JP7137606B2

JP7137606B2 - 土塗り壁の補修方法

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Publication number: JP7137606B2
Application number: JP2020187657A
Authority: JP
Inventors: 正晃西; 寛外舘; 恒久松浦
Original assignee: Hazama Ando Corp
Current assignee: Hazama Ando Corp
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: JP2021036124A

Description

特許法第３０条第２項適用平成２８年７月２０日に発行された建築学会大会学術講演梗概集にて発表

本発明は、伝統木造建築における、損傷した土塗り壁の補修方法に関する。

地震等によって損傷を受けた土塗り壁の補修方法として、層間変形角１／５０ｒａｄ程度の損傷が軽微な場合には、損傷部分のみをはつり取り、数層に分けて、ガラス繊維ネットを挟み込みながら壁土を塗りつける方法がある（非特許文献１）。この補修方法は、元の土塗り壁と同等の構造強度を得ることができるとされている。

層間変形角１／１０ｒａｄ以上の大変形を受けた土塗り壁の補修方法は、既存の壁土を全て除去し再度壁土として練り直し、損傷した貫や小舞下地を補修した上で、新築時と同様の手順で壁を塗る方法を採用する場合が主であった（非特許文献２）。

國分直輝、外４名、「歴史的町並みの地震防災対策に関する研究その７土蔵造耐力壁の補修方法とその効果」、日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２０１５年９月、日本建築学会、２０１５年、Ｐ４９５－Ｐ４９６、山之内隆志、外４名、「歴史的町並みの地震防災対策に関する研究その８大変形を受けた土塗壁の補修効果に関する実験的検証」、日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２０１５年９月、日本建築学会、２０１５年、Ｐ４９７－Ｐ４９８

ところで、非特許文献１に開示された補修方法では、壁面に生じたひび割れはほとんど閉じているので、ひび割れに補修材を注入することが困難である。また、ひび割れに補修材を注入できた場合でも、土塗り壁下地との界面強度が小さく、せん断力に抵抗できずに補修部分が剥離し、せん断強度を発揮できない。従って、このような補修方法では、土塗り壁の構造強度は十分に回復できない。

また、非特許文献２に開示された補修方法では、土塗り壁の構造強度は大きく回復するが、既存の壁土を全て除去し再度壁土として練り直し、損傷した貫や小舞下地を補修した上で、新築時と同様の手順で壁を塗るので、仕上がりまでに相当の時間を要する。従って、早急に復旧する必要がある場合には、この方法の採用は困難である。

そこで、本発明の目的は、損傷した土塗り壁の構造強度を回復させることができる、工期の短い土塗り壁の補修方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の土塗り壁の補修方法は、外周部材と土塗り壁との間に生じた空隙を拡幅し、拡幅された前記空隙の前記土塗り壁側の端面の隅角部を面取する空隙拡幅工程と、拡幅された前記空隙に、荒壁土と消石灰と水とを混合してなる補修材を注入する補修材注入工程と、からなることを特徴とする。

上述した土塗り壁の補修方法に、前記土塗り壁に生じた亀裂の補修を行うため、前記亀裂の延びる方向に沿って所定間隔で、前記土塗り壁の荒壁内に到達する深さの複数の注入孔を穿孔する注入孔穿孔工程と、前記亀裂の断面を整形する工程と、前記亀裂と前記注入孔とに前記補修材を注入する補修材注入工程とを、さらに付加することが好ましい。

本発明によれば、損傷した土塗り壁の構造強度を大きく回復させつつ、工期の短い土塗り壁の補修を行うことができる。

本発明の土塗り壁の補修方法の補修方法の一実施形態の作業工程のフローチャート。（ａ）は、土塗り壁の補修方法の外部補修工程の工程（１）及び工程（２）を示した正面図、（ｂ）は、同平面断面図。（ａ）は、土塗り壁の補修方法の外部補修工程の工程（１）の空隙拡幅部分の拡大平面断面図、（ｂ）は、Ｖカット部分の拡大平面断面図。（ａ）は、土塗り壁の補修方法の外部補修材注入工程を示した正面図、（ｂ）は、同平面断面図。

以下、本発明に係る土塗り壁の補修方法及び同方法に用いる補修材について、図１～図５及び表１、表２を参照して説明する。

図１は、本発明に係る土塗り壁の補修方法の一実施形態の作業工程のフローチャートである。この土塗り壁の補修方法は、大きく、土塗り壁の外周に発生する隙間の補修、壁面に発生した亀裂部分などの軽度な損傷を補修する作業工程（外部補修工程：軽度損傷補修工程）と、外部補修工程と壁内部に達する重度の損傷を補修する作業工程（内部補修工程）とを合わせて行う作業工程（重度損傷補修工程）とに大別される。土塗り壁の補修方法は、土塗り壁の損傷状況に応じて、軽度損傷補修工程、重度損傷補修工程等が適宜選択される。

［土塗り壁の補修方法］
上述したように、本実施形態に係る土塗り壁の補修方法では、外部補修工程について説明する。外部補修工程は、準備工程と、外部補修材注入工程とからなる。また、補修工程を終えた後、仕上工程を行う。以下、各工程について説明を行う。

（外部補修工程）
外部補修工程の準備工程は、工程（１）、工程（２）、工程（３）の３つに分かれている。
外部補修工程の工程（１）である空隙拡幅工程（図１：Ｓ１）は、図２各図及び図３（ａ）に示すように、外周部材１としての柱２及び横架材１０（土台３、梁４など）と、土塗り壁２０との間に生じた空隙３０の拡幅を行う工程である。図２（ｂ）に示すように、土塗り壁２０は、貫２１、小舞下地２２（間渡し竹２３、小舞竹２４）及びこれらに塗りつけられた荒壁２５と、荒壁２５に塗りつけられた中塗り２６とからなる。空隙拡幅工程Ｓ１では、補修材５０が空隙３０の奥までスムーズに注入できるようにするために、空隙３０の拡幅を行う。まず、土塗り壁２０の浮いた部分の壁土２８を除去する。壁土２８は、補修材５０として再利用することが望ましい。壁土２８を再利用することで、補修材５０と土塗り壁２０とがなじみやすくなる。図３（ａ）に示すように、中塗り２６部分の空隙３０は、一方の隅角部を削って面取３２を行い、荒壁２５と柱２との間の空隙３０への補修材５０の充填性を高めることが好ましい。荒壁２５と柱２との間の空隙３０は、幅Ｗがなるべく均一になるように拡幅３３を行う。

外部補修工程の工程（２）である注入孔穿孔工程（図１：Ｓ２）は、図２各図に示すように、土塗り壁２０の表面の亀裂３１に対して、亀裂３１に沿って所定の間隔をあけた注入孔６０，６０，…を穿孔する工程である。電動ドリルなどを用いて、土塗り壁２０の表面の亀裂３１に、注入孔６０，６０，…を所定の間隔で、荒壁２５内の貫や小舞下地２２の手前の深さまで穿孔する（図２（ｂ））。注入孔６０，６０，…の間隔は、亀裂３１の長さや深さ、幅などに応じて適宜決定する。注入孔６０の直径は、１０～２０ｍｍ程度が好ましい。また、図３（ｂ）に示すように、土塗り壁２０の亀裂３１に、断面がＶ字形となるように削って整形（以下、Ｖカット３４と呼ぶ）を行うことが好ましい。

外部補修工程の工程（３）は、注入工程前の補助工程であり、補修材５０の注入に先立って、拡幅した空隙３０及びその周囲、注入孔６０，６０，…及びその周囲に圧縮空気を送って清掃し、壁面調整に吸水調整材（ＮＳハイフレックス等）を用い、すなわち適用することが好ましい。清掃を行うことで補修材５０の浮きや剥落を防止することができる。吸水調整材を適用する手段としては、具体的には塗布、注入、噴霧することができる。これにより、塗りつけた補修材５０の水分が急激に土塗り壁２０に吸水されることを抑制し、ドライアウトを防止し、補修材５０と土塗り壁２０との接着耐久性を長期保持できる。

外部補修材注入工程（図１：Ｓ３，Ｓ４）は、図４各図に示すように、土塗り壁２０の外周部、すなわち拡幅した空隙３０と、土塗り壁２０に生じた亀裂３１と穿孔された注入孔６０，６０，…とに、補修材５０を注入する工程である。吸水調整材の養生期間が経過した後、足踏み式ポンプ、手動式ポンプ等を使用して補修材５０を注入する。本実施形態では、補修材５０は、荒壁土と消石灰（炭酸カルシウム）とを主成分としており、高性能ＡＥ減水剤等の流動化剤を添加して、注入に必要な流動性を確保するとともに収縮率を小さくすることが好ましい。

（仕上げ工程）
仕上げ工程は、土塗り壁２０の表面の仕上げをする工程である。土塗り壁２０の表面は、補修材５０と古い塗壁とが混在しているので、土塗り壁２０の表面全体に仕上げを施して土塗り壁２０の表面のムラを目立たなくすることが好ましい。中塗りで仕上げてもよいし、漆喰等で仕上げてもよい。

本実施形態によると、外周部材（柱２及び土台３、梁４などの横架材１０）と土塗り壁２０との間に生じた空隙３０を拡幅し、また、土塗り壁２０の亀裂３１に注入孔６０，６０，…を穿孔し、亀裂３１と注入孔６０，６０，…とに補修材５０を注入するので、注入孔６０に注入された補修材５０と土塗り壁２０とのかみ合わせ効果によりせん断変形を抑制できる。従って、損傷した土塗り壁２０の構造強度を大きく回復させつつ、工期の短い土塗り壁の補修を行うことができる。

［土塗り壁の補修材］
上述した土塗り壁２０の補修方法に使用する補修材５０は、荒壁土と水酸化カルシウム（消石灰）と水との混合材料である。荒壁土は、本実施形態では愛知県産の荒壁用粘土を使用した。水酸化カルシウムは、セメントを使用した場合と同等のせん断強度を有するので、補修材５０の強度を向上させることができ、補修した土塗り壁２０の強度を高めることができる。強度増加をさらに要する場合は、水酸化カルシウムに代えて、普通セメントを使用してもよい。

補修材５０の荒壁土と水酸化カルシウムとは、体積比で９０：１０～５０：５０の範囲とする。荒壁土が９０％より多いと、補修材５０の強度が低下し、水酸化カルシウムが５０％よりも多いと、補修材５０が練り混ぜ性状が悪くなる。水の混合体積比は、０．５以下が好ましい。水の体積比がこの値を超えると、補修材５０はダレを生じ、また、乾燥収縮が大きくなり、ひび割れを生じやすくなる。また、補修材５０の練り混ぜを十分に行うために、高性能ＡＥ減水剤等の流動化剤を添加するとよい。

以下、実施例に適用するための各試験の概要を示す。
［土塗り壁の補修材の実験］
（補修材の材料試験）
補修材の選定に当たって、補修材の材料試験を行った。材料の選定では、現場で補修材の調合を行う左官職人が使い慣れた材料であること、文化財などに適用できるように主材料が伝統材料であることに加えて、十分な強度を有すること、低収縮であること、及びひび割れ部分への注入が可能な流動性があることを条件とした。

補修材単体の特性を確認するために長さ変化試験を行った。長さ変化試験は型枠の内法寸法（４０×４０×１６０ｍｍ）を基準とした収縮率を求めた。

補修材は、表１の１－１から３－３に示す８ケースで、各ケースとも主材料は荒壁用の原土、流動性を得るための混和剤は高性能ＡＥ減水剤とした。硬化材は、用いない（荒壁土単体）・消石灰・普通セメントの３種類とし、硬化材を用いない荒壁土単体は水量、消石灰混合は消石灰置換率、普通セメント混合は水セメント比Ｗ／Ｃをパラメータとした。なお、ケース０は補修材なしの場合である。

（長さ変化試験、強度試験）
表２に４週材齢時における長さ変化試験（収縮率）、圧縮強度、せん断強度試験結果を示す。各値は３供試体の平均値である。

(1)長さ変化試験
収縮率は、荒壁土単体、消石灰混合、セメント混合の順で大きかった。荒壁土単体の密度は、乾燥収縮によって他のケースよりも大きくなった。

(2)強度試験
補修面の強度を確認するために、標準供試体モールドを用いた圧縮試験、平板試験体による補修面の一面せん断試験を実施した（表２参照）。一面せん断試験では、上下に分かれたせん断箱に供試体を納め、垂直方向に載荷した状態で、上箱または下箱に水平方向の力（せん断力）を加える。このとき、供試体に生ずる抵抗力を測定して、土のせん断強さおよびせん断応力とせん断変位の関係を求める。一面せん断試験の供試体は、３００×３００×９０ｍｍの木枠に荒壁土材料を詰めて成型した後、中央を切断して２分割し、自然乾燥させた。ひび割れを模擬した幅４ｍｍ程度の隙間を設けて供試体を型枠に取り付け、各種補修材により隙間の充填を行った。その際、接合面両面に吸水調整のためにハイフレックスを塗布した。なお、Ｃａｓｅ０は２分割しない、１枚板である。本実験は補修面のせん断強度を確認する試験であるため、接合部で必ず破壊が生じるように加力角度を設定した。

既往の研究によると本試験で採用した一面せん断試験方法は、供試体の縁端部以外では、せん断応力度τと垂直応力度σｎとは一定であり、さらに供試体の破壊時には、ひび割れが発生しており、応力分布は一様であると考えられるので、次式により実験結果を評価する。
τ＝Ｐｓｉｎθ／Ａ
Ｐ：荷重、θ：補修面の法線と加力方向とのなす角度、Ａ：補修面の面積（試験後破断面位置で測定した寸法）

せん断強度は、消石灰混合としたものは消石灰置換率が高いほど、またセメント混合としたものはＷ／Ｃが低いほど、高くなる結果となった。

塗り土壁の補修材に関する要素試験を行い、以下の結論を得た。
１）塗り土壁の補修材としては、可能な限り伝統材料を用いることが望ましいため、普通セメント混合に比べ若干収縮量が大きいが同等のせん断強度を有する消石灰混合の荒壁土を採用する。
２）消石灰置換率が高いほど収縮率は小さく、せん断強度は大きくなるが、置換率が高いと、流動性の調整が難しいことから、補修材の消石灰置換率は３０％とした。

なお、本発明は上述した実施形態及び実験例に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１外周部材
２柱
３土台
４梁
１０横架材
２０土塗り壁
２５荒壁
２６中塗り
３０空隙
３１亀裂
５０補修材
６０注入孔

Claims

外周部材と土塗り壁との間に生じた空隙を拡幅し、拡幅された前記空隙の前記土塗り壁側の端面の隅角部を面取する空隙拡幅工程と、
拡幅された前記空隙に、荒壁土と消石灰と水とを混合してなる補修材を注入する補修材注入工程と、
からなる土塗り壁の補修方法。
請求項１に記載された土塗り壁の補修方法の前記工程に、
前記土塗り壁に生じた亀裂の補修を行うため、前記亀裂の延びる方向に沿って所定間隔で、前記土塗り壁の荒壁内に到達する深さの複数の注入孔を穿孔する注入孔穿孔工程と、
前記亀裂の断面を整形する工程と、
前記亀裂と前記注入孔とに前記補修材を注入する補修材注入工程と、
がさらに付加された土塗り壁の補修方法。