JP6256049B2

JP6256049B2 - 合流部で補強繊維の配向を制御する方法及び繊維補強コンクリート部材又は繊維補強モルタル部材の合流構造

Info

Publication number: JP6256049B2
Application number: JP2014012919A
Authority: JP
Inventors: 竜一近松; 一成佐々木; 敏雄野村
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP2015139910A

Description

本願の発明は、硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルの合流部で補強繊維の配向を制御する方法及び繊維補強コンクリート部材又は繊維補強モルタル部材の合流構造に関するものである。

従来、特許文献１〜４に記載されているようなコンクリートやモルタルの引張強度を高めるために補強繊維を混入した、繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルを用いる技術が知られている。例えば、特許文献１は繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルを橋脚基部のプレキャスト型枠に適用して周方向の拘束により内部のコンクリートを拘束するものである。また、特許文献２は地中連続壁の打継部に繊維補強コンクリートを流し込んで引張強度特性を改善するものであり、特許文献３は鉄筋コンクリートの鉄筋かぶり部分を除去して、その領域で高張力繊維が含まれた硬化前の繊維補強モルタルを硬化させる耐震補強方法及び修復方法である。
補強繊維を混入すると、補強繊維の長手方向への引張強度が増す効果が得られる。特許文献４は、繊維補強コンクリートの吐出口に整流板を取り付け、吐出部を移動させながら繊維補強コンクリートを型枠内に流し込んで補強繊維を配向させる方法である。

特開２００８−２５２４８号公報特開昭６０−１９２０１９号公報特開２０１３−１１９５１３号公報特開２００２−４７７９９号公報

上記したように、繊維補強コンクリートや繊維補強モルタルは、補強繊維の長手方向への引張強度が高いので、所定方向への引張強度を強化したい場合には補強繊維の方向を制御して配向させることが好ましい。上記特許文献４は補強繊維を配向させる方法であるが、吐出部を移動させながら硬化前の繊維補強コンクリートを型枠内に流し込む必要があり、作業性に問題があった。
そこで、硬化前の繊維補強コンクリートや繊維補強モルタルを型枠等に流し込んで、その流動方向に補強繊維を配向させることが考えられた。ところが、例えば柱の周囲を補強繊維モルタルにて補強する場合には、柱の周囲に型枠を設置し、補強繊維モルタルを流し込むと流し込む位置の反対側に合流部が発生し、この合流部では、合流面直角方向の引張強度が著しく落ちることが判明した。

この原因を、図１を用いて説明する。図１は、柱の周囲に補強繊維を混入した硬化前の繊維補強モルタルを流し込んだ場合の、硬化前の繊維補強モルタルの流動と補強繊維の配向状況を表す図である。図１（ａ）は柱を上部から見た状況を表し、図１（ｂ）は柱を側面から見た状況を表す。１は型枠、２はコンクリート部材、３は鉄筋、４は繊維補強モルタルの流動を表す矢印、５は繊維補強モルタルの流し込み部、６は繊維補強モルタルの合流部、７、８は繊維補強モルタル中の補強繊維を示す。図１（ｂ）は図１（ａ）における合流部６の方向から見た側面である。
硬化前の繊維補強モルタルは、図１（ａ）に表すように流し込み部５から流し込まれて、矢印４で表したように柱の周囲の両側を流動する。この流動により、図１（ｂ）の補強繊維７のように柱の周方向である流動方向に配向させることができ、柱の周方向に引張強度が向上する。しかし、両側を流動した硬化前の繊維補強モルタルは合流部６で衝突し、上方へ流れることとなるため、合流部６付近では図１（ｂ）で示すように補強繊維８は流動方向に対して直角方向に配向する。このような配向になると、柱の周方向において補強繊維による補強効果が低減してしまう。
結果として、コンクリート部材２に繰り返し大きな曲げ変形が加わると、合流部６で縦方向に割れが生じる。そして、柱の引張強度は、最も弱い部分で表されるため合流部６に割れが生じる力となり、補強繊維を入れたにもかかわらず全体の性能は向上しない。
上記では、柱の周囲に補強繊維を混入したモルタルを流し込む例を示したが、柱に限らず、他のコンクリート、モルタル構造物において、硬化前の繊維補強コンクリートや繊維補強モルタルが合流する場合にも、同様の問題が発生する。

本願の第１発明は、以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を備えたことを特徴とする、硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが少なくとも２方向から合流する合流部で補強繊維の配向を制御する方法である。
（ａ）前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルの合流部に網状仕切り材を設ける工程。
（ｂ）前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルを流し込む工程。
（ｃ）前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルに混入した前記補強繊維を前記網状仕切り材に絡ませる工程。
本願の第１発明は、例えば図２に示すように、合流部に網状仕切り材を設けてから硬化前の繊維補強モルタル等を流し込んで、繊維補強モルタル等に混入した補強繊維を網状仕切り材に絡ませ、合流部の引張強度を向上させる方法である。
本願の第２発明は、前記少なくとも２方向のうち、いずれかの方向から前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが前記網状仕切り材に到達した後に、他の方向から硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが前記網状仕切り材に到達することを特徴とする、第１発明の合流部で補強繊維の配向を制御する方法である。
本願の第２発明は、例えば図３に示すように、網状仕切り材がない場合に硬化前の繊維補強モルタル等が合流すると想定される位置から移動させて網状仕切り材を設置することにより、複数方向から網状仕切り材へ到達する時間に差を設ける方法である。１方からの硬化前の繊維補強モルタル等は他方よりも早く網状仕切り材に到達してスライムが網を通過し、結果として補強繊維を効率的に網状仕切り材に絡ませることができる。
本願の第３発明は、前記網目状仕切り材の形状が曲面であることを特徴とする、第１発明又は第２発明の合流部で補強繊維の配向を制御する方法である。
本願の第３発明は、例えば図４に示すように網状仕切り材をジグザグ状にするなどして曲面とすることにより表面積が大きくなるため、より多くの補強繊維を絡ませることができ、合流部での引張強度が向上する。
本願の第４発明は、第１発明〜第３発明の方法により得られる繊維補強コンクリート部材又は繊維補強モルタル部材の合流構造である。

本願の発明において、繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルに混入される補強繊維は、コンクリート、モルタルの補強のために使用されるものであれば特に限定されない。また、網状仕切り材は、十分な引張強度があり補強繊維が絡みやすければどのようなものでも良い。本願の発明における曲面は平面状でないことを意味し、平面状でなければどのような形状でもよい。
本願の発明では、流し込んだ繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルは網状仕切り材がある場所で止まる。したがって、網状仕切り材がある場所は結果的に合流部となる。
本願の発明は繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルを配向させて流し込む際に合流部が生じるものであれば、どのようなものにでも適用できる。

硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルの合流部に設置した網状仕切り材に補強繊維を絡ませ、その配向を制御することで、合流面に直角の引張強度を向上させることができる。

・・・柱の周囲に硬化前の繊維補強モルタルを流し込んだ場合の硬化前の繊維補強モルタルの流動と補強繊維の配向状況を表す図。・・・硬化前の繊維補強モルタルの合流部に網状仕切り材を設けた実施形態を表す図。・・・網状仕切り材の両側に硬化前の繊維補強モルタルが達する時間に差を設けた実施形態を表す図。・・・網状仕切り材を曲面とした実施形態を表す図。・・・壁に適用した実施形態を表す図。

以下に実施形態を記載する。実施形態では繊維補強モルタルの例を示すが、繊維補強コンクリートでも同様である。補強繊維としては、コンクリート、モルタルの補強のために使用されるものであれば特に限定されない。例えば、鋼繊維等の金属繊維や炭素繊維、ポリオレフィン繊維やアラミド繊維などの有機繊維、ガラスファイバーなど、種々のものが用いられる。

＜実施形態１＞
図２は、図１における合流部６に網状仕切り材９を設けた実施形態を表す。
流し込み部５から流し込まれて２つの流動方向に分かれた硬化前の繊維補強モルタルは、網状仕切り材９を設置した合流部６で２方向から合流する。合流した硬化前の繊維補強モルタルは図１により説明したように上方へ流れようとするが、補強繊維７は網状仕切り材９に絡む。そうすると、網状仕切り材９に絡んだ補強繊維７は図１の補強繊維８のような流動方向に対して直角方向の配向とはならず、図２の網状仕切り材９の部分に示したように流動方向に配向した状態となる。そして、そのまま繊維補強モルタルが硬化するので、合流部６で補強繊維が流動方向に配向した繊維補強モルタル部材及びその合流構造を得ることができる。
なお、網状仕切り材９は、十分な引張強度があり補強繊維が絡みやすければどのようなものでも良い。材質は合成樹脂でも金属でも良く、網目の形状や設置角度もどのようなものでも良いが、網目の大きさについては、コンクリートとモルタルで好ましいサイズが異なる。コンクリートの場合は補強繊維と粗骨材が網目をふさぐので最大で５〜２０ｍｍの開口とすることが好ましく、粗骨材が含まれないモルタルの場合は補強繊維と細骨材が網目をふさぐので、最大で２〜５ｍｍ程度の開口とすることが好ましい。すなわち、網状仕切り材９の網目は、コンクリートの場合は補強繊維と粗骨材、モルタルの場合は補強繊維と細骨材で目詰まりする大きさであればよい。

＜実施形態２＞
図３は、２方向のうち、１方向から硬化前の繊維補強モルタルが網状仕切り材９に到達した後に、他の方向から硬化前の繊維補強モルタルが網状仕切り材９に到達する実施形態を表す。網状仕切り材９がない場合に硬化前の繊維補強モルタルが合流すると想定される位置から移動させて網状仕切り材９を設置することにより、両者の到達時間に差を設けている。この実施形態では図３のように網状仕切り材９は右方向に移動させて設置されている。
スライムは補強繊維や骨材よりも軽いため、硬化前の繊維補強モルタルを流動させると、スライムが流動の先端に常に存在することになる。そうすると、合流部６で補強繊維７が網状仕切り材９に到達する前に先端のスライムが網状仕切り材９の場所で合流し、補強繊維７が網状仕切り材９に絡みにくくなる場合がある。
しかしながら図３のように網状仕切り材９を設置することにより、その設置位置が合流部６となる。そうすると、１方からの硬化前の繊維補強モルタルは他方よりも早く網状仕切り材９に到達してスライムが網を通過し、結果として補強繊維７を効率的に網状仕切り材９に絡ませることができる。以上の点は硬化前の繊維補強コンクリートでも同様である。
なお、図３では網状仕切り材９を移動することで、１方向からの繊維補強モルタルが網状仕切り材９に到達した後に他方向からの繊維補強モルタルが網状仕切り材９に到達するようにしたが、繊維補強モルタルの流し込み位置を変えるなど他の方法を用いて到達時間に差を設けてもよい。

＜実施形態３＞
図４は、網状仕切り材９を曲面とした実施形態を表す。曲面とすることにより表面積が大きくなるため、より多くの補強繊維７を絡ませることができ、合流部６での引張強度が向上する。ここでいう曲面は平面状でないことを意味し、図４のようにジグザグ状であっても良いし、湾曲面が連続したものでも良い。図４のように網状仕切り材９をジグザグ状にすると、斜め４５度方向の補強繊維も押さえて絡ませることができる。また、曲面の方向は、図４のように図４（ｂ）の方向から見て曲面となるものでも良いし、図４（ａ）の方向から見て曲面となるものでも良く、球面のようなものでも良い。

＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、柱の周囲に繊維補強モルタルを流し込む例で示したが、閉空間の型枠内にコンクリートを流し込んでボックスカルバートを製作する際に生じる合流部にも同様の問題が発生する。本願の発明は繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルを配向させて流し込む際に合流部が生じるものであれば、どのようなものにでも適用できる。
図５は、本願の発明を壁に適用した実施形態を表す。図５（ａ）は壁を上部から見た状況を表し、図５（ｂ）は壁を側面から見た状況を表す。そして、実施形態１と同様に合流部６となる型枠１の中央付近に網状仕切り材９を設置し、左右から補強繊維７を含んだ繊維補強モルタルを流し込んで、網状仕切り材９に補強繊維７を絡ませる。そうすると、図５（ｂ）のように合流部６を含めて補強繊維の流動方向と同じ方向の配向を得ることができる。

図５では型枠１の合流部６となる中央付近に網状仕切り材９を設置したが、実施形態２と同様に、１方向からの繊維補強モルタルが網状仕切り材９に到達した後に他方向からの繊維補強モルタルが網状仕切り材９に到達するようにしてもよい。そのためには、中央部から移動させて網状仕切り材９を設置し、左右から同時に流し込んでもよいし、左右の繊維補強モルタルの流し込み開始時間に差をつけたり、流し込み速度に差をつけたりして網状仕切り材９に繊維補強モルタルが到達する時間を変えてもよい。
さらに、実施形態３と同様に曲面の網状仕切り材６としてもよい。

以上の実施形態は、２方向から硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが網状仕切り材に到達するものであるが、３方向以上から網状仕切り材に到達させ、１方向からの到達の後に他の方向から到達するようにしてもよい。
さらに、スライム分が多い硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルの場合には、合流部で補強繊維の密度が低下する場合があるが、網状仕切り材に繊維を絡ませることで、補強繊維の密度低下を抑えることができる。

１・・・型枠
２・・・コンクリート部材
３・・・鉄筋
４・・・繊維補強モルタルの流動を表す矢印
５・・・流し込み部
６・・・合流部
７・・・補強繊維
８・・・補強繊維
９・・・網状仕切り材

Claims

以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を備えたことを特徴とする、硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが少なくとも２方向から合流する合流部で、補強繊維の配向を制御する方法。
（ａ）前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルの合流部に網状仕切り材を設ける工程。
（ｂ）前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルを流し込む工程。
（ｃ）前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルに混入した前記補強繊維を前記網状仕切り材に絡ませる工程。
前記少なくとも２方向のうち、いずれかの方向から前記硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが前記網状仕切り材に到達した後に、他の方向から硬化前の繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルが前記網状仕切り材に到達することを特徴とする、請求項１に記載の合流部で補強繊維の配向を制御する方法。
前記網状仕切り材の形状が曲面であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の合流部で補強繊維の配向を制御する方法。
繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルの合流部に、前記繊維補強コンクリート又は繊維補強モルタルに混入した補強繊維が絡んだ網状仕切り材を有する繊維補強コンクリート部材又は繊維補強モルタル部材の合流構造。