JP5979805B1 - コンクリート構造物の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無機系の注入材を使用して短時間に十分な強度でコンクリート構造物を補強する。【解決手段】超微粒子セメント、水およびケイ酸系混和剤を混合してなる無機注入材をコンクリート構造物（コンクリート製ブロック１）に生じた空隙内に注入し硬化させる。無機注入材において、超微粒子セメント１に対して水とケイ酸系混和剤の混合液の混合重量割合を０．４〜０．７の範囲とし、かつ水１に対してケイ酸系混和剤の混合重量割合を０．３〜０．５の範囲として、前記無機注入材を０．１Ｎ／ｍｍ2を超え０．４Ｎ／ｍｍ2以下の圧力で前記空隙内に注入する。【選択図】図１

Description

本発明はコンクリート構造物の補強方法に関し、特にひび割れ等によって劣化したコンクリート構造物を短時間に十分な強度で補強できるコンクリート構造物の補強方法に関するものである。

この種の補強方法として、ひび割れ等によって生じたコンクリート構造物の空隙内に注入材を注入する方法があり、特許文献１には、空隙に連通するコンクリート構造物の表面開口に連結されて薬液（注入材）を空隙内に充填する用途に使用される自動薬液注入器が示されている。このような自動薬液注入器で使用される注入材は従来、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の有機系注入材が多い。

特開平４−２５４６６８

しかし、有機系注入材を使用した上記従来の補強方法では、有機系注入材がコンクリート構造物と異質なものであり、また硬化後に収縮することによる不具合を生じることがあるため、このような不具合を生じない、コンクリート構造物と同質の無機系の注入材を使用した補強方法が望まれていた。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、無機系の注入材を使用して短時間に十分な強度でコンクリート構造物を補強できるとともに止水性能にも優れたコンクリート構造物の補強方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、超微粒子セメント、水およびケイ酸塩系混和剤を混合してなる無機注入材をコンクリート構造物に生じた空隙内に注入し硬化させるコンクリート構造物の補強方法であって、前記無機注入材において、超微粒子セメント１に対して水とケイ酸塩系混和剤の混合液の混合重量割合を０．４〜０．７の範囲とし、かつ水１に対してケイ酸塩系混和剤の混合重量割合を０．３〜０．５の範囲としたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。

本第１発明によれば、注入材を無機系としたから、コンクリート構造物となじみが良く、短時間に十分な強度でコンクリート構造物を補強することができる。特にケイ酸塩系混和剤を使用したことにより、いわゆる自己治癒効果も生じる。ここで、超微粒子セメント１に対する混合液の混合重量割合を０．４より小さくすると混合時に既に粘性が強く、硬化開始が早く注入材として適さない。また０．７より大きくすると強度が出ない。また粘性が少なく９０分で硬化が開始されるが液状で止水ができない。さらに、水１に対してケイ酸塩系混和剤の混合重量割合を０．３より小さくすると強度が出ない。また粘性が少なく９０分で硬化が開始されるが液状で止水ができない。また、０．５より大きくすると混合時に既に粘性が強く、硬化開始が早く注入材として適さない。さらに、注入圧力は０．１Ｎ／ｍｍ2を超え０．４Ｎ／ｍｍ2以下の範囲とするのが良い。

本第２発明では、一端が開口する伸縮可能なベローズ状容器（４）と当該容器（４）を収縮方向へ付勢するバネ部材（６）を備えた注入器（I）の、前記容器（４）内に前記無機注入材を収容し、容器（４）の開口（４２）を、前記空隙に連通するコンクリート構造物（１）表面の開口に連通させて、バネ部材（６）の付勢力によって前記無機注入材を空隙内に注入する。

本第２発明においては、簡易な構造で注入材を自動注入できる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

以上のように、本発明のコンクリート構造物の補強方法によれば、無機系の注入材を使用したことによりコンクリート構造物と同質のものなので環境に負担を与えず、かつ短時間に十分な強度でコンクリート構造物を補強することができるとともに優れた止水性能を得ることができる。

コンクリート製ブロックの全体斜視図である。 注入台座を設置したコンクリート製ブロックの全体斜視図である。 注入器を設置したコンクリート製ブロックの全体斜視図である。 注入材の注入を終了した状態のコンクリート製ブロックの全体斜視図である。 注入材を注入した部分でブロックをコア抜きしたものの側面図である。 注入器の部分断面分解斜視図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

本発明方法の効果確認試験の一例を以下に説明する。図１に示すように、コンクリート構造物として幅（Ｗ）１２００ｍｍ、高さ（Ｈ）１５００ｍｍ、奥行（Ｄ）４００ｍｍのコンクリート製ブロック１を用意する。このブロック１は背後上部のコンクリートが斫ってあり、そこに水を溜めてある。そしてブロック１には内部に空隙として貫通クラック（ひび割れ）が予め形成してあり、このため、ブロック１の幅方向の前面中央部には漏水Lが生じている。

続いて、後述する注入材を注入するために、漏水しているブロック１の前面中央部に、上下方向に一定間隔（例えば１００ｍｍ）で、水平方向へ延び貫通クラックに連通する複数の注入孔（例えばφ７ｍｍ、深さ５０ｍｍ）を削孔する。その後、注入孔を洗浄し、その開口にそれぞれ注入器の注入台座２を設置する（図２）。ここで、注入孔の削孔間隔やその径・深さはクラックや漏水の状況によって適宜変更されるものである。

本試験に使用した注入器は実用新案登録第３１８５５２６号に記載されているもので、その構造を、図６の分解斜視図を参照しつつ説明する。上記注入台座２は円板状の基部２１と、基部２１の中心に立設された筒状連結部２２よりなり、連結部２２の内周には雌ネジ部が形成されている。このような注入台座２の基部２１板面を上記ブロック１の表面に接着等によって設置する。

注入器Iは円筒状のケーシング３を備えており、その前半部内に、伸縮可能なベローズ状の容器４が収容されている。この容器４内に、後述する注入材が収容される。容器４は後端開口が着脱可能な蓋体４１で閉鎖され、前端には小径の筒状開口部４２が形成されている。ケーシング３の前端開口３１にはキャップ５１が捩じ込み固定され、当該キャップ５１の中心に形成された筒状開口の後半部５１１の雌ネジ部に、容器４の開口部４２外周の雄ネジ部が捩じ込み固定されている。

ケーシング３の後半部内にはコイル状のバネ部材６が挿入されており、バネ部材６は後端が、ケーシング３の後端開口３２に捩じ込み固定されるキャップ５２に当接するとともに、バネ部材６の前端はケーシング３内に配設された端板６１に当接している。端板６１は、キャップ５２を貫通してバネ部材６の中心をケーシング３内へ延びた操作棒７の先端に固定されている。

キャップ５２を貫通してケーシング３外へ延出した操作棒７の基端には操作片７１が装着されており、また、操作棒７の長手方向の適宜位置には外周の径方向対称位置に一対の係止突起７２が形成されている（一方のみ示す）。上記キャップ５２には係止突起７２を通過させる切欠き５２１が形成されており、操作片７１によって操作棒７を外方へ引き出すと、バネ部材６は収縮状態に変形して所定の伸長バネ力を生じる。所定量引き出した操作棒７を９０度回転させてその係止突起７２をキャップ５２の外周面に係合させると、バネ部材６は収縮状態でキャップ５２と端板６１の間に保持される。

注入材を収容した容器４をキャップ５１に固定し、当該キャップ５１をケーシング３の前端開口３１に固定することによってケーシング３の前半部内に容器４を収容するとともに、バネ部材６を収縮させた状態でキャップ５２をケーシング３の後端開口５２に固定する。この状態で、キャップ５１から突出する筒状開口の前半部５１２外周の雄ネジ部を、ブロック１に設置した注入台座２(図２参照)の連結部２２の雌ネジ部に捩じ込み固定する。

これにより、注入器Iは、内設された容器４がブロック１に形成された注入孔と連通した状態で、各注入台座２によってブロック１に固定設置される（図３）。その後、操作棒７を９０度戻し回転させて係止突起７２とキャップ５２の係合を解消すると、容器４にバネ部材６の伸張バネ力が印加して当該容器４が収縮させられ，所定の圧力（例えば０．１１Ｎ／ｍｍ2）で注入材が注入孔を経て貫通クラック内に注入される。

ここで、本試験に使用した注入材は、超微粒子セメント、水およびケイ酸塩系混和剤を混合したものである。より詳細には、クリンカー（ケイ酸カルシウム、アルミン酸カルシウム、鉄アルミン酸カルシウム）、石こう（硫酸カルシウム）、高炉スラグ微粉末等よりなるブレーン値（比表面積）が８８６０（ｃｍ2／ｇ）と通常のセメント粒子の３倍ほどの超微粒子セメント１０００ｇに、水３５０ｇとケイ酸塩（ケイ酸ナトリウム）系混和剤１５０ｇの混合液を加えて注入材とする。なお、ケイ酸塩系混和剤によって硬化が促進される。

このような注入材は、ゲル化タイムが約４０分、硬化開始時間が約６０分となって、６０分〜９０分程度は注入作業が可能であるとともに、注入材の流動化が早期に終了するために２時間以内で注入作業を完了することができる。加えて、強度試験結果は、一週強度（σ7）が６３．０Ｎ／ｍｍ2、四週強度（σ28）が６７．６Ｎ／ｍｍ2となって、早期に十分な強度でブロック１を補強することができる。

注入作業の完了後、注入器Iを注入台座２から離脱させ、さらに注入台座２をブロック１から取り去った状態（作業開始から６０分）で、水漏れは完全に解消されており（図４）、完全に止水される。

注入材の充填状況を確認するために、注入材を注入した部分でブロック１をコア抜きしたものを図５に示す。これより明らかなように、充填された注入材Iｗは貫通クラックに沿って十分深い位置まで浸入しており、良好な浸透性を発揮している。

ここで、表１には、注入材における、超微粒子セメント１に対する混合液の混合重量割合と、水１に対するケイ酸塩系混和剤の混合重量割合を種々変更して、各注入材を０．１１Ｎ／ｍｍ2で注入施工した場合の判定結果を示す。なお、表１中の判定事項１は硬化時間、判定事項２はブリージングの有無、判定事項３は注入性（粘性）、判定事項４は強度である。また、表１中、二重丸は十分に満足できる結果が得られたことを示し、一重丸は使用上問題が無い結果が得られたことを、バツは施工不能であったことを示す。

表１の結果によると、超微粒子セメント１に対する混合液の混合重量割合は０．４〜０．７の範囲、水１に対するケイ酸塩系混和剤の混合重量割合は０．３〜０．５の範囲とするのが良い。特に、超微粒子セメント１に対する混合液の混合重量割合を０．４５〜０．５５の範囲にすると十分に満足できる結果が得られる。

すなわち、超微粒子セメント１に対する混合液の混合重量割合が０．３５では、混合時に既に粘性が強く、硬化開始が早く注入材として適さない。また０．７５では強度が出ない。水１に対してケイ酸塩系混和剤の混合重量割合を０．２５にすると、強度が出なくなる。また、０．５５にすると、混合時に既に粘性が強く、硬化開始が早いなるため、注入材として適さない。

なお、注入材の注入は上記実施形態で使用した注入器以外のものを使用することもできる。

１…コンクリート製ブロック（コンクリート構造物）、２…注入台座、３…ケーシング、４…容器、４２…開口（筒状開口部）、６…バネ部材、７…操作棒。

Claims (2)

1. 超微粒子セメント、水およびケイ酸塩系混和剤を混合してなる無機注入材をコンクリート構造物に生じた空隙内に注入し硬化させるコンクリート構造物の補強方法であって、前記無機注入材において、超微粒子セメント１に対して水とケイ酸塩系混和剤の混合液の混合重量割合を０．４〜０．７の範囲とし、かつ水１に対して前記ケイ酸塩系混和剤の混合重量割合を０．３〜０．５の範囲としたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
2. 一端が開口する伸縮可能なベローズ状容器と当該容器を収縮方向へ付勢するバネ部材を備えた注入器の、前記容器内に前記無機注入材を収容し、前記容器の開口を、前記空隙に連通するコンクリート構造物表面の開口に連通させて、前記バネ部材の付勢力によって前記無機注入材を前記空隙内に注入するようにした請求項１に記載のコンクリート構造物の補強方法。