JP6218441B2 - コンクリート面への部材の取り付け方法及びそれを用いた吊り足場 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート面に部材を取り付けるための、コンクリート面への部材の取り付け方法及びそれを用いた吊り足場に関する。

コンクリート面に部材を取り付けるには、部材の大きさ、種類、使用環境等に応じて種々の方法を取り得る。部材に引張荷重等が印加される場合、部材はボルト等により堅固に固定される。部材に引張荷重等が印加されない場合、例えば、コンクリート面に表示部等を取り付ける場合には接着剤等が利用される（特許文献１参照）。

部材に引張荷重等が印加される例として、例えば、橋梁等の吊り足場がある。この吊り足場は、コンクリート面にアンカーボルトを打ち込み、このアンカーボルトに吊りチェーンを吊るための吊り金具が取り付けられる。図８は、橋梁等の吊足場で用いられるアンカーボルトと吊り金具を示す。ここで、アンカーボルトと吊り金具を支持部材と定義している。

橋梁に吊り足場を設けるのは、例えば、コンクリートの橋梁が経年変化等により、コンクリート面にひび割れ又ははく離、はく落等が発生した場合や鉄骨材等の腐食等が発生した場合に、橋梁を補修することが必要となった場合である。そのため健全なコンクリート面に支持部材であるアンカーボルトと吊り金具を取り付け、吊り金具から吊りチェーンを吊り、吊り足場を組んでいる。なお、アンカーボルトが所定の引き抜き力を有するように、アンカーボルトのサイズやコンクリート面へのアンカーボルトの埋め込み長さ、せん孔径等は適宜設計される。

上記のように、コンクリート面へ支持部材を取り付ける場合、支持部材に引張荷重、せん断荷重が印加される場合は、アンカーボルト等の固定部材を必要とするが、引張荷重、せん断荷重がそれほど印加されない場合は、例えば、特許文献２の接合方法が使用できる。

特許文献２には、コンクリート部材同志を接合する方法が開示されており、部材のそれぞれの対向面にホットメルト接着剤及び熱可塑性樹脂から成る接着剤用部材を埋設し、この接着剤用部材を加熱するために同様に埋設された発熱体に電流を流して加熱し、上記のホットメルト接着剤及び熱可塑性樹脂を溶融し、コンクリート部材同志を接合するものである。なお、特許文献１の実施の形態では、コンクリート部材同志、橋脚同志の接合の他に、コンクリートブロックに自然石を張り付けた実施例が開示されている。

特開２０１１−２０２４２６号公報 特開平１１−２１００９５号公報

コンクリート面に穴部を形成しアンカーボルトを打ち込んでコンクリート面に部材を取り付ける方法は、引張強度、せん断強度は十分に保証されるが、作業が煩雑であり作業コストが掛かる。また、コンクリート面に穴部を形成することから、一連の作業が終了した後に部材を撤去した後、コンクリート面に形成された穴部を修復する必要がある。この形成された穴部を修復するためにかなりの手間とコストを要している。

特許文献２の接合方法は、発熱体が埋設された接着用部材を接合する部材の接合面に埋め込み、発熱体に電流を流して発熱させ接着用部材を溶解させる必要がある。したがって、特許文献２の接合方法においても、接合面に凹溝状を形成する必要があるため、また発熱体を埋め込む必要があることから、作業が煩雑でコストが掛かるものとなっている。また、特許文献１の図６に示される橋脚部材同志の接合は、接合面に凹溝状等を形成する必要はないが、接着用部材に発熱体を埋め込む必要があることから作業は煩雑であり、更に発熱体を有するゆえに接合面における引張強度、せん断強度は十分ではない場合があると考えられる。

本発明は、これらの課題を解決するために為されたものであり、その目的は、コンクリート面に部材を取り付けるときに、コンクリート面又は部材の接合面に穴部、溝部等を形成することなく十分な強度でそれらを簡単に接合することができ、また部材を撤去した後のコンクリート面の復元が容易なコンクリート面への部材の取り付け方法及びそれを用いた吊り足場を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の吊り足場は、橋梁の下部のコンクリート面に吊りチェーンを吊り下げるための支持部材を取り付け、該支持部材から吊りチェーンを吊るして足場を吊り下げた吊り足場において、前記支持部材は、前記コンクリート面に取り付けられる平板状の磁性体金属製の吊り下げプレートを有し、前記吊り下げプレートと前記橋梁の下部のコンクリート面との取り付けは、前記コンクリート面と前記吊り下げプレートの平面部との間に熱可塑性接着剤のフィルム体を挿入し、前記吊り下げプレートを加熱して前記フィルム体を溶融させることで行われることを特徴とする。

この構成により、足場を吊るための吊り下げプレートは、コンクリート面に穴部を形成する必要はなく、コンクリート面の取り付け箇所に熱可塑性接着剤のフィルム体を溶融して取り付けられる。取り付けは、吊り下げプレートを支持しながら熱可塑性接着剤のフィルム体を溶融するだけで良い。熱可塑性接着剤が溶融した後、吊り下げプレートを自然冷却させ、溶融したフィルム体を硬化させることで取り付けが終了する。更に、一連の作業終了後に吊り下げプレートを取り外す必要がある場合、フィルム体を再び溶融させることで簡単に取り外すことができる。然も、取り外した後のコンクリート面の修復作業は不要である。したがって、足場の取り付け、取り外しの作業コスト、作業時間を大幅に短縮することができる。

請求項２に記載の吊り足場は、請求項１に記載の吊り足場において、前記吊り下げプレートは、中央にナットが溶接されており、該ナットに前記吊り下げプレートから前記吊りチェーンを吊り下げるための吊り金具が螺合されていることを特徴とする。したがって、吊り下げプレートをコンクリート面に貼り付けた後に、吊り金具を吊り下げプレートに簡単に取り付けることができ、作業時間の短縮に役立つこととなる。

請求項３に記載の吊り足場は、請求項１又は２に記載の吊り足場において、前記吊り下げプレートの加熱は、電磁誘導加熱装置を用いて行われることを特徴とする。したがって、バーナ等の危険な熱源を用いることなく、現場で簡単且つ安全にフィルム体を溶融することが可能である。取り付け、取り外しの作業効率も向上する。
請求項４に記載の吊り足場は、請求項３に記載の吊り足場において、前記電磁誘導加熱装置は、前記吊り下げプレートの形状と大きさが略同一であり、中央に前記ナットが収容される穴部が形成されたことを特徴とする。したがって、電磁誘導加熱装置を用いてフィルム体を溶融する場合に、非常に効率良くフィルム体を溶融することが可能となり、吊り下げプレートをコンクリート面に取り付ける作業時間を短縮することができる。

本発明のコンクリート面と部材との取り付け方法及びそれを用いた吊り足場によれば、部材は、コンクリート面に熱可塑性接着剤のフィルム体を溶融して取り付けられる。したがって、コンクリート面への部材の取り付け、取り外しは、コンクリート面へ損傷等を与えることなく簡単に行うことができ、作業コスト、作業時間を大幅に短縮することができる。

本発明のコンクリート面への部材の取り付け方法に係り、橋梁のコンクリート面に吊り下げプレートを取り付ける方法の説明図である。 コンクリート面の引張り強度試験の後のコンクリート面を示す。 図１に示す方法によりコンクリート面に接合した吊り下げプレートの表面温度の時間経過を示す。 引張り強度の測定結果であって、溶融接着後６、９、１２、１５分経過の各時間に行った結果を示す。 引張り強度を測定した際のコンクリート面と吊り下げプレートの接合面との破壊形態を示す写真である。 せん断強度を測定した際のコンクリート面と吊り下げプレートの接合面との破壊形態を示す写真である コンクリート面から吊り下げプレートを再度加熱して取り外した場合のコンクリート面と吊り下げプレートの接合面の写真である。 支持部材であるアンカーボルトと吊り金具の写真を示す。

以下、本発明のコンクリート面への部材の取り付け方法の実施の形態について、図面を参照しながら詳述する。本実施の形態では、一例としてコンクリートの橋梁に関して、コンクリトート面にひび割れ又ははく離、はく落等の不具合が発生し、これを補修するために吊り足場を組む場合について説明する。

本実施の形態では、支持部材は、背景技術で述べた吊り金具を同様に用いるが、この吊り金具が螺合可能な吊り下げプレートを、コンクリート面に取り付けている。図１は、コンクリート面に、その吊り下げプレートを本願発明の取り付け方法により取り付ける方法を示す説明図である。

吊り下げプレート１４を取り付けるコンクリート面１０は、剥離等が発生している場所ではなく、健全な面であり、その表面はゴミ等を取り除き清掃されている。それだけではなく、事前に良く乾燥させておくと共に、打設した直後であればアルカリ中和法等により化学処理をしていることが望ましい。

吊り下げプレート１４は、略正方形であり、図示したように中心に吊り金具が螺合するナットが溶接されている。このナットに吊り金具のボルトが螺合して吊り金具から吊りチェーンを吊ることが可能に構成されている。吊り下げプレート１４の材質は磁性材料の金属であり、電磁誘導加熱装置１６から発生される磁界により渦電流が形成され、この渦電流により吊り下げプレート１４が発熱するように構成されている。

吊り下げプレート１４の大きさ、厚さは、吊り金具に係る荷重等を考慮して最適に設計される。本実施の形態では、大きさは、１００ｍｍ×１００ｍｍで、厚さは３ｍｍである。材質は軟鉄である。

コンクリート面１０に吊り下げプレート１４を取り付けるには、コンクリート面１０と吊り下げプレート１４の間に、熱可塑性接着剤のフィルム体１２を挟み、下部から電磁誘導加熱装置１６を吊り下げプレート１４に押し当て、電磁誘導加熱装置１６から磁界を発生させ、その磁界により吊り下げプレート１４に渦電流を発生させて加熱させ、その熱により熱可塑性接着剤のフィルム体１２を溶融させる。熱可塑性接着剤のフィルム体１２が溶融した後、電磁誘導加熱装置１６をオフにして吊り下げプレート１４を自然冷却させ、溶融した熱可塑性接着剤のフィルム体１２を硬化させることで、吊り下げプレート１４がコンクリート面１０に取り付けられる。

ここで、電磁誘導加熱装置１６は、図示したように鉄心にコイルを巻いたもので、磁界の発生面の大きさは吊り下げプレート１４の大きさと略同一になっている。本実施の形態では、磁界の発生面と装置全体の大きさは略同一になっている。中心には、吊り下げプレートのナットが収容できる穴部（貫通穴）が形成されている。現場で簡単に使用できるように、形状及び大きさは前述のように吊り下げプレートと略同一であってコンパクトに仕上げられており、厚さは約３から５ｍｍとなっている。このコイルに高周波電流を流すことで交流磁界が発生し、その交流磁界が吊り下げプレート１４に渦電流を発生させる。

次に、熱可塑性接着剤のフィルム体１２について説明する。この材質はポリアミド系のものであり、厚さは略１００μｍ、軟化温度は略１７０℃である。熱可塑性接着剤には様々な種類があるが、現場での作業性、実験結果等から、ポリアミド系であって、厚さは５０から１５０μｍが最適であることが分かった。厚さが薄ければ熱可塑性接着剤の量が不足し強度が低下し、多いと余分な熱可塑性接着剤が強度を低下させることによる。このポリアミド系の熱可塑性接着剤は一般に入手できる。したがって、特殊な熱可塑性接着剤を使用しないので作業コストを下げることができる。また、吊り下げプレート１４の大きさに対してフィルム体１２の最適な厚さが予め分かっているので、現場で選択する必要はなく、素早く作業に取り掛かることができる。

本発明における取り付け方法による引張り強度を測定する前に、まず、コンクリート表面の引張り強度を測定した。コンクリート面に貼り付けた測定用のベースプレートは、図２（ｄ）に示す様に、４０×４０×１０ｍｍの軟鉄性の平板であり、中央部に引張荷重を印加するためのナットが溶接してある。このベースプレートをコンクリート面にエポキシ樹脂系の２液混合タイプの接着剤を用いて貼り付けた。

サンプル数は３であり、試験結果は、５．２０、５．３７、５．５６ｋＮ、平均値は５．３８ｋＮであった。引張強度試験を行った後のコンクリート面とベースプレートの接合面の写真を図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。それぞれの引張り強度は、５．２０、５．３７、５．５６ｋＮである。

次に、本発明の方法である図１に示した方法で、吊り下げプレート１４をコンクリート面１０に取り付け、引張り強度及びせん断強度を測定した。サンプル数は４であり、使用した熱可塑性接着剤のフィルム体１２は、いずれも同一であって、同じ電磁誘導加熱装置１６を用いてコンクリート面１０に接合した。図３は、吊り下げプレート１４の表面温度の時間経過を示す。熱可塑性接着剤のフィルム体１２の溶融温度は、サンプル１は１８５℃、サンプル２は２１５℃、サンプル３は１８２℃、サンプル４は１９２℃とした。サンプル間での違いは接着時の温度、言い換えればフィルム体１２の溶融温度である。熱可塑性接着剤のフィルム体１２を溶融した後に、電磁誘導加熱装置１６をオフとし、吊り下げプレート１４の温度の時間経過を示している。この図３から、溶融接着後、急激に温度が下がり、略９分を経過する頃にはサンプル間で差は殆ど無くなっている。したがって、吊り下げプレート１４等が同一条件であれば、温度の下降勾配が同一であり、温度変化の推定が可能である。

図４は、溶融接着後６、９、１２、１５分経過の直後に引張り強度を測定した結果を示す。ただし、サンプルはそれぞれ１、２、３、４であり、試験は室温で行った。この図４から、サンプル２、３、４、すなわち経過時間が９、１２、１５分経過後では、引張り強度は略同一になっていることが分かる。具体的に、引張り強度は、サンプル２、３、４で、それぞれ４．８０、４．７１、４．８９ｋＮであり、平均値は４．８０ｋＮであった。

すなわち、溶融接着後略９分経過すれば略最大強度が得られることが分かる。経過時間９分のときの吊り下げプレートの温度は図３から略５０℃であるので、表面温度が略５０℃まで下がれば略最大強度が得られるとも言える。現場作業において、このような短時間でコンクリート面と支持部材との接合が完了することは大きな利点となっている。

この引張り強度試験結果と前述のコンクリート面の引張り強度試験結果とを比べると、前者が平均４．８０ｋＮ、後者は５．３８ｋＮであるので、本願発明の取り付け方法によって、ほぼコンクリート面の持つ引張り強度が得られていると言える。図５は、引張強度を測定した際のコンクリート面と吊り下げプレートの接合面との破壊形態を示す写真である。なお、図５（ａ）は、引張強度を測定するための測定装置のヘッドの部分を示す。コンクリート面は、図２に示したものと同じような形態になっている。これは、本願発明の取り付け方法によって、ほぼコンクリート面の持つ引張り強度が得られている証拠とも言える。

次にせん断強度に関しては、サンプル５、６、７について測定し、それぞれ５.６ｋＮ、４．８ｋＮ、４．５ｋＮ、平均４．９６ｋＮの結果を得た。サンプル５、６、７は、引張り強度試験で用いたサンプル２、３、４と同一のものである。図６は、せん断強度を測定した際のコンクリート面と吊り下げプレートの接合面との破壊形態を示す写真である。図６（ａ）は、せん断強度を測定する装置の写真と、サンプルをセットした様子を示す写真であり、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、せん断強度が５.６ｋＮ、４．８ｋＮ、４．５ｋＮの場合の写真である。コンクリート面は、引張り強度を測定した場合と多少異なり、吊り下げプレートに対して下方の面が強く剥がれている。

次に、実際にコンクリート面１０と吊り下げプレート１４とを本願発明の接合方法により接合し、吊り足場を仮設した。１枚のパネルの大きさは、３８５ｃｍ×６０ｃｍ、自重は３８２Ｎ／枚である。活荷重を含めた全荷重として３８６２Ｎ／枚とした。接合した吊り下げプレートの引張り強度として、平均４．８ｋＮであったので、安全率を１０として、１枚のパネルの片側５箇所、両側１０箇所に、吊り下げプレートを設置した。吊り下げプレートの設置間隔は１２０ｍｍである。このようにして吊り足場を仮設し、仮の作業を行ったが全く問題は生じなかった。作業終了後に、足場を撤去し、吊り下げプレート１４を電磁誘導加熱装置１６で再加熱して、コンクリート面１０から吊り下げプレート１４を取り外した。その写真を図７に示す。吊り下げプレート１４に熱可塑性接着剤のフィルム体１２は付着しておらず、コンクリート面１０には何等損傷を与えずに吊り下げプレート１４を取り付ける前と同じ状態であることが分かる。すなわち、コンクリート面１０は完全に復元していることがわかる。

本発明のコンクリート面への部材の取り付け方法によれば、コンクリート面に部材を簡単に取り付けることが可能であり、取り付けた後に支障なく作業を行うことが可能である。また、作業後に、部材を取り除いた後のコンクリート面は作業前の状態と略同一であり、修復作業は不要である。したがって、作業コスト、作業時間を大幅に低減することが可能となった。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、ベースプレートは１００ｍｍ×１００ｍｍで、厚さは３ｍｍであるのものを用いたが、このサイズに限定されない。

１０ コンクリート面
１２ 熱可塑性接着剤のフィルム体
１４ 吊り下げプレート
１６ 電磁誘導加熱装置

Claims (4)

1. 橋梁の下部のコンクリート面に吊りチェーンを吊り下げるための支持部材を取り付け、該支持部材から吊りチェーンを吊るして足場を吊り下げた吊り足場において、
   前記支持部材は、前記コンクリート面に取り付けられる平板状の磁性体金属製の吊り下げプレートを有し、
   前記吊り下げプレートと前記橋梁の下部のコンクリート面との取り付けは、
   前記コンクリート面と前記吊り下げプレートの平面部との間に熱可塑性接着剤のフィルム体を挿入し、前記吊り下げプレートを加熱して前記フィルム体を溶融させることで行われることを特徴とする吊り足場。
2. 前記吊り下げプレートは、中央にナットが溶接されており、該ナットに前記吊り下げプレートから前記吊りチェーンを吊り下げるための吊り金具が螺合されていることを特徴とする請求項１に記載の吊り足場。
3. 前記吊り下げプレートの加熱は、電磁誘導加熱装置を用いて行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の吊り足場。
4. 前記電磁誘導加熱装置は、前記吊り下げプレートの形状と大きさが略同一であり、中央に前記ナットが収容される穴部が形成されたことを特徴とする請求項３に記載の吊り足場。

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