(57)【要約】【課題】    簡単かつ安価に施工でき、施工後には他の補修箇所へ転用できる、コンクリート構造物の補修パネルおよび補修工法を提供する。【解決手段】補修パネル１０は、連続空間２８を内部に有する中空繊維シート１６と、中空繊維シート１６の表面および背面に樹脂を含浸させることによって形成された表面層１８および背面層２０と、背面層２０の周縁部に取り付けられ、背面層２０とコンクリート構造物１２との間に充填空間３６を確保するスペーサ２４とを備えており、表面層１８には供給口３８が形成されており、背面層２０には圧入口４０が形成されている。そして、この補修パネル１０を用いる補修工法では、供給口３８から連続空間２８へ化学的防錆作用を奏する薬液を所定圧力で供給することによって、連続空間２８と充填空間３６とに薬液を充填するとともに、その充填圧によってひび割れ１４に薬液を注入する。【選択図】    図６
2007040026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物に発生したひび割れに化学的防錆作用を奏する薬液を注入するためのコンクリート構造物の補修パネルであって、
前記薬液が通る連続空間を内部に有する中空繊維シートと、前記中空繊維シートの表面および背面に樹脂を含浸させることによって形成された表面層および背面層と、前記背面層の周縁部に取り付けられ、前記背面層と前記コンクリート構造物との間に前記薬液を充填する充填空間を確保するスペーサとを備えており、
前記表面層には、前記連続空間へ前記薬液を供給する供給口が形成されており、前記背面層には、前記連続空間から前記充填空間へ前記薬液を圧入する圧入口が形成されている、コンクリート構造物の補修パネル。
【請求項２】
前記表面層には補強層が積層されている、請求項１に記載のコンクリート構造物の補修パネル。
【請求項３】
化学的防錆作用を奏する薬液が通る連続空間を内部に有する中空繊維シートと、前記中空繊維シートの表面および背面に樹脂を含浸させることによって形成された表面層および背面層と、前記背面層の周縁部に取り付けられ、前記背面層とコンクリート構造物との間に前記薬液を充填する充填空間を確保するスペーサとを備えており、前記表面層には、前記連続空間へ前記薬液を供給する供給口が形成されており、前記背面層には、前記連続空間から前記充填空間へ前記薬液を圧入する圧入口が形成されているコンクリート構造物の補修パネルを用いる補修工法であって、
（ａ）前記コンクリート構造物の表面に前記スペーサを当接させた状態で、前記コンクリート構造物に生じたひび割れを覆うようにして前記補修パネルを設置し、
（ｂ）前記供給口から前記連続空間へ前記薬液を所定圧力で供給することによって、前記連続空間と前記充填空間とに前記薬液を充填するとともに、その充填圧によって前記ひび割れに前記薬液を注入し、
（ｃ）前記コンクリート構造物から前記補修パネルを取り外す、コンクリート構造物の補修工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物に発生したひび割れに化学的防錆作用を奏する薬液を注入するためのコンクリート構造物の補修パネルおよびそれを用いた補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
護岸、水路、橋脚または建築建家等のような気中のコンクリート構造物は、塩害、アルカリ骨材反応、凍害等によって経年的に劣化するが、劣化が進行してコンクリート構造物にひび割れが生じると、そこから水分や酸素が大量に供給されることによって内部の鉄筋が腐食してしまう。そこで、従来では、図７または図８に示すような補修工法によって、鉄筋の防錆を主旨としたコンクリート構造物の補修が行われていた。
【０００３】
図７に示した補修工法は、コンクリート構造物１におけるひび割れ２の所定箇所に３０〜５０ｃｍの間隔で注入器３を設置し、ひび割れ２にシーリング４を施した後、ひび割れ２に薬液を注入するようにしたものである。一方、図８に示した補修工法は、３次元ガラス繊維織物５とカバー６とを現地にてコンクリート構造物１の補修対象面に接着し、３次元ガラス繊維織物５の中空部に固化可能な薬液（エポキシ樹脂等）を注入器３から供給することによって、３次元ガラス繊維織物５の全面からひび割れ２に薬液を注入するようにしたものである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１８４１９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７に示した従来の補修工法では、２次元的に発生しているひび割れ２に対して薬液を「点」で注入していたので、鉄筋７における薬液の濃度が不均一になりやすく、亜硝酸リチウム溶液等のような化学的防錆作用を奏する薬液を用いた場合には、その濃度の違いが新たなマクロセル腐食を引き起こす原因となっていた。また、微細なひび割れ２に対して薬液をもれなく注入するのが困難なため、腐食箇所であるにも関わらず適切な処置を施せない危険性があった。さらに、ひび割れ２にシーリング４を施すようにしていたので、施工コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
一方、図８に示した従来の補修工法では、ひび割れ２に対して薬液を「面」で注入していたので、微細なひび割れ２に対しても薬液をもれなく注入することができる。しかし、３次元ガラス繊維織物５とカバー６とを現地にてコンクリート構造物１に接着していたので、施工が面倒であるとともに、施工後の取り外しが困難であるという問題があった。また、固化可能な薬液を用いていたので、施工後は、３次元ガラス繊維織物５の中空部に固化した薬液が残されることとなり、３次元ガラス繊維織物５を取り外したとしても、これを他の補修箇所に転用することはできなかった。
【０００６】
それゆえに、本発明の主たる課題は、微細なひび割れに対しても薬液をもれなく注入でき、簡単かつ安価に施工でき、施工後には他の補修箇所へ転用できる、コンクリート構造物の補修パネルおよび補修工法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載した発明は、「コンクリート構造物１２に発生したひび割れ１４に化学的防錆作用を奏する薬液を注入するためのコンクリート構造物の補修パネル１０であって、薬液が通る連続空間２８を内部に有する中空繊維シート１６と、中空繊維シート１６の表面Ａおよび背面Ｂに樹脂を含浸させることによって形成された表面層１８および背面層２０と、背面層２０の周縁部に取り付けられ、背面層２０とコンクリート構造物１２との間に薬液を充填する充填空間３６を確保するスペーサ２４とを備えており、表面層１８には、連続空間２８へ薬液を供給する供給口３８が形成されており、背面層２０には、連続空間２８から充填空間３６へ薬液を圧入する圧入口４０が形成されている、コンクリート構造物の補修パネル１０」である。
【０００８】
この発明では、中空繊維シート１６を表面層１８と背面層２０とで挟んだ中空サンドイッチ構造を有しているので、通常のＦＲＰ板に比べて軽量かつ高剛性である。また、中空繊維シート１６と表面層１８および背面層２０とが一体化されているので、これらを現地にて接着する必要はない。さらに、化学的防錆作用を奏する薬液の注入に用いられるので、固化性を有しない薬液の使用が可能であり、施工後の転用が可能である。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、「表面層１８には補強層２２が積層されている」ことを特徴とする。
【００１０】
この発明は、請求項１に記載したコンクリート構造物の補修パネル１０において、表面層１８を補強層２２によって強化したものである。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、「連続空間２８を内部に有する中空繊維シート１６と、前記中空繊維シート１６の表面Ａおよび背面Ｂに樹脂を含浸させることによって形成された表面層１８および背面層２０と、前記背面層２０の周縁部に取り付けられ、前記背面層２０とコンクリート構造物１２との間に充填空間３６を確保するスペーサ２４とを備えており、前記表面層１８には供給口３８が形成されており、前記背面層２０には圧入口４０が形成されているコンクリート構造物の補修パネル１０を用いる補修工法であって、（ａ）前記コンクリート構造物１２の表面に前記スペーサ２４を当接させた状態で、前記コンクリート構造物１２に生じたひび割れ１４を覆うようにして前記補修パネル１０を設置し、（ｂ）前記供給口３８から前記連続空間２８へ化学的防錆作用を奏する薬液を所定圧力で供給することによって、前記連続空間２８と前記充填空間３６とに前記薬液を充填するとともに、その充填圧によって前記ひび割れ１４に前記薬液を注入し、（ｃ）前記コンクリート構造物１２から前記補修パネル１０を取り外す、コンクリート構造物の補修工法」である。
【００１２】
この発明では、化学的防錆作用を奏する薬液を用いるようにしているので、固化性を有しない薬液の使用が可能であり、施工後の連続空間に薬液が残るのを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１および２に記載した発明によれば、中空サンドイッチ構造を採用したことによって軽量かつ高剛性に形成できるので、施工性および耐久性を高めることができる。また、中空繊維シートと表面層および背面層とを現地にて接着する必要がないので、簡単かつ安価に施工できる。また、ひび割れに対して薬液を「面」で注入することができるので、微細なひび割れに対しても薬液をもれなく注入することができる。
【００１４】
請求項３に記載した発明によれば、化学的防錆作用を奏する薬液を用いるようにしているので、施工後の連続空間に薬液が残るのを防止できる。したがって、コンクリート構造物から補修パネルを取り外した後は、これを他の補修箇所に転用することができる。また、ひび割れに対して薬液を所定の圧力下において「面」で注入することができるので、微細なひび割れに対しても薬液をもれなく注入することができるとともに、鉄筋における薬液濃度を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明が適用されたコンクリート構造物の補修パネル１０を示す横断面図（図１におけるI-I線断面図）であり、図２は、補修パネル１０を示す底面図である。
【００１６】
補修パネル１０（図１、図２）は、図６に示すように、コンクリート構造物１２に発生したひび割れ１４に亜硝酸リチウム溶液等のような化学的防錆作用を奏する薬液を「面」で注入することによって、鉄筋１２ａの腐食を防止するものであり、中空繊維シート１６、表面層１８、背面層２０、補強層２２、スペーサ２４およびシール材２６を備えている。
【００１７】
中空繊維シート１６は、ガラス繊維からなる三次元織物であり、図３に示すように、Ｘ方向繊維１６ａと、Ｙ方向繊維１６ｂと、Ｚ方向繊維１６ｃとを編み合わせることによって構成されている。また、中空繊維シート１６の周縁部は、薬液の漏出を防止する止水処理として、圧着治具等で押し潰されている（図１）。
【００１８】
そして、図４に示すように、繊維１６ａ〜１６ｃからなる表面Ａにポリエステル等のような樹脂を含浸させることによって表面層１８が形成されており、繊維１６ａ〜１６ｃからなる背面Ｂに同樹脂を含浸させることによって背面層２０が形成されている。また、繊維１６ｃからなる支柱Ｃに同樹脂を含浸させることによって連続空間２８を有する連続空間層３０が形成されており、中空繊維シート１６の周縁部に同樹脂を含浸させることによって止水部３２（図１）が形成されている。
【００１９】
このように、中空繊維シート１６と表面層１８および背面層２０とは、樹脂を介して一体化されており、この一体物３４が有する中空サンドイッチ構造によって、補修パネル１０の強度が確保されるとともに、軽量化が達成されている。
【００２０】
なお、中空繊維シート１６に含浸させる樹脂の量が少ないと、補修パネル１０の剛性が小さくなり、多いと、連続空間２８の容量を十分に確保できなくなる。そのため、この実施例では、補修パネル１０の剛性と連続空間２８の容量とのバランスを考慮して、大きさ５０ｃｍ×５０ｃｍ、厚さ３ｍｍの中空繊維シート１６に対して、３９０ｇの樹脂（ポリエステル）が含浸されている。
【００２１】
補強層２２（図１）は、表面層１８を補強するものであり、図５に示すように、ポリエステル不織布やガラスマット等からなるカバーシート２２ａを、一体物３４における表面層１８に接着することによって、表面層１８の表面に積層されている。
【００２２】
なお、この実施例では、表面層１８にだけ補強層２２を積層しているが、表面層１８および背面層２０の両方に補強層２２を積層してもよい。また、表面層１８または背面層２０によって十分な強度を得られる場合には、補強層２２は積層しなくてもよい。さらに、この実施例では、表面層１８にカバーシート２２ａを接着することによって、補強層２２を形成しているが、中空繊維シート１６の表面Ａ（図３）にカバーシート２２ａを載置し、これらに樹脂を含浸させることによって、表面層１８と補強層２２とを同時に形成してもよい。
【００２３】
スペーサ２４は、背面層２０とコンクリート構造物１２との間に薬液を充填する充填空間３６（図６）を確保するとともに、シール材２６の変形や脱落を防止するものであり、ポリエステル等の樹脂によって帯状（たとえば、幅２〜３ｃｍ×厚さ２ｍｍ）に形成されている。そして、このスペーサ２４が、背面層２０の周縁部に接着等によって取り付けられている。
【００２４】
シール材２６は、充填空間３６に充填された薬液の漏出を防止するものであり、軟質ゴム等のような弾性材料によって帯状（たとえば、幅５ｃｍ×厚さ５ｍｍ）に形成されている。そして、このシール材２６が、スペーサ２４の内側に環状に配設されている。
【００２５】
なお、この実施例では、スペーサ２４およびシール材２６の両方を用いているが、スペーサ２４がシール機能を有するものであれば、シール材２６は不要である。
【００２６】
そして、表面層１８には、連続空間２８へ薬液を供給する少なくとも１つの供給口３８が形成されており、背面層２０には、連続空間２８から充填空間３６へ薬液を圧入する複数の圧入口４０が形成されている。
【００２７】
なお、供給口３８の大きさや形成位置は、特に限定されるものではないが、実験によれば、全体サイズが５０ｃｍ×５０ｃｍ程度のとき、表面層１８の中央部に直径１０ｍｍ程度の供給口３８を１つだけ形成した場合に、所望の効果を得られることが確認されている。
【００２８】
なお、圧入口４０の大きさや形成位置は、特に限定されるものではないが、曲げ強度の低下を防止しつつ、充填空間３６内の充填圧を均一化する要請から、背面層２０の全面に亘って比較的小さい圧入口４０が等間隔で形成されることが望ましい。実験によれば、直径２ｍｍ程度の圧入口４０を５ｃｍ程度の間隔で形成した場合に、強度および充填圧の双方において良好な結果を得られることが確認されている。
【００２９】
補修パネル１０においては、その厚みが厚くなるほど、中空サンドイッチ構造における層間のせん断変形が大きくなり、載荷初期の曲げ剛性が小さくなる。また、厚みが厚くなるほど、連続空間２８に貯留される薬液の量が多くなり、不経済となる。そのため、この実施例では、市販されている中空繊維シート１６の標準仕様の中で最も薄い３ｍｍのものを用いて補修パネル１０が構成されている。
【００３０】
また、補修パネル１０においては、その大きさが大きくなるほど、使用枚数が少なくなる反面、施工の作業性や運搬の利便性は悪くなる。また、コンクリート構造物１２の多様な形状に適用しづらくなる。そのため、この実施例では、施工の作業性や運搬の利便性を考慮して、５０ｃｍ×５０ｃｍの中空繊維シート１６を用いて補修パネル１０が構成されている。
【００３１】
補修パネル１０を用いてひび割れ１４が生じたコンクリート構造物１２を補修する際には、図６に示すように、まず、コンクリート構造物１２の表面にスペーサ２４を当接させた状態で、ひび割れ１４を覆うようにして補修パネル１０を設置する。
【００３２】
つまり、補修パネル１０を補修箇所に配置した状態で、補修パネル１０の４辺にある止水部３２を棒状の固定部材４２で押さえ付け、この固定部材４２をボルト・ナット４４によってコンクリート構造物１２に固定する。また、供給口３８に取付治具４６を介して圧力ホース４８を接続し、この圧力ホース４８を、薬液を圧送する液体窒素等の高圧ボンベ（図示省略）に接続する。
【００３３】
なお、固定部材４２としては、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度のアルミ製ボックスチャンネル等のような軽量かつ高剛性のを使用することが望ましい。また、長尺の固定部材４２を用いて複数の補修パネル１０を同時に固定することが施工効率を高める上で望ましく、さらに、逆止機能を有する取付治具４６を用いることが望ましい。
【００３４】
補修パネル１０の設置が完了すると、高圧ボンベから圧送された薬液を、供給口３８から連続空間２８へ所定圧力で供給し、連続空間２８と充填空間３６とに薬液を充填するとともに、その充填圧によってひび割れ１４に薬液を注入する。
【００３５】
なお、薬液の加圧方法としては、高圧ボンベによる加圧の他、コンプレッサー等による加圧が考えられるが、電源等の仮設備を必要としない点において、また、静的加圧が可能である点において、高圧ボンベによる加圧が望ましい。そして、補修パネル１０の曲げ破壊が起こる限界負荷圧力が約２００kPaであることから、薬液の充填圧力は、安全を見て１００kPa以下であることが望ましい。
【００３６】
薬液の注入が完了すると、コンクリート構造物１２から補修パネル１０を取り外し、必要に応じてこれを他の補修箇所へ転用する。
【００３７】
発明者等は、以下の実験により、本実施例の補修パネル１０を用いた補修工法による防錆効果を検証した。
［実験］
実験方法：かぶり厚さ７０ｍｍ、鉄筋（直径１６ｍｍ）の配筋間隔２５０ｍｍ、大きさ５０ｃｍ×５０ｃｍ×２０ｃｍのコンクリート構造物を製作し、これに対して電食養生によって腐食を生じさせ、かぶり部分にひび割れを強制的に導入した。そして、このコンクリート構造物（供試体）の補修箇所に本実施例の補修パネル１０を設置し、上述の補修工法を「実施例」として実行した。また、同じ供試体に対して、図７に示した従来の補修工法を「比較例」として実行した。なお、「実施例」および「比較例」の具体的条件は、以下の［表１］および［表２］の通りである。
【００３８】
【表１】
2007040026.tif 000003
【００３９】
【表２】
2007040026.tif 000004
【００４０】
そして、「実施例」および「比較例」の施工が完了すると、それぞれのひび割れ位置で試料を採取し、表面からの深さ６０〜７０ｍｍのコンクリートに含まれる亜硝酸イオンの濃度を分析した。
実験結果：実験結果は、［表３］の通りである。
【００４１】
【表３】
2007040026.tif 000005
【００４２】
［表３］より、「実施例」の亜硝酸イオン濃度は、「比較例」の亜硝酸イオン濃度を大幅に上回っており、効果的な防錆処理を施せることが分かる。
【００４３】
なお、塩害劣化における亜硝酸イオンの防錆効果は、塩素イオンとのモル比で１以上必要であると言われており、コンクリート中の塩素イオン濃度を４．８kg/m3と仮定した場合には、必要な亜硝酸イオン濃度は２，７０８mg/kgとなる。「実施例」および「比較例」について見ると、亜硝酸イオン濃度の平均値は共に所要の亜硝酸イオン濃度を上回っているが、「比較例」の一部では、これを上回っておらず、塩害による腐食が再発する可能性があると言える。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】コンクリート構造物の補修パネルを示す横断面図
【図２】コンクリート構造物の補修パネルを示す底面図
【図３】中空繊維シートを示す斜視図
【図４】中空繊維シートと表面層および背面層とを一体化した一体物を示す斜視図
【図５】表面層に補強層を積層する方法を示す斜視図
【図６】コンクリート構造物の補修工法を示す断面図
【図７】従来の補修工法（点注入）を示す斜視図
【図８】従来の補修工法（面注入）を示す斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１０…  補修パネル
１２…  コンクリート構造物
１２ａ…  鉄筋
１４…  ひび割れ
１６…  中空繊維シート
１８…  表面層
２０…  背面層
２２…  補強層
２２ａ…  カバーシート
２４…  スペーサ
２６…  シール材
２８…  連続空間
３０…  連続空間層
３２…  止水部
３６…  充填空間
３８…  供給口
４０…  圧入口
４２…  固定部材
【図１】
2007040026.tif 000006
【図２】
2007040026.tif 000007
【図３】
2007040026.tif 000008
【図４】
2007040026.tif 000009
【図５】
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【図６】
2007040026.tif 000011
【図７】
2007040026.tif 000012
【図８】
2007040026.tif 000013