JP4728261B2 - プレストレストコンクリート構造物の補修工法 - Google Patents

Description

本発明は、プレストレストコンクリート構造物の補修工法に関するものであり、特に、張力が付与された緊張材により躯体部分に圧縮力が付与されたプレストレストコンクリート構造物の補修工法に関するものである。

橋梁等の構造物には、張力が付与された緊張材により躯体部分に圧縮力が付与されたプレストレストコンクリート構造物が多用されている。これらの構造物は、塩害、コンクリートの中性化、アルカリ骨材反応等により劣化するため、数十年の耐用年数が経過した構造物には、コンクリートに亀裂や剥離が生じ、特に、コンクリート部分の補修が必要となっている。仮に、橋の架け替えなど、プレストレストコンクリート構造物を新たに設置する場合には、膨大な建設費用が必要となる上、橋梁等の交通機関においては、交通の遮断が必要となり、交通渋滞など社会的な弊害も大きくなる。

特許文献１においては、次のようなコンクリート橋桁の補修方法が開示されている。コンクリートの橋桁を、該橋桁の軸線方向の区分線によって複数の区画に区分し、特定区画以外の部分の桁下に支保工を設置して橋桁のたわみを制限する。その状態で、特定区画の桁下面のコンクリートを、高圧水噴流によって主鉄筋が露出するまではつり取り、コンクリートをはつり取った部分をモルタル層の吹付けにより復元する。
特開２００３−１３４１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている補修方法では、支保工を設置するため、橋梁などの補修においては大掛かりな作業となり、作業コスト並びに作業期間が膨大なものとなる上、河川や海岸に支保工を直接設置することが困難な場合もある。

また、コンクリートを補修後に、支保工を取り外すと、橋梁自体は下方向にたわみ、補修部分に引張り応力が発生するため、既存部分と補修部分とが剥離するなどの不具合を生じることとなる。
しかも、橋梁がプレストレストコンクリート構造物である場合には、主鉄筋が露出するまではつり取りを行うと、緊張材による張力の一部が開放され、その後にモルタルを吹付けて補修を行っても、緊張材による張力の回復ができず、プレストレストコンクリート構造物の機械的強度が大幅に低下する原因ともなる。

他方、特許文献２においては、プレストレストコンクリート構造物の切断工法が開示されている。この工法としては、プレストレストコンクリート構造物の切断位置に隣接する部分をはつり、切断すべき緊張材を露出させ、該露出した緊張材に中間定着具を固着すると共に、中間定着具が固着された緊張材を該中間定着具と共に一部埋め戻して、残留される構造物側に接続した定着基礎を構築する。そして、定着基礎と前記切断位置との間で緊張材を切断すると共に、切断された緊張材の端部を他の定着具で定着基礎に定着する。
特許第３６８７９３０号公報

特許文献２における切断工法は、プレストレストコンクリート構造物を切断する方法としては、効果的な工法といえるが、緊張材を切断しない構造物の補修には適用できず、仮に切断を伴う補修を行った場合でも、残留構造物と新たな構造物との間の緊張材の接合が新たに必要となり、作業工程が複雑化する上、作業コストや作業時間も膨大なものとなる。

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、作業コストや作業時間の増加を抑制し、補修後も緊張材の張力による躯体部分への圧縮力を維持することが可能なプレストレストコンクリート構造物の補修工法を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、張力が付与された緊張材により躯体部分に圧縮力が付与されたプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、補修箇所のコンクリートを除去するコンクリート除去工程と、該補修箇所の少なくとも一部に膨張性補修材を充填するコンクリート補修工程とを有し、該コンクリート補修工程は、該膨張性補修材の膨張方向を緊張材の張力付与方向に制限する膨張制限手段を設けて行うことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、請求項１に記載のプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、該膨張制限手段は、補修箇所の表面を包囲し、躯体部分に固定された鋼板であることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載のプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、該膨張制限手段は、補修箇所における該張力付与方向の鉄筋量が、該張力付与方向と異なる方向の鉄筋量より少なくなるように調整するものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、該膨張制限手段は、補修箇所内に配置され、該張力付与方向に沿った複数の板状体であり、各板状体が該張力付与方向と異なる方向に伸びる連結手段により連結されているものであることを特徴とする。

請求項１に係る発明により、張力が付与された緊張材により躯体部分に圧縮力が付与されたプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、補修箇所のコンクリートを除去するコンクリート除去工程と、該補修箇所の少なくとも一部に膨張性補修材を充填するコンクリート補修工程とを有するため、膨張性補修材の膨張作用によりコンクリート構造体自体に内部応力を発生させ、コンクリート構造物の躯体部分と緊張材との間に生じている圧縮力をより大きくすることが可能となる。
これにより、作業コストや作業時間の増加を抑制し、補修後も緊張材の張力による躯体部分への圧縮力を維持することが可能なプレストレストコンクリート構造物の補修工法を提供することができる。

また更に、上記コンクリート補修工程は、膨張性補修材の膨張方向を緊張材の張力付与方向に制限する膨張制限手段を設けて行うため、膨張性補修材の膨張圧力を、緊張材の張力付与方向に集中的に働かせることが可能となり、コンクリート構造物の躯体部分と緊張材との間に生じている圧縮力をより効果的に大きくすることが可能となる。

請求項２に係る発明により、膨張制限手段は、補修箇所の表面を包囲し、躯体部分に固定された鋼板であるため、膨張性補修材の膨張圧力の内、補修箇所表面に向かう膨張圧力を抑え、緊張材の張力付与方向に向かう膨張圧力を効果的に発現させることが可能となる。

請求項３に係る発明により、膨張制限手段は、補修箇所における張力付与方向の鉄筋量が、該張力付与方向と異なる方向の鉄筋量より少なくなるように調整するものであるため、膨張性補修材が膨張しながら固化する際に、鉄筋量が多い方向の膨張が抑制され、鉄筋量が少ない方向への膨張力をより効果的に発現させることが可能なる。

請求項４に係る発明により、膨張制限手段は、補修箇所内に配置され、張力付与方向に沿った複数の板状体であり、各板状体が該張力付与方向と異なる方向に伸びる連結手段により連結されているものであるため、該板状体により張力付与方向以外の膨張圧力を効果的に抑制し、緊張材の張力付与方向に向かう膨張圧力を発現させることが可能となる。

以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るプレストレストコンクリート構造物の補修工法を示す一例である。
プレストレストコンクリート構造物（以下、「ＰＣ構造物」という。）は、コンクリートの躯体部分１と緊張材２とを有しており、緊張材２には引っ張り張力が付与されているため、この緊張材の張力により内部応力となる圧縮力が躯体部分１に付与されている。

図１（ａ）のように、ＰＣ構造物の補修箇所となる劣化部分３を補修する際には、まず図１（ｂ）のように、高圧水噴流などの公知の手段により劣化部分３を符号４のようにはつり作業を行う。なお、補修箇所がひび割れ等のようにはつる必要が無く、補修材をひび割れ箇所に充填するだけで良い場合には、当然はつり作業は行われない。

次に、図１（ｃ）のように、補修箇所にモルタルなどの補修材５を充填する。本発明においては、補修材には、膨張性を有する補修材を使用する。膨張性を有するものであれば、一般的に使用される断面修復用のグラウト材や速硬性のグラウト材なども使用可能である。このように膨張性補修材を使用することにより、補修材の膨張作用で、ＰＣ構造物内の内部応力を高めることが可能となり、躯体部分への力の付与と併せて緊張材への追加張力の付与を行い、より効果的に躯体部分１への適正な圧縮力を維持するが可能となる。また、補修材の充填作業においては、モルタルやコンクリートの打設だけでなく吹き付けなど各種工法が採用できることは言うまでも無い。

次に、本発明のプレストレストコンクリート構造物の補修工法の他の実施例について説明する。
本発明の補修工法では、膨張性補修材を使用するため、補修材の膨張圧力を緊張材の張力付与方向に集中的に働かせることが好ましい。このため、コンクリート補修工程において、膨張性補修材の膨張方向を緊張材の張力付与方向に制限する膨張制限手段を設けて行う。

膨張制限手段の例としては、図２に示すように、補修箇所の表面を包囲し、躯体部分に固定された鋼板１０を使用する。図２（ｂ）は、図２（ａ）における一点鎖線Ａにおける断面図を示す。補修箇所に膨張性補修材５を充填した後、補修箇所の表面を包囲するように鋼板１０を躯体部分１にアンカーボルトなどの固定手段１１により固定する。
この鋼板１０により、膨張性補修材の膨張圧力の内、補修箇所表面に向かう膨張圧力を抑え、緊張材２の張力付与方向（図２（ａ）の左右方向，図２（ｂ）の紙面に垂直な方向）に向かう膨張圧力を効果的に発現させることが可能となる。

膨張制限手段の他の例としては、図３に示すように、補修箇所における張力付与方向（図中のＸ方向）の鉄筋量が、該張力付与方向と異なる方向（図中のＹ又はＺ方向）の鉄筋量より少なくなるように調整するものである。図３は、補修箇所内に配置される鉄筋の様子を模式的に示しており、Ｘ方向の鉄筋を実線２０で、Ｙ方向の鉄筋を一点鎖線２２で、Ｚ方向の鉄筋を点線２１で表記している。

このように鉄筋量を変化させることにより、鉄筋量の多い方向については補修材と鉄筋との一体化により補修材の膨張が抑制され、他方、鉄筋量の少ない方向については、補修材の膨張の抑制が相対的に低くなる。このため、緊張材の張力付与方向の鉄筋量を少なくすることにより、緊張材の張力付与方向に補修材の膨張圧力を効果的に付与することが可能となる。

また、膨張制限手段の他の例としては、図４に示すように、張力付与方向に沿った複数の板状体３１を用い、各板状体３１が該張力付与方向と異なる方向に伸びる連結手段３２により連結する。なお、３０は必要に応じてＸ方向に配置される鉄筋を示す。
板状体３１は、鋼板など補修材の膨張圧力を抑制できる程度に機械的強度があるものであれば、特に材質に限定されない。また、連結手段としては、補修材の膨張圧力により板状体３１が移動や変形しないように保持できるものであれば良く、図４に示すような鉄筋などの棒状に限らず、鋼板などの板状に構成することも可能である。板状体３１と連結手段３２の接合は、溶接やボルト・ナットなどの周知の固着技術を使用できる。

図４では、板状体３１はＹ方向の膨張圧力を抑制するために使用されるが、Ｚ方向の膨張圧力を抑制するためには、ＸＹ平面に平行な複数の板状体を配置し、他の連結手段により各板状体を固定することで、容易に実現することが可能となる。

さらに、板状体３１は、図４ではＸ方向に沿って例えば３枚の部材で構成されているが、必要に応じて１枚の部材で構成することも可能である。ただし、補修材のＸ方向の膨張圧力が、補修材と板状体との接合などで抑制されるのを防止するため、板状体３１はＸ方向に沿って複数の部材で構成し、補修材の膨張作用に応じて、各板状体の位置がＸ方向に相対的にずれるよう構成することが好ましい。

本発明に係るプレストレストコンクリート構造物の補修工法によれば、作業コストや作業時間の増加を抑制し、補修後も緊張材の張力による躯体部分への圧縮力を維持することが可能なプレストレストコンクリート構造物の補修工法を提供することが可能となる。

本発明に係るＰＣ構造物の補修工法の一例を示す図である。 膨張制限手段として補修箇所を取り囲む鋼板を用いる例を示す図である。 膨張制限手段として鉄筋量を調整する例を示す図である。 膨張制限手段として複数の板状体を用いる例を示す図である。

符号の説明

１ コンクリート構造物の躯体部分
２ 緊張材
３ 劣化部分
４ 補修箇所
５ 補修材
１０ 鋼板
１１ 固定手段
２０〜２２ 鉄筋
３０ 鉄筋
３１ 板状体
３２ 連結手段

Claims (4)

1. 張力が付与された緊張材により躯体部分に圧縮力が付与されたプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、
   補修箇所のコンクリートを除去するコンクリート除去工程と、
   該補修箇所の少なくとも一部に膨張性補修材を充填するコンクリート補修工程とを有し、 該コンクリート補修工程は、該膨張性補修材の膨張方向を緊張材の張力付与方向に制限する膨張制限手段を設けて行うことを特徴とするプレストレストコンクリート構造物の補修工法。
2. 請求項１に記載のプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、該膨張制限手段は、補修箇所の表面を包囲し、躯体部分に固定された鋼板であることを特徴とするプレストレストコンクリート構造物の補修工法。
3. 請求項１又は２に記載のプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、該膨張制限手段は、補修箇所における該張力付与方向の鉄筋量が、該張力付与方向と異なる方向の鉄筋量より少なくなるように調整するものであることを特徴とするプレストレストコンクリート構造物の補修工法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のプレストレストコンクリート構造物の補修工法において、該膨張制限手段は、補修箇所内に配置され、該張力付与方向に沿った複数の板状体であり、各板状体が該張力付与方向と異なる方向に伸びる連結手段により連結されているものであることを特徴とするプレストレストコンクリート構造物の補修工法。

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