(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物間を接合する方法であって、線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を接合部コンクリートに設け、前記継手部材を加熱することにより前記接合部コンクリートにプレストレスを付与することを特徴とするコンクリート構造物間の接合方法。
【請求項２】
接合鉄筋を突出させた一対のコンクリート構造物の双方の前記接合鉄筋を突き合わせ、
突き合わせた前記接合鉄筋の双方に跨がるように線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を前記接合鉄筋の延在方向に沿って配設し、
前記接合鉄筋および前記継手部材全体を覆うように接合部コンクリートを打設するとともに、
前記継手部材に通電加熱して少なくとも一種の繊維を膨張させることで他の少なくとも一種の繊維に引張力を付与し、
前記接合部コンクリート硬化後に通電を停止して前記他の少なくとも一種の繊維への引張力を開放することでプレストレスを前記接合部コンクリートに付与して前記コンクリート構造物間を接合することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物間の接合方法。
【請求項３】
前記継手部材は、炭素繊維とガラス繊維とが一体となった複合繊維からなり、
前記継手部材の炭素繊維に通電加熱してガラス繊維を膨張させることで炭素繊維に引張力を付与し、
前記接合部コンクリート硬化後に通電を停止して炭素繊維への引張力を開放することでプレストレスを前記接合部コンクリートに付与して前記コンクリート構造物間を接合することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート構造物間の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物間の接合方法に関し、特に、接合部にプレストレスを導入するコンクリート構造物間の接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート構造物の耐久性および水密性を確保するにはプレストレス導入が有効であるが、ＰＣ鋼線等の配置・定着金具の設置・緊張・グラウト等の煩雑な工程を必要とし、ＰＣ鋼線の防錆処置や定着部の処理を配慮すると水中あるいは地中構造物への適用は極めて困難である。
【０００３】
また、水中構造物のうち浮遊構造物においては、鋼製によるものが主体に検討されており（例えば、特許文献１参照）、コンクリート製（ＲＣ・ＰＣ・鋼製とのハイブリッド等）は、その結合の煩雑さおよび波浪による繰り返し荷重に対する耐性の問題や、耐久性を確保するために配筋に対し多大な被りが必要なために軽量化が困難である等の問題があった。
【０００４】
一方、従来のＦＲＰ補強筋においては、ガラス繊維、炭素繊維やアラミド繊維のそれぞれに熱硬化性樹脂ビニルエステルを含浸させ積層したものはあるが、異なった繊維を複合したハイブリッド構造のものは一般に使用されていない。
【０００５】
この異なった繊維を複合したハイブリッド構造に関し、本発明者は、既に特願２０１０−２２２４９に示すハイブリッドＦＲＰ補強筋およびプレストレス導入方法を提供している。このハイブリッドＦＲＰ補強筋は、線膨張率が異なる二種の繊維（炭素繊維、ガラス繊維）を複合した棒状体からなる。このハイブリッドＦＲＰ補強筋をコンクリートなどの硬化体に埋設して通電加熱すると、ガラス繊維が膨張して炭素繊維に引張力を付与する。硬化体の硬化後に通電を停止して炭素繊維への引張力を開放することにより、硬化体にプレストレスを導入することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９５５１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このため、コンクリート構造物間を容易に接合でき、かつ、耐食性・耐久性に優れた接合構造を実現可能な技術の開発が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンクリート構造物間を容易に接合でき、かつ、耐食性・耐久性に優れた接合構造を実現可能なコンクリート構造物間の接合方法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】
【０００９】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るコンクリート構造物間の接合方法は、コンクリート構造物間を接合する方法であって、線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を接合部コンクリートに設け、前記継手部材を加熱することにより前記接合部コンクリートにプレストレスを付与することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るコンクリート構造物間の接合方法は、上述した請求項１において、接合鉄筋を突出させた一対のコンクリート構造物の双方の前記接合鉄筋を突き合わせ、突き合わせた前記接合鉄筋の双方に跨がるように線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を前記接合鉄筋の延在方向に沿って配設し、前記接合鉄筋および前記継手部材全体を覆うように接合部コンクリートを打設するとともに、前記継手部材に通電加熱して少なくとも一種の繊維を膨張させることで他の少なくとも一種の繊維に引張力を付与し、前記接合部コンクリート硬化後に通電を停止して前記他の少なくとも一種の繊維への引張力を開放することでプレストレスを前記接合部コンクリートに付与して前記コンクリート構造物間を接合することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係るコンクリート構造物間の接合方法は、上述した請求項２において、前記継手部材は、炭素繊維とガラス繊維とが一体となった複合繊維からなり、前記継手部材の炭素繊維に通電加熱してガラス繊維を膨張させることで炭素繊維に引張力を付与し、前記接合部コンクリート硬化後に通電を停止して炭素繊維への引張力を開放することでプレストレスを前記接合部コンクリートに付与して前記コンクリート構造物間を接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンクリート構造物間を接合する方法であって、線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を接合部コンクリートに設け、前記継手部材を加熱することにより前記接合部コンクリートにプレストレスを付与するので、コンクリート構造物間を容易に接合でき、かつ、耐食性・耐久性に優れた接合構造を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係るコンクリート構造物間の接合方法の実施例を示す概略フローチャート図である。
【図２】図２は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の一例を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は横断面図である。
【図３】図３は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の他の一例を示す横断面図である。
【図４】図４は、半没水型の中空コンクリート構造体ユニットの側断面図である。
【図５】図５は、ユニットの仮接合工程を説明する側断面図である。
【図６】図６は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋（継手部材）の引き出し工程を説明する側断面図である。
【図７】図７は、接合部コンクリートの側断面図である。
【図８】図８は、接合部コンクリートの平面断面図である。
【図９】図９は、ユニットの下床版の接合端の施工完了時の側断面図である。
【図１０】図１０は、異形棒鋼の配筋平面図である。
【図１１】図１１は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の配置平面図である。
【図１２】図１２は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋（継手部材）の平面図である。
【図１３】図１３は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の加熱ポストテンション導入手順例を示す図である。
【図１４】図１４は、機械継手によるユニットの仮結合作業態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るコンクリート構造物間の接合方法の実施例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係るコンクリート構造物間の接合方法は、線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を、２つのコンクリート構造物間の結合部分に設ける接合部コンクリートまたはモルタル（以下、接合部コンクリート等という。）に埋設し（ステップＳ１）、この継手部材を加熱することにより（ステップＳ２）、接合部コンクリート等にプレストレスを付与するものである（ステップＳ３）。
【００１６】
継手部材は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋を用いることができる。このハイブリッドＦＲＰ補強筋１０は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、線膨張率が大きく異なる炭素繊維１２とガラス繊維１４を複合してなるハイブリッド構造のＦＲＰ補強筋であって、ガラス繊維１４の束に炭素繊維１２の束を螺旋巻きして構成してある。この形態で、棒状体１０ａに温度変化を与えて形状変化を発生させるものである。なお、図２の場合は炭素繊維をガラス繊維に螺旋巻きするだけで、炭素繊維とガラス繊維相互を接着一体化させていなくてもよい。
【００１７】
ガラス繊維１４は、非導電性の繊維であり、線膨張率は高く、加熱すると膨張する。一方、炭素繊維１２は、導電性の繊維であり、線膨張率は低く、加熱してもガラス繊維１４に比して殆ど膨張しないが、通電すると発熱する。
【００１８】
棒状体１０ａは、図２の螺旋巻きの構造に限らず、図３（ａ）に示すように、炭素繊維１２の束をガラス繊維１４で被覆して接着一体化した断面構造や、図３（ｂ）に示すような断面構造としてもよい。この図３の各形態では棒状体１０ａに温度変化を与えると内部応力と形状変化が発生する。
【００１９】
本発明に係るコンクリート構造物間の接合方法の継手部材としてハイブリッドＦＲＰ補強筋を用いる場合には、接合部コンクリート等を打設した直後からの養生期間に、炭素繊維に通電加熱してガラス繊維を温度膨張させ、ガラス繊維に比べてほとんど膨張しない炭素繊維にテンション（引張力）を加える（図３の場合）か、コンクリート硬化後の通電停止によるガラス繊維の収縮力によりガラス繊維にテンションを加える（図２の場合）。
【００２０】
このとき、接合部コンクリート等を水中養生等すれば温度上昇を抑えられる。このため、硬化後通電を停止し常温に戻してもこの水中養生等によって乾燥収縮を抑止すれば、炭素繊維に加わったテンションは残留したまま保持できることとなり、接合部コンクリート等にプレストレスを付与することができる。
【００２１】
このように、本発明によれば、接合部コンクリート等に埋設される継手部材に通電するだけで、コンクリート硬化後に接合部コンクリート等にプレストレスを加えることができる。したがって、コンクリート構造物間を容易に接合でき、かつ、耐食性・耐久性に優れた接合構造を実現することができる。
【００２２】
また、接合部コンクリート等のみならず、接合される２つのコンクリート構造物全体にハイブリッドＦＲＰ補強筋を埋設し、通電加熱によりコンクリート構造物全体にプレストレスを導入した構造とすることもできる。このようにすることで、例えば、波浪による繰り返し荷重に対して引張領域を発生させない水中構造物等をコンクリートによって容易に構築することできる。
【００２３】
なお、上記のハイブリッドＦＲＰ補強筋は耐久性に優れていることから、このハイブリッドＦＲＰ補強筋をＲＣ構造物の外周に配置しプレテンションを加えることでＲＣ構造物のひび割れを制御し、より少ない被りの配筋で耐久性を確保することで、水中ＲＣ構造物の軽量化も可能となる。
【００２４】
また、本発明による接合構造は、プレストレスコンクリートの優れた耐久性により、維持管理においてもほとんどメンテナンスフリーとなるので、ライフサイクルコストを大幅に低減することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、ひび割れを大幅に抑止したコンクリート構造物およびその接合構造の実現が可能となるので、原子力発電施設等の気密性が必要なコンクリート構造物や、大深度地中連続壁等の水密性が必要な構造物、地下構造物の底版と側壁の打継ぎ部の止水処理等あるいはＵＦＣ（超高強度鋼繊維補強コンクリート）床版の代替構造としても適用することができる。
【００２６】
次に、本発明を半没水型（浮体式）の中空コンクリート構造体ユニットの接合に適用する場合について図４〜図１０を参照しながら説明する。
【００２７】
図４に示すように、海上に浮かべた中空コンクリート構造体ユニット２０ａを海域の接合地点に曳航する。このユニット２０ａの上床版、下床版のコンクリートにはあらかじめハイブリッドＦＲＰ補強筋２２ａ、２４ａが埋設してあり、通電加熱によってプレストレスを導入してある。また、このユニット２０ａの接合端の上面には、結合を補助するスペーサ２８と、仮設結合に用いる機械継手２６とが設けてある。接合端の下床版のコンクリートの下端にはグラウトゴム型枠３０が設けてある。図外の中空コンクリート構造体ユニット２０ｂも同じ接合地点に曳航し、ユニット２０ａと突き合わせるように配置する。ユニット２０ｂも、ユニット２０ａと同様の構成としてある。
【００２８】
次に、図５に示すように、ユニット２０ａ、２０ｂの接合端同士を突き合わせて位置合わせをした後に、スペーサ２８を互いに結合し、クレーン３２の操作によって機械継手２６を用いてユニット２０ａ、２０ｂを仮結合する。
【００２９】
ここで、機械継手２６は、ユニット２０ａ、２０ｂの上床版上に設けた凹部と、両側に凸部を有する１個の凸状継手とからなり、この凸状継手をクレーン３２でユニット２０ａ、２０ｂの凹部に嵌め込み、隙間に鉄球を充填することによりユニット同士を仮結合することが可能である。なお、この仮結合作業は、図１４に示すような作業態様で行うことができる。
【００３０】
次に、図５に示すように、接合端を跨ぐように上床版の下側に型枠支保工３４を配置する。この型枠支保工３４の配置は浮力等を利用して行うことができる。配置した型枠支保工３４の上側の接合端間の隙間にコンクリートを打設する。なお、ユニット２０ａ、２０ｂの上床版の接合端からは異形鋼棒およびハイブリッドＦＲＰ補強筋２２ａ，２２ｂが突き出てあり、ハイブリッド補強筋２２ａと２２ｂにまたがってハイブリッド補強筋２２ｃを配設する。コンクリート打設後は、この打設コンクリート内に埋設されることとなる。ハイブリッドＦＲＰ補強筋２２ａ，２２ｂ，２２ｃを通電加熱することにより、ユニット２０ａ、２０ｂの上床版および接合部にプレストレスを導入する。
【００３１】
続いて、図６に示すように、接合部分をドライアップした後、作業員による引き出し作業によって、ユニット２０ａの凹部４０ａ内のハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ上に移動可能に配置していたハイブリッドＦＲＰ補強筋３８（継手部材）を接合端側に引き出し、ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａとハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ｂとにラップさせて結合する。
【００３２】
次に、ハイブリッドＦＲＰ補強筋３８（継手部材）と、ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａと、ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ｂとを通電加熱し、打設したコンクリートを養生する。こうすることで、ハイブリッドＦＲＰ補強筋のガラス繊維が加熱膨張し、ガラス繊維に比べてほとんど膨張しない炭素繊維にガラス繊維の膨張力によるテンション（引張力）を加え、プレストレスを導入する。あるいは、ガラス繊維が加熱膨張し、その後の温度低下においてガラス繊維にプレストレスが導入される。
【００３３】
図７は、このようにして形成される下床版の接合部の側断面図であり、図８は、平面図である。図７および図８に示すように、ユニット２０ａ、２０ｂの接合端にはそれぞれ凹部４０ａ、４０ｂが設けられ、各コンクリートに埋設されたハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ、２４ｂが突き出ている。凹部４０ａ、４０ｂにはコンクリート４２が注入される。
【００３４】
ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ上に移動可能に配置されたハイブリッドＦＲＰ補強筋３８は、コンクリートを打設する前にハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ、２４ｂを跨ぐように配置される。ハイブリッドＦＲＰ補強筋３８は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ、２４ｂと電気的に接続しており、電源ケーブル５０を介して電源５２から通電加熱可能としてある。図７に破線で示したＡ部分のハイブリッドＦＲＰ補強筋は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋へのテンション導入時に引張力が加わるため、断面を他の部分に比べ２倍にしてある。
【００３５】
なお、凹部４０ａ、４０ｂの上側部分のコンクリートには異形棒鋼４４ａ、４４ｂが埋設してあり、下側部分のコンクリートには異形棒鋼４６ａ、４６ｂが埋設してある。
【００３６】
次に、ユニット２０ａ、２０ｂの函内を排水して、異形棒鋼４４ａ、４４ｂをカップラ５４により接合する。
【００３７】
次に、図外のスペーサ２８と機械継手２６と型枠支保工３４とを撤去する。コンクリート４２が硬化するとプレストレスが残留する。このようにして、ユニット２０ａ、２０ｂを接合することができる。
【００３８】
次に、接合端の詳細について図９〜図１２を参照しながら説明する。
図９は、下床版の接合端の施工完了時の側断面図である。図１０は、異形棒鋼４４ａ、４４ｂの配筋平面図であり、図１１は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ、２４ｂの配置平面図である。図１２は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋３８の平面図である。
【００３９】
図９〜図１２に示すように、ハイブリッドＦＲＰ補強筋２４ａ、２４ｂ、３８は、直線部と蛇行部とからなるジグザグ状に構成してあることが分かる。
【００４０】
次に、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の加熱ポストテンション導入手順例について説明する。図１３は、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の加熱ポストテンション導入手順を示す概略斜視図である。図１３（ａ）に示すように、ハイブリッドＦＲＰ補強筋を搬入する。ハイブリッドＦＲＰ補強筋は折り畳み式のものでジグザグ状に配筋してある。端部電極５８、６０にはビニルエステルを含浸させてない。
【００４１】
図１３（ｂ）に示すように、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の配筋を行う。折り畳んであったハイブリッドＦＲＰ補強筋を開いて、ジグザグ状に配筋した補強筋の上に別途複数の棒状の補強筋を重ねて接続する。隣り合う端部電極５８、６０はキャプタイヤ等で接続する。
【００４２】
図１３（ｃ）に示すように、ハイブリッドＦＲＰ補強筋を埋設するようにコンクリート（不図示）を打設する。図１３（ｄ）に示すように、コンクリート（不図示）を養生し、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の端部電極５８、６０を電源に接続して通電加熱を行う。図１３（ｅ）に示すように、コンクリート硬化完了後に、ハイブリッドＦＲＰ補強筋の端部電極５８、６０を電源から外して通電停止する。このようにすることで、ハイブリッドＦＲＰ補強筋を介してコンクリートにプレストレスを付与することができる。
【００４３】
以上説明したように、本発明によれば、コンクリート構造物間を接合する方法であって、線膨張率が異なる少なくとも二種の繊維を複合してなる継手部材を接合部コンクリートに設け、前記継手部材を加熱することにより前記接合部コンクリートにプレストレスを付与するので、コンクリート構造物間を容易に接合でき、かつ、耐食性・耐久性に優れた接合構造を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係るコンクリート構造物間の接合方法は、コンクリート構造物間を容易に接合するのに有用であり、特に、耐食性・耐久性に優れた接合構造を実現するのに適している。
【符号の説明】
【００４５】
１０，３８  ハイブリッドＦＲＰ補強筋（継手部材）
１０ａ  棒状体
１２  炭素繊維
１４  ガラス繊維
２０ａ，２０ｂ  半没水型中空コンクリート構造体ユニット（コンクリート構造物）
２２ａ，２２ｂ  ハイブリッドＦＲＰ補強筋（上筋）
２４ａ，２４ｂ  ハイブリッドＦＲＰ補強筋（下筋）
２６  機械継手
２８  スペーサ
３０  グラウトゴム型枠
３２  クレーン
３４  型枠支保工
４０，４０ａ，４０ｂ  凹部
４２  コンクリート（接合部コンクリート）
４４ａ、４４ｂ  異形棒鋼（上側）（接合鉄筋）
４６ａ、４６ｂ  異形棒鋼（下側）（接合鉄筋）
４８  モルタル
５０  電源ケーブル
５２  電源
５４  カップラ
５８，６０  端部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005541524.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005541524.tif 000011
【図１１】
0005541524.tif 000012
【図１２】
0005541524.tif 000013
【図１３】
0005541524.tif 000014
【図１４】
0005541524.tif 000015