(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部工を支えて立設される補強対象体の表面に補強対象体の軸方向に延設して固定された金属製の応力伝達部材と、この応力伝達部材とともに補強対象体の表面を覆う複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料とで構成された補強層を、前記補強対象体に固定して一体化させるとともに、この複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を、前記上部工を形成するコンクリートに入り込ませて、このコンクリートと前記補強層とを一体化させたことを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項２】
立設される補強対象体の表面に補強対象体の軸方向に延設して固定された金属製の応力伝達部材と、この応力伝達部材とともに補強対象体の表面を覆う複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料とで構成された補強層を、前記補強対象体に固定して一体化させ、さらに、この複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により前記補強対象体によって支えられる上部工を形成して、この上部工と前記補強層とを連続させて一体化させたことを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項３】
前記応力伝達部材が、前記上部工の前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料で形成された部分にまで延設されている請求項１または２に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項４】
前記上部工との境界となる前記補強層の部分が、補強層の別の部分よりも拡幅化されている請求項１〜３のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項５】
前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料が、圧縮強度９０ＭＰａ以上でかつ、引張終局ひずみが０．５％以上であり、補強繊維を高強度ポリエチレン繊維にした超高強度ひずみ硬化型セメント系材料である請求項１〜４のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項６】
前記応力伝達部材が、異形鉄筋である請求項１〜５のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項７】
構造体の上部工を支えて立設される補強対象体の表面に、金属製の応力伝達部材を補強対象体の軸方向に延設して固定した後、前記補強対象体の表面外側に型枠を配置し、この型枠と前記補強対象体の表面との間に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して前記応力伝達部材を覆って固化させることにより補強層を形成して、この補強層と前記補強対象体とを一体化させるとともに、前記上部工を形成するコンクリートに、前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を入り込ませて、このコンクリートと前記補強層とを一体化させることを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いたライニング方法。
【請求項８】
立設される補強対象体の表面に、金属製の応力伝達部材を補強対象体の軸方向に延設して固定した後、前記補強対象体の表面外側および前記補強対象体によって支えられる構造体の上部工に相当する対象部分の外側に型枠を配置し、この型枠と前記補強対象体の表面との間および前記対象部分に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して、前記応力伝達部材を覆って固化させることにより補強層を形成して、この補強層と前記補強対象体とを一体化させ、さらに、この複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により前記対象部分を形成して、前記補強層と上部工とを連続させて一体化することを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いたライニング方法。
【請求項９】
前記応力伝達部材を、前記上部工の前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料で形成される部分にまで延設する請求項７または８に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いたライニング方法。
【請求項１０】
前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料として、圧縮強度９０ＭＰａ以上でかつ、引張終局ひずみが０．５％以上であり、補強繊維が高強度ポリエチレン繊維である超高強度ひずみ硬化型セメント系材料を使用し、前記応力伝達部材として、異形鉄筋を使用する請求項７〜９のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いたライニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体およびライニング方法に関し、さらに詳しくは、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料のひずみ硬化特性を効果的に発揮させて、構造体の曲げ耐力をさらに向上させる構造体およびライニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
桟橋や道路橋を支える鋼管杭、鋼管橋脚や鉄筋コンクリート支柱などの柱部材、桟橋や道路橋を構成する鋼桁や鉄筋コンクリート桁などの梁部材を補強する際には、例えば、補強対象体（柱部材や梁部材）の表面にコンクリートを増し打ちすることが行なわれている。しかしながら、コンクリートは、ほとんど伸びないため引張力に対抗することができず、増し打ちしたコンクリートは、専ら圧縮力に対抗することになる。そこで、増し打ちしたコンクリートの表面に鋼板を巻き立てるなどして引張力に対しても十分に対抗できる補強も行なわれている。
【０００３】
一方で、コンクリートに補強繊維を混入することにより、伸びひずみを増大させた短繊維補強セメント複合材料や複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料（以下、ＨＰＦＲＣＣという）を用いたライニング方法や構造体が提案されている（特許文献１参照）。短繊維補強セメント複合材料やＨＰＦＲＣＣは、通常のコンクリートに比べて引張力に対する変形性能に優れ、複数の微細なひび割れを形成して擬似ひずみ硬化特性を示すので、引張強度および靭性の向上を期待することができる。
【０００４】
ところで、従来、柱部材等に対するコンクリートまたはモルタル巻き立てによる補強構造では、補強層となるライニング部は、上部工や下部工との接合面（境界面）までにしか形成されていないのが一般的である。構造体に地震等により水平力が作用すると、通常、柱部材と上部工や下部工との接合面（断面が大きく変化する部分）に最大曲げモーメントが発生する。したがって、ライニング部が上部工や下部工との接合面（境界面）までにしか形成されていない従来の補強構造では、構造体に水平力が作用した際に、ライニング部は曲げ圧縮応力に抵抗するだけで、曲げ引張り応力に対する抵抗は期待できない。即ち、ライニング部にＨＰＦＲＣＣを使用しても、従来の補強構造では、ＨＰＦＲＣＣのひずみ硬化特性を十分に発揮させることができず、構造体の曲げ耐力を向上させることが難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８４８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料のひずみ硬化特性を効果的に発揮させて、補強対象体の曲げ耐力をさらに向上させる構造体およびライニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体は、上部工を支えて立設される補強対象体の表面に補強対象体の軸方向に延設して固定された金属製の応力伝達部材と、この応力伝達部材とともに補強対象体の表面を覆う複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料とで構成された補強層を、前記補強対象体に固定して一体化させるとともに、この複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を、前記上部工を形成するコンクリートに入り込ませて、このコンクリートと前記補強層とを一体化させたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の構造体は、立設される補強対象体の表面に補強対象体の軸方向に延設して固定された金属製の応力伝達部材と、この応力伝達部材とともに補強対象体の表面を覆う複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料とで構成された補強層を、前記補強対象体に固定して一体化させ、さらに、この複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により前記補強対象体によって支えられる上部工を形成して、この上部工と前記補強層とを連続させて一体化させたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の構造体では、例えば、前記応力伝達部材が、前記上部工の前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料で形成された部分にまで延設されている仕様にする。前記上部工との境界となる前記補強層の部分が、補強層の別の部分よりも拡幅化されている仕様にすることもできる。前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料が、圧縮強度９０ＭＰａ以上でかつ、引張終局ひずみが０．５％以上であり、補強繊維を高強度ポリエチレン繊維にした超高強度ひずみ硬化型セメント系材料である仕様にすることもできる。前記応力伝達部材としては、例えば、異形鉄筋を用いる。
【００１０】
本発明の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いたライニング方法は、構造体の上部工を支えて立設される補強対象体の表面に、金属製の応力伝達部材を補強対象体の軸方向に延設して固定した後、前記補強対象体の表面外側に型枠を配置し、この型枠と前記補強対象体の表面との間に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して前記応力伝達部材を覆って固化させることにより補強層を形成して、この補強層と前記補強対象体とを一体化させるとともに、前記上部工を形成するコンクリートに、前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を入り込ませて、このコンクリートと前記補強層とを一体化させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の別のライニング方法は、立設される補強対象体の表面に、金属製の応力伝達部材を補強対象体の軸方向に延設して固定した後、前記補強対象体の表面外側および前記補強対象体によって支えられる構造体の上部工に相当する対象部分の外側に型枠を配置し、この型枠と前記補強対象体の表面との間および前記対象部分に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して、前記応力伝達部材を覆って固化させることにより補強層を形成して、この補強層と前記補強対象体とを一体化させ、さらに、この複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により前記対象部分を形成して、前記補強層と上部工とを連続させて一体化することを特徴とする。
【００１２】
本発明のライニング方法では、例えば、前記応力伝達部材を、前記上部工の前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料で形成された部分にまで延設する。前記複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料として、例えば、圧縮強度９０ＭＰａ以上でかつ、引張終局ひずみが０．５％以上であり、補強繊維が高強度ポリエチレン繊維である超高強度ひずみ硬化型セメント系材料を使用し、前記応力伝達部材として、異形鉄筋を使用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により形成される補強層と、上部工とが一体化する。これにより、構造体に水平力が作用した際に最大の曲げモーメントが生じる上部工と補強対象体との接合面（断面積が大きく変化する部分）が複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により補強される。それ故、水平力により生じる曲げ圧縮応力および曲げ引張り応力に十分に対抗して構造体の曲げ耐力をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の構造体の内部構造を例示する正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の構造体を製造するに際して、鋼管杭の表面に応力伝達部材を固定し、上部工の下端部をはつった状態を例示する正面図である。
【図４】鋼管杭の表面外側に型枠を配置した状態を例示する正面図である。
【図５】応力伝達部材を上部工の下端部まで延設した構造体を例示する正面図である。
【図６】上部工との境界となる補強層の部分が、補強層の別の部分よりも拡幅化されている構造体の内部構造を例示する正面図である。
【図７】上部工との境界となる補強層の部分が、補強層の別の部分よりも拡幅化されたテーパ部になっている構造体の内部構造を例示する正面図である。
【図８】複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料で形成された上部工と補強層とを連続させて一体化させた構造体の内部構造を例示する正面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】図８の構造体を製造するに際して、鋼管橋脚の表面に応力伝達部材を固定し、鋼管橋脚の上端部に鉄筋を配置した状態を例示する正面図である。
【図１１】図１０の鋼管橋脚の表面外側および上部工に相当する対象部分の外側に型枠を配置した状態を例示する正面図である。
【図１２】上部工と補強層とを連続させて一体化させて製造した構造体の内部構造を例示する正面図である。
【図１３】鋼管橋脚に本発明を適用した場合の構造体の内部構造を例示する正面図である。
【図１４】曲げ試験の説明図である。
【図１５】曲げ試験の試験サンプル（比較例）を例示する断面図である。
【図１６】曲げ試験の試験サンプル（実施例１）を例示する断面図である。
【図１７】曲げ試験の試験サンプル（実施例２）を例示する断面図である。
【図１８】曲げ試験の試験サンプル（実施例３）を例示する断面図である。
【図１９】曲げ試験の試験サンプル（実施例４）を例示する断面図である。
【図２０】比較例１の曲げ試験結果を例示するグラフ図である。
【図２１】実施例１の曲げ試験結果を例示するグラフ図である。
【図２２】実施例２の曲げ試験結果を例示するグラフ図である。
【図２３】実施例３の曲げ試験結果を例示するグラフ図である。
【図２４】実施例４の曲げ試験結果を例示するグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体およびライニング方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１、２に例示するように、本発明の構造体１は、上部工６を支えて立設される補強対象体２の表面に固定された金属製の応力伝達部材５と、補強対象体２の表面を覆う複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料４（以下、ＨＰＦＲＣＣ４という）とで構成された補強層３と、上部工６を形成するコンクリートとが一体化されて構築されている。この実施形態では、コンクリート６ａと鉄筋６ｂとで形成された桟橋等の上部工６を支える鋼管杭２ａが補強対象体２になっている。鋼管杭２ａの内部には中詰コンクリート２ｃが充填されている。
【００１７】
応力伝達部材５は、鋼管杭２ａの軸方向に延設されている。この応力伝達部材５とともにＨＰＦＲＣＣ４とで構成された補強層３が鋼管杭２ａに固定されて一体化されている。さらに、ＨＰＦＲＣＣ４が上部工６を形成するコンクリート６ａに入り込んで、このコンクリート６ａと補強層３とが一体化されている。
【００１８】
応力伝達部材５としては、例えば、異形鉄筋が使用される。その他に、丸棒鉄筋などの種々の金属棒、型鋼等を用いることもできる。応力伝達部材５は、円筒断面の鋼管杭２ａに対して周方向等間隔で配置される。例えば、１２本の異形鉄筋が、円筒断面の鋼管杭２ａに対して周方向等間隔で配置され、鋼管杭２ａの軸方向（管長手方向）に平行に延設される。それぞれの応力伝達部材５は、点溶接によって鋼管杭２ａの外周表面に固定される。図における符号Ｗは、鋼管杭２ａと応力伝達部材５との点溶接部を示している。応力伝達部材５の本数や配置は、この実施形態に限定されず、適宜決定することができる。応力伝達部材５を異形鉄筋にした場合、例えば、呼び名Ｄ６〜Ｄ１９の仕様を用いて、それぞれを３００ｍｍ〜５００ｍｍの等間隔で配置する。
【００１９】
応力伝達部材５の鋼管杭２ａに対する固定は、点溶接に限らず、応力伝達部材５を全長に渡って溶接することもできる。また、ボルト等の固定部材や磁石を用いて応力伝達部材５を鋼管杭２ａに固定することもできる。
【００２０】
ＨＰＦＲＣＣ４の構成材料は、セメント、細骨材、混和材、混和剤、強化繊維、水である。セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメントを用いる。細骨材としては、例えば、珪砂を用いる。混和材としては、例えば、フライアッシュを用いる。混和剤としては、例えば、高性能ＡＥ減水剤および消泡剤を用いる。強化繊維としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、高強度ポリエチレン繊維を用いて、これら繊維の直径は、０．０４ｍｍ程度、長さ１２ｍｍ程度、弾性係数４０．６ＧＰａ程度、引張破断強度１６９０ＭＰａ程度である。補強繊維混入率は、体積割合で０．５％〜２．０％程度である。
【００２１】
ＨＰＦＲＣＣ４の中でも、超高強度および超高靭性を併せ持つ超高強度ひずみ硬化型セメント系材料（以下、ＵＨＰ−ＳＨＣＣという）を用いるとよい。ＵＨＰ−ＳＨＣＣの構成材料は、セメント、細骨材、混和材、混和剤、強化繊維、水である。セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメントを用いる。細骨材としては、例えば、珪砂を用いる。混和材としては、例えば、シリカフュームおよび膨張材を用いる。混和剤としては、例えば、高性能ＡＥ減水剤および消泡剤を用いる。強化繊維としては、例えば、高強度ポリエチレン繊維（直径０．０１２ｍｍ程度、密度０．９７ｇ／ｃｍ2程度、弾性係数８８ＧＰａ程度、引張破断強度２７００ＭＰａ程度）を用いる。
【００２２】
補強層３（ＨＰＦＲＣＣ４）の層厚は、補強に必要な強度等に基づいて決定されるが、応力伝達部材５の腐食等を防止するために、かぶり厚は３０ｍｍ以上とする。
【００２３】
補強層３にＨＰＦＲＣＣ４を使用した場合、鋼管杭２ａが負荷を受けて変形した際に、引張応力下においてＨＰＦＲＣＣ４に複数の微細ひび割れが発生することで、通常のセメント材料に比して高い靭性や強度を発揮する。さらに、鋼管杭２ａの外周表面に鋼管杭２ａの軸方向に延設するように固定した応力伝達部材５によって、鋼管杭２ａとＨＰＦＲＣＣ４とが応力伝達部材５の延設方向に連続的に一体化しているので、鋼管杭２ａとＨＰＦＲＣＣ４との剥離が生じ難くなっている。そのため、微細なひび割れがＨＰＦＲＣＣ４のより広い範囲に分散されて、ＨＰＦＲＣＣ４が有する擬似ひずみ硬化特性を効果的に発揮させることができ、一段と耐力を向上させた補強が可能になる。
【００２４】
加えて、本発明の構造体１では、ＨＰＦＲＣＣ４を、上部工６を形成するコンクリート６ａに入り込ませて、コンクリート６ａと補強層３とを一体化させているので、構造体１に水平力が作用した際に最大の曲げモーメントが生じる上部工６と鋼管杭２ａとの接合面（断面積が大きく変化する部分）がＨＰＦＲＣＣ４により補強されることになる。そのため、補強層３を構成するＨＰＦＲＣＣ４が、水平力により生じる上部工６と鋼管杭２ａとの接合面における曲げ圧縮応力だけでなく、曲げ引張り応力に対抗することができる。即ち、この曲げ圧縮応力を補強層３の広い範囲に分担させることにより、構造体１の曲げ耐力をさらに向上させることが可能になっている。このようにして、ＨＰＦＲＣＣ４のひずみ硬化特性が効果的に発揮できる構造になっている。
【００２５】
上部工６を形成するコンクリート６ａにＨＰＦＲＣＣ４を入り込ませる深さ（上下方向長さ）は、１０ｃｍ以上であれば一定の効果が得られるので、例えば、１０ｃｍ〜３０ｃｍに設定する。
【００２６】
この構造体１を構築して鋼管杭２ａを補強する手順は、以下のとおりである。
【００２７】
まず、図３に例示するように、既設の鋼管杭２ａの外周表面に、応力伝達部材５を点溶接する。これにより、応力伝達部材５を補強対象部分のほぼ全長に渡って鋼管杭２ａの軸方向に延設するように固定する。また、既設の上部工６の下端部（コンクリート６ａ）をはつっておく。
【００２８】
次いで、図４に例示するように、鋼管杭２ａの外周表面外側にすき間をあけて型枠８を配置する。この実施形態では、合成樹脂繊維製のシールカバーを型枠８として使用しているが、一般的な剛体の型枠８を用いることもできる。この型枠８を鋼管杭２ａの外周に巻付けて、下端部等を結束バンド等の固定部材９によって締め付けて固定する。鋼管杭２ａの外周に固定された型枠８の下端部には注入管１０ａが設けられ、上端部にはエア抜き管１０ｂが設けられている。
【００２９】
次いで、注入管１０ａからＨＰＦＲＣＣ４を注入して、この型枠８と鋼管杭２ａの外周表面との間のすき間にＨＰＦＲＣＣ４を打設する。上部工６の下端部のコンクリート６ａをはつった部分にもＨＰＦＲＣＣ４を入り込ませる。打設したＨＰＦＲＣＣ４により応力伝達部材５ａを覆って固化させることにより補強層３を形成するとともに、補強層３と鋼管杭２ａとを一体化させる。さらに、上部工６の下端部に入り込ませたＨＰＦＲＣＣ４と上部工を形成するコンクリート６ａとを固着させてコンクリート６ａと補強層３とを一体化させることにより、構造体１を構築する。
【００３０】
上部工６のコンクリート６ａをはつった部分（その後、ＨＰＦＲＣＣ４で形成される部分）にまで応力伝達部材５を延設した状態にして、ＨＰＦＲＣＣ４を打設することもできる。これにより、図５に例示するように、応力伝達部材５が上部工６のＨＰＦＲＣＣ４で形成される部分にまで延設されている構造体１が構築される。この仕様では、上部工６のＨＰＦＲＣＣ４で形成される部分にまで延設された応力伝達部材５を通じて、応力がＨＰＦＲＣＣ４に伝わるので、一段と耐力を向上させることが可能になる。
【００３１】
図６に例示するように、上部工６との境界となる補強層３の部分が、上部工６よりも狭幅であるとともに補強層２の別の部分よりも拡幅化された拡幅部３ａを有する仕様にすることもできる。図７に例示するように、この拡幅部３ａを下方に向かって縮径するテーパ部３ｂにすることもできる。
【００３２】
このように拡幅部３ａ、テーパ部３ｂを設けることにより、上部工６との境界となる補強層３の部分への応力集中が抑制されるので、耐力を向上させるには有利になる。図６、図７の仕様の場合も、上部工６のＨＰＦＲＣＣ４で形成される部分にまで応力伝達部材５を延設させた仕様にすることもできる。
【００３３】
図８、図９に本発明の構造体１の別の実施形態を例示する。この実施形態は、既設ではなく、新設の鋼管杭２ａ等を補強対象体２にするものである。この構造体１は、上部工６を支えて立設される鋼管杭２ａの表面に固定された応力伝達部材５と鋼管杭２ａの表面を覆うＨＰＦＲＣＣ４とで構成された補強層３と、上部工６とが一体化されて構築されている。応力伝達部材５は、鋼管杭２ａの軸方向に延設されている。この補強層３が鋼管杭２ａに固定されて一体化されている。さらに、上部工６が鉄筋６ｂとＨＰＦＲＣＣ４とで形成されていて、補強層３と上部工６とが一体化されている。
【００３４】
この実施形態では、上部工６を形成するＨＰＦＲＣＣ４と補強層３とを一体化させているので、先の実施形態と同様に、構造体１に水平力が作用した際に最大の曲げモーメントが生じる上部工６と鋼管杭２ａとの上下方向の接合面がＨＰＦＲＣＣ４により補強されることになる。そのため、ＨＰＦＲＣＣ４が、水平力により生じる上部工６と鋼管杭２ａとの接合面における曲げ圧縮応力だけでなく、曲げ引張り応力に対抗して、構造体１の曲げ耐力をさらに向上させることが可能になっている。
【００３５】
さらに、上部工６と補強層３とが、同じＨＰＦＲＣＣ４によって継ぎ目なく形成されているので、上部工６との境界となる補強層３の部分での応力がより広い範囲のＨＰＦＲＣＣ４に分担されるので、応力集中が抑制されて耐力を向上させるには有利になる。図８の仕様の場合も、上部工６（ＨＰＦＲＣＣ４で形成される部分）にまで応力伝達部材５を延設させた仕様にすることもできる。
【００３６】
この構造体１を構築して鋼管杭２ａを補強する手順は、以下のとおりである。
【００３７】
まず、図１０に例示するように、新設の鋼管杭２ａの外周表面に応力伝達部材５を点溶接する。これにより、応力伝達部材５を補強対象部分のほぼ全長に渡って鋼管杭２ａの軸方向に延設するように固定する。また、上部工６を形成する鋼管杭２ａの上端部には鉄筋６ｂを配筋しておく。
【００３８】
次いで、図１１に例示するように、鋼管杭２ａの外周表面外側にすき間をあけて型枠８を配置し、上部工６に相当する対象部分の外側にも型枠８を配置する。この型枠８を鋼管杭２ａの外周に巻付けて、下端部等を結束バンド等の固定部材９によって締め付けて固定する。鋼管杭２ａの外周に固定された型枠８の下端部には注入管１０ａが設けられている。
【００３９】
次いで、注入管１０ａからＨＰＦＲＣＣ４を注入して、この型枠８と鋼管杭２ａの外周表面との間のすき間および上部工６に相当する対象部分にＨＰＦＲＣＣ４を打設する。図１２に例示するように、打設したＨＰＦＲＣＣ４により応力伝達部材５を覆って固化させることにより補強層３を形成して補強層３と鋼管杭２ａとを一体化させる。さらに、ＨＰＦＲＣＣ４により上部工６を形成して、補強層３と上部工６とを継ぎ目なく連続させて一体化させることにより、構造体１を構築する。
【００４０】
この実施形態の場合も、上述した拡幅部３ａ、テーパ部３ｂを有する仕様にすることもできる。また、上部工６のＨＰＦＲＣＣ４で形成される部分にまで応力伝達部材５を延設させた仕様にすることもできる。
【００４１】
図１３に例示するように、本発明の構造体１は陸上の杭等を補強対象体２にすることもできる。例えば、道路橋などの上部工６を支える鋼管橋脚２ｂを補強対象体２にできる。この実施形態においても上述した実施形態と同様に、既設の上部工６の下端部をはつって、上部工６を形成するコンクリート６ａに、補強層３を構成するＨＰＦＲＣＣ４を入り込ませて、このコンクリート６ａと補強層３とを一体化させることもできる。或いは、ＨＰＦＲＣＣ４により上部工６を新設して、補強層３と上部工６とを連続させて一体化させることもできる。また、上述した種々の仕様を適用することができる。
【００４２】
下部工７を形成するコンクリート７ａに、補強層３を構成するＨＰＦＲＣＣ４を入り込ませて、このコンクリート６ａと補強層３とを一体化させることもできる。
【００４３】
本発明は、鋼管杭２ａ、鋼管橋脚２ｂだけではなく、鉄筋コンクリート杭、鉄筋コンクリート柱等を補強対象体２とすることができる。
【実施例】
【００４４】
図１４に示すように、同仕様の鋼管（長さ２０００ｍｍ、外径８９．１ｍｍ、厚さ４．２ｍｍ）を補強対象体２として、この鋼管に上部工６および下部工７を設けた５種類の構造体の試験サンプルＳ（比較例、実施例１〜４）を作製した。鋼管の外周面には応力伝達部材５として異形鉄筋（Ｄ６）を鋼管の外周面に周方向に等間隔で４本固定して鋼管の軸方向に延設した。そして、これら異形鉄筋とＵＨＰ−ＳＨＣＣ４とからなる厚さ２１ｍｍの補強層３を鋼管と一体化させて設けた。鋼管の内部には中詰コンクリートが充填されている。上部工６および下部工７の外形は３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形である。
【００４５】
比較例および実施例１〜４に使用したＵＨＰ−ＳＨＣＣ４の配合は、水結合材比（Ｗ／Ｂ）が０．２２、砂結合材比（Ｓ／Ｂ）が０．１０、補強繊維混入率（Ｖｆ）が１．５％である。Ｂは結合材（セメント＋シリカヒューム＋膨張材）を示している。補強繊維は、高強度ポリエチレン繊維（直径０．０１２ｍｍ、長さ６ｍｍ、密度０．９７ｇ／ｃｍ2、弾性係数８８ＧＰａ、引張破断強度２７００ＭＰａ）を使用した。
【００４６】
それぞれの試験サンプルＳについて、支持部材１１により支持スパン１８００ｍｍで両端支持し、上部工６側の支持部材１１から８００ｍｍの位置を載荷点にして、荷重Ｆを負荷して曲げ試験を行った。その際の荷重Ｆと載荷点での変位との関係を図２０〜図２４に示す。
【００４７】
比較例は図１５に示すように、ＵＨＰ−ＳＨＣＣ４を上部工６と下部工７とのそれぞれの境界面までにしか設けなかった仕様である。異形鉄筋は、鋼管と下部工７との境界面から上部工６との境界面の１００ｍｍ手前まで延設した。
【００４８】
実施例１は図１６に示すように、ＵＨＰ−ＳＨＣＣ４を、上部工６を形成するコンクリート６ａに境界面から１００ｍｍの位置まで入り込ませた仕様である。その他の仕様は比較例と同じである。
【００４９】
実施例２は図１７に示すように、上部工６をＵＨＰ−ＳＨＣＣ４により形成して、補強層３と連続させて継ぎ目なく一体化させた仕様である。その他の仕様は比較例と同じである。
【００５０】
実施例３は図１８に示すように、図１６に示した実施例１の異形鉄筋５を上部工６に境界面から１００ｍｍの位置まで延設した仕様である。
【００５１】
実施例４は図１９に示すように、図１７に示した実施例２の異形鉄筋５を上部工６に境界面から１００ｍｍの位置まで延設した仕様である。
【００５２】
図２０〜図２４に示すように、実施例１〜４は比較例に対して荷重Ｆの最大値が大きくなり、耐力が向上することが分かる。
【００５３】
実施例１、３の結果（図２１、図２３）と実施例２、４の結果（図２２、図２４）との比較により、補強層３を形成するＵＨＰ−ＳＨＣＣ４を上部工６のコンクリート６ａに入り込ませる仕様と、上部工６をＵＨＰ−ＳＨＣＣ４により形成して、ＵＨＰ−ＳＨＣＣ４により形成される補強層３と一体化させる仕様では同等の耐力向上効果が得られることが分かる。
【００５４】
実施例１、２の結果（図２１、図２２）と実施例３、４の結果（図２３、図２４）との比較により、異形鉄筋５を上部工６を形成するＵＨＰ−ＳＨＣＣ４にまで延設すると、延設しない場合に比して、耐力が向上することが分かる。
【符号の説明】
【００５５】
１  構造体
２  補強対象体
２ａ  鋼管杭
２ｂ  鋼管橋脚
２ｃ  中詰コンクリート
３  補強層
３ａ  拡幅部
３ｂ  テーパ部
４  ＨＰＦＲＣＣ（ＵＨＰ−ＳＨＣＣ）
５  応力伝達部材（異形鉄筋）
６  上部工
６ａ  コンクリート
６ｂ  鉄筋
７  下部工
７ａ  コンクリート
８  型枠
９  固定部材
１０ａ  注入管
１０ｂ  エア抜き管
１１  支持部材
Ｓ  試験サンプル
Ｗ  点溶接部
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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