JP6752120B2 - 連結構造及び連結方法 - Google Patents

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Description

本発明は、プレキャスト部材を連結する連結構造、及び連結方法に関する。
従来から、プレキャスト部材を連結する連結構造については種々のものが知られている。特許文献1には、プレキャストコンクリートブロックの接合構造が記載されている。この接合構造は、継手空間を確保して配置された2つのプレキャストコンクリートブロックと、各プレキャストコンクリートブロックの端面から継手空間に突き出した鉄筋と、継手空間に打設された高強度繊維補強材料と、を備えている。
特開2002−161512号公報
前述したプレキャストコンクリートブロックの接合構造では、2つのプレキャスト部材間に形成された継手空間に間詰材として高強度繊維補強材料が打設されている。しかしながら、この接合構造では、プレキャスト部材と間詰材との間の打継ぎ目、すなわちプレキャスト部材と間詰材との界面が耐久性上の弱点となりうる。従って、プレキャスト部材と間詰材との一体性が維持できないという問題が生じうる。具体的には、曲げ又は引っ張りにより、プレキャスト部材と間詰材との界面からひびが入ったり、振動及び熱等による疲労が蓄積し、界面に生じたひびから水が浸入して内部の鉄筋又は主桁が腐食したりする問題が生じうる。
本発明は、プレキャスト部材と間詰材との一体性を高めることができる連結構造、及び連結方法を提供することを目的とする。
本発明に係る連結構造は、第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材との間に充填される間詰材を介して第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とを連結する連結構造であって、第1プレキャスト部材は、第2プレキャスト部材に対向する第1端部を有する第1プレキャストブロックと、第1プレキャストブロックに埋め込まれると共に第1端部から棒状に突出する第1鉄筋と、を備え、第2プレキャスト部材は、第1プレキャスト部材に対向する第2端部を有する第2プレキャストブロックと、第2プレキャストブロックに埋め込まれると共に第2端部から棒状に突出する第2鉄筋と、を備え、第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とが連結する連結方向において、第1鉄筋の棒状に突出する第1部分と、第2鉄筋の棒状に突出する第2部分とは重なっており、第1端部における間詰材との界面、及び第2端部における間詰材との界面には、接着剤が設けられている。
前述した連結構造では、第1プレキャストブロックに埋め込まれると共に第1端部から棒状に突出する第1鉄筋と、第2プレキャストブロックに埋め込まれると共に第2端部から棒状に突出する第2鉄筋とを備える。そして、第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材の連結方向において、第1鉄筋の棒状に突出する第1部分と、第2鉄筋の棒状に突出する第2部分とは重なっている。第1部分と第2部分とは間詰材の内部において重なっているので、第1鉄筋及び第2鉄筋を介して第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とを構造的に一体性を持たせることができる。また、第1端部における間詰材との界面、及び第2端部における間詰材との界面には、接着剤が設けられている。このように接着剤を設けることにより、第1プレキャスト部材と間詰材と第2プレキャスト部材との間における付着力と耐久性とを高めることができ、更に一体性を高めることができる。よって、第1プレキャスト部材、間詰材及び第2プレキャスト部材の界面にひびが入ることを抑制することができるので、ひびから水が浸入して鉄筋又は主桁等が腐食することを回避することができる。
本発明に係る連結構造において、前述した間詰材は、高強度繊維補強モルタルを含んでいてもよい。高強度繊維補強モルタルは、通常のコンクリートと比較して、高強度であり且つ水や塩分等の浸透抵抗性にも優れている。特に、高強度繊維補強モルタルは高い圧縮強度、引張強度、ひび割れ抵抗性、鉄筋との付着強度及びせん断強度を有するため、間詰材として高強度繊維補強モルタルを使用した場合には、鉄筋との間に高い付着力が期待できる。よって、間詰材の内部で第1鉄筋と第2鉄筋とが重なる部分の連結方向における長さを短くすることができ、間詰材の量を減らすことができるので、現場作業を軽減させることができる。
本発明に係る連結構造において、第1端部の底部は、第2プレキャスト部材に向かって突出する第1突出部を有し、第2端部の底部は、第1プレキャスト部材に向かって突出すると共に第1突出部に対向する第2突出部を有してもよい。この場合、第1突出部と第2突出部との間にシール部材を挟み込むことによって第1突出部と第2突出部の隙間を埋めることができるので、第1突出部及び第2突出部に対向する型枠を不要とすることができる。よって、間詰材の充填時における底型枠の設置作業を軽減させることができるので、現場作業を一層軽減させることができる。
本発明に係る連結構造において、第1部分と第2部分とは、互いに接触していてもよい。この場合、第1鉄筋と第2鉄筋とが互いに接触しているので、第1鉄筋及び第2鉄筋における力の伝達をスムーズにすることができる。また、第1部分と第2部分とは、互いに離間していてもよく、第1部分と第2部分とは、交互且つ略等間隔に配置されていてもよい。この場合、第1鉄筋と第2鉄筋とを千鳥配置とすることができる。
本発明に係る連結構造において、第1部分及び第2部分のそれぞれには、定着体が設けられていてもよい。この場合、定着体によって第1鉄筋及び第2鉄筋から間詰材に支圧力が伝達され、間詰材と第1鉄筋及び第2鉄筋との定着性を高めることができる。従って、定着体を設けない場合と比較して、第1鉄筋と第2鉄筋とが重なる部分の連結方向における長さを一層短くすることができる。
本発明に係る連結構造において、第1コンクリートブロック及び第2コンクリートブロックは、超高強度繊維補強コンクリートによって構成されていてもよい。超高強度繊維補強コンクリートは、通常のコンクリートと比較して非常に優れた強度や物質浸透抵抗性を有しており、設計に引張強度やひび割れ発生強度を見込むことができるため、体積及び重量を大幅に減らしても通常のコンクリートと同等以上の強度を発揮する。従って、現場への第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材の運搬、吊り上げ、及び吊り降ろしを容易に行うことができる。更に、超高強度繊維補強コンクリートは、水又は凍結防止剤等の劣化因子に対して高い物質浸透抵抗性を有する。従って、超高強度繊維補強コンクリートによって構成された第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材は、高い耐久性を有する。従って、超高強度繊維補強コンクリートで構成された第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とを用いた場合には、現場作業を容易に行うことを可能としつつ、一層高い耐久性を確保することができる。
本発明に係る連結構造において、第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材は、プレキャスト床版であってもよい。この場合、付着力と耐久性とを高めると共に、一体性が高められた床版を構築することができる。
本発明に係る連結方法は、第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とを間詰材を介して連結する連結方法であって、第1鉄筋を第1プレキャストブロックに埋め込むと共に第1端部から第1鉄筋が棒状に突出する第1プレキャスト部材、及び第2鉄筋を第2プレキャストブロックに埋め込むと共に第2端部から第2鉄筋が棒状に突出する第2プレキャスト部材を準備する工程と、第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材が連結する連結方向において、第1端部から棒状に突出する第1部分と、第2端部から棒状に突出する第2部分とが重なるように第1端部と第2端部とを突き合わせる工程と、第1端部における第2端部に対向する面と、第2端部における第1端部に対向する面と、に接着剤を塗布する工程と、第1端部と第2端部との間に間詰材を充填する工程と、を備える。
前述した連結方法では、第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とが連結する連結方向において、第1端部から棒状に突出する第1部分と、第2端部から棒状に突出する第2部分とが重なるように突き合わせが行われる。そして、第1端部と第2端部との間に間詰材が充填されることにより、上記第1部分及び第2部分は間詰材の内部において重なることになるので、第1鉄筋及び第2鉄筋を介して第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とを構造的に一体性を持たせることができる。また、第1端部における第2端部に対向する面と、第2端部における第1端部に対向する面とに接着剤が塗布されてから第1端部と第2端部との間に間詰材が充填される。従って、第1端部における間詰材との界面、及び第2端部における間詰材との界面に接着剤が設けられた状態となる。よって、前述した連結構造と同様、第1プレキャスト部材と間詰材と第2プレキャスト部材との間における付着力、耐久性及び一体性を高めることができ、鉄筋又は主桁等が腐食することを回避することができる。
本発明に係る連結方法において、間詰材を充填する工程では、間詰材として高強度繊維補強モルタルを充填してもよい。この場合、前述した連結構造と同様、間詰材の内部で第1鉄筋と第2鉄筋とが重なる部分の連結方向における長さを短くすることができ、間詰材の量を減らすことができる。従って、現場作業を軽減させることができる。
本発明に係る連結方法において、第1プレキャストブロック及び第2プレキャストブロックは、超高強度繊維補強コンクリートによって構成されており、接着剤を塗布する工程の前に、第1端部における第2端部に対向する面と、第2端部における第1端部に対向する面と、に目荒らしを行う工程を備えていてもよい。この場合、第1端部における第2端部に対向する面と、第2端部における第1端部に対向する面とに目荒らしを行うことにより、互いに対向する2つの面に繊維を露出させることができる。従って、第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材と、間詰材との界面に繊維を架橋させることができるので、第1プレキャスト部材、間詰材及び第2プレキャスト部材の一体性を一層高めることができる。
本発明に係る連結方法において、第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材は、プレキャスト床版であってもよい。この場合、付着力と耐久性とを高めると共に、一体性が高められた床版を構築することができる。
本発明によれば、プレキャスト部材と間詰材との一体性を高めることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る連結構造を有する構造物の一例を示す断面図である。 図2は、図1の連結構造を拡大した断面図である。 図3は、図1の連結構造を成す第1プレキャスト部材の斜視図である。 図4は、図2に示すIV-IV線に沿った線断面図である。 図5(a)及び図5(b)は、本発明の第1実施形態に係る連結方法の各工程を示す断面図である。 図6(a)は、本発明の第1実施形態に係る連結方法の各工程を示す断面図である。図6(b)は、図6(a)に示すVIB-VIB線に沿った線断面図である。 図7は、本発明の第2実施形態に係る第1鉄筋及び第2鉄筋の配筋状態を示す断面図である。 図8は、本発明の第3実施形態に係る第1鉄筋及び第2鉄筋の配筋状態を示す断面図である。 図9は、鉄筋及び定着体の変形例を示す断面図である。 図10は、比較例に係る連結構造を示す断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る連結構造、及び連結方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
(第1実施形態)
図1及び図2に示されるように、本実施形態に係る連結構造1を有する構造物は、例えば道路橋5の床版6である。道路橋5は、橋脚2と、橋脚2上に支承7を介して設置されると共に橋軸方向D1に連結される複数の主桁3と、を備えている。床版6は、主桁3上に設置されている。床版6上には、例えば防水層(不図示)及びアスファルト層(不図示)が設けられることにより、舗装が施される。
床版6は、橋軸方向D1に沿って配置された複数のプレキャスト部材と、間詰材30と、接着剤40と、を備えている。複数のプレキャスト部材は、例えばプレキャスト床版である。複数のプレキャスト部材の形状及び大きさは、互いに同一であってもよく異なっていてもよい。本実施形態では、複数のプレキャスト部材の一部を第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20としている。
第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とは、シール部材4を介して橋軸方向D1に隣接している。連結構造1は、間詰材30を介して第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とを連結させることによって構成される。シール部材4は、例えばスポンジ状のゴム部材である。シール部材4により、第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20との間から間詰材30が漏れることが防止される。シール部材4は、第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20との間の隙間に押し込まれて設置されている。
第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とが連結する連結方向は、橋軸方向D1に一致している。第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とは、橋軸方向D1及び鉛直方向D3に延びる面で切断した断面において、間詰材30の橋軸方向D1の中央に位置する中心線CLに対して、互いに線対称を成して配置されている。
第1プレキャスト部材10は、第1プレキャストブロック11と、第1鉄筋12と、を備えている。第1プレキャストブロック11は、ブロック状のコンクリート部材である。第1プレキャストブロック11は、例えば超高強度繊維補強コンクリート(UFC:Ultra high strength Fiber reinforced Concrete)によって構成されている。超高強度繊維補強コンクリートは、セメントと、無機系粉体と、骨材と、練混ぜ水と、コンクリート用化学混和剤と、補強用繊維(「繊維」とも記す)とを含む混合物が硬化したコンクリートである。セメントには、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、及び低熱ポルトランドセメント等を用いることが好ましい。無機系粉体は、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、珪石微粉末、ワラストナイト、膨張材等がある。
骨材は、粒径5.0mm以下、絶乾密度2.5g/cm以上、吸水率3.0%以下、粘度塊量1.0%以下、微粉分量2.0%以下、NaCl含有量0.02%以下、JIS(日本工業規格:Japanese Industrial Standards) A 1105「細骨材の有機不純物試験方法」に規定された細骨材の有機不純物試験方法による有機不純物の試験結果が「淡い」、JIS A 1122「硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験方法」に規定された硫酸ナトリウムによる骨材の安定性試験方法による安定性が10%以下、及びJIS A 5308附属書A「レディーミクストコンクリート用骨材」に規定されたアルカリシリカ反応性による区分が区分Aとされる骨材である。
練混ぜ水は、土木学会「コンクリート用練混ぜ水の品質規格(案)」に規定された回収水以外の水である。コンクリート用化学混和剤は、JIS A 6204「コンクリート用化学混和剤」に規定された高性能減水剤である。
補強用繊維は、直径0.1〜0.25mm、長さ10〜24mm及び引張強度2×10N/mm以上の繊維である。補強用繊維には、例えば鋼繊維や高強度アラミド繊維、炭素繊維等を用いることができる。
セメント、骨材、練混ぜ水、コンクリート用化学混和剤及び補強用繊維の配合例としては、例えば補強用繊維を直径0.2mm、長さ15mmの鋼繊維を混入率2vol.%で混入させ、フロー値260mm、練混ぜ水180kg/m、標準配合紛体2254kg/m、補強用繊維157kg/m、及び高性能減水剤24kg/mに配合することができる。標準配合紛体の構成範囲は、例えば低熱ポルトランドセメント33〜45質量%、シリカフューム7〜22質量%、中間粒子10〜24質量%及び骨材28〜42質量%とすることができる。
また、超高強度繊維補強コンクリートは、特に、マトリクスがセメントとポゾラン材及びエトリンガイト生成系材料からなる結合材、骨材、練混ぜ水並びに高性能減水剤から構成することが好ましい。配合は、標準示方配合とすることが好ましい。補強用繊維は、直径0.2mm、長さ15mm(製造誤差±2mm未満)及び引張強度2×10N/mm以上の鋼繊維と、直径0.2mm、長さ22mm(製造誤差±2mm未満)及び引張強度2×10N/mm以上の鋼繊維とを混合したものを1.75vol.%混入させることが好ましい。
超高強度繊維補強コンクリートの標準示方配合は、フロー値250±20mm、結合材に対する練混ぜ水の比率が15%、空気量2.0%、練混ぜ水195kg/m、結合材1287kg/m、骨材905kg/m、高性能減水剤32.2kg/m、及び補強用繊維137.4kg/m(1.75vol.%)に配合することができる。
超高強度繊維補強コンクリートとしては、例えばサクセム(登録商標)、ダクタル(登録商標)及びスリムクリート(登録商標)を用いることができる。サクセム、ダクタル及びスリムクリートはいずれも超高強度繊維補強コンクリートの商品名であり、土木学会「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工方針(案)」の規定に適合するものである。この規定では、例えば圧縮強度が150N/mm以上であり、ひび割れ発生強度が4N/mm以上であり、引張強度(直接引張試験)が5N/mm以上である。
上記のサクセムの配合例としては、以下の表1に示す配合を例示することができる。しかしながら、以下の表1及び上記で列挙した各物性値は、上記及び表1の各値に限定されることなく適宜変更可能である。
Figure 0006752120
第1プレキャストブロック11は、第2プレキャスト部材20に対向する第1端部11Aを有する。第1端部11Aは、橋軸方向D1における第1プレキャストブロック11の一端に位置する端面11aを有する。図3に示されるように、第1プレキャストブロック11は、橋軸方向D1及び鉛直方向D3に延在する第1側面11bと、第1側面11bの反対側に位置する第2側面11c(図4参照)と、第1側面11b及び第2側面11cの間で橋軸方向D1及び橋軸直角方向D2に延在する上面11e及び底面11fと、を有する。
端面11aは、第2プレキャスト部材20に対向する面である。端面11aには目荒らしが施されている。端面11aには補強用繊維が露出している。端面11aは、その上側から中間部分までは平坦状に形成され、中間部分から下端に亘って第2プレキャスト部材20側に湾曲して延びる凹曲面状に形成されている。第1端部11Aは、端面11aの凹曲面部分を含む第1突出部11dを有する。第1突出部11dは、主桁3に接すると共に、第2プレキャスト部材20に向かって突出している。第1突出部11dは、橋軸直角方向D2の全体に亘って設けられている。
図2及び図3に示されるように、第1鉄筋12は、第1プレキャストブロック11に埋め込まれると共に端面11aから棒状に突出している。第1鉄筋12は、第1プレキャストブロック11から突出した第1部分12aと、第1プレキャストブロック11に埋設された埋設部分12bと、を有する。第1部分12aは、第2プレキャスト部材20に向かって直線状に延びている。第1部分12aの先端は、中心線CLよりも第2プレキャスト部20側に位置している。
第1鉄筋12は、第1プレキャスト部材10において複数本配筋されている。第1部分12aは、橋軸直角方向D2に沿って複数配置されており、且つ鉛直方向D3に沿って複数(例えば2本)配置されている。複数の第1部分12aは、例えば、橋軸方向D1において互いに同じ位置まで延びている。
鉛直方向D3において下段に位置する第1部分12aは、第1端部11Aにおける第1突出部11dの根元部分から突出している。下段の第1部分12aの基端は、上段の第1部分12aの基端よりも第2プレキャスト部20側に位置している。上段の第1部分12aは、間詰材30の上面30aに対して所定の鉄筋かぶりを確保した位置に配置されている。
埋設部分12bは、各第1部分12aからそれぞれ連続して橋軸方向D1に延びている。各埋設部分12bは、例えば橋軸方向D1における第1端部11Aと反対側の端部まで達している。埋設部分12bのそれぞれは、第1プレキャストブロック11の内部に埋設されると共に、橋軸直角方向D2に延びる鉄筋13と交差している。
第2プレキャスト部材20は、第2プレキャストブロック21と、第2鉄筋22と、を備えている。第2プレキャストブロック21は、例えば、第1プレキャスト部材10の第1プレキャストブロック11と同様の構成とされている。従って、第2プレキャスト部材20の説明において、第1プレキャスト部材10と重複する内容については説明を適宜省略する。
第2プレキャストブロック21は、第1プレキャスト部材10に対向する第2端部21Aを有する。第2端部21Aは、橋軸方向D1における第2プレキャストブロック21の一端に位置する端面21aを有する。第2プレキャストブロック21は、第1プレキャストブロック11と同様、第1側面21bと、第2側面21cと、上面21e及び底面21fと、を有する。
端面21aは、第1プレキャスト部材10に対向する面であり、端面11aと同様に目荒らしが施されている。端面21aの形状は、例えば端面11aの形状と同一である。第2端部21Aは、第1プレキャスト部材10に向かって突出する第2突出部21dを有する。第2突出部21dは、第1突出部11dに対向すると共に、橋軸直角方向D2の全体に亘って設けられている。第1突出部11dと第2突出部21dとの間には、前述したシール部材4が嵌め込まれている。
第2鉄筋22は、第2プレキャストブロック21に埋め込まれると共に端面21aから棒状に突出している。第2鉄筋22は、第2プレキャストブロック21から突出した第2部分22aと、第2プレキャストブロック21に埋設された埋設部分22bと、を有する。第2部分22aは、第1プレキャスト部材10に向かって直線状に延びている。第2部分22aの先端は、中心線CLよりも第1プレキャスト部10側に位置している。第2プレキャスト部材20における第2部分22aの配置は、例えば第1プレキャスト部材10における各第1部分12aの配置と同様である。
第1部分12aの高さ及び第2部分22aの高さは、例えば互いに同一である。第1部分12aと第2部分22aとは、橋軸方向D1においてそれぞれ重なっている。また、図4に示されるように、第1部分12aと第2部分22aとは、橋軸直角方向D2に沿って交互に配置されている。橋軸直角方向D2に沿って互いに隣接する第1部分12aと第2部分22aとは、互いに接触している。すなわち、第1部分12aと第2部分22aとは、重ね配置を構成している。第1部分12aと第2部分22aとが重なる継手部分の橋軸方向D1における長さは、例えば第1鉄筋12及び第2鉄筋22と間詰材30との付着力によって定められる。
図2及び図4に示されるように、間詰材30は、第1端部11Aと第2端部21Aとの間に充填されている。間詰材30の上面30aは、第1プレキャストブロック11の上面11e及び第2プレキャストブロック21の上面21eと例えば面一である。間詰材30は、例えば、高強度繊維補強モルタルを含む。例えば、第1端部11Aと第2端部21Aとの間の継手空間の全ての間詰材30が高強度繊維補強モルタルであってもよく、上記継手空間の一部の間詰材30のみが超高強度繊維補強モルタルであってもよい。
高強度繊維補強モルタルは、前述した超高強度繊維補強コンクリートであってもよく、超高強度繊維補強コンクリート以外の材料であってもよい。高強度繊維補強モルタルの硬化後の特性値としては、例えば、圧縮強度が50N/mm以上であり、80N/mm以上であることが好ましい。ひび割れ発生強度は、例えば、2.0N/mm以上であり、3.0N/mm以上であることが好ましい。引張強度は、例えば、3.0N/mm以上であり、4.0N/mm以上であることが好ましい。
接着剤40は、第1端部11Aにおける間詰材30との界面(端面11a)、及び第2端部21Aにおける間詰材30との界面(端面21a)に設けられている。接着剤40は、例えば端面11a及び端面21aそれぞれの全面に亘って塗布されている。なお、接着剤40は、当該全面に亘って塗布されていなくてもよく、端面11a及び端面21aのそれぞれの一部に塗布されていてもよい。
接着剤40は、例えば遅延性を有する材料によって構成されている。接着剤40の硬化速度は間詰材30の硬化速度と同等又は遅い。高強度繊維補強モルタルはコンクリート用化学混和剤を多量に用いていることで通常のコンクリートよりも硬化速度が遅いため、接着剤40として通常の接着剤よりも硬化速度が遅いものを用いてもよい。また、接着剤40は、高い止水性を有しており、これにより端面11a及び端面21aからの水の浸入が阻止される。接着剤40は、例えばエポキシ樹脂系のものを用いることができる。
エポキシ樹脂系の接着剤40としては、例えばビスフェノールA型エポキシ又はビスフェノールF型エポキシを主剤とし、ポリアミン系又はメルカプタン系を硬化剤としたものを用いることができる。また、接着剤40は、端面11a及び端面21aへの追従性、施工性、又は、間詰材30との付着性を考慮すると、例えば、温度23℃における粘度が3,000mPa・s〜25,000mPa・sの間であり、温度23℃における粘度が3,500mPa・s〜20,000Pa・sの間であることが好ましい。
接着剤40は、その最小硬化時間(「キュアタイム」とも記す)が100分以上且つ1,000分以下であることが好ましく、また、その可使時間(「ゲルタイム」とも記す)が50分以上且つ500分以下であることが好ましい。接着剤40の最小硬化時間及び可使時間が上記の範囲内であり、間詰材30の強度発現時間(凝結の始発時間)をセメント種類やコンクリート用化学混和剤で調整し、接着剤40の最小硬化時間と同等又は早くすることで両者の付着性を確保することが可能となる。なお、「可使時間」とは、接着剤40が流動性を失い、粘性が急激に増加するまでの時間であり、「最小硬化時間」とは、接着剤40が硬化するための最小時間である。ドライングレコーダー試験を実施した場合において、「可使時間」は、粘性が高くなって針の通った跡がつく時間に相当し、「最小硬化時間」は、硬化が進んで針を通しても跡がつかなくなった時間に相当する。
次に、第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とを間詰材30を介して連結する連結方法について図5及び図6を参照しながら説明する。まず、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20を製造する。第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20は、予め工場等において次のように作製される。
第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20それぞれの型枠を準備し、各型枠内に第1鉄筋12、鉄筋13、第2鉄筋22、及び鉄筋23を配筋する。各型枠内における端面11a,21aに対向する部分にセメントの硬化を抑制する遅延剤を塗布する。そして、型枠内に超高強度繊維補強コンクリートを打設する。これにより、第1プレキャストブロック11及び第2プレキャストブロック21が形成される。所定の養生時間経過後、脱型し、端面11a,21aを、例えばハイウォッシャーを用いて洗い出しする。洗い出しは、例えばウォータージェット工法により行う。これにより、端面11a,21aのセメントを洗い流し、補強用繊維を露出させる。このようにして、端面11a,21aに目荒らしを施す(目荒らしを行う工程)。なお、目荒らしを行う工程は、後述する接着剤を塗布する工程より前までであれば任意のタイミングで行ってよい。
以上のように、第1鉄筋12を第1プレキャストブロック11に埋め込むと共に第1端部11Aから第1鉄筋12が棒状に突出する第1プレキャスト部材10、及び第2鉄筋22を第2プレキャストブロック21に埋め込むと共に第2端部21Aから第2鉄筋22が棒状に突出する第2プレキャスト部材20を製造する(第1プレキャスト部材及び第2プレキャスト部材を準備する工程)。
次に、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20を現場まで運搬し、吊り上げ及び吊り降ろし等を行うことにより第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20を主桁3上に設置する。そして、図5(a)に示されるように、橋軸方向D1に第1部分12aと第2部分22aとが重なるように、第1端部11Aと第2端部21Aとを突き合わせる(第1端部と第2端部とを突き合わせる工程)。このとき、第1突出部11d及び第2突出部21dを近接させる。第1突出部11dと第2突出部21dとの間に形成された隙間にシール部材4を挟み込み、この挟み込みによって第1突出部11dと第2突出部21dとの隙間を塞ぐ。
次に、図5(b)に示されるように、端面11aと端面21aとに接着剤40を塗布する(接着剤を塗布する工程)。また、図6(a)及び図6(b)に示されるように、第1端部11Aと第2端部21Aとの間に形成された継手空間(目地空間)の橋軸直角方向D2両側に、それぞれ型枠31を設置する。
そして、上記の継手空間に間詰材30を充填する(間詰材を充填する工程)。間詰材30は、2つの型枠31と端面11a,21aとによって囲まれた充填空間に打設される。この充填空間は、上記の継手空間(目地空間)に相当する。そして、間詰材30の充填及び締め固めを行う。間詰材30の締め固めを行った後には、間詰材30が強度発現し、接着剤40が硬化する。その後、型枠31を取り外した後に第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20との連結が完了する。
次に、本実施形態に係る連結構造1及び連結方法の作用効果について説明する。
本実施形態に係る連結構造1及び連結方法では、第1プレキャストブロック11に埋め込まれると共に第1端部11Aから棒状に突出する第1鉄筋12と、第2プレキャストブロック21に埋め込まれると共に第2端部21Aから棒状に突出する第2鉄筋22とを備える。そして、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20の連結方向である橋軸方向D1において、第1鉄筋12の棒状に突出する第1部分12aと、第2鉄筋22の棒状に突出する第2部分22aとは重なっている。第1部分12aと第2部分22aとは間詰材30の内部において重なっているので、第1鉄筋12及び第2鉄筋22を介して第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とを構造的に一体性を持たせることができる。
また、第1端部11Aにおける間詰材30との界面(端面11a)、及び第2端部21Aにおける間詰材30との界面(端面21a)には、接着剤40が設けられている。このように接着剤40を設けることにより、第1プレキャスト部材10と間詰材30と第2プレキャスト部材20との間における付着力と耐久性とを高めることができ、更に一体性を高めることができる。よって、第1プレキャスト部材10、間詰材30及び第2プレキャスト部材20の界面にひびが入ることを抑制することができるので、ひびから水が浸入して第1鉄筋12、第2鉄筋22又は主桁3等が腐食することを回避することができる。
特に、本実施形態では、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20は道路橋5の床版6を成すプレキャスト床版である。よって、例えば道路上の車両の走行によって、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20は走行振動疲労荷重を受ける。これにより、仮に端面11a,21aに接着剤40が設けられていない場合には、疲労等によって端面11a,21aにひびが入ったり剥離が生じたりする懸念がある。更に、端面11a,21aにひびが入った場合には補修工事が必要となり道路橋5の長期的な使用の妨げとなることも想定される。
これに対し、本実施形態では、端面11a,21aに接着剤40が設けられており、端面11a,21aにおける付着強度が高められている。更に、接着剤40がエポキシ樹脂で構成されている場合には、接着剤40を柔軟にすることも可能となるため、接着剤40を応力緩衝材として機能させることができる。従って、前述した懸念を解消すると共に、道路橋5の長期的な使用も実現しうる。
また、間詰材30は、高強度繊維補強モルタルを含んでいる。高強度繊維補強モルタルは、通常のコンクリートと比較して、高強度であり且つ水や塩分等の浸透抵抗性にも優れている。特に、高強度繊維補強モルタルは高い圧縮強度、引張強度、ひび割れ抵抗性、鉄筋との付着強度及びせん断強度を有するため、間詰材30として高強度繊維補強モルタルを使用した場合には、鉄筋との間に高い付着力が期待できる。よって、間詰材30の内部で第1鉄筋12と第2鉄筋22とが重なる継手部分の橋軸方向D1における長さを短くすることができ、間詰材の量を減らすことができるので、現場作業を軽減させることができる。
また、仮に間詰材として通常のコンクリートを用いた場合、第1鉄筋及び第2鉄筋と間詰材との付着力を確保するために、第1部分と第2部分とが重なる継手部分の長さをより長く設定する必要がある。一方、仮に第1部分及び第2部分をU字状とした場合には、第1部分及び第2部分を棒状とした場合と比較して継手部分の長さを短くすることはできる。
図10を用いて、第1部分及び第2部分がU字状である場合の比較例について説明する。図2及び図10に示されるように、連結構造100は、第1プレキャスト部材110と第2プレキャスト部材120との間に充填される間詰材130を介して、第1プレキャスト部材110と第2プレキャスト部材120とを連結している。第1プレキャスト部材110と第2プレキャスト部材120とは、シール部材104を介して橋軸方向D1に隣接している。
第1プレキャスト部材110は、第2プレキャスト部材120に対向する第1端部111Aを有する第1プレキャストブロック111と、第1鉄筋112と、を備えている。第2プレキャスト部材120は、第1プレキャスト部材110に対向する第2端部121Aを有する第2プレキャストブロック121と、第2鉄筋122と、を備えている。第1鉄筋112は第1端部111AからU字状に突出しており、第2鉄筋122は第2端部121AからU字状に突出している。第1鉄筋112のU字状に突出する第1部分112aと、第2鉄筋122のU字状に突出する第2部分122aとは橋軸方向D1において重なっている。
比較例において、第1端部111Aと第2端部121Aとの間には、通常のコンクリートによって構成される間詰材130が充填されており、間詰材130の内部には橋軸直角方向D2に延びる配力鉄筋131が配筋されている。また、第1部分112a及び第2部分122aの各曲げ内半径は、第1鉄筋112及び第2鉄筋122と間詰材130との支圧力によって定められる。従って、その曲げ内半径の2倍である第1部分112a及び第2部分122aの内法長さL3に伴って間詰材130の厚さ(鉛直方向D3における長さ)を一定値以上にする必要がある。よって、連結構造100が適用される構造物(例えば床版)の厚さL4(床版厚)を薄く設定することができない。
これに対し、本実施形態に係る連結構造1においては、第1鉄筋12の第1部分12a及び第2鉄筋22の第2部分22aのそれぞれを棒状としている。従って、U字状とした場合のような曲げ内半径を考慮することなく、内法長さL3よりも狭い内法長さL1によって、第1鉄筋12及び第2鉄筋22をそれぞれ配置できる。これにより、間詰材30の厚さを薄くでき、連結構造1が適用される床版6の床版厚L2を薄く設定することが可能となる。また、U字状とした場合と比較して、第1鉄筋12及び第2鉄筋22を現場各所に容易に搬入及び配置でき、且つ配筋作業も容易となる。
また、本実施形態では、間詰材30として高強度繊維補強モルタルを用いるため、通常のコンクリートを用いた場合と比較して短い継手部分によって第1鉄筋12及び第2鉄筋22と間詰材30との付着力を確保することができる。また、高強度繊維補強モルタルによって強度が十分に確保されるため、連結構造100における配力鉄筋131を不要とすることができる。この点でも現場作業を軽減させることができる。
更に、高強度繊維補強モルタルは、通常のコンクリートと比較して、高強度であり且つ水や塩分等の浸透抵抗性にも優れている。このように、高強度繊維補強モルタルは優れた性状を有しており高い強度を有するため、間詰材30として高強度繊維補強モルタルを使用した場合には、鉄筋との間に高い付着力が期待できる。よって、間詰材30の内部で第1鉄筋12と第2鉄筋22とが重なる継手部分の橋軸方向D1における長さを短くすることができ、間詰材の量を減らすことができるので、現場作業を軽減させることができる。
上記の効果は、例えば道路橋の更新工事に連結構造1を用いる場合にも有利である。具体的には、既設のプレキャスト部材の一部のみを新しいプレキャスト部材に取り替えようとした場合、既設のプレキャスト部材よりも厚い第1プレキャスト部材110及び第2プレキャスト部材120を用いることが想定される。しかしながら、プレキャスト部材の上側に位置するアスファルト層の厚さを変えることができず、更にアスファルト層の上面は平坦にしなければならない。その結果、既設のプレキャスト部材を全て第1プレキャスト部材110及び第2プレキャスト部材120に取り替えなければならないという問題が生じうる。従って、第1プレキャスト部材110及び第2プレキャスト部材120を用いた場合、本来取り替えが不要なプレキャスト部材まで取り替える必要が生じ、事業全体のコストが大きくなることが想定される。これに対し、本実施形態に係る第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20は、第1プレキャスト部材110及び第2プレキャスト部材120よりも薄くすることができるため、既設のプレキャスト部材の一部のみを新しいプレキャスト部材10,20に取り替えることも可能となる。
また、第1端部11Aは、第2プレキャスト部材20に向かって突出する第1突出部11dを有し、第2端部21Aは、第1プレキャスト部材10に向かって突出すると共に第1突出部11dに対向する第2突出部21dを備えている。これにより、第1突出部11dと第2突出部21dとの間にシール部材4を挟み込むことによって第1突出部11dと第2突出部21dの隙間を埋めることができる。よって、第1突出部11d及び第2突出部21dに対向する型枠を不要とすることができる。
すなわち、第1突出部11d及び第2突出部21dの下側に位置する型枠を不要とすることができ、第1端部11A及び第2端部21Aの橋軸直角方向D2の両側に位置する型枠31のみを設置すればよい。よって、間詰材30の充填時における型枠31の設置作業を軽減させることができるので、現場作業を一層軽減させることができる。
また、第1部分12aと第2部分22aとは、互いに接触している。この場合、第1鉄筋12と第2鉄筋22とが互いに接触しているので、第1鉄筋12及び第2鉄筋22における力の伝達をスムーズにすることができる。
また、第1プレキャストブロック11及び第2プレキャストブロック21は、超高強度繊維補強コンクリートによって構成されている。超高強度繊維補強コンクリートは、通常のコンクリートと比較して非常に優れた強度や物質浸透抵抗性を有しており、設計に引張強度やひび割れ発生強度を見込むことができるため、体積及び重量を大幅に減らしても通常のコンクリートと同等以上の強度を発揮する。従って、現場への第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20の運搬、吊り上げ、及び吊り降ろしを容易に行うことができる。
更に、超高強度繊維補強コンクリートは、水又は凍結防止剤等の劣化因子に対して高い物質浸透抵抗性を有する。従って、超高強度繊維補強コンクリートによって構成された第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20は、高い耐久性を有する。従って、超高強度繊維補強コンクリートで構成された第1プレキャスト部材10と第2プレキャスト部材20とを用いた場合には、現場作業を容易に行うことを可能としつつ、一層高い耐久性を確保することができる。
また、本実施形態では、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20は、プレキャスト床版である。この場合、付着力と耐久性とを高めると共に、一体性が高められた床版6を構築することができる。
また、本実施形態に係る連結方法では、第1プレキャストブロック11及び第2プレキャストブロック21は、超高強度繊維補強コンクリートによって構成されており、接着剤40を塗布する工程の前に、第1端部11Aにおける第2端部21Aに対向する端面11aと、第2端部21Aにおける第1端部11Aに対向する端面21aと、に目荒らしを行う工程を備えている。第2端部21Aに対向する端面11aと、第1端部11Aに対向する端面21aとに目荒らしを行うことにより、互いに対向する2つの面に繊維を露出させることができる。従って、第1プレキャスト部材10及び第2プレキャスト部材20と、間詰材30との界面に繊維を架橋させることができるので、第1プレキャスト部材10、間詰材30及び第2プレキャスト部材20の一体性を一層高めることができる。
(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態に係る第1鉄筋12及び第2鉄筋22の配筋状態を示す断面図である。以下では前述した内容と重複する説明を省略する。第2実施形態に係る第1部分12aと第2部分22aとは、橋軸直角方向D2において交互に配置されている。また、橋軸直角方向D2に沿って複数配列された第1部分12aと第2部分22aのそれぞれは、互いに離間している。第1部分12aと第2部分22aとは、橋軸直角方向D2に沿って略等間隔に配置されている。以上のように、第1部分12aと第2部分22aとは、互いに離間すると共に交互且つ略等間隔に配置されている。これにより、第1鉄筋12と第2鉄筋22とを千鳥配置とすることができる。
(第3実施形態)
図8は、本発明の第3実施形態に係る第1鉄筋12及び第2鉄筋22の配筋状態を示す断面図である。第3実施形態に係る第1部分12a及び第2部分22aのそれぞれには、定着体15及び定着体25が設けられている。定着体15は、第1部分12aの先端側に取り付けられており、橋軸方向D1において中心線CLよりも第2プレキャストブロック21側に位置している。定着体25は、第2部分22aの先端側に取り付けられており、橋軸方向D1において中心線CLよりも第1プレキャストブロック11側に位置している。
定着体15及び定着体25のそれぞれの径は、第1鉄筋12及び第2鉄筋22の径よりも大きい。定着体15及び定着体25としては、例えばセラミックキャップバーを用いることができる。或いは、機械式定着体にエポキシ樹脂系の防錆剤を塗布したものを用いてもよい。これにより、定着体15付きの第1鉄筋12、及び定着体25付きの第2鉄筋22を、鉄筋かぶりを確保するために深い位置に埋め込まなくても、定着体15及び定着体25の防錆効果を発揮できる。従って、第1鉄筋12及び第2鉄筋22を間詰材30の上面30aに近い位置に配置することができる。
また、図9に示されるように、定着体15として金属製の機械式定着体を用いてもよい。定着体15付きの第1鉄筋12を、定着体15と間詰材30の上面30aとの距離L5が、所定の鉄筋かぶり以上となるように折り曲げることで、定着体15が無い状態の第1鉄筋12と変わらない鉄筋かぶりを確保することができる。以上のような定着体15及び定着体25を第1部分12a及び第2部分22aに設ける作業は、前述した間詰材30を充填する工程より前であれば任意のタイミングで行うことができる。
以上、第3実施形態において、第1部分12a及び第2部分22aのそれぞれには、定着体15及び定着体25が設けられている。これにより、定着体15及び定着体25によって第1部分12a及び第2部分22aから間詰材30に支圧力が伝達されやすくなり、間詰材30と第1鉄筋12及び第2鉄筋22との定着性を高めることができる。従って、定着体15及び定着体25を設けない場合と比較して、第1鉄筋12と第2鉄筋22とが重なる部分の橋軸方向D1における長さを一層短くすることができる。
以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは、当業者にとって容易に認識される。
例えば、前述した実施形態において、第1プレキャストブロック11及び第2プレキャストブロック21が超高強度繊維補強コンクリートによって構成されている例を挙げて説明したが、第1プレキャストブロック及び第2プレキャストブロックは超高強度繊維補強コンクリート以外のコンクリートによって構成されていてもよい。また、第1プレキャストブロック及び第2プレキャストブロックの大きさ及び形状は適宜変更してよい。また、第1プレキャストブロック及び第2プレキャストブロックのそれぞれに埋め込まれた第1鉄筋及び第2鉄筋の形状、大きさ及び配置態様は適宜変更してよい。
また、前述した実施形態において、間詰材30が高強度繊維補強モルタルを含む例を挙げて説明したが、間詰材は、高強度繊維補強モルタル以外の材料によって構成されていてもよい。間詰材は、例えば通常のコンクリートによって構成されていてもよい。
また、前述した実施形態においては、遅延性を有する接着剤40を用いた例を挙げて説明したが、遅延性を有しない接着剤を用いてもよい。例えば、間詰材として通常のコンクリートを用いた場合には、間詰材が強度発現する速度と同程度の硬化速度を有する接着剤を用いてもよい。接着剤としては、間詰材に応じて適宜硬化速度が異なるものを使用してよい。
また、前述した実施形態において、連結構造1を有する構造物として道路橋5の床版6を例に挙げて説明したが、本発明に係る連結構造は、道路橋の床版以外の構造物にも適用することができる。本発明に係る連結構造は、例えば、梁同士を連結する連結構造、柱同士を連結する連結構造、又はボックスカルバートにおける連結構造であってもよい。
1…連結構造、10…第1プレキャスト部材、11…第1プレキャストブロック、11A…第1端部、11a…端面、11d…第1突出部、12…第1鉄筋、12a…第1部分、15…定着体、20…第2プレキャスト部材、21…第2プレキャストブロック、21A…第2端部、21a…端面、21d…第2突出部、22…第2鉄筋、22a…第2部分、25…定着体、30…間詰材、40…接着剤、D1…橋軸方向(連結方向)、D2…橋軸直角方向、D3…鉛直方向。

Claims (10)

  1. 第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材との間に充填される間詰材を介して前記第1プレキャスト部材と前記第2プレキャスト部材とを連結する連結構造であって、
    前記第1プレキャスト部材は、前記第2プレキャスト部材に対向する第1端部を有する第1プレキャストブロックと、前記第1プレキャストブロックに埋め込まれると共に前記第1端部から棒状に突出する第1鉄筋と、を備え、
    前記第2プレキャスト部材は、前記第1プレキャスト部材に対向する第2端部を有する第2プレキャストブロックと、前記第2プレキャストブロックに埋め込まれると共に前記第2端部から棒状に突出する第2鉄筋と、を備え、
    前記第1プレキャスト部材と前記第2プレキャスト部材とが連結する連結方向において、前記第1鉄筋の棒状に突出する第1部分と、前記第2鉄筋の棒状に突出する第2部分とは重なっており、
    前記第1端部における前記間詰材との界面、及び前記第2端部における前記間詰材との界面には、接着剤が設けられており、
    前記間詰材は、高強度繊維補強モルタルを含み、
    前記接着剤は、前記間詰材の硬化速度と同等の硬化速度であるか、又は、前記間詰材の硬化速度よりも遅い硬化速度である遅延性を有する材料によって構成されている、
    連結構造。
  2. 前記第1端部は、前記第2プレキャスト部材に向かって突出する第1突出部を有し、
    前記第2端部は、前記第1プレキャスト部材に向かって突出すると共に前記第1突出部に対向する第2突出部を有する、
    請求項1に記載の連結構造。
  3. 前記第1部分と前記第2部分とは、互いに接触している、
    請求項1又は2に記載の連結構造。
  4. 前記第1部分と前記第2部分とは、互いに離間しており、
    前記第1部分と前記第2部分とは、交互且つ略等間隔に配置されている、
    請求項1又は2に記載の連結構造。
  5. 前記第1部分及び前記第2部分のそれぞれには、定着体が設けられている、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の連結構造。
  6. 前記第1プレキャストブロック及び前記第2プレキャストブロックは、超高強度繊維補強コンクリートによって構成されている、
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の連結構造。
  7. 前記第1プレキャスト部材及び前記第2プレキャスト部材は、プレキャスト床版である、
    請求項1〜6のいずれか一項に記載の連結構造。
  8. 第1プレキャスト部材と第2プレキャスト部材とを間詰材を介して連結する連結方法であって、
    第1鉄筋を第1プレキャストブロックに埋め込むと共に第1端部から前記第1鉄筋が棒状に突出する第1プレキャスト部材、及び第2鉄筋を第2プレキャストブロックに埋め込むと共に第2端部から前記第2鉄筋が棒状に突出する第2プレキャスト部材を準備する工程と、
    前記第1プレキャスト部材及び前記第2プレキャスト部材が連結する連結方向において、前記第1端部から棒状に突出する第1部分と、前記第2端部から棒状に突出する第2部分とが重なるように前記第1端部と前記第2端部とを突き合わせる工程と、
    前記第1端部における前記第2端部に対向する面と、前記第2端部における前記第1端部に対向する面と、に接着剤を塗布する工程と、
    前記第1端部と前記第2端部との間に間詰材を充填する工程と、
    を備え
    前記間詰材を充填する工程では、前記間詰材として高強度繊維補強モルタルを充填し、
    前記接着剤は、前記間詰材の硬化速度と同等の硬化速度であるか、又は、前記間詰材の硬化速度よりも遅い硬化速度である遅延性を有する材料によって構成されている連結方法。
  9. 前記第1プレキャストブロック及び前記第2プレキャストブロックは、超高強度繊維補強コンクリートによって構成されており、
    前記接着剤を塗布する工程の前に、前記第1端部における前記第2端部に対向する面と、前記第2端部における前記第1端部に対向する面と、に目荒らしを行う工程を備える、
    請求項8に記載の連結方法。
  10. 前記第1プレキャスト部材及び前記第2プレキャスト部材は、プレキャスト床版である、
    請求項8又は9に記載の連結方法。
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