JP5194705B2 - Repair and reinforcement methods for concrete structures - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリート構造物の補修・補強工法に関し、特にアルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物を補修または補強する際に用いられ、アルカリ骨材反応による経年劣化を抑制し、コンクリート構造物に高強度を付与して、耐久性を与えるコンクリート構造物の補修・補強工法に関する。 The present invention relates to a concrete structure repair / reinforcement method, and is particularly used when repairing or reinforcing a concrete structure deteriorated by an alkali-aggregate reaction. The present invention relates to a repairing / reinforcing method for a concrete structure that imparts high strength and imparts durability.
従来から、コンクリートは、自然環境の下で、時間の経過に従い、次第にその表面から劣化が進行することが広く知られている。
特に、アルカリ骨材反応によるコンクリート構造物の劣化は、コンクリート中に含まれる骨材の種類によってアルカリ骨材反応が生じるためである。
Conventionally, it is widely known that concrete gradually deteriorates from its surface over time in a natural environment.
In particular, the deterioration of the concrete structure due to the alkali aggregate reaction is caused by the alkali aggregate reaction depending on the type of aggregate contained in the concrete.
具体的には、コンクリートの骨材には砂利等が使用されているが、これらの骨材の中には、コンクリート中に含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属と反応してアルカリ骨材反応を起こす骨材が存在する。
その結果、コンクリート中に含有される水酸化アルカリと砂や砂利などの骨材との間の化学反応によって生成するアルカリ・シリカゲルが、コンクリート中の余剰水を吸水し、それによって徐々にコンクリート内部が膨張し、かかる膨張圧力がコンクリート構造物の表面にひび割れを発生させ、当該ひび割れから、雨水が浸入したり、塩害を招いたりして、結局コンクリート構造物が劣化してしまい、崩壊させるに至る原因となっているのである。
Specifically, gravel is used for concrete aggregates, but some of these aggregates react with alkali metals such as sodium and potassium contained in concrete to react with alkali aggregates. There is aggregate to wake up.
As a result, the alkali silica gel produced by the chemical reaction between the alkali hydroxide contained in the concrete and the aggregate such as sand and gravel absorbs the excess water in the concrete, thereby gradually Causes the expansion of the concrete structure, causing the surface of the concrete structure to crack. It is.
他方、コンクリート構造物の補修・補強工法として、帯状連続繊維と樹脂（接着剤）から構成される連続繊維シートをコンクリート構造物に接着する補強方法が、土木学会「連続繊維シートを用いたコンクリート構造物の補修補強指針」や、以下の特許文献１又は２に開示されている。
さらに、当該文献においては、コンクリート下面に補強材を貼り付ける工法において、コンクリートに滲みこんだ水が、コンクリートと補強材の間に滞留し、長期耐久性を低下させる現象を解決するために、連続繊維シートを格子状に貼り付ける工法も提案されている。
Furthermore, in this document, in the method of attaching a reinforcing material to the concrete lower surface, water that has soaked into the concrete stays between the concrete and the reinforcing material to solve the phenomenon of reducing long-term durability. A method of attaching a fiber sheet in a lattice shape has also been proposed.
しかしながら、連続繊維シートを格子状に貼り付ける工法では、乾燥条件下では格子の隙間から水分が蒸発し、所要の効果を発揮するが、コンクリート構造物の外部から水分が来た場合には、逆に格子の隙間から水分がコンクリート構造物の内部に浸入し、所要の効果を発揮することができない。
特に、コンクリート構造物がアルカリ骨材反応を生じている場合には、水分供給によってコンクリートが一層膨張し、連続繊維シートが剥離し、補強効果を失ってしまう恐れがある。
However, in the method of sticking continuous fiber sheets in a lattice shape, moisture evaporates from the gaps in the lattice under dry conditions, and the desired effect is exhibited. However, if moisture comes from the outside of the concrete structure, the reverse In addition, moisture penetrates into the concrete structure through the gaps in the lattice, and the desired effect cannot be exhibited.
In particular, when the concrete structure causes an alkali aggregate reaction, the concrete expands further due to moisture supply, and the continuous fiber sheet peels off, which may lose the reinforcing effect.
本発明が解決しようとする課題は、上述の問題を解消し、コンクリート構造物に浸入する水分や当該構造物から放出される水分を適切に制御し、帯状連続繊維シートを用いた補修・補強効果を長期間に渡り維持することが可能な、コンクリート構造物の補修・補強工法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems, appropriately control moisture entering the concrete structure and moisture released from the structure, and effect of repair / reinforcement using the belt-like continuous fiber sheet Is to provide a repair / reinforcement method for concrete structures that can be maintained over a long period of time.
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、予めコンクリート構造物の補修・補強対象部位に、帯状連続繊維シートを間隔をあけて、該補修・補強対象部位の表面を１０％以上被覆しないように格子状に設置する工程、該格子状に設置された帯状連続繊維シートを含む、前記補修・補強対象部位の上面全てを、透水量が２０ｍｌ／ｍ２・日以下でかつ透湿量が１５ｇ／ｍ２・日以上であり、弾性塗膜を使用した被覆材で被覆す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・補強工法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコンクリート構造物の補修・補強工法において、該帯状連続繊維シートは、接着剤を介して該補修・補強対象部位に接合されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項３に係る発明は、請求項１又は２のいずれかに記載のコンクリート構造物の補修・補強工法において、該被覆材が、ポリマーセメントモルタルであることを特徴とする。
The invention according to
請求項１に係る発明のコンクリート構造物の補修・補強工法は、予めコンクリート構造物の補修・補強対象部位に、帯状連続繊維シートを間隔をあけて格子状に設置する工程、該格子状に設置された帯状連続繊維シートを含む、前記補修・補強対象部位の上面全てを、透水量が２０ｍｌ／ｍ２・日以下でかつ透湿量が１５ｇ／ｍ２・日以上である被覆材で被覆する工程を含むことを特徴とするため、被覆材により、コンクリート構造物内の水分が常に適正な状況に維持されるため、帯状連続繊維シートを用いた補修・補強効果を長期間に渡り維持することが可能となる。
また、帯状連続繊維シートは、補修・補強対象部位の表面を１０％以上被覆しないように格子状に設置されるため、被覆材の透水性や透湿性が効果的に寄与し、コンクリート構造物内の水分を常に適正な状況に維持することが可能となる。さらに、被覆材は弾性塗膜を使用しているため、コンクリート構造物にひび割れが生じたとしても有害因子の侵入を阻止することが可能となり、耐久性をさらに高めることが可能となる。
The method for repairing / reinforcing a concrete structure according to the first aspect of the present invention includes a step of installing strip-like continuous fiber sheets in a lattice shape at intervals in a target portion for repair / reinforcement of a concrete structure in advance. The entire upper surface of the repair / reinforcement target portion including the belt-shaped continuous fiber sheet thus formed is covered with a covering material having a water permeability of 20 ml / m 2 · day or less and a moisture permeability of 15 g / m 2 · day or more. Because it is characterized by including processes, the moisture in the concrete structure is always maintained in an appropriate state by the covering material, so that the repair / reinforcement effect using the continuous belt-like fiber sheet is maintained for a long period of time. Is possible.
In addition, since the belt-like continuous fiber sheet is installed in a lattice shape so as not to cover the surface of the repair / reinforcement target portion by 10% or more, the water permeability and moisture permeability of the covering material contribute effectively, and the inside of the concrete structure It becomes possible to always maintain the moisture in an appropriate state. Furthermore, since the covering material uses an elastic coating film, even if cracks occur in the concrete structure, it is possible to prevent the invasion of harmful factors and to further enhance the durability.
請求項２に係る発明により、帯状連続繊維シートは、接着剤を介して補修・補強対象部位に接合されているため、接着剤の使用により透水性や透湿性が低下した場合であっても、格子状に設置された帯状連続繊維シートと被覆材の相乗効果により、コンクリート構造物内の水分を常に適正な状況に維持することが可能となる。
According to the invention according to
請求項３に係る発明により、被覆材が、ポリマーセメントモルタルであるため、透水量が２０ｍｌ／ｍ２・日以下であり、かつ透湿量が１５ｇ／ｍ２・日以上となる被覆材を提供でき、さらには、被覆材が持つ弾性によりひび割れ追従性を有するため、被覆材に亀裂が発生することが無く、適正な透水性と透湿性を維持することができる。また、被覆材が難燃性も有しているため、帯状連続繊維シートや接着剤に有機材料を使用しても、火災等から帯状連続繊維シートなどを保護することが可能となり、より一層、長期にわたる耐久性を向上させることができる。
According to the invention of
本発明を最良の形態に基づいて、図面を参照しながら以下に説明するが、これらに限定されるものではない。
図１は、本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強工法を説明する図である。
本発明のコンクリート構造物の補修・補強工法は、予めコンクリート構造物１の補修・補強対象部位に、帯状連続繊維シート２を間隔をあけて格子状に設置する工程（図１（ｂ）参照）、該格子状に設置された帯状連続繊維シートの上面を、透水量が２０ｍｌ／ｍ２・日以下でかつ透湿量が１５ｇ／ｍ２・日以上である被覆材３で被覆する工程（図１（ｃ）参照）を含むことを特徴とする。
The present invention will be described below based on the best mode with reference to the drawings, but is not limited thereto.
FIG. 1 is a diagram illustrating a repair / reinforcement method for a concrete structure according to the present invention.
The method for repairing / reinforcing a concrete structure according to the present invention is a process in which strip-shaped
図１（ｂ）の帯状連続繊維シート２の格子間隔は、要求補強性能により任意に設定できるが、透湿性能の確保のために、連続繊維シート未貼り付け面積が補修面の１０％以上、より好ましくは２０％以上有することが望ましい。
上記帯状連続繊維シートを構成する繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ）、ガラス繊維等の公知の補強繊維を用いることができる。
The lattice spacing of the strip-shaped
As the fibers constituting the belt-like continuous fiber sheet, known reinforcing fibers such as carbon fibers, aramid fibers, polyparaphenylene benzbisoxazole fibers (PBO), glass fibers and the like can be used.
帯状連続繊維シートを格子状に配置した後、該繊維シートをコンクリート構造物に接着させるため、該繊維シートに樹脂接着剤を含浸させる。ただし、帯状連続繊維シートを配置しない場所に接着剤が付着すると、透水性や透湿性が低下する原因となるため、このような場所には、接着剤を使用しない。
前記樹脂接着剤としては、エポキシ樹脂、メチルメタクリレート樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。
After the belt-like continuous fiber sheet is arranged in a lattice shape, the fiber sheet is impregnated with a resin adhesive in order to adhere the fiber sheet to the concrete structure. However, if the adhesive adheres to a place where the belt-like continuous fiber sheet is not disposed, water permeability and moisture permeability are deteriorated. Therefore, no adhesive is used in such a place.
As the resin adhesive, epoxy resin, methyl methacrylate resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin and the like can be used.
ここで、上記連続繊維シートをコンクリート構造物に接着させる前に、必要に応じてコンクリート構造物の劣化部分をはつりとったり、洗浄したり、研磨等の前処理を施すことも可能である。
更に、コンクリート構造物の補修・補強箇所に、必要に応じて下地としてプライマーを刷け塗り等で塗布して硬化させ、次いで、凸部を削ったり、凹部にパテ埋めを行ったりして、不陸修正を行ってもよい。
Here, before adhering the continuous fiber sheet to the concrete structure, it is possible to perform pretreatment such as picking up, cleaning, and polishing the deteriorated portion of the concrete structure as necessary.
Furthermore, if necessary, a primer is applied as a base to the repair / reinforcement part of the concrete structure by brushing or the like, and then cured, and then the convex part is shaved or the concave part is filled with putty. Land correction may be performed.
被覆材としては、透水量２０ｍｌ／ｍ２・日以下、透湿量１５ｇ／ｍ２・日以上の性能を有する材料が使用可能である。
被覆材は、このような透水量および透湿量の性能を有することにより、格子状に配置された帯状連続繊維シートとによる補強効果に加え、被覆材によりコンクリート構造物の内部水分は外部に放出し、外部水分や有害因子は侵入が阻止されるため、帯状連続繊維シートの接着耐久性が向上する。そして、特に、基材コンクリートがアルカリ骨材反応を引き起こす場合には、その膨張劣化の抑制効果も得られる。
As the covering material, a material having a water permeability of 20 ml / m 2 · day or less and a moisture permeability of 15 g / m 2 · day or more can be used.
The covering material has such performance of water permeability and moisture permeability, so that the internal moisture of the concrete structure is released to the outside by the covering material in addition to the reinforcing effect by the strip-like continuous fiber sheets arranged in a lattice shape. In addition, since external moisture and harmful factors are prevented from entering, the adhesion durability of the belt-like continuous fiber sheet is improved. And especially when base-material concrete causes an alkali aggregate reaction, the suppression effect of the expansion deterioration is also acquired.
被覆材の透水量については、日本道路公団が提示しているコンクリート塗装材の品質規格において、ひび割れが進行しているコンクリートに対する水透過阻止性として「塗膜の水透過量が２０ｍｌ／ｍ２・日以下であること。」が規定されている。
また、被覆材の透湿量について、阪神高速道路公団が提示しているコンクリート構造物表面保護要領において、Ｆ種撥水系（塗膜）の透湿性が１５ｇ／ｍ２・日以上と規定されている。
本発明のコンクリート構造物の補修・補強工法に使用する被覆材の条件として、これらの規定条件を採用している。
Regarding the water permeability of the coating material, according to the quality standards for concrete coating materials proposed by the Japan Highway Public Corporation, the water permeability of the coating is 20 ml / m 2. It must be less than a day. "
In addition, regarding the moisture permeability of the coating material, in the concrete structure surface protection guidelines presented by the Hanshin Expressway Public Corporation, the moisture permeability of the Class F water repellent system (coating film) is defined as 15 g / m 2 · day or more. Yes.
These prescribed conditions are adopted as the conditions of the covering material used in the repair / reinforcement method for the concrete structure of the present invention.
このように、連続繊維シートを格子状に貼り付け、遮水性と透湿性を有する被覆材で被覆することにより、従来の工法では乾燥条件下では内部からの水分除去が可能であったが、外部からの水分等有害因子の侵入を阻止できなかった課題が解決し、連続繊維シートによる補強の適用範囲を拡大することができる。 In this way, by attaching the continuous fiber sheet in a lattice shape and coating with a coating material having water-imperviousness and moisture permeability, moisture removal from the inside was possible under the dry conditions in the conventional construction method, The problem of not being able to prevent the entry of harmful factors such as moisture from water is solved, and the application range of reinforcement by the continuous fiber sheet can be expanded.
さらに、被覆材にひび割れ追従性を有する弾性塗膜を使用することにより、コンクリート構造物にひび割れが生じたとしても有害因子の侵入を阻止することが可能となり、耐久性をさらに高めることが可能となる。 In addition, the use of an elastic coating film that has crack-following properties in the coating material makes it possible to prevent the intrusion of harmful factors even if cracks occur in the concrete structure, thereby further enhancing durability. Become.
また、被覆材に難燃性を付与することにより、連続繊維シートや有機系の接着剤の燃焼を抑止し、保護効果を高めることができる。
これら性能を有する被覆材として、アクリル樹脂系ポリマーセメントモルタル等が例示できる。
In addition, by imparting flame retardancy to the coating material, combustion of the continuous fiber sheet or organic adhesive can be suppressed, and the protective effect can be enhanced.
Examples of the coating material having these performances include acrylic resin-based polymer cement mortar.
本発明のコンクリート構造物の補修・補強工法の効果を確認するため、従来の連続繊維シートを格子状に貼り付ける工法などと比較し、本発明の優れた効果を確認した。
以下、具体的な試験方法及び結果について説明する。
In order to confirm the effect of the repair / reinforcement method for the concrete structure of the present invention, the superior effect of the present invention was confirmed in comparison with the conventional method of pasting continuous fiber sheets in a lattice shape.
Hereinafter, specific test methods and results will be described.
（第１試験：コンクリートバーの促進養生）
供試体としてコンクリートバーを用意し、次の５種類の試験体を準備した。
（１）ブランク：コンクリートバー自体
（２）シート全面：アラミド繊維シートをエポキシ樹脂系接着剤（商品名：ＡＥ，ショーボンド建設株式会社製）でコンクリートバーの全面に接着したもの
（３）格子状・被覆材なし：アラミド繊維シートをエポキシ樹脂系接着剤（商品名：ＡＥ，ショーボンド建設株式会社製）でコンクリートバーに格子状に接着したもの
（４）格子状・不透湿被覆材：上記（３）のものにエポキシ樹脂系塗料（商品名：ネオライナー＃１００，ショーボンド建設株式会社製）を被覆したもの
（５）格子状・透湿被覆材：上記（３）のものにアクリル樹脂系ポリマーセメントモルタル（商品名：レックス２０００Ｎ，住友大阪セメント株式会社製）を被覆したもの
(First test: accelerated curing of concrete bars)
A concrete bar was prepared as a specimen, and the following five types of specimens were prepared.
(1) Blank: Concrete bar itself (2) Sheet entire surface: Aramid fiber sheet bonded to the entire surface of the concrete bar with an epoxy resin adhesive (trade name: AE, manufactured by Showbond Construction Co., Ltd.) (3) Lattice -Without coating material: Aramid fiber sheet bonded in a grid pattern to a concrete bar with an epoxy resin adhesive (trade name: AE, manufactured by Showbond Construction Co., Ltd.) (4) Lattice-like, moisture-impermeable coating material: Above (3) An epoxy resin-based paint (trade name: Neoliner # 100, manufactured by Showbond Construction Co., Ltd.) is coated. (5) Lattice-like / moisture-permeable coating material: Acrylic resin in the above (3) -Based polymer cement mortar (trade name: Rex 2000N, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.)
試験体を、温度４０℃、湿度１００％の環境に置き、促進養生を８週間行った。その間のコンクリートバーの膨張率を図３に示す。
図３を見ると、本発明の実施例に相当する上記（５）の膨張率は、８週間後の結果として、何も処理を施さない上記（１）の３分の１、繊維シートを格子状に配置した上記（３）の半分程度であり、本発明の工法を施したものが、如何に膨張率が低いかが理解される。
The specimen was placed in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 100%, and accelerated curing was performed for 8 weeks. The expansion rate of the concrete bar during that time is shown in FIG.
Referring to FIG. 3, the expansion rate of the above (5) corresponding to the embodiment of the present invention is 1/3 of the above (1) without any treatment as a result after 8 weeks. It is understood that the expansion rate is about half that of the above-mentioned (3) arranged in a shape and subjected to the method of the present invention.
（第２試験：コンクリートバーの屋外暴露養生）
第１試験と同じ試験体を準備し、雨水のかかる屋外に放置し、８週間の養生を行った。８週間後のコンクリートバーの膨張率を図４に示す。
図４を見ると、繊維シートを全面に接着した上記（２）が最も膨張率が低いが、その次に膨張率が低いのは、本発明の工法を施した上記（５）の試験体であった。
(Second test: Outdoor exposure curing of concrete bars)
The same specimen as that in the first test was prepared, left outdoors with rainwater, and cured for 8 weeks. The expansion rate of the concrete bar after 8 weeks is shown in FIG.
When FIG. 4 is seen, said (2) which adhered the fiber sheet to the whole surface has the lowest expansion coefficient, but the expansion coefficient is the second lowest in the test body of said (5) which applied the construction method of this invention. there were.
（第３試験：コンクリートブロックの屋外暴露養生）
図２に示すように、実大暴露供試体として、縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ×奥行き１５０ｍｍのコンクリートブロック４を形成し、５は背面水を想定した上下方向の貫通孔、６はホイットモアポイントを設けた。
(Third test: Outdoor exposure curing of concrete blocks)
As shown in FIG. 2, a
コンクリートブロックの供試体を用いて、次の３種類の試験体を作成した。
（ａ）ブランク：ブロックの正面・裏面には何も施さず、側面及び上下面にエポキシ樹脂を塗布したもの
（ｂ）格子状・透湿被覆材：アラミド繊維シートをエポキシ樹脂系接着剤（商品名：ＡＥ，ショーボンド建設株式会社製）を用いてブロックの正面及び裏面に格子状に接着し、側面及び上下面にエポキシ樹脂を塗布したもの
（ｃ）シート全面：アラミド繊維シートをエポキシ樹脂系接着剤（商品名：ＡＥ，ショーボンド建設株式会社製）を用いてブロックの正面及び裏面の全面に接着し、側面及び上下面にエポキシ樹脂を塗布したもの
The following three types of specimens were prepared using concrete block specimens.
(A) Blank: Nothing is applied to the front and back surfaces of the block, and epoxy resin is applied to the side and top and bottom surfaces. Name: AE, manufactured by Showbond Construction Co., Ltd.) with a block-like adhesive on the front and back surfaces of the block, and an epoxy resin applied to the side and top and bottom surfaces. Adhesive (trade name: AE, manufactured by Showbond Construction Co., Ltd.) bonded to the entire front and back surfaces of the block and coated with epoxy resin on the side and top and bottom surfaces
試験体を、雨水のかかる屋外に置き、屋外暴露による８週間の養生を行った。その間のコンクリートブロックの膨張率を図５に示す。
図５を見ると、本発明の実施例に相当する上記（ｃ）の膨張率は、８週間後の結果として、何も処理を施さない上記（ａ）、繊維シートを全面に配置した上記（ｃ）と比較し、極めて膨張率が低いことが容易に理解される。
The test specimen was placed outdoors with rainwater and cured for 8 weeks by outdoor exposure. The expansion rate of the concrete block during that time is shown in FIG.
When FIG. 5 is seen, the expansion rate of said (c) corresponding to the Example of this invention is the above-mentioned (a) which has not performed any treatment as a result of 8 weeks, and said ( It is easily understood that the expansion coefficient is extremely low compared with c).
以上のように、本発明によれば、コンクリート構造物に浸入する水分や当該構造物から放出される水分を適切に制御し、帯状連続繊維シートを用いた補修・補強効果を長期間に渡り維持することが可能な、コンクリート構造物の補修・補強工法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the moisture entering the concrete structure and the moisture released from the structure are appropriately controlled, and the repair / reinforcement effect using the belt-like continuous fiber sheet is maintained over a long period of time. It is possible to provide a concrete structure repair / reinforcement method that can be performed.
１ コンクリート構造物
２ 帯状連続繊維シート
３ 被覆材
４ コンクリートブロック
５ 貫通孔
６ ホイットモアポイント
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該格子状に設置された帯状連続繊維シートを含む、前記補修・補強対象部位の上面全てを、透水量が２０ｍｌ／ｍ２・日以下でかつ透湿量が１５ｇ／ｍ２・日以上であり、弾性塗膜を使用した被覆材で被覆す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・補強工法。 A step of installing a continuous continuous fiber sheet at a site to be repaired / reinforced in a concrete structure in advance and installing the surface of the site to be repaired / reinforced in a lattice shape so as not to cover 10% or more ,
Comprising a strip continuous fiber sheets disposed in lattice form, Der said all the upper surface of the repair and reinforcement target site, and moisture permeation amount in water permeability is less than 2 · day 20 ml / m is at least 2 · day 15 g / m A method of repairing and reinforcing a concrete structure, comprising a step of covering with a covering material using an elastic coating film .
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