JP4267842B2

JP4267842B2 - ポリマーセメントモルタルからなる構造体、及び同構造体の施工方法

Info

Publication number: JP4267842B2
Application number: JP2001224349A
Authority: JP
Inventors: 義之大串
Original assignee: マグネ株式会社
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2003035041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマーセメントモルタルからなる構造体、及び同構造体の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリートからなる構造体としては、図３及び図４に示すような構造からなるものが一般的であった。
【０００３】
すなわち、図３における構造体は既設コンクリート躯体100を新規の補強コンクリートで補強したものであり、その施工方法は、既設コンクリート躯体100の表面に、間隙ｔ₁（所謂かぶり）をあけて補強筋300を配設し、前記既設コンクリート躯体100の表側に所定の間隙ｔをあけて型枠200を配設し、次いで、前記型枠200内にコンクリート400を充填して硬化させて既設コンクリート躯体100と一体化させたものである。なお、前記補強筋300は、縦筋310と横筋320とから格子状に形成されている。
【０００４】
また、図４における構造体は、新設時に係るものであり、補強筋300を配設した後、同補強筋300を囲うように型枠210を構築し、同型枠210内にコンクリート400を充填して硬化させることにより得ることができる。ｔ₁'は補強筋300と型枠210との間隙（所謂かぶり）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の構造体は、いずれにしても、補強筋300の縦筋310及び横筋320の直径が約19〜22ｍｍのものを使用することが一般的で、構造体の強度を十分なものとするためには、構造体の厚みｔも25ｃｍ程度が必要となっていた。
【０００６】
これは、コンクリートに含まれる骨材が比較的大であることに起因している。すなわち、かかる骨材が均一に行き渡るようにするためには、補強筋300を構成する縦筋310及び横筋320のピッチを大きくするとともに（骨材が補強筋300でつかえると、その下方に空洞部分が形成されやすくなる）、型枠200(210)の間隔を大きくしなければならず、また、縦筋310及び横筋320のピッチを大きくすると、強度面からして、補強筋300自体の直径も19〜22ｍｍ程度のものが必要となっていた。
【０００７】
また、補強筋300が容易に錆びることのないように、中性化深度を考慮して、補強筋300と型枠200(210)との間隙ｔ₁(ｔ₁')、所謂かぶりを少なくとも30〜40ｍｍ以上（通常は100ｍｍ程度）必要としていた。
【０００８】
これらのことから、構造体の全体厚みが250ｍｍ以上になり、一定のスペース内にかかる構造体を構築した場合、有効空間が狭くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、図３に示したように、新旧のコンクリートを一体化させようとすると、旧コンクリートである既設コンクリート躯体100の表面を目荒らししたり、差し筋したり、あるいは接着力を増強するためのプライマー塗布などが必要になって工数が増加していた。
【００１０】
本発明では、上記課題を解決することのできるポリマーセメントモルタルからなる構造体、及び同構造体の施工方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、既設コンクリート躯体の表面に、鋼からなる直径２．６〜６ｍｍの縦筋と横筋とを小ピッチで格子状に組み合わせた小径の補強筋を取付け、同補強筋を被覆するように、ポリマーセメントモルタル層を形成し、同ポリマーセメントモルタル層と前記既設コンクリート躯体とを一体化させ、しかも、前記ポリマーセメントモルタル層を、吹き付け、刷け塗り、こて塗り、充填のうちからいずれかを選択するか、若しくは組合わせて形成することを特徴とするポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工方法とした。
【００１２】
また、請求項２記載の本発明では、前記ポリマーセメントモルタルは、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする複合ポリマーエマルジョンと、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄を主成分とした主材、又はセメント、砂を主成分としたモルタルとを混合したものであることとした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本実施形態に係るポリマーセメントモルタルからなる構造体は、鋼からなる直径２．６〜６ｍｍ未満の縦筋と横筋とを小ピッチで格子状に組み合わせた小径の補強筋を、ポリマーセメントモルタルにより被覆したものである。
【００２０】
すなわち、ポリマーセメントモルタルとすることで、砂利などの粗骨材が不要で目が細かくなり、補強筋をきわめて小径のものとしてピッチを細かくすることができ、従来と同等の強度を保持しながら、構造体の全体厚みを薄くすることができる。
【００２１】
かかる構造体としては、壁、柱、梁、床など、様々なコンクリート構造体に適用が可能であり、しかも、新設するだけでなく、既設コンクリート躯体にポリマーセメントモルタルを一体化させて構築することもできる。
【００２２】
すなわち、既設コンクリート躯体の表面に取付けられた、鋼からなる直径が２．６〜６ｍｍの縦筋と横筋とを小ピッチで格子状に組み合わせた小径の補強筋を、ポリマーセメントモルタルにより被覆して前記既設コンクリート躯体と一体化させるものであり、既設コンクリートの補強構造体とすることができる。
【００２３】
これらの構造体では、ポリマーセメントモルタルの厚さを40〜150ｍｍとすることができる。これは、従来250ｍｍ程度の厚みが必要だったのに対してきわめて薄いものであり、一定のスペースに構造体を構築した場合、有効空間を大幅に拡大することができる。
【００２５】
また、これら補強筋を配設する際は、スペーサなどを用いて仮固定し、アンカー若しくは接着剤を用いて固定する従来の工法が採用できる。
【００２６】
さらに、上記ポリマーセメントモルタルは、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする複合ポリマーエマルジョンと、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄を主成分とした主材、又はセメント、砂を主成分としたモルタルとを混合したものであることが好ましい。複合ポリマーエマルジョンと主材又はモルタルとの混合割合は１：３〜１０とすることが望ましい。
【００２７】
さらに望ましくは、架橋材としてＺｎＯを使用し、また助材としてアミノ酸の一つで動物性蛋白質に多く含まれているグリシンを使用するとよい。
【００２８】
かかるポリマーセメントモルタルであれば、極めて高い付着力、引張強度、曲げ強度、耐水性、耐疲労性を有し、かつ柔軟性を有するので十分な靭性を備えており、また、せん断強度も通常のコンクリートの1.5〜２倍程度あるので、薄くても十分な強度及び耐久性を有するものとなる。たとえば、補強筋に対するかぶり厚みを６〜８ｍｍ程度まで薄くすることが可能となる。したがって、構造体自体の重量も軽くなり、全体構造としての負担が少なくなる。
【００２９】
また、特に既設コンクリートの補強構造体であった場合、新しいモルタルを旧いコンクリートと一体化するための差し筋も不要であり、さらに、既設コンクリート躯体が変位したりしてもその動きに追従するので、後に補強部分がひび割れしたり剥離したり、あるいは崩壊することを確実に防止することができる。
【００３０】
さらに、かかるポリマーセメントモルタルは中性化深度が、通常のコンクリートに比べて１／５程度であり、なおかつ防錆機能を果たすことが確認されているので、内部の補強筋の錆びによる劣化を防止することができる。なお、防錆機能のメカニズムとしては、セメント成分の強アルカリ化環境下で補強筋などの表面に水化酸化鉄(II)である酸化皮膜、いわゆる不動酸化物の一種である黒サビを発生させ、補強筋の腐食を防止するものである。
【００３１】
またさらに、上記のポリマーセメントモルタルは無害であり、なおかつ引火、爆発、中毒のおそれがなく、施工時の安全性及び施工後の使用時についても安全性を確保することができる。
【００３３】
本実施形態に係る工法は、既設コンクリートの補強の場合であって、既設コンクリート躯体の表面に、鋼からなる直径が２．６〜６ｍｍの縦筋と横筋とを小ピッチで格子状に組み合わせた小径の補強筋を取付け、同補強筋を被覆するように、ポリマーセメントモルタル層を形成し、同ポリマーセメントモルタル層と前記既設コンクリート躯体とを一体化させている。
【００３４】
この場合、既設躯体の表面を目荒らししたり、差し筋したり、あるいは接着力を増強するためのプライマー塗布などが不要となる。
【００３５】
さらに、上記ポリマーセメントモルタル層を形成するには、吹き付け、刷け塗り、こて塗り、充填のうちからいずれかを選択するか、若しくは組合わせればよい。
【００３６】
以上説明してきたように、本発明によれば、薄型であってなおかつ十分な強度を有する構造物を構築することができるので、同一スペースに構造物を構築する場合に有効利用空間を広くとることができる。
【００３７】
【実施例】
以下、添付図に基づいて、本発明を具体的に説明する。
（実施例）
図１は本実施例に係るポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工法の説明図であり、既設コンクリート躯体である壁体１にポリマーセメントモルタル２を一体化して新たな構造体を構築することができる。
【００３８】
すなわち、既設コンクリート躯体である壁体１の表面に、小径の補強筋３を取付け、同補強筋３を被覆するように、ポリマーセメントモルタル２を塗りこんでポリマーセメントモルタル層を形成し、同ポリマーセメントモルタル層と前記壁体１とを一体化させるようにしている。
【００３９】
なお、ポリマーセメントモルタル層を形成するには、ポリマーセメントモルタル２の吹き付け、刷け塗り、こて塗り、充填のうちからいずれかを選択するか、若しくは組合わせて行なう。本実施例では吹き付けにより、厚さを40〜150ｍｍとしている。なお、ポリマーセメントモルタル２を充填する場合は型枠(図示せず)を用いるとよい。
【００４０】
補強筋３に対するポリマーセメントモルタル２のかぶり厚さは６〜８ｍｍ程度でも構わないが、本実施例では50ｍｍの厚さでポリマーセメントモルタル層を形成している。
【００４１】
前記補強筋３は、壁体１の表面に直接取付けられており、壁体１への取付けは図示しないアンカーや接着剤を利用することができる。
【００４２】
また、補強筋３は、直径2.6〜16ｍｍの縦筋31と横筋32とを小ピッチで格子状に組み合わせて構成したものであり、本実施例では縦筋31に直径６ｍｍの鉄筋を、横筋32に3.2ｍｍの鉄筋を用いている。
【００４３】
なお、補強筋３としては、鉄筋のほか、鋼、炭素繊維、ガラス繊維、若しくは芳香族ポリアミド樹脂などからなる合成繊維のうちから選択することができる。そして、その形状も棒状、網状、シート状、繊維状などにして使用することができる。
【００４４】
また、ポリマーセメントモルタル２は、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする複合ポリマーエマルジョンと、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄を主成分とした主材、又はセメント、砂を主成分としたモルタルとを、１：３〜１０の割合で混合して生成したものとしている。本実施例では、さらに架橋材としてＺｎＯを使用するとともに、助剤としてグリシンを使用して金属架橋を促すようにしている。
【００４５】
かかるポリマーセメントモルタル２は、極めて高い付着力、引張強度、曲げ強度を有し、さらに、耐水性、耐疲労性を有するとともに、十分な靭性と柔軟性を有するので、壁体１が変位したりしてもその動きに追従するので、後に補強部分がひび割れしたり崩壊することを確実に防止することができる。また、強力な付着力を有することから、従来のような差し筋なども不要となる。
【００４６】
さらに、かかるポリマーセメントモルタル２を用いることで、砂利などの粗骨材が不要なので前記したように補強筋３をきわめて小径のものとして、かつピッチを細かくすることができ、従来と同等の強度を保持しながら、構造体全体の厚みを薄くすることができる。
【００４７】
ところで、上記ポリマーセメントモルタル２の強力な付着力は、下記のメカニズムから生じると考えられる。
【００４８】
すなわち、無機物質は、一般に構成元素が規則的に配列した結晶構造をもっており、大きな機械的強度や高い融点を有する優れた性質を有する一方、表面の構造欠陥も大きく、脆性体としての特徴もある。
【００４９】
このような表面は水を吸着して安定化しようとし、表面で解離した水のＨ⁺は表面の酸素と結合して水酸基ＯＨを形成する。
【００５０】
この水酸基は有機物との化学反応性があり、また、主材中の酸化珪素の表面は極性が大きく反応性に富んでいるので種々な有機反応が可能である。
【００５１】
またセメント成分であるＣａＯは塩基性の強い酸化物で、Ｃａ⁺²の成分を溶出し、水和を内部まで進行させる。
【００５２】
無機素材を水などの溶液に接触させると、表面水酸基の解離、イオンの吸着、分子の双極子配向などにより界面に電位差を生じ、電気二重層を形成させる。無機素材表面の電化の性質は分散、吸着、電着による表面改質や素材間の吸着に大きな影響力をもつ。また、この電荷はアルカリ性環境下で負電荷を帯びる。さらに、アルカリ性で電解質が存在する条件下では吸着量が増大する。
【００５３】
上記ポリマーセメントモルタル２は、無機質主剤が有するこのような性質を、多数の親水基をもち屈曲性を有する水溶性のアクリル酸エステルを主成分とする複合ポリマーエマルジョンと混和し、その相互作用により固体表面への吸着性能の大きい、耐水性、耐環境性に優れた接着層を形成することから、強力な付着力が生じるものと考えられている。
【００５４】
しかも、上記したように、セメント成分の強アルカリ環境にあるので、補強筋３などで発生しやすい錆を、不動酸化物の一種でその主成分が水化酸化鉄（II）である酸化皮膜（黒錆）に変性させて腐食を防止することができる。したがって、補強効果をきわめて長期間維持することができる。
【００５５】
また、本実施例で用いたポリマーセメントモルタル２は無害であり、なおかつ引火、爆発、中毒のおそれがなく、施工時の安全性及び施工後の使用時についても安全性を確保することができる。
【００５６】
なお、構造体としては上記壁体１のみならず、柱、梁、床など、様々なコンクリート構造体に適用が可能である。
(第２実施例)
図２に示したものは、参考例に係るポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工法の説明図であり、構造体を壁体１として、これを新設する場合を示している。
【００５７】
すなわち、第１実施例同様に補強筋３を配設し、同補強筋３を囲うように型枠４を組んで、その中にポリマーセメントモルタル２を充填するものである。この場合でも、壁体１の厚みは50〜100ｍｍ程度でよく、かかる薄い構造体であっても十分な強度を得ることができる。
【００５８】
このように、本発明に係るポリマーセメントモルタルからなる構造体は、厚みがきわめて薄いものとなすことができ、構造体自体の重量も軽くなり、全体構造としての負担が少なくなる。そして、一定のスペースに構造体を構築した場合、有効空間を大幅に拡大することができる。
【００５９】
また、上記各実施例におけるポリマーセメントモルタル２は、中性化深度が通常のコンクリートに比べて１／５程度であり、なおかつ防錆機能を果たすことが確認されているので、内部の補強筋の錆びによる劣化を防止することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明は上記した形態で実施されるものであり、以下の効果を奏する。
【００６１】
請求項１記載の本発明では、既設コンクリート躯体の表面に、鋼からなる直径２．６〜６ｍｍの縦筋と横筋とを小ピッチで格子状に組み合わせた小径の補強筋を取付け、同補強筋を被覆するように、ポリマーセメントモルタル層を形成し、同ポリマーセメントモルタル層と前記既設コンクリート躯体とを一体化させ、しかも、前記ポリマーセメントモルタル層を、吹き付け、刷け塗り、こて塗り、充填のうちからいずれかを選択するか、若しくは組合わせて形成したため、既設躯体の表面を目荒らししたり、差し筋したり、あるいは接着力を増強するためのプライマー塗布などが不要となる。さらに、特別な工法を必要とすることなく、容易に薄くて強固な構造体を得ることができる。
【００６２】
請求項２記載の本発明では、前記ポリマーセメントモルタルは、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする複合ポリマーエマルジョンと、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄を主成分とした主材、又はセメント、砂を主成分としたモルタルとを混合したものであることとしたことにより、極めて高い付着力、引張強度、曲げ強度、耐水性、耐疲労性を有し、かつ柔軟性を有するので十分な靭性を備えており、また、せん断強度も通常のコンクリートの 1.5 〜２倍程度あるので、薄くても十分な強度及び耐久性を有するものとなる。しかも、かかるポリマーセメントモルタルは無害でなおかつ引火、爆発、中毒のおそれがなく、施工時の安全性及び施工後の使用時についても安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工法の説明図である。
【図２】第２実施例に係るポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工法の説明図である。
【図３】既設コンクリート躯体を新規の補強コンクリートで補強した場合の従来工法を示す説明図である。
【図４】新設のコンクリート構造体の従来工法を示す説明図である。
【符号の説明】
１壁体（既設コンクリート躯体）
２ポリマーセメントモルタル
３補強筋
４型枠

Claims

既設コンクリート躯体の表面に、鋼からなる直径２．６〜６ｍｍの縦筋と横筋とを小ピッチで格子状に組み合わせた小径の補強筋を取付け、同補強筋を被覆するように、ポリマーセメントモルタル層を形成し、同ポリマーセメントモルタル層と前記既設コンクリート躯体とを一体化させ、しかも、前記ポリマーセメントモルタル層を、吹き付け、刷け塗り、こて塗り、充填のうちからいずれかを選択するか、若しくは組合わせて形成することを特徴とするポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工方法。
前記ポリマーセメントモルタルは、アクリル酸エステル共重合体を主成分とする複合ポリマーエマルジョンと、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄を主成分とした主材、又はセメント、砂を主成分としたモルタルとを混合したものであることを特徴とする請求項１記載のポリマーセメントモルタルからなる構造体の施工方法。