(57)【要約】【課題】安全かつ安価・短工期で施工可能とする。【解決手段】本補修方法は、鋼製部材であるＨ型鋼から成る柱１１のコンクリート２１による被覆部分と非被覆部分の境界の補修方法である。コンクリート２１の上記境界側の端部をはつり開口２１ａを形成する工程と、該工程により露出した、柱１１の上記境界を含む部分に、ポリマーセメントモルタル２２を塗布すると共に、開口２１ａをポリマーセメント２２で充填する工程と、を含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製部材のコンクリートによる被覆部分と非被覆部分の境界の補修方法であって、
前記コンクリートの前記境界側の端部をはつり開口を形成する工程と、
前記工程により露出した、前記鋼製部材の前記境界を含む部分に、ポリマーセメントモルタルを塗布すると共に、前記開口を前記ポリマーセメントモルタルで充填する工程と、を含むことを特徴とする、補修方法。
【請求項２】
前記ポリマーセメントモルタルの前記鋼製部材の長手方向に係る断面積は、前記鋼製部材の腐食による減肉分の前記長手方向に係る断面積と前記鋼製部材のヤング係数との積を、ポリマーセメントモルタルのヤング係数で除した値以上であることを特徴とする、請求項１に記載の補修方法。
【請求項３】
前記ポリマーセメントモルタルの前記鋼製部材に対する接触面積は、前記鋼製部材の腐食による減肉分が担保していた短期許容応力以上の応力を伝達する面積以上であることを特徴とする、請求項２に記載の補修方法。
【請求項４】
前記鋼製部材の前記ポリマーセメントモルタルを塗布する部分に凸部を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項５】
前記鋼製部材の前記ポリマーセメントモルタルを塗布する部分の、前記鋼製部材の長手方向に係る端部に、仕切りを取り付ける工程を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の補修方法。
【請求項６】
前記鋼製部材の前記ポリマーセメントモルタルを塗布する部分に接着剤を塗布する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製部材の補修方法、特に、鋼製部材のコンクリートによる被覆部分と非被覆部分の境界の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁や工場等の土木、建築構造物として、鋼製部材を用いたものが広く知られている。鋼製部材を用いた構造物は鋼製部材に腐食が生じることがある。
特許文献１や２には、鋼製部材同士を連結して成る鋼構造物において、鋼製部材の劣化した領域にポリマーセメントモルタルを吹き付け、鋼製部材を補修する方法が開示されている。
【０００３】
ところで、鋼製部材を用いた構造物として、鋼製部材の一部がコンクリートで被覆されたものがある。該構造物では、例えば、柱脚において鋼製部材の下端部がコンクリートで覆われ固定されており、すなわち、コンクリートに埋設されている。
【０００４】
図１２の柱脚１００は、Ｈ型鋼からなる鋼製部材１０２と、該鋼製部材１０２の下端部を被覆するコンクリート１０１を有する。柱脚１００のような柱脚は、鋼製部材１０２のコンクリート１０１による被覆部分と非被覆部分の境界に、雨水等が溜まりやすく、該境界付近において腐食１０３が顕著に進行する。
上記境界の腐食１０３を補修する際、従来は、図１３に示すように、まず、コンクリート１０１をはつり、コンクリート１０１に開口１０１ａを形成する（はつり工程）。次いで、腐食した鋼製部材１０２の上記境界付近の表面を、後述の溶接が可能となるように処理する（表面調整工程）。次に、コンクリート１０１の被覆部分と非被覆部分との境界となっていた部分に、すなわち、腐食部分に、鋼板１０４を当て、鋼製部材１０２に隅肉溶接する（溶接工程）。そして、コンクリート１０１をはつることにより形成された開口１０１ａにモルタルを流し、上記はつった部分を補修する（はつり補修工程）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８４５７５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１８７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、鋼製部材における上記境界付近に発生した腐食を補修する際、従来のように、鋼板を溶接する方法では、溶接時の火花による火災等が発生するおそれがあり安全上問題となる。また、この問題を回避するために、上記溶接工程の前に、柱脚の周辺設備の撤去や該周辺設備に対する養生を行う必要があり、施工面においてコストアップや長工期化する場合がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼製部材のコンクリートによる被覆部分と非被覆部分の境界の補修方法であって、安全かつ安価・短工期で施工可能な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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、鋼製部材のコンクリートによる被覆部分と非被覆部分の境界の補修方法であって、前記コンクリートの前記境界側の端部をはつり開口を形成する工程と、前記工程により露出した、前記鋼製部材の前記境界を含む部分に、ポリマーセメントモルタルを塗布すると共に、前記開口を前記ポリマーセメントモルタルで充填する工程と、を含むことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、上記境界にポリマーセメントモルタルを塗布することとしたので、火花が出るような火気を使用する必要がなく、そのため、安全かつ安価・短工期で補修を行うことができる。さらに、腐食による減肉部分に作用する応力を、塗布したポリマーセメントモルタルで担保することができる。
【００１０】
前記ポリマーセメントモルタルの前記鋼製部材の長手方向に係る断面積は、前記鋼製部材の腐食による減肉分の前記長手方向に係る断面積と前記鋼製部材のヤング係数との積を、ポリマーセメントモルタルのヤング係数で除した値以上であることが好ましい。
【００１１】
前記ポリマーセメントモルタルの前記鋼製部材に対する接触面積は、前記鋼製部材の腐食による減肉分が担保していた短期許容応力以上の応力を伝達する面積以上であることが好ましい。
【００１２】
前記鋼製部材の前記ポリマーセメントモルタルを塗布する部分に凸部を形成する工程を含むことが好ましい。
【００１３】
前記鋼製部材の前記ポリマーセメントモルタルを塗布する部分の、前記鋼製部材の長手方向に係る端部に、仕切りを取り付ける工程を含むことが好ましい。
【００１４】
前記鋼製部材の前記ポリマーセメントモルタルを塗布する部分に接着剤を塗布する工程を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、安全かつ安価・短工期で施工可能な方法で、鋼製部材のコンクリートによる被覆部分と非被覆分の境界を補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る鋼製部材の補修方法の補修対象を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る鋼製部材の補修方法の補修対象を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る鋼製部材の補修方法の補修対象を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る補修方法のはつり工程を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る補修方法のはつり工程を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る補修方法の塗布工程を説明する図である。
【図７】本実施形態に係る補修方法の塗布工程を説明する図である。
【図８】鋼製部材の腐食による減肉部を示す図である。
【図９】本実施形態に係る補修方法に用いられる凸部の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る補修方法に用いられる仕切りの一例を示す図である。
【図１１】図１０の仕切りを取り付ける工程を設けることの効果を説明する図である。
【図１２】鋼製部材のコンクリートによる被覆部と非被覆部の境界に生じる腐食を示す図である。
【図１３】従来の鋼製部材の補修方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
本実施形態に係る鋼製部材の補修方法は、鋼製部材のコンクリートによる被覆部分と非被覆部分の境界の補修方法である。本実施形態に係る補修方法の捕集対象は、例えば、鋼製部材の下端部がコンクリートで覆われることにより当該鋼製部材が固定された柱脚である。
柱脚としては、埋込型柱脚や根巻型柱脚等が知られている。
【００１９】
図１の埋込型の柱脚１０は、鋼製部材であるＨ型鋼から成る柱１１の下端部を、表面がグラウンドレベルＧＬとなる基礎コンクリート１２に埋込んで固定する。
図２及び図３に示す根巻型の柱脚２０では、基礎コンクリート１２に立設された柱１１の下部周囲を、不図示の頂部帯筋や通常の帯筋縦筋からなる鉄筋で補強し、その外周をコンクリート２１で根巻し固定する。
以下では、根巻型柱脚２０を補修対象とする場合を例として説明する。なお、Ｈ型鋼から成る柱１１は、長手方向が鉛直方向に一致するように配設されるウェブ１１ａと、ウェブ１１ａの幅方向両端に設けられたフランジ１１ｂとを有する。
【００２０】
（はつり工程）
本実施形態に係る補修方法では、まず、図４及び図５に示すように、コンクリート２１の端部をはつる。具体的には、柱１１にはコンクリート２１による被覆部と非被覆部との境界ｂがあるので、まず、その境界ｂ側のコンクリート２１の端部をはつり、該端部における柱１１の周囲に開口２１ａを形成する。
図の例では、柱１１のウェブ１１ａとフランジ１１ｂとに囲まれた領域だけでなく、該領域の外側の領域まではつっているが、柱１１のウェブ１１ａとフランジ１１ｂとに囲まれた領域のみをはつるようにしてもよい。
なお、コンクリート２１のはつり深さは、例えば、コンクリート２１の内側であって柱１１の周囲に配設されている鉄筋が露出しない深さであり、具体的には、はつった部分の底が上記鉄筋の頂部の上方約１０ｃｍに位置するよう設定される。
【００２１】
（素地調整工程）
コンクリート２１のはつり後、腐食した柱１１の素地の調整を行う。具体的には、柱１１の腐食した部分を含む領域の表面を、すなわち、柱１１における後述のポリマーセメントモルタルを塗布する領域の表面を、処理する。柱１１に対する表面処理はウェブ１１ａにのみ行ってもよいし、ウェブ１１ａとフランジ１１ｂの両方に行ってもよい。また、フランジ１１ｂに対して表面処理を行う場合は、内側面にのみ行ってもよいし、内側面と外側面の両方に行ってもよい。
上記表面処理とは、例えばケレン処理である。該ケレン処理としては、金ブラシ等を用いた３種ケレン、電動ブラシ等を用いた２種ケレン、ショットブラスト法による１種ケレン、ブラスト面を形成可能なブリストルブラスターを用いた１種ケレン等が挙げられる。
【００２２】
（塗布工程）
素地調整工程後、図６及び図７に示すように、素地調整が行われた領域、すなわち、コンクリート２１による被覆部と非被覆部との境界ｂを含む領域に、ポリマーセメントモルタル２２を塗布すると共に、該領域を露出させるために設けられたコンクリート２１の開口２１ａにもポリマーセメントモルタル２２を塗布し該開口２１ａを充填する。ポリマーセメントモルタル２２の塗布は例えば鏝を用いて行われる。なお、図６では、開口２１ａに充填したポリマーセメントモルタル２２の図示を省略している。
【００２３】
上記塗布工程が完了することにより、本実施形態に係る補修方法は完了する。
本実施形態による補修方法では、ポリマーセメントモルタル２２を用いて補修を行っており、補修に際し、火花が飛ぶような火気は使用していないため、安全性が高い。また、上記火気を使用していないため、火災防止用の養生等をする必要がないので、本実施形態によれば安価・短工期で補修を行うことができる。
さらに、ポリマーセメントモルタル２２は、コンクリート２１だけでなく柱１１すなわち鋼製部材に対しても付着強度が高いため、補修後の柱脚１０について、柱１１の長手方向の荷重に対する耐力を、腐食前のものと同等以上まで高めることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、はつり取った部分にポリマーセメントモルタル２２を充填している。はつり取った部分を充填せずにそのまま残しておくと、柱の軸方向と垂直方向すなわち水平方向の荷重に対する耐力が減少してしまうおそれがあるが、上述のように充填することにより、上記水平方向の荷重に対する耐力を維持することができる。さらに、ポリマーセメントモルタル２２は、コンクリート２１に比べて柱１１を構成する鋼製部材に対する付着力が高いので、柱の軸方向の荷重に対する耐力を向上させることができる。
さらにまた、ポリマーセメントモルタル２２の熱伝導率が、従来補修に用いられた鋼板などの鋼材より低いため、以下の効果を有する。すなわち、柱脚１０が高温の物体の近傍で用いられていた場合、且つ、補修に用いた部材（以下、補修部材）と柱１１の界面に接着剤を用いた場合、補修部材の熱伝導率が高いと、補修部材と柱１１との付着面に、上記高温の物体からの熱が伝わり、上記補修部材の柱１１に対する付着強度が低下する。しかし、本実施形態では、補修部材は熱伝導率が低いポリマーセメントモルタル２２であるため、高温の物体の近傍で用いられた場合であっても、接着剤を用いた柱１１に対する付着強度が低下するのを防ぐことができる。
また、本実施形態では、ポリマーセメントモルタル２２の塗布後の乾燥中に、他の柱脚２０について同じ補修作業を行うことができるため、すなわち、並行作業が可能であるため、従来よりも効率的に補修を行うことができる。
【００２５】
ポリマーセメントモルタル２２の断面積Ａ１は、図８に示した、柱１１の腐食により減肉したウェブ１１ａの減肉分１１ａ１の断面積Ａ２と以下の関係を有する。なお、上記断面積Ａ１、Ａ２は、柱１１の長手方向から視た断面における断面積である。
Ａ１≧Ａ２×Ｙ１／Ｙ２
Ｙ１：柱１１のヤング係数
Ｙ２：ポリマーセメントモルタル２２のヤング係数
【００２６】
上記関係を満たすことにより、柱１１の腐食による減肉分１１ａ１の軸剛性をポリマーセメントモルタル２２で担保することができる。なお、ウェブ１１ａの両面に塗布する場合は、両面での合計のポリマーセメントモルタル２２の断面積が、Ａ２×Ｙ１／Ｙ２以上となればよい。
【００２７】
また、ポリマーセメントモルタル２２の柱１１に対する接触面積は、柱１１の腐食による減肉分１１ａ１が担保していた短期許容応力以上の応力を伝達することが可能な面積以上に設定されている。具体的には、例えば、以下の関係式を満たすようにポリマーセメントモルタル２２の柱１１に対する接触面積Ａ３は設定されている。
Ａ３×Ｈ≧Ｎ
Ｈ：ポリマーセメントモルタル２２の柱１１に対する単位面積当たりの付着強度
Ｎ：減肉分１１ａ１が担保していた短期許容応力
【００２８】
これにより、柱１１の腐食による減肉分１１ａ１の軸剛性をポリマーセメントモルタル２２でより確実に担保することができる。なお、柱１１のウェブ１１ａに対する接触面積が上記関係式を満たすようにしてもよいし、ウェブ１１ａに対する接触面積とフランジ１１ｂに対する接触面積との合計が上記関係式を満たすようにしてもよい。
【００２９】
なお、ポリマーセメントモルタル２２の塗布は一度に行わずに、複数回に分けて行うことが好ましく、例えば、厚さ２、３ｍｍずつ塗布と乾燥を繰り返することにより、所望の断面積のポリマーセメントモルタル層を形成する。このように複数回に分けて塗布することにより、ポリマーセメントモルタル２２の柱１１に対する接触部分を確実に乾燥させることができ、ポリマーセメントモルタル２２の柱１１に対する付着強度を確保することができる。
【００３０】
（追加工程１  突起形成工程）
本実施形態に係る補修方法において、前述の塗布工程前に、柱１１におけるポリマーセメントモルタル２２を塗布する領域に、柱１１から突出する凸部を形成する工程を含むようにし、塗布工程において、該凸部全体をポリマーセメントモルタル２２に埋設するようにしてもよい。
【００３１】
凸部は、例えば、図９（Ａ）に示すような、胴部と該胴部より大径な頭部とを有するスタッド３１である。スタッド３１を上記凸部とする場合は、ウェブ１１ａの幅方向に沿って複数個、ウェブ１１ａに設けることが好ましい。なお、図ではあらわれていないウェブ１１ａの反対側の面にも同様にスタッド３１を設けることが好ましい。
また、凸部は、例えば、図９（Ｂ）に示すような、ウェブ１１ａの幅方向に延在する畝状のリブ３２であってもよい。
【００３２】
スタッド３１やリブ３２のような凸部を設けることにより、柱１１に対するポリマーセメントモルタル２２の接触面積が大きくなるため、柱１１に対するポリマーセメントモルタル２２の付着強度を上げることができる。
【００３３】
なお、スタッド３１やリブ３２のウェブ１１ａへの取り付けは、例えば、これらスタッド３１やリブ３２とウェブ１１ａとの接触面に電流を流し、スタッド３１やリブ３２のウェブ１１ａ側の端部を溶融させ融着することにより行われる。取付方法として上述のような方法を採用する場合、スタッド３１やリブ３２は電流により溶融しやすい材料から形成される。また、融着に代えて接着剤による接着で、スタッド３１やリブ３２のウェブ１１ａへの取り付けを行ってもよい。
【００３４】
（追加工程２  仕切り板形成工程）
本実施形態に係る補修方法において、前述の塗布工程前に、柱１１におけるポリマーセメントモルタル２２を塗布する領域の上端に、図１０に示すように、ポリマーセメントモルタル２２を塗布する領域と他の領域とを仕切る仕切り４０を取り付ける工程を含むようにしてもよい。この場合、ウェブ１１ａとフランジ１１ｂと仕切り４０とコンクリート２１に囲われた領域にポリマーセメントモルタル２２を塗布し、充填する。
【００３５】
仕切り４０を形成しない場合、補修後の柱脚２０において、図１１（Ａ）に示すように、ウェブ１１ａの軸方向の応力Ｐは、ポリマーセメントモルタル２２の上端付近においてはポリマーセメントモルタル２２へ流されず、下方に侵入してからポリマーセメントモルタル２２へ流される。
一方、仕切り４０を形成すると、ウェブ１１ａの軸方向の応力Ｐは、仕切り４０を介してポリマーセメントモルタル２２の上端付近から、ポリマーセメントモルタル２２へ流される。したがって、ポリマーセメントモルタル２２の全体でウェブ１１ａの軸方向の応力Ｐを受けることができるため、仕切り４０を形成しない場合に比べて、少量のポリマーセメントモルタル２２であっても高い軸剛性を得ることができる。
【００３６】
なお、本例では、柱１１におけるポリマーセメントモルタル２２を塗布する領域の上端にのみ仕切り４０を取り付けるようにしたが、下側にも仕切り４０を取り付けるようにしてもよい。
また、追加工程１のようにスタッド３１やリブ３２を設けることでも、ウェブ１１ａの軸方向の応力Ｐをポリマーセメントモルタル２２側に流しやすくすることができる。
【００３７】
なお、仕切り４０の柱１１への取り付けは、例えば、仕切り４０と柱１１との接触面に電流を流し、仕切り４０の柱１１側の端部を溶融させ融着することにより行われる。取付方法として上述のような方法を採用する場合、仕切り４０は電流により溶融しやすい材料から形成される。また、融着に代えて接着剤による接着で、仕切り４０の柱１１への取り付けを行ってもよい。
【００３８】
（追加工程３  接着剤塗布工程）
本実施形態に係る補修方法において、前述の塗布工程前に、柱１１におけるポリマーセメントモルタル２２を塗布する領域に、接着剤を塗布する工程を含むようにしてもよい。このように接着剤を塗布することにより、柱１１に対するポリマーセメントモルタル２２の付着強度を上昇させることができるため、補修後の柱脚２０の耐力を向上させることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、一部がコンクリートに被覆された鋼製部材を補修する技術に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１１  柱
１１ａ  ウェブ
１１ｂ  フランジ
１２  基礎コンクリート
２０  柱脚
２１  コンクリート
２１ａ  開口
２２  ポリマーセメントモルタル
３１  スタッド
３２  リブ
４０  仕切り
【図１】
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【図２】
2018184717.tif 000004
【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】
2018184717.tif 000011
【図１０】
2018184717.tif 000012
【図１１】
2018184717.tif 000013
【図１２】
2018184717.tif 000014
【図１３】
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