JP5623936B2 - REINFORCEMENT MATERIAL, STRUCTURE REINFORCEMENT STRUCTURE AND STRUCTURE REINFORCING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、補強材、構造物の補強構造及び構造物の補強方法に関し、特に、バサルト繊維を素材に用いた補強材、構造物の補強構造及び構造物の補強方法に関する。 The present invention relates to a reinforcing material, a reinforcing structure for a structure, and a reinforcing method for a structure, and more particularly to a reinforcing material using basalt fiber as a raw material, a reinforcing structure for a structure, and a reinforcing method for a structure.
一般に、構造物、例えばトンネル内面には、コンクリート等よりなる覆工(覆工コンクリート)が施され、その覆工は経年による土圧や湧水状況の変化あるいは長年の使用によってコンクリート自体が老朽化し、補修・補強が必要となってくる。 Generally, the inner surface of a structure, for example, a tunnel, is covered with concrete (covering concrete), and the covering itself has deteriorated due to changes in soil pressure and spring water over time or due to long-term use. Repair and reinforcement will be necessary.
また、施工方法等に起因する覆工背面の空洞等もトンネル覆工の経年劣化の要因となっている。 In addition, cavities on the backside of the lining due to construction methods and the like are also factors of tunnel lining.
このような経年変化等による覆工の機能低下を回復させる対策として、例えば特許文献1に示すようなトンネル覆工補修構造の提案がなされている。
As a countermeasure for recovering the deterioration of the function of the lining due to such a secular change, for example, a tunnel lining repair structure as shown in
このトンネル覆工補修構造では、既設のトンネル覆工内面に沿って、トンネル周方向に延びる帯状補修材を、トンネル軸線方向に所定の間隔をおいて設置固定するようにしている。 In this tunnel lining repair structure, a belt-like repair material extending in the circumferential direction of the tunnel along the existing tunnel lining inner surface is installed and fixed at a predetermined interval in the tunnel axis direction.
このトンネル覆工補修構造にあっては、帯状補修材の材質として、鋼板や溶融亜鉛メッキ鋼板、あるいはこれに代えて炭素繊維やガラス繊維性のプレート等を採用することとしている。 In this tunnel lining repair structure, a steel plate, a hot dip galvanized steel plate, or a carbon fiber or glass fiber plate or the like is adopted as the material of the belt-like repair material.
しかし、鋼板や溶融亜鉛メッキ鋼板を用いる場合には、重量が大きく、施工性が悪く、不陸に対して対応しにくい上に、溶融亜鉛メッキという防錆処理が必要となるという問題がある。 However, when using a steel plate or a hot dip galvanized steel plate, there are problems that the weight is large, the workability is poor, it is difficult to cope with unevenness, and a rust prevention treatment called hot dip galvanization is required.
炭素繊維やガラス繊維の場合は、鋼板や溶融亜鉛メッキ鋼板に比し、軽量で、施工性が良いが、熱膨張等の物性が異なるためひび割れ等が発生しやすく、炭素繊維にあっては高価であるという問題がある。 In the case of carbon fiber and glass fiber, it is lighter and has better workability than steel plate and hot-dip galvanized steel plate, but it is prone to cracking due to different physical properties such as thermal expansion, and carbon fiber is expensive. There is a problem that.
また、鋼板や溶融亜鉛メッキ鋼板あるいは炭素繊維にあっては、導電性があるため鉄道構造物への適用がしにくく、ガラス繊維にあっては耐熱性が低いという問題もある。 In addition, steel plates, hot-dip galvanized steel plates, or carbon fibers have conductivity, so that they are difficult to apply to railway structures, and glass fibers have low heat resistance.
本発明の目的は、軽量で、不陸等に対する柔軟性があって、施工性が良く、安価で、絶縁性を有し、耐熱性のある補強材、構造物の補強構造及び構造物の補強方法を提供することにある。 The object of the present invention is lightweight, flexible against unevenness, etc., good workability, inexpensive, insulating, heat-resistant reinforcing material, structural reinforcing structure and structural reinforcement It is to provide a method.
(1)前記目的を達成するため、本発明の補強材は、構造物の表面に取り付けて補強を行う補強材であって、
バサルト繊維をプレート状に形成し、
その構造物への接着面に、一つもしくは複数の角溝、アリ溝、または蛇行状の角溝、若しくはアリ溝を形成したことを特徴とする。
(1) In order to achieve the above-mentioned object, the reinforcing material of the present invention is a reinforcing material that is attached to the surface of a structure to reinforce,
Forming basalt fiber into a plate ,
One or a plurality of square grooves, dovetail grooves, meandering square grooves, or dovetail grooves are formed on the adhesion surface to the structure .
本発明によれば、バサルト繊維をプレート状に形成した補強材を構造物の表面に取り付け可能とすることにより、軽量で、不陸等に対する柔軟性があって、施工性が良く、安価で、絶縁性を有し、耐熱性のある補強材とすることができる。 According to the present invention, by making it possible to attach a reinforcing material in which a basalt fiber is formed in a plate shape to the surface of the structure, it is lightweight, flexible against unevenness, has good workability, is inexpensive, A reinforcing material having insulating properties and heat resistance can be obtained.
(2)本発明においては、補強材は、厚さ0.5mm〜5.0mmの帯状に形成されているものとすることができる。 (2) In the present invention, the reinforcing material may be formed in a band shape having a thickness of 0.5 mm to 5.0 mm.
このような構成とすることにより、十分な補強強度を有しながら、適度な大きさで、施工性を向上させることが可能となる。 With such a configuration, it is possible to improve the workability with an appropriate size while having sufficient reinforcement strength.
(3)本発明においては、補強材は、厚さ0.5mm〜5.0mmで直交する格子状に形成されているものとすることができる。 (3) In the present invention, the reinforcing material may be formed in a lattice shape having a thickness of 0.5 mm to 5.0 mm and orthogonal to each other.
このような構成とすることにより、十分な補強高度を有しながら、直交する2方向での補強を容易に行うことができる。 With such a configuration, reinforcement in two orthogonal directions can be easily performed while having a sufficient reinforcement height.
(4)本発明の構造物の補強構造にあっては、(2)の補強材を用いた構造物の補強構造であって、
長尺の構造物の表面に前記補強材を短手方向にわたって取り付け、かつ、この補強材を長手方向に所定ピッチで配置したことを特徴とする。
(4) In the reinforcing structure of the structure of the present invention, the reinforcing structure of the structure using the reinforcing material of (2),
The reinforcing material is attached to the surface of a long structure over the short direction, and the reinforcing material is arranged at a predetermined pitch in the longitudinal direction.
本発明によれば、構造物の短手方向にわたって取り付けた補強材を長手方向で補強状況に応じながら所定ピッチで配置していくことで、良好な補強構造を確実に得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a favorable reinforcement structure can be obtained reliably by arrange | positioning the reinforcing material attached over the transversal direction of the structure with the predetermined pitch according to the reinforcement condition in the longitudinal direction.
(5)本発明においては、(4)において、
前記長尺の構造物の表面に前記補強材を長手方向にわたって取り付け、かつ、この補強材を短手方向に所定ピッチで配置したものとすることができる。
(5) In the present invention, in (4),
The reinforcing material may be attached to the surface of the long structure over the longitudinal direction, and the reinforcing material may be disposed at a predetermined pitch in the short direction.
このような構成とすることにより、(4)の状態に加えて、補強材を長手方向にわたって取り付けるため、より確実な補強構造を得ることができる。 By setting it as such a structure, in addition to the state of (4), since a reinforcing material is attached over a longitudinal direction, a more reliable reinforcement structure can be obtained.
(6)本発明においては、(5)において、
短手方向と長手方向に貼付した補強材に囲まれた部分の構造体表面にバサルト繊維で形成したメッシュシートを取り付けたものとすることができる。
(6) In the present invention, in (5),
A mesh sheet formed of basalt fibers can be attached to the surface of the structure surrounded by the reinforcing material pasted in the short side direction and the long side direction.
このような構成とすることにより、短手方向及び長手方向に交差して取り付けられた補強材に囲まれた部分にバサルト繊維で形成したメッシュシートを取り付けることで、より一層補強効果を高めるとともに、構造物表面の剥離落下を確実に防止することができる。 By adopting such a configuration, by attaching a mesh sheet formed of basalt fiber to a portion surrounded by a reinforcing material that is attached crossing the short side direction and the long side direction, the reinforcing effect is further enhanced. The peeling off of the structure surface can be reliably prevented.
(7)本発明の構造物の補強方法にあっては、既設の構造物の表面に対し、後付けで補強材またはメッシュシートを取り付けて(4)〜(6)のいずれかに記載の構造物の補強構造を形成することを特徴とする。 (7) In the method for reinforcing a structure according to the present invention, a reinforcing material or a mesh sheet is attached later to the surface of the existing structure, and the structure according to any one of (4) to (6) The reinforcing structure is formed.
本発明にあっては、既設の構造物の補修・補強を確実に行うことが可能となる。 In the present invention, it is possible to reliably repair and reinforce an existing structure.
(8)本発明の他の構造物の補強方法にあっては、新設の構造物を構築する際に、新築の構造物の表面に予め補強材またはメッシュシートを取り付けて請求項4〜6のいずれかに記載の構造物の補強構造を形成することを特徴とする。 (8) In the method for reinforcing another structure of the present invention, when a new structure is constructed, a reinforcing material or a mesh sheet is attached in advance to the surface of the new structure. The reinforcing structure of any one of the structures is formed.
本発明にあっては、新設の構造物の補強を確実に行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reliably reinforce a newly installed structure.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態にかかる構造物の補強構造を示す図で、長尺の構造物の一例として、既設のトンネル(例えば、山岳トンネル)10の補修・補強を行う場合を示している。 FIG. 1 is a diagram showing a reinforcing structure for a structure according to an embodiment of the present invention. As an example of a long structure, an existing tunnel (for example, a mountain tunnel) 10 is repaired and reinforced. Show.
この構造物の補強構造では、トンネル10の内表面に帯状の補強材12を短手方向(トンネル10の周方向)にわたって取り付け、かつ、この補強材12を長手方向(トンネル10の軸線方向)に所定ピッチで配置するようにしている。
補強材12は、バサルト繊維を、図4に示すように、平坦なプレート状に形成してあり、これを所定の厚さtが0.5mm〜5.0mm、幅wが50mm〜150mmの帯状としてある。
In the reinforcing structure of this structure, a strip-shaped
As shown in FIG. 4, the reinforcing
補強材12のトンネル12の長手方向におけるピッチp1は、0.3m〜2.0mとしている。
The pitch p1 of the reinforcing
また、補強材12は、トンネル10の内表面に対して接着剤により接着するようにしており、図4に示すように接着面14の表面が平坦であると、十分な接着力が得られない場合があるため、例えば、図5に示すように、補強材12の接着面14に長手方向にわたる複数の角溝16を形成したり、図6に示すように、補強材12の接着面14に長手方向にわたる複数のアリ溝18を形成したり、さらには、図7に示すように、角溝16やアリ溝18を蛇行状に形成したりすることで、接着力を高めるようにすることもできる。
Further, the reinforcing
この補強材12の素材であるバサルト繊維は、天然に存在するバサルト玄武岩を射出して細い繊維にしたもので、グラスファイバーやカーボンファイバーに変わる環境保全型の繊維であり、主な特長は、玄武岩からつくられることにより、他の繊維素材に比べて、耐熱性に優れていることがあげられる。
The basalt fiber that is the material of the reinforcing
このバサルト繊維プレートと、鋼板SS400と、炭素繊維プレートとの材料物性比較を図9に示す。 FIG. 9 shows a material property comparison among the basalt fiber plate, the steel plate SS400, and the carbon fiber plate.
図9に示すように、バサルト繊維プレートは、以下のような特徴を有している。 As shown in FIG. 9, the basalt fiber plate has the following characteristics.
引張強度は、炭素繊維プレートの1/2〜1/3倍程度である反面、弾性係数が小さく、破断までの伸びが大きいため、靱性向上が期待できる。 The tensile strength is about 1/2 to 1/3 times that of the carbon fiber plate, but the elastic modulus is small and the elongation to break is large, so that an improvement in toughness can be expected.
線膨張係数は、コンクリートと同等であり、供用後の接着剤の付着切れがない。 The linear expansion coefficient is the same as that of concrete, and there is no breakage of the adhesive after use.
軽量で、施工性が良い(100mm幅で、270g/m程度)。 Light weight and good workability (100mm width, about 270g / m).
耐酸性、耐アルカリ性は、浸漬試験1ヶ月で強度低下がない。 As for acid resistance and alkali resistance, there is no decrease in strength after one month of immersion test.
絶縁性であり、鉄道構造物への適用が可能である。 It is insulative and can be applied to railway structures.
次に、バサルト繊維プレートにより補強した場合と、炭素繊維プレートにより補強した場合と、補強なしの場合の曲げ靱性試験結果を図10に示す。 Next, FIG. 10 shows the results of bending toughness tests when reinforced with a basalt fiber plate, when reinforced with a carbon fiber plate, and without reinforcement.
試験体は、コンクリート150mm×150mm、プレート幅3mm×2本(底面に接着)。
The test specimen is concrete 150 mm x 150 mm,
補強なしの場合は、最大荷重後脆性的に破壊する。 Without reinforcement, it breaks brittlely after maximum load.
炭素繊維プレートで補強した場合、最大荷重は大きくなるが、早い段階でプレートの接着が切れ、(0.7mm程度)、急激に荷重が低下する。 When reinforced with a carbon fiber plate, the maximum load increases, but the adhesion of the plate breaks at an early stage (about 0.7 mm), and the load decreases rapidly.
バサルト繊維プレートは、最大荷重後も急激な荷重低下がなく、靱性が大きく、段階的に接着が切れて終局する。 The basalt fiber plate does not have a sudden load drop even after the maximum load, has high toughness, and gradually ends with adhesion being broken stepwise.
実構造物換算(プレート幅100mm×厚さ1mm@500mm)で、補強なしと比較して、耐荷力は約1.3倍、曲げ靱性係数は4.5倍となる。
In terms of actual structure (plate width 100 mm x
このように、バサルト繊維をプレート状に形成した補強材12をトンネル10の表面に取り付け可能とすることにより、軽量で、不陸等に対する柔軟性があって、施工性が良く、安価で、絶縁性を有し、耐熱性のあるものとすることができる。
In this way, by making it possible to attach the reinforcing
また、トンネル10の短手方向にわたって取り付けた補強材12を長手方向で補強状況に応じながら所定ピッチで配置していくことで、良好な補強構造を確実に得ることができる。
Further, by arranging the reinforcing
図2は、本発明の他の実施尾形態にかかる構造物の補強構造を示す図である。 FIG. 2 is a view showing a reinforcing structure of a structure according to another embodiment of the present invention.
この実施の形態では、図1の実施の形態における、トンネル10の内表面に帯状の補強材12を短手方向(トンネル10の周方向)にわたって取り付け、かつ、この補強材12を長手方向(トンネル10の軸線方向)に所定ピッチで配置した状態に加え、トンネル10の内表面に補強材12を長手方向(トンネル10の軸方向)にわたって取り付け、かつ、この補強材12を短手方向(トンネル10の周方向)に所定ピッチで配置している。
In this embodiment, the belt-like reinforcing
このトンネルの周方向におけるピッチp2は、補強材12のトンネル12の長手方向におけるピッチp1と同様に、0.3m〜2.0mとなっている。
The pitch p2 in the circumferential direction of the tunnel is 0.3 m to 2.0 m, similar to the pitch p1 of the reinforcing
このように、本実施の形態においては、周方向にわたる補強材12と軸方向にわたる補強材12とが直交する格子状になるため、図1の実施の形態の場合よりも、より確実な補強構造を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, since the reinforcing
この場合、帯状の補強材12をトンネル10の内表面に周方向と軸方向に別々に取り付けて格子状に形成するのに代えて、図8に示すような、予め厚さ0.5mm〜5.0mmで直交する格子状に形成された空間部22を有する補強材20を準備しておいて、この補強材20をトンネル10の内表面に接着するようにすることも可能である。
In this case, instead of attaching the strip-shaped reinforcing
この場合には、バサルト繊維の並び方向が強度の影響を与えるため、予め繊維の並び方向を90度違えたプレートを組み合わせて接着した状態としておけばよい。 In this case, since the arrangement direction of the basalt fibers has an influence on the strength, the plates may be bonded in advance by combining plates in which the arrangement directions of the fibers are different by 90 degrees.
図3は、本発明のさらに他の実施の形態にかかる構造物の補強構造を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a reinforcing structure of a structure according to still another embodiment of the present invention.
この実施の形態における構造物の補強構造は、図2に示した短手方向(トンネルの周方向)と長手方向(トンネル10の軸方向)に貼付した格子状に直交する補強材12、12に囲まれた部分のトンネル10の内表面にバサルト繊維で形成したメッシュシート24を取り付けたものとすることで、より一層補強効果を高めるとともに、トンネル10の内表面の剥離落下を確実に防止することができるようにしている。
The reinforcing structure of the structure in this embodiment is formed by reinforcing
このメッシュシート24は、図8に示した補強材20を用いた場合にも、その空間部22で露出したトンネル10の内表面に接着するようにしても良い。
Even when the reinforcing
このような角実施の形態における構造物の補強構造は、既設の構造物であるトンネル10の内表面に対し、後付けで補強材12、20またはメッシュシート24を取り付ける後付けの構造物の補強方法とし、既設の構造物の補修・補強を確実に行うものとなっているが、本発明の他の構造物の補強方法にあっては、新設の構造物であるトンネル10を構築する際に、新築のトンネル10の内表面に予め補強材12、20またはメッシュシート24を取り付けて前述のような構造物の補強構造を形成することで、新設の構造物の補強を確実に行うようにしても良い。
The structure reinforcing structure in such a corner embodiment is a method of reinforcing a retrofitted structure in which the reinforcing
本発明は、前企画実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。 The present invention is not limited to the pre-planning embodiment, and can be modified into various forms within the scope of the gist of the present invention.
前記各実施の形態では、構造物として山岳トンネルの場合について説明したが、この例に限らず、シールドトンネル等のトンネルや橋梁等のトンネル以外の構造物にも適用可能である。 In each of the embodiments described above, the case of a mountain tunnel as a structure has been described. However, the present invention is not limited to this example, and the present invention can be applied to a structure other than a tunnel such as a shield tunnel or a bridge.
また、ひび割れが閉合した部分では、バサルト繊維性の板状のボードをアンカーによって取り付けることで、コンクリート片の剥落を防止することも可能である。板状のボードの形状は、例えば、1.0m×1.0m×厚さ2.0m等ひび割れが閉合した寸法に応じて製造することが可能である。 Further, in the portion where the cracks are closed, it is possible to prevent the concrete pieces from peeling off by attaching a basalt fiber plate-like board with an anchor. The shape of the plate-like board can be manufactured in accordance with a dimension in which cracks are closed, for example, 1.0 m × 1.0 m × 2.0 m in thickness.
10 トンネル
12、20 補強材
14 接着面
22 空間部
24 メッシュシート
DESCRIPTION OF
Claims (8)
バサルト繊維をプレート状に形成し、
その構造物への接着面に、一つもしくは複数の角溝、アリ溝、または蛇行状の角溝、若しくはアリ溝を形成したことを特徴とする補強材。 A reinforcing material that is attached to the surface of a structure to reinforce,
Forming basalt fiber into a plate ,
A reinforcing material , wherein one or a plurality of square grooves, dovetail grooves, or meandering square grooves, or dovetail grooves are formed on an adhesive surface to the structure .
厚さ0.5mm〜5.0mmの帯状に形成されていることを特徴とする補強材。 In claim 1,
A reinforcing material characterized by being formed in a strip shape having a thickness of 0.5 mm to 5.0 mm.
厚さ0.5mm〜5.0mmで直交する格子状に形成されていることを特徴とする補強材。 In claim 1,
A reinforcing material having a thickness of 0.5 mm to 5.0 mm and an orthogonal lattice shape.
長尺の構造物の表面に前記補強材を短手方向にわたって取り付け、かつ、この補強材を長手方向に所定ピッチで配置したことを特徴とする構造物の補強構造。 A reinforcing structure for a structure using the reinforcing material according to claim 2,
A reinforcing structure for a structure, wherein the reinforcing material is attached to the surface of a long structure over the short direction, and the reinforcing material is arranged at a predetermined pitch in the longitudinal direction.
前記長尺の構造物の表面に前記補強材を長手方向にわたって取り付け、かつ、この補強材を短手方向に所定ピッチで配置したことを特徴とする構造物の補強構造。 In claim 4,
A reinforcing structure for a structure, wherein the reinforcing material is attached to the surface of the long structure over the longitudinal direction, and the reinforcing material is arranged at a predetermined pitch in the lateral direction.
短手方向と長手方向に貼付した補強材に囲まれた部分の構造体表面にバサルト繊維で形成したメッシュシートを取り付けたことを特徴とする構造物の補強構造。 In claim 5,
A reinforcing structure for a structure, characterized in that a mesh sheet formed of basalt fibers is attached to a surface of a structure surrounded by a reinforcing material pasted in a short direction and a long direction.
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