JP4704704B2 - 耐震補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、耐震補強工法に関し、詳しくは、柱体と壁体とが連続した構築物の耐震補強工法、及び耐震補強構造に関するものである。

従来、柱体と壁体とが連続するコンクリート構築物に耐震補強を施す場合、柱体は柱体としての補強、壁体は壁体としての補強というように、それぞれ別個に行われていた。

例えば、柱体の補強方法として、例えば地震などにも充分耐えられるようにする場合は、既設柱を囲むように鉄筋を配して型枠を組み、コンクリートを打設して鉄筋コンクリートによる増厚を図るＲＣ巻立て工法、あるいは、既設柱の外周に鋼板を配設し、この鋼板と柱との間にモルタルなどの充填材を充填して既設柱と鋼板とを一体化する鋼板巻立て工法などが広く知られている。また、耐震性の中でも特に変形性能をより向上させるために既設柱の外周面に間隔をあけて配設したスペーサを介して引っ張り抵抗材を巻立て、この引っ張り抵抗材と既設柱との間に膨張性恒久材（例えば膨張性コンクリートや膨張性モルタルなど）を注入し、これにより既設柱に横方向拘束圧を与える耐震補強構造があった（例えば特許文献１を参照。）。

また、壁体の補強としては、壁部材の面内に、前記壁部材の表裏を貫通する少なくとも１本の壁面スリットを形成し、前記壁部材の、前記壁面スリットの両側の部分を補強材で連結した構造などが提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平０９ー５９９３４号公報 特開２００４−１００２４７号公報

ところが、既存のコンクリート構築物などを大きな地震災害などから守るために補強する場合、柱体及び壁体をそれぞれ別個に強度計算を行ったり、別工法で施工したりするのはきわめて非効率的であり、コスト的にも増大する傾向にあった。

しかし、柱体と壁体とを一体化して補強するという視点にたった補強工法がないため、柱体と壁体とが連続するような構築物の耐震補強を効率的に行うことができないのが現状である。

本発明は、上記課題を解決することのできる耐震補強工法を提供することを目的としている。

請求項１記載の本発明では、所定間隔をあけて立設した既設柱と、既設柱同士間に設けられた壁体とが一体的に連続して構築され、前記既設柱を含み、当該既設柱から左右へ伸延する前記壁体の所定の長さまでを単位補強面とするコンクリート構造体の耐震補強工法であって、（１）前記各単位補強面の表面の塗膜等を剥離させるケレン工程と、（２）ポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタル又はこの樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリートからなる下塗り材を、前記既設柱の表面に吹き付けあるいはハケ塗りする下塗り工程と、（３）補強部材となる縦筋を前記単位補強面に沿って適宜間隔で配置していき、次いで、やはり補強部材となる横筋を前記縦筋に取付けながら上下方向に適宜間隔で配置していく補強部材取付工程と、（４）前記下塗り材と同質成分からなる補強用増厚材を積層して前記補強部材を埋設する増厚工程と、を有し、前記下塗り材は、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とを混合して生成されたポリマーセメントモルタルであり、前記増厚工程は、前記下塗り材と同質成分からなる補強用増厚材を吹き付け又はハケ塗りして所定厚み分増厚する第１増厚工程と、この第１増厚工程に連続して、前記複合ポリマーエマルジョンに対して前記主材の配合比を大きくした樹脂モルタルからなる補強用増厚材をコテ塗りする第２増厚工程と、を有することとした。

請求項２記載の本発明では、請求項１に記載の耐震補強工法において、前記補強部材として、鉄材、鋼材、カーボン材、及びアラミド繊維材の中から一つを単独に用いるか、若しくは複数の材料を組合わせて用いることを特徴とする。

本発明によれば、柱体と壁体とを、一体化することにより、両者共に同時に堅固に補強でき、十分な耐震補強を施すことができる。しかも、型枠などを設置する必要がないので補強工事のコストを削減することができる。また、例えば一般の補強筋やその他補強部材を用いて低コストで実現することができる。さらに、補強用増厚材は付着力、引張強度、曲げ強度が高く、かつ十分な靭性と柔軟性を有していることから、補強部材との接着力も強力であって十分な耐震構造を得ることができ、しかも、補強用増厚材による補強厚みを比較的に薄くしながら十分な補強が可能となる。

本実施形態に係る耐震補強工法は、所定間隔をあけて立設した柱体と柱体との間に壁体が設けられて前記柱体と前記壁体とが一体的に連続して構築されているコンクリート構造体の耐震補強工法であって、前記柱体を含み、当該柱体から左右へ伸延する前記壁体の所定の長さまでを単位補強面とし、この単位補強面毎に、線状の補強部材を格子状に取付け、次いで、前記補強部材を、ポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタル又はこの樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリートからなる補強用増厚材で埋設するようにしたものである。

より具体的には、既設の柱体を含め、この柱体の左右から伸延する壁体の所定長さまでを前記単位補強面とし、この単位補強面に対して、ケレン工程と、下塗材による下塗り工程と、補強部材取付工程と、前記補強用増厚材による増厚工程とからなる補強工法とするものであり、かかる補強工法によって、柱体と壁体とを一体化して両者を堅固に補強でき、十分な耐震補強構造を得ることができる。しかも、この工法では型枠などを設置する必要がないので補強工事のコストを削減することも可能である。

単位補強面の壁面に対応する前記所定長さは、予め実施する強度計算などに基づいて、柱体と壁体とが一体化するために必要な長さを適宜決定すればよい。また、所望する強度によっては、単位補強面を既設柱と壁体の前後両面に設定することもできる。

なお、増厚工程としては、吹き付け又はハケ塗り又はコテ塗りなどで実施可能であり、かかる作業を所定の厚みとなるまで複数回繰り返せばよい。

前記補強部材としては、鉄材、鋼材、カーボン材、及びアラミド繊維材の中から一つを単独に用いるか、若しくは複数の材料を適宜組合わせて用いることができる。すなわち、補強程度に応じて必要十分な補強が可能となる。

また、前記補強部材は、これを線状に形成し、かつ格子状に配設することができる。すなわち、例えば一般の補強筋やその他市販の補強部材を用いることができ、より低コスト化が可能となる。

また、前記補強用増厚材としては、ポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタル又はこの樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリートとすることが好ましい。

これは、通常のモルタルやコンクリートに比べ、付着力、引張強度、曲げ強度が高く、かつ十分な靭性と柔軟性を有していることから、補強部材との接着力も強力であり、十分な耐震構造を得ることができる。

前記樹脂モルタルは、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、又はセメント及び砂を、１：３〜１０の割合で混合して生成したものとすることがより好ましい。かかる樹脂モルタルは、さらに十分な靭性と柔軟性を有していることから、上記効果をさらに高め、より確実な耐震構造を得ることができるからである。

さらに、既設柱が地震などで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、防錆機能を果たすことが確認されているので、補強部材が補強筋などのように鋼製であっても錆びて劣化することを防止して補強効果を長期にわたって持続させることができ、十分な耐震効果を得ることができる。

さらに、より強度を増すために、前記樹脂モルタル中に、補強繊維などを含ませることも可能である。

かかる耐震補強工法は、既設の柱体と柱体との間に設けられた壁体に窓枠取付け用の開口部などがあっても適用可能である。

以下、添付図に基づいて、本発明の実施形態を具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係る耐震補強工法を採用した柱体と壁体との補強構造を示す説明図である。なお、本実施形態においては、補強対象となる柱体である既設柱１が所定間隔あけて複数立設されており、各既設柱１同士間に同じく補強対象となる壁体２が連続的に形成されている。なお、本実施形態では、前記壁体２に窓枠取付け用の開口部２０が形成されているものとする。また、この開口部２０に、例えば図示しないアルミサッシなどが取付けられていても構わない。

本実施形態に係る耐震補強工法により得られた耐震補強構造は、図１に示すように、断面視矩形形状とした既設柱１の一方の側半部１０と、この既設柱１の左右側面１１，１２の略中央位置から左右に伸延した壁体２の所定長さまでを一つの単位補強面３としており、この単位補強面３に前記補強部材４を配設するとともに、この補強部材４を補強用増厚材５により埋め込んでいる。

すなわち、前記単位補強面３に構築された耐震補強構造は、図１に示すように、既設柱１の一側半部１０を抱くように被覆された増厚部３１と壁体２の所定長さ分の増厚部３２とが連続した断面視略ハット状となっている。

前記補強部材４は、それぞれ縦筋となる主筋４１を前記単位補強面３に適宜間隔で配設し、これら主筋４１と略直交するように、横筋となる帯筋４２を取付けて格子状に配設している。補強部材４の量は補強程度に応じて適宜決定することができる。なお、前記主筋４１は、既設柱１に直接打込可能なアンカーなどを具備する取付金具（図示せず）を介して既設柱１に連結固定している。

前記補強用増厚材５は、本実施形態ではポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタルとしているが、この樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリートとしてもよい。

そして、前記樹脂モルタルは、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を、１：３〜１０の割合で混合して生成したポリマーセメントモルタルとしている。なお、前記主材に代えてセメント及び砂を主成分とした通常のモルタルとしてもよい。

上記ポリマーセメントモルタルは、極めて高い付着力、引張強度、曲げ強度を有し、かつ十分な靭性と柔軟性を有するので、コンクリート躯体である既設柱１が変位したりしてもその動きに追従し、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、さらに、補強部材４をしっかりとグリップすることができる。したがって、補強厚みを比較的薄くしながらも耐震構造として十分な強度を有し、また、補強後については既設柱１の配設空間を狭めることがない。

上記したポリマーセメントモルタルからなる補強用増厚材５は、無機質主剤が有する性質を、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。

しかも、上記したように、セメント成分が強アルカリ環境にあるので、補強部材４や取付金具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。

また、上記したポリマーセメントモルタルは無害であり、施工中及び施工後についても有害ガスを発生したり、引火・爆発したりするおそれもない。

このように、本実施形態では、既設柱１及び壁体２にまたがる単位補強面３に連結固定した主筋４１に帯筋４２を取付け、これらを既設柱１の一側半部１０を抱くようにするとともに、壁体２側へは既設柱１と壁体２との一体化が図れる長さに設定して配設している。ここでは、開口部２０までの長さとしている。

かかる補強部材４は、壁体２に開口部２０が形成され、しかもこの開口部２０にアルミサッシなどの窓枠が配設されていても簡単に施工することができる。そして、型枠などを設けることなく、上述の補強用増厚材５を用いて補強部材４を塗り込むだけの薄い厚みの補強だけで、本実施形態に係る補強工法では十分な耐震強度を有することが実験的に確かめられた。

上述してきた耐震補強構造は、下記の手順で施工される。

（１）ケレン工程
先ず、各単位補強面３の表面をディスクサンダーなどで削り、旧い塗膜等を剥離させる。

（２）下塗り工程
次いで、前述の補強用増厚材５と同成分の樹脂モルタルからなる下塗り材を、既設柱１の表面に吹き付けあるいはハケ塗りする。なお、このときの下塗り材は、ここでは、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とを、１：３．５の割合で混合して生成した。

（３）補強部材取付工程
先ず、縦筋である主筋４１を、断面視略ハット状の単位補強面３に沿って適宜間隔で配置していき、次いで、横筋である帯筋４２を前記主筋４１に取付けながら上下方向に適宜間隔で配置していく。この補強部材４を取付けるに際しては、図示しないアンカー若しくは取付ボルトあるいは貫通ボルトなどの取付金具を用い、補強部材４が所定の位置に固定されるように適宜間隔で取付ける。なお、ここでは補強部材４を単位補強面３に配設することが実現できればよいので、必ずしも上記した取付金具に限定されるものではなく、他の方法を適宜採用することもできる。例えば、前記帯筋４２を適宜間隔で壁体２に貫通させるようにしてもよい。

（４）増厚工程
そして、前述した成分構成の樹脂モルタルからなる補強用増厚材５を積層して補強部材４を埋設するのであるが、このとき、先ず第１増厚工程として、前記下塗り材と同質成分からなる増厚材を吹き付け又はハケ塗りして所定厚み分増厚する。ここでの補強用増厚材５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とを、１：３．５の割合で混合して生成したものとした。

次いで、この第１増厚工程に連続して、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とを、１：６〜１０の割合で混合して生成した樹脂モルタルからなる補強用増厚材５をコテ塗りする第２増厚工程を実行して、さらに所定の増厚量を得る。

そして、増厚量が補強に必要な所定厚みとなるように、前記第２増厚工程を必要回数繰り返すのである。

（５）養生工程
その後、適宜時間おいて補強用増厚材５を固化させるとともに養生して既設柱１の補強が完了する。

このように、きわめて簡単な施工で十分な補強が行え、作業コストを従来よりも大幅に低減することができる。

ところで、前記補強部材４としては、本実施形態で用いた鉄材や鋼材ばかりでなく、カーボン材やアラミド繊維材の中から選択して用いることができる。さらに、一種の材料を単独に用いるのみならず、複数の材料を適宜組合わせて用いることもできる。

また、前記補強部材４は、主筋４１と帯筋４２とからそれぞれ構成したものとしたが、変形例として、それに代えて、図２に示すように、予め網状とした補強部材４’を用いることもできる。この場合の補強効果も前述同様である。また、補強効果をより高めるために、ここでは両面補強を施している。すなわち、既設柱１の前後両面に単位補強面３を設け、この単位補強面３に補強部材４’を取付け、この補強部材４’を補強用増厚材５で埋設している。なお、この場合においても、補強部材４’を単位補強面３に沿って配設する際には、図示しない取付金具を用いて直接取付ければよい。また、この場合も材料としては鉄材、鋼材、カーボン材、及びアラミド繊維材などを好適に用いることができる。

さらに、補強部材４として、鋼板などからなる板状体（図示せず）を用いてもよく、かかる板状体の補強部材であれば、既設柱１の一側半部１０を囲繞可能に略コ字状に折曲げ、壁体２に沿うように左右に所定長さで伸延させた補強部材として、これを取付具などを用いて単位補強面３に取付けるとよい。

以上、本発明を実施形態を通して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、柱体と壁体とが連続する構築物において、柱体と壁体とを一体化して捉えて、この単位補強面毎に柱体と壁体とを同時に補強する工法、補強構造であれば本発明に含まれるものである。すなわち、単位補強面毎に、線状の補強部材を格子状に取付け、次いで、前記補強部材を、ポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタル又はこの樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリートからなる補強用増厚材で埋設するものである。

実施形態に係る耐震補強構造を示す説明図である。 他の実施形態に係る耐震補強構造を示す説明図である。

符号の説明

１ 既設柱
２ 壁体
３ 単位補強面
４ 補強部材
５ 補強用増厚材

Claims (2)

1. 所定間隔をあけて立設した既設柱と、既設柱同士間に設けられた壁体とが一体的に連続して構築され、前記既設柱を含み、当該既設柱から左右へ伸延する前記壁体の所定の長さまでを単位補強面とするコンクリート構造体の耐震補強工法であって、
   （１）前記各単位補強面の表面の塗膜等を剥離させるケレン工程と、
   （２）ポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタル又はこの樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリートからなる下塗り材を、前記既設柱の表面に吹き付けあるいはハケ塗りする下塗り工程と、
   （３）補強部材となる縦筋を前記単位補強面に沿って適宜間隔で配置していき、次いで、やはり補強部材となる横筋を前記縦筋に取付けながら上下方向に適宜間隔で配置していく補強部材取付工程と、
   （４）前記下塗り材と同質成分からなる補強用増厚材を積層して前記補強部材を埋設する増厚工程と、
   を有し、
   前記下塗り材は、
   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とを混合して生成されたポリマーセメントモルタルであり、
   前記増厚工程は、
   前記下塗り材と同質成分からなる補強用増厚材を吹き付け又はハケ塗りして所定厚み分増厚する第１増厚工程と、
   この第１増厚工程に連続して、前記複合ポリマーエマルジョンに対して前記主材の配合比を大きくした樹脂モルタルからなる補強用増厚材をコテ塗りする第２増厚工程と、
   を有することを特徴とする耐震補強工法。
2. 前記補強部材として、鉄材、鋼材、カーボン材、及びアラミド繊維材の中から一つを単独に用いるか、若しくは複数の材料を組合わせて用いることを特徴とする請求項１記載の耐震補強工法。

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