JP4669293B2 - コンクリート構造物の補修または補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の補修または補強方法に関し、さらに詳しくは、壁または床のパネル（以下、総称してパネルという）部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面からそれぞれ出っ張った凸状部をなしているコンクリート構造物（以下、パネル付きコンクリート構造物という）の補修または補強方法に関する。

従来の既存の鉄筋コンクリート製の柱や梁を補修または補強する方法としては、炭素繊維やアラミド繊維などの高機能繊維からなる繊維シートを、周方向に巻きつけ、熱硬化性樹脂を用いて接着する方法が提案されている。しかしながら、この方法は、パネル付きコンクリート構造物を補修または補強する場合には、パネル付きコンクリート構造物に繊維シートを巻きつけることが不可能である。また、単に繊維シートをパネル付きコンクリート構造物に被覆しただけでは、繊維シートが連続せず、パネル付きコンクリート構造物に対して繊維シートによる閉鎖系の補修または補強が不可能であり、満足のいくものではなかった。

このため、近年、パネル付きコンクリート構造物を補修または補強する方法が種々検討されている。
例えば、特許文献１には、（イ）壁と柱の太径部分とが一体的に構成され、かつ表裏両側に凸状部を有するパネル付きコンクリート柱の凸状部表面に、それぞれ高強度繊維シートを接着剤により貼り付けて、そのシートで凸状部表面をほぼ全面的に被覆し、（ロ）凸状部と前記パネル部分との境界の入隅部に沿うように細長い型鋼の一面を前記シートの側端部分の上にあてがって前記シートに接着し、前記型鋼の他の一面を前記パネル部分にあてがい、ついで（ハ）前記入隅部近くの前記パネル部分の適宜箇所に固定用棒材を貫通状態で配設し、その固定用棒材の両端が前記型鋼の他の一面を貫通する状態とし、前記固定用棒材により前記パネル部分の表裏両側の前記型鋼を締め付け固定することにより、パネル付きコンクリート柱を補強する方法が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、補修または補強効果を十分に発揮させるためには、凸状部の入隅部に応力が集中し、形鋼の角部分に大きな曲げモーメントが発生するので、形鋼を大型化しなければならない。また、固定用棒材の直径が大きくなるため、入隅部に孔径の大きな貫通孔が必要になるため、作業性が悪く、コストもかかるので満足のいくものではなかった。

特許文献２には、柱に接続した壁にスリットを貫通させ、応力伝達部材としての繊維束を取り付ける柱の耐震補強方法において、前記柱の周面に該柱の軸線方向と直交する方向に補強部材としての繊維シートを巻回するとともに、軸線方向にも繊維シートを取り付け、前記繊維束の壁からの突出部分を扇状に広げてこの扇状部分を柱の周面に軸線方向およびこれと直交する方向に巻回した繊維シートに定着することを特徴とする壁付き柱の耐震補強方法が記載されている。しかしながら、この方法では、入隅部を貫通させた繊維シートと太径部に貼りつけた繊維シートが直線関係にない部分が多いので、両者間にせん断応力が働き、十分な補修および補強効果を得ることができない。また、貫通させた繊維シート自体も、貫通孔入口、出口で曲げられるので、引張強さが低下するという問題があった。

また、特許文献３には、袖壁付き柱等の構造体の補強・補修において、袖壁にスリットを開け、ヨコ糸の伸縮により幅を変更可能な繊維シートを当該スリットに挿入し、その繊維シートをスリット内では狭くし、それ以外の部位では広くすることにより、柱を全周にわたって補強することが記載されている。この方法は、一体の繊維シートを用いるため、接合部がない点において優れているが、スリットの出入口付近においては、繊維シートが曲げられるような状態になるため、引張強さが低下する問題があった。
特許第３１８５６４０号公報 特開２０００−９６８３６号公報 特開２００２−２０１５４７号公報

本発明は、優れた補修または補強効果が良好で、かつ作業性に優れたパネル付きコンクリート構造物の補修または補強方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、壁または床のパネル部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面から出っ張った凸状部を有しているコンクリート構造物、すなわちパネル付きコンクリート構造物を、
（ａ）太径部分とパネル部分との境界である入隅部のパネル部分にスリットを設ける工程、
（ｂ）太径部分の側面に繊維シートを接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う工程、
（ｃ）金属板をスリットに嵌め込み、ついで必要に応じて該金属板を折り曲げることにより、太径部分に金属板を貼り付ける工程、および
（ｄ）金属板と繊維シートとを前記パネル付きコンクリート構造物に固着させる工程、
により、容易に補修または補強できること、および上記した従来の問題点を一挙に解決できることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、
［１］ 壁または床のパネル部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面から出っ張った凸状部を有しているコンクリート構造物を補修または補強する方法であって、
（ａ）太径部分とパネル部分との境界である入隅部のパネル部分にスリットを設ける工程、
（ｂ）太径部分の側面に繊維シートを接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う工程、
（ｃ）金属板をスリットに嵌め込み、太径部分を金属板で貼り付ける工程、および
（ｄ）金属板と繊維シートを前記コンクリート構造物に固着させる工程、
を含むことを特徴とするコンクリート構造物の補修または補強方法、
［２］ 繊維シートが、構成繊維として高強力繊維を含むことを特徴とする前記［１］記載の補修または補強方法、
［３］ 金属板の厚さが０．５〜５．０ｍｍであることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の補修または補強方法、
［４］ 接着剤が、常温硬化型の熱硬化性樹脂である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の補修または補強方法、および
［５］ 壁または床のパネル部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面から出っ張った凸状部を有しているコンクリート構造物を補修または補強する方法であって、
（ａ）太径部分とパネル部分との境界である入隅部のパネル部分にスリットを設ける工程、
（ｂ）太径部分の側面に繊維シートを接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う工程、
（ｂ’）入隅部の繊維シート上に、シート端部定着用金属板を設置する工程、
（ｃ）金属板をスリットに嵌め込み、太径部分を金属板で貼り付ける工程、および
（ｄ）金属板と繊維シートを前記コンクリート構造物に固着させる工程、
を含むことを特徴とするコンクリート構造物の補修または補強方法、
に関する。

本発明は、あらかじめ貼り付けた繊維シートと後から貼り付ける金属板は柱や梁の長手方向に対して直角に配置されるので、従来のコンクリート構造物の補修または補強方法と比べても、補修・補強効果に優れている。また、本発明において、金属板として厚さの薄い金属板を用いる場合には、簡単な穴あけジグで入隅部のパネル部分に金属板を挿入可能なスリットを容易にあけることができる。また、本発明により補修または補強されたパネル付きコンクリート構造物は、優れた補修または補強効果が得られる。また、本発明は作業性にも優れている。

本発明は、パネル付きコンクリート構造物を補修または補強する方法であって、
（ａ）太径部分とパネル部分との境界である入隅部のパネル部分にスリットを設ける工程、
（ｂ）太径部分の側面に繊維シートを接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う工程、
（ｃ）金属板をスリットに嵌め込み、太径部分を金属板で貼り付ける工程、および
（ｄ）金属板と繊維シートを前記コンクリート構造物に固着させる工程、
を含むことを特徴とするコンクリート構造物の補修または補強方法。

本発明で補修または補強されるパネル付きコンクリート構造物は、パネル部分と太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面から出っ張った凸状部を有していればよい。本発明では、例えば、壁または床のパネル部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の表裏両面から出っ張った凸状部を有しているコンクリート構造物でも好適に補修または補強できる。

以下、図面を用いて本発明の各工程につき説明する。図１は、工程（ａ）にてスリットが設けられたパネル付きコンクリート柱を表す。図２はＡから見た図を表す。図３は、工程（ｂ）にて繊維シートが設けられたパネル付きコンクリート柱を表す。図４はＡ’から見た図を表す。図５は、工程（ｃ）にて金属板で被覆されたパネル付きコンクリート柱を表す。図６はＡ’’から見た図を表す。図７はＢから見た図を表す。

本発明においては、工程（ａ）を実施する前に、前処理を行ってもよい。前処理としては、例えば、太径部分の表面に付着している脆弱層の除去処理、プライマーの塗布処理などが挙げられる。これらの処理はいずれも常法に従い行われる。

工程（ａ）
本工程では、例えば図１に示すように、凸状部とパネル部分との境界である入隅部にスリット（４）を常法に従い設ける。入隅部は、凸状部とパネル部分との境界であれば特に限定されない。前記スリットは、金属板を挿入することができるように、鉄筋のない入隅部に、パネル部分を横断するように設けられる。また、前記スリットは、通常、一箇所の入隅部につき複数個設けられるが、そのスリットの数などは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されない。なお、図１および図３では、スリット（４）が２箇所の入隅部にそれぞれ５個ずつ設けられている。

工程（ｂ）
本工程では、例えば図３および図４に示すように、パネル付きコンクリート構造物（１）の太径部分の側面に繊維シート（２ａ、２ｂ）を接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う。また、繊維シートの端部の接着をより確実にするため、矩形断面を有するシート端部定着用金属板入隅部に貼り付けてもよい。

本工程で使用される繊維シートは、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の繊維シートであってよい。繊維シートとしては、例えば織物などが挙げられる。繊維シートの構成繊維としては、例えば汎用繊維や高機能性繊維などが挙げられるが、なかでも高強力繊維が好ましい。前記の汎用繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維などが挙げられる。前記の高強力繊維は、強度が約７ｃＮ／ｄＴｅｘ以上であることが好ましく、約１３ｃＮ／ｄＴｅｘ〜４５ｃＮ／ｄＴｅｘの範囲内であることがより好ましく、約１７ｃＮ／ｄＴｅｘ〜４０ｃＮ／ｄＴｅｘの範囲内であることが最も好ましい。かかる強度は、ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ 化学繊維フィラメント糸試験方法８．５．１に従って測定することにより求められる。高強力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリバラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、全芳香族ポリエステル繊維などが挙げられるが、中でもアラミド繊維が好ましい。

本工程で使用される接着剤としては、常温硬化型の熱硬化性エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、メチルメタクリレート樹脂などが挙げられる。中でも、好ましくはチクソトロピーインデックス（Ｔ．Ｉ．）値が１．３以上のエポキシ系樹脂である。

本工程の好ましい態様としては、予め接着剤でコンクリート表面を下塗りした後、繊維シートを貼り付け、ついで接着剤で上塗りする。

本発明においては、工程（ｃ）を実施する前に、入隅部の繊維シート上にシート端部定着用金属板を設置することができ、例えば、図８に示すように、前記の入隅部の繊維シートと工程（ｃ）で貼り付けられる金属板（３）との間になるように、シート端部定着用金属板（５）を設置することができる。このようにして、シート端部定着用金属板を入隅部の繊維シート上に設置することにより、入隅部における応力集中に対して優れた耐力および強度がパネル付きコンクリート構造物に付与され得る。
前記シート端部定着用金属板は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、下記する金属板と同様のものであってよい。

工程（ｃ）
本工程では、図５〜８に示すように、金属板（３）をスリット（４）に挿入し、ついで該金属板（３）を必要に応じて折り曲げて太径部分に金属板（３）を貼り付ける。本工程では、太径部分の側面と金属板との間に繊維シートを介在させることにより、優れた補修または補強効果を発揮することができる。

接着剤の塗布量としては繊維シートの目付によるが、例えば２００ｇ／平米の場合、目安としてコンクリートに塗布する接着剤は約５００ｇ／平米、金属板を貼り付けた後塗布する接着剤は２００ｇ／平米の合計７００ｇ／平米である。繊維シートが厚い場合には、コンクリートに塗布する樹脂を２００ｇ／平米とし、適量の樹脂をシートに塗布（事前含浸法）し、コンクリートに貼り付け、さらに金属板を貼り付けた後樹脂を塗布する。

前記金属板は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知のものであってよく、鋼板、ステンレス板、アルミニウム合金板、チタン合金板などが挙げられるが、好ましくは鋼板である。

前記金属板は、断面が矩形断面であることが好ましい。金属板の厚さは０．５〜５．０ｍｍの範囲が好ましい。０．５ｍｍ以下では、繊維シートの破断耐力に耐えず、金属板部分で破断が生じる。５．０ｍｍ以上では繊維シート破断耐力より大きくなりすぎ無駄であると同時に、開口するスリットの厚さが大きくなり、作業性が低下する。さらに、金属板を折り曲げることが困難となる。

金属板を折り曲げ、コの字状やロの字状にすると、繊維シートと金属板の間の応力伝達がより確実となり、補強量を多くする場合に特に有利となる。また、金属板に穴をあけ、ビスで柱に接続させる方法を採用してもよい。

工程（ｄ）
工程（ｄ）では、工程（ｃ）後、金属板と繊維シートを常法に従いコンクリート構造物に固着させる。

工程（ｄ）後、補修または補強されたパネル付きコンクリート構造物は一般に耐候性を向上させ、損傷から守るため塗装処理やモルタル被覆などが施工される。

上記のようにして工程（ａ）〜（ｄ）を実施して補修または補強されたコンクリート構造物は、力学的強度に優れている。

本発明によれば、優れた補修または補強効果が容易に得られ、かつ作業性に優れたパネル付きコンクリート構造物の補修または補強方法を提供できる。

工程（ａ）にてスリットが設けられたパネル付きコンクリート柱を表す模式図である。 図１の矢印Ａから見た模式的横断面図である。 工程（ｂ）にて繊維シートが設けられたパネル付きコンクリート柱を表す模式図である。 図３の矢印Ａ’から見た模式的横断面図である。 工程（ｃ）にて金属板を貼り付けたパネル付きコンクリート柱の模式的断面図である。 図５の矢印Ａ’’から見た模式的横断面図である。 図５の矢印Ｂから見た模式図である。 本発明方法において、順に工程（ａ）、（ｂ）、（ｂ’）および（ｃ）を実施して得られた金属板を貼り付けたパネル付きコンクリート柱の模式的断面図である。

符号の説明

１ パネル付きコンクリート柱
１ａ パネル部分
１ｂ 柱部分
２ａ 第１の繊維シート
２ｂ 第２の繊維シート
３ 金属板
４ スリット
５ シート端部定着用金属板

Claims (5)

1. 壁または床のパネル部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面から出っ張った凸状部を有しているコンクリート構造物を補修または補強する方法であって、
   （ａ）太径部分とパネル部分との境界である入隅部のパネル部分にスリットを設ける工程、
   （ｂ）太径部分の側面に繊維シートを接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う工程、
   （ｃ）金属板をスリットに嵌め込み、前記金属板を折り曲げて太径部分に金属板を貼り付け、太径部分の側面と前記金属板との間に前記繊維シートを介在させる工程、および
   （ｄ）金属板と繊維シートを前記コンクリート構造物に固着させる工程、
   を含むことを特徴とするコンクリート構造物の補修または補強方法。
2. 繊維シートが、構成繊維として高強力繊維を含むことを特徴とする請求項１記載の補修または補強方法。
3. 金属板の厚さが０．５〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の補修または補強方法。
4. 接着剤が、常温硬化型の熱硬化性樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の補修または補強方法。
5. 壁または床のパネル部分と柱または梁の太径部分とが一体的に構成され、前記太径部分の一部が前記パネル部分の少なくとも一表面から出っ張った凸状部を有しているコンクリート構造物を補修または補強する方法であって、
   （ａ）太径部分とパネル部分との境界である入隅部のパネル部分にスリットを設ける工程、
   （ｂ）太径部分の側面に繊維シートを接着剤で貼り付けて、太径部分の側面を繊維シートで覆う工程、
   （ｂ’）入隅部の繊維シート上に、シート端部定着用金属板を設置する工程、
   （ｃ）金属板をスリットに嵌め込み、前記金属板を折り曲げて太径部分に金属板を貼り付け、太径部分の側面と前記金属板との間に前記繊維シートを介在させる工程、および
   （ｄ）金属板と繊維シートを前記コンクリート構造物に固着させる工程、
   を含むことを特徴とするコンクリート構造物の補修または補強方法。

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