JP6797699B2 - 補強パネルおよびコンクリート構造物の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、補強パネルおよびこの補強パネルを利用したコンクリート構造物の補強方法に関する。

既設コンクリート構造物の補強方法として、フレキシブルボード（板材）と繊維シートとが接着剤によって一体化された補強パネルを、既設コンクリート構造物の表面に接着剤により貼り付ける方法が知られている。例えば、特許文献１には、板材と板材の一方の面に接着された繊維シートとで構成された補強パネルを、繊維シート側の面をコンクリート構造物の表面に対向させた状態で固定するとともに、隣り合う補強パネル同士の接合部を塞ぐ接合部材を取り付けた後、コンクリート構造物の表面と補強パネルとの隙間に注入材を注入する補強方法が開示されている。

また、特許文献２には、上層板材と、上層板材よりも張り出した下層板材と、上層板材と下層板材との間に介設されているとともに上層板材よりも側方に張り出した繊維シートとが固着されてなる補強パネルを利用した補強方法が開示されている。この補強方法では、隣り合う補強パネルの下層板材同士を突き合わせた状態で、当該下層板材の表面において繊維シート同士を重ね合わせることで、補強パネル同士を接合している。

特許第３８３９４４６号公報 特開２０１４−７０４７４号公報

特許文献１の補強方法は、コンクリート構造物の表面の平滑度によっては、コンクリート表面と補強パネルとが接してしまい、注入材の充填が阻害されるおそれがある。また、隣り合う補強パネル同士の接合部では、繊維シートに予め樹脂含浸させておくことができないため、施工に手間がかかる。また、特許文献１の補強パネルは、地組することができなかった。また、特許文献２の補強方法では、繊維シートをコンクリート表面に直接接着させることができなかった。
このような観点から、本発明は、繊維シートとコンクリート構造物との一体性を確保するとともに、隣り合う補強パネルの繊維シート同士の連続性を確保することを可能とした補強パネルおよびコンクリート構造物の補強方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の補強パネルは、第一板材と、繊維シートと、第二板材とが順に積層されてなるものであって、前記第一板材に開口部が形成されているとともに前記繊維シートが前記開口部において露出しており、前記第一板材および前記繊維シートが前記第二板材よりも側方に張り出していることを特徴とする。前記第一板材は、枠状であってもよいし複数の開口部が形成されたものであってもよい。

また、本発明のコンクリート構造物の補強方法は、前記補強パネルの第一板材の端面を隣接する他の補強パネルの第一板材の端面と突き合わせた状態で両補強パネルをコンクリート表面に固定する作業と、前記第一板材の前記第二板材から張り出した部分の表面において前記繊維シート同士を連結する作業と、前記隣り合う補強パネルの前記第二板材同士の間に接合部材を接着する作業と、前記開口部に充填材を注入する作業とを備えていることを特徴とする。

本発明の補強パネルおよびコンクリート構造物の補強方法によれば、第一板材に形成された開口部において繊維シートが露出しているため、繊維シートをコンクリート表面に接着することができる。第一板材の第二板材から張り出した部分を隣り合う補強パネル同士の接合部に使用すれば、繊維シートと接合部材との密着性を確保することができ、ひいては、補強パネル同士の連続性を確保することができる。
なお、開口部への充填材の注入は、予め前記第二板材に形成しておいた注入孔から注入するのが望ましい。また、前記第一板材と前記コンクリートとの間にシール材、セメント系材料、接着剤等を介設しておけば、開口部に注入した充填材が四散することを防ぐことができるので、第一板材をアンカーや充填材によりコンクリート部材により確実に固定することができる。

本発明の補強パネルおよびコンクリート構造物の補強方法によれば、繊維シートとコンクリート構造物との一体性を確保するとともに、隣り合う補強パネルの繊維シート同士の連続性を確保することが可能となる。

（ａ）は本実施形態の補強パネルを表面側から見た斜視図、（ｂ）は同補強パネルを裏面側から見た斜視図である。 図１の補強パネルの分解斜視図である。 本実施形態のコンクリート構造物の補強方法の作業状況を示す断面図であって、（ａ）は固定作業、（ｂ）および（ｃ）は連結作業である。 図３に続くコンクリート構造物の補強方法の作業状況を示す断面図であって、（ａ）は接合作業、（ｂ）は接着作業である。 （ａ）〜（ｃ）は、他の形態に係る補強パネルの第一板材を示す平面図である。

以下、補強パネル１を既設コンクリート構造物の表面に接着するコンクリート構造物の補強方法について説明する。本実施形態の補強パネル１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第一板材２、繊維シート３および第二板材４が一体に積層された板状部材である。第一板材２、繊維シート３および第二板材４は、コンクリート構造物側から順に積層されている。
第一板材２には、図２に示すように、開口部２１が形成された枠状板材である。本実施形態の第一板材２は、繊維強化セメント板（いわゆるフレキシブルボード）である。第一板材２には、複数のアンカー孔２２が形成されている。本実施形態では、第一板材２には、一対の長辺に沿ってそれぞれ３つ（計６カ所）のアンカー孔２２が等間隔に形成されている。なお、アンカー孔２２の配置、数および直径等は、限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、アンカー孔２２は、補強パネル１の固定方法に応じて形成すればよく、省略してもよい。また、第一板材２を構成する材料は、繊維強化セメント板に限定されるものではなく、例えば、鉄板や高強度の繊維強化セメント板（曲げ強度が約５０Ｎ／ｍｍ^２）を使用してもよい。

繊維シート３は、第一板材２の外形と同等の外形を有したシート材である。なお、繊維シート３を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維等を使用すればよい。繊維シート３は、図１（ｂ）に示すように、開口部２１において裏面側（コンクリート構造物との接着面側）に露出している。繊維シート３は、既設コンクリート構造物の構造性能レベル、劣化の進行具合、作用応力等に応じて炭素繊維量を適宜設定する。なお、繊維シート３は、複数枚積層されていてもよい。

第二板材４は、第一板材２の外形よりも小さな外形を有した平板である。そのため、第一板材２および繊維シート３は、第二板材４よりも側方に張り出している。本実施形態の第二板材４は、繊維強化セメント板（いわゆるフレキシブルボード）である。第二板材４には、角部と長辺の中央部（計６カ所）にそれぞれアンカー孔４１が形成されている。なお、第二板材４のアンカー孔４１の位置、数および直径は、第一板材２のアンカー孔２２の位置、数および直径に対応している。また、アンカー孔４１は、補強パネル１の固定方法に応じて形成すればよく、省略してもよい。第二板材４には、第一板材２の開口部２１の位置に対応して、注入孔４２および空気抜き孔４３が形成されている。本実施形態では、開口部２１の対角に配置された一対の角部に対応する位置に、注入孔４２と空気抜き孔４３がそれぞれ形成されている。なお、注入孔４２および空気抜き孔４３の配置、数、形状等は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

補強パネル１を利用したコンクリート構造物の補強方法は、固定作業、連結作業、接合作業および接着作業を備えている。
固定作業は、図３（ａ）に示すように、隣り合う補強パネル１の第一板材２の端面同士を突き合わせた状態で、両補強パネル１をコンクリート構造物に固定する作業である。このとき、第一板材２とコンクリート面との間にシール材５を介設する。補強パネル２は、アンカー孔２２，４１に挿通したアンカー６を介してのコンクリート構造物に固定する。このとき、第一板材２は、シール材５を介してコンクリート面Ｃに密着させる。なお、補強パネル２の固定方法は限定されるものではなく、例えば、第一板材２をコンクリート面Ｃに接着してもよい。また、シール材５は、必要に応じて介設すればよく、省略してもよい。また、シール材５は、第一板材２の周縁のみに配置してもよい。さらに、シール材５に代えて、セメント系材料や接着剤等を介設してもよい。

連結作業は、図３（ｂ）に示すように、第一板材２の第二板材４から張り出した部分の突き合わせ部（以下、当該突き合わせ部を「接合部」という）２３の表面において、繊維シート３同士を連結する作業である。まず、隣り合う補強パネル１の接合部２３に跨って、接合シート７を配設する。次に、図３（ｃ）に示すように、接合シート７の表面に、両補強パネル２の繊維シート３の端部を重ねる。接合シート７は、接合部２３の表面に接着するとともに、繊維シート３の端部と接着する。なお、補強パネル２に複数枚の繊維シート３が積層されている場合には、複数の接合シート７を積層することで、積層された繊維シート３同士の間に接合シート７を介設させるのが望ましい。ここで、接合シート７を構成する材料は、繊維シート３と同質のシート材とする。

接合作業は、図４（ａ）に示すように、隣り合う補強パネル１の第二板材４同士の間に接合部材８を接着する作業である。接合部材８は、隣り合う補強パネル１の第二板材４同士の間に形成された隙間と同じ形状の板材であり、第二板材４と同じ材質からなる。接合部材８は、第二板材４同士の間において、両接合部２３の表面を覆うように、繊維シート３の表面に接着する。なお、接合部材８の固定方法は限定されるものではなく、例えば、接合部材８および第一板材２を貫通するアンカーにより固定してもよい。

接着作業は、図４（ｂ）に示すように、開口部２１に接着剤（充填材）９を注入する作業である。接着剤９は、第二板材４の注入孔４２に接続した注入パイプから注入する。接着剤９の注入作業は、空気抜き孔４３から接着剤９が流出して、開口部２１内への接着剤９の充填が確認されるまで行う。なお、開口部２１へ接着剤９を充填する際のコンクリート面Ｃは、湿潤状態であってもよいし、乾燥していてもよい。なお、開口部２１に注入する充填材は、接着剤に限定されるものではなく、例えば、ポリマーセメントモルタルやグラウト等を使用してもよい。

以上、本実施形態の補強パネル１を利用したコンクリート構造物の補強方法によれば、第一板材２に形成された開口部２１において繊維シート３がコンクリート面Ｃ側に露出しているため、繊維シート３をコンクリート面Ｃに直接接着することができる。そのため、繊維シート３とコンクリート構造物との一体性をより確実にし、ひいては、繊維シート３による補強効果を十分に発揮できる。

また、開口部２１に接着剤９を充填することで、繊維シート３とコンクリート面Ｃとの接着をより確実に実施することができる。また、第一板材２とコンクリート面Ｃとの間にシール材５が設けられているため、シール材５によって、開口部２１に注入した接着剤９が四散することを防ぐことができ、かつ、接着剤９を充填する範囲を補強パネル１毎に区切ることができる。そのため、接着剤９の未充填箇所が発生するリスクを最小限に抑えることが可能となり、より確実に施工することができる。さらに、第一板材２が、スペーサーとして機能するため、接着剤９を注入するためのスペース（開口部２１）を確実に確保することができる。すなわち、コンクリート面Ｃに凹凸がある場合であっても、接着剤を確実に充填することができる。

第二板材４がアンカー固定されているため、接着剤９の注入圧によって繊維シート３の変形を小さくすることができる。したがって、確実な施工を可能にすることができる。
第一板材２のうち、第二板材４から張り出した部分で隣り合う補強パネル１同士の接合部２３を形成することで、繊維シート３と接合部材８との密着性を確保することができ、ひいては、補強パネル１同士の連続性を確保することができる。
第一板材２に開口部２１が形成されているため、補強パネル１の軽量化が実現されることで、補強パネルの取扱い性が向上する。その結果、作業性が向上し、ひいては、工期短縮化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、第一板材２が、１つの矩形状の開口部２１を有した枠状部材である場合について説明したが、開口部２１の形状は限定されるものではなく、例えば、小判形（図５（ａ）参照）、円形、楕円形、矩形以外の多角形であってもよい。また、第一板材２には、図５（ｂ）または（ｃ）に示すように、複数の開口部が形成されていてもよい。なお、この場合における複数の開口部２１の形状は限定されるものではなく、矩形状（図５（ｂ）参照）、その他の多角形状、円形（図５（ｃ）参照）、楕円形、小判形等であってもよい。

前記実施形態では、固定作業において、第一板材２をコンクリート面Ｃに当接させる場合について説明したが、第一板材２とコンクリート面Ｃとの間に隙間をあけておき、接着工程において第一板材２をコンクリート面Ｃに接着してもよい。また、補強パネル１を設置するコンクリート面Ｃには、目荒らしにより凹凸を形成しておいてもよい。
繊維シート３の接合部２３の位置に対応する部分には、予め樹脂を含浸させておいてもよいし、樹脂が未含浸であってもよい。

前記実施形態では、補強パネル１同士を、コンクリート面Ｃに設置した状態で連結する場合について説明したが、複数の補強パネル１を予め連結（地組）してから、コンクリート面Ｃに設置してもよい。
前記実施形態では、接合部２３に接合シート７を配設する場合について説明したが、少なくとも一方の補強パネル１の繊維シート３が第一板材２よりも側方に張り出している場合には、補強パネル１の繊維シート３同士を重ねることで、連結してもよい。

１ 補強パネル
２ 第一板材
２１ 開口部
２２ アンカー孔
３ 繊維シート
４ 第二板材
４１ アンカー孔
４２ 注入孔
４３ 空気抜き孔
５ シール材
６ アンカー
７ 接合シート
８ 接合部材
９ 接着剤（充填材）
Ｃ コンクリート面

Claims (6)

1. 第一板材と、繊維シートと、第二板材とが順に積層されてなる補強パネルであって、
   前記第一板材に開口部が形成されているとともに、前記繊維シートが前記開口部において裏面側に露出しており、
   前記第一板材および前記繊維シートが、前記第二板材よりも側方に張り出していることを特徴とする、補強パネル。
2. 前記第一板材が、枠状であることを特徴とする、請求項１に記載の補強パネル。
3. 前記第一板材に複数の開口部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の補強パネル。
4. 複数の請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の補強パネルをコンクリートに接着するコンクリート構造物の補強方法であって、
   隣り合う補強パネルの第一板材の端面同士を突き合わせた状態で、両補強パネルを前記コンクリートに固定する作業と、
   前記第一板材の前記第二板材から張り出した部分の表面において、前記繊維シート同士を連結する作業と、
   前記隣り合う補強パネルの前記第二板材同士の間に接合部材を接着する作業と、
   前記開口部に充填材を注入する作業と、を備えていることを特徴とする、コンクリート構造物の補強方法。
5. 前記第二板材に注入孔が形成されており、前記注入孔から前記開口部に前記充填材を注入することを特徴とする、請求項４に記載のコンクリート構造物の補強方法。
6. 前記第一板材と前記コンクリートとの間にシール材を介設することを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のコンクリート構造物の補強方法。

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