JP2013096182A

JP2013096182A - 建造物の躯体補強工法

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Publication number: JP2013096182A
Application number: JP2011241875A
Authority: JP
Inventors: Eiji Makitani; 栄次槇谷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-20

Abstract

【課題】より強度の向上が図られる建造物の躯体補強工法を提供する。
【解決手段】既設の柱（躯体）１の表面にモルタル２１Ａを塗布する一次モルタル施工工程と、モルタル２１Ａの表面に、含有セメントが微粒子あるいは超微粒子である微細モルタル３１Ａを塗布する二次モルタル施工工程と、微細モルタル３１Ａの表面に繊維シート４１を張って接着する繊維シート施工工程と、繊維シート４１の表面に微細モルタル３１Ｂを塗布する三次モルタル施工工程とを含む躯体補強工法とする。柱１にかかる応力を、モルタル２１Ａおよび微細モルタル３１Ａを介して抵抗力が高い繊維シート４１に伝播しやすくし、補強強度の向上を図る。
【選択図】図３

Description

本発明は、ビル等のコンクリート建造物の躯体を補強する工法に関する。

既設のコンクリート建造物の躯体（柱、梁、床、壁など）は、耐震性の向上等を図るために強度および靭性等の強度を向上させる補強が実施される場合がある。従来の補強工法としては、躯体の表面にモルタルを塗布して補強する工法（特許文献１）や、躯体の周囲に配設した鋼板と躯体との間の空隙にモルタル等の固化材を充填して補強する工法（特許文献２）などが知られている。

特開２０１０−１５９６１１号公報特開２００６−０６３６０８号公報

上記従来工法では強度向上の増大に限界があり、より強度の向上が図られる補強工法の開発が望まれた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、より強度の向上が図られる建造物の躯体補強工法を提供することにある。

本発明の建造物の躯体補強工法は、既設のコンクリート構造物の表面にモルタルを塗布する一次モルタル施工工程と、前記モルタルの表面に、含有セメントが微粒子状（微粒子あるいは超微粒子）である微細モルタルを塗布する二次モルタル施工工程と、前記微細モルタルの表面に、繊維シートを張って接着する繊維シート施工工程と、前記繊維シートの表面に前記微細モルタルを塗布する三次モルタル施工工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の建造物の躯体補強工法は、既設のコンクリート構造物の周囲に補強材を埋設した固化材層を形成する固化材層施工工程と、前記固化材の表面にモルタルを塗布する一次モルタル施工工程と、前記モルタルの表面に、含有セメントが微粒子状（微粒子あるいは超微粒子）である微細モルタルを塗布する二次モルタル施工工程と、前記微細モルタルの表面に、繊維シートを張って接着する繊維シート施工工程と、前記繊維シートの表面に前記微細モルタルを塗布する三次モルタル施工工程とを含むことを特徴とする。この工法では、前記固化材に補強材を埋設する形態を含む。

本発明によれば、躯体にかかる引っ張りやせん断等の応力が、一次モルタル施工工程で塗布されたモルタルおよび二次モルタル施工工程で塗布された微細モルタルを経て繊維シートに伝わる。繊維シートは微細モルタルを介し高い結合力でモルタルに結合し、したがって躯体にかかる応力は、モルタルおよび微細モルタルにひび割れ等の損傷を生じさせることなく繊維シートに伝播しやすい。すなわち、応力の多くを繊維シートで受けることになる。繊維シートは引っ張りやせん断等の応力に対する抵抗力が高く、このため躯体は高い強度で補強される。繊維シートは、表面に塗布される微細モルタルで補強され、外側から繊維シートにかかる応力に対する抵抗力も確保される。

本発明では、強度向上を図るために、前記三次モルタル施工工程の後に、該三次モルタル施工工程で塗布した前記微細モルタルの表面にモルタルを塗布する四次モルタル施工工程を実施する形態を含む。

また、本発明では、モルタルの強度向上を図るために、前記一次モルタル施工工程または前記三次モルタル施工工程においては、塗布したモルタルの表面にメッシュ状繊維を貼り付ける工程を少なくとも１回施す形態を含む。

また、本発明では、モルタルの強度向上を図るために、前記モルタルが、ポリマーセメントモルタルまたは繊維含有モルタル、もしくはこれらポリマーセメントモルタルおよび繊維含有モルタルの混合物である形態を含む。

本発明の二次および三次のモルタル施工工程で用いられる微細モルタルとは、含有セメントの粒径が通常のものより微細なモルタルを言い、その微細モルタルは、含有セメントの平均粒径が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２〜５μｍの微粒子あるいは超微粒子のものとされる。本発明の一次および四次のモルタル施工工程で用いられるモルタルは含有セメントが通常の粒径のものであり、平均粒径が例えば９０μｍ以下程度とされる。

本発明によれば、より強度の向上が図られる建造物の躯体補強工法が提供されるといった効果を奏する。

建造物の躯体の一例を示す側面図である。本発明の第１実施形態の補強工法で補強された柱（躯体）の断面図である。第１実施形態の補強工法で形成される補強層の形成工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す断面図である。本発明の第２実施形態の補強工法で補強された柱（躯体）の断面図である。第２実施形態の補強工法で形成される補強層を示す一部断面図である。本発明の第３実施形態の補強工法で補強された柱・梁接合部（躯体）の断面図である。図６の要部拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、ビル等の鉄筋コンクリート造からなる既設建造物の一部を示しており、この建造物は、柱１、壁２、梁３、床スラブ４等の躯体を有している。

［１］第１実施形態
ここでは、本発明を柱１の補強に適用した工法を第１実施形態として説明する。図２は、柱１の表面全面に第１実施形態による補強層１１が形成された状態を示している。補強層１１は、以下のようにして形成される。

はじめに、図３（ａ）に示すように、柱１の表面の全面、もしくは必要箇所に、モルタル２１Ａを塗布する（一次モルタル施工工程）。モルタル２１Ａはセメントと砂の混合物を水で練ったものであるが、この場合には型枠内に流し込むのではなく柱１の表面に塗布するため、比較的流動性の低い硬めのものとする。また、モルタル２１Ａの塗布厚さは、例えば３〜５ｍｍ程度とする。

次に、図３（ｂ）に示すように、モルタル２１Ａの表面に、含有セメントが微粒子あるいは超微粒子である微細モルタル３１Ａを塗布する（二次モルタル施工工程）。微細モルタル３１Ａは、含有セメントの平均粒径が通常のものより微細なモルタルであり、含有セメントは、平均粒径が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２〜５μｍのものとされる。微細モルタル３１Ａの塗布厚さは、例えば１〜３ｍｍ程度とする。

次に、図３（ｃ）に示すように、微細モルタル３１Ａの表面に、繊維シート４１を張って接着する（繊維シート施工工程）。繊維シート４１は、繊維材料を連続する帯状に成形して接着剤を含浸させたものが用いられ、微細モルタル３１Ａの表面に巻き付けることで、含浸する接着剤によって巻き付けと同時に微細モルタル３１Ａの表面に接着される。繊維材料は、例えばポリエチレン、カーボン、ガラス、ビニロン、アラミド等からなるものが挙げられるが、耐アルカリ性に優れたポリエチレンおよびカーボンが好適とされる。

次に、図３（ｄ）に示すように、繊維シート４１の表面に、微細モルタル３１Ｂを二次モルタル施工工程と同じ要領で塗布する（三次モルタル施工工程）。微細モルタル３１Ｂは微細モルタル３１Ａと同じものであるが。ここでは層を区分けするためにＡ，Ｂを付している。

次に、三次モルタル施工工程で塗布した微細モルタル３１Ｂの表面に、モルタル２１Ａと同じ通常のモルタル２１Ｂを一次モルタル施工工程と同じ要領で塗布する（四次モルタル施工工程）。四次モルタル施工工程は仕上げ工程であり、モルタル２１Ｂの表面は仕上げ表面に施工される。

第１実施形態の補強工法は以上の通りであり、柱１の表面には、モルタル２１Ａ，微細モルタル３１Ａ、および微細モルタル３１Ｂ，モルタル２１Ｂで繊維シート４１を挟んだサンドイッチ構造の補強層１１が形成される。この補強層１１の全体の厚さは、例えば１０〜３０ｍｍ程度とされる。

本実施形態によれば、柱１にかかる引っ張りやせん断等の応力が、一次モルタル施工工程で塗布されたモルタル２１Ａおよび二次モルタル施工工程で塗布された微細モルタル３１Ａを経て繊維シート４１に伝わる。繊維シート４１は微細モルタル３１Ａを介し高い結合力または付着力でモルタル２１Ａに結合し、したがって柱１にかかる応力は、モルタル２１Ａおよび微細モルタル３１Ａにひび割れ等の損傷を生じさせることなく繊維シート４１に伝播しやすい。すなわち、応力の多くを繊維シート４１で受けることになる。

繊維シート４１は引っ張りやせん断等の応力に対する抵抗力が高く、このため柱１は高い強度で補強される。繊維シート４１は、外側に塗布される微細モルタル３１Ｂにより補強され、さらにその微細モルタル３１Ｂはモルタル２１Ｂにより補強される。このため、外側から繊維シート４１にかかる応力に対する抵抗力も十分に強いものとなる。

上記工程において、モルタルに対して次のモルタルを上塗りする際（例えば、一次モルタル施工工程で通常のモルタル２１Ａを塗布した後、二次モルタル施工工程で微細モルタル３１Ａを塗布する場合）には、モルタル同士が接合しやすくするために、先に塗布した下塗り側のモルタルが完全に乾燥する前に上塗り側のモルタルを塗布する。また、繊維シート４１と微細モルタル３１Ａとが接合しやすくするために、繊維シート施工工程では、二次モルタル施工工程で塗布したモルタル３１Ａが乾燥する前に繊維シート４１を接着し、三次モルタル施工工程では、繊維シート４１の接着剤が硬化する前に微細モルタル３１Ｂを塗布する。

［２］第２実施形態
次いで、図４および図５を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態では、図４に示すように、はじめに柱１の周囲に鉄筋５１を配筋し、柱１の表面に所定厚さの固化材５２を施工して固化材５２の中に鉄筋５１を埋設する。固化材５２は、コンクリート、モルタル、あるいは他のグラウト材等のセメント生成材が使用される。

この後は、固化材５２の表面に対して、上記第１実施形態の一次〜四次のモルタル施工工程と繊維シート施工工程とを、同じ順で行って補強層１１を形成する。すなわち、図５に示すように、固化材５２の表面に、モルタル２１Ａ、微細モルタル３１Ａをこの順で塗布し、微細モルタル３１Ａの表面に繊維シート４１を巻いて接着し、次いで、施工した繊維シート４１の表面に微細モルタル２１Ｂを塗布し、最後に表面仕上げとしてモルタル３１Ｂを塗布する。

第２実施形態では、柱１の表面に鉄筋５１を埋設した固化材５２を施工することにより、より強度の高い補強を行うことができる。

［３］第３実施形態
図６は、柱１の両側に梁３が連なる柱・梁接合部の部分を示しており、柱１の両側から梁３にわたって、上記第１実施形態と同様の工法で補強層１１が施工されている。ここで、本実施形態では、補強層１１中の繊維シート４１の両端部を、梁３に埋め込んだアンカーロッド６１に巻き付け、テンションを与えた状態に定着させている。

このように繊維シート４１を定着させるには、二次モルタル施工工程で微細モルタル３１Ａを施工した後、繊維シート４１の一端部をアンカーロッド６１に巻き付け、図７に示すように、そのアンカーロッド６１を梁３の削孔６２に挿入し、含浸している接着剤４２によりアンカーロッド６１を梁３に固着させる。そしてこの固着側の端部を基に繊維シート４１の自由端側を引っ張り、自由端側の端部をアンカーロッド６１に巻き付け、もう一方の削孔４２にアンカーロッド６１を挿入して隙間に充填された接着剤４２によって梁３に固着する。この後、施工した繊維シート４１の表面に対し、微細モルタル３１Ｂ、モルタル２１Ｂを施工して補強層１１を形成する。

このように繊維シート４１を引っ張ってテンションを与えた状態とすることにより、繊維シート４１の抜けが防止されるとともに、繊維シート４１の強度向上が図られる。このため、柱１や梁３からかかる応力に対する繊維シート４１の抵抗力が増大し、補強強度の向上が一層図られる。

なお、上記実施形態における補強工法の、一次モルタル施工工程や三次モルタル施工工程では、単にモルタル２１Ａ，２１Ｂを塗布するのではなく、塗布したモルタルの表面にメッシュ状繊維を貼り付ける工程を少なくとも１回施してモルタル中にメッシュ状繊維を埋め込んだ状態としてもよい。

また、一次モルタル施工工程や三次モルタル施工工程で用いるモルタル２１Ａ，２１Ｂとしては、有機高分子を混和させたポリマーセメントモルタルや、炭素繊維やポリエチレン繊維等の繊維を適宜な長さにカットしたものを分散させた繊維含有モルタル、もしくはこれらポリマーセメントモルタルおよび繊維含有モルタルの混合物のモルタルを用いることにより、モルタル自体の強度が向上するので好適である。

また、本発明は、図１で示した柱１、壁２、梁３、床スラブ４等のいずれの躯体の補強に適用することができ、さらには、建造物の躯体全体への適用の他には、躯体全体ではなく、上記第３実施形態に示すように、特に強度を求められる躯体の一部に対し部分的に適用する場合も含む。

１…柱（躯体）
３…梁（躯体）
２１Ａ，２１Ｂ…モルタル
３１Ａ，３１Ｂ…微細モルタル
４１…繊維シート
５１…鉄筋（補強材）
５２…固化材

Claims

既設のコンクリート構造物の表面にモルタルを塗布する一次モルタル施工工程と、
前記モルタルの表面に、含有セメントが微粒子状である微細モルタルを塗布する二次モルタル施工工程と、
前記微細モルタルの表面に、繊維シートを張って接着する繊維シート施工工程と、
前記繊維シートの表面に前記微細モルタルを塗布する三次モルタル施工工程と、
を含むことを特徴とする建造物の躯体補強工法。
既設のコンクリート構造物の周囲に固化材を塗布する固化材施工工程と、
前記固化材の表面にモルタルを塗布する一次モルタル施工工程と、
前記モルタルの表面に、含有セメントが微粒子状である微細モルタルを塗布する二次モルタル施工工程と、
前記微細モルタルの表面に、繊維シートを張って接着する繊維シート施工工程と、
前記繊維シートの表面に前記微細モルタルを塗布する三次モルタル施工工程と、
を含むことを特徴とする建造物の躯体補強工法。
前記固化材に補強材を埋設することを特徴とする請求項２に記載の建造物の躯体補強工法。
前記三次モルタル施工工程の後に、該三次モルタル施工工程で塗布した前記微細モルタルの表面にモルタルを塗布する四次モルタル施工工程を実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建造物の躯体補強工法。
前記一次モルタル施工工程または前記三次モルタル施工工程においては、塗布したモルタルの表面にメッシュ状繊維を貼り付ける工程を少なくとも１回施すことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建造物の躯体補強工法。
前記モルタルが、ポリマーセメントモルタルまたは繊維含有モルタル、もしくはこれらポリマーセメントモルタルおよび繊維含有モルタルの混合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の建造物の躯体補強工法。
前記微細モルタルの含有セメントの平均粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の建造物の躯体補強工法。