(57)【要約】【課題】  吹き付ける補強材はコンクリート躯体と同じ無機系のものであり、躯体との一体性を保持でき、この補強材は引張降伏強度3.6(MPa)以上、終局伸び0.5％以上の繊維補強セメント複合材料を用いることによって引張り鉄筋を増加させた場合と同様に曲げ補強効果が得られる。  また、鉄筋量が少なくなるので、増厚厚さが薄くなり、自重の影響を軽減できるため、補強コストが低減でき、さらに、曲げひび割れ幅が非常に小さくなるので外的な劣化因子に対する耐久性が向上する。維持管理費が低減できる。【解決手段】  鉄筋コンクリート高架橋２１の張り出し梁部２２の下面のコンクリートの表面を界面の付着強度が1.5N／ｍｍ２以上になるような目粗しの処理を行うか、または、既存鉄筋１４をはつりだし、ここに引張降伏強度3.6(MPa)以上、終局伸び0.5％以上の高靭性の繊維補強セメント複合材料（高靭性ＦＲＣ材料）１５を吹き付ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート高架橋の張り出し梁部の下面のコンクリートの表面を界面の付着強度が1.5N／ｍｍ２以上になるような目粗しの処理を行うか、または、既存鉄筋をはつりだし、ここに引張降伏強度2.0(MPa)以上、終局伸び0.5％以上の繊維補強セメント複合材料を吹き付けることを特徴とする鉄筋コンクリート張り出し梁部の補強工法。
【請求項２】
繊維補強セメント複合材料は、
下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）である請求項１記載の鉄筋コンクリート張り出し梁部の補強工法。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）25％以上
・砂結合材料重量比（Ｓ／Ｃ）が1.5以下（０を含む）
・細骨材の最大粒径0.8mm以下、平均粒径0.4mm以下
・単位水量250kg／ｍ３以上400kg／ｍ３以下
・練り上がり時の空気量3.5％以上20％以下
・高性能AE減水剤量30
kg／ｍ３未満
〔Ｆ１〕
・繊維径50μｍ以下
・繊維長５〜20ｍｍ
・繊維引張強度：1500ＭＰａ〜2400ＭＰａ以下
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道橋である鉄筋コンクリート高架橋の張り出し梁部の補強工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄筋コンクリート高架橋において、張り出し梁部に新たに高さの高い防音壁等を設置する場合に、暴風時の風荷重に対して張り出し梁部の既設断面では使用性能が確保できないことが問題になる。
【０００３】
このような場合に、従来はセメント系の補修材料を用いて下面増厚工法によって補強を行うことになる。
【０００４】
下記特許文献１は、張り出し梁部ではなく、床板の補強方法であるが、図６に示すように補修を必要とする床板２の下面（床板２とプレートガータ１の接合部でコンクリートが下向きに膨らんでいる部分）に、必要数の定着孔４を穿設し、床板２の下面に所要量のせん断キー５を打ち込み、定着孔４に鉄筋またはＦＲＰロッド等の棒状の補強筋６の両端を挿入し、定着孔４と補強筋６との隙間にグラウト材７を注入して定着する。
【０００５】
定着長が十分にとれない場合は、機械式定着具８を併用する。補強
筋６を配筋した下方に型枠を設置し、床板２下面と型枠との間にコンクリートまたはモルタルを注入する。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２１８３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この特許文献１のような増厚工法では、必要鉄筋量が多くなるため、躯体全体の厚さが厚くなってしまうという欠点がある。
【０００８】
なお、張り出し梁部には、風荷重の作用等によって曲げひび割れが発生するため、外的な劣化因子の浸入を遮断する必要が生じる。
【０００９】
これに対しては、従来は表面被覆材を塗布しているが、表面被覆材については、荷重を繰返し受けることによって、曲げひび割れが表面被覆材を貫通するため、定期的な補修を必要とし、維持管理費の増大につながっている。
【００１０】
さらに、表面保護工として表面被覆材は、樹脂塗料系、ポリマー系材料で、材料の強度および遮蔽性が高いという利点を有するが、材料が高価であること、また、弾性係数や熱膨張係数が既存躯体のコンクリートと大きく異なるため、外力が繰り返し加わると、この外力により既存部分との間に剥離が生じて剥落しやすい欠点がある。
【００１１】
特に、樹脂塗では紫外線に弱い場合が多く、また、前記のように有機特有の樹脂特性と無機特有の躯体のコンクリート特性とが異なるため、追随性が悪い。
【００１２】
この発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、補強材はコンクリート躯体と同じ無機系のものであり、躯体との一体性を保持でき、しかも、増厚厚さを小さくし、供用期間中における維持管理費をできるだけ少なくできる鉄筋コンクリート高架橋の張り出し梁部の補強工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１記載のこの発明は、鉄筋コンクリート高架橋の張り出し梁部の下面のコンクリートの表面を界面の付着強度が1.5N／ｍｍ２以上になるような目粗しの処理を行うか、または、既存鉄筋をはつりだし、ここに引張降伏強度2.0(MPa)以上、終局伸び0.5％以上の繊維補強セメント複合材料を吹き付けることを要旨とするものである。
【００１４】
請求項１記載のこの発明によれば、引張降伏強度2.0(MPa)以上、終局伸び0.5％以上の繊維補強セメント複合材料を吹き付けることで、この吹付け補強部分において引張応力を負担することができる。
【００１５】
すなわち、通常のコンクリートやセメント系補修材料では、ひび割れが入るとすぐに0.02%程度の引張りひずみで引張り破断してしまうので、設計に引張り性能を考慮できない。これに対して、本発明は吹き付ける繊維補強セメント複合材料が、ひび割れ発生以降も引張応力が増加するという、いわゆる、擬似ひずみ硬化特性を示し、鉄筋の降伏ひずみ（約0.2%）の5倍以上の引張ひずみにおいてもひび割れ強度を下回らないと言う引張ひずみ性能に優れた特性を有している。この特性を有することにより、引張負担を設計に見込むことができる。
【００１６】
また、躯体コンクリートの表面に目粗しの処理を行い、その上に繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を吹き付けることで、既存部分との一体化を図るためのアンカー等の設置も不要となり、施工性の向上が図れる。
【００１７】
請求項２記載のこの発明は、繊維補強セメント複合材料は、
下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）であることを要旨とするものである。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）25％以上
・砂結合材料重量比（Ｓ／Ｃ）が1.5以下（０を含む）
・細骨材の最大粒径0.8mm以下、平均粒径0.4mm以下
・単位水量250kg／ｍ３以上400kg／ｍ３以下
・練り上がり時の空気量3.5％以上20％以下
・高性能AE減水剤量30kg／ｍ３未満
〔Ｆ１〕
・繊維径50μｍ以下
・繊維長：５〜20ｍｍ
・繊維引張強度：1500ＭＰａ〜2400ＭＰａ以下
【００１８】
請求項２記載のこの発明によれば、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）はその調合のマトリクスと繊維配合量により、引張ひずみが１％を越えることで、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数のクラック（マルチクラック）が発生するクラック分散型の破壊現象が生じる。
【００１９】
よって、ひび割れを確実に微小な幅に制御できるものであり、このような高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）を表面保護工として用いることで、曲げ荷重や疲労荷重による躯体コンクリートにひび割れが生じても機能を保持する表面保護工を実現できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたようにこの発明の鉄筋コンクリート高架橋の張り出し梁部の補強工法は、吹き付ける補強材はコンクリート躯体と同じ無機系のものであり、躯体との一体性を保持でき、この補強材は引張降伏強度2.0(MPa)以上、終局伸び0.5％以上の繊維補強セメント複合材料を用いることによって引張り鉄筋を増加させた場合と同様に曲げ補強効果が得られるものである。
【００２１】
また、通常のコンクリートを用いた場合に比べて鉄筋量が少なくなるので、増厚厚さが薄くなり、自重の影響を軽減できるため、補強コストが低減できる。
【００２２】
さらに、曲げひび割れ幅が非常に小さくなるので外的な劣化因子に対する耐久性が向上する。維持管理費が低減できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明の鉄筋コンクリート高架橋２１の張り出し梁部２２の補強工法の１実施形態を示す説明図で、図中１０は橋軸直角方向に並列し、橋軸方向に間隔を隔てて配列する橋脚、１１は橋軸直角方向に並列する橋脚１０を連結する梁、１２は橋軸方向に隣接する橋脚１０を連結する桁、１３は鉄道軌道が敷設される、または、道路となるスラブであり、このスラブ１３の延設部として張り出し梁部２２がある。
【００２４】
張り出し梁部２２は鉄道橋の梁等の、大きな活荷重を負担し、過酷な曲げ疲労を受けるものである。
【００２５】
前記鉄筋コンクリート高架橋２１の張り出し梁部２２の下面のコンクリートの表面を界面の付着強度が1.5N／ｍｍ２以上になるような目粗しの処理を行うか、または、既存鉄筋１４をはつりだし、ここに引張降伏強度2.0(MPa)以上、終局伸び0.5％以上、望ましくは１％以上の高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１５を吹き付ける。なお、必要に応じて鉄筋またはFRPを配置するようにしてもよい。
【００２６】
前記目粗しの処理は、高圧洗浄、サンドブラスト、サンダー等によるものであり、例えば、±１ｍｍ以下の凹凸をつけるものである。
【００２７】
この高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１５は、材令28日の硬化体の引張試験において引張ひずみ（終局伸び）が0.5％以上、望ましくは１％以上を示すクラック（ひび割れ）分散型であって、下記〔Ｆ１〕のＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）短繊維を、〔Ｍ１〕の調合マトリクスに、１越え３Ｖｏｌ．％の配合量で、３次元ランダムまたは２次元ランダムに配合した。
〔Ｍ１〕
・水結合材比（Ｗ／Ｃ）25％以上
・砂結合材料重量比（Ｓ／Ｃ）が1.5以下（０を含む）
・細骨材の最大粒径0.8mm以下、平均粒径0.4mm以下
・単位水量250kg／ｍ３以上400kg／ｍ３以下
・練り上がり時の空気量３％以上、20％以下
・高性能AE減水剤量30
kg／ｍ３未満
〔Ｆ１〕
・繊維径50μｍ以下
・繊維長：５〜20ｍｍ
・繊維引張強度：1500ＭＰａ〜2400ＭＰａ以下
【００２８】
高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１５の特定する事項について以下にさらに説明する。〔Ｍ１〕の調合において、マトリクスの水結合材比が２５％未満では〔Ｆ１〕の繊維にとってはマトリクスの弾性係数と破壊靭性が高くなってマルチクラックが発生せず、0.5％以上の引張ひずみ（終局伸び）が発生し難い。なお、水／結合材比は、詳しくは水／（セメント＋混和材）を意味している。
【００２９】
使用できる混和材としては、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフユーム、石灰石微粉末等が挙げられる。
【００３０】
セメントの一部をフライアッシュで置換した場合、置換率は全体結合量に対して重量比で４０％以下（０を含む）とする。フライアッシュは粒子が球形のためにボールベアリング効果で流動性を改善できる。高炉スラグ微粉末は粒子が角張っているので、かかる効果は期待できない。
【００３１】
また、この繊維配合量であっても、繊維の長さが５ｍｍ未満であると、マルチクラックが発生しないので、５ｍｍ以上の長さのものを使用する必要がある。しかし、２０ｍｍより長いものを使用しても、前記の配合量ではマルチクラックが発生しなくなる。したがって〔Ｆ１〕の繊維の長さは５〜２０ｍｍとする必要があり、好ましくは８〜１５ｍｍである。
【００３２】
セメントの種類として普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）、低熱は低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）が使用できる。
【００３３】
繊維は前記径、長さおよび引張強度を有するＰＶＡ繊維（ビニロン繊維）を使用した。
【００３４】
各材料を練り混ぜ、テーブルフローとボックス充填高さを測定すると共にそれらの試験において材料分離の程度を観察してそのフレッシュ性状を評価した。また、硬化後の特性としては、材令２８日の引張試験に供し、引張応力−ひずみ曲線における最大引張応力値でのひずみ量（終局伸び量）（％）を求めマルチクラックの発生の有無を調べた。
【００３５】
前記引張ひずみ（終局伸び）は、材令２８日以上の硬化体の引張試験で得られる応力−歪み曲線において、最大引張応力値でのひずみ量（終局伸び量）（％）をいう。
【００３６】
図２に試験方法を示すが、実際には、材令２８日での試験体（供試体）の引張試験（例えば断面30ｍｍ×13ｍｍの試験体を80ｍｍの試験区間で引張試験を行う）における引張ひずみ（終局伸び）（％）で代表される。終局伸びは、引張試験方法により測定された破断伸びの複数の測定値からを算出した平均値と標準偏差を用いて、５パーセントの危険率で推定した下側信頼区間の値以下に設定した設計用特性値である。
【００３７】
図３、図４に引張試験の結果を示す。図４は図３の一部分を拡大したものである。直線台形状部分が解析値である。この図からも知見できるように構造設計上設定できる材料設定値の例は下記表１のごときであり、設計値は、圧縮強度（ＭＰａ）が35.5以上、引張降伏強度（ＭＰａ）が2.0以上、ヤング係数（×１０４ＭＰａ）が1.5以上、終局伸びが0.5％以上となる。
【００３８】
【表１】
2005171645.tif 000003
【００３９】
通常のコンクリートやセメント系補修材料では、ひび割れが入るとすぐに0.02%程度の引張りひずみで引張り破断してしまうので、設計に引張り性能を考慮できない。これに対して、高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１５は、図３、図４に示すようにひび割れ発生以降も引張応力が増加するという、いわゆる、擬似ひずみ硬化特性を示し、鉄筋の降伏ひずみ（約0.2%）の5倍以上の引張ひずみにおいてもひび割れ強度を下回らないと言う引張ひずみ性能に優れた特性を有している。この特性を有することにより、引張負担を設計に見込むことができる。
【００４０】
この引張ひずみが0.5％以上であることは、載荷方向（応力方向）とほぼ直角方向に多数のクラック（マルチクラック）が発生するクラック分散型の破壊現象が生じていることを意味する。
【００４１】
図３に吹き付けのシステムを示すと、ミキサ１６で前記高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１５を混練成形し、これをホッパー１７で受けて、ポンプ１８により耐圧ホース１９を圧送し、圧搾空気を混入する吹付けガン２０で吹き付ける。
【００４２】
高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）１５では繊維によるクラックの拘束能力が高く、ひび割れの拡大を防ぎ、次のひび割れを発生させる。引き続き、次々と新たな微小なひび割れを数多く発生させるため、見かけ上非常に大きな引張りひずみが生じても荷重に耐えることができる。また、ひび割れを微小な幅（例えば0.05ｍｍ以下）に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の鉄筋コンクリート高架橋の張り出し梁部の補強工法の１実施形態を示す説明図である。
【図２】試験方法の説明図である。
【図３】図２に示したダンベル型の試験体による引張試験の結果を示したグラフである。
【図４】図３の横軸が０〜10,000の部分の拡大図である。
【図５】吹付けのシステム図である。
【図６】従来例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…プレートガータ                  ２…床板
４…定着孔                          ５…せん断キー
６…補強筋                          ７…グラウト材
８…機械式定着具                    １０…橋脚
１１…梁                            １２…桁
１３…スラブ                        １４…既存鉄筋
１５…高靱性の繊維補強セメント複合材料（高靱性ＦＲＣ材料）
１６…ミキサ                        １７…ホッパー
１８…ポンプ                        １９…耐圧ホース
２０…吹付けガン                    ２１…鉄筋コンクリート高架橋
２２…張り出し梁部
【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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