JP5610625B2 - コンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法並びに剪断補強材 - Google Patents

Description

本発明は、例えば構造物の壁やカルバートなどコンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法並びに剪断補強材に関する。

従来、構造物の擁壁やカルバートなどコンクリート躯体の剪断補強に、コンクリート躯体の補強面に長孔状の挿入孔を複数形成し、この挿入孔の各々に棒状の剪断補強材を挿入すると共に、挿入孔と剪断補強材との間の空隙にモルタル等の定着材を充填する工法が行われている。

この剪断補強工法における剪断補強材の挿入孔への定着材の充填は、挿入孔に剪断補強材を挿入した後に挿入孔と剪断補強材との間の空隙に定着材を圧入する方法により行うことも可能であるが、この方法では、現場でのモルタルの混錬、定着材の注入孔の設置等の作業労力が大きくなる。そのため、プレミックスのドライモルタル等の定着材を筒状のカプセルに収容し、そのカプセルを所定時間水に浸漬してから挿入孔に配置した後、剪断補強材を挿入孔に打ち込み、挿入孔内に剪断補強材を挿入配置すると共に、剪断補強材で突き破られたカプセル内の定着材を挿入孔と剪断補強材との間の空隙に充填する方法が行われている（特許文献１参照）。

特開２００３−１１３６７３号公報

ところで、上記カプセル内の定着材を充填する方法では、剪断補強材を打設する際に、より少ない打設抵抗ですみやかにカプセルを破壊しながら剪断補強材を孔内に挿入することが求められるために、剪断補強材の先端を鋭角に形成したものが好まれる。しかしながら、先端が鋭角な剪断補強材で挿入孔内のカプセルを突き破って剪断補強材を挿入した場合、紙などのカプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存してしまうと、当該箇所の剪断補強を十分に図ることができず、当該箇所がクラック誘発の原因となる可能性がある。そのため、カプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存することを防止できる構成が求められている。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、挿入孔内のカプセルを剪断補強材で破って定着材を挿入孔と剪断補強材との間に充填する際に、カプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存することを防止し、コンクリート躯体の剪断補強を確実に行うことができるコンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法並びに剪断補強材を提供することを目的とする。

本発明のコンクリート躯体の剪断補強構造は、コンクリート躯体の補強面に形成される長孔状の挿入孔と、前記挿入孔に打撃だけで打設される棒状の剪断補強材と、前記挿入孔に配置される筒状のカプセルから前記剪断補強材の打設による破断で流出し、前記挿入孔と前記剪断補強材との間の空隙に充填される定着材とを備え、前記剪断補強材の打設方向の先端部に先端の略平坦面から前記剪断補強材の基部側に向かってテーパ状に拡径する頭部若しくは先端が略球面の頭部が形成され、前記頭部の前記テーパの部分若しくは前記略球面の部分より前記基部側で径方向に突出する凸部が周方向に所定間隔を開けて放射状に複数形成され、前記凸部の先端を結ぶ外径が前記挿入孔の内径よりも若干小さくなるように形成されていると共に、前記カプセルの破断した材料が、前記挿入孔の孔奥に押し込まれるように配置されることを特徴とする。
この構成によれば、挿入孔内のカプセルを剪断補強材で破って定着材を挿入孔と剪断補強材との間に充填する際に、剪断補強材の頭部及び凸部でカプセルの破断材料を孔奥に押し込み、カプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存することを防止することができる。更に、剪断補強材の打撃だけで、凸部間の凹部から定着材を挿入孔と剪断補強材との間の間隙にスムーズに流して充填することができる。これにより、コンクリート躯体の剪断補強を確実に行うことができる。

本発明のコンクリート躯体の剪断補強構造は、前記剪断補強材の前記頭部が前記剪断補強材の基部よりも大径に形成され、前記頭部と前記基部との境目に首下アール部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、頭部を基部よりも大径とすることにより、凸部間の凹部から基部の周囲へと定着材をより一層スムーズに流し、より十分な厚さで充填することができる。また、首下アール部により、エア溜まりの発生を防止して定着材を隙間無く充填することができる。これにより、コンクリート躯体の剪断補強をより一層確実に行うことができる。

本発明のコンクリート躯体の剪断補強構造は、前記剪断補強材の後端部に、前記先端部の頭部と同一の大きさで同形状の頭部が形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、剪断補強材の向きに配慮せずに挿入孔に打設することができて施工管理を容易化することができると共に、先端部と後端部の頭部で剪断補強材の定着度を高めることができる。

また、本発明のコンクリート躯体の剪断補強工法は、コンクリート躯体の補強面に長孔状の挿入孔を形成する工程と、定着材が収容されている筒状のカプセルを前記挿入孔に挿入配置する工程と、打設方向の先端部に先端の略平坦面から前記剪断補強材の基部側に向かってテーパ状に拡径する頭部若しくは先端が略球面の頭部が形成され、前記頭部の前記テーパの部分若しくは前記略球面の部分より前記基部側で径方向に突出する凸部が周方向に所定間隔を開けて放射状に複数形成され、前記凸部の先端を結ぶ外径が前記挿入孔の内径よりも若干小さくなるように形成されている棒状の剪断補強材を前記挿入孔に打撃だけで打設することにより、前記カプセルを破断して前記定着材を流出させ、前記挿入孔と前記剪断補強材との間の空隙に前記定着材を充填すると共に、前記カプセルの破断した材料を前記挿入孔の孔奥に押し込む工程とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、挿入孔内のカプセルを剪断補強材で破って定着材を挿入孔と剪断補強材との間に充填する際に、剪断補強材の頭部及び凸部でカプセルの破断材料を孔奥に押し込み、カプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存することを防止することができる。更に、剪断補強材の打撃だけで、凸部間の凹部から定着材を挿入孔と剪断補強材との間の間隙にスムーズに流して充填することができる。これにより、コンクリート躯体の剪断補強を確実に行うことができる。

また、本発明のコンクリート躯体の剪断補強構造で用いられる剪断補強材は、コンクリート躯体の補強面に形成される長孔状の挿入孔と、前記挿入孔に打撃だけで打設される棒状の剪断補強材と、前記挿入孔に配置される筒状のカプセルから前記剪断補強材の打設による破断で流出し、前記挿入孔と前記剪断補強材との間の空隙に充填される定着材とを備え、前記カプセルの破断した材料が、前記挿入孔の孔奥に押し込まれるように配置されるコンクリート躯体の剪断補強構造で用いられる剪断補強材であって、前記剪断補強材の打設方向の先端部に先端の略平坦面から前記剪断補強材の基部側に向かってテーパ状に拡径する頭部若しくは先端が略球面の頭部が形成され、前記頭部の前記テーパの部分若しくは前記略球面の部分より前記基部側で径方向に突出する凸部が周方向に所定間隔を開けて放射状に複数形成され、前記凸部の先端を結ぶ外径が前記挿入孔の内径よりも若干小さくなるように形成されていることを特徴とする。
この構成の剪断補強材を剪断補強構造に用いることにより、挿入孔内のカプセルを剪断補強材で破って定着材を挿入孔と剪断補強材との間に充填する際に、剪断補強材の頭部に形成した凸部でカプセルの破断材料を孔奥に押し込み、カプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存することを防止することができる。更に、剪断補強材の打撃だけで、凸部間の凹部から定着材を挿入孔と剪断補強材との間の間隙にスムーズに流して充填することができる。これにより、コンクリート躯体の剪断補強を確実に行うことができる。

本発明によれば、挿入孔内のカプセルを剪断補強材で破って定着材を挿入孔と剪断補強材との間に充填する際に、カプセルの材料が挿入孔の途中部分で定着材と挿入孔周壁との間に残存することを防止し、コンクリート躯体の剪断補強を手間なく確実に行うことができる。

本発明の実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造を示す部分断面図。 （ａ）は実施形態の剪断補強構造で用いられる剪断補強材の正面図、（ｂ）はその一端部の周辺を示す部分正面図、（ｃ）はその側面図。 コンクリート躯体の補強面に挿入孔を形成してカプセルを挿入する施工工程を説明する断面説明図。 剪断補強材を挿入孔に挿入してカプセルを破断し、挿入孔に定着材を充填する施工工程を説明する説明図。 凸部が形成された頭部を有する剪断補強材による構造とこの頭部を有しない剪断補強材による構造の引張強度試験の結果を示すグラフ。

〔実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法〕
次に、本発明による実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法について説明する。

本実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造は、図１に示すように、コンクリート躯体１０の補強面１１に複数形成される長孔状の挿入孔１２と、挿入孔１２の各々に打設される棒状の剪断補強材２０と、挿入孔１２に配置される筒状のカプセル３５（図３、図４参照）から剪断補強材２０の打設による破断で流出し、挿入孔１２と剪断補強材２０との間の空隙に充填される定着材３０とを備える。

剪断補強材２０には、略円柱形棒状の基部２１の打設方向の先端部に頭部２２が形成されていると共に、本実施形態では剪断補強材２０の後端部にも、先端部の頭部２２と同一の大きさで同一形状の頭部２２が形成されており、剪断補強材２０の長手方向の両端部に頭部２２・２２がそれぞれ形成されている。

剪断補強材２０の頭部２２は、図２に示すように、基部２１よりも大径に形成されており、頭部２２と基部２１との境目に首下アール部２３が形成されていると共に、その先端が略平坦面若しくは略球面となるように形成されている。また、頭部２２には、径方向に突出する凸部２４が周方向に所定間隔を開けて複数形成され、凸部２４と凸部２４との間は定着材３０が流れることが可能な凹部２５になっている。凸部２４の先端を結ぶ外径は、挿入孔１２の内径よりも若干小さく形成されている。

尚、頭部２２は、剪断補強材２０の打設方向の先端部のみ（一方の端部のみ）に設ける構成とすることも可能である。また、剪断補強材２０の基部２１は、例えば表面に所定形状のリブ２１１を有する異形鉄筋、ウルボン筋など適用可能な適宜の構成とすることが可能である。

定着材３０が内包されたカプセル３５は、剪断補強材２０の打設によって破断し、図１に示すように、カプセル３５の破断した材料３６が挿入孔１２の孔奥に押し込まれるように配置されると共に、流出した定着材３０が空隙に充填される。定着材３０は例えば無機系のプレミックスドライモルタル等とし、カプセル３５の材料３６は紙やその他の親水性材料製等とすると好適であるが、定着材３０を流動性硬化樹脂とする等、定着材３０、カプセル３５には適用可能な適宜の素材を用いることが可能である。

本実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造を施工する際には、図３に示すように、例えばセメントモルタルの定着材３０が収容され、水を内部に吸水可能なカプセル３５を貯水トレー４１内の水４２に１〜３分程度浸漬して、定着材３０に吸水させると共に、コンクリート躯体１０の補強面１１に長孔状の挿入孔１２を穿孔ドリル等で複数形成する。

そして、浸漬した細長のカプセル３５を挿入孔１２内に挿入配置する。なお、図示例においては、１つの挿入孔１２に１本のカプセル３５を挿入しているが、挿入孔１２と使用するカプセル３５の長さに応じて複数本のカプセル３５を直列に挿入配置してもよい。こうしてカプセル３５を挿入孔１２内に挿入配置して後、図４に示すように、ハンマー４３により棒状の剪断補強材２０を挿入孔１２に打設してカプセル３５を破断して定着材３０を流出させ、剪断補強材２０を挿入孔１２内に配置すると共に、挿入孔１２と剪断補強材２０との間の空隙にセメントモルタルの定着材３０を充填する。

剪断補強材２０を挿入孔１２に打設する段では、剪断補強材２０の頭部２２がカプセル３５を押し破り、頭部２２に形成した凸部２４によりカプセル３５の破断した材料３６が挿入孔１２の孔奥に押し込まれる。同時に、カプセル３５内の定着材３０が流出し、流出した定着材３０を凸部２４の外側及び凸部２４・２４間の凹部２５から挿入孔１２と剪断補強材２０との間の間隙にスムーズに流して充填することができる。

本実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法では、剪断補強材２０の頭部２２及び凸部２４でカプセル３５の破断した材料３６を孔奥に押し込み、カプセル３５の材料３６が挿入孔１２の途中部分で定着材３０と挿入孔１２の周壁との間に残存することを防止することができると共に、凸部２４・２４間の凹部２５から定着材３０を挿入孔１２と剪断補強材３０との間の間隙にスムーズに流して充填することができ、コンクリート躯体１０の剪断補強を手間なく確実に行うことができる。

また、首下アール部２３により、エア溜まりの発生を防止して定着材３０を隙間無く充填することができ、コンクリート躯体１０の剪断補強をより一層確実に行うことができる。剪断補強材２０の先端部と後頭部に同一の大きさで同形状の頭部２２を形成することにより、剪断補強材２０の向きに配慮せずに挿入孔１２に打設することができて施工管理を容易化できると共に、先端部と後端部の双方の頭部２２で剪断補強材２０の定着度即ち剪断補強効果を一層高めることができる。

〔実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造の強度比較試験〕
ここで、凸部２４が形成されている頭部２２を有する剪断補強材２０による実施形態のコンクリート躯体の剪断補強構造と、凸部２４が形成されている頭部２２を有しない剪断補強材（先端は長手方向に対して垂直面に形成）によるコンクリート躯体の剪断補強構造の強度比較試験の結果を図５に示す。

実施形態の剪断補強材２０の基部２１と比較対象の剪断補強材の基部は、それぞれ直径２２ｍｍのＤ２２の鉄筋であり、頭部２２を有する剪断補強材２０と頭部を有しない剪断補強材を上記実施形態の構成でそれぞれコンクリート躯体に定着させ、引張強度の比較試験を行った。定着長は、鉄筋直径の３倍（３Ｄ）、４倍（４Ｄ）、…７倍（７Ｄ）として引張試験を行っている。頭部２２を有する剪断補強材２０による構造のプロット点は◆、頭部を有しない剪断補強材による構造のプロット点は●で示している。

この引張強度の比較試験から明らかなように、頭部２２を有する剪断補強材２０による構造は、頭部を有しない剪断補強材による構造に比べて、約鉄筋直径である１Ｄ分埋め込み深さが少なくしても同じ引張強度を得ることができる。換言すれば、同じ埋め込み深さの場合には、頭部２２を有する剪断補強材２０による構造の方が、定着強度が明らかに大きくなり、より高い剪断補強効果を確実に得ることができる。

〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含むものである。そして、下記変形例も包含する。

例えば上記実施形態の剪断補強材２０の頭部２２は、全体として基部２１よりも大径に形成したが、例えば頭部２２の凹部２５の部分による外周径を基部２１の外径と略同一とし、凸部２４を結んだ外周径を基部２１の外径よりも大きくする構成等とすることが可能である。

また、剪断補強材２０の頭部２２と基部２１との境目の構成には、首下アール部２３を設ける構成の他に、例えば頭部２２から基部２１に向かって漸次縮径するテーパ面を設ける構成等とすることが可能である。さらに、本発明は、コンクリート躯体の剪断補強構造及び剪断補強工法並びに剪断補強材に関するものであるが、剪断補強なる文言が、これに付随して曲げ補強や引張補強のなされる場合を含むものであることは当然である。

本発明は、例えば構造物の擁壁やカルバートなどコンクリート躯体の剪断補強に利用することができる。

１０…コンクリート躯体 １１…補強面 １２…挿入孔 ２０…剪断補強材 ２１…基部 ２１１…リブ ２２…頭部 ２３…首下アール部 ２４…凸部 ２５…凹部 ３０…定着材 ３５…カプセル ３６…カプセルの材料 ４１…貯水トレー ４２…水 ４３…ハンマー

Claims (5)

1. コンクリート躯体の補強面に形成される長孔状の挿入孔と、
   前記挿入孔に打撃だけで打設される棒状の剪断補強材と、
   前記挿入孔に配置される筒状のカプセルから前記剪断補強材の打設による破断で流出し、前記挿入孔と前記剪断補強材との間の空隙に充填される定着材とを備え、
   前記剪断補強材の打設方向の先端部に先端の略平坦面から前記剪断補強材の基部側に向かってテーパ状に拡径する頭部若しくは先端が略球面の頭部が形成され、前記頭部の前記テーパの部分若しくは前記略球面の部分より前記基部側で径方向に突出する凸部が周方向に所定間隔を開けて放射状に複数形成され、前記凸部の先端を結ぶ外径が前記挿入孔の内径よりも若干小さくなるように形成されていると共に、
   前記カプセルの破断した材料が、前記挿入孔の孔奥に押し込まれるように配置されることを特徴とするコンクリート躯体の剪断補強構造。
2. 前記剪断補強材の前記頭部が前記剪断補強材の基部よりも大径に形成され、
   前記頭部と前記基部との境目に首下アール部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンクリート躯体の剪断補強構造。
3. 前記剪断補強材の後端部に、前記先端部の頭部と同一の大きさで同形状の頭部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート躯体の剪断補強構造。
4. コンクリート躯体の補強面に長孔状の挿入孔を形成する工程と、
   定着材が収容されている筒状のカプセルを前記挿入孔に挿入配置する工程と、
   打設方向の先端部に先端の略平坦面から前記剪断補強材の基部側に向かってテーパ状に拡径する頭部若しくは先端が略球面の頭部が形成され、前記頭部の前記テーパの部分若しくは前記略球面の部分より前記基部側で径方向に突出する凸部が周方向に所定間隔を開けて放射状に複数形成され、前記凸部の先端を結ぶ外径が前記挿入孔の内径よりも若干小さくなるように形成されている棒状の剪断補強材を前記挿入孔に打撃だけで打設することにより、前記カプセルを破断して前記定着材を流出させ、前記挿入孔と前記剪断補強材との間の空隙に前記定着材を充填すると共に、前記カプセルの破断した材料を前記挿入孔の孔奥に押し込む工程と、
   を備えることを特徴とするコンクリート躯体の剪断補強工法。
5. コンクリート躯体の補強面に形成される長孔状の挿入孔と、前記挿入孔に打撃だけで打設される棒状の剪断補強材と、前記挿入孔に配置される筒状のカプセルから前記剪断補強材の打設による破断で流出し、前記挿入孔と前記剪断補強材との間の空隙に充填される定着材とを備え、前記カプセルの破断した材料が、前記挿入孔の孔奥に押し込まれるように配置されるコンクリート躯体の剪断補強構造で用いられる剪断補強材であって、
   前記剪断補強材の打設方向の先端部に先端の略平坦面から前記剪断補強材の基部側に向かってテーパ状に拡径する頭部若しくは先端が略球面の頭部が形成され、前記頭部の前記テーパの部分若しくは前記略球面の部分より前記基部側で径方向に突出する凸部が周方向に所定間隔を開けて放射状に複数形成され、前記凸部の先端を結ぶ外径が前記挿入孔の内径よりも若干小さくなるように形成されていることを特徴とする剪断補強材。