JP2015055044A - コンクリート構造物の補修工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 劣化した既設コンクリート構造物に対し、当初の設計基準強度まで修復する補修または補強して、既存コンクリートの耐久性を向上し、再生・延命することができるコンクリート構造物の補修工法を提供すること。
【解決手段】 コンクリート製の施工面に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤を乾燥せしめた後、
強化繊維シートを当該施工面に貼り付けて、この強化繊維シートを所定間隔に配設したアンカー部材により止着し、
前記強化繊維シートに、更に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤が乾燥するまで養生を行い、硬化せしめるという技術的手段を採用した。
【選択図】 図７

Description

本発明は、建設工法の改良、更に詳しくは、劣化した既設コンクリート構造物に対し、当初の設計基準強度まで修復する補修または補強して、既存コンクリートの耐久性を向上し、再生・延命することができるコンクリート構造物の補修工法に関するものである。

近年、コンクリートは丈夫で長持ちする材料の代表と考えられてきた。しかし、既存のコンクリート構造物の経年劣化や塩害、凍害、中性化、アルカリ骨材(シリカ)反応、酸性雨などが原因と思われる早期劣化により、表面の剥離による破壊、クラック等により、設計基準強度以下になって、コンクリート片の剥落(はくらく)事故が顕在化し、最近では大きな社会問題となっている。

従来、かかる劣化したコンクリート構造物を補修する技術として、炭素繊維などの強化繊維シートを貼り付けるものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の補修工法は、補強シートを貼り付けたとしても、コンクリートの施工面表面に引っ張り力がかかると、シートが剥離してしまうという問題があった。

また、クラック等の損傷箇所からは水が染み出してくるため、この染み出しを確実に防止しなければならないという問題があった。

特開２０１３−９２０１４号公報

本発明は、従来のコンクリート構造物の補修工法に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、劣化した既設コンクリート構造物に対し、当初の設計基準強度まで修復する補修または補強して、既存コンクリートの耐久性を向上し、再生・延命することができるコンクリート構造物の補修工法を提供することにある。

本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。

即ち、本発明は、コンクリート製の施工面に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤を乾燥せしめた後、
強化繊維シートを当該施工面に貼り付けて、この強化繊維シートを所定間隔に配設したアンカー部材により止着し、
前記強化繊維シートに、更に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤が乾燥するまで養生を行い、硬化せしめるという技術的手段を採用したことによって、コンクリート構造物の補修工法を完成させた。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、コンクリート製の施工面に所定間隔でアンカー孔を空け、このアンカー孔にアンカー受けを埋め込む一方、
施工面に樹脂製接着剤を塗布するとともに、前記アンカー孔内の隙間にも注入し、
樹脂製接着剤を乾燥した後、強化繊維シートを当該施工面に貼り付けて、前記アンカー受けにアンカー部材を止着するという技術的手段を採用することもできる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、アンカー部材およびアンカー受けが、ボルトおよびナットの組み合わせにより構成されており、アンカー孔にナットを埋め込み、
ボルトを強化繊維シートの通孔に挿通して、かつ、ボルト頭部を通孔縁部に掛止するという技術的手段を採用することもできる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、強化繊維シートとしてバサルト繊維製シートを用いるという技術的手段を採用することもできる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、樹脂製接着剤として二液性の水性エポキシ樹脂を用いるという技術的手段を採用することもできる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、施工面のくぼみが深いところにポリマーセメントを補充して平らにするという技術的手段を採用することもできる。

本発明は、コンクリート製の施工面に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤を乾燥せしめた後、強化繊維シートを当該施工面に貼り付けて、この強化繊維シートを所定間隔に配設したアンカー部材により止着し、前記強化繊維シートに、更に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤が乾燥するまで養生を行い、硬化せしめることによって、アンカー部材が強化繊維シートを貫通した状態で、施工面に確実に固定されているため、施工面の変形によりシートが応力を受けても、シートと施工面の間に剥離を生じることがない。

また、必要に応じて、バサルト繊維および水性エポキシ樹脂を採用することによって、水分を嫌わず、接着性を高め、強度を高めることができる。

このように、本発明の補修工法によれば、劣化した既設コンクリート構造物に対し、当初の設計基準強度まで修復する補修または補強して、既存コンクリートの耐久性を向上し、再生・延命することができることから、産業上の利用価値は頗る大きい。

本発明の実施形態の補強工法を表わす説明正面図である。 本発明の実施形態の補強工法を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法を表わす説明正面図である。 本発明の実施形態の補強工法を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法を表わす説明正面図である。 本発明の実施形態の補強工法を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法の変形例を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法の変形例を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法の変形例を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法の変形例を表わす説明断面図である。 本発明の実施形態の補強工法の変形例を表わす説明正面図である。 本発明の実施形態の補強工法の変形例を表わす説明断面図である。

本発明の実施形態を図１から図１３に基づいて説明する。符号１で指示するものはコンクリート製の施工面であり、符号２で指示するものは強化繊維シートである。また、符号３で指示するものはアンカー部材であり、符号４で指示するものは樹脂製接着剤である。

本発明のコンクリート構造物の補修工法について説明する。本発明における「補修」とは、劣化した部材あるいは構造物の今後の劣化進行を抑制し、耐久性の回復・向上と第三者への影響度（劣化した構造物の周囲において剥落コンクリートなどが人および器物に与える傷害などの影響度合い）の除去または低減を目的とした対策や、部材あるいは構造物の耐荷性や剛性などの力学的な性能低下を回復または向上させることを目的とした対策をいう。

まず、クラック等を生じて強度低下したコンクリート製の施工面１に樹脂製接着剤４を塗布する（図１および図２参照）。この際、下地処理としてクラックスケール等を使用して、ひび割れの状態・範囲を確認し、補修範囲を決定することが好ましい。

また、施工面１の表面において、剥落している部分を除去し、金属製ブラシ・刷毛等で清掃する。そして、必要に応じて、施工面のくぼみが深いところにポリマーセメントを補充して平らにする。

本実施形態では、樹脂製接着剤４として二液性の水性エポキシ樹脂を採用することができる。この水性エポキシ樹脂を用いることにより、水分を嫌わずコンクリートとの接着性を高めることができる。水性エポキシ樹脂はＡ剤とＢ剤の二液型化学反応タイプであり、配合は１：１である。より具体的には、Ａ剤は変性ポリアミドアミン１５〜２０％＋水８０〜８５％の混合物であり、Ｂ剤はプロピレングリコールモノメチルエーテル＋エポキシ樹脂４５〜５５％＋水４５〜５５％の混合物である。

そして、この水性エポキシ樹脂のＡ剤とＢ剤を正しく規定割合に計量し、均一になるまで混練する。そして、施工面に水性エポキシ樹脂を刷毛・ローラー等によりプライマーとして塗布する（本実施形態では、０．１５ｋｇ／ｍ^２）。

その後、この樹脂製接着剤４を乾燥せしめる。二液性のエポキシ樹脂の場合、混合した二液の化学反応によって硬化する。

次いで、強化繊維シート２を当該施工面１に貼り付けて（図３および図４参照）、この強化繊維シート２を所定間隔に配設したアンカー部材３・３…により止着する（図５および図６参照）。本実施形態では、強化繊維シート２としてバサルト繊維製シートを用いる。

このバサルト繊維は、玄武岩からできており、炭素繊維に近い高い引張強度を発揮する。また、樹脂製接着剤４との馴染みも良く、かつ、コンクリート同様の熱膨張率であるため、建築物等への馴染みが非常に良く、コンクリート補修や補強には最大の効果を発揮することができる。

また、このバサルト繊維製シートは、玄武岩を電気溶解炉で溶かし、樹脂を塗布して紡糸化した糸を綾織シートにした材料であって、高い引張強度、耐熱性、酸度・アルカリ性、非磁性、非伝導性に優れた無機系鉱物繊維であり、綾織または平織り構造でシート、メッシュ状にしたものを採用する。

なお、前述した水性エポキシ樹脂は、このバサルト繊維との噛合いも良く、接着性を高め、強度を高めることができる。また、アンカー部材３は、強化繊維シート２を貫通して施工面１の内部に固定される長手状の剛性部材を採用する。

そして、前記強化繊維シート２に、更に樹脂製接着剤４（水性エポキシ樹脂）を塗布する（図７参照）。この際、強化繊維シート２に樹脂製接着剤４を擦り込むように刷毛・ローラー等にて均一に塗布し（１５０ｇ／ｍ^２）、強化繊維シート２およびアンカー部材３を完全に被覆する。

然る後、この樹脂製接着剤４が乾燥するまで養生を行い、硬化せしめる。こうして、コンクリート構造物の補修を完成することができる。

更に必要があれば、耐候性、景観性、耐薬品性、耐防食性、耐摩耗性、対汚染性等のある各種塗装仕上げを行うことができる。

＜変形実施例＞
本実施形態では、アンカー部材３を、ボルトおよびナット（アンカー受け５）の組み合わせにより構成することができ、次のような施工方法を採用することができる。

まず、必要に応じて前記同様の下処理をして、コンクリート製の施工面１に所定間隔でアンカー孔12を空ける（図８参照）。具体的には、例えば、施工面１に対して２０〜１００ｃｍ間隔（より好ましくは５０ｃｍ間隔）で電気ドリルでアンカー孔12を空ける。

そして、清掃してこのアンカー孔12にアンカー受け５を埋め込む（図９参照）。本実施形態のアンカー受け５のナットは、側面にスリットを有する袋ナットを採用する。なお、ボルトの螺入によって拡径する構造であるもの（所謂「拡張ナット」）を採用することもできる。

次に、施工面１に樹脂製接着剤４を塗布するとともに、前記アンカー孔12内の隙間（前記スリット）にも注入する（図１０参照）。このようにして、アンカー受け５を確実に固定することができる。

そして、樹脂製接着剤４を乾燥した後、強化繊維シート２を当該施工面１に貼り付けて、前記アンカー受け５にアンカー部材３を螺合して止着する。本実施例では、ボルトを強化繊維シート２に予め設けられた通孔に挿通して、かつ、（フランジ状の）ボルト頭部31を通孔縁部に掛止する（図１１参照）。このようにすることにより、ボルト頭部31がシートの浮き上がりを防止し、また、剪断方向の横ズレを防止することもできる。

また、必要に応じて、アンカー受け５を拡張ナット構造にすることにより、アンカー部材３の螺合によって、アンカー孔12内で拡張して、施工面１に対してより強固に固定することができる。

このようなボルトおよびナットの組み合わせにより、強化繊維シート２（バサルト繊維）とコンクリート施工面１との接着力を高め、試験では２３．１％の曲げ強度アップを発揮することができた。

また、ナットだけでは隙間ができ、コンクリートの強度を低下する原因のひとつになるため、隙間に樹脂製接着剤（水性エポキシ樹脂）を注入することによって、垂直の引っ張り強度、直角方向のずれ強度を高めることができる。

なお、本実施形態のナットとしては、例えば、ステンレス製、全長２５ｍｍ、外形８ｍｍ、ネジ径Ｍ６、引張強度６．９ｋＮの仕様のものを用いることができ、また、ボルトとしては、超低頭ネジ、ステンレス製、ネジ径Ｍ６の仕様のものを用いることができる。

また、本実施形態では、アンカー部材３を固定するにあたり、抑え用強化繊維シート21（バサルトシート：５ｃｍ角）を設けることもできる（図１２および図１３参照）。

そして、前記同様に、強化繊維シート２に、更に樹脂製接着剤４（水性エポキシ樹脂）を塗布し、この樹脂製接着剤４が乾燥するまで養生を行い、硬化せしめる。こうして、コンクリート構造物の補修を完成することができる。

本発明の補修工法による強度を供試体による室内試験により確認した。何も処理していないブロック状の供試体の曲げ強度を１００（％）とする。
＜試験１＞
供試体に深さ３ｃｍのカッター入れ（擬似クラック）を施す。強化繊維シート無しでは、６５．８％まで曲げ強度が低下した。一方、本発明の補修処理（強化繊維シート（バサルト一方向）有り・接着剤（水性エポキシ樹脂Ａ剤：Ｂ剤：水＝１：１：０）・アンカー部材有り）をすると、１３０．５％まで曲げ強度が得られ、コンクリートの強度が回復したことが確認できた。

＜試験２＞
供試体に深さ５ｃｍのカッター入れを施す。強化繊維シート無しでは、３４．５％まで曲げ強度が低下した。一方、本発明の補修処理（強化繊維シート（バサルト綾織）有り・接着剤（水性エポキシ樹脂Ａ剤：Ｂ剤：水＝１：１：１）・アンカー部材有り）をすると、１０４．１％まで曲げ強度が得られる事が確認できた。

本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、強化繊維シートの材料は、バサルト繊維に限らず、炭素繊維やアラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロン繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、セラミック繊維などを採用することもできる。

また、アンカー部材３は、ボルトおよびナットの組み合わせに限らず、釘状のものや、尖端ビス、リベットなどを採用することができる。

更にまた、アンカー部材３のボルト頭部31の形状は、フランジ状のものに限らず、Ｌ字型に屈曲したものやＴ字型のものなどを採用することもでき、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

１ コンクリート製の施工面
Ｃ クラック
12 アンカー孔
２ 強化繊維シート
21 抑え用シート
３ アンカー部材
31 ボルト頭部
４ 樹脂製接着剤
５ アンカー受け

Claims (6)

1. コンクリート製の施工面に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤を乾燥せしめた後、
   強化繊維シートを当該施工面に貼り付けて、この強化繊維シートを所定間隔に配設したアンカー部材により止着し、
   前記強化繊維シートに、更に樹脂製接着剤を塗布して、この樹脂製接着剤が乾燥するまで養生を行い、硬化せしめることを特徴とするコンクリート構造物の補修工法。
2. コンクリート製の施工面に所定間隔でアンカー孔を空け、このアンカー孔にアンカー受けを埋め込む一方、
   施工面に樹脂製接着剤を塗布するとともに、前記アンカー孔内の隙間にも注入し、
   樹脂製接着剤を乾燥した後、強化繊維シートを当該施工面に貼り付けて、前記アンカー受けにアンカー部材を止着することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修工法。
3. アンカー部材およびアンカー受けが、ボルトおよびナットの組み合わせにより構成されており、アンカー孔にナットを埋め込み、
   ボルトを強化繊維シートの通孔に挿通して、かつ、ボルト頭部を通孔縁部に掛止することを特徴とする請求項２記載のコンクリート構造物の補修工法。
4. 強化繊維シートとしてバサルト繊維製シートを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のコンクリート構造物の補修工法。
5. 樹脂製接着剤として二液性の水性エポキシ樹脂を用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のコンクリート構造物の補修工法。
6. 施工面のくぼみが深いところにポリマーセメントを補充して平らにすることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のコンクリート構造物の補修工法。

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