(57)【要約】【課題】高価な接着剤を使用せずに施工可能とし、初期外力への即応性に富み、施工後の補強効果、耐久性をより長期間維持することができるような鉄筋コンクリート構造物の補強構造を提案する。【解決手段】構造物Ａに固定されたアンカーボルト１と、アンカーボルト１の突出部１ａに挿着されたフック２と、格子状の縦横筋３ａ，３ｂのいずれかにフック２が係止し、該フック２による引っ張り力で緊張させられて配置され、そしてセメント系等の固着材料４にて埋設された補強材３と、を含むことを特徴とする。アンカーボルト及びフックにより緊張させて取り付けた補強材を固着材料で埋設するようにしているので、高価、強力な接着剤が不要であり、補強材の緊張で構造物との一体化が強まり、挙動を一致させられ、初期外力へ対応して、応力を分散し負荷を低減させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物に固定されたアンカーボルトと、
該アンカーボルトの突出部に挿着されたフックと、
縦横に筋を交差させた格子状であって、その筋のいずれかに前記フックが係止し、該係止したフックによる引っ張り力で緊張させられて前記鉄筋コンクリート構造物上に配置され、そしてセメント系又は樹脂系の固着材料にて埋設された補強材と、
を含むことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項２】
前記補強材は、前記フックにより縦及び横の両方向へ引っ張り力が加えられていることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項３】
前記補強材は、その格子の入り隅で縦筋及び横筋の両方に前記フックが係止していることを特徴とする請求項２記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項４】
前記フックは、前記補強材の直交した縦筋及び横筋に対し、４５°±１５°の角度をもって係止していることを特徴とする請求項３記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項５】
前記フックは、先端部を鉤状にしたボルトであって、該ボルトのネジ部を前記アンカーボルトの突出部に挿通して反対側からナットにて締め付けることにより、前記補強材に引っ張り力を加えるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項６】
前記補強材を埋設した固着材料の表層強化材として配設されたメッシュをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項７】
縦横に筋を交差させた格子状の補強材を鉄筋コンクリート構造物上に仮留めする工程と、
該補強材を仮留めした鉄筋コンクリート構造物の所定位置にアンカーボルトを固定する工程と、
該アンカーボルトの突出部にフックを挿着すると共に前記補強材の筋に係止させることにより、当該補強材に引っ張り力を加えて緊張させる工程と、
該緊張させた補強材の外側に型枠を設置し、そして該型枠周囲を封止する工程と、
該封止後の型枠内に、前記補強材を埋設するセメント系又は樹脂系の固着材料を注入する工程と、
を含むことを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
【請求項８】
前記フックは、先端部を鉤状にしたボルトであって、該ボルトのネジ部を前記アンカーボルトの突出部に挿通して反対側からナットにて締め付けることにより、前記補強材に引っ張り力を加えるものであることを特徴とする請求項７記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
【請求項９】
前記フックを、前記補強材の格子の入り隅で縦筋及び横筋の両方に係止させることにより、前記補強材に引っ張り力を加えることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
【請求項１０】
前記フックを、前記補強材の直交した縦筋及び横筋に対し、４５°±１５°の角度をもって係止させることを特徴とする請求項９記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
【請求項１１】
前記型枠の内側面にスペーサを介してメッシュを取り付けておくことで、該型枠を離型した後に当該メッシュが前記固着材料の表層強化材として残るようにしたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリートの既存構造物に対する補強技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐震強度の観点から近年、自動車専用道路の橋脚等、鉄筋コンクリート構造物の強度が見直され、補強が各地で進められている。その補強にあたっては、補強前に、ひび割れにエポキシ樹脂等の接着剤を注入して充填したり、劣化を促進する炭酸ガス等の酸性物質及びこれを含む水の浸入を防止すべく樹脂系ライニングによる表面被覆処理を施すといった補修や品質改良処置を実施した後、特許文献１，２に開示されるような補強処置を施すものとしている。すなわち、鋼材や、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の化学繊維材からなる補強材を構造物の現形に沿って取り付けることによる補強を施すものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４６７５３号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら現状の補強は、主に繊維材からなる補強材を接着剤にて対象面へ直接的に接着する工法であるが、単に補強材を構造物表面に貼り付けるだけであり、また接着剤が樹脂（可塑性）材料であることから、構造物が受ける初期外力に対し即応する速効性が無い。すなわち、補強材を単に付帯させただけのような状態では、走行車両のバウンドや地震等による急激な構造物の挙動に対して補強材の挙動が追従せず、ずれが生じるため、補強材は外力に対し鈍感で対応不足であり、初期外力の繰り返し疲労による破損を防止するまでには至らない。
【０００５】
また、補強材の貼り付けに使用される接着剤は、温度が２５℃以上になると強度が変化し（言わば伸縮性の絆創膏のような状態）、補強材の効果を低下させ得る。さらに、補強材をなす鋼材や繊維材は感温性が高い一方、補強対象である鉄筋コンクリート構造物は感温性が低く、両者には熱伝導率や線膨張係数に大差がある。そして、このような補強構造は構造物表面に添設されて常時外に露出し、外気や直射日光に晒されるものであるため、補強材と構造物との間に収縮／伸長の差が生じ、接着面に剥離を起こして密着・一体性が損なわれ、補強効果あるいは耐久性を低下させ得る。
【０００６】
そこで本発明は、高価な接着剤を使用せずに施工可能とし、初期外力への即応性に富み、施工後の補強効果、耐久性をより長期間維持することができるような鉄筋コンクリート構造物の補強構造及び方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による鉄筋コンクリート構造物の補強構造は、鉄筋コンクリート構造物（少なくとも補強対象部位）に固定されたアンカーボルトと、該アンカーボルトの突出部に挿着されたフックと、縦横に筋を交差させた格子状であって、その筋のいずれかに、アンカーボルトに挿着されたフックが係止し、該係止したフックによる引っ張り力で緊張させられて鉄筋コンクリート構造物上に配置され、そしてセメント系又は樹脂系の固着材料にて埋設された補強材と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による鉄筋コンクリート構造物の補強方法は、縦横に筋を交差させた格子状の補強材を鉄筋コンクリート構造物（少なくとも補強対象部位）上に仮留めする工程と、該補強材を仮留めした鉄筋コンクリート構造物の所定位置にアンカーボルトを固定する工程と、該アンカーボルトの突出部にフックを挿着すると共に仮留めした補強材の筋に係止させることにより、当該補強材に引っ張り力を加えて緊張させる工程と、該緊張させた補強材の外側に型枠を設置し、そして該型枠周囲を封止する工程と、該封止後の型枠内に、補強材を埋設するセメント系又は樹脂系の固着材料を注入する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、補強材を直接的に接着剤で鉄筋コンクリート構造物に接着するのではなく、アンカーボルト及びフックにより緊張させて構造物に取り付けた補強材を固着材料で埋設するようにしているので、高価、強力な接着剤が不要であり、且つ、補強材を緊張させてあることにより、構造物との一体化が強まり、鉄筋コンクリート構造物と補強材との挙動を一致させられ、初期外力へ対応して、応力を分散し負荷を低減させることができる。つまり、補強材に定量的ストレスを与えて構造物との一体化を強め、初期外力への即応性を実現することができ、補強効果、耐久性向上に寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に、本発明の実施形態につき要部断面図で示している。図１Ａは補強構造における端部付近の図、図１Ｂは補強構造における補強材の継ぎ目付近の図である。
【００１１】
当該補強構造は、既存の鉄筋コンクリート構造物Ａの外面に添設されており、鉄筋コンクリート構造物に打ち込んで固定されたアンカーボルト１と、この打ち込んだアンカーボルト１の突出部１ａ、すなわち、鉄筋コンクリート構造物Ａから突き出た頭部に挿着されたフック２と、このフック２により引っ張られて緊張させられて鉄筋コンクリート構造物Ａ上に配置された補強材３と、を含んでいる。緊張配置された補強材３は、セメント系又は樹脂系の固着材料、本例ではセメントモルタル４にて埋設されている。
【００１２】
補強材３を引っ張って緊張させる緊張用治具であるアンカーボルト１及びフック２について、図２に詳細を示している。アンカーボルト１は、突出部１ａをリング状に形成してあり、補強対象面に打ち込んだアンカーへネジ部１ｂを螺合させることで固定される。そして、このアンカーボルト１における突出部１ａのリングを貫通させて、フック２が挿着されている。フック２は、先端部２ａを鉤状にしたボルトで、そのネジ部２ｂをアンカーボルト１のリングに通し、反対側へ飛び出たネジ部２ｂにワッシャを介しナット２ｃを螺合させて締め上げるようにして挿着されている。このナット２ｃによる締め付けで、補強材３を引っ張る力が発揮され、また、補強材３が鉄筋コンクリート構造物Ａに近接して保持されている。
【００１３】
補強材３は、図３及び図４に平面形状を示すように、鋼棒やＦＲＰ等からなる縦筋３ａと横筋３ｂとを直交させた格子状で、フック２は、そのいずれかの縦筋３ａ及び横筋３ｂに鉤状の先端部２ａを係止させる。本例では縦横両方の筋３ａ，３ｂをフック２で引っ張ることにより、縦横両方向へ引っ張り力が加えられる。ただし、場合によってはいずれか一方の筋にテンションを加えるだけの方が良いこともあり得るので、この場合には縦筋３ａ又は横筋３ｂのいずれか一方にフック２を係止させれば良い。また特に、縦横両方向へ引っ張って緊張させる場合、図３及び図４に図示のように、補強材３の中心から放射状に引っ張るようにアンカーボルト１及びフック２を配設するのが良い。
【００１４】
縦筋３ａ及び横筋３ｂの両方をフック２で引っ張る場合、図３に矢示Ｘ，Ｙで示すように、縦筋３ａに対し直角に係止して引っ張る方向Ｘのフック２と、横筋３ｂに対し直角に係止して引っ張る方向Ｙのフック２と、をそれぞれ設けることが可能である。しかし、この場合は材料費が嵩むことになるので、図４に矢示Ｚで示すように、補強材３の格子の入り隅３ｃで縦筋３ａ及び横筋３ｂの両方にフック２を係止させ、縦横同時に一本のフック２で引っ張り力を加えるようにしておく方が良い。この場合特に、直交している縦筋３ａ及び横筋３ｂに対し、各４５°（許容差±１５°）の角度となる方向Ｚへ引っ張るようにフック２を係止させると、縦横均等に力が加わることになるので、より好ましい。
【００１５】
補強材３は、図示の例では３枚が端部を重ね合わせるようにして配置されており（実線、点線、実線でそれぞれ示す）、その３枚のそれぞれに対し、アンカーボルト１及びフック２を用いた緊張が加えられる。その端部の重ね合わせ方は、図１Ｂに示す通りである。
【００１６】
図１に示すように各補強材３は、緊張用治具のアンカーボルト１及びフック２により緊張させられて保持されると同時に、所定箇所に設けた仮留めアンカーボルト５及びナット６，７にて補強対象面に対し近接させて保持されている。仮留めアンカーボルト５は鉄筋コンクリート構造物Ａへ打ち込んで固定されたボルトで、そのネジ部５ａにワッシャを間挿して二つの仮留めナット６，７を螺合させ、これらナット６，７の間に補強材３の縦筋３ａ又は横筋３ｂを挟み込んで保持している。
【００１７】
上記のように緊張させて補強対象面に配置されたプレストレスト補強材３は、セメントモルタル４により、外界へ露出しないように埋設、固定される。このセメントモルタル４の表層、つまり表面下には、メッシュ８が配設されている。表層強化材であるメッシュ８は、鋼材や繊維材等を編み合わせてなるコンクリート剥落防止用網シートで、好ましくは、３〜２００ｍｍ角の格子をもった網状のものとすると効果が高い。このメッシュ８を表層に配設しておくことにより、補強構造の耐久性がさらに高められ、維持費の低減にもつながることになる。
【００１８】
以上の補強構造を形成する工法につき、以下順を追って説明する。
【００１９】
まず実施するのは、縦横に筋を交差させた格子状の補強材３を鉄筋コンクリート構造物Ａ上に仮留めする工程で、最初に、鉄筋コンクリート構造物Ａの施工部位表面の汚れやレイタンスをブラスト等で除去する。そして、補強材３の取り付け位置にマーキングして穿孔し、これに仮留めアンカーボルト５を打ち込んだ後、仮留めナット６，７で補強材３を保持して仮留めする。
【００２０】
続いて、補強材３を仮留めした鉄筋コンクリート構造物Ａの所定位置に、アンカーボルト１を打ち込んで固定する工程を実施する。継いで、該アンカーボルト１の突出部１ａにフック２を挿着すると共に補強材３に係止させることにより、補強材３に引っ張り力を加えて緊張させる工程を実施する。
【００２１】
このとき、フック２は、そのネジ部２ｂをアンカーボルト１の突出部１ａに通し、反対側へ突き出たネジ部２ｂにナット２ｃを螺合させて締め込むようにして必要なトルクを発生し、補強材３を引っ張って緊張させる。また、フック２の先端部２ａは、補強材３における格子の入り隅３ｃで縦筋３ａ及び横筋３ｂの両方に係止するようにし、その直交した縦筋３ａ及び横筋３ｂに対し、４５°（許容差±１５°）の角度をとるように設定する。
【００２２】
この緊張工程においては、補強材３の中心から放射方向へ順次フック２を組み付けて緊張させていくのが良い。このようにして補強材３を緊張させて取り付けることにより、構造物Ａとの一体化が強まり、鉄筋コンクリート構造物Ａと補強材３との挙動を一致させられ、初期外力へ即応して、応力を分散し負荷を低減させることができる。
【００２３】
補強材３にプレストレスを加えた後は、該緊張させた補強材３の外側に型枠９を設置し、そして型枠９の周囲をシール材１０で封止する工程を実施する。このシール材１０には、モルタル注入用の注入パイプ１１を設けておく。
【００２４】
本例における型枠９は、図５に詳細を示すように、その内側面９ａに離型剤が塗布されていると共に、スペーサ１２を介してメッシュ８が取り付けられている。スペーサ１２は両面粘着テープにより内側面９ａに貼り付けられており、そしてこのスペーサ１２が、反対側でメッシュ８に接着されている。したがって、型枠９を取り払うときには、離型剤を塗布した内側面９ａがスペーサ１２から容易に剥離するようになっている。スペーサ１２は、メッシュ８に対するセメントモルタル４の“かぶり”を調整するものである。また、施工時、型枠９どうしの継ぎ目については、他とは高さを変えたスペーサ１２’を介し継ぎ目用メッシュ８’を取り付けた継ぎ目用型枠９’を用意して、これを型枠９どうしの継ぎ目に挿入し、メッシュ８，８’が重なり合うようにして途切れるところが無いように工夫する（図５Ｂ，Ｃ）。
【００２５】
このようなメッシュ８付き型枠９を、セパレータ１３により決定される所定の間隔をもって鉄筋コンクリート構造物Ａ上、補強材３の外側に設置し、周囲をシール材１０にて封止することにより、セメントモルタル４を注入する埋設空間が形成される。そのセパレータ１３は、鉄筋コンクリート構造物Ａに打ち込んだ支持用アンカーボルト１４及びナット１５と蝶ネジ１６とからなる一般的なものである。
【００２６】
型枠９の封止が完了すると、該封止後の型枠９内に、補強材３を埋設するセメントモルタル４を注入パイプ１１を通して注入する工程が実施される。セメントモルタル４の充填、硬化後、脱型すると、スペーサ１２ごとメッシュ８はセメントモルタル４内に残留し、表層強化材として機能することになる。また、脱型後にセパレータ１３を取り除いた跡に残るセパレータ孔は、適当なシール材を充填して塞ぐようにする。
【００２７】
この後、補強構造の表面に樹脂ライニングを施して、劣化物質の浸入を防ぎ、美観を向上させることなども可能である。
【００２８】
以上の実施形態によれば、補強材３を、接着剤だけに頼って鉄筋コンクリート構造物Ａに直接的に接着するものではなく、アンカーボルト１及びフック２による緊張用治具で緊張させて構造物Ａに取り付け且つ固着材料４で埋設するようにしているので、高価、強力な接着剤が不要であり、そして、補強材３を緊張させてあることにより、構造物Ａとの一体化が強まり、鉄筋コンクリート構造物Ａと補強材３との挙動を一致させられ、初期外力へ対応して、応力を分散し負荷を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る補強構造の実施形態を示した概略断面図。
【図２】緊張用治具のアンカーボルト及びフックを例示した概略断面図。
【図３】補強材を平面視して緊張方向を例示した説明図。
【図４】補強材を平面視して緊張方向を例示した説明図。
【図５】型枠とスペーサ及びメッシュとの関係を例示した説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１  アンカーボルト
２  フック
３  補強材
４  固着材料（セメントモルタル）
【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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