JP3706557B2 - コンクリート構造物の補修・補強方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート構造物の補修・補強方法に関し、さらに詳細には、トンネルや、壁、柱、下床版等を補修・補強する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート構造物を補修・補強する方法として、例えばトンネルの場合、覆工コンクリート面への鋼板の張り付け、ポリマー系の高強度コンクリートの吹き付け、コンクリートの増し打ち、それぞれ短繊維を混入したコンクリートやモルタルの吹き付け等が一般に行われている。
【０００３】
また、下床板の断面修復等では鉄筋を完全にはつり出し、ポリマー系モルタル等の吹き付けによって補修することが多い。また、柱等の耐震補強では、鋼板の張り付け、鉄筋コンクリートの増し打ち等により補強することが一般的である。これら従来工法のうち、鋼板の張り付けについては、所期の性能は確保できるが、重量が大きいため設備が大掛かりとなり施工性が悪い。コンクリートあるいは鉄筋コンクリートで補強する場合は、性能を確保するために厚いコンクリートが必要となり、許容空間の制限を侵すなどの問題が発生する。ポリマー系のコンクリートあるいはモルタルでは、材料が非常に高価となり、経済性が悪い。
【０００４】
さらに、短繊維を混入したコンクリートやモルタルの吹き付け工法は、施工後のコンクリート、モルタルのひび割れ発生後も短繊維により引張応力が伝達されるので有効な工法である。この場合、短繊維で伝達される引張応力は、ひび割れ面を横切っている繊維本数に依存する。したがって、短繊維の混入率が低い場合は母材であるコンクリート、モルタルなどの引張強度よりも繊維で伝達できる引張応力が低く、ひび割れ発生直後に引張応力が低下するような現象が観測される。
【０００５】
そして、繊維の混入率が高くなるにしたがって、ひび割れ発生直後の引張応力の低下は減少し、ある一定量以上の繊維を混入することにより、ひび割れ発生直後の引張応力の低下はほとんど観測されなくなる。しかし、引張応力の低下がほとんど観測されないような量の繊維をコンクリート、モルタルに混入すると、流動性が非常に低下するため、ミキサーからの排出、コンクリートポンプによる圧送などが困難となり、吹き付け施工が事実上不可能となる。また、繊維混入による吹き付け工法の場合、吹き付けられたコンクリート、モルタルに繊維が偏在することがあり、均一な品質の補強層が得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、ひび割れ発生直後の引張応力の低下がなく、しかも品質が均一な補修・補強層を得ることができ、また施工性、経済性にも優れたコンクリート構造物の補修・補強方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、補修・補強すべきコンクリート面と型枠との間に、所定の厚みを有し、かつ内部に多孔状空隙を有する不織布マットを挟み込むように配置し、
前記コンクリート面と型枠との間に形成される閉空間にセメント系固化材を注入して、前記不織布マットに含浸させ硬化させることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法にある。
【０００８】
この発明は、従来のようにセメント系固化材に予め繊維を混入して補修・補強コンクリート面に吹き付けるのではなく、補修・補強コンクリート面と型枠との間に不織布マットを配置し、この不織布マットにセメント系固化材を注入して含浸させ硬化させる方法である。したがって、この発明により形成される注入硬化層は、繊維の混入量に関して従来の吹き付け工法のような制限を受けることがなく、所要の混入量を確保することができる。これにより、ひび割れ発生直後の引張応力の低下がなく、しかも品質が均一な高じん性補強層を得ることができる。
【０００９】
前記型枠としては、セメント系固化材の硬化後に脱型される通常の型枠を使用することもできるが、埋め込み型枠とすることもでき、この場合の型枠として繊維補強ボードからなるものを使用してもよい。この繊維補強ボードは、前記不織布マットと同様のマットにセメント系固化材を予め含浸させ、プレスして成形して得ることができる。
【００１０】
不織布マットをコンクリート面に固定するためには、前記繊維補強ボードの内面に前記不織布マットを固定したものをアンカーにより前記コンクリート面に固定するとよい。具体的には、前記繊維補強ボードの内面に多数の突起を設け、これらの突起を前記不織布マットに突き刺すことにより該不織布マットを前記繊維補強ボードに固定することができる。
【００１１】
また、互いに隣接して配置される前記繊維補強ボードの突き合わせ端部に、前記固化材の漏洩を防止するためのパッキンを配置するとよい。また、互いに隣接して配置される前記不織布マットの端部に、各端部間で応力伝達が可能な手段、例えば互いに重なり合う切欠き段部を形成するようにしてもよい。
【００１２】
前記コンクリート構造物が鉄筋コンクリート構造物である場合、その表面コンクリート部分をはつって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋が前記不織布マットに包み込まれるように該不織布マットに切り込みを入れるとよい。また、前記コンクリート構造物が鉄筋コンクリート構造物である場合、その表面コンクリート部分をはつって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋間に塊状にした前記不織布マットを詰め込むようにすることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。
＜トンネル覆工の補修・補強＞
図１は、この発明をトンネル覆工の補修・補強に適用した例を示している。図１は、覆工コンクリート１の表面にセメント系固化材の注入による注入硬化層２と繊維補強ボード（埋め込み型枠）３とからなる補強層４を形成した例である。
【００１４】
この補強層４は図２（ａ）に示すようにして形成される。すなわち、覆工コンクリート１の表面と型枠３との間に不織布マット５を挟み込むように配置する。図２（ａ）は、型枠３を繊維補強ボードによる埋め込み型枠とした例であり、この場合型枠３の内面に不織布マット５を接着剤等により貼り付け、アンカー６により型枠３を覆工コンクリート１に固定する。そして、型枠３に設けた注入口７から、覆工コンクリート１と型枠３との間に形成される閉空間にセメント系固化材を注入し、不織布マット５に含浸させて硬化させ、これにより注入硬化層２が形成される。
【００１５】
ここで、不織布マット５は、これを構成する繊維がランダムな方向性を持ってほぼ均一に配置され、しかも各繊維が立体的に交絡して内部に多孔状空隙が形成されたものであり、外観上は復元力を有する綿状もしくはスポンジ状のものとなっている。この不織布マット５を構成する繊維は特に限定されるものではないが、例えばポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系の合成繊維が使用される。また、単繊維の繊度は、例えば５０〜５０００デシテックスの範囲から選択される。不織布マットを構成する繊維は短繊維群で構成されるが、フィラメント状の長繊維群もしくは短繊維群と長繊維群との混合体で構成するようにしてもよい。不織布マット５の嵩比重は、例えば０．００５〜０．１０ｇ／ｃｍ3 を有し、不織布の厚みは設計で算出された補修・補強厚みによって決定される。
【００１６】
また、注入するセメント系固化材としては、セメントミルク、セメントモルタル等が使用される。注入されたセメント系固化材は、不織布マット５の多孔状空隙を通ってマット全体に含浸する。セメント系固化材が硬化して形成される注入硬化層２は、内部に繊維がほぼ均一に配置されたものとなる結果、引っ張りに対して高い強度を発現し、高じん性セメント版、あるいは高じん性モルタル版を構成する。
【００１７】
埋め込み型枠を構成する繊維補強ボード３は、不織布マット５と同様の繊維マットに予め上記のようなセメント系固化材を含浸させ、プレスして成形したボードである。したがって、この繊維補強ボード３を埋め込み型枠とすることにより注入硬化層２と一体化して補強層４を構成し、この繊維補強ボード３自体も高い強度とじん性を持っているので、構造部材として評価することができる。
【００１８】
なお、図２（ｂ）に示すように、型枠としてはセントル等の通常の型枠２３を使用することもでき、この場合はセメント系固化材の硬化後は型枠２３を取り外すこととなる。
【００１９】
図３は具体的な注入方法を示す図である。セメント系固化材の注入は、基本的には下部から上部へ押し上げるように行う。注入に際しては不織布マット５の厚さの中心部に注入口７の先端部を配置し、セメント系固化材を加圧しながらマット内に注入を行い、徐々にセメント系固化材を上昇させる。なお、注入口７は複数個設けるようにしてもよい。
【００２０】
図４は型枠端部からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。型枠端部においては、妻枠８をボルト２０により覆工コンクリート１に固定し、注入固化材の漏洩を防止する（図４（ａ））。あるいは、型枠端部と覆工コンクリート１との間に繊維密度を大きくした不織布マット９を配置するようにしてもよい（図４（ｂ）。
【００２１】
図５は、型枠として埋め込み型枠３を使用する場合、互いに隣接して配置される埋め込み型枠すなわち繊維補強ボード３の突き合わせ部分からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。図５（ａ）は、繊維補強ボード３，３の突き合わせ端部下面にシート状のパッキン１０を配置した例である。この場合、パッキン１０としてはゴム製のものを使用することができるが、繊維密度を大きくしてシート状にした不織布マットを使用することもできる。図５（ｂ）は、繊維補強ボード３，３の突き合わせ端面にゴム製のパッキン１０を配置した例である。図５（ｃ）は、ゴム製のパッキン１０をＴ字形とし、繊維補強ボード３，３の突き合わせ端面及び突き合わせ端部下面の双方に配置されるようにしたものである。
【００２２】
図６はトンネル軸方向等の応力伝達が必要な部位における不織布マットどうしの接合を示す図である。図６（ａ）は、互いに隣接して配置される不織布マット５，５の端部に切欠き段部１１を形成し、切欠き段部１１を重ね合わせるようにして応力伝達を可能とした例である。図６（ｂ）は、互いに隣接して配置される不織布マット５，５の端部間にＵ字形あるいは半円形の針１２を突き刺して接合した例である。図６（ｃ）は、互いに隣接して配置される不織布マット５，５の端部間に棒状の針１３を突き刺して接合した例である。
【００２３】
図７は、不織布マット５と繊維補強ボード３とを固定するための接着以外の方法を示す図である。図７（ａ）は、繊維補強ボード３の内面に多数の板状突起１４を設け、これらの突起１４を不織布マット５に突き刺して固定するようにした例である。図７（ｂ）は、繊維補強ボード３の内面に、先端に抜け止めのための球状部１９を有する多数の棒状突起１５を設け、これらの突起１５を不織布マット５に突き刺して固定するようにした例である。突起１４、１５はいずれも注入されるセメント系固化材が含浸可能な材料で作られている。
【００２４】
＜鉄筋コンクリート構造物の断面修復・耐震補強＞
図８は鉄筋コンクリート構造物の断面修復・耐震補強の対象となる構造部材を示し、鎖線で示すように下床板、梁、壁、柱等が対象となる。図９及び図１０は、断面修復の手順を示す図である。なお、耐震補強の場合の手順は、トンネル覆工の補強と同様である。
【００２５】
図９に示す断面修復方法では、まず、修復すべき断面の母材コンクリート２０を軸方向鉄筋１６まではつり出して、鉄筋に防喰処理を施す（図９（ａ））。埋め込み型枠３に固定された不織布マット５には鉄筋部位に相当する部分に切り込み１７が形成されており（図９（ｂ））、この切り込み１７において不織布マット５が鉄筋１６を包み込むように、不織布マット５を露出した母材コンクリート部分に配置する。そして、型枠３と母材コンクリート２０との間に形成された閉空間にセメント系固化材を注入する。
【００２６】
図１０に示す断面修復方法では、母材コンクリート２０をはつって鉄筋に防喰処理を施した後、塊状にした多数の不織布マット１８を鉄筋１６と母材コンクリート２０との間に詰め込む（図１０（ａ））。次に、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、埋め込み型枠３の内面に固定された不織布マット５を塊状不織布マット１８上に積層させ、型枠３と母材コンクリート２０との間に形成された閉空間にセメント系固化材を注入する。なお、図９及び図１０に示す断面修復の場合、型枠としては、埋め込み型枠３に限らず通常の型枠２３を使用してもよい。
【００２７】
上記のように、この発明は例えば、トンネル補強、断面修復、耐震補強に適用され、これらに適用した場合の作用を以下に記載する。
【００２８】
(1) トンネル補強
不織布マットにセメント系固化材を注入して形成される注入硬化層すなわち高じん性セメント版もしくは高じん性モルタル版は、その内部に所要量の繊維がほぼ均一に配置されているので、ひび割れが発生した直後も内部の繊維により引っ張り応力が伝達される。すなわち、従来の吹き付けによる繊維混入コンクリートのように、ひび割れ発生直後に一時的に引っ張り応力が急激に低下することがなく、非常に大きな曲げ耐力を示す。また、セメント系固化材としてセメントミルクを使用して形成される高じん性セメント版は、従来工法のコンクリートよりも圧縮強度は大きい。したがって、高じん性セメント版をトンネル覆工内面に内巻きすることにより、トンネル構造の耐荷力を増加させることが可能となる。さらに、高じん性セメント版はそれ自体で圧縮強度及び曲げ耐力が大きいため、トンネル補強に必要な巻き厚を最小限にすることが可能となる。
【００２９】
(2) 断面修復
既設の鉄筋コンクリート部材では、塩分・水分・酸素等の鉄筋劣化因子の侵入により鉄筋が腐食し損傷が発生する。このため、断面修復材料はその性能としては、アルカリ材料であること、さらには鉄筋の伸びに追従できる変形性能を有していることが要求される。
【００３０】
この発明により形成される注入硬化層は、セメント系固化材を硬化させたものであるので、強アルカリ材料である。また、鉄筋の伸びに応じてひび割れが発生するが、注入硬化層の内部には所要量の繊維が配置されているので複数のひび割れが発生し（ひび割れ分散効果）、変形性能に優れたものとなる。しかも、複数のひび割れが発生するため、各々のひび割れ幅は小さく、その結果として、ひび割れ面からの鉄筋劣化因子の侵入を制限することとなり、鉄筋コンクリート部材の耐久性を向上させることができる。
【００３１】
(3) 耐震補強
地震により柱や壁部材がせん断破壊すると急激に耐力が失われ、構造物に致命的な損傷を与えることになる。この発明により形成される注入硬化層は、前述したように、ひび割れ発生後も引っ張り応力が伝達されるため複数のひび割れが発生する。他方、地震によるエネルギー吸収能は、ひび割れ発生数が多いほど大きくなることが知られている。このため、複数のひび割れが発生することにより、エネルギー吸収能が大きく、構造物に致命的な損傷を与える斜めひび割れの進展を抑制することができ、せん断耐力を大きくすることができる。
【００３２】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は他の種々のコンクリート構造物、例えば橋脚や橋台等の土木構造物にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ひび割れ発生直後の引張応力の低下がなく、しかも品質が均一な補修・補強層を得ることができる。また、施工性、経済性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明をトンネル覆工の補修・補強に適用した例を示す図である。
【図２】補強方法を具体的に示す図である。
【図３】セメント系固化材の具体的な注入方法を示す図である。
【図４】型枠端部からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。
【図５】互いに隣接して配置される繊維補強ボードの突き合わせ部分からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。
【図６】応力伝達が必要な部位における不織布マットどうしの接合を示す図である。
【図７】不織布マットと繊維補強ボードとを固定するための接着以外の方法を示す図である。
【図８】鉄筋コンクリート構造物の断面修復・耐震補強の対象となる構造部材を示す図である。
【図９】断面修復の一例を示す図である。
【図１０】断面修復の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１：トンネル覆工コンクリート
２：注入硬化層
３：埋め込み型枠（繊維補強ボード）
４：補強層
５：不織布マット
６：アンカー
７：注入口
８：妻枠
１０：パッキン
１１：切欠き段部
１２，１３：針
１４，１５：突起
１６：軸方向鉄筋
１７：切り込み
１８：塊状の不織布マット
２０：母材コンクリート
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンクリート構造物の補修・補強方法に関し、さらに詳細には、トンネルや、壁、柱、下床版等を補修・補強する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート構造物を補修・補強する方法として、例えばトンネルの場合、覆工コンクリート面への鋼板の張り付け、ポリマー系の高強度コンクリートの吹き付け、コンクリートの増し打ち、それぞれ短繊維を混入したコンクリートやモルタルの吹き付け等が一般に行われている。
【０００３】
また、下床板の断面修復等では鉄筋を完全にはつり出し、ポリマー系モルタル等の吹き付けによって補修することが多い。また、柱等の耐震補強では、鋼板の張り付け、鉄筋コンクリートの増し打ち等により補強することが一般的である。これら従来工法のうち、鋼板の張り付けについては、所期の性能は確保できるが、重量が大きいため設備が大掛かりとなり施工性が悪い。コンクリートあるいは鉄筋コンクリートで補強する場合は、性能を確保するために厚いコンクリートが必要となり、許容空間の制限を侵すなどの問題が発生する。ポリマー系のコンクリートあるいはモルタルでは、材料が非常に高価となり、経済性が悪い。
【０００４】
さらに、短繊維を混入したコンクリートやモルタルの吹き付け工法は、施工後のコンクリート、モルタルのひび割れ発生後も短繊維により引張応力が伝達されるので有効な工法である。この場合、短繊維で伝達される引張応力は、ひび割れ面を横切っている繊維本数に依存する。したがって、短繊維の混入率が低い場合は母材であるコンクリート、モルタルなどの引張強度よりも繊維で伝達できる引張応力が低く、ひび割れ発生直後に引張応力が低下するような現象が観測される。
【０００５】
そして、繊維の混入率が高くなるにしたがって、ひび割れ発生直後の引張応力の低下は減少し、ある一定量以上の繊維を混入することにより、ひび割れ発生直後の引張応力の低下はほとんど観測されなくなる。しかし、引張応力の低下がほとんど観測されないような量の繊維をコンクリート、モルタルに混入すると、流動性が非常に低下するため、ミキサーからの排出、コンクリートポンプによる圧送などが困難となり、吹き付け施工が事実上不可能となる。また、繊維混入による吹き付け工法の場合、吹き付けられたコンクリート、モルタルに繊維が偏在することがあり、均一な品質の補強層が得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、ひび割れ発生直後の引張応力の低下がなく、しかも品質が均一な補修・補強層を得ることができ、また施工性、経済性にも優れたコンクリート構造物の補修・補強方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、補修・補強すべきコンクリート面と型枠との間に、所定の厚みを有し、かつ内部に多孔状空隙を有する不織布マットを挟み込むように配置し、
前記コンクリート面と型枠との間に形成される閉空間にセメント系固化材を注入して、前記不織布マットに含浸させ硬化させることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法にある。
【０００８】
この発明は、従来のようにセメント系固化材に予め繊維を混入して補修・補強コンクリート面に吹き付けるのではなく、補修・補強コンクリート面と型枠との間に不織布マットを配置し、この不織布マットにセメント系固化材を注入して含浸させ硬化させる方法である。したがって、この発明により形成される注入硬化層は、繊維の混入量に関して従来の吹き付け工法のような制限を受けることがなく、所要の混入量を確保することができる。これにより、ひび割れ発生直後の引張応力の低下がなく、しかも品質が均一な高じん性補強層を得ることができる。
【０００９】
前記型枠としては、セメント系固化材の硬化後に脱型される通常の型枠を使用することもできるが、埋め込み型枠とすることもでき、この場合の型枠として繊維補強ボードからなるものを使用してもよい。この繊維補強ボードは、前記不織布マットと同様のマットにセメント系固化材を予め含浸させ、プレスして成形して得ることができる。
【００１０】
不織布マットをコンクリート面に固定するためには、前記繊維補強ボードの内面に前記不織布マットを固定したものをアンカーにより前記コンクリート面に固定するとよい。具体的には、前記繊維補強ボードの内面に多数の突起を設け、これらの突起を前記不織布マットに突き刺すことにより該不織布マットを前記繊維補強ボードに固定することができる。
【００１１】
また、互いに隣接して配置される前記繊維補強ボードの突き合わせ端部に、前記固化材の漏洩を防止するためのパッキンを配置するとよい。また、互いに隣接して配置される前記不織布マットの端部に、各端部間で応力伝達が可能な手段、例えば互いに重なり合う切欠き段部を形成するようにしてもよい。
【００１２】
前記コンクリート構造物が鉄筋コンクリート構造物である場合、その表面コンクリート部分をはつって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋が前記不織布マットに包み込まれるように該不織布マットに切り込みを入れるとよい。また、前記コンクリート構造物が鉄筋コンクリート構造物である場合、その表面コンクリート部分をはつって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋間に塊状にした前記不織布マットを詰め込むようにすることもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。
＜トンネル覆工の補修・補強＞
図１は、この発明をトンネル覆工の補修・補強に適用した例を示している。図１は、覆工コンクリート１の表面にセメント系固化材の注入による注入硬化層２と繊維補強ボード（埋め込み型枠）３とからなる補強層４を形成した例である。
【００１４】
この補強層４は図２（ａ）に示すようにして形成される。すなわち、覆工コンクリート１の表面と型枠３との間に不織布マット５を挟み込むように配置する。図２（ａ）は、型枠３を繊維補強ボードによる埋め込み型枠とした例であり、この場合型枠３の内面に不織布マット５を接着剤等により貼り付け、アンカー６により型枠３を覆工コンクリート１に固定する。そして、型枠３に設けた注入口７から、覆工コンクリート１と型枠３との間に形成される閉空間にセメント系固化材を注入し、不織布マット５に含浸させて硬化させ、これにより注入硬化層２が形成される。
【００１５】
ここで、不織布マット５は、これを構成する繊維がランダムな方向性を持ってほぼ均一に配置され、しかも各繊維が立体的に交絡して内部に多孔状空隙が形成されたものであり、外観上は復元力を有する綿状もしくはスポンジ状のものとなっている。この不織布マット５を構成する繊維は特に限定されるものではないが、例えばポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系の合成繊維が使用される。また、単繊維の繊度は、例えば５０〜５０００デシテックスの範囲から選択される。不織布マットを構成する繊維は短繊維群で構成されるが、フィラメント状の長繊維群もしくは短繊維群と長繊維群との混合体で構成するようにしてもよい。不織布マット５の嵩比重は、例えば０．００５〜０．１０ｇ／ｃｍ3 を有し、不織布の厚みは設計で算出された補修・補強厚みによって決定される。
【００１６】
また、注入するセメント系固化材としては、セメントミルク、セメントモルタル等が使用される。注入されたセメント系固化材は、不織布マット５の多孔状空隙を通ってマット全体に含浸する。セメント系固化材が硬化して形成される注入硬化層２は、内部に繊維がほぼ均一に配置されたものとなる結果、引っ張りに対して高い強度を発現し、高じん性セメント版、あるいは高じん性モルタル版を構成する。
【００１７】
埋め込み型枠を構成する繊維補強ボード３は、不織布マット５と同様の繊維マットに予め上記のようなセメント系固化材を含浸させ、プレスして成形したボードである。したがって、この繊維補強ボード３を埋め込み型枠とすることにより注入硬化層２と一体化して補強層４を構成し、この繊維補強ボード３自体も高い強度とじん性を持っているので、構造部材として評価することができる。
【００１８】
なお、図２（ｂ）に示すように、型枠としてはセントル等の通常の型枠２３を使用することもでき、この場合はセメント系固化材の硬化後は型枠２３を取り外すこととなる。
【００１９】
図３は具体的な注入方法を示す図である。セメント系固化材の注入は、基本的には下部から上部へ押し上げるように行う。注入に際しては不織布マット５の厚さの中心部に注入口７の先端部を配置し、セメント系固化材を加圧しながらマット内に注入を行い、徐々にセメント系固化材を上昇させる。なお、注入口７は複数個設けるようにしてもよい。
【００２０】
図４は型枠端部からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。型枠端部においては、妻枠８をボルト２０により覆工コンクリート１に固定し、注入固化材の漏洩を防止する（図４（ａ））。あるいは、型枠端部と覆工コンクリート１との間に繊維密度を大きくした不織布マット９を配置するようにしてもよい（図４（ｂ）。
【００２１】
図５は、型枠として埋め込み型枠３を使用する場合、互いに隣接して配置される埋め込み型枠すなわち繊維補強ボード３の突き合わせ部分からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。図５（ａ）は、繊維補強ボード３，３の突き合わせ端部下面にシート状のパッキン１０を配置した例である。この場合、パッキン１０としてはゴム製のものを使用することができるが、繊維密度を大きくしてシート状にした不織布マットを使用することもできる。図５（ｂ）は、繊維補強ボード３，３の突き合わせ端面にゴム製のパッキン１０を配置した例である。図５（ｃ）は、ゴム製のパッキン１０をＴ字形とし、繊維補強ボード３，３の突き合わせ端面及び突き合わせ端部下面の双方に配置されるようにしたものである。
【００２２】
図６はトンネル軸方向等の応力伝達が必要な部位における不織布マットどうしの接合を示す図である。図６（ａ）は、互いに隣接して配置される不織布マット５，５の端部に切欠き段部１１を形成し、切欠き段部１１を重ね合わせるようにして応力伝達を可能とした例である。図６（ｂ）は、互いに隣接して配置される不織布マット５，５の端部間にＵ字形あるいは半円形の針１２を突き刺して接合した例である。図６（ｃ）は、互いに隣接して配置される不織布マット５，５の端部間に棒状の針１３を突き刺して接合した例である。
【００２３】
図７は、不織布マット５と繊維補強ボード３とを固定するための接着以外の方法を示す図である。図７（ａ）は、繊維補強ボード３の内面に多数の板状突起１４を設け、これらの突起１４を不織布マット５に突き刺して固定するようにした例である。図７（ｂ）は、繊維補強ボード３の内面に、先端に抜け止めのための球状部１９を有する多数の棒状突起１５を設け、これらの突起１５を不織布マット５に突き刺して固定するようにした例である。突起１４、１５はいずれも注入されるセメント系固化材が含浸可能な材料で作られている。
【００２４】
＜鉄筋コンクリート構造物の断面修復・耐震補強＞
図８は鉄筋コンクリート構造物の断面修復・耐震補強の対象となる構造部材を示し、鎖線で示すように下床板、梁、壁、柱等が対象となる。図９及び図１０は、断面修復の手順を示す図である。なお、耐震補強の場合の手順は、トンネル覆工の補強と同様である。
【００２５】
図９に示す断面修復方法では、まず、修復すべき断面の母材コンクリート２０を軸方向鉄筋１６まではつり出して、鉄筋に防喰処理を施す（図９（ａ））。埋め込み型枠３に固定された不織布マット５には鉄筋部位に相当する部分に切り込み１７が形成されており（図９（ｂ））、この切り込み１７において不織布マット５が鉄筋１６を包み込むように、不織布マット５を露出した母材コンクリート部分に配置する。そして、型枠３と母材コンクリート２０との間に形成された閉空間にセメント系固化材を注入する。
【００２６】
図１０に示す断面修復方法では、母材コンクリート２０をはつって鉄筋に防喰処理を施した後、塊状にした多数の不織布マット１８を鉄筋１６と母材コンクリート２０との間に詰め込む（図１０（ａ））。次に、同図（ｂ）、（ｃ）に示すように、埋め込み型枠３の内面に固定された不織布マット５を塊状不織布マット１８上に積層させ、型枠３と母材コンクリート２０との間に形成された閉空間にセメント系固化材を注入する。なお、図９及び図１０に示す断面修復の場合、型枠としては、埋め込み型枠３に限らず通常の型枠２３を使用してもよい。
【００２７】
上記のように、この発明は例えば、トンネル補強、断面修復、耐震補強に適用され、これらに適用した場合の作用を以下に記載する。
【００２８】
(1) トンネル補強
不織布マットにセメント系固化材を注入して形成される注入硬化層すなわち高じん性セメント版もしくは高じん性モルタル版は、その内部に所要量の繊維がほぼ均一に配置されているので、ひび割れが発生した直後も内部の繊維により引っ張り応力が伝達される。すなわち、従来の吹き付けによる繊維混入コンクリートのように、ひび割れ発生直後に一時的に引っ張り応力が急激に低下することがなく、非常に大きな曲げ耐力を示す。また、セメント系固化材としてセメントミルクを使用して形成される高じん性セメント版は、従来工法のコンクリートよりも圧縮強度は大きい。したがって、高じん性セメント版をトンネル覆工内面に内巻きすることにより、トンネル構造の耐荷力を増加させることが可能となる。さらに、高じん性セメント版はそれ自体で圧縮強度及び曲げ耐力が大きいため、トンネル補強に必要な巻き厚を最小限にすることが可能となる。
【００２９】
(2) 断面修復
既設の鉄筋コンクリート部材では、塩分・水分・酸素等の鉄筋劣化因子の侵入により鉄筋が腐食し損傷が発生する。このため、断面修復材料はその性能としては、アルカリ材料であること、さらには鉄筋の伸びに追従できる変形性能を有していることが要求される。
【００３０】
この発明により形成される注入硬化層は、セメント系固化材を硬化させたものであるので、強アルカリ材料である。また、鉄筋の伸びに応じてひび割れが発生するが、注入硬化層の内部には所要量の繊維が配置されているので複数のひび割れが発生し（ひび割れ分散効果）、変形性能に優れたものとなる。しかも、複数のひび割れが発生するため、各々のひび割れ幅は小さく、その結果として、ひび割れ面からの鉄筋劣化因子の侵入を制限することとなり、鉄筋コンクリート部材の耐久性を向上させることができる。
【００３１】
(3) 耐震補強
地震により柱や壁部材がせん断破壊すると急激に耐力が失われ、構造物に致命的な損傷を与えることになる。この発明により形成される注入硬化層は、前述したように、ひび割れ発生後も引っ張り応力が伝達されるため複数のひび割れが発生する。他方、地震によるエネルギー吸収能は、ひび割れ発生数が多いほど大きくなることが知られている。このため、複数のひび割れが発生することにより、エネルギー吸収能が大きく、構造物に致命的な損傷を与える斜めひび割れの進展を抑制することができ、せん断耐力を大きくすることができる。
【００３２】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は他の種々のコンクリート構造物、例えば橋脚や橋台等の土木構造物にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ひび割れ発生直後の引張応力の低下がなく、しかも品質が均一な補修・補強層を得ることができる。また、施工性、経済性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明をトンネル覆工の補修・補強に適用した例を示す図である。
【図２】補強方法を具体的に示す図である。
【図３】セメント系固化材の具体的な注入方法を示す図である。
【図４】型枠端部からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。
【図５】互いに隣接して配置される繊維補強ボードの突き合わせ部分からの注入固化材の漏洩防止処理を示す図である。
【図６】応力伝達が必要な部位における不織布マットどうしの接合を示す図である。
【図７】不織布マットと繊維補強ボードとを固定するための接着以外の方法を示す図である。
【図８】鉄筋コンクリート構造物の断面修復・耐震補強の対象となる構造部材を示す図である。
【図９】断面修復の一例を示す図である。
【図１０】断面修復の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１：トンネル覆工コンクリート
２：注入硬化層
３：埋め込み型枠（繊維補強ボード）
４：補強層
５：不織布マット
６：アンカー
７：注入口
８：妻枠
１０：パッキン
１１：切欠き段部
１２，１３：針
１４，１５：突起
１６：軸方向鉄筋
１７：切り込み
１８：塊状の不織布マット
２０：母材コンクリート
Claims (9)
- 補修・補強すべきコンクリート面と型枠との間に、所定の厚みを有し、かつ内部に多孔状空隙を有する不織布マットを挟み込むように配置し、
前記コンクリート面と型枠との間に形成される閉空間にセメント系固化材を注入して、前記不織布マットに含浸させ硬化させることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法。 - 前記型枠は埋め込み型枠であり、この型枠は繊維補強ボードからな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・補強方法。
- 前記繊維補強ボードは、前記不織布マットと同様のマットにセメント系固化材を予め含浸させ、プレスして成形されたものであ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・補強方法。
- 前記繊維補強ボードの内面に前記不織布マットを固定したものをアンカーにより前記コンクリート面に固定することを特徴とする請求項２又は３記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
- 前記繊維補強ボードの内面に多数の突起を設け、これらの突起を前記不織布マットに突き刺すことにより該不織布マットを前記繊維補強ボードに固定することを特徴とする請求項４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
- 互いに隣接して配置される前記繊維補強ボードの突き合わせ端部に、前記固化材の漏洩を防止するためのパッキンを配置することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
- 互いに隣接して配置される前記不織布マットの端部に、各端部間で間に応力伝達が可能な手段を設けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
- 前記コンクリート構造物が鉄筋コンクリート構造物である場合、その表面コンクリート部分をはつって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋が前記不織布マットに包み込まれるように該不織布マットに切り込みを入れることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
- 前記コンクリート構造物が鉄筋コンクリート構造物である場合、その表面コンクリート部分をはつって鉄筋を露出させ、露出した鉄筋間に塊状にした前記不織布マットを詰め込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
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