(57)【要約】【課題】鋼材とポリマー系モルタルによるモルタル層との間の接着強度をより高め、限界的な剪断荷重が作用する状況においても最大の耐力を発揮することができるようにする。【解決手段】橋桁１２０を構成する鋼材のウェブ１２１の表面に、エポキシ樹脂による接着剤層１６０を介して、ゴムラテックスモルタルによるモルタル層１５０を形成する。鋼材は、上フランジ１２２と下フランジ１２３とウェブ１２１を有したＨ形鋼であり、支点で支持された部分の上下フランジ間にリブ１２５が配設されており、ウェブの表面のうち、少なくともリブが配置された部分のフランジとリブとウェブとで画成される隅部の近傍のウェブの表面に、接着剤層が形成されている。【選択図】図２
2014218787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼構造物を構成する鋼材のウェブの表面に、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層を介して、ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層を形成したことを特徴とする鋼構造物の補修構造。
【請求項２】
上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、該梁が支点間に支持された鋼構造物の前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記支点によって支持された前記梁上の部分のウェブの４隅を含んだ枠状部分の表面に、前記接着剤層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼構造物の補修構造。
【請求項３】
上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、該梁が支点間に支持されると共に、前記支点によって支持された前記梁上の部分の前記上下フランジ間に補強部材として板状のリブが配設され、該リブの三辺が前記上下フランジ及びウェブに接合された鋼構造物の前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記リブが配置された部分の前記フランジとリブとウェブとで画成される隅部の近傍のウェブの表面に、前記接着剤層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼構造物の補修構造。
【請求項４】
前記ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さが、前記ウェブの健全状態からの減肉による強度低下を補償する強度を発現できる厚さ以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼構造物の補修構造。
【請求項５】
前記強度低下が、減肉する前の健全状態での前記ウェブの降伏耐力に対する減肉後の前記ウェブの降伏耐力の低下であることを特徴とする請求項４に記載の鋼構造物の補修構造。
【請求項６】
前記強度低下が、減肉する前の健全状態での前記ウェブの座屈最大耐力に対する減肉後の前記ウェブの座屈最大耐力の低下であることを特徴とする請求項４に記載の鋼構造物の補修構造。
【請求項７】
鋼構造物を構成する鋼材のウェブの表面に、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層を形成し、その上にゴム系ポリマーモルタルを吹き付けてモルタル層を形成することを特徴とする鋼構造物の補修方法。
【請求項８】
上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、前記梁が支点間に支持された鋼構造物の前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記支点によって支持された前記梁上の部分のウェブの４隅を含んだ枠状部分の表面に、前記接着剤層を形成した上で、その上にゴム系ポリマーモルタルを吹き付けてモルタル層を形成することを特徴とする請求項７に記載の鋼構造物の補修方法。
【請求項９】
上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、該梁が支点間に支持されると共に、前記支点によって支持された前記梁上の部分の前記上下フランジ間に補強部材として板状のリブが配設され、該リブの三辺が前記上下フランジ及びウェブに接合された鋼構造物の前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記リブが配置された部分の前記フランジとリブとウェブとで画成される隅部の近傍のウェブの表面に、前記接着剤層を形成した上で、その上にゴム系ポリマーモルタルを吹き付けてモルタル層を形成することを特徴とする請求項７に記載の鋼構造物の補修方法。
【請求項１０】
前記モルタル層を形成するに当たり、減肉する前の健全状態での前記ウェブの降伏耐力に対する減肉後の前記ウェブの降伏耐力の低下を算出し、その降伏耐力の低下を補償するのに必要な前記ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを算出して、その算出した厚さ以上に前記モルタル層を形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の鋼構造物の補修方法。
【請求項１１】
前記モルタル層を形成するに当たり、減肉する前の健全状態での前記ウェブの座屈最大耐力に対する減肉後の前記ウェブの座屈最大耐力の低下を算出し、その座屈最大耐力の低下を補償するのに必要な前記ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを算出して、その算出した厚さ以上に前記モルタル層を形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の鋼構造物の補修方法。
【請求項１２】
前記モルタル層を形成するに当たり、前記ウェブの減肉厚さと剪断弾性係数との積を前記モルタル層の剪断弾性係数で除した値以上に前記モルタル層を形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の鋼構造物の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼構造物の劣化部分を補修した補修構造及びその補修構造を得るための補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁などの鋼材で形成された構造物（以下、「鋼構造物」とも称する。）は、腐食や繰り返し荷重などで、年月を経るに従い劣化する。従来の劣化対策として、特許文献１に、構造物の表面にポリマー系モルタルを吹き付けてモルタル層を形成する補修方法が開示されている。
【０００３】
この補修方法によれば、普通モルタルに比べて接着強度が５倍以上のポリマー系モルタルを吹き付けることによって鋼とモルタル層を強く一体化することができるので、鋼構造物の初期剛性を向上させることができる。また、ポリマー系モルタルは普通モルタルに比べて透水性が１／１０以下であるから、鋼構造物の遮水性を高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８４５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ポリマー系モルタルは接着強度が高く、鋼材の表面に単に吹き付けるだけで、鋼材に対しモルタル層を強く一体化することができるものの、構造物の支点周りについては、特に曲げモーメントに比べて剪断力が卓越するため、鋼材が降伏する使用限界状態や鋼構造物が座屈する終局限界状態において、鋼とモルタル層の境界部に剥離が生じる懸念があった。すなわち、構造物の支点周りでは、鋼とモルタル層の境界部に応力が集中するため、たとえ接着強度の高いポリマー系モルタルを用いていても、その接着力に頼るだけでは限界状態においてモルタル層の剥離に対する強度が不十分であった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、鋼材とポリマー系モルタルによるモルタル層との間の接着強度をより高めることができ、使用限界状態および終局限界状態においても、最大の耐力を発揮することのできる鋼構造物の補修構造及び補修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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の鋼構造物の補修構造は、鋼構造物を構成する鋼材のウェブの表面に、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層を介して、ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層を形成したことを特徴とする。
これによれば、ウェブの表面に形成したゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層を鋼材に対し強く一体化させることができる。
【０００８】
また、前記の補修構造において、鋼構造物が、上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、該梁が支点間に支持された鋼構造物である場合には、前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記支点によって支持された前記梁上の部分のウェブの４隅を含んだ枠状部分の表面に、前記接着剤層が形成されているのが好ましい。
【０００９】
また、前記の補修構造において、鋼構造物が、上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、該梁が支点間に支持されると共に、前記支点によって支持された前記梁上の部分の前記上下フランジ間に補強部材として板状のリブが配設され、該リブの三辺が前記上下フランジ及びウェブに接合された鋼構造物である場合には、前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記リブが配置された部分の前記フランジとリブとウェブとで画成される隅部の近傍のウェブの表面に、前記接着剤層が形成されているのが好ましい。
【００１０】
また、前記の補修構造において、前記ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さは、ウェブの健全状態からの減肉による強度低下を補償する強度を発現できる厚さ以上に設定されていることが好ましい。
【００１１】
その強度低下としては、減肉する前の健全状態での前記ウェブの降伏耐力に対する減肉後の前記ウェブの降伏耐力の低下、あるいは、減肉する前の健全状態での前記ウェブの座屈最大耐力に対する減肉後の前記ウェブの座屈最大耐力の低下を基準に用いるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の鋼構造物の補修方法は、鋼構造物を構成する鋼材のウェブの表面に、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層を形成し、その上にゴム系ポリマーモルタルを吹き付けてモルタル層を形成することを特徴とする。
これによれば、ゴム系ポリマーモルタルを吹き付けて構成したモルタル層を鋼材に対し強く一体化させることができる。
【００１３】
また、前記の補修方法において、鋼構造物が、上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、前記梁が支点間に支持された鋼構造物である場合には、前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記支点によって支持された前記梁上の部分のウェブの４隅を含んだ枠状部分の表面に、前記接着剤層を形成した上で、その上にゴム系ポリマーモルタルを吹き付けてモルタル層を形成することが好ましい。
【００１４】
また、前記の補修方法において、鋼構造物が、上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、前記ウェブを鉛直面に沿って配した梁が構成され、該梁が支点間に支持されると共に、前記支点によって支持された前記梁上の部分の前記上下フランジ間に補強部材として板状のリブが配設され、該リブの三辺が前記上下フランジ及びウェブに接合された鋼構造物である場合には、前記ウェブの表面のうち、少なくとも前記リブが配置された部分の前記フランジとリブとウェブとで画成される隅部の近傍のウェブの表面に、前記接着剤層を形成した上で、その上にゴム系ポリマーモルタルを吹き付けてモルタル層を形成するのが好ましい。
【００１５】
また、前記の補修方法において、前記モルタル層を形成するに当たり、減肉する前の健全状態での前記ウェブの降伏耐力に対する減肉後の前記ウェブの降伏耐力の低下を算出し、その降伏耐力の低下を補償するのに必要な前記ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを算出して、その算出した厚さ以上に前記モルタル層を形成することが好ましい。
【００１６】
あるいは、前記の補修方法において、前記モルタル層を形成するに当たり、減肉する前の健全状態での前記ウェブの座屈最大耐力に対する減肉後の前記ウェブの座屈最大耐力の低下を算出し、その座屈最大耐力の低下を補償するのに必要な前記ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを算出して、その算出した厚さ以上に前記モルタル層を形成することが好ましい。
【００１７】
また、前記モルタル層を形成するに当たり、前記ウェブの減肉厚さと剪断弾性係数との積を前記モルタル層の剪断弾性係数で除した値以上に前記モルタル層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１及び請求項７の発明によれば、剪断力の作用するウェブの表面に、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層を介して、ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層を形成するので、モルタル層を鋼材に対し強く一体化させることができる。従って、限界的な剪断荷重がウェブに作用する状況においても、最大の耐力を発揮することができる。
【００１９】
請求項２及び請求項８の発明によれば、曲げモーメントに比べて剪断力が卓越する支点周りのウェブの４隅を含んだ枠状部分の表面に接着剤層を形成するので、当該部分のモルタル層の剥離を防止することができ、それにより、支点周りの限界的な剪断荷重に対する有効な耐力を発揮することができる。
【００２０】
請求項３及び請求項９の発明によれば、強度的に最も過酷な条件となる支点の上側のフランジとリブとウェブとで画成される隅部の近傍のウェブの表面に前記接着剤層を形成するので、当該部分のモルタル層の剥離を防止することができ、それにより、支点周りの限界的な剪断荷重に対する耐力を有効に発揮することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを、ウェブの健全状態からの減肉による強度低下を補償する強度を発現できる厚さ以上に設定するので、補修箇所において、初期剛性に見合う強度を発現することができる。
【００２２】
請求項５及び請求項１０の発明によれば、補修箇所において、健全状態における初期降伏耐力に見合う強度を発現することができる。
【００２３】
請求項６及び請求項１１の発明によれば、補修箇所において、健全状態における座屈最大耐力に見合う強度を発現することができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、構造物およびモルタル層のせん断力に対する初期剛性をほぼ等しくすることができ、構造物のせん断力に対する初期剛性をより効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の鋼構造物の補修構造及び補修方法が用いられる橋梁の要部斜視図である。
【図２】図１の橋梁に対し実施形態の補修構造及び補修方法を実施した場合の部分正面図である。
【図３】図２のＡ１−Ａ１矢視断面図である。
【図４】実施形態の効果を評価する試験に用いる供試体の構成を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は供試体の正面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】（ａ）は供試体の断面図、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図７】各供試体に載荷試験を行った場合の荷重と変位の関係を示す図である。
【図８】各供試体の降伏耐力評価を示す図である。
【図９】各供試体の最大耐力評価を示す図である。
【図１０】各供試体の初期剛性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る鋼構造物の補修構造及び補修方法の実施形態を、鋼構造物が橋梁である場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は実施形態の鋼構造物の補修構造及び補修方法が用いられる橋梁の要部斜視図、図２は図１の橋梁に対し実施形態の補修構造及び補修方法を実施した場合の部分正面図、図３は図２のＡ１−Ａ１矢視断面図である。
【００２８】
図１に示すように、実施形態の補修構造及び補修方法が適用される橋梁１００は、鋼材で形成されていて、鉛直方向Ｚに延びる橋脚１１０と、橋脚（支点）１１０上に取り付けられた橋桁（梁）１２０とを備えている。橋脚１１０は、橋桁１２０の長手方向である水平方向Ｘに例えば数十ｍ間隔で設けられている。橋桁１２０は、鉛直方向Ｚに略平行に配置され水平方向Ｘに延びるウェブ１２１と、ウェブ１２１の上端および下端に接続された上フランジ１２２及び下フランジ１２３とを有している。ウェブ１２１と上下フランジ１２２、１２３とでＨ型鋼が構成されている。上フランジ１２２の上部には、不図示の床版および舗装が配設され、舗装上を車両や歩行者が通行できるようになっている。
【００２９】
上フランジ１２２と下フランジ１２３との間であって、橋脚（支点）１１０の上方には、橋桁１２０を補強するための補強部材である矩形板状のリブ１２５が鉛直面に沿って配設されている。この矩形板状のリブ１２５の三辺は、溶接などにより上フランジ１２２、下フランジ１２３、及びウェブ１２１にそれぞれ接合されている。
【００３０】
このような橋梁１００では、腐食は主に、橋桁１２０における橋脚１１０の上方に設けられた部分（リブ１２５を設けた部分の近辺）で生じていることが発明者の長年にわたる研究により分かっており、その領域に実施形態の補修構造及び補修方法が適用されている。
【００３１】
すなわち、本実施形態では、図２及び図３に示すように、橋桁１２０を構成する鋼材のウェブ１２１の表面に、まず、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層１６０が形成されており、その上に、ゴム系ポリマーモルタルを吹き付けることによってモルタル層１５０が形成されている。接着剤層１６０は、少なくともリブ１２５が配置された部分の各上下フランジ１２２、１２３とリブ１２５とウェブ１２１とで画成される隅部の近傍を含む領域のウェブ１２１の４隅を含んだ枠状部分（ウェブ１２１の周りのふちどった部分）の表面に形成されており、その接着剤層１６０を形成した領域を含めた範囲にゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層１５０が形成されている。
【００３２】
本実施形態では、エポキシ樹脂等による接着剤層１６０は、リブ１２５と上下フランジ１２２、１２３とに接するウェブ１２１上の領域（正面から見た場合、上フランジ１２２に沿った部分、下フランジ１２３に沿った部分、リブ１２５に沿った部分の三辺（両側にリブ１２５がある場合には四辺）、に所定幅で帯状に形成されており、接着剤層１６０を含む範囲（実施形態の場合は、支点の上方のウェブ１２１の全面）にゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層１５０が形成されている。
ここで、ウェブ１２１上に形成される接着剤層１６０の所定幅とは、ウェブ１２１の高さ方向（鉛直方向）に形成される場合、ウェブ幅の１／１０以上または５０ｍｍ以上をいい、ウェブ１２１の幅方向（水平方向）に塗る場合、ウェブ高さの１／１０以上または５０ｍｍ以上をいう。このような幅寸法で接着剤層１６０を形成すれば、ウェブ１２１に対するモルタル層１５０の十分な接着強度が得られる。
なお、本実施形態においてモルタル層１６０は、リブ１２５の表面に形成しているが、必要に応じて上下フランジ１２２、１２３の表面にも形成してもよい。
【００３３】
本実施形態の補修構造及び補修方法では、ゴム系ポリマーモルタルとして、たとえば、太平洋マテリアル（株）製のモルタル接着増強剤（ＣＸ−Ｂ）を用いたポリマーセメントであるゴムラテックスモルタルを好適に使用することができる。ゴムラテックスモルタルの吹き付けには、例えば、ノズルから圧縮空気と共にモルタルを吹き出させる公知の吹き付け機を用いることができる。ゴムラテックスモルタルは、モルタル混練時に水と一緒に混和するモルタル接着増強剤の量を調節することで、ポリマーセメント比（ポリマーセメントにおける、セメント重量に対するポリマー重量の比のこと。以下、「Ｐ／Ｃ」と称する。）を、１０重量％以上に調節している。
【００３４】
ゴムラテックスモルタルは、ポリマーとしてスチレンブタジエン（ＳＢＲ）を混入したモルタルであり、ゴムとモルタルの性能を併せ持っている。すなわち、ゴムラテックスモルタルは、ゴムの性能により摩擦力が強いため鋼材やコンクリートなどへの接続強度が高く、透水性が低い。さらに、ゴムラテックスモルタルは、モルタルの性能により剛性が高い。
【００３５】
ここで言う接続強度とは、ゴムラテックスモルタルの接続面に垂直な方向における強度を意味する。せん断方向の接続強度は、Ｐ／Ｃが２０重量％程度の場合において、例えば、ゴムラテックスモルタルよりなるモルタル層と鋼材との間で２．０Ｎ／ｍｍ２（２．０ＭＰａ）、ゴムラテックスモルタルよりなるモルタル層の上にコンクリート層を形成した場合（後述）は、モルタル層とコンクリート層との間で２．０Ｎ／ｍｍ２より充分大きな値となることが試験結果から分かっている。
【００３６】
以上に述べた本実施形態の鋼構造物の補修構造及び補修方法によれば、Ｐ／Ｃが１０重量％以上のゴム系ポリマーモルタルを固化させたモルタル層１５０は、ゴム系のポリマーを含有しているため透水性が低くなっていると共に、モルタルを含有しているため一定以上の剛性を備えている。従って、ゴム系のポリマーにより橋桁１２０の耐水性を高めて耐久性を向上させると共に、モルタルと橋桁１２０との接続強度が大きいことで橋桁１２０の剛性を効果的に高めることができる。また、吹き付けにより施工することで、劣化領域の表面に多少の凹凸があっても、容易に補修することができる。
【００３７】
特に、垂直方向の剪断荷重の作用するウェブ１２１の表面に、エポキシ樹脂相当の高接着強度を有する接着剤層１６０を介して、ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層１５０を形成しているので、モルタル層１５０をウェブ１２１に対し強く一体化させることができる。従って、限界的な剪断荷重がウェブ１２１に作用する状況においても、最大の耐力を発揮することができる。
【００３８】
この場合、曲げモーメントに比べて剪断力が卓越する支点周りのウェブ１２１の表面、特に上下フランジ１２２、１２３とリブ１２５とウェブ１２１とで画成される隅部の近傍を含む領域のウェブ１２１の表面に接着剤層１６０を形成していることにより、当該部分のモルタル層１５０の剥離を有効に防止することができ、それにより、支点周りの限界的な剪断荷重に対する大きな耐力を発揮することができる。
【００３９】
次にモルタル層１５０の厚みなどを決めるために行った試験の内容について述べる。
図４は試験に用いた供試体の構成を示す斜視図、図５の（ａ）は供試体の正面図、（ｂ）は平面図、図６の（ａ）は供試体の断面図、（ｂ）はその部分拡大図である。
【００４０】
ゴムラテックスモルタルの吹き付けによる鋼構造物の補強効果を検証するため、図４〜図６に示すような供試体２００を製作して、ジャッキ載荷による剪断載荷試験を行い、その耐力を確認した。
【００４１】
供試体２００は、ウェブ２２１と、ウェブ２２１の上下端に連結された上下フランジ２２２、２２３とを有するＨ形鋼よりなる梁２２０であり、梁長方向の中間の上部にジャッキ荷重Ｐが下向きに作用する載荷点が設けられ、梁長方向の両端の下部に上向きに梁２２０を支持する支点Ｓが配置されている。梁２２０の載荷点部分及び支点Ｓで支持される部分にはリブ２２５が設けられている。リブ２２５は、矩形板状のもので、上下フランジ２２２、２２３とウェブ２２１に三辺が溶接されている。
【００４２】
ここで、供試体２００の全長（ウェブ２２１の全長）は８５０ｍｍ、ウェブ２２１の高さは３５０ｍｍ、上下フランジ２２２、２２３及びリブ２２５の肉厚は９ｍｍ、支間長は７５０ｍｍ、支点Ｓから載荷点までの水平距離は３７５ｍｍ、試験対象のパネル長（左右のリブ２２５で挟まれたパネルの長さ）は３５０ｍｍとなっている。
【００４３】
接着剤層１６０が設けられているものの場合、図６（ｂ）に示すように、接着剤層１６０は、上下フランジ２２２、２２３とリブ２２５とで囲まれる四角形の四辺（上下フランジ２２２、２２３とリブ２２５）に沿って所定幅（５０ｍｍ）の帯状に設けられている。また、上下フランジ２２２、２２３の図６（ｂ）中のＢで示す範囲には、必要に応じてＣ−５塗装１８０が施されている。Ｃ−５塗装１８０は、上下フランジ２２２、２２３側からウェブ２２１の表面に１０ｍｍほどかかっており、その上に接着剤層１６０が設けられている。ゴムラテックスモルタルによるモルタル層１５０は、試験対象のパネル面（左右のリブ２２５と上下フランジ２２２、２２３で囲まれた領域）の全面に設けられている。
【００４４】
供試体の一覧を表１に示す。
Ｎｏ．１供試体は、健全体であり、ウェブ２２１の厚みを６．０ｍｍとする鋼単独の供試体である。
Ｎｏ．２〜Ｎｏ．６供試体は、補修体であり、ウェブ２２１の厚みを４．５ｍｍ（２５％のウェブ減肉を想定）とし、ゴムラテックスモルタルの厚さや鋼との境界部の塗装・下地処理方法をパラメータとする供試体である。
【００４５】
【表１】
2014218787.tif 000003
【００４６】
また、ゴムラテックスモルタルの物性を表２に示す。
【００４７】
【表２】
2014218787.tif 000004
【００４８】
鋼とゴムラテックスモルタルを強固に一体化させるためには、鋼−ゴムラテックスモルタル間の接着強度を高くする必要がある。また、ウェブ２２１とリブ２２５との境界部は応力が集中するため、特に接着強度を増しておくことが重要であると考えらえる。そこで、Ｎｏ．２供試体は、接着剤としてエポキシ樹脂を、Ｎｏ．４供試体は、接着剤として瀝青ゴム系をそれぞれ塗布し、接着材を塗布しないＮｏ．３供試体との補修性能の差を確認した。
【００４９】
図７に試験結果（荷重−変位関係）を示す。
この図７から分かるように、弾性域では供試体毎に差は見られないが、鋼材が降伏する支間中央変位２ｍｍ付近と、鋼材が座屈する支間中央変位１２〜１５ｍｍでは、Ｎｏ．２供試体（エポキシ樹脂による接着剤層有り）は、Ｎｏ．３（接着剤層無し）とＮｏ．４（瀝青ゴム系の接着剤層有り）より耐力が大きい。
【００５０】
鋼‐ゴムラテックスモルタル間の接着強度は約２．０Ｍｐａ（普通モルタルの約５倍）であり、接着材に瀝青ゴム系を使用した場合は約２．０Ｍｐａ、エポキシ樹脂を使用した場合は約３．５Ｍｐａとなり、耐力は接着強度に準ずる。この試験結果から、ウェブ２２１の周縁部（リブ２２５や上下フランジ２２２、２２３の近傍）に高付着強度の接着剤を施すことで補修性能を向上させることができる。そして、接着剤には、エポキシ樹脂相当の付着強度を有するものが必要となることが分かる。
【００５１】
次に降伏耐力評価を行った内容を説明する。
図８は各供試体の降伏耐力評価を示す図であり、実験で得た供試体毎の降伏耐力と算定式による結果を示している。実験値は、供試体が完全に降伏する支間中央変位２ｍｍでの載荷荷重とした。また、算定式は、以下の式で求めた鋼とゴムラテックスモルタルの累加耐力を降伏耐力としている。
鋼部の剪断降伏強度Ｑyは、次式（１）により求まる。
【００５２】
【数１】
2014218787.tif 000005
【００５３】
また、ゴムラテックスモルタルの斜め圧縮破壊耐力Ｆwcdは次式（２）、（３）により求まる。
【００５４】
【数２】
2014218787.tif 000006
【００５５】
ウェブが健全体から減肉した場合の低下耐力ΔＱyは、減肉前の鋼材の耐力Ｑy1から減肉後の鋼材の耐力Ｑy2を引いた次式（４）で求まる。
【００５６】
【数３】
2014218787.tif 000007
【００５７】
モルタル層による補修後の降伏耐力ｙは、減肉後の鋼材の耐力Ｑy2とゴムラテックスモルタルの斜め圧縮破壊耐力Ｆwcdの和であり、式（５）となる。
【００５８】
【数４】
2014218787.tif 000008
【００５９】
図８に示す試験結果によれば、ゴムラテックスモルタルの吹き付け厚さにより、補修後のウェブの降伏耐力は増減し、片面１７ｍｍ程度のモルタル層の吹き付けで、降伏耐力が回復することが分かる。Ｎｏ．２供試体、Ｎｏ．５供試体、Ｎｏ．６供試体の実験値は、算定式（ｙ＝Ｆwcd＋Ｑy2）とよく一致する。下地処理条件を変えたＮｏ．３供試体、Ｎｏ．４供試体は、同程度のゴムラテックスモルタル厚と比べ耐力が低い。
【００６０】
モルタル層の必要厚さｔmを求めるには、モルタル層による補修後の降伏耐力ｙ＝減肉前の健在体の耐力Ｑy1となるモルタル厚さｔmを求めればよい。つまり、モルタル層による斜め圧縮破壊耐力Ｆwcdが、減肉した場合の低下耐力ΔＱyを補うだけのモルタル層の厚さｔmを持てばよく、従って、次式（６）が成立する。
【００６１】
【数５】
2014218787.tif 000009
【００６２】
上記式（２）をモルタル層の厚さｔmの式に変換し、Ｆwcdに（６）式を代入すると、次式（７）が得られる。
【００６３】
【数６】
2014218787.tif 000010
【００６４】
供試体の場合のウェブの減肉前後の数値を代入すると、次式（８）が得られ、この値を上記式（７）に代入することで、次式（８）のように、必要なモルタル厚さ３７．９ｍｍが求まる。この厚さはウェブの片面に割り当てると、１８．９ｍｍとなる。
【００６５】
【数７】
2014218787.tif 000011
【００６６】
【数８】
2014218787.tif 000012
【００６７】
次に座屈時の最大耐力評価を行った内容を説明する。
図９は各供試体の最大耐力評価を示す図であり、実験で得た供試体毎の最大耐力と算定式による結果を示している。実験値は、供試体の載荷荷重が最大値を示す値とした。また、算定式は、以下の式で求めた鋼とゴムラテックスモルタルの累加耐力を最大耐力としている。
【００６８】
鋼部の終局強度Ｑuは、次のＢａｓｌｅｒ式（１０）により求まる。
【００６９】
【数９】
2014218787.tif 000013
【００７０】
また、ゴムラテックスモルタルのストラット強度ＦRcdは次のストラット強度算定式（１１）、（１２）により求まる。
【００７１】
【数１０】
2014218787.tif 000014
【００７２】
ウェブが健全体から減肉した場合の低下耐力ΔＱuは、減肉前の鋼材の耐力Ｑu1から減肉後の鋼材の耐力Ｑu2を引いた次式（１３）で求まる。
【数１１】
2014218787.tif 000015
【００７３】
モルタル層による補修後の最大耐力ｙは、減肉後の鋼材の耐力Ｑu2とゴムラテックスモルタルのストラット強度ＦRcdの和であり、式（１４）となる。
【００７４】
【数１２】
2014218787.tif 000016
【００７５】
図９に示す試験結果によれば、ゴムラテックスモルタルの吹き付け厚さにより、補修後のウェブの最大耐力は増減し、片面２０ｍｍ程度のモルタル層の吹き付けで、最大耐力が回復することが分かる。Ｎｏ．２供試体、Ｎｏ．５供試体、Ｎｏ．６供試体の実験値は、算定式（ｙ＝ＦRcd＋Ｑu2）とよく一致する。下地処理条件を変えたＮｏ．３供試体、Ｎｏ．４供試体は、同程度のゴムラテックスモルタル厚と比べ耐力が低い。
【００７６】
モルタル層の必要厚さｔmを求めるには、モルタル層による補修後の最大耐力ｙ＝減肉前の健在体の耐力Ｑu1となるモルタル厚さｔmを求めればよい。つまり、モルタル層によるストラット強度ＦRcdが、減肉した場合の低下耐力ΔＱuを補うだけのモルタル層の厚さｔmを持てばよく、従って、次式（１５）が成立する。
【００７７】
【数１３】
2014218787.tif 000017
【００７８】
上記式（１１）をモルタル層の厚さｔmの式に変換し、ＦRcdに（１５）式を代入すると、次式（１６）が得られる。
【００７９】
【数１４】
2014218787.tif 000018
【００８０】
供試体の場合のウェブの減肉前後の数値を代入すると、次式（１７）が得られ、この値を上記式（１６）に代入することで、次式（１８）のように、必要なモルタル厚さ３４．６ｍｍが求まる。この厚さはウェブの片面に割り当てると、１７．３ｍｍとなる。
【００８１】
【数１５】
2014218787.tif 000019
【００８２】
【数１６】
2014218787.tif 000020
【００８３】
次に初期剛性について評価を行った内容を説明する。
図１０は各供試体の初期剛性評価を示す図であり、実験によって得た、弾性域における供試体の初期剛性を示している。初期剛性は、０〜２５２ｋＮ、０〜３３６ｋＮにおける、支間中央変位１ｍｍあたりの載荷荷重とする。
【００８４】
この図１０から分かるように、初期剛性はゴムラテックスモルタルの吹付け厚さにより増減し、実験では片面１７ｍｍ程度で鋼と同等まで回復している。接着剤に瀝青ゴム系を使用したＮｏ．４供試体の場合は、初期剛性が低くなっている。
【００８５】
次に計算結果について述べる。
ゴムラテックスモルタルを吹付けていない腐食体（鋼単独、ウェブ板厚４．５ｍｍ）は、実験を行っていないため、ＦＥＭ解析（有限要素法）によって求めた。
【００８６】
ここでは、鋼−ゴムラテックスモルタルの境界部を剛結（理論上、完全に一体化）とした解析と、エポキシ、ゴムラテックスモルタルの接着強度に相当するばね要素を鋼−ゴムラテックスモルタル境界部に入力した補修体の解析とを行った。この解析の結果、健全体（ウェブの肉厚＝６．０ｍｍ）と同等の初期剛性を得るために必要なゴムラテックスモルタル厚さは、境界部を剛結とする解析では１０ｍｍ、ばね要素とする解析では１７ｍｍとなった（１．７倍の厚さが必要）。
【００８７】
そこで、初期剛性に必要なゴムラテックスモルタル厚さを次のように算定することとした。
まず、鋼のウェブ厚さを測定し、減肉厚さΔｔｓを算出する。次に、減肉厚さΔｔｓと剪断弾性係数比（Ｇｓ／Ｇｍ）とを乗じ、必要なゴムラテックスモルタル厚さｔｍを算出する。
ｔｍ＝（Ｇｓ／Ｇｍ）×Δｔｓ×１．７  ・・・（１７）
Ｇｓ：鋼の剪断弾性係数比
Ｇｍ：ゴムラテックスモルタルの剪断弾性係数比
【００８８】
本試験における必要なゴムラテックスモルタルの厚さｔｍは以下で計算される。
ｔｍ＝７７０００／６０００×１．５×１．７＝３２．７ｍｍ
つまり、ウェブ片面では１６．４ｍｍとなる。
【００８９】
以上の結果に鑑みて、ゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さは、ウェブの健全状態からの減肉による強度低下を補償する強度を発現できる厚さ以上に設定するのがよい。
【００９０】
例えば、前述したように、第１の算定方法では、減肉する前の健全状態でのウェブの降伏耐力に対する減肉後のウェブの降伏耐力の低下を算出し、その降伏耐力の低下を補償するのに必要なゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを算出して、その算出した厚さ以上にモルタル層を形成する。
【００９１】
また、第２の算定方法では、減肉する前の健全状態でのウェブの座屈最大耐力に対する減肉後のウェブの座屈最大耐力の低下を算出し、その座屈最大耐力の低下を補償するのに必要なゴム系ポリマーモルタルによるモルタル層の厚さを算出して、その算出した厚さ以上にモルタル層を形成する。
【００９２】
また、第３の算定方法では、ウェブの減肉厚さと剪断弾性係数との積をモルタル層の剪断弾性係数で除した値以上（解析結果に従えば１．７倍を乗ずるのがよい）にモルタル層を形成する。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
【００９４】
例えば、予め鋼材の劣化領域上に金網を張っておき、この金網を覆うようにゴムラテックスモルタルを吹き付けてもよい。このような補修方法とすることで、モルタル層が劣化領域に付着する強度を更に高めることができる。
【００９５】
また、吹き付け工程時に、母材表面に炭素繊維（引張材）を配してからゴムラテックスモルタルを吹き付けてもよい。炭素繊維は、橋桁が引張られる方向に平行に配することが好ましく、メッシュ状に配してもよい。一般的にモルタル層の引張り強度は弱いため、モルタル層中に炭素繊維を埋設することで、モルタル層の引張り強度を補強することができる。引張材としては、引張り強度および耐水性が高い材料を用いることが好ましく、炭素繊維以外にも、ポリ塩化ビニル樹脂の繊維などを好適に用いることができる。
【００９６】
また、モルタル層の形成の後に鉄筋コンクリート層を設けてもよい。せん断方向の接続強度は、モルタル層と橋桁との間より、モルタル層とコンクリート層との間の方が大きいため、橋桁の剛性をさらに高めることができる。また、鉄筋を配置しないでもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、構造物が橋梁である場合を例にとって説明したが、鋼構造物は橋梁に限ることなく、建築物や堤防などでもよい。
また、上記実施形態では、上フランジと、下フランジと、これら上下のフランジを連結するウェブとを有する鋼材により、ウェブを鉛直面に沿って配した梁を構成し、梁が支点間に支持された鋼構造物のウェブの表面のうち、少なくとも前記支点によって支持された梁上の部分のウェブの４隅を含んだ枠状部分の表面に、接着剤層を形成しているが、これに限られることなく、枠状部分に限られることなく、ウェブの４隅が含まれていれば足りる。
【符号の説明】
【００９８】
１００  橋梁（鋼構造物）
１１０  橋脚（支点）
１２０  橋桁（梁）
１２１  ウェブ
１２２  上フランジ
１２３  下フランジ
１２５  リブ
１５０  ゴムラテックスモルタルによるモルタル層
１６０  エポキシ樹脂による接着剤層
【図１】
2014218787.tif 000021
【図２】
2014218787.tif 000022
【図３】
2014218787.tif 000023
【図４】
2014218787.tif 000024
【図５】
2014218787.tif 000025
【図６】
2014218787.tif 000026
【図７】
2014218787.tif 000027
【図８】
2014218787.tif 000028
【図９】
2014218787.tif 000029
【図１０】
2014218787.tif 000030