(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断荷重の作用するコンクリート部材のせん断補強方法において、
製造したセメント系グラウト材に含まれる空気を排出する脱気工程と、
前記脱気工程にて脱気されたセメント系グラウト材を前記コンクリート部材に形成された孔内に充填する充填工程と、
断面形状が長手方向に沿って変化する部分を有する棒状の補強部材に、その全体を覆うように前記脱気工程にて脱気されたセメント系グラウト材を付着させるプレウエッティング工程と、
前記充填工程にて前記セメント系グラウト材が充填された前記孔内に、前記プレウエッティング工程により前記セメント系グラウト材が付着した前記補強部材を挿入する挿入工程と、
を備えることを特徴とするコンクリート部材のせん断補強方法。
【請求項２】
前記セメント系グラウト材は、フローが５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート部材のせん断補強方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコンクリート部材のせん断補強方法にて構築されたことを特徴とするコンクリート部材のせん断補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート部材に補強部材を埋設することにより、このコンクリート部材をせん断補強する方法及構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、ＢＯＸカルバートの外壁など面外方向にせん断力が作用するコンクリート部材のせん断補強を行う方法として、コンクリート部材内にせん断力により生じるひび割れと交わるように補強棒を埋設する方法がある。この方法によれば、コンクリート部材に作用するせん断力を補強棒に負担させることで、せん断補強を行うことができる。
【０００３】
このような補強棒を埋設する方法において、コンクリート部材にせん断力が作用すると、補強棒には引張力が作用するため、補強棒が引張力に抵抗できるように、補強棒をコンクリート部材に定着させる必要がある。このような定着を行う方法として、補強棒の端部に円盤状の定着材を取り付ける方法が知られている。かかる構成の補強棒に引張力が作用すると、引張力が定着材に伝達され、定着材の支圧面が前面（引張られる向きの前方の面）に存在するコンクリート部材を圧縮する。これにより、この補強棒は引張荷重に抵抗できる。また、この反力がコンクリートに伝達することにより、コンクリート部材のせん断破壊を防止することができる。
【０００４】
本願出願人らは、補強棒に定着材を取り付ける方法として、補強棒に、図１１（Ａ）に示すようなねじ鉄筋２１１を用い、図１１（Ｂ）に示すように、定着材としてナット２１２をねじ鉄筋２１１に螺合させて取り付けた補強部材２１０を用いる方法を提案している。
【０００５】
この方法は、まず、補強部材２１０を埋設するための孔をコンクリート部材に形成し、次に、この孔にセメント系グラウト材を充填し、その後、孔内に補強部材を挿入する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７―２７８０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願出願人らは、特許文献１に記載の補強部材を孔内に挿入すると、定着材の挿入方向に対して背面（孔口側の面）側に空気溜まりが発生し、この空気溜まりが消滅することなく、そのままの状態でセメント系グラウト材が硬化してしまう場合が希にあるという知見を得た（図１２参照）。
【０００８】
この状態では、補強部材がセメント系グラウト材に完全に密着していないため、せん断補強材としての機能を充分に果たせない可能性がある。
【０００９】
そこで、本願出願人らは、定着材の背面側に空気溜まりが発生する現象について検討した。その結果を以下に説明する。
【００１０】
図１３（Ａ）に示すように、補強部材２１０を挿入すると、セメント系グラウト材及びこのセメント系グラウト材中の空気は、孔壁面と定着材２１２との狭い隙間を通過して孔口側へ移動することになる。この狭い隙間を通過する際に、セメント系グラウト材及びセメント系グラウト材中の空気は圧縮された状態になるとともに、その移動速度、すなわち通過速度が徐々に増加する。
【００１１】
その後、セメント系グラウト材及びセメント系グラウト材中の空気がその狭い隙間を抜けると、セメント系グラウト材及びセメント系グラウト材中の空気の移動速度は徐々に低下する。そして、定着材２１２の背面側（孔口側の面）に滞留しているセメント系グラウト材と速度差ができることにより渦が形成される。この渦による負圧によって、セメント系グラウト材中の空気は渦に引き寄せられ、定着材２１２の背面近傍に滞留する。さらに、この現象が連続して生じることにより、定着材２１２の背面側にはセメント系グラウト材中の空気が供給され、個々の空気が一体化して大きなものになる。その結果、図１４（Ｂ）に示すように、定着板２１２の背面側に空気溜まりが生じる。
【００１２】
なお、上述した定着材２１２の背面に空気溜まりが生じる現象を、図１４に示すように、セメント系グラウト材が充填された透明の筒内に補強部材２１０を挿入する実験によって確認した。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、プレグラウトされたセメント系グラウト材内に補強部材を挿入してもその周りに空気が溜まることなく、補強部材を確実に定着可能なコンクリート部材のせん断補強方法及びせん断補強構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、せん断荷重の作用するコンクリート部材のせん断補強方法において、
製造したセメント系グラウト材に含まれる空気を排出する脱気工程と、
前記脱気工程にて脱気されたセメント系グラウト材を前記コンクリート部材に形成された孔内に充填する充填工程と、
断面形状が長手方向に沿って変化する部分を有する棒状の補強部材に、その全体を覆うように前記脱気工程にて脱気されたセメント系グラウト材を付着させるプレウエッティング工程と、
前記充填工程にて前記セメント系グラウト材が充填された前記孔内に、前記プレウエッティング工程により前記セメント系グラウト材が付着した前記補強部材を挿入する挿入工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明において、前記セメント系グラウト材は、フローが５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下であることとしてもよい。
【００１６】
本発明のコンクリート部材のせん断補強構造は、上述したコンクリート部材のせん断補強方法にて構築されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プレグラウトされたセメント系グラウト材内に補強部材を挿入してもその周りに空気が溜まることなく、補強部材を確実に定着可能なコンクリート部材のせん断補強方法及びせん断補強構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】せん断補強構造により補強された板状の鉄筋コンクリート部材を示す図であり、（Ａ）は厚さ方向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ断面図である。
【図２】補強部材を示す図であり、（Ａ）は補強部材全体を示す図、（Ｂ）は補強部材を構成するねじ鉄筋を示す図である。
【図３】せん断補強構造の構築工程を示す図である。
【図４】モルタルの脱気作業を示す図である。
【図５】補強部材をモルタル内に浸した状態を示す図である。
【図６】バイブレーターをかけている状態を示す図である。
【図７】補強部材をモルタル内から引き揚げている状態を示す図である。
【図８】補強部材をモルタル内から引き揚げている状態を示す図である。
【図９】コンクリート部材本体内に補強部材を挿入する状態を示す図である。
【図１０】補強部材の他の実施例を示す図であり、（Ａ）背面側がテーパー状のナットを備えた補強部材を示す図、（Ｂ）はねじ鉄筋の径よりもやや大きい径のナットを備えた補強部材を示す図である。
【図１１】従来の補強部材を示す図であり、（Ａ）は補強部材全体を示す図、（Ｂ）は補強部材を構成するねじ鉄筋を示す図である。
【図１２】定着板の背面に空気が溜まり、そのままセメント系グラウト材が硬化した状態を示す図である。
【図１３】定着板の背面に空気が溜まる状態を示す図であり、（Ａ）は補強部材の先端部を孔内に挿入した状態を示す図、（Ｂ）は補強部材を孔底まで挿入した状態を示す図である。
【図１４】空気溜まりが発生する現象を実験で確認している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図１は、せん断補強構造１により補強された板状の鉄筋コンクリート部材１０を示す図であり、（Ａ）は厚さ方向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ―Ｂ断面図である。
【００２１】
同図に示すように、鉄筋コンクリート部材１０は、コンクリート部材本体１２と、コンクリート部材本体１２の表裏面の近傍に埋設された主鉄筋１１と、表裏面の近傍に主鉄筋１１と直交するように埋設された配力筋１３と、を備える。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、鉄筋コンクリート部材１０に、板厚方向にせん断力Ｐが作用すると、同図に一点鎖線で示すような斜めひび割れ面が発生する。
【００２３】
せん断補強構造１は、このような斜めひび割れ面に当たる面と交差するように棒状の補強部材３０が埋設されてなる。
【００２４】
図２は、補強部材３０を示す図であり、（Ａ）は補強部材３０全体を示す図、（Ｂ）は補強部材３０を構成するねじ鉄筋３１を示す図である。
【００２５】
同図に示すように、補強部材３０は、両端に螺条が形成された螺条部３５を備えるねじ鉄筋３１と、このねじ鉄筋３１の螺条部３５に夫々螺合する中央側のナット３２及び端部側のナット３３と、とからなる。
【００２６】
ねじ鉄筋３１は、その両端から所定の範囲に設けられた２つの螺条部３５と、螺条部３５の間に挟まれた外周面に螺条が形成されていない中央部３６とを備える。補強部材３０は、中央側のナット３２をねじ鉄筋３１の螺条部３５に螺合させ、中央部３６に向けて回転しなくなるまで締め付け、さらに、ねじ鉄筋３１の両端部にナット３３を螺条部３５に螺合させることにより形成される。
【００２７】
次に、上述したせん断補強構造１の構築方法を施工手順に従って説明する。
【００２８】
図３は、せん断補強構造１の構築工程を示す図である。同図に示すように、製造工程Ｓ１０から挿入工程Ｓ５０までを実施することにより、せん断補強構造１を構築する。以下、各工程について説明する。
【００２９】
まず、製造工程Ｓ１０を実施する。この工程では、水とセメントと砂とを混合してモルタル４０（セメント系グラウト材に相当）を製造する。
【００３０】
モルタル４０を製造する際は、まず、セメント、砂をそれぞれ所定の量だけミキサに投入して、セメントと砂とを練り混ぜる。次に、水を投入して更に練り混ぜることにより、モルタル４０を製造する。なお、必要に応じて、混和剤を配合してもよい。
【００３１】
本実施形態では、製造したモルタル４０のフローが５０ｍｍ以上９０ｍｍ以下となるようにセメント、砂及び水を配合した。
【００３２】
次に、脱気工程Ｓ２０を実施する。この工程では、モルタル４０内の空気を外へ排出する。
【００３３】
図４は、モルタル４０の脱気作業を示す図である。本図に示すように、モルタル４０内の空気量をモルタルエアメーター（図示しない）で測定しながら、バイブレーター６１でモルタル４０を振動させて、空気量が所定の値以下になるまで脱気する。
【００３４】
次に、充填工程Ｓ３０を実施する。この工程では、コンクリート部材本体１２に形成された孔１４内に、脱気工程Ｓ２０で脱気したモルタル４０を孔口から溢れ出るまで充填する。
【００３５】
次に、プレウエッティング工程Ｓ４０を実施する。この工程では、図５に示すように、補強部材３０を脱気工程Ｓ２０で脱気したモルタル４０内に浸すことにより、補強部材３０の全体を覆うようにモルタル４０を付着させる。
【００３６】
図６は、バイブレーター６１をかけている状態を示す図である。同図に示すように、補強部材３０をモルタル４０内に浸したまま、補強部材３０の周囲のモルタル４０をバイブレーター６１で振動させてもよい。
【００３７】
これにより、補強部材３０をモルタル４０に浸す際に、補強部材３０と一緒にモルタル４０内に連行された空気をモルタル４０の外に排出するとともに、補強部材３０の隅々までモルタル４０を付着させることができる。
【００３８】
図７及び図８は、補強部材３０をモルタル４０内から引き揚げている状態を示す図である。両図に示すように、補強部材３０をモルタル４０内から引き揚げる。引き揚げられた補強部材３０は、モルタル４０で覆われている。
【００３９】
なお、本実施形態では、モルタル４０内に補強部材３０を浸したが、これに限定されるものではなく、ハケ等で補強部材３０にモルタル４０を塗布してもよい。
また、補強部材３０全体にモルタル４０を塗布するのではなく、定着材となるナット３２、３３の周辺にのみモルタル４０を塗布することとしてもよい。
【００４０】
次に、挿入工程Ｓ５０を実施する。この工程では、図９に示すように、モルタル４０で覆われた補強部材３０を、モルタル４０で充填されたコンクリート部材本体１２の孔１４内に挿入する。
【００４１】
完全に補強部材３０を挿入したら、孔口をモルタル４０で間詰めして、モルタル４０が所定の強度になるまで養生する。
【００４２】
上述したせん断補強方法によれば、脱気工程Ｓ２０を実施するので、製造工程Ｓ１０でモルタル４０内に空気が混入したとしても、その空気を排出することができる。これにより、モルタル４０中にほとんど空気が存在しなくなるので、補強部材３０の挿入によるナット３２、３３背面での空気溜まりの発生を防止することができる。
【００４３】
また、モルタル４０内への空気の混入は、モルタル４０製造時の撹拌によって生じるものであり、本願発明の脱気工程Ｓ２０は、モルタル４０を撹拌するのではなく、振動させることから、脱気工程Ｓ２０によって、モルタル４０内に新たに空気が混入されるおそれはない。
【００４４】
また、プレウエッティング工程Ｓ４０を実施せずに、補強部材３０をコンクリート部材本体１２内に挿入すると、補強部材３０の挿入とともに、モルタル４０で充填された孔１４内に空気を連行してしまうおそれが生じる。本願発明のプレウエッティング工程Ｓ４０はこの空気の連行を防ぐために実施するものであり、補強部材３０にモルタル４０を塗布してその外形の形状をなだらかにすることにより、孔１４内への挿入時における空気の連行を抑制することができる。
【００４５】
さらに、プレウエッティング工程Ｓ４０により、補強部材３０のすべての面にモルタル４０が付着しており、これが孔１４内にあらかじめ充填されているモルタル４０と一体化するので、補強部材３０を確実にコンクリート部材本体１２に定着することができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、セメント系グラウト材としてモルタル４０を製造する場合について説明したが、モルタル４０に限定されるものではなく、水とセメントとからなるセメントミルク、水とセメントと骨材とからなるコンクリートでもよい。また、これらに混和剤が含まれていてもよい。
【００４７】
なお、本実施形態においては、ナット３２の径とねじ鉄筋３１の径との差が大きく、断面形状が長手方向に急激に変化する補強部材３０を用いた場合について説明したが、断面形状が長手方向に緩やかに変化する補強部材を用いてもよい。例えば、異形鉄筋や、図１０（Ａ）に示すように、背面側がテーパー状のナット７１を備えた補強部材７０や、図１０（Ｂ）に示すように、ねじ鉄筋３１の径よりもやや大きい径のナット８１を備えた補強部材８０を用いてもよい。
補強部材７０、８０等のように、断面形状が長手方向に緩やかに変化するものを用いた場合には、ナット７１、８１の背面側に空気は溜まりにくいため、本実施形態で説明したプレウエッティング工程Ｓ４０を省いてもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、充填工程Ｓ３０の後にプレウエッティング工程Ｓ４０を実施したが、この順番に限定されるものではなく、プレウエッティング工程Ｓ４０の後に充填工程Ｓ３０を実施したり、両工程Ｓ３０、Ｓ４０を並行して実施したりしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  せん断補強構造
１０  鉄筋コンクリート部材
１１  主鉄筋
１２  コンクリート部材本体
１３  配力筋
１４  孔
３０  補強部材
３１  ねじ鉄筋
３２  ナット
３３  ナット
３５  螺条部
３６  中央部
４０  モルタル
６１  バイブレーター
７０  補強部材
７１  ナット
８０  補強部材
８１  ナット
Ｓ１０  製造工程
Ｓ２０  脱気工程
Ｓ３０  充填工程
Ｓ４０  プレウエッティング工程
Ｓ５０  挿入工程
【図１】
0005609296.tif 000002
【図２】
0005609296.tif 000003
【図３】
0005609296.tif 000004
【図４】
0005609296.tif 000005
【図５】
0005609296.tif 000006
【図６】
0005609296.tif 000007
【図７】
0005609296.tif 000008
【図８】
0005609296.tif 000009
【図９】
0005609296.tif 000010
【図１０】
0005609296.tif 000011
【図１１】
0005609296.tif 000012
【図１３】
0005609296.tif 000013
【図１２】
0005609296.tif 000014
【図１４】
0005609296.tif 000015