JP2011162985A - 鋼桁の補強構造及びその構築方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】剛性、及び、荷重による降伏に対する抵抗性に優れ、補強用の資材が軽量であり、しかも、現場での打設作業を要しない等の点で施工性に優れ、さらに、維持管理の労力が少なく、コスト面でも有利である、鋼桁の補強構造及びその構築方法を提供する。
【解決手段】本発明の鋼桁の補強構造は、鋼桁の腹板２の表面の少なくとも一部に、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなる板状部材９を、接着剤を用いて固着させてなるものである。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の鋼桁の補強構造は、鋼桁の腹板２の表面の少なくとも一部に、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなる板状部材９を、接着剤を用いて固着させてなるものである。
【選択図】図２
Description
本発明は、鋼桁の補強構造及びその構築方法に関する。
現在、高度経済成長期に建設された鋼構造物の老朽化が問題となっており、適切な補修・補強が求められている。
一般に、鋼構造物の補修・補強方法として、当て板補強工法が多用されている。この工法は、鋼桁に補強用の鋼板をボルトや溶接によって添接する方法である。しかし、この工法は、補強用の鋼板の重量が大きく、施工性に劣ること、補強用の鋼板自体が腐食したときに該鋼板の付け替えや塗装等が必要であり、維持管理の労力やコストが大きいこと、補強用の鋼板の添接時の溶接や削孔によって母材を痛める可能性があること等の問題がある。
このような事情下において、従来より、鋼桁の補修・補強構造に関して、種々の技術が開発されている。一例として、既設鋼桁の補強必要部位にスタッドを溶着し、該スタッドを利用して鉄筋を取り付け、ついでコンクリートを充填した既設鋼桁の補修・補強構造が提案されている（特許文献１）。
一般に、鋼構造物の補修・補強方法として、当て板補強工法が多用されている。この工法は、鋼桁に補強用の鋼板をボルトや溶接によって添接する方法である。しかし、この工法は、補強用の鋼板の重量が大きく、施工性に劣ること、補強用の鋼板自体が腐食したときに該鋼板の付け替えや塗装等が必要であり、維持管理の労力やコストが大きいこと、補強用の鋼板の添接時の溶接や削孔によって母材を痛める可能性があること等の問題がある。
このような事情下において、従来より、鋼桁の補修・補強構造に関して、種々の技術が開発されている。一例として、既設鋼桁の補強必要部位にスタッドを溶着し、該スタッドを利用して鉄筋を取り付け、ついでコンクリートを充填した既設鋼桁の補修・補強構造が提案されている（特許文献１）。
上述の特許文献１に記載の鋼桁の補修・補強構造は、補修部が腐食せず、鋼板の付け替えや塗装といった維持管理の必要がないという利点があるものの、コンクリートの充填作業等を要し、施工性に劣るものである。
一方、鋼桁の補強に際しては、特に、剛性を向上させること、及び、鉛直方向の荷重による降伏に対する抵抗性を向上させることが重要である。
本発明は、剛性、及び、荷重による降伏に対する抵抗性に優れ、補強用の資材が軽量であり、しかも、現場での打設作業を要しない等の点で施工性に優れ、さらに、維持管理の労力が少なく、コスト面でも有利である、鋼桁の補強構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
一方、鋼桁の補強に際しては、特に、剛性を向上させること、及び、鉛直方向の荷重による降伏に対する抵抗性を向上させることが重要である。
本発明は、剛性、及び、荷重による降伏に対する抵抗性に優れ、補強用の資材が軽量であり、しかも、現場での打設作業を要しない等の点で施工性に優れ、さらに、維持管理の労力が少なく、コスト面でも有利である、鋼桁の補強構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の材料を含む配合物の硬化体からなる板状部材を、鋼桁に固着させることによって、大きな剛性、及び、降伏に対する大きな抵抗性を付与することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供するものである。
［１］ 鋼桁の補強構造であって、鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなる板状部材が固着されていることを特徴とする鋼桁の補強構造。
［２］ 上記板状部材は、降伏の発生が予想される領域の少なくとも一部を覆うように配設されている、前記［１］に記載の鋼桁の補強構造。
［３］ 上記板状部材は、鉛直方向に延びるように配設されている、前記［１］又は［２］に記載の鋼桁の補強構造。
［４］ 上記板状部材は、上記の鋼桁の腹板の表面との間に、接着剤層を介在させて固着されている、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造。
［５］ 上記板状部材は、５〜３０ｍｍの厚さを有する、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造。
［６］ 上記鋼桁の腹板の両面の少なくとも互いに重なり合う部分を有する領域に、一対の板状部材が配設されている、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造。
［７］ 上記［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造を構築するための方法であって、上記鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、上記板状部材を、接着剤を用いて貼付することを特徴とする鋼桁の補強構造の構築方法。
［８］ 上記板状部材の貼付の前に、上記鋼桁の腹板の表面をブラスト処理する前記［７］に記載の鋼桁の補強構造の構築方法。
［１］ 鋼桁の補強構造であって、鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなる板状部材が固着されていることを特徴とする鋼桁の補強構造。
［２］ 上記板状部材は、降伏の発生が予想される領域の少なくとも一部を覆うように配設されている、前記［１］に記載の鋼桁の補強構造。
［３］ 上記板状部材は、鉛直方向に延びるように配設されている、前記［１］又は［２］に記載の鋼桁の補強構造。
［４］ 上記板状部材は、上記の鋼桁の腹板の表面との間に、接着剤層を介在させて固着されている、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造。
［５］ 上記板状部材は、５〜３０ｍｍの厚さを有する、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造。
［６］ 上記鋼桁の腹板の両面の少なくとも互いに重なり合う部分を有する領域に、一対の板状部材が配設されている、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造。
［７］ 上記［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼桁の補強構造を構築するための方法であって、上記鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、上記板状部材を、接着剤を用いて貼付することを特徴とする鋼桁の補強構造の構築方法。
［８］ 上記板状部材の貼付の前に、上記鋼桁の腹板の表面をブラスト処理する前記［７］に記載の鋼桁の補強構造の構築方法。
本発明によると、特定の材料を含む配合物（超高強度繊維補強モルタル）の硬化体からなる板状部材を用いているため、剛性、及び、荷重による降伏に対する抵抗性に優れる。
また、本発明によると、特定の材料を含む配合物（超高強度繊維補強モルタル）の硬化体からなる板状部材を用いているため、通常のモルタルに比べて、板状部材の厚さを小さくしても、大きな剛性、及び、荷重による降伏に対する十分な抵抗性を確保することができ、補強用の資材の軽量化を図ることができる。
また、本発明によると、板状部材を鋼桁の表面に固着させるという簡易な作業により、鋼桁の補強構造を構築することができ、打設作業を要しない等の点で施工性に優れる。
さらに、本発明によると、特定の材料を含む配合物（超高強度繊維補強モルタル）の硬化体からなる板状部材を用いているため、耐久性に優れている。特に、補強用の部材として鋼板を用いる場合に比べて、補強用の部材の付け替えや防錆のための塗装の必要がなく、維持管理の労力の軽減、及びコストの削減を図ることができる。
また、本発明によると、特定の材料を含む配合物（超高強度繊維補強モルタル）の硬化体からなる板状部材を用いているため、通常のモルタルに比べて、板状部材の厚さを小さくしても、大きな剛性、及び、荷重による降伏に対する十分な抵抗性を確保することができ、補強用の資材の軽量化を図ることができる。
また、本発明によると、板状部材を鋼桁の表面に固着させるという簡易な作業により、鋼桁の補強構造を構築することができ、打設作業を要しない等の点で施工性に優れる。
さらに、本発明によると、特定の材料を含む配合物（超高強度繊維補強モルタル）の硬化体からなる板状部材を用いているため、耐久性に優れている。特に、補強用の部材として鋼板を用いる場合に比べて、補強用の部材の付け替えや防錆のための塗装の必要がなく、維持管理の労力の軽減、及びコストの削減を図ることができる。
まず、本発明で用いる板状部材の材料について説明する。
本発明で用いる板状部材は、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水、を含む配合物の硬化体からなる。
（Ａ）セメントの種類としては、特に限定されないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において、硬化体の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、配合物の流動性（施工性）を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
本発明で用いる板状部材は、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水、を含む配合物の硬化体からなる。
（Ａ）セメントの種類としては、特に限定されないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において、硬化体の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、配合物の流動性（施工性）を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
（Ｂ）微粒子のＢＥＴ比表面積は、５〜２５ｍ２／ｇ、好ましくは７〜１５ｍ２／ｇである。ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、硬化体の強度、緻密性や耐衝撃性等が低下する。一方、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下する。
本発明で用いられる（Ｂ）微粒子としては、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、石灰石粉末等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、好適に用いられる。また、被粉砕性や流動性等の観点から、石灰石粉末も好適に用いられる。
（Ｂ）微粒子の配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部である。該配合量が５質量部未満であると、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下するため好ましくない。該配合量が５０質量部を超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下するため好ましくない。また、該配合量が前記の数値範囲外では、剛性を向上させることが困難であり、また、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがある。
本発明で用いられる（Ｂ）微粒子としては、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、石灰石粉末等が挙げられる。一般に、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであり、粉砕等をする必要がないので、好適に用いられる。また、被粉砕性や流動性等の観点から、石灰石粉末も好適に用いられる。
（Ｂ）微粒子の配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部である。該配合量が５質量部未満であると、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下するため好ましくない。該配合量が５０質量部を超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下するため好ましくない。また、該配合量が前記の数値範囲外では、剛性を向上させることが困難であり、また、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがある。
（Ｃ）無機粉末のブレーン比表面積は、３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、好ましくは４，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは５，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。該値が３，５００ｃｍ２／ｇ未満であると、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等が低下する。該値が１０，０００ｃｍ２／ｇを超えると、配合物の流動性の低下や、得られる硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等の低下や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
本発明で用いられる（Ｃ）無機粉末としては、セメント以外の無機粒子、例えば、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、フライアッシュ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化体の品質安定性の点で好ましく用いられる。
（Ｃ）無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。（Ｃ）無機粉末の配合量が、上記範囲外であると、配合物の流動性の低下や、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等の低下や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
本発明で用いられる（Ｃ）無機粉末としては、セメント以外の無機粒子、例えば、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、スラグ、フライアッシュ、石灰石粉末、石英粉末は、コストの点や硬化体の品質安定性の点で好ましく用いられる。
（Ｃ）無機粉末の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。（Ｃ）無機粉末の配合量が、上記範囲外であると、配合物の流動性の低下や、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性等の低下や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
（Ｄ）細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、及びこれらの混合物が挙げられる。
（Ｄ）細骨材の最大粒径は、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。細骨材の最大粒径が２ｍｍを超えると、硬化体の強度が低下することがあり、また、硬化体を薄肉化（例えば厚さ５〜３０ｍｍ）することも困難となる。
（Ｄ）細骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは８０〜１８０質量部である。（Ｄ）細骨材の配合量が上記範囲外であると、硬化体の強度の低下や、収縮の増大や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
（Ｄ）細骨材の最大粒径は、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。細骨材の最大粒径が２ｍｍを超えると、硬化体の強度が低下することがあり、また、硬化体を薄肉化（例えば厚さ５〜３０ｍｍ）することも困難となる。
（Ｄ）細骨材の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは８０〜１８０質量部である。（Ｄ）細骨材の配合量が上記範囲外であると、硬化体の強度の低下や、収縮の増大や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
（Ｅ）減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系又はポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。中でも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が好ましく用いられる。減水剤を配合することにより、配合物の流動性や、得られる硬化体の強度及び緻密性等を向上させることができる。
（Ｅ）減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して固形分換算で、好ましくは０．１〜４．０質量部、より好ましくは０．１〜１．０質量部である。該配合量が０．１質量部未満では、配合物の混練が困難となるうえ、流動性が極端に低くなるため成形が困難となる。該配合量が４．０質量部を超えると、配合物の材料分離や、得られる硬化体の強度及び緻密性の低下や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
（Ｅ）減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して固形分換算で、好ましくは０．１〜４．０質量部、より好ましくは０．１〜１．０質量部である。該配合量が０．１質量部未満では、配合物の混練が困難となるうえ、流動性が極端に低くなるため成形が困難となる。該配合量が４．０質量部を超えると、配合物の材料分離や、得られる硬化体の強度及び緻密性の低下や、鋼桁の降伏に対する抵抗性の低下などを招くことがあり、また、剛性を向上させることが困難である。
（Ｆ）繊維としては、金属繊維、有機質繊維、炭素繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも鋼繊維は、高強度であり、低コストでしかも入手し易いなどの点で好ましく用いられる。
金属繊維は、直径が０．０１〜１．０ｍｍでかつ長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。該直径が０．０１ｍｍ未満であると、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に破断しやすくなる。該直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。また、該長さが２ｍｍ未満では、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。該長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールを生じやすくなる。
金属繊維の配合量は、セメント組成物の全体積中、好ましくは０．１〜４．０％、より好ましくは０．５〜３．０％、特に好ましくは０．７〜３．０％である。該配合量が０．１％未満では、硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーが小さくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。該配合量が４．０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となるため、得られる硬化体の強度、破壊エネルギー等が小さくなり、また、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果も低下する。
金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも鋼繊維は、高強度であり、低コストでしかも入手し易いなどの点で好ましく用いられる。
金属繊維は、直径が０．０１〜１．０ｍｍでかつ長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。該直径が０．０１ｍｍ未満であると、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に破断しやすくなる。該直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。また、該長さが２ｍｍ未満では、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。該長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールを生じやすくなる。
金属繊維の配合量は、セメント組成物の全体積中、好ましくは０．１〜４．０％、より好ましくは０．５〜３．０％、特に好ましくは０．７〜３．０％である。該配合量が０．１％未満では、硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーが小さくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。該配合量が４．０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となるため、得られる硬化体の強度、破壊エネルギー等が小さくなり、また、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果も低下する。
有機質繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。中でも、強度、コストや入手のし易さ等の観点から、ビニロン繊維が好ましい。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
有機質繊維、炭素繊維は、直径が０．００５〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。該直径が０．００５ｍｍ未満では、繊維自身の耐力が不足し、張力を受けた際に破断し易くなる。該直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、破壊エネルギー等を向上させる効果が低下する。該長さが２ｍｍ未満では、マトリックスに対する付着力が低下して、破壊エネルギー等を向上させる効果が低下する。該直径が３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じ易くなる。
有機質繊維又は炭素繊維の配合量は、セメント組成物の全体積中、好ましくは０．５〜１０％、より好ましくは１．０〜７．０％、特に好ましくは１．５〜５．０％である。該配合量が０．５％未満では、硬化体の破壊エネルギーが小さくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。該配合量が１０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となるため、得られる硬化体の強度、破壊エネルギー等が小さくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。
炭素繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が挙げられる。
有機質繊維、炭素繊維は、直径が０．００５〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。該直径が０．００５ｍｍ未満では、繊維自身の耐力が不足し、張力を受けた際に破断し易くなる。該直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、破壊エネルギー等を向上させる効果が低下する。該長さが２ｍｍ未満では、マトリックスに対する付着力が低下して、破壊エネルギー等を向上させる効果が低下する。該直径が３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じ易くなる。
有機質繊維又は炭素繊維の配合量は、セメント組成物の全体積中、好ましくは０．５〜１０％、より好ましくは１．０〜７．０％、特に好ましくは１．５〜５．０％である。該配合量が０．５％未満では、硬化体の破壊エネルギーが小さくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。該配合量が１０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となるため、得られる硬化体の強度、破壊エネルギー等が小さくなり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果が低下する。
（Ｇ）水としては、水道水等を用いることができる。
配合物における水／セメント比は、配合物の流動性や、硬化体の強度、耐久性、緻密性、耐衝撃性等の観点から、好ましくは１０〜３０質量％、より好ましくは１５〜２５質量％である。該比が１０質量％未満では、配合物の混練が困難であるうえ、流動性が極端に小さくなるので、成形が困難となる。該比が３０質量％を超えると、硬化体の強度や緻密性等が低下することがあり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果も低下する。
配合物における水／セメント比は、配合物の流動性や、硬化体の強度、耐久性、緻密性、耐衝撃性等の観点から、好ましくは１０〜３０質量％、より好ましくは１５〜２５質量％である。該比が１０質量％未満では、配合物の混練が困難であるうえ、流動性が極端に小さくなるので、成形が困難となる。該比が３０質量％を超えると、硬化体の強度や緻密性等が低下することがあり、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果も低下する。
配合物は、繊維状粒子及び／又は薄片状粒子を含むことができる。繊維状粒子及び／又は薄片状粒子を用いることにより、硬化体の靭性を高めることができる。
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が挙げられる。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。
繊維状粒子及び／又は薄片状粒子は、平均粒度が１ｍｍ以下であることが好ましい。このような粒度を有する粒子を用いることによって、硬化体の靭性を向上させることができる。平均粒度が１ｍｍを超えると、配合物の流動性や硬化体の強度等が低下するため好ましくない。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。
繊維状粒子及び／又は薄片状粒子の配合量（これら２種の粒子を併用する場合は、その合計量）は、セメント１００質量部に対して、好ましくは３５質量部以下、より好ましくは０．１〜２０質量部である。繊維状粒子及び／又は薄片状粒子の配合量を上記範囲内とすることにより、配合物の流動性や、硬化体の靭性等を高めることができる。
なお、繊維状粒子としては、硬化体の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ことが好ましい。
繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が挙げられる。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。
繊維状粒子及び／又は薄片状粒子は、平均粒度が１ｍｍ以下であることが好ましい。このような粒度を有する粒子を用いることによって、硬化体の靭性を向上させることができる。平均粒度が１ｍｍを超えると、配合物の流動性や硬化体の強度等が低下するため好ましくない。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。
繊維状粒子及び／又は薄片状粒子の配合量（これら２種の粒子を併用する場合は、その合計量）は、セメント１００質量部に対して、好ましくは３５質量部以下、より好ましくは０．１〜２０質量部である。繊維状粒子及び／又は薄片状粒子の配合量を上記範囲内とすることにより、配合物の流動性や、硬化体の靭性等を高めることができる。
なお、繊維状粒子としては、硬化体の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ことが好ましい。
本発明において、配合物の混練方法は、特に限定されるものではなく、通常の方法を用いることができる。また、混練に用いる装置も、特に限定されず、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよいが、例えば、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等が用いられる。
配合物の成形・養生方法も、特に限定されるものではないが、硬化体（板状部材）の生産性、強度発現性等を考慮すると、一次養生及び二次養生を行う方法が好ましい。このような方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
まず、混練した配合物を所定の型枠を用いて成形し、一次養生を行う。ここで、成形方法としては、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の慣用の成形方法を採用することができる。一次養生の方法としては、型枠に混練した配合物を収容した状態で、５〜４０℃で所定時間、例えば３〜４８時間静置する方法が挙げられる。一次養生終了後、脱型し、その後、二次養生を行い、硬化体（板状部材）を製造する。一次養生後の脱型時の硬化体の圧縮強度は、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２未満であると、脱型が困難となる。二次養生の方法としては、例えば、７５〜９５℃で１０〜４８時間蒸気養生する方法が挙げられる。
配合物の成形・養生方法も、特に限定されるものではないが、硬化体（板状部材）の生産性、強度発現性等を考慮すると、一次養生及び二次養生を行う方法が好ましい。このような方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
まず、混練した配合物を所定の型枠を用いて成形し、一次養生を行う。ここで、成形方法としては、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の慣用の成形方法を採用することができる。一次養生の方法としては、型枠に混練した配合物を収容した状態で、５〜４０℃で所定時間、例えば３〜４８時間静置する方法が挙げられる。一次養生終了後、脱型し、その後、二次養生を行い、硬化体（板状部材）を製造する。一次養生後の脱型時の硬化体の圧縮強度は、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２未満であると、脱型が困難となる。二次養生の方法としては、例えば、７５〜９５℃で１０〜４８時間蒸気養生する方法が挙げられる。
得られる硬化体は、好ましくは１２０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１３０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは１４０Ｎ／ｍｍ２以上の圧縮強度と、好ましくは２０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２３Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは２５Ｎ／ｍｍ２以上の曲げ強度とを発現するものである。これにより、当該硬化体からなる板状部材は、鋼桁に対して十分な補強効果を発揮することができる。
また、本発明で用いる板状部材の厚さは、好ましくは５〜３０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、特に好ましくは５〜１５ｍｍである。該厚さが５ｍｍ未満では、製造が困難になるとともに、板状部材に反り等の変形が生じることがある。また、この場合、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果も低下する。該厚さが３０ｍｍを超えると、板状部材の重量が大きくなるために、鋼桁への貼り付け作業が困難となり、また、材料費が高くなるため好ましくない。
また、本発明で用いる板状部材の厚さは、好ましくは５〜３０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、特に好ましくは５〜１５ｍｍである。該厚さが５ｍｍ未満では、製造が困難になるとともに、板状部材に反り等の変形が生じることがある。また、この場合、剛性、及び、鋼桁の降伏に対する抵抗性を向上させる効果も低下する。該厚さが３０ｍｍを超えると、板状部材の重量が大きくなるために、鋼桁への貼り付け作業が困難となり、また、材料費が高くなるため好ましくない。
本発明で用いる板状部材の長さは、取付け時の作業性の観点から、好ましくは２００ｃｍ以内、より好ましくは１８０ｃｍ以内、特に好ましくは１５０ｃｍ以内である。
本発明で用いる板状部材の長さの下限値は、小さ過ぎると、板状部材を多数用いる必要が生じ、取付け作業が煩雑になることがあるので、好ましくは１５ｃｍ以上、より好ましくは２０ｃｍ以上である。
本発明で用いる板状部材の幅は、取付け時の作業性の観点から、好ましくは１００ｃｍ以内、より好ましくは９０ｃｍ以内、特に好ましくは８０ｃｍ以内である。
本発明で用いる板状部材の幅の下限値は、小さ過ぎると、板状部材を多数用いる必要が生じ、取付け作業が煩雑になることがあるので、好ましくは５ｃｍ以上、より好ましくは１０ｃｍ以上である。
板状部材の長さ及び幅の好ましい一例は、長さが５０〜１５０ｃｍで、かつ、幅が１０〜８０ｃｍである。
なお、本明細書において、長さは、幅以上の寸法を有するものとする。
本発明で用いる板状部材の長さの下限値は、小さ過ぎると、板状部材を多数用いる必要が生じ、取付け作業が煩雑になることがあるので、好ましくは１５ｃｍ以上、より好ましくは２０ｃｍ以上である。
本発明で用いる板状部材の幅は、取付け時の作業性の観点から、好ましくは１００ｃｍ以内、より好ましくは９０ｃｍ以内、特に好ましくは８０ｃｍ以内である。
本発明で用いる板状部材の幅の下限値は、小さ過ぎると、板状部材を多数用いる必要が生じ、取付け作業が煩雑になることがあるので、好ましくは５ｃｍ以上、より好ましくは１０ｃｍ以上である。
板状部材の長さ及び幅の好ましい一例は、長さが５０〜１５０ｃｍで、かつ、幅が１０〜８０ｃｍである。
なお、本明細書において、長さは、幅以上の寸法を有するものとする。
次に、本発明の鋼桁の補強構造について説明する。
本発明の鋼桁の補強構造は、鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、前記の配合物の硬化体からなる板状部材が固着されているものである。
本発明で用いられる板状部材は、鋼桁の降伏の発生が予想される領域の少なくとも一部を覆うように配設されていることが望ましい。
なお、降伏は、腹板の中央部付近から開始し、その後、対角線上に伸展し、次いで、対角線の両末端まで伸展した降伏帯が、該対角線と垂直の方向に拡幅され、最終的に、腹板の崩壊に至るという経緯を辿る。
本発明で用いられる板状部材は、鉛直方向に延びるように配設されていることが望ましい。このように配設することによって、鉛直方向の荷重（例えば、橋梁上の通行車両による鉛直下方への荷重）に対して、優れた降伏抵抗性を発揮することができる。
本発明で用いる板状部材は、十分な補強効果を得る観点から、腹板（ただし、フランジまたは垂直補剛材によって積層されている部分を除く。）の面積の１０％以上を覆うことが好ましく、２０％以上を覆うことがより好ましく、３０％以上を覆うことが特に好ましい。また、フランジ及び垂直補剛材によって囲まれた矩形の腹板の部分は、１枚の板状部材のみを用いて補強してもよいし、複数の板状部材を用いて補強してもよい。
本発明の鋼桁の補強構造は、鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、前記の配合物の硬化体からなる板状部材が固着されているものである。
本発明で用いられる板状部材は、鋼桁の降伏の発生が予想される領域の少なくとも一部を覆うように配設されていることが望ましい。
なお、降伏は、腹板の中央部付近から開始し、その後、対角線上に伸展し、次いで、対角線の両末端まで伸展した降伏帯が、該対角線と垂直の方向に拡幅され、最終的に、腹板の崩壊に至るという経緯を辿る。
本発明で用いられる板状部材は、鉛直方向に延びるように配設されていることが望ましい。このように配設することによって、鉛直方向の荷重（例えば、橋梁上の通行車両による鉛直下方への荷重）に対して、優れた降伏抵抗性を発揮することができる。
本発明で用いる板状部材は、十分な補強効果を得る観点から、腹板（ただし、フランジまたは垂直補剛材によって積層されている部分を除く。）の面積の１０％以上を覆うことが好ましく、２０％以上を覆うことがより好ましく、３０％以上を覆うことが特に好ましい。また、フランジ及び垂直補剛材によって囲まれた矩形の腹板の部分は、１枚の板状部材のみを用いて補強してもよいし、複数の板状部材を用いて補強してもよい。
本発明において、鋼桁の腹板の両面の少なくとも互いに重なり合う部分を有する領域に、一対の板状部材を配設することが望ましい。例えば、鋼桁の腹板の一方の面の中央部分に１枚の板状部材を配設するとともに（図２参照）、その反対側の他方の面の中央部分にも同様に１枚の板状部材を配設すれば、鉛直方向の荷重に対して座屈が生じ難くなり、より優れた降伏抵抗性を発揮することができる。
本発明で用いる板状部材は、鋼桁の腹板の表面との間に、接着剤層を介在させて固着されることが好ましい。この場合、板状部材の固着作業を、補強対象物である鋼桁を傷付けることなく、容易かつ迅速に行なうことができる。
接着剤層を形成するための接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤等の合成樹脂系接着剤が挙げられる。エポキシ樹脂系接着剤の市販品としては、コニシ社製の「Ｅ２５６」、「Ｅ２５８」等が挙げられる。
本発明においては、接着剤とともに、アンカーを使用することもできる。
板状部材を固着させる際に、腹板の固着対象領域をブラスト処理することが望ましい。ブラスト処理によって、腹板の表面が粗化され、固着強度を向上させることができる。
本発明で用いる板状部材は、鋼桁の腹板の表面との間に、接着剤層を介在させて固着されることが好ましい。この場合、板状部材の固着作業を、補強対象物である鋼桁を傷付けることなく、容易かつ迅速に行なうことができる。
接着剤層を形成するための接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤等の合成樹脂系接着剤が挙げられる。エポキシ樹脂系接着剤の市販品としては、コニシ社製の「Ｅ２５６」、「Ｅ２５８」等が挙げられる。
本発明においては、接着剤とともに、アンカーを使用することもできる。
板状部材を固着させる際に、腹板の固着対象領域をブラスト処理することが望ましい。ブラスト処理によって、腹板の表面が粗化され、固着強度を向上させることができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［１．材料の準備］
配合物の材料として、以下に示すものを使用した。
（Ａ）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（Ｂ）微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ）
（Ｃ）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積７，０００ｃｍ２／ｇ）
（Ｄ）細骨材：珪砂５号（最大粒径０．６ｍｍ以下）
（Ｅ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（Ｆ）金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
（Ｇ）水：水道水
［１．材料の準備］
配合物の材料として、以下に示すものを使用した。
（Ａ）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（Ｂ）微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ）
（Ｃ）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積７，０００ｃｍ２／ｇ）
（Ｄ）細骨材：珪砂５号（最大粒径０．６ｍｍ以下）
（Ｅ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（Ｆ）金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
（Ｇ）水：水道水
［２．配合物の調製、及び、硬化体の物性の測定］
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３５質量部、細骨材１０５質量部、減水剤０．８質量部（固形分換算）、水２２質量部、及び鋼繊維（鋼繊維の量は、セメント組成物の全体積の２％となるように定めた。）を、二軸練りミキサに投入し、混練して配合物を得た。得られた配合物のフロー値（０打ち）は２７０ｍｍであった。
なお、配合物のフロー値（０打ち）は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法において、１５回の落下運動を行わずに測定した値である。
次いで、上記配合物を用いて硬化体を製造し、圧縮強度及び曲げ強度測定用の試供体とした。
具体的には、上記配合物を、所定の型枠（圧縮強度測定用の型枠；φ５０×１００ｍｍ、曲げ強度測定用の型枠；４×４×１６ｃｍ）を用いて成形し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、硬化体を得た。そして、得られた硬化体の圧縮強度及び曲げ強度を、各々、「ＪＩＳ Ａ １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した。
その結果は、圧縮強度２１０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度４７Ｎ／ｍｍ２であった。
なお、結果は、硬化体３本に対する平均値である。
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３５質量部、細骨材１０５質量部、減水剤０．８質量部（固形分換算）、水２２質量部、及び鋼繊維（鋼繊維の量は、セメント組成物の全体積の２％となるように定めた。）を、二軸練りミキサに投入し、混練して配合物を得た。得られた配合物のフロー値（０打ち）は２７０ｍｍであった。
なお、配合物のフロー値（０打ち）は、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法において、１５回の落下運動を行わずに測定した値である。
次いで、上記配合物を用いて硬化体を製造し、圧縮強度及び曲げ強度測定用の試供体とした。
具体的には、上記配合物を、所定の型枠（圧縮強度測定用の型枠；φ５０×１００ｍｍ、曲げ強度測定用の型枠；４×４×１６ｃｍ）を用いて成形し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、硬化体を得た。そして、得られた硬化体の圧縮強度及び曲げ強度を、各々、「ＪＩＳ Ａ １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」、「ＪＩＳ Ｒ ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した。
その結果は、圧縮強度２１０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度４７Ｎ／ｍｍ２であった。
なお、結果は、硬化体３本に対する平均値である。
［３．鋼桁の準備］
鋼Ｉ桁供試体（断面がＩ字形状である鋼桁）を準備した。なお、鋼Ｉ桁供試体は、せん断破壊が先行するように土木学会発行「座屈設計ガイドライン」に従って設計した。
鋼Ｉ桁供試体の材料特性を表１に、鋼Ｉ桁供試体の構造及び寸法を図１に示す。
図１中、左側の平面図において、鋼Ｉ桁供試体１は、腹板２と、腹板２の上端及び下端に取り付けたフランジ３と、腹板２の上端と下端を結ぶように取り付けた垂直補剛材４を備えている。また、腹板２と、フランジ３及び垂直補剛材４は、高力ボルト５を用いて摩擦接合で固着されている。
図１中、右側の側面図は、腹板２、及び、腹板２の上端及び下端に取り付けたフランジ３を示すものである。垂直補剛材４の図示は省略している。
なお、フランジ３及び垂直補剛材４は、山形鋼（６５×６５×６ｍｍ）である。高力ボルト５は、呼び寸法が「Ｍ１６」、種類が「Ｆ１０Ｔ」のものである。
鋼Ｉ桁供試体（断面がＩ字形状である鋼桁）を準備した。なお、鋼Ｉ桁供試体は、せん断破壊が先行するように土木学会発行「座屈設計ガイドライン」に従って設計した。
鋼Ｉ桁供試体の材料特性を表１に、鋼Ｉ桁供試体の構造及び寸法を図１に示す。
図１中、左側の平面図において、鋼Ｉ桁供試体１は、腹板２と、腹板２の上端及び下端に取り付けたフランジ３と、腹板２の上端と下端を結ぶように取り付けた垂直補剛材４を備えている。また、腹板２と、フランジ３及び垂直補剛材４は、高力ボルト５を用いて摩擦接合で固着されている。
図１中、右側の側面図は、腹板２、及び、腹板２の上端及び下端に取り付けたフランジ３を示すものである。垂直補剛材４の図示は省略している。
なお、フランジ３及び垂直補剛材４は、山形鋼（６５×６５×６ｍｍ）である。高力ボルト５は、呼び寸法が「Ｍ１６」、種類が「Ｆ１０Ｔ」のものである。
［実施例１］
上記「２．配合物の調製、及び、硬化体の物性の測定」で調製した配合物と同様の配合物を用いて、７×２００×４８０ｍｍの型枠を用いて成形し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、板状部材（長さ４８０ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ７ｍｍ）を得た。
図２（図１の平面図の左半分を示す。）に示すように、得られた板状部材９を、接着剤を用いて、腹板２の両面の各々の中央に接着した。板状部材９の数は、一方の面に２枚、他方の面に２枚の合計４枚である（図１、図２参照）。なお、接着前に、腹板２の接着面はブラスト処理し、板状部材の接着面はグラインダによって表面処理した。接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤（コニシ社製の「Ｅ２５８」）を用いた。接着作業は、腹板２と板状部材９の両方に接着剤を塗布した後に、腹板２と板状部材９を圧着して固定し、その状態で２４時間静置することにより行なった。
図１に示すように、得られた補強供試体に対して、２，０００ｋＮ万能試験機を用いて、４点曲げ載荷試験を行ない、載荷点７の直下の変位を測定した。図１中、載荷点７は、補強供試体の上部中央付近の２箇所であり、支点６は、補強供試体の下部両端付近の２箇所である。
実験により得られた降伏せん断力（降伏時の荷重）、及び最大荷重時のせん断力（座屈時の荷重）を表２に、初期剛性を表３に示す。
［比較例１］
鋼Ｉ桁供試体に対して板状部材を貼り付けない以外は実施例１と同様にして、４点曲げ載荷試験を行なった。結果を表２及び表３に示す。
なお、表２及び表３中、「増加率」は、比較例１の値に対する実施例１の値の比を示す。
上記「２．配合物の調製、及び、硬化体の物性の測定」で調製した配合物と同様の配合物を用いて、７×２００×４８０ｍｍの型枠を用いて成形し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、板状部材（長さ４８０ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ７ｍｍ）を得た。
図２（図１の平面図の左半分を示す。）に示すように、得られた板状部材９を、接着剤を用いて、腹板２の両面の各々の中央に接着した。板状部材９の数は、一方の面に２枚、他方の面に２枚の合計４枚である（図１、図２参照）。なお、接着前に、腹板２の接着面はブラスト処理し、板状部材の接着面はグラインダによって表面処理した。接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤（コニシ社製の「Ｅ２５８」）を用いた。接着作業は、腹板２と板状部材９の両方に接着剤を塗布した後に、腹板２と板状部材９を圧着して固定し、その状態で２４時間静置することにより行なった。
図１に示すように、得られた補強供試体に対して、２，０００ｋＮ万能試験機を用いて、４点曲げ載荷試験を行ない、載荷点７の直下の変位を測定した。図１中、載荷点７は、補強供試体の上部中央付近の２箇所であり、支点６は、補強供試体の下部両端付近の２箇所である。
実験により得られた降伏せん断力（降伏時の荷重）、及び最大荷重時のせん断力（座屈時の荷重）を表２に、初期剛性を表３に示す。
［比較例１］
鋼Ｉ桁供試体に対して板状部材を貼り付けない以外は実施例１と同様にして、４点曲げ載荷試験を行なった。結果を表２及び表３に示す。
なお、表２及び表３中、「増加率」は、比較例１の値に対する実施例１の値の比を示す。
表２及び表３から、本発明の補強構造を有する鋼Ｉ桁供試体（実施例１）は、本発明の補強構造を有しない鋼Ｉ桁供試体（比較例１）に比べて、初期剛性（表３）、及び、降伏に対する抵抗性（表２）が大きく向上していることがわかる。
１ 鋼Ｉ桁供試体
２ 腹板
３ フランジ
４ 垂直補剛材
５ 高力ボルト
６ 支点
７ 載荷点
９ 板状部材
２ 腹板
３ フランジ
４ 垂直補剛材
５ 高力ボルト
６ 支点
７ 載荷点
９ 板状部材
Claims (8)
- 鋼桁の補強構造であって、上記鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなる板状部材が固着されていることを特徴とする鋼桁の補強構造。
- 上記板状部材は、降伏の発生が予想される領域の少なくとも一部を覆うように配設されている請求項１に記載の鋼桁の補強構造。
- 上記板状部材は、鉛直方向に延びるように配設されている請求項１又は２に記載の鋼桁の補強構造。
- 上記板状部材は、上記鋼桁の腹板の表面との間に、接着剤層を介在させて固着されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼桁の補強構造。
- 上記板状部材は、５〜３０ｍｍの厚さを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼桁の補強構造。
- 上記鋼桁の腹板の両面の少なくとも互いに重なり合う部分を有する領域に、一対の板状部材が配設されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼桁の補強構造。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼桁の補強構造を構築するための方法であって、上記鋼桁の腹板の表面の少なくとも一部に、上記板状部材を、接着剤を用いて貼付することを特徴とする鋼桁の補強構造の構築方法。
- 上記板状部材の貼付の前に、上記鋼桁の腹板の表面をブラスト処理する請求項７に記載の鋼桁の補強構造の構築方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2012052293A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Nagaoka Univ Of Technology | 鋼板の繊維強化樹脂補修補強構造および補修補強方法 |
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