JP5566267B2

JP5566267B2 - コンクリート構造物の補強工法

Info

Publication number: JP5566267B2
Application number: JP2010255426A
Authority: JP
Inventors: 晋上野; 保徳服部
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-11-15
Also published as: JP2012107398A

Description

本発明は、コンクリート構造物の表面に鋼板を貼り付けるコンクリート構造物の補強工法に関する。

既設のコンクリート構造物は経時劣化によって表面に亀裂を生じることがある。亀裂が成長するとコンクリート片の崩落や構造物自体の強度不足を引き起こす恐れがあるため、定期的な点検および補修作業が必要となる。特に道路・鉄道の橋梁を構成する床版の場合、繰り返し撓み変形を受けるため、床版の下面には引張応力に起因した亀裂が生じやすく、耐久性向上の対策が望まれる。

既設コンクリート構造物において引張応力が付与される部位の補強工法としては、鋼板を当該引張応力が生じるコンクリート表面に接着剤により接合することにより、コンクリート構造物と鋼板を一体化させる工法が知られている。本明細書では、この工法を「鋼板接着工法」と呼び、それに使用する鋼板部材を「補強鋼板」と呼ぶ。この工法は、補強鋼板を、コンクリート構造物の被補修表面に沿うように接着剤充填用空隙を確保した状態でアンカーボルト等により取り付けた後、補強鋼板に設けられている接着剤注入口から接着剤のグラウトをコンクリート表面と補強鋼板の間に注入するものである。接着剤が硬化することでコンクリート構造物と補強鋼板が一体化し、コンクリート表面に付与される引張応力を補強鋼板が負担することにより繰り返しの撓み変形が大幅に軽減され、当該構造物の寿命が向上する。

鋼板接着工法は床版下面など引張応力が生じる部位への適用が特に効果的であるが、既設コンクリート構造物の耐震補強や、トンネル内壁の補強にも有効であり、今後、さらなる普及が期待されている。

特開２００３−１９３４２５号公報特許第３９２７１６７号公報

鋼板接着工法は、安価な鋼板を使用して大きな耐久性向上効果が得られる工法である。しかしながら、耐食性の良好なＺｎめっき鋼板をそのまま補強鋼板として適用することが難しいという問題がある。その主たる理由は、Ｚｎめっき層と接着剤（代表的にはエポキシ樹脂系）の密着性が必ずしも良好でないことにある。そのため従来から、補強鋼板には無めっきの普通鋼熱延鋼板が使用されることが多く、耐食性の面での改善が望まれている。また、無めっきの普通鋼熱延鋼板を使用する場合、施工に際しては予め補強鋼板の接着面をショットブラストなどにより清浄化および粗面化したのち、耐食性付与のため防錆プライマーを塗布するといった処理が必要となる。鋼板の外表面（接着面と反対側）についても同様に防錆対策のための塗装が必要となる。このような処理はコストおよび工期を増大させる要因となる。

一方、本来接着剤との密着性が良好でないＺｎめっき鋼板を補強鋼板として使用するためには、従来の知見によると、やはり接着面をショットブラスト等により十分に粗面化して密着性を確保する必要がある。その場合にはめっき層が消失して施工までの間に鋼板が腐食してしまうので、結局、防錆プライマー塗布などの防錆対策が別途必要となり、工程簡略化には繋がらない。

補強鋼板の替わりに炭素繊維強化樹脂板を使用するコンクリート構造物の補強工法も知られている（特許文献１）。この手法は材料が軽量であることから現場施工が比較的容易であるという長所を有する。しかし、鋼板接着工法に比べると補強効果が小さく、重度の損傷には対応できない。

本発明はこのような現状に鑑み、耐食性に優れためっき鋼板を適用することが可能で、かつ煩雑な前処理や塗装の工程が従来よりも簡略化できる鋼板接着工法を提供しようというものである。

発明者らは詳細な検討の結果、補強鋼板として、Ａｌ系めっき鋼板、またはめっき層中にＭｇを含有するＺｎ系めっき鋼板を採用し、かつ下記（ａ）または（ｂ）の要件を満たすことにより、補強鋼板の煩雑な前処理を省略しながら接着剤との良好な密着性が確保できることを見出した。
（ａ）Ａｌ系めっき鋼板の場合は、接着面をＡｌ系めっき層のまま、あるいはその上に化成処理皮膜が形成された状態とし、その表面がＲａ：０.２〜５.０μｍの表面粗さに調整されていること。
（ｂ）Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板の場合は、接着面をめっき層の上に化成処理皮膜が形成した状態とし、その表面がＲａ：０.２〜５.０μｍの表面粗さに調整されていること。

すなわち本発明では、コンクリート構造物の表面に接着剤層を介して補強鋼板を貼り付けることにより当該コンクリート構造物を補強する工法において、以下の（１）〜（３）のいずれかを満たす工法が提供される。

〔Ａｌ系めっき鋼板の場合〕
（１）補強鋼板として、少なくとも片面に、表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整されたＡｌ系めっき層の表面であって、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していない表面（「表面Ａ」という）を有する板厚２.５〜１０.０ｍｍの溶融Ａｌ系めっき鋼板を採用し、接着剤層と接する補強鋼板の表面を前記表面Ａとすること。
（２）補強鋼板として、少なくとも片面に、Ａｌ系めっき層およびその上に形成された化成処理皮膜を有し、かつ表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整された前記化成処理皮膜の表面であって、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していない表面（「表面Ａ」という）を有する板厚２.５〜１０.０ｍｍの溶融Ａｌ系めっき鋼板を採用し、接着剤層と接する補強鋼板の表面を前記表面Ａとすること。

上記（１）または（２）において、Ａｌ系めっき層としては、質量％で、Ｓｉ：０〜１３.０％、Ｚｎ：０〜５８.０％、Ｍｇ：０〜７.０％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、かつＡｌ＋Ｍｇ：４２％以上を満たす組成を有するものが例示できる。

〔Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板の場合〕
（３）補強鋼板として、少なくとも片面に、Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき層およびその上に形成された化成処理皮膜を有し、かつ表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整された前記化成処理皮膜の表面であって、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していない表面（「表面Ａ」という）を有する板厚２.５〜１０.０ｍｍのＭｇ含有溶融Ｚｎ系めっき鋼板を採用し、接着剤層と接する補強鋼板の表面を前記表面Ａとすること。

上記（３）において、Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき層としては、質量％で、Ｍｇ：０.５〜７.０％、Ｓｉ：０〜１.０％、Ａｌ：０〜２０.０％、Ｎｉ：０〜０.５％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０４５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる組成を有するものが例示できる。

ここで、「板厚」はめっき原板である鋼板基材の板厚（基材板厚）を意味する。めっき鋼板製品において基材板厚を測定する場合には、塩酸などによりめっき層を除去したのち、平面型の測定子を持つマイクロメータによって測定することができる。「Ｒａ」はＪＩＳＢ０６０１−２００１に規定される算術平均粗さに相当する。また、上記いずれのめっき層も、機械的除去手段による粗面化が施されていないめっき表面を持つめっき層である。

上記（２）または（３）において、化成処理皮膜は、クロムフリー有機処理、クロムフリー無機処理、クロムフリー有機無機複合処理、リン酸塩処理、クロメート無機処理、クロメート有機処理、クロメート有機無機複合処理の１種以上の処理によって形成される皮膜であることが好ましい。

上記の接着剤としてはエポキシ樹脂系接着剤が例示できる。また上記各態様の手法は、コンクリート構造物が床版であり、その下部表面に補強鋼板を貼り付ける工法に適用することが特に効果的である。また、コンクリート構造物がトンネル内壁であり、その表面に補強鋼板を貼り付ける工法に適用することも効果的である。

本発明によれば、既設コンクリート構造物の鋼板接着工法において以下のメリットが得られる。
（i）耐食性の良好なＡｌ系めっき鋼板またはＭｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板を補強鋼板に使用することができるので、従来の鋼板接着工法と比較して補強工事後の耐久寿命が向上する。
（ii）補強鋼板表面の煩雑な前処理（ショットブラストや防錆プライマー塗布など）や、補強鋼板外表面の塗装が省略できるので、コスト低減および工期短縮化の面で有利となる。
（iii）床版の下面など、繰り返しの撓み変形による引張応力が付与される箇所の補強に特に有効である他、各種コンクリート構造物の耐震補強やトンネル内壁の補強などにおいても上記（i）（ii）の利点が享受できる。
また本発明の工法は既設コンクリート構造物を撤去することなくそのまま利用するものであり、セメント系廃棄物の多量発生および新たなセメント生産を伴うことがないので、地球環境にも優しい。
従って本発明は、鋼板接着工法の更なる普及を通じて既設コンクリート構造物の長寿命化および安全性向上に寄与するものである。

鋼板接着工法を適用して補強されたコンクリート構造物の断面構造を模式的に例示した図。従来の鋼板接着工法を適用したコンクリート構造物における、コンクリートと補強鋼板の接合箇所の断面構造を模式的に例示した図。本発明の鋼板接着工法を適用したコンクリート構造物における、コンクリートと補強鋼板の接合箇所の断面構造を模式的に例示した図。本発明の鋼板接着工法を適用したコンクリート構造物における、コンクリートと補強鋼板の接合箇所の断面構造（化成処理を施さない場合）を模式的に例示した図。

図１に、鋼板接着工法を適用して補強されたコンクリート構造物の断面構造（従来法および本発明法に共通）を例示する。この図は道路橋梁の床版下部を鋼板により補強した場合の例である。橋脚１０と、それに支持されるコンクリート製の床版１１により橋梁が構成されている。床版１１の上面には舗装１２が施され、その上を車両が往来する。鋼板接着工法適用前の状態（初期の既設床版）において、床版１１は車両の往来により繰り返しの撓み変形を受ける。その撓み変形により床版１１の下面近傍および上面近傍にはそれぞれ引張応力および圧縮応力が付与される。このため、床版１１の下面には引張応力に起因する亀裂が生じ、場合によっては上面にも圧壊に起因する亀裂が生じることがある。本来、コンクリート構造物は引張応力に対する抵抗力が低いことから、床版１１の下面に生じる亀裂発生を完全に防止することは難しい。したがって、床版下面の亀裂が大きく成長する前に補修を行い、耐久性を回復させる必要がある。

鋼板接着工法は、既設コンクリート構造物を外側から補強するものであり、床版のように定期的な補修が必要な部位については補修を兼ねたタイミングで実施することが効果的である。鋼板接着工法を一度適用すれば、その箇所についてはその後のコンクリート補修は原則として行わなくて済む。

図１の例では、既設床版１１を構成するコンクリートの下面に接着剤層３を介して補強鋼板２が接合され、当該コンクリートと補強鋼板２とが一体化している。補強鋼板２の端部はシール材４により封止されている。引張応力が生じやすいコンクリートの表面（床版１１の下面）が補強鋼板２により面的に拘束されているので、車両の往来に伴う撓み変形量が大幅に軽減される。また、仮に引張応力に起因した新たな亀裂がコンクリート（床版１１）に生じた場合でも、その外表面に貼り付けらた補強鋼板２自体が破断に至ることはないので、当該新たな亀裂はそれ以上成長しない。なお、図１において補強鋼板２および接着剤層３の厚さは誇張して描いてある。

図２に、従来の鋼板接着工法を適用したコンクリート構造物における、コンクリートと補強鋼板の接合箇所の断面構造を模式的に示す。コンクリート１の表面に接着剤層３を介して補強鋼板２が接合されている。前述のように、Ｚｎめっき鋼板は、そのままでは接着剤との良好な密着性を安定して確保することが難しい。このため、従来から補強鋼板２には無めっきの熱延鋼板を使用することが一般的であった。この場合、耐食性を十分に確保するためには、接着前に予め防錆プライマーを塗布するといった対策が必要となる。すなわち従来から行われている鋼板接着工法では、鋼からなる鋼板基材２１の表面に防錆塗膜２２を形成した補強鋼板２を適用することが一般的である。また、防錆プライマー塗布前には、酸化スケール（熱延鋼帯の黒皮）の除去および塗膜密着性向上の目的で、鋼板基材２１の表面をショットブラスト処理などにより粗面化しておくことが一般的である。このようなショットブラスト処理や防錆プライマーの塗布は、コストの増大および工期の長期化を招く要因となっている。なお、図２において防錆塗膜２２の厚さは誇張して描いてある。

ドブ漬け亜鉛めっき鋼板や耐食性に優れるＭｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板を補強鋼板２として適用する事例も見られる。この場合も接着剤との密着性を確保するために、接着面となる側のめっき層を入念なショットブラスト処理によって粗面化する作業が行われる。また、補強鋼板２同士の継ぎ目部分には、その継ぎ目を跨ぐように「継ぎ板」が接着されるが、継ぎ板との接着箇所については補強鋼板２の裏面についてもショットブラスト処理が必要となる。その際には継ぎ板と重ならない部分をマスキングしてからショットブラスト処理を行う必要があるが、現場施工時にマスキングの位置ずれによりショットブラスト面が裏面に露出する場合があり、それが腐食の起点ともなる。その場合には入念なタッチアップが必要となることがある。このため、従来、めっき鋼板を補強鋼板２として適用する場合には、無めっきの熱延鋼板を使用する場合と比べて外面の塗装省略にはなるが、煩雑な作業工程の増大によるコスト増および工期長期化が避けられない状況であった。

図３に、本発明の鋼板接着工法を適用したコンクリート構造物における、コンクリートと補強鋼板の接合箇所の断面構造を模式的に例示する。この場合、従来一般的な鋼板接着工法と大きく異なるは、補強鋼板２として、鋼板基材２１の表面に耐食性めっき層２３および化成処理皮膜２４を有するものを使用することにある。耐食性めっき層２３は、Ａｌ系めっき層またはＭｇ含有Ｚｎ系めっき層とすることができ、いずれの場合も、めっき後に機械的除去手段（ショットブラストや研磨など）による粗面化を施していないめっき表面を持つものが適用される。これらのめっき層は溶融めっき法によって形成させることができる。Ａｌ系めっき浴あるいはＡｌを比較的多量に含むＺｎ系めっき浴を使用する場合には、鋼板基材２１と耐食性めっき層２３の界面にＦｅ−Ａｌ系合金層（図３中には記載を省略、後述図４において同じ）が介在する。

発明者らは詳細な検討の結果、Ａｌ系めっき層またはＭｇ含有Ｚｎ系めっき層の表面に化成処理皮膜２４を形成した場合において、従来公知のエポキシ系接着剤との接合強度（密着性）を十分に確保することが可能となることを見出した。その接合強度は、接着剤層３とコンクリート１の間の接合強度（すなわちコンクリートの破断強度）を十分に上回るものとなる。ただし、補強鋼板２の表面粗さがＲａ：０.２〜５.０μｍに調整されていることが重要である。表面粗さがこの範囲を外れると接着剤との密着性を十分に確保できない場合がある。この表面粗さは、接着剤と接触させる前の化成処理皮膜２４の表面を、鋼板基材２１の圧延方向に対して直角方向に測定した値が採用される。化成処理皮膜２４の表面における表面粗さは、下地の耐食性めっき層２３の表面粗さに依存する。その耐食性めっき層２３の表面粗さのコントロールは、めっき時の製造条件（例えば溶融めっき法の場合は、めっき浴組成、めっき浴温、めっき層厚さ、ライン速度、めっき層厚さ制御での気体吹き付け量、凝固時の冷却速度など）や、めっき後に必要に応じて実施される調質圧延のロール粗度を調整することによって行うことができる。なお、図３において耐食性めっき層２３および化成処理皮膜２４の厚さは誇張して描いてある。

図４に、本発明の鋼板接着工法を適用したコンクリート構造物における、コンクリートと補強鋼板の接合箇所の断面構造（化成処理を施さない場合）を模式的に例示する。発明者らの検討によれば、耐食性めっき層２３をＡｌ系めっき層とする場合には、化成処理皮膜（図３の符号２４）が無くても接着剤層３との良好な密着性を確保できることが確認された。化成処理皮膜が無い場合は、耐食性めっき層２３の表面が直接接着剤層３と接触することとなる。この場合、接着剤と接触させる前の耐食性めっき層２３の表面を、鋼板基材２１の圧延方向に対して直角方向に測定した表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整されていることが必要である。表面粗さがこの範囲を外れると接着剤との密着性を十分に確保できない場合がある。ただし、この場合も、耐食性めっき層２３は、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していないめっき表面を持つものが適用される。なお、図４において耐食性めっき層２３の厚さは誇張して描いてある。

〔補強鋼板〕
本発明に適用する補強鋼板としては、従来から鋼板接着工法で使用されている補強鋼板の鋼板基材をベースとして耐食性めっきを施したものが使用できる。具体的には、普通鋼熱延鋼板を基材として溶融めっき法により耐食性めっきを施したＡｌ系またはＭｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板が好適な対象となる。

補強鋼板の板厚は２.５〜１０.０ｍｍの範囲で選択される。あまり薄いと強度を負担する能力が不足する。過剰に厚いと鋼帯としての製造が困難となり、また床版においては死荷重の増大を招く。床版下面の補強用途では、通常、３.５〜７.０ｍｍの板厚範囲で設計することができ、多くの物件では４.０〜５.０ｍｍのものが適用できる。トンネル内壁面の補強用途では４.５ｍｍ以上の板厚の補強鋼板を適用することが特に効果的である。ここで、補強鋼板の板厚は鋼板基材（めっき原板）の板厚を意味する。

補強鋼板の耐食性めっき層は、Ａｌ系めっき層またはＭｇ含有Ｚｎ系めっき層が適用対象となる。めっき手法は、溶融めっき法、電気めっき法、蒸着めっき法が適用できる。
Ａｌ系めっき層とは、いわゆる純Ａｌめっき、またはＡｌを４０質量％以上含有する合金めっき層をいう。具体的な成分組成としては、質量％で、Ｓｉ：０〜１３.０％、Ｚｎ：０〜５８.０％、Ｍｇ：０〜７.０％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、かつＡｌ＋Ｍｇ：４２％以上、好ましくは４５％以上を満たす組成が挙げられる。ＡｌおよびＭｇは接着剤との接合強度を高める上で有効な元素である。めっき浴中のＡｌ含有量が４２質量％未満の場合にはＭｇを添加してＡｌとＭｇの合計含有量が４２質量％以上となるようにすることが望ましい。溶融めっき法の場合、めっき層組成は、めっき浴組成をほぼ反映したものとなるが、鋼板基材に由来するＦｅが不可避的不純物として若干（通常は２.０質量％以下）含有される（後述のＭｇ含有Ｚｎ系めっきにおいて同じ）。Ａｌ系めっき層の片面当たりの平均厚さは１０μｍ以上とすることが望ましい。通常は１０〜８０μｍの範囲とすればよい。

Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき層とは、Ｍｇを０.５質量％以上（好ましくは７.０質量％以下）含有するめっき層をいう。Ｍｇは耐食性向上に有効である他、後述の化成処理皮膜を形成した場合において、接着剤との接合強度を確保するうえで有効である。具体的な成分組成としては、質量％で、Ｍｇ：０.５〜７.０％、Ｓｉ：０〜１.０％、Ａｌ：０〜２０.０％、Ｎｉ：０〜０.５％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０４５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる組成が挙げられる。ここで、Ｔｉ、Ｂは溶融めっき法において表面性状の良好なめっき層を形成するうえで有効な元素であるが、Ｔｉ、Ｂの１種以上を添加する場合、Ｔｉは０.００２％以上、Ｂは０.００１％以上の含有量を確保することがより効果的である。Ａｌ含有量は０〜１６.０質量％であることがより好ましい。Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき層の片面当たりの平均厚さは２０μｍ以上とすることが望ましい。通常は２０〜１５０μｍの範囲とすればよい。

補強鋼板の化成処理皮膜は、従来から溶融めっきの「後処理」として利用されている種々のものが適用できる。Ｍｇ含有Ｚｎ系めっきの場合は化成処理皮膜により接着剤との強力な密着性を確保する必要があるが、Ａｌ系めっきの場合は化成処理皮膜が無くても良好な密着性が得られる。その理由については現時点では明確にされていないが、Ｚｎ系めっきはＡｌ系めっきに比べると耐食性が劣るため、接着剤と鹸化反応を起こしやすく、十分な密着性が得られにくいものと推察される。この鹸化反応を抑制するためにＺｎ系めっきの場合には後処理が必要となる。Ｚｎ系めっき層中に必須であるＭｇは、化成処理での反応性を向上させ、化成処理皮膜とめっき層との密着性を向上させる効果があると推察される。Ａｌ系めっきの場合は、Ｚｎ系めっきに比べると耐食性が高い分、鹸化反応が起こりにくく、後処理を施さなくても、後述の表面粗さにコントロールすることにより良好な密着性が得られるものと考える。Ａｌ系めっきでも耐食性を重視する場合は化成処理皮膜を形成した補強鋼板を適用することが好ましい。

化成処理皮膜の具体例としては、クロムフリー有機処理、クロムフリー無機処理、クロムフリー有機無機複合処理、リン酸塩処理、クロメート無機処理、クロメート有機処理、クロメート有機無機複合処理などが挙げられる。これらを２種以上重ねて処理してもよい。化成処理皮膜は層として存在する膜厚を有していれば足りる。例えばクロムフリー処理皮膜、クロメート処理皮膜の場合、平均膜厚０.０５〜５μｍとすればよい。５μｍ以上の膜厚であっても密着性に著しく影響することはないが、厚膜化による処理コストの上昇を招く。リン酸塩処理の場合は、厚膜化するほどリン酸塩結晶が脆くなりやすい傾向にあるので、その付着量範囲は０.１〜１０ｇ／ｍ²とすることがより好ましい。

補強鋼板の接着面における表面粗さは、接着剤との密着性を確保する上で極めて重要である。従来、Ｚｎめっき鋼板においては接着剤との密着性を安定して確保できる表面粗さの「解」を見出すことが困難であり、そのことが鋼板接着工法への耐食性めっき鋼板の適用を阻む大きな要因となっていた。しかしながら発明者らの検討によれば、単なるＺｎめっき鋼板ではなく、Ａｌ系めっき鋼板またはＭｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板を適用した場合に、接着剤との密着性を安定して確保できる表面粗さの「解」が存在することがわかった。ただし、Ｍｇ含有Ｚｎめっき鋼板を適用する場合は、めっき層の上に前述の化成処理皮膜を有することが要件となる。その表面粗さの「解」は、Ａｌ系めっき、Ｍｇ含有Ｚｎ系めっきいずれの場合もＲａ：０.２〜５.０μｍに調整することにある。Ｒａ：０.２〜４.０μｍとすることがより好ましい。表面粗さのコントロールは前述のように溶融めっき時の条件設定や、めっき後に必要に応じて実施される調質圧延のロール粗度の設定によって行うことができるので、ショットブラストをはじめとする機械的除去手段による粗面化工程は必要としない。

補強鋼板の製造は、既存の熱延鋼帯製造設備、および連続めっき鋼帯製造設備を利用して行うことができる。ただし、適正な表面粗さを得るために、上述のようにめっき条件や、めっき後に必要に応じて行われる調質圧延のロール粗度を調整することが必要である。

〔施工方法〕
本発明の鋼板接着工法は、基本的に従来の鋼板接着工法の手順に従って実施することができる。ただし、従来は重要な工程であったショットブラスト処理、防錆プライマー塗布、外表面の塗装が省略可能である。以下に、床版の下面を補強する場合を例に、施工手順を例示する。

１．鋼板切断
上述の鋼板を用意し、所定の寸法に切断する。
２．孔開け加工
鋼板の所定箇所にアンカーボルト挿入孔、接着剤注入口、エア抜き孔等となる孔を作製する。
３．曲げ加工
床版の下面形状に応じて、適宜曲げ加工を行い、補強鋼板とする。

従来はこのあとに、ショットブラスト処理、防錆プライマー塗布、下面側（接着面と反対側）の下塗り塗装２〜３回、の工程を経る必要があったが、本発明ではこれらの工程を原則として省略する。
以上の工程は工場内で実施され、以下の工程は施工現場で実施される。

４．コンクリートの下地処理
接着剤と接触するコンクリート表面を手入れする。亀裂等の劣化部分は必要に応じて補修しておく。
５．アンカー設置
補強鋼板を取り付けるためのアンカーボルトをコンクリート面に設置する。
６．補強鋼板の取り付け
前記アンカーボルトにより、補強鋼板をコンクリート面に沿って取り付ける。その際、接着剤が充填される空隙を確保しておく。接着剤層の平均厚さは１〜１０ｍｍの範囲とすることが望ましい。隣り合う鋼板部材同士は、両者にまたがる鋼板部材を用いて外側からボルト等で固定するといった手法により締結することができる。
７．シール処理
補強鋼板の端部に生じる開口部や目地部などをシール材により封止する。
８．注入パイプ、エア抜きパイプ取り付け
補強鋼板の接着剤注入口にパイプ状部材を取り付ける。必要に応じてエア抜き孔にもパイプ状部材を取り付ける。
９．接着剤の注入
接着剤注入口のパイプ状部材にグラウト送給ホースを接続して、接着剤のグラウトを注入する。接着剤は従来の鋼板接着工法で実績のある２液混合型エポキシ樹脂系接着剤が適用できる。コンクリートと補強鋼板の間の空隙に接着剤が充填されたことが確認された時点で注入を終了する。
１０．仕上げ
接着剤注入口、エア抜き孔などのパイプ状部材を撤去し、その部分を封止する。
１１．タッチアップ
補強鋼板の端面、孔開け部などに存在する鋼素地露出部の樹脂による被覆や、施工中に生じた疵の手入れを行う。
従来はこのあと補強鋼板外表面の塗装（中塗り・上塗り）を行う必要があるが、本発明の鋼板接着工法ではめっき層により耐食性が確保されるので、塗装を省略できる。ただし、意匠性付与の目的で軽塗装を施してもよい。

種々の組成のＡｌ系めっき層を有する溶融めっき鋼板を作製し、その表面に化成処理を施した試料および施さない試料（めっき表面のまま）を用意し、ＪＩＳＫ６８５０：１９９９に従って引張せん断接着強さを測定することにより接着剤との密着性を評価した。

鋼板基材としては普通鋼（ＳＳ４００）の板厚１.６ｍｍの鋼板を用いた。溶融めっき層の平均厚さは試料により異なるが、いずれも片面当たり１５〜２５μｍの範囲にある。接着剤としては従来の鋼板接着工法で実績がある２液混合型エポキシ樹脂系接着剤（商品名；ＺＡＭグラウト、販売元；日新総合建材株式会社）を使用した。化成処理の種類および化成処理皮膜の平均膜厚は以下のとおりである。
〔化成処理〕
・記号Ａ；クロムフリー有機処理（特許第３９２７１６７号により公知の技術）、平均膜厚約２μｍ
・記号Ｂ；クロムフリー無機処理（特許第３３０２６８４号により公知の技術）、平均膜厚約０.３μｍ
・記号Ｃ；リン酸塩処理、リン酸塩結晶の平均付着量約２ｇ／ｍ²
・記号Ｄ；クロメート無機処理、平均膜厚約０.２μｍ
・記号Ｅ；クロメート有機処理（主成分はウレタン樹脂）、平均膜厚約１.５μｍ

引張せん断接着強さが１０Ｎ／ｍｍ²以上であれば、鋼板接着工法として十分な接着強度が発揮されることが種々の実証試験により確認されている。ここでは同種の試料同士を接着剤で接合した試験片を用いた引張試験をＪＩＳＫ６８５０：１９９９に従って行い、試験数ｎ＝５における最も低い値を、その試料における引張せん断接着強さの成績値として採用し、その成績値が１０Ｎ／ｍｍ²以上であるものを合格と評価した。表１、表２に結果を示す。

表１、表２からわかるように、本発明例に使用した鋼板は「耐食性めっき層」を有しているにもかかわらず、鋼板接着工法の補強鋼板として十分に適用できる接着剤密着性を呈することが確認された。これに対し、試料Ｎｏ.５１〜６２は表面粗さが本発明規定範囲外であるため、接着剤密着性に劣った。試料Ｎｏ.６３、６４はＡｌ含有量が少なくかつＭｇを含有しない溶融めっき浴を用いてめっき層を形成したものであるため、接着剤密着性に劣った。

種々の組成のＺｎ系めっき層を有する溶融めっき鋼板を作製し、実施例１と同様の手法により接着剤との密着性を評価した。溶融めっき層の平均厚さは試料により異なるが、いずれも片面あたり２５〜４０μｍの範囲にある。めっき層の種類が相違することを除き、試験条件や評価方法は実施例１と同じである。表３、表４に結果を示す。

表３、表４からわかるように、本発明例に使用した鋼板は「耐食性めっき層」を有しているにもかかわらず、鋼板接着工法の補強鋼板として十分に適用できる接着剤密着性を呈することが確認された。これに対し、試料Ｎｏ.１３１、１３２、１３７は表面粗さが本発明規定範囲外であるため、接着剤密着性に劣った。試料Ｎｏ.１４１〜１４５はＭｇを含有しない溶融めっき浴を用いてめっき層を形成したものであるため、接着剤密着性に劣った。試料１３３〜１３６、１３８〜１４０は化成処理皮膜を形成していないＭｇ含有Ｚｎ系めっき鋼板を使用したものであるため、接着剤密着性に劣った。

１コンクリート
２補強鋼板
３接着剤層
４シール材
１０橋脚
１１床版
１２舗装
２１鋼板基材
２２防錆塗膜
２３耐食性めっき層
２４化成処理皮膜

Claims

コンクリート構造物の表面に接着剤層を介して補強鋼板を貼り付けることにより当該コンクリート構造物を補強する工法において、
補強鋼板として、少なくとも片面に、表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整されたＡｌ系めっき層の表面であって、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していない表面（「表面Ａ」という）を有する板厚２.５〜１０.０ｍｍの溶融Ａｌ系めっき鋼板を採用し、前記接着剤層と接する補強鋼板の表面を前記表面Ａとすることを特徴とするコンクリート構造物の補強工法。
コンクリート構造物の表面に接着剤層を介して補強鋼板を貼り付けることにより当該コンクリート構造物を補強する工法において、
補強鋼板として、少なくとも片面に、Ａｌ系めっき層およびその上に形成された化成処理皮膜を有し、かつ表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整された前記化成処理皮膜の表面であって、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していない表面（「表面Ａ」という）を有する板厚２.５〜１０.０ｍｍの溶融Ａｌ系めっき鋼板を採用し、前記接着剤層と接する補強鋼板の表面を前記表面Ａとすることを特徴とするコンクリート構造物の補強工法。
化成処理皮膜は、クロムフリー有機処理、クロムフリー無機処理、リン酸塩処理、クロメート無機処理、クロメート有機処理の１種以上の処理によって形成される皮膜である請求項２に記載のコンクリート構造物の補強工法。
Ａｌ系めっき層は、質量％で、Ｓｉ：０〜１３.０％、Ｚｎ：０〜５８.０％、Ｍｇ：０〜７.０％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、かつＡｌ＋Ｍｇ：４２％以上を満たす組成を有するものである、請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート構造物の補強工法。
コンクリート構造物の表面に接着剤層を介して補強鋼板を貼り付けることにより当該コンクリート構造物を補強する工法において、
補強鋼板として、少なくとも片面に、Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき層およびその上に形成された化成処理皮膜を有し、かつ表面粗さＲａが０.２〜５.０μｍに調整された前記化成処理皮膜の表面であって、めっき後に機械的除去手段による粗面化を施していない表面（「表面Ａ」という）を有する板厚２.５〜１０.０ｍｍのＭｇ含有溶融Ｚｎ系めっき鋼板を採用し、前記接着剤層と接する補強鋼板の表面を前記表面Ａとすることを特徴とするコンクリート構造物の補強工法。
化成処理皮膜は、クロムフリー有機処理、クロムフリー無機処理、クロムフリー有機無機複合処理、リン酸塩処理、クロメート無機処理、クロメート有機処理、クロメート有機無機複合処理の１種以上の処理によって形成される皮膜である請求項５に記載のコンクリート構造物の補強工法。
Ｍｇ含有Ｚｎ系めっき層は、質量％で、Ｍｇ：０.５〜７.０％、Ｓｉ：０〜１.０％、Ａｌ：０〜２０.０％、Ｎｉ：０〜０.５％、Ｔｉ：０〜０.１％、Ｂ：０〜０.０４５％、残部Ｚｎおよび不可避的不純物からなる組成を有するものである、請求項５または６に記載のコンクリート構造物の補強工法。
接着剤がエポキシ樹脂系接着剤である請求項１〜７のいずれかに記載のコンクリート構造物の補強工法。
コンクリート構造物は床版であり、その下部表面に補強鋼板を貼り付ける請求項１〜８のいずれかに記載のコンクリート構造物の補強工法。
コンクリート構造物はトンネル内壁であり、その表面に補強鋼板を貼り付ける請求項１〜８のいずれかに記載のコンクリート構造物の補強工法。