JP3764030B2

JP3764030B2 - 耐震性を有するコンクリート部材の接合方法及び接合構造

Info

Publication number: JP3764030B2
Application number: JP2000189874A
Authority: JP
Inventors: 幸男佐藤; 輝一江村; 勇日下; 俊宏浅沼
Original assignee: Hokukon Co Ltd; Three Bond Co Ltd
Current assignee: Hokukon Co Ltd; Three Bond Co Ltd
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: JP2002004312A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマンホール，浄化槽，ポンプ槽，トンネル縦抗，暗渠、随道，水路，共同溝，地下室等のコンクリート構造体に関し、特に、耐震性を有するかかる構造体を構成するコンクリート部材もしくはコンクリート二次製品の耐震性を有するコンクリート部材の接合方法及び接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、上述したようなコンクリート構造体の殆どは、コンクリート成形品製造工場等で成形する際に、作業性及び運搬等の便宜上、或いは技術的な困難性のために、予め該構造体を数個の部材に分割して製作し、これらを施工現場に運搬して、分離している各部材を組み合わせて所望のコンクリート構造体とした上で、現場に設置している。
【０００３】
例えば、図７に示すようなコンクリート製マンホール構造体１の場合、円板状の底板塊２，実質的に円筒形の躯体３，数個の直壁４，５，片斜壁６，調整ブロック７及び蓋受枠８より形成されており、蓋受枠８には、図示しない鉄蓋が上方から嵌め込まれており、躯体３には、該マンホール構造体１が設置される下水管渠，電力線や電話線を収める洞道，水道管ほかを収める共同溝等への出入口部３ａ，３ｂが形成され、また、該マンホール構造体１により画成された竪孔道１ａには、足掛け金物１ｂが形成されている（例えば特公昭６２−５０４３７号公報参照）。
【０００４】
そして、これら分割された各部材２〜８を組み立てる場合には、組み立て完成後のマンホール構造体の内部に外部より水が浸入しないように、各部材間の接合部を完全に防水すると共に、ズレが生じないように完全に接着しなければならないと考えられていた。
【０００５】
そのため、例えば上述した特公昭６２−５０４３７号公報記載の発明においては、図７における接合部Ａを代表的に示す図８の直壁と直壁接合（ａ）から了解されるように、一方のコンクリート部材である直壁４上部の接合端面に凹溝を環状に形成し、他方のコンクリート部材である直壁５下部の接合端面に凸堤を環状に形成し、凹溝内に流動性のある接着剤（非弾性接着剤）１１を必要量だけ注入してから、環状のシール材９を該接着剤１１上に半没状に載置している。しかる後、隣接するコンクリート部材同士を押圧することにより、図８の（ｂ）に示すように、シール材９を圧縮すると共に、接着剤１１を接合端面全域に延ばして硬化させ、コンクリート部材同士を強固に水密接着するように企図している。この接合方法は、非常に強度があるので、重量のあるマンホール構造体を支えるのには適している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等の知見によると、上述の接着剤１１は、エポキシ樹脂と硬化剤としてのポリアミドアミンとからなり、硬化によって、全接合端面を含む接合部がコンクリートよりも強度が高くなるため、得られたマンホール構造体１は全体として剛体となり、地震等の設置地盤の振動に際してマンホール構造体の目地部分領域に破損が生じることが懸念される。
【０００７】
即ち、従来の目地部は、凹溝及び凸堤を有するものではあるが、コンクリート部材同士を重ねたときに両者間に生じる間隙の縦方向寸法は１〜２ｍｍ以内の接合誤差程度であり、このような目地部に接着剤を充填するため、接合部が全面的に接着されることになる。換言すれば、接合面の全域に接着剤が行き渡るように接着剤を充填していた。従って、地盤の振動のような外部からの振動に際してコンクリート構造体全体に受ける力に対しては強いが、部分応力によるコンクリート構造体の部分変位に柔軟に対応して、破壊することなく応力を吸収するような構造とはなっていないので、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、部分応力によって破壊が生じたり、材料が崩落もしくは欠落したりして、コンクリート構造体本来の機能が保持できなくなる。
【０００８】
また、近年、我が国においては地震，火山噴火等の際の対応が各分野で見直されてきており、マンホール構造体に限らず、浄化槽，ポンプ槽，トンネル縦抗，随道，水路，共同溝，地下室等に対しても地盤の振動に安全に追随できる構造の開発が望まれるようになってきた。
【０００９】
従って、本発明の目的は、地震時等に際しての上述のような要望を満たすことができるコンクリート二次製品もしくは構造体を構成する耐震性を有するコンクリート部材の接合方法及び接合構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明者等が鋭意研究開発を進めた結果、コンクリート部材同士を接合して得られるコンクリート構造体においては、接合部、即ち目地部の改良が重要であることを知見した。
【００１１】
すなわち、本発明では、目地部もしくは接合部で力を吸収して、コンクリート構造体に柔軟性を付与するため、接合部に改良を加えて、圧縮力は凹溝及び凸堤の両側の接合領域で保持し、接着力は中央の凹溝にのみ存在する弾性接着剤により担うことによって、望ましくない応力の吸収が可能であると考えた。即ち、上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、隣接するコンクリート部材同士の接合面の一方に凹溝を形成し、他方に前記凹溝に嵌合させるための位置決め用の凸堤を形成し、
前記凹溝及び凸提との嵌合部分を挟む両側部分は、コンクリート部材同士が接合する一対の接合面とし、
且つ前記凹溝及び凸提との嵌合部分に所定の隙間を設け、前記凹溝内に弾性を有し且つ所定の塑性を有する接着剤を充填するようにした耐震性を有するコンクリート部材の接合方法を提供する。
【００１２】
この弾性接着剤は、前記弾性接着剤は、前記凸堤が該凹溝に嵌合したときに該凸堤及び凹溝間に形成される隙間のみに充填し、前記凹溝及び凸提との嵌合部分を挟む両側部分は接着しないようにすることが好ましい。
【００１３】
好適には、該弾性接着剤は、主剤と硬化剤とを含み、主剤は、ウレタン変性エポキシ樹脂，多硫化ゴム変性エポキシ樹脂及び脂肪族ポリグリシジルエーテル変性エポキシ樹脂等の可撓性を有する材料から選択された複数の材料からなり、硬化剤は、変性ポリアミドアミン，変性脂肪族ポリアミン及びイソシアネート単量体又はアダクト体と有機アミン反応物からなる変性脂環式ポリアミン等の塑性的弾性を有する材料から選択された複数の材料からなる。
【００１４】
前記凹溝及び凸提との嵌合部分の所定の隙間の垂直方向の寸法は３〜１５ｍｍであることが好ましい。
また、前記凹溝及び凸提との嵌合部分を挟む両側部分の一対の接合面に、水膨潤性ゴム又は伸縮性ゴムを介在させることができる。
前記コンクリート部材は、特に耐震性を有するマンホールに好ましく適用される。
さらに、上記弾性を有する接着剤は、本発明の対象コンクリート部材の接着以外にも被接着体が鉄や合金、プラスチック、ＦＲＰ、ゴム、樹脂モルタル、ポリマーコンクリート等にも良好の接着性を示し、耐震性を発揮するので、接合部分がコンクリート部材以外の材料にも適応できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、マンホール構造体の接合方法に係る本発明の好適な実施の形態について説明するが、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
図１は、本発明に従って接合されたコンクリート部材の接合部を示す概要図、図２（ａ）は本発明に従って作成されたテストピースの曲げ試験の仕方を説明する図であり、（ｂ）は曲げ試験後のテストピースを表す図である。図３（ａ）は本発明に従って作成されたテストピースの引張り試験の仕方を説明する図であり、（ｂ）は引張り試験後のテストピースを表す図である。
また、本発明は、言うまでもなく、このマンホール構造体の実施形態に限定されるものではなく、浄化槽，ポンプ槽，トンネル縦抗，随道，暗渠、水路，共同溝，地下室等のコンクリート構造体の接合目地にも適用可能である。
【００１６】
図１は、本発明の好適な実施例に係るマンホール構造体の、図７における接合部Ａに対応する図であり、従って、４，５はコンクリート部材としての直壁、直壁４には凹提４ａが形成され、直壁５には凸堤５ａが形成されている。凹溝４ａ及び凸堤５ａは、図示の形状が好ましいが、この形状に限定されるものではなく、例えば、凹溝４ａ及び凸堤５ａの傾斜した各両側辺は異なる角度でも良く、同一角度で傾斜していてもよいし、底辺は水平ではなく傾斜していてもよい。また、各両側辺が同一角度で傾斜している場合、側辺間に隙間があっても、なくてもよい。
【００１７】
直壁４数個を接合した上に片斜壁６を載置した状態での凹溝４ａ及び凸堤５ａの底辺間の寸法ｄは、図８に示した従来のものでは前述したように１〜２ｍｍ程度であったが、本発明では、寸法Ｄは、コンクリート側壁の厚みｄから制限を受けるが、約３〜１５ｍｍとすることができる。これは、接着剤の最適使用量や目地自体の強度を考えると、約４〜８ｍｍが好適である。寸法Ｄで表わされるスペースには本発明に従って後述する弾性接着剤１０が充填されている。
なお、直壁４及び直壁５の接合面のうち、凹溝４ａ及び凸堤５ａの両側にある上下の水平接合面ａ，ｃは、この実施例においては互いに接触しているが、間に水膨潤性ゴム又は伸縮性ゴムが介在していてもよい。
【００１８】
前述のスペースＤの中に充填する弾性接着剤１０としては、従来のように固化した際に硬く剛直になる接着剤であると、後述する試験結果から明らかなように、コンクリート部材に曲げ応力がかかった時に目地部分が開くことは全くなく、その部分の材料破壊が生じるので、目地部分の開きをある程度許容するような適度の弾性を有し、しかも一定の力が加わった後に若干塑性変形するような接着剤が選択されている。若干塑性変形するような接着剤が好ましく、特に、耐震性を考慮するときに、外部の力が加わっても部材が破壊することなく、接着部分が変形して部材を保護し、且つ一定時間内に元の形に戻るような性質を有する接着配合物が好ましい。
【００１９】
従って、充填接着剤１０として可撓性と若干塑性変形性を有するエポキシ樹脂配合物を作成した。また、コンクリート目地部分は接着時に濡れている可能性があるため、接着剤１０としては、湿潤面にも接着可能の特性を有し、かつ弾性を有する硬化物ということを考慮して、主剤の中に、従来のビスフェノールＡ及びＦタイプ以外に、ウレタン変性エポキシ樹脂，多硫化ゴム変性エポキシ樹脂，脂肪族ポリグリシジルエーテル変性エポキシ樹脂等を５０〜９０重量部加えて調整し、更に硬化剤についても、弾性を有し、かつ湿潤接着性のよい、イソシアネート単量体又はアダクト体と有機アミン反応物からなる変性脂環式ポリアミン，可撓性を有する変性ポリアミドアミン系硬化剤及び変性脂肪族ポリアミン等を適時に配合してなる２液型エポキシ樹脂配合物を作成した。
【００２０】
本発明において用いられる接着剤は、硬化物性として、抗張力１．０〜５．０Ｎ／ｍｍ² 、伸び５０〜２００％を提供しうるように調整された。抗張力が１．０Ｎ／ｍｍ² よりも小さいと、コンクリート部材の動きで接着剤自体が破壊してしまうことが予想され、また、伸びが２００％よりも大きいと、コンクリート部材を持ち上げたりする時に下方のコンクリート部材との間の目地が過度に伸びてしまうことが予想されるため、抗張力は１．０〜５．０Ｎ／ｍｍ² 、伸びは５０〜２００％に設定した。伸びについては、８０〜２００％が好ましく、耐震性効果を最大に出すためには８０〜１５０％が最適であることが判明した。
【００２１】
目地の構造と弾性接着剤の耐震性の目標として実際のコンクリート部材の目地接合部を作成し、コンクリート曲げテスト及び引張りテストを繰り返し行った。曲げテストでは、目地接合部の広がりＬ（図２の（ｂ）参照）５〜１０ｍｍ、引張りテストでは目地の開き幅Ｃ１（図３の（ｂ）参照）３〜６ｍｍを一応の耐震性の目標としてテストを行った。
【００２２】
実施例１
テストを行うため、目地接合部を有するテストピースを図１，図２の（ａ）及び図３の（ａ）に示すように作成した。各テストピースの各部の寸法は次の通りであった（単位はｍｍ）。
ａ：３０ｂ：３５
ｃ：２０ｄ：８５
ｅ：３００ｆ：４００
ｇ：１００ｈ：１００
ｉ：２００Ｄ：５
【００２３】
主剤及び硬化剤からなる接着剤１０の配合は下記の通りであった。

上記主剤及び硬化剤を１：１の割合で混合して目地に充填し接着した。接着剤の物性は伸び１２０％、抗張力１．５Ｎ／ｍｍ² であった。
【００２４】
コンクリート部材の曲げ（曲げ強度４５００Ｎ、試験回数３）と引張り接着力（引張り強度３２００Ｎ、試験回数３）のテストの結果、曲げについては目地の目開きＬは平均４ｍｍとなり、引張りについては目地目開きＣは平均２ｍｍとなり、地震時の振動に対して、目地の形状と接着剤の弾性により耐震性がかなり向上することが分かった。
【００２５】
実施例２
コンクリート製テストピースの目地深さをＤ＝１０ｍｍとした以外は実施例１と同様に設計したテストピースを作成した。弾性接着剤は下記に示す配合物のものを作成した。

上記主剤及び硬化剤を３：２の割合で混合して目地に充填し接着した。接着剤の物性は伸び１４０％、抗張力１．２Ｎ／ｍｍ² であった。
【００２６】
コンクリート部材の曲げ（曲げ強度４０００Ｎ、試験回数３）と引張り接着力（引張り強度３２００Ｎ、試験回数３）のテストの結果、曲げについては目地の目開きＬは平均６ｍｍとなり、引張りについては目地目開きＣは平均３ｍｍとなり、目地において振動吸収能力のあることが分かった。
【００２７】
実施例３
コンクリートの目地深さをＤ＝１５ｍｍとした以外は実施例１と同様に設計したテストピースを作成した。接着剤は下記に示す配合物のものを作成した。

上記主剤及び硬化剤を１：１の割合で混合してテストピースの目地に充填し接着した。接着剤の物性は伸び１６０％、抗張力１．２Ｎ／ｍｍ² で、伸び及び抗張力は塑性的弾性関係を示し、一旦止めると力が落ち、再度負荷するとまた伸びることが分かった。
【００２８】
コンクリート部材の曲げ（曲げ強度４５００Ｎ、試験回数３）と引張り接着力（引張り強度３２００Ｎ、試験回数３）のテストの結果、曲げについては目地の目開きＬは９ｍｍとなり、引張りについては目地目開きＣは８ｍｍとなった。マンホールのようなコンクリート構造体に対して地震等による変形力が加わっても、変形に対する目地の追随性のためにマンホールの崩壊等が避けられると考えられる。
【００２９】
比較例１
図４に示すような目地寸法（溝深さ１ｍｍ）のテストピースを作成し、下記配合率の接着剤を用意した。なお、図４は誇張して記載されており、実際の寸法関係を表すものではない。

上記主剤及び硬化剤を３：２の割合で混合して目地に充填し全面接着した。接着剤の物性は伸び８％、抗張力３２Ｎ／ｍｍ² であった。
【００３０】
コンクリート部材の曲げ（曲げ強度９０００Ｎ）と引張り接着力（引張り強度７０００Ｎ）のテストの結果、図５の（ａ）及び（ｂ）から分かるように、曲げについては目地の目開きＬは０ｍｍであり、引張りについても目地目開きＣは０ｍｍであった。しかし、曲げ試験においては、クラックが多数発生し、コンクリート目地周辺部分より破壊した。また、引張り試験においては、引張り強度は高いが、テストピースの目地に隙間があく前に、コンクリート目地周辺部分より崩壊し、また、目地近辺に無数のクラックが発生して、強度が急速に落ちたため、測定にこれ以上進めない状態となった。
【００３１】
比較例２
図４に示すような目地寸法（ただし溝深さ４ｍｍ）のテストピースを作成し、下記配合率の接着剤を用意した。

上記主剤及び硬化剤を３：２の割合で混合して目地に充填し全面接着した。接着剤の物性は伸び１５％、抗張力４０Ｎ／ｍｍ² を示し、湿潤面での硬化性も良好であった。
【００３２】
コンクリート部材の曲げ（曲げ強度８０００Ｎ）と引張り接着力（引張り強度６５００Ｎ）のテストの結果、図６の（ａ）及び（ｂ）から分かるように、曲げについては目地の目開きＬは１ｍｍであり、引張りについては目地目開きＣは殆どなく、共にコンクリートの目地近くで破断しており、耐震性はあまり望めない結果であった。
【００３３】
なお、前述した接着剤の諸化学成分のデータについて表１に記載する。
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
本発明によるコンクリート部材の接合方法及び接合構造では、隣接するコンクリート部材同士の接合面の一方に凹溝を形成し、他方に凸堤を形成し、前記凹溝内に弾性接着剤を充填する。特に地下埋設物施設については、地盤の動きに対して剛直な構造よりも、柔軟な構造で対応することが破壊の被害を少なくする１つの方法であるが、接合面に弾性接着剤を用いることによりコンクリート部材の継手部が柔軟接着構造となり、非常に効果的に地震に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って接合されたコンクリート部材の接合部を示す概要図である。
【図２】（ａ）は本発明に従って作成されたテストピースの曲げ試験の仕方を説明する図であり、（ｂ）は曲げ試験後のテストピースを表す図である。
【図３】（ａ）は本発明に従って作成されたテストピースの引張り試験の仕方を説明する図であり、（ｂ）は引張り試験後のテストピースを表す図、（ｃ）は引っ張り試験後に放置しておくと自然に元の位置に戻る試験片の図である。
【図４】従来技術の方法によって接合されたコンクリート部材の接合部を示す概要図である。
【図５】（ａ）は従来技術に従って作成されたテストピースの曲げ試験後のテストピースを表す図であり、（ｂ）は従来技術に従って作成されたテストピースの引張り試験後のテストピースを表す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、従来技術に作成された別のテストピースに関する図５の（ａ）及び（ｂ）に相当する図である。
【図７】従来技術に従って組み立てられたマンホール構造体を部分的に切除して示す斜視図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図７において符号Ａで示された接合部の接合前後の状態を示す拡大断面図である。
【図９】従来のマンホールにおいて、振動が加わったときの崩れる状態を示した図である。
【図１０】本発明の場合に、振動が加わったときの状態を示した図であり、（ａ）は通常時、（ｂ）は変形したとき、（ｃ）は力を除いたときに元に戻った状態を示す図である。
【図１１】本発明の弾性接着剤を横置きのヒューム管に施工したときに振動が加わった状態を示す図であり、（ａ）は通常時、（ｂ）は変形したとき、（ｃ）は力を除いたときに元に戻った状態を示す図である。
【図１２】本発明の弾性接着剤を横置きのボックスカルバートに施工したときに振動が加わった状態を示す図であり、（ａ）は通常時、（ｂ）は変形したとき、（ｃ）は力を除いたときに元に戻った状態を示す図である。
【符号の説明】
１…コンクリート製マンホール構造体
２…円板状の底板塊
３…円筒形の躯体
４，５…直壁（コンクリート部材）
４ａ…凹溝
５ａ…凸提
６…片斜壁（コンクリート部材）
７…調整ブロック
８…蓋受枠
９…シール材
１０…弾性接着剤。
１１…非弾性接着剤

Claims

隣接するコンクリート部材同士の接合面の一方に凹溝を形成し、他方に前記凹溝に嵌合させるための位置決め用の凸堤を形成し、
前記凹溝及び凸提との嵌合部分を挟む両側部分は、コンクリート部材同士が接合する一対の接合面とし、
且つ前記凹溝及び凸提との嵌合部分に所定の隙間を設け、前記凹溝内に弾性を有し且つ所定の塑性を有する接着剤を充填するようにした耐震性を有するコンクリート部材の接合方法。
前記弾性接着剤は、前記凸堤が該凹溝に嵌合したときに該凸堤及び凹溝間に形成される隙間のみに充填し、前記凹溝及び凸提との嵌合部分を挟む両側部分は接着しないようにした請求項１に記載の耐震性を有するコンクリート部材の接合方法。
前記弾性接着剤は、主剤と硬化剤とを含み、
前記主剤は、ウレタン変性エポキシ樹脂，多硫化ゴム変性エポキシ樹脂及び脂肪族ポリグリシジルエーテル変性エポキシ樹脂等の可撓性を有する材料から選択された複数の材料からなり、
前記硬化剤は、変性ポリアミドアミン，変性脂肪族ポリアミン及びイソシアネート単量体又はアダクト体と有機アミン反応物からなる変性脂環式ポリアミン等の塑性的弾性を有する材料から選択された複数の材料からなる請求項１又は２に記載の耐震性を有するコンクリート部材の接合方法。
前記凹溝及び凸提との嵌合部分の所定の隙間の垂直方向の寸法は３〜１５ｍｍである請求項２又は３に記載の耐震性を有するコンクリート部材の接合方法。
前記凹溝及び凸提との嵌合部分を挟む両側部分の一対の接合面に、水膨潤性ゴム又は伸縮性ゴムを介在させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐震性を有するコンクリート部材の接合方法。
前記コンクリート部材は、マンホールであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐震性を有するコンクリート部材の接合方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載された接合方法により接合された耐震性を有するコンクリート部材の接合構造。