(57)【要約】【課題】新設コンクリート打設において、合理的な型枠施工方法、コンクリート構造物のひび割れを防止する方法および既設コンクリートの剥離・剥落対策の補修、補強、耐摩耗対策方法として高強度で厚さが薄く作業性に優れ、圧縮、引張、曲げ、せん断、摩耗強度に対して対応でき、錆びが発生しない耐久性に優れたコンクリート二次製品を提供すること。【解決手段】短繊維２の太さが１０〜５０テックス長さ３〜２０ミリメートルを容積当たり０．１から０．５パーセントをコンクリートに混入した高強度薄肉コンクリート二次製品１ａ。前記に連続繊維棒を組み込んだ高強度薄肉コンクリート二次製品１ｂ。１ａと繊維シートを接合した高強度薄肉コンクリートシート板１ｃ。１ａと繊維シートを内蔵したパネルを取り付けた高強度薄肉コンクリートパネル板１ｄ。これらを新設コンクリートの埋設型枠や既設コンクリート補修・補強にアンカー、充填材料、支保部材等で一体化するものである。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短繊維の太さが１０から５０テックス長さ３から２０ミリメートルの範囲を容積当たり０．１から０．５パーセントをコンクリートに混入し、
この圧縮強度が６０ニュウトンヘイホウミリメートル以上、
曲げタフネスが０．２ニュウトンヘイホウミリメートル以上
製品の厚さが１５から１５０ミリメートル、
これらを特徴とする、
工場製作する高強度薄肉コンクリート二次製品。
【請求項２】
請求項１に記載の高強度薄肉コンクリート二次製品において、
連続繊維棒を組み込んだことを特徴とする
高強度薄肉コンクリート二次製品。
【請求項３】
請求項１および請求項２に記載の高強度薄肉コンクリート二次製品において、
繊維シートおよび繊維シートを内蔵したパネルを取り付けることを特徴とする、
高強度薄肉コンクリート二次製品
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木・建築分野におけるコンクリート構造物の新設工事に適用する型枠を取り外す作業を省略することができる埋設型枠およびコンクリート構造物の圧縮・曲げ・せん断・引張耐力の向上やコンクリートの剥離・剥落を防止するための維持補修・補強工事に用いる高強度薄肉コンクリート二次製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
▲１▼土木・建築におけるコンクリート構造物の新設工事用型枠は、合板やメタルフォーム等が用いられている。これらは、コンクリートを打設した後に取り外す作業が必要である。この取り外し作業を行うことにより工事工期が多く必要である。また、型枠を取り外し後、コンクリート表面には乾燥収縮等によりひび割れが発生する確率が極めて大きい。このひび割れが原因で数年後にコンクリートが剥離・剥落を起こしている事例が近年多い。
▲２▼コンクリート構造物は、材料や施工および構造的（ここでは設計荷重の荷重）な要因により経年劣化が生じ、コンクリートにひび割れが発生して内部の鉄筋が腐食する、これによりコンクリートの剥離・剥落や断面欠損が生じて構造耐力が低下する等が多く発生している。この対策として剥離・剥落の補修、構造耐力の補強が必要である。
従来、既設コンクリートの補修・補強方法としては、コンクリートを増し打ちする方法、連続繊維シートを接着する方法、鋼板を取り付ける方法、劣化部分をはつり取りこの部分にポリマーセメント系等で詰める方法等が実施されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した▲１▼新設工事において型枠を取り外す必要がない埋設型枠は、次のような問題点がある。
「イ」  埋設型枠の圧縮強度は、中に打設するコンクリートと同等以上でなければならない。
「ロ」  埋設型枠の曲げ強度は、従来の型枠材よりも曲げ強度が上回っており、これを設置するための支保部材の間隔は従来と同等でなければならない。
「ハ」  埋設型枠の重量は軽く、作業性に優れていなければならない。
「ニ」  埋設型枠の耐久性は、錆びることが無く、この表面にはひび割れが発生しないものでなければならない。
▲２▼の補修・補強方法を実施するにあたっては、次のような問題点がある。
「イ」  コンクリートを増し打ちする方法は、既設コンクリートの形状が大きくなるため、コンクリートにかかる荷重が増加し本体構造物への負担が大きくなる。さらに車両限界や建築限界を超えることや狭い場所での施工が困難で型枠の設置期間が必要で工期がかかる。
「ロ」  連続繊維シートを接着する方法は、含浸する樹脂が低い温度で硬化しない、作業員の技量によりシートに空気の跡やしわが生じる。さらに施工後にシートが既設コンクリートと剥がれる危険性がある。
「ハ」  鋼板を取り付ける方法は、その比重が７．８５と重く作業性が劣り、狭い個所では施工が困難となる。また表面を錆びないように塗装しても水分等では錆びが発生する確率が大きくなるため３〜５年に１回毎表面を塗装しなければならない。
「ホ」  既設コンクリートの劣化部分をはつり取り、この部分にポリマーセメントモルタル等を詰める方法は、作業員の技量により品質がバラツキ、数年後に再び劣化する現象が発生する危険性が大きい。また断面修復はできても補強対策にはならない。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような問題を解決するためになされたもので、▲１▼新設コンクリートの埋設型枠用の高強度薄肉コンクリート二次製品▲２▼既設コンクリートの補修・補強対策用の高強度薄肉コンクリート二次製品を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の高強度薄肉コンクリート二次製品は、短繊維の太さが１０から５０テックス長さ３から２０ミリメートル（ここでは次からｍｍと記す）の範囲でコンクリートに混入し、このコンクリート圧縮強度が６０ニュウトンヘイホウミリメートル（ここでは次からＮ／ｍｍ２と記す）以上、曲げタフネスが０．２ニュウトンヘイホウミリメートル以上、製品の厚さが１５から１５０ミリメートル（ここでは次からｍｍと記す）を有する工場で製作するコンクリート二次製品である。
さらに、この中に連続繊維棒を組み込んだコンクリート二次製品である。
上記の高強度薄肉コンクリート二次製品に連続繊維シートを接着および連続繊維シートを内蔵したパネルを取り付けた高強度薄肉コンクリート二次製品を特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面および試験例を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
【短繊維】
本発明の短繊維２は、ポリプロピレン繊維、炭素繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等が使用できる。この繊維の形状は太さが１０から５０テックス（テックスとは繊維の太さを表す国際単位で１０００ｍの長さに対する単位重さが１ｇを示す。２０テックスは、直径で約０．００３ｍｍ）長さが３から２０ｍｍの範囲がよい。この範囲を限定した理由は、薄肉コンクリート二次製品の場合、これより太いものや長いものはコンクリート（モルタルおよびセメントペーストを含む）に繊維を混入した時、繊維の塊（ファイバーボールができ均一に繊維が分散しないことが起こる。繊維を混入する目的は、コンクリートのひび割れが防止、曲げタフネスが得られることである。繊維が均一に分散しない場合に、上記の目的が達成できなくなる。太さおよび長さの最小値を設けた理由は、これより太さが細い繊維は、現状の繊維製造技術で製造できない。長さの最小値は、これより短いと曲げタフネスにおける試験で繊維の抜けが起こり所要の曲げタフネスが得られない。
本発明の目的とする二次製品の厚さは最小１５ｍｍであるため、本発明の範囲でないとファイバーボールが発生することや繊維が表面に突出することが起きる。なお、鋼繊維は錆びるため耐久性に課題が生じる。したがって本発明では用いない。図−１に本発明の高強度薄肉コンクリート二次製品１ａを示す。
短繊維２の混入量は、容積当たり０．１％から０．５％の範囲がよい。この範囲を限定した理由は、表−１  短繊維の形状、混入量試験例に示すように、曲げタフネス０．２Ｎ／ｍｍ２以上得られるためには、混入量は０．１％以上必要であった。混入量０．５％を超えるとフィバーボールが発生した。なお曲げタフネス０．２Ｎ／ｍｍ２以上と定めた理由は、型枠の支保工材料の間隔を従来の合板より狭くするためである。
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注）コンクリート（モルタル）は、圧縮強度６０から８０Ｎ／ｍｍ２
曲げタフネスは、土木学会規準  鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２）による。なお、短繊維を混入しないものは、曲げタフネスは得られない。曲げタフネスが無いコンクリートはもろく、集中荷重が作用すると、その部分で直ぐに分割される。曲げタフネスが有る繊維混入コンクリートは、じん性を有しており、集中荷重が作用しても、繊維がそのひび割れに抵抗し、ひび割れ幅が拡がってもある程度に荷重に耐えられる。
【０００８】
【コンクリートの強度】
本発明の高強度コンクリート（モルタル）０の圧縮強度は、６０Ｎ／ｍｍ２以上を有しなければならない。この規定を設けた理由は▲１▼新設コンクリートの埋設型枠に適用するコンクリート二次製品の厚さを薄くすると、強度が小さい場合にはコンクリートの打設圧力に耐えられず、その結果表面にひび割れが発生する。
▲２▼既設コンクリートを補修・補強するとき、引張、曲げおよびせん断強度は大きいほどコンクリート二次製品の厚さを薄くできる。
▲３▼本発明のコンクリート二次製品を補修・補強や新設の水路構造物の摩耗対策に適用する場合には、コンクリートのすりへり係数の関係から圧縮強度が６０Ｎ／ｍｍ２以上必要である。
この強度を得られるためには、水セメント比「（水／セメント重量）×１００＝％が２８から３５％でなければならない。本発明において、セメントの種類はいずれのセメントでもよいが普通ポルトランドセメントが適している。型枠への打ち込み作業に必要なスランプをえるには高性能減水剤を用いる。この銘柄は現在市販されているものであればよいが減水率は２５％以上が望ましい。使用する材料は、セメント、水、高性能減水剤、細骨材、粗骨材（モルタルの場合には用いない）、この他に超微粉末スラグや超微粉末のシリカフューム、膨張剤等を用いてもよい。図−１に高強度コンクリート（モルタル）０と短繊維２を示す。
表−２に本発明の強度試験結果の例を示す。
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注）せん断試験方法は土木学会規準鋼繊維補強コンクリートのせん断強度試験方法による摩耗深さ試験方法はＡＳＴＭのコンクリートの摩耗深さ試験方法による。
【０００９】
【製品の厚さ】
製品の厚さは、薄くなればなるほど軽くなり取り扱いが容易で作業性が向上する。しかし、薄くなると製品が反ってしまい平衡性が保たれなくなる。試験で試作した１ｍ×１ｍの厚さでは、最小厚さが１５ｍｍまではその反りが無く製品としての平衡性を保つことが確認できた。最大厚さは、施工性を無視すればいくらでも製作することができる。しかしながら所要の品質、１枚当たりの重量、運搬や組み立ての作業性等を勘案すると１５０ｍｍまでが本発明の目的に合致している。
【００１０】
【連続繊維棒】
本発明に用いる連続繊維棒３は、炭素繊維連続棒、ポリプロピレン繊維連続棒、アラミド繊維連続棒、ビニロン繊維連続棒、ガラス繊維連続棒等である。これらの形状は連続繊維を棒状にしたものや小さい棒状を編んだもの等いずれでもよい。この大きさは、直径６から３０ｍｍが適している。なお、本発明は錆びない耐久性に優れたものを提供するため鉄筋や鋼材は使用しない。さらに錆びない連続繊維棒は、コンクリート二次製品表面から連続棒までの距離（かぶり）が鉄筋よりも小さくてよく、薄い二次製品を製作できることが可能となる。上記の連続繊維の引張強度は９００から７０００Ｎ／ｍｍ２を有しており、鉄筋の６００〜７００Ｎ／ｍｍ２よりも大きい。図−２に本発明の連続棒を組み込んだ高強度薄肉コンクリート二次製品１ｂを示す。
【００１１】
【繊維シート】
本発明に用いる繊維シート４は、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維シート等が適している。炭素繊維シートは、引張強度が５５００から７０００Ｎ／ｍｍ２と鉄筋の１０倍程度大きく、シートの厚さは２００ｇ／ｍｍ２目付けで０．１１１ｍｍと薄く、軽い、錆びない等の特徴を有しており最適である。炭素繊維シートの高強度薄肉コンクリート二次製品に接着する方法は、エポキシ樹脂で行う。なおアクリル樹脂でも行うことができる。炭素繊維シートを接合する理由は、構造物の要求性能のうち引張強度を増加させるためである。所要の引張強度に合わせて１枚や２枚のシートを用い１枚を直角方向に設置した２方向シート、あるいは２層、３層にすることもできる。図−３に繊維シートを接合した高強度薄肉コンクリート二次製品と繊維シートを接合して一体化した高強度薄肉コンクリートシート板１ｃを示す。
【００１２】
【繊維シートを内蔵したパネル】
本発明に用いる繊維シートを内蔵したパネル６は、セメント系の極薄板厚さ３〜５ｍｍ、圧縮強度が８０から１２０Ｎ／ｍｍ２，曲げ強度が２５から３５Ｎ／ｍｍ２の中に繊維シートを内蔵したものを前記の高強度薄肉コンクリート二次製品に取り付ける。パネルの品質値を定めた理由は、本発明が補強材料として適用するため、従来の炭素繊維シートを内蔵したパネルの値では使用できない、したがって上記の値を試験で定めたものである。
高強度薄肉コンクリート二次製品と繊維シートを内蔵したパネルの取り付けは、エポキシ樹脂でおこなう。図−４に繊維シートを内蔵したパネルを高強度薄肉コンクリート二次製品に取り付けた高強度薄肉コンクリートパネル板１ｄを示す。
【００１３】
【実施例】
以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１４】
（イ）新設コンクリートの埋設型枠として用いる実施例
図−５において、本体構造物である柱７や壁に高強度薄肉コンクリート二次製品１ａ  を支保部材９で固定する。コンクリート８を打設した後に支保部材９のみを取り外す。本発明の高強度薄肉コンクリート二次製品１ａは、埋設型枠として本体構造物と一体化する。
【００１４】
（ロ）既設コンクリートのボックスカルバート補強として用いる実施例
図−６において、既設コンクリート９に高強度薄肉コンクリート二次製品と炭素繊維シートを接合して一体化した高強度薄肉コンクリートシート板１ｃをアンカー１０で固定する。既設コンクリート９と高強度薄肉コンクリートシート板１ｃとの隙間は、エポキシ樹脂５ｂを注入する。
高強度薄肉コンクリートシート板と同様の方法で高強度薄肉コンクリートパネル板１ｄも実施できる。
本発明製品を用いると引張、曲げ、せん断および圧縮に対して耐力が増加する。
【００１５】
（ハ）既設コンクリートの水路構造物耐摩耗対策として用いる実施例
図−７において、水路構造物の既設コンクリート１１に高強度薄肉コンクリート二次製品１ａをアンカー１０で固定する。既設コンクリート１１と高強度薄肉コンクリート二次製品１ａの隙間は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、セメント系充填材料１２等を充填し一体化する。
【００１６】
（ニ）既設コンクリートのトンネル剥離・剥落対策として用いる実施例
図−８において、既設コンクリートのトンネル１３に高強度薄肉コンクリート二次製品１ａ，１ｃ，１ｄのいずれかをアンカー１０で固定する。既設コンクリート１３と高強度薄肉コンクリート二次製品１ａ，１ｃ，１ｄのいずれかの隙間は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、セメント系充填材料１２等を充填し一体化する。
【発明の効果】
本発明の高強度薄肉コンクリート二次製品、高強度薄肉コンクリートシート板および高強度薄肉コンクリートパネル板は、以上説明したようになるから次の効果を得ることができる。
「イ」  新設コンクリート工事において、埋設型枠として本体構造物となるための強度を有しているため、型枠を取り外す作業が省略でき、この厚さを本体構造物とすることができる。
「ロ」  新設コンクリート工事において、工場で製作するため、品質が均一で、表面にひび割れが発生しない。さらに錆びるものを用いていないため耐久性に優れている。
「ハ」  新設コンクリート工事において、薄いため重量が軽く、組み立てが簡単・容易で作業性に優れており、取り外し作業が省略できるため、その時間や費用が少なくなる。
「ニ」  既設コンクリートの補強において、厚さが薄いため狭い個所でも施工でき、部材の大きさを現地に合わせて工場で製造することができるため狭隘な個所に最適である。
「ホ」  既設コンクリートの補強において、引張、曲げ、せん断および圧縮のそれぞれに合わせて、繊維棒の量を調整する、繊維シートの数量を調整する、板の厚さを選定することができ、合理的で経済的な対応ができる。
「ヘ」  既設コンクリートの耐摩耗対策において、耐摩耗性に優れているため水路構造物の表面に用いた場合、その摩耗量は従来コンクリートに比べて少なく、次回のメンテナンス工事までの間隔が長くなり、コストダウンとなる。
「ト」  既設コンクリートの補強において、錆びるものを使用していないため、耐久性に優れている。
「チ」  新設および既設コンクリートに用いるとき、これを取り付ける作業は、簡単・容易で、一般の機械・工具を用い、普通作業員で行うことができる。
「リ」  既設コンクリートの剥離・剥落対策において、板の面積で荷重を受けることができるため、剥離・剥落に対する効果が他のポリマーセメントによる断面修復工等に比べ優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】高強度薄肉コンクリート二次製品
【図２】連続繊維棒を組み込んだ高強度薄肉コンクリート二次製品
【図３】繊維シートを接合した高強度薄肉コンクリートシート板
【図４】繊維シートを内蔵した高強度薄肉コンクリートパネル板
【図５】新設コンクリートの柱埋設型枠としての実施例
【図６】既設コンクリートのボックスカルバート補強として用いる実施例
【図７】既設コンクリートの水路構造物耐摩耗対策として用いる実施例
【図８】既設コンクリートのトンネル剥離・剥落対策として用いる実施例
【符号の説明】
０・・・高強度コンクリート（モルタル）
１・・・高強度薄肉コンクリート二次製品
２・・・短繊維
３・・・繊維棒
４・・・繊維シート
５・・・含浸樹脂
６・・・繊維シートを内蔵したパネル
７・・・柱
８・・・新設コンクリート
９・・・支保部材
１０・・アンカー
１１・・既設コンクリート水路構造物
１２・・充填材料
１３・・既設コンクリートのトンネル
【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】
2004330752.tif 000010
【図７】
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【図８】
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