(57)【要約】【課題】            既存コンクリート建築物のリニューアル工事で、コンクリート梁に貫通孔が設けられると、梁の構造耐力が低下するための補強措置が不可欠となる。また、居住者が居住した状態で補強工事が実施されるケースが多く、有機系溶剤などの臭気を発生しない補強工法が求められる。さらに、補強措置には長期に渡る耐久性と耐候性が求められ、万一建築物が火災に見舞われても、補強効果を喪失しにくいことがコンクリート部材の補強工法には求められる。【解決手段】        本発明は、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部を補強する方法であって、梁の両方の開口部面に補強板を設け、円筒状の中子を補強板と梁と補強板とを貫通するように配置し、補強板と梁との隙間を補強板外縁に型枠を設けてシールし、密閉空間を無収縮グラウトモルタルで充填し、補強板と無収縮グラウトモルタル硬化体と梁とを一体化するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造である。【選択図】          図６
2008031821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するコンクリート梁の開口部を補強する方法であって、
梁の開口部の両側面に、中央に開口部を設けた２枚の補強板を、ボルトアンカーを使って、梁の側面と平行に隙間を設けるように取り付け、
補強板開口部と梁貫通孔と補強板開口部とを貫通するように中子を配置し、
補強板外縁に型枠を設けて補強板の内側面と梁の開口部の側面との隙間をシールして密閉空間とし、
型枠下面から無収縮グラウトモルタルを充填・硬化させ、
型枠及び中子を取り除いて、補強板と無収縮グラウトモルタル硬化体と梁とを一体化させることを特徴とする貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項２】
貫通孔を有するコンクリート梁の開口部を補強する方法であって、
梁の開口部周辺の梁の両側面に、中央に円形開口部を設けた２枚の補強板を、補強板開口部の外側周辺にあけた複数のボルトアンカーの通し孔に通したボルトアンカーを使って、梁の側面と平行に隙間を設けるように取り付け、
補強板の円形開口部から梁の貫通孔を通じて他方の補強板の円形開口部までの長さ以上の円筒長を有し、補強板の円形開口部に内接する直径を有する円筒状の中子を、補強板開口部と梁貫通孔と補強板開口部とを貫通するように配置し、
補強板の内側面と梁の開口部面と中子の外周面との間に隙間を形成するとともに、梁の貫通孔の内周面と円筒状の中子外周面との間に隙間を形成し、
補強板の内側面と梁の開口部の側面との隙間を、補強板外縁に型枠を設けてシールして密閉空間とし、
前記密閉空間の型枠上面（シール面）に空気抜き管を設け、型枠下面（シール面）に注入管を設け、
注入管から無収縮グラウトモルタルを充填し、空気抜き管から無収縮グラウトモルタルが吐出するのを確認して注入を停止し、密閉空間を無収縮グラウトモルタルで充填し、
該無収縮グラウトモルタルの硬化後に型枠及び中子を取り除き、補強板と無収縮グラウトモルタル硬化体と梁とを一体化させる
ことを特徴とする貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項３】
円筒状の中子は、樹脂製パイプまたは紙製パイプであり、円筒状の中子の外側表面に離型剤が塗布されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項４】
補強板は、中央に円形開口部を有し、円形開口部の直径がコンクリート梁の貫通孔に内接する円筒の外形よりも０〜５０ｍｍ（但し０ｍｍは含まない）小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項５】
補強板は、板厚１ｍｍ〜２０ｍｍの鋼板であり、片面がサンドブラスト処理されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項６】
補強板の内側面と梁の開口部面との間隔は、５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項７】
無収縮グラウトモルタルは、有機系短繊維を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の補強方法によって補強された、貫通孔を有するコンクリート梁開口部の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存コンクリート建築物の改修工事では、既存のコンクリート梁に配管等を通すため貫通孔を穿つ場合がある。既存の梁に貫通孔を設けた場合、梁の強度が低下してしまうため、梁に何らかの補強を行うことが必要となる。
貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法については、Ｌ型の断面形状を有する鋼板を用いて、梁の両側面から下面に沿うようにエポキシ樹脂などの接着剤で鋼板を貼り付け、鋼板の上端部をボルトにより梁に定着させる補強構造、補強方法が特許文献１に開示されている。
特許文献２には、既存梁に設けられた貫通孔の開口部から、つば付き鋼管の鋼管部を挿入し、金属粉入りのエポキシ樹脂系の接着剤で接着し、鋼管部の開口部からの突出部分の外周につば板を取り付ける補強構造、補強方法が開示されている。
梁の強度、剛性、変形能力を損なうことなく既存梁の大口径の開口部を補強する方法として、特許文献３には梁の側方開口部から補強体の筒状部を挿入し、補強体の板状部にあけた複数のボルト通し孔に通したボルトを梁に埋め込んだ雌ねじ体にねじ込んで、補強体を梁に取り付け、板状部の内側面と梁の側面との間および梁の貫通孔の内周面と筒状部の外周面との間に隙間を形成し、この隙間をエポキシ樹脂接着剤で満たし、この接着剤の硬化により補強体を梁に固着する既存梁の補強方法が開示されている。
また、特許文献４には、鉄筋コンクリート部材に穿孔された貫通孔に、両側から鍔板付きせん断補強鋼管を挿入し、コンクリート部材と鍔板付きせん断補強鋼管の管部および鍔板とをエポキシ樹脂あるいは不飽和ポリエステル樹脂の接着剤で固着させる部材が開示されている。
特許文献５には、コンクリート部材の開口部両側に、中央部が開口した補強鋼板をセメントペースト又はセメントモルタルを用いて接着し、コンクリート部材を貫通するＰＣ鋼棒に補強鋼板を緊張定着する補強方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３０４７号公報
【特許文献２】特開２００４−３３２３３８号公報
【特許文献３】特開平５−３１１８９１号公報
【特許文献４】特公昭６１−５０３８号公報
【特許文献５】特開昭５５−４２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存コンクリート建築物のリニューアルでは、日常的に要求されるのユーティリティ環境の整備が求められ、リニューアル工事では既存のコンクリート梁に各種設備配管を通すための貫通孔が新たに設けられることが多々見られる。
コンクリート梁に貫通孔が設けられると、梁の構造耐力（地震に対する抵抗力）が低下するため何らかの補強措置を行い、梁の耐力を回復することが不可欠となる。
また、リニューアル工事では、居住者が居住した状態で梁や柱などの部材を補強する工事が実施されるケースが多いことから、施工性が良好で、有機系溶剤などの臭気を発生せず、良好な居住環境を保持できる補強工法が求められる。
さらに、建築物は数十年間に渡って供用されることから、補強措置についても相応の長期に渡る耐久性と耐候性が求められるとともに、万一建築物が火災に見舞われて補強箇所が高温に曝された場合にも、補強効果を喪失しにくいことがコンクリート部材の補強工法には求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題に対して、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部両側に、中央部に開口部を有する２枚の補強板を設け、コンクリート梁とその両端に配置した補強板とを貫通するように中子を配し、梁と２枚の補強板とを有機系短繊維を含む無収縮グラウトモルタルを用いて強固に一体化させることによって、良好な施工環境の維持と高い補強効果が得られ、さらには長期の耐久性・耐候性を有し、長期に渡る供用期間中に強い地震に遭遇しても、補強箇所が崩壊して脱落し難く、万一火災により補強箇所が高温に曝された場合にも補強効果を喪失し難いコンクリート梁の補強方法および補強構造を見出して本発明を完成した。
【０００６】
即ち、本発明は、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部を補強する方法であって、梁の開口部の両側面に、中央に開口部を設けた２枚の補強板を、ボルトアンカーを使って、梁の側面と平行に隙間を設けるように取り付け、補強板開口部と梁貫通孔と補強板開口部とを貫通するように中子を配置し、補強板外縁に型枠を設けて補強板の内側面と梁の開口部の側面との隙間をシールして密閉空間とし、型枠下面から無収縮グラウトモルタルを充填・硬化させ、型枠及び中子を取り除いて、補強板と無収縮グラウトモルタル硬化体と梁とを一体化させることを特徴とする貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造に関する。
また、本発明は、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部を補強する方法であって、梁の開口部周辺の梁の両側面に、中央に円形開口部を設けた２枚の補強板を、補強板開口部の外側周辺にあけた複数のボルトアンカーの通し孔に通したボルトアンカーを使って、梁の側面と平行に隙間を設けるように取り付け、補強板の円形開口部から梁の貫通孔を通じて他方の補強板の円形開口部までの長さ以上の円筒長を有し、補強板の円形開口部に内接する直径を有する円筒状の中子を、補強板開口部と梁貫通孔と補強板開口部とを貫通するように配置し、補強板の内側面と梁の開口部面と中子の外周面との間に隙間を形成するとともに、梁の貫通孔の内周面と円筒状の中子外周面との間に隙間を形成し、補強板の内側面と梁の開口部の側面との隙間を、補強板外縁に型枠を設けてシールして密閉空間とし、前記密閉空間の型枠上面（シール面）に空気抜き管を設け、型枠下面（シール面）に注入管を設け、注入管から無収縮グラウトモルタルを充填し、空気抜き管から無収縮グラウトモルタルが吐出するのを確認して注入を停止し、密閉空間を無収縮グラウトモルタルで充填し、該無収縮グラウトモルタルの硬化後に型枠及び中子を取り除き、補強板と無収縮グラウトモルタル硬化体と梁とを一体化させることを特徴とする貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造に関する。
【０００７】
本発明の開口部を有するコンクリート梁の補強方法の好ましい様態を以下に示す。これらは複数組合わせることができる。
１）円筒状の中子は、樹脂製パイプまたは紙製パイプであり、円筒状の中子の外側表面に離型剤が塗布されていること。
２）補強板は、中央に円形開口部を有し、円形開口部の直径がコンクリート梁の貫通孔に内接する円筒の外径よりも０〜５０ｍｍ（但し０ｍｍは含まない）小さいこと。
３）補強板は、板厚１ｍｍ〜２０ｍｍの鋼板であり、片面がサンドブラスト処理されていること。
４）補強板の内側面と梁の開口部面との間隔は、５ｍｍ〜５０ｍｍであること。
５）無収縮グラウトモルタルは、有機系短繊維を含むこと。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造は、
梁の貫通孔開口部の両側に、円形開口部を中央に有する補強板をそれぞれ梁側面と隙間を設けて配置し、補強板と梁と補強板とを貫通するように中子を配置し、梁の開口部側面と補強板との間に密閉空間が出来るように型枠を設けてシールし、さらに型枠下側（シール面）に設けた注入管から無収縮グラウトモルタルを充填し、型枠上側（シール面）に設けた空気抜き管から無収縮グラウトモルタルが吐出するのを確認し、無収縮グラウトモルタルを硬化させた後、中子と型枠とを取り除いて、梁と梁の外側に配置した２枚の補強板とを無収縮グラウトモルタル硬化体を介して強固に一体化させるものである。（図５ａ、ｂ）
【０００９】
本発明では、無収縮グラウトモルタル自体が高い圧縮強度、曲げ耐力強度、曲げタフネス、付着強度を有しており、コンクリート梁と２枚の補強板とを強固に一体化して梁の補強効果を発揮する。地震による応力は、梁と無収縮グラウトモルタル硬化体とが強固に一体化して補強板に余すことなく伝達される。
また、大きな地震が発生して、梁や補強部分である無収縮グラウトモルタル硬化体にひび割れが発生した場合でも、無収縮グラウトモルタル硬化体は有機系短繊維により補強されていることから脆性破壊を起こすことはなく、無収縮グラウトモルタル硬化体の破片が落下して梁の下方の安全性が損なわれることはない。
【００１０】
また、コンクリート梁にコアドリルなどを用いて貫通孔を設ける過程では、貫通孔内面の表面に微細な傷やクラックなどが発生するが、本発明の補強構造および補強工法では、貫通孔内面と中子との隙間に充填された無収縮グラウトモルタルよって、これらの微細な傷やクラックが補修される効果もあり、地震などにより梁に生じた応力が、先の微細な傷やクラックを起端にして大きなクラックに伝播するのを抑止する効果も有する。
【００１１】
さらに、充填した無収縮グラウトモルタルが硬化したのちに、梁の開口部に配置していた中子を取り除くと、梁を貫通する孔の内側表面には無収縮グラウトモルタル硬化体の表面が露出する。離型剤を塗布した滑らかな表面を有する中子を用いることにより、このグラウト硬化体表面は、滑らかな仕上り状態が得られる結果、梁開口部の補強終了後に梁の貫通孔に挿入・配置される各種のケーブル類（光ケーブル、電気配線など）やパイプ類の表面が接触磨耗する危険性も大幅に低減できる。
【００１２】
本発明の補修工法は、施工性が良好で、工程も簡便で短期間に完結することができ、また、有機系接着剤を使用しないため施工過程で臭気を発生しないので居住環境にもやさしく、居住者が居ながらにして補強工事を進めることができる。
【００１３】
本発明の補強方法、補強構造は、上記の通り補強性能、施工性（簡潔さ、安全性）、補強後の多様な効果において極めて優れた鉄筋コンクリート梁の補強方法、補強構造であり、今後も増加が見込まれるコンクリート建築物のリニューアル工事への適用を通じて多大な貢献をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造について、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図１〜図６に示す図面は、コンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造を模式的に示す部分断面図であり、本発明はこのこの図面により制限されるものではない。
【００１５】
図１ａは、貫通孔１０を有するコンクリート梁１１を示す断面図である。また、図１ｂは貫通孔１０を有するコンクリート梁１１の開口部１２方向から見た正面図である。（以下、図ａはコンクリート梁１１の断面図、図ｂはコンクリート梁１１の開口部１２からから見た正面図を示す。）
【００１６】
コンクリート梁１１の開口部１２から離れた４箇所〜８箇所に、アンカーボルト通し孔１３を両方の梁開口部周辺に設け、アンカーボルト１４を固定し、中央に円形の開口部を有し、アンカーボルト１４を固定する穴を４箇所〜８箇所有する補強板１５をアンカーボルト１４に固定する。（図２ａ、図２ｂ）
【００１７】
コンクリート梁１１に固定した片方の補強板１５の開口部からコンクリート梁１１の貫通孔を通じて、反対側の補強板１５’の開口部に、表面に離型剤を塗布した円筒状の中子１６を挿入する。（図３ａ、図３ｂ）
【００１８】
コンクリート梁１１と、コンクリート梁１１に固定した補強板１５および補強板１５’との空間１７および空間１７’を密閉するため、この空間の上下左右４面に型枠１８および１８’を設けてシールし、下側型枠面（下側シール面）に無収縮グラウトモルタル２１の注入管１９、１９’を設け、上側型枠面（上側シール面）に空気抜き管２０、２０’を設ける。（図４ａ、図４ｂ）
【００１９】
下側型枠面（下側シール面）の注入管１９及び／又は１９’から無収縮グラウトモルタル２０を充填し、空気抜き管２０および２０’から無収縮グラウトモルタル２１がオーバーフローするのを確認して注入作業を終了する。（図５ａ、図５ｂ）
【００２０】
無収縮グラウトモルタル２１の硬化後、円筒状の中子１６を取り除き、コンクリート梁１１と補強板１５および補強板１５’との空間１７、１７’に設けた型枠１８、１８’を除去して、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の無収縮グラウトモルタル硬化体２２と補強板１５および１５’とを強固に一体化させた補強を完了する。（図６ａ、図６ｂ）
【００２１】
本発明の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造は、
梁の貫通孔開口部の外側両面に、円形開口部を中央に有する補強板をそれぞれ配置し、補強板と梁と補強板とを貫通するように中子を配置し、梁の開口部面と２枚の補強板との間に密閉空間が出来るように型枠を設けてシールし、さらに型枠下側（シール面）に設けた注入管から無収縮グラウトモルタルを充填し、型枠上側（シール面）に設けた空気抜き管から無収縮グラウトモルタルが吐出するのを確認し、無収縮グラウトモルタルを硬化させた後、中子と型枠とを取り除いて、梁と梁の外側に配置した２枚の補強板とを無収縮グラウトモルタル硬化体を介して強固に一体化させるものである。
【００２２】
本発明は、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強方法および補強構造に関する。
補強対象となるコンクリート梁は、一般的なコンクリート建築物の梁であり、特に限定されるものではなく、鉄筋コンクリート梁、鉄骨コンクリート梁、鉄骨鉄筋コンクリート梁のいずれにも適用でき、優れた補強効果が得られる。
本発明では、円形もしくは円形に近似した開口部を有する貫通孔が設けられたコンクリート梁を好適に補強することができ、開口部の直径は、好ましくは１００〜４５０ｍｍ、さらに好ましくは１５０〜４００ｍｍ、特に好ましくは２００〜３５０ｍｍの範囲の開口部を有するものの補強に優れた効果を発揮する。
【００２３】
本発明では、貫通孔が施されたコンクリート梁の開口部を補強し、梁の構造耐力（地震に対する抵抗力）を回復するために、中央に円形開口部を設けた補強板を使用する。
本発明で用いる補強板は、鋼板、ステンレス板などの市販の構造用金属製板材を用いることができる。
本発明で用いる補強板は、補強板の片面がサンドブラスト処理などにより粗面加工されていることが、無収縮グラウトモルタル硬化体とより強固に接合できることから特に好ましい。
本発明で用いる補強板は、板の中央部に円形の開口部を有するものを用いる。
補強板の開口部の直径は、補強対象となるコンクリート梁に設けられた貫通孔に内接する円筒の外径より、好ましくは０〜５０ｍｍ（但し０ｍｍは含まない）、さらに好ましくは２〜４０ｍｍ、特に好ましくは５〜３０ｍｍ小さいことが好ましい。
補強板の板厚は、１〜２０ｍｍのものが好ましく用いることができ、補強対象となるコンクリート梁の寸法および開口部の直径に合わせて適宜することができる。
補強板の形状および寸法は、特に限定されるものではなく、補強対象となるコンクリート梁の寸法および開口部の直径に合わせて適宜することができる。
【００２４】
本発明では、開口部を有する補強板片面（梁と向かい合った面）の表面と、補強板と向かい合った開口部を有する梁の表面の補強板と同等の面積部分とが、プライマーを塗布または吹付処理されていることが、コンクリート梁と無収縮グラウトモルタル硬化体と補強板とをより強固に接合できることから特に好ましい。
【００２５】
本発明では、コンクリート梁に補強板を固定するためにアンカーボルトを使用する。コンクリート梁の開口部の周囲４箇所〜８箇所にアンカーボルトを埋め込むため穿孔し、アンカーボルトを固定する。
アンカーボルトとしては、特に限定されるものではなく、市販のアンカーボルトを用いることができる。
本発明で用いるアンカーボルトの直径は、好ましくは５〜３０ｍｍ、さらに好ましくは８〜２８ｍｍ、特に好ましくは１０〜２５ｍｍのものを好適に使用できる。
アンカーボルトの長さは、補強対象となるコンクリート梁の寸法、アンカーボルトの固定方法、梁と補修板との隙間に合わせて適宜することができる。
【００２６】
コンクリート梁へのアンカーボルトの固定については、コンクリート梁を貫通する穴を穿孔し、長尺のアンカーボルトを梁に貫通させて、その両端に補強板を配して固定することができる。
また、コンクリート梁を貫通しない穴を梁の両側に穿孔し、短尺のボルトアンカーをそれぞれ埋め込んで固定し、梁から突き出たアンカーボルトの端に補強板を配して固定することもできる。
梁に穿孔した穴にアンカーボルトを固定する方法は、アンカーボルトの凹型シリンダーを穿孔した穴に埋め込み、アンカーボルトをねじ込んで固定することができ、また、穿孔した穴にアンカーボルトを差し込んで仮固定し、穴とアンカーボルトの隙間に市販のセメント系グラウトモルタルを充填・硬化させて固定することもできる。
【００２７】
コンクリート梁の開口部の周囲にアンカーボルトを固定した後、補強板にあけた複数のアンカーボルトの通し孔にアンカーボルトを通して、梁と補強板との間隔を所定の間隔に保ってアンカーボルトと補強板とを固定する。
アンカーボルトと補強板との固定は、適宜固定方法を選択でき、二組のナットとワッシャーとを用いて、補強板を両面から挟み込んで固定することができ、また、補強板とアンカーボルトを溶接して固定することもできる。
【００２８】
本発明では、貫通孔を有するコンクリート梁の開口部を補強した後に、補強前に設けられた貫通孔と比較してひとまわり小さい貫通孔の空間を形成するために、補強板開口部、梁の貫通孔、補強板開口部を貫いて配置できる円筒状の中子を使用する。
本発明で用いる円筒状の中子は、塩化ビニル製パイプなどの樹脂製パイプ、クラフト紙製パイプ、ボイド管などの紙製パイプなど、市販の円筒状パイプを好適に用いることができる。
円筒状の中子の外側表面は、鉱油などの離型剤が塗布されていることが好ましい。中子の外側表面に離型剤が塗布されていることにより、無収縮グラウトモルタルを充填・硬化したあと、円筒状の中子を取り除く作業が容易になるとともに、梁の貫通孔の内側表面を形成する無収縮グラウトモルタルの硬化体表面を滑らかに仕上げることができる。
円筒状の中子は、梁の開口部外側に固定された補強板の円形開口部から、梁の貫通孔を通じて他方の補強板の円形開口部までの長さ以上の円筒長を有するものを使用する。
また、円筒状の中子は、補強板の円形開口部に内接する外径（外円の直径）を有するものを好適に用いることができる。
【００２９】
本発明では、コンクリート梁の開口部の面と補強板との隙間に、無収縮グラウトモルタルを充填する密閉空間を形成するために型枠を使用する。
型枠の材質は、特に限定されるものではなく、合板や角材などの木質材料、鉄やアルミニウムの鋼板、樹脂板などの市販の板材、角材などを適宜選択して使用することができる。また、型枠の大きさ（幅、長さ）は、使用する補強板の寸法および補強板と梁との間隔を考慮して適宜選択することができる。
本発明では、補強板の外縁に沿って梁の開口部の面と補強板との間に型枠を配置し、梁の開口部の面、補強板、円筒状の中子外面および梁の貫通孔内面とを空間形成の構成面とする密閉空間を形成する。
本発明では、この型枠下側の面に無収縮グラウトモルタルを充填するための注入管を設け、型枠上側の面には無収縮グラウトモルタルの充填時に、密閉空間の中の空気を排出するための空気抜き管を設ける。
【００３０】
本発明では、コンクリート梁の開口部の面と補強板との間に補強板の外縁に沿って配置した型枠の中に、型枠下側に設けた注入口から無収縮グラウトモルタルを充填する。
補強板外縁に沿って配置する型枠は、貫通孔を有するコンクリート梁の両方の開口部に配置するが、無収縮グラウトモルタルは、いずれか片方の型枠下面から充填することができ、また、両方の型枠下面から並行して充填することもできる。
無収縮グラウトモルタルの充填には、スクイズポンプや手動式ポンプなどを適宜選択して用いることができる。
【００３１】
無収縮グラウトモルタルを充填し、コンクリート梁の開口部両端に設けた型枠上側の空気抜き管から無収縮グラウトモルタルが吐出（オーバーフロー）するのを確認して充填を終了して養生する。
【００３２】
型枠内に充填した無収縮グラウトモルタルを養生し、硬化したことを確認して、円筒状の中子を取り除いた後、コンクリート梁の開口部両端に配置した型枠を解体して、本発明の貫通孔を有するコンクリート梁の開口部の補強を終了する。
【００３３】
次に、本発明で使用する無収縮グラウトモルタルについて説明する。
本発明では、コンクリート梁の開口部の面と補強板とを強固に一体化させるために無収縮グラウトモルタルを使用する。
更に本発明では、コンクリート梁の開口部の面及びコンクリート梁の貫通孔内面と補強板とを強固に一体化させるために無収縮グラウトモルタルを使用する。
本発明で用いる無収縮グラウトモルタルは、ポルトランドセメントを含む水硬性成分、細骨材、無機系膨張材、金属系膨張材、流動化剤、増粘剤及び有機系短繊維を含むものを好適に使用することができる。
さらに、本発明で用いる無収縮グラウトモルタルは、ポルトランドセメントを含む水硬性成分、細骨材、無機系膨張材、金属系膨張材、流動化剤、増粘剤、有機系短繊維および再乳化樹脂粉末と消泡剤とを含むものを好適に使用することができる。
【００３４】
本発明で好適に用いられる無収縮グラウトモルタルは、ポルトランドセメント１００質量部に対し、細骨材を好ましくは１２０〜１８０質量部、さらに好ましくは１２５〜１７５質量部、より好ましくは１３０〜１７０質量部、特に好ましくは１３５〜１６５質量部を含むものである。
ポルトランドセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、等を用いることができる。
特に、建設工期の短縮のために短期間に良好な強度発現を必要とする場合には、早強ポルトランドセメントや超早強ポルトランドセメントを用いるのが好ましい。
【００３５】
細骨材には、珪砂、川砂、海砂、山砂、陸砂などの砂類が使用できる。
細骨材の粒度は、３．５ｍｍ以下のものを用いることが好ましく、細骨材１００質量％中に、粒径０．１５〜２ｍｍの細骨材が好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは８０質量％であり、特に好ましくは９０質量％以上含むものを用いることが好ましい。
また、細骨材としては、粒度分布の異なる細骨材を２種以上混ぜ合わせて用いることができ、５号珪砂、６号珪砂及び７号珪砂など、５号珪砂と５号珪砂より粒度の小さな珪砂などの骨材との混合物などを好ましく用いることができる。
【００３６】
有機系短繊維は、無収縮グラウトモルタルが注入施工に適した流動性を有するように、繊維径と繊維長が特定の範囲のものを使用して適正量を添加する。また、有機系短繊維は、グラウトモルタル硬化体の靭性を向上させる効果も併せ持つ。
有機系短繊維の好ましい例は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン繊維、ポリスチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ビニロン繊維等のポリビニルアルコール繊維が用いることができ、特にポリビニルアルコール繊維が好適に用いられる。
有機系短繊維の繊維径は、グラウトの粘性を適正な範囲に保つため、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍが好ましく、さらに０．１３ｍｍ〜０．２７ｍｍが好ましく、特に０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍが好ましい。
有機系短繊維の繊維長は、グラウトモルタル中に良好に分散させることができ、安定した流動性が得られ、また、グラウトモルタル硬化体の靭性の向上効果を得るために、８ｍｍ〜２４ｍｍが好ましく、さらに９ｍｍ〜１８ｍｍが好ましく、特に１０ｍｍ〜１４ｍｍが好ましい。
有機系短繊維の添加量は、良好な施工性が得られる粘性を持ったグラウトモルタルが得られ、良好な靭性を有するグラウトモルタル硬化体を得るために、ポルトランドセメント１００質量部に対して好ましくは０．２〜５質量部、さらに好ましくは０．５〜４．５質量部、特に好ましくは１〜４質量部を添加する。
【００３７】
膨張材は、グラウトモルタルの硬化過程に起こる体積変化を補償するものであり、特に金属系膨張材と無機系膨張材とを併用して用いることで、コンクリート梁開口部面や貫通孔内壁とグラウトモルタル硬化体の密着性が向上して、高い付着強度が得られる。
膨張材としては、アルミニウム粉、鉄粉等の金属系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系、石灰系、石灰−石膏系などの無機系膨張材などを使用することが好ましい。
【００３８】
金属系膨張材としては、比重が小さく反応性が高いことから、アルミニウム粉の使用が特に好ましい。アルミニウム粉は、ＪＩＳ・Ｋ−５９０６「塗装用アルミニウム粉」の第２種に準ずるものが好適に使用できる。
金属系膨張材の添加量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは０．０００１〜０．０１質量部、さらに好ましくは０．０００３〜０．００５質量部、より好ましくは０．０００５〜０．００４質量部、特に０．００１〜０．００３質量部の範囲で用いることが好ましい。
【００３９】
無機系膨張材は、カルシウムサルフォアルミネート系としてはアウイン、石灰系としては生石灰、生石灰−石膏系、石灰−エトリンガイト系、仮焼ドロマイト等が好適に用いられ、これらから選ばれた少なくとも１種を使用できる。特に石灰系としては、石灰−石膏系膨張材が好ましい。
無機系膨張材の添加量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは２〜３０質量部、さらに好ましくは３〜２５質量部、より好ましくは４〜２０質量部、特に５〜１５質量部を用いることが好ましい。
【００４０】
増粘剤は、グラウトモルタルの粘性と流動性を調整し、材料分離を抑制しつつ適正な施工性を確保するために添加する。
増粘剤としては、セルロース系、蛋白質系、ラテックス系、及び水溶性ポリマー系などを用いることができ、特にメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース系などを用いることが好ましい。
増粘剤の添加量は、ポルトランドセメント１００質量部に対して、好ましくは０．００１〜２質量部、より好ましくは０．００５〜１質量部、特に０．００７５〜０．５質量部の範囲が好ましい。増粘剤の添加量が上記範囲を超えると、流動性の低下を招く恐れがある。
【００４１】
流動化剤は、材料分離を抑制しつつ適度な流動性を確保し、硬化体の強度を高め、且つ、乾燥収縮を低減させるために、減水効果を合わせ持つ流動化剤を添加することが好ましい。
流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリエーテル系、ポリカルボン酸系、ポリカルボン酸ポリエーテル系等、市販のものが、その種類を問わず使用できる。
流動化剤は、ポルトランドセメント１００質量部に対し、０．００１〜５質量部、より好ましくは０．０１〜４質量部、特に好ましくは０．１〜３質量部の範囲で使用する。
【００４２】
本発明で用いる無収縮グラウトモルタルは、再乳化形粉末樹脂、消泡剤、無機成分等を適宜選択して用いることが出来る。
再乳化形粉末樹脂と消泡剤とを併せて用いた場合、グラウトモルタルの圧縮強度の向上効果が期待できるとともに、その硬化体とコンクリート補強箇所の表面との間で高い付着強度が得られことから好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明に用いる無収縮グラウトモルタルについて実施例に基づいて詳細に説明する。但し、本発明に用いる無収縮グラウトモルタルは下記実施例により制限されるものでない。
【００４４】
（特性の評価方法）
１）Ｊロート（秒）：
土木学会充てんモルタル試験方法（案）（ＪＳＣＥ・Ｆ５４２−１９９３）  Ｊ１４ロートによる流下値を示す。
２）フロー値（ｍｍ）：
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１のフロー試験に定めるフローコーンを用いて，厚さ５ｍｍ以上の磨き板ガラスの上で練り混ぜたグラウトをＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に示されている方法によって充填した後、直ちにフローコーンを上方に引き上げる。広がりが静止した後、最大と認める方向とこれに直角となる方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とする。
３）混練性  ：
水硬性組成物と水とをホバートミキサーを用いて混練して調製した無収縮グラウトモルタルについて、目視により有機系短繊維の分散状態を評価する。
４）圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）：
ＪＨＳ４１６規格の圧縮強度試験方法に準じ、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に示すモルタル供試体成形用型を用いて成形後、温度２０±２℃、湿度６５±５％で２８日間養生を行った４０×４０×１６０ｍｍ試験体を用いて、圧縮強度をＪＩＳ  Ｒ  ５２０１圧縮強さ試験機で測定する。
５）曲げ耐力強度（Ｎ／ｍｍ２）：
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の強さ試験に定めるモルタル供試体成形用型枠を用いて供試体を成形後、温度２０℃±２℃、湿度６５±５％で２８日間養生を行った４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ試験体を用いて、曲げ強度をＪＩＳ  Ｒ  ５２０１曲げ強さ試験機で測定する。
６）曲げタフネス（ｋＮ・ｍｍ）：
曲げ強さ試験で得られた荷重−変形曲線で囲まれた面積（エネルギー吸収量）を曲げタフネスと設定した。
【００４５】
原料は以下のものを使用した。
１）水硬性成分：
・ポルトランドセメント（宇部早強セメント、ブレーン比表面積４５００ｃｍ２／ｇ）。
２）細骨材：
・珪砂（新特５号＋６号）、粒度（篩）は表２に示す。
３）有機系短繊維：
・ポリビニルアルコール短繊維ａ：繊維長１２ｍｍ、繊維径０．２ｍｍ（クラレ社製）。
・ポリビニルアルコール短繊維ｂ：繊維長１８ｍｍ、繊維径０．２ｍｍ（クラレ社製）。
５）膨張材：
・無機系膨張材  ：石灰−石膏系膨張材（太平洋セメント社製、太平洋ジプカル）。
・金属系膨張材  ：アルミニウム粉（粒度４４μｍ以下を６０質量％以上含有、大和金属粉工業社製、ＡＬＣファイン及びＫ−２５０の混合品）。
６）流動化剤  ：
・ポリカルボン酸系流動化剤（デグサ社製）。
７）増粘剤    ：
・メチルセルロース系増粘剤（宇部興産社製）。
【００４６】
［実施例１〜６］
表１に示す成分をアイリッヒミキサを使用して混合して水硬性組成物を得た。
【００４７】
温度２０℃、相対湿度６５％の条件下で、水硬性組成物１００質量部に対し、水１６．３質量部を加え、ホバートミキサーを用いて、低速１分間、さらに高速２分間混練して、無収縮グラウトモルタルを調製した。
【００４８】
無収縮グラウトモルタルのＪロート、フロー値及び混練性、および、無収縮グラウトモルタル硬化体の圧縮強度、曲げ耐力強度、曲げタフネスを評価した結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2008031821.tif 000003
【００５０】
【表２】
2008031821.tif 000004
【００５１】
［実施例７、８、比較例１、２］
ＲＣ梁開口部の補強効果を確認するため、実大スケールのＲＣ梁を用いた構造実験を行った。
ＲＣ梁の作製方法を以下に説明する。
断面寸法は、幅ｂ＝３００ｍｍ×せいＤ＝４００ｍｍ、主筋は上下共５−Ｄ２２（２段配筋、引張鉄筋比Ｐｔ＝１．４２％）とし、せん断破壊先行型の設計とした。また、試験区間の内法スパンを１２００ｍｍ（せん断スパン比１．５）、せん断補強筋２−Ｄ６＠１５０（せん断補強筋比Ｐｗ＝０．１４％）とした。なお、コンクリートの設計基準強度（Ｆｃ）は２１Ｎ／ｍｍ２とし、萩森興産社製造の生コン（普通コンクリート）を使用した。
生コンを打設して硬化させた後、材齢１４日後に直径１２５ｍｍまたは直径１５０ｍｍのコアビットを取り付けたダイヤモンドコアドリルＤＤ２００（日本ヒルティ社製）を用いて、試験体区間の中央に貫通孔を設けたＲＣ梁（貫通孔が２組のスターラップ筋を切断）を３体作製した。比較のため貫通孔を設けないＲＣ梁を１体作製した。ＲＣ梁試験体の設計断面図を図７に示す。
【００５２】
ＲＣ梁の補強方法を以下に説明する。
ＲＣ梁の開口部周辺にＭ１６貫通ボルトを８本設置した後、中央部に直径１２５ｍｍの開口部を設けた鋼板（ＰＬ−３．２ｔまたは２．３ｔ×ｂ５００×ｈ３５０）を両面（ＲＣ梁表面と鋼板との間に隙間を１０ｍｍまたは２０ｍｍ確保）に仮留めし、鋼板の開口部からクラフト紙製のボイド管（外径＝１２４ｍｍ）をＲＣ梁貫通孔を通じて反対側の鋼板の開口部に貫通させたのち、鋼板をＲＣ梁に強固に固定・取り付けた。次に、鋼板の周囲を型枠材で密閉するとともに、鋼板中央の開口部とボイド管との隙間部分をフッ素樹脂製シールテープによってシールした後、ＲＣ梁と鋼板との隙間に型枠の下部から無収縮グラウトモルタルをモルタルポンプで圧入した。
貫通孔を設けた開口部を有するＲＣ梁（３体）の開口部周辺の補強は、表３に示す条件で補強処理を行った。また、開口部（及び貫通孔）の補強構造は、図８に示すとおり２種類の補強構造とし、また、無収縮グラウトモルタルは、表４に示すように有機繊維を配合したものと配合しないものと２種類使用した。
【００５３】
ＲＣ梁の構造試験方法を以下に説明する。
加力は図９に示す通り、１２０ｔｏｎ油圧ジャッキによる大野・荒川式加力とした。加力サイクルは、荷重５０ｋＮ、１００ｋＮ、部材角１／１０００、１／５００（ｒａｄ．）の正負繰り返しを行った後、部材角１／５０まで加力した。また、荷重は２００ｔｏｎロードセルを用いて測定し、支点の変位は５０ｍｍ変位計（共和電業製）により測定し、主筋およびせん断補強筋のひずみはワイヤーストレインゲージ（共和電業製、ＫＧＦ−５−１２０−Ｃ１−１１）で測定した。
【００５４】
ＲＣ梁試験体を用いた構造試験結果を図１０に示す。
ＲＣ梁に貫通孔を設け、その開口部を本発明の補強工法により補強処理した実施例７及び実施例８では、梁の変形（Ｒ）に対する耐力（Ｑ）の最大値が、比較例１の貫通孔を設けなかったＲＣ梁の最大耐力を共に上回っており（Ｘ１、Ｘ２）、繊維を含む無収縮グラウトモルタルと鋼板によって補強したＲＣ梁の補強効果（耐力向上効果）が確認された。特に、ＲＣ梁に直径１２５ｍｍのコアドリルを用いて貫通孔を設けた実施例７に対して、実施例８では直径１５０ｍｍのコアドリルを用いて貫通孔を設けたにもかかわらず、開口部補強後の最大耐力は実施例８の方が高い耐力が得られた。これは、図８に示すように実施例８ではＲＣ梁と２枚の鋼板との間だけでなく、貫通孔の内壁部分をも無収縮グラウトモルタル（繊維成分を含む）で補強した効果によるものと考えられる。また、試験終了後に鋼板を取除いた際、実施例７、８のいずれについてもグラウトモルタル硬化体にはいくつか亀裂は確認されたものの、硬化体の破片や断片は崩壊することなく保形していた。
一方、繊維を含まない無収縮グラウトモルタルを用いた比較例２の場合、梁の変形（Ｒ）に対する耐力（Ｑ）は、比較例１の貫通孔を設けなかったＲＣ梁の耐力とほぼ同程度しか回復していなかった。また、試験終了後に鋼板を取除くと同時に、グラウトモルタル硬化体の破壊した断片や破片の落下が確認された。
【００５５】
【表３】
2008031821.tif 000005
【００５６】
【表４】
2008031821.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】貫通孔を有するコンクリート梁を模式的に示す部分断面図（ａ）と梁の開口部方向から見た部分正面図（ｂ）である。
【図２】コンクリート梁にアンカーボルトと補強板が固定されたコンクリート梁を模式的に示す部分断面図（ａ）と梁の開口部方向から見た部分正面図（ｂ）である。
【図３】補強板が固定されたコンクリート梁に、円筒状の中子が挿入・配置されたコンクリート梁を模式的に示す部分断面図（ａ）と梁の開口部方向から見た部分正面図（ｂ）である。
【図４】型枠が設置され、型枠に注入孔と空気抜き孔が設けられたコンクリート梁を模式的に示す部分断面図（ａ）と梁の開口部方向から見た部分正面図（ｂ）である。
【図５】無収縮グラウトモルタルが充填されたコンクリート梁を模式的に示す部分断面図（ａ）と梁の開口部方向から見た部分正面図（ｂ）である。
【図６】無収縮グラウトモルタルが硬化し、円筒状の中子を取り除いて型枠を解体し、補強が完了したコンクリート梁を模式的に示す部分断面図（ａ）と梁の開口部方向から見た部分正面図（ｂ）である。
【図７】実大スケールのＲＣ梁構造実験用に作製した試験体の設計断面図である。
【図８】実大スケールのＲＣ梁構造実験用に作製した試験体を補強鋼板とグラウトモルタルによって補強したＲＣ梁貫通孔部分の模式断面図である。
【図９】実大スケールのＲＣ梁の構造試験装置の概略図である。
【図１０】貫通孔を設けたＲＣ梁を補強鋼板とグラウトモルタルによって補強した場合と、貫通孔を設けなかったＲＣ梁に関する梁の変形（Ｒ）に対する耐力（Ｑ）を評価した結果である。
【符号の説明】
【００５８】
１０：貫通孔
１１：コンクリート梁
１２：円形の開口部
１３：アンカーボルト通し孔
１４：アンカーボルト
１５、１５’：補強板
１６：円筒状の中子
１７、１７’：空間
１８、１８’：型枠
１９、１９’：注入管
２０、２０’：空気抜き管
２１：無収縮グラウトモルタル
２２：無収縮グラウトモルタル硬化体
２３：開口部が補強されたコンクリート梁
２４：コンクリートスラブ
２５：梁の開口部面
【図１】
2008031821.tif 000007
【図２】
2008031821.tif 000008
【図３】
2008031821.tif 000009
【図４】
2008031821.tif 000010
【図５】
2008031821.tif 000011
【図６】
2008031821.tif 000012
【図７】
2008031821.tif 000013
【図８】
2008031821.tif 000014
【図９】
2008031821.tif 000015
【図１０】
2008031821.tif 000016