端部にロードセル（図示省略）を設置して負荷荷重を逐次計測すると共に、煉瓦壁２３、２４の両端部及び中央部に差動トランス式の変位計３０を設置して煉瓦壁２３、２４の変形量を逐次計測した。

目地材に石灰を使用した試験体の荷重−変位曲線を図１４に、目地材にモルタルを使用した試験体の荷重−変位曲線を図１５にそれぞれ示す。
実施例１は、荷重２３．５ｋＮでせん断ひび割れが発生した後、両加力点２８の外側の鉛直目地部が圧縮破壊し、煉瓦と鉛直目地部との境界面で大きなせん断変形が発生した。一方、比較例１は、荷重１．５ｋＮで、煉瓦壁の中央部に縦方向の曲げひび割れが発生した直後に面外曲げ破壊した。
また、実施例２は、荷重７５〜８０ｋＮでせん断ひび割れが発生した後も耐力が上昇し、荷重１７７．１ｋＮでせん断圧縮破壊した。なお、曲げひび割れの進展はなかった。一方、比較例２は、荷重３０．２ｋＮで、煉瓦壁の中央部に縦方向の曲げひび割れが発生し、その直後に面外曲げ破壊した。
これらの実験より、本補強方法により補強された煉瓦壁は、目地材の種類にかかわらず面外曲げ破壊せず、高い耐力を示すことが明らかとなった。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、１本の水平目地部に１本の水平補強材を埋設しているが、１本の水平目地部に複数の水平補強材を埋設してもよい。
なお、上記実施の形態では、イギリス積みの煉瓦壁を例に採り説明したが、フランス積みや長手積み、小口積みなど他の形式の煉瓦積みにも本発明が適用できることは言うまでもない。

１０：煉瓦壁、１１、１１’：煉瓦、１２、１２ｕ、１２ｄ：水平目地部、１３：鉛直目地部、１４、１４ｕ、１４ｄ：水平補強材、１５、１６、１７：鉛直補強材、１５ａ、１６ａ、１７ａ：非折り曲げ部、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１７ｃ：折り曲げ部、１８：充填材、１９：プライマー、２０：水平溝部、２１：鉛直溝部、２２：養生テープ、２３、２４：煉瓦壁、２５：煉瓦、２６：水平補強材、２７：鉛直補強材、２８：加力点、２９：支持点、３０：変位計

Claims (4)

1. 繊維強化プラスチックロッドからなる水平補強材及び鉛直補強材を既存の煉瓦壁の目地部に埋設することにより該煉瓦壁を補強する方法であって、
   水平な前記目地部に沿って水平溝部を形成すると共に、前記水平溝部と連通し前記水平溝部よりも浅い鉛直溝部を鉛直な前記目地部に沿って形成する工程と、
   前記水平溝部の底部に充填材を塗布した後、前記水平補強材を前記水平溝部内に敷設する工程と、
   前記鉛直溝部の底部に充填材を塗布した後、前記鉛直補強材の少なくとも一方の端部に形成された折り曲げ部を前記水平補強材に沿わせた状態で、該鉛直補強材の非折り曲げ部を前記鉛直溝部内に敷設する工程と、
   前記水平溝部及び前記鉛直溝部に充填材を充填して該水平溝部及び該鉛直溝部を封止する工程とを備えることを特徴とする煉瓦壁の補強方法。
2. 請求項１記載の煉瓦壁の補強方法において、前記鉛直補強材が前記水平補強材より小径であることを特徴とする煉瓦壁の補強方法。
3. 請求項１及び２のいずれか１項に記載の煉瓦壁の補強方法において、前記繊維強化プラスチックロッドを構成する繊維が、アラミド繊維又は炭素繊維であることを特徴とする煉瓦壁の補強方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の煉瓦壁の補強方法において、前記水平溝部及び前記鉛直溝部を封止する充填材の表面に紫外線防止剤を塗布することを特徴とする煉瓦壁の補強方法。

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