(57)【要約】【課題】コンクリート柱を太径化することなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つ環境負荷の少ないコンクリート柱の補強工法を提供することにある。【解決手段】コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成るので、施工後のコンクリート柱が太径化することもなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つセメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれていないため環境負荷を少なくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、
削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、
前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成ることを特徴とするコンクリート柱の補強工法。
【請求項２】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートは、ビニロン繊維から成ることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項３】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートは、１０〜４０mmの目合いを有する多軸組布であることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項４】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートを構成する糸の強度が１０cN／dtex以上で且つ、切断伸度が７％以下、引張弾性率が２０GPa以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項５】
前記グラウト材注入工程において、セメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入を併用することを特徴とする請求項１〜４の何れか１に記載のコンクリート柱の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設のコンクリート柱を安全かつ容易に補強することのできるコンクリート柱の補強工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コンクリート柱の補強工法は、鉄筋コンクリート巻立て工法、鋼板巻立て工法、ＦＲＰ巻立て工法、吹付けモルタル工法等が知られている。
例えば、図１２に示すように鉄筋コンクリート巻立て工法では、既設コンクリート柱１の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱１の表面を下地処理し、フーチングにアンカー孔を削孔する。そのアンカー孔に軸方向の縦筋２を立て込む。次に、縦筋２に直交する帯鉄筋３を配筋する。配筋終了後、周囲に型枠を組立てた後、コンクリートを打設し、養生した後に脱枠し、足場を解体する。
【０００３】
また、図１３に示すように鋼板巻立て工法では、既設コンクリート柱１の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、コンクリート柱１にアンカー孔を削孔する。足場の一部を解体した後に鋼板４をコンクリート柱１の周囲に取り込む。解体した足場を復旧した後に、鋼板４を取付け、鋼板目地部４ａを溶接して一体化する。固定用アンカー５で鋼板を固定した後、エポキシ樹脂またはモルタル６を既設コンクリート柱１と鋼板４の間に注入する。更に、鋼板４の表面に保持塗装７を施工する。根巻きコンクリートを打設、養生後、型枠を脱枠し、足場を解体する。
【０００４】
また、図１４に示すようなＦＲＰ巻立て工法では、既設コンクリート柱１の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、プライマーを塗布する。更に、ＦＲＰ用樹脂を下塗りした後、繊維シート８を接着してＦＲＰ用樹脂の上塗りと脱泡工程を行う。これら下塗り以降の工程は、必要とされるＦＲＰの層数分繰り返して施工される。その後、紫外線による劣化防止のため、表面に保護塗装９を行う。
【０００５】
また、図１５に示すような吹付けモルタル工法では、既設コンクリート柱１の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、帯鉄筋１０を組立てる。その上からモルタルを吹き付け、ひび割れ防止のためビニロンメッシュ等の有機繊維シート１１を巻立て、その上からモルタル１２を吹き付けた後、コテ仕上げを行う。モルタルを養生した後、足場を解体する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の図１２に示すような鉄筋コンクリート巻立て工法では、鉄筋を配置した後、厚さ２０ｃｍ程度のコンクリートを打設するため、補強後のコンクリート柱直径が太くなり、重量が増加してコンクリート柱の基礎へ影響を及ぼす虞れが存在した。
また、図１３に示すような鋼板巻立て工法では、鋼板４が重量物であるために、架設に重機が必要となり、狭い場所では施工できず、鋼板４の防蝕のために保護塗装が必要である上に定期的な維持管理が必要とされる。更に、エポキシ樹脂中には揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれており、周辺環境へ悪影響を及ぼすこととなる。
また、図１４に示すようなＦＲＰ巻立て工法では、ＦＲＰ用樹脂としてエポキシ樹脂を主に使用し、樹脂中に揮発性有機化合物を含むため、周辺環境へ悪影響を及ぼすこととなる。また、保護塗装９は、定期的な維持管理が必要とされる。
本発明は、上記実情に鑑み施工後のコンクリート柱が太径化することもなく、保護塗装や重機を必要とすることがなく、また、セメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれず環境負荷を少ない工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成ることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、ビニロン繊維から成ることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、１０〜４０mmの目合いを有する多軸組布であり、繊維を構成する糸の強度が１０cN／dtex以上で且つ、切断伸度が７％以下、引張弾性率が２０GPa以上であることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明において、前記グラウト材注入工程のセメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入法を併用することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００１２】
本発明では、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成るので、コンクリート柱の径を大きく増すことなく補強することができる。また、施工に際して、有機繊維シートが軽量であり重機等の架設機材が不要であるとともに揮発性有機化合物を含まないので環境を汚染する虞れもない。したがって、店舗や民家に隣接した場所や狭い場所であっても空間を阻害することなくコンクリート柱の補強工事が可能である。
【００１３】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、ビニロン繊維から成るので、腐食する虞れがない。また、ビニロン繊維及び保護モルタルは、揮発性有機化合物（VOC）を含まないので周囲環境を汚染する虞れもない。
【００１４】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、１０〜４０mmの目合いを有する多軸組布であり、繊維を構成する糸の強度が１０cN／dtex以上で且つ、切断伸度が７％以下、引張弾性率が２０GPa以上であるので、軽量であるとともに、種々の方向の応力に対応することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記グラウト材注入工程のセメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入法を併用するので、グラウト材の充填性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係るコンクリート柱の補強工法の一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図３】図３は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図４】図４は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図５】図５は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図６】図６は、同コンクリート柱の補強工法に使用される有機繊維の一例を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、同コンクリート柱の補強工法によって補強されたコンクリート柱供試体を示す説明図である。
【図８】図８は、無補強供試体に１００KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図９】図９は、本発明のコンクリート柱の補強工法により繊維補強５層とした供試体に１５０KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図１０】図１０は、本発明のコンクリート柱の補強工法により繊維補強１０層とした供試体に１５０KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図１１】図１１は、せん断ひび割れが発生した時のひずみと荷重の関係を示す図である。
【図１２】図１２は、従来のコンクリート柱の補強工法の一例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、従来のコンクリート柱の補強工法の別の例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、従来のコンクリート柱の補強工法のその他の例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、従来のコンクリート柱の補強工法のその他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のコンクリート柱の補強工法は、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから構成されているので、コンクリート柱が太径化することなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つセメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が含まれていないため環境負荷が少ない。
【００１８】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係るコンクリート柱の補強工法の一実施の形態を示す斜視図、図２は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図３は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図４は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図５は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。ここで、本発明のコンクリート柱の補強工法は、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから構成されている。
【００１９】
下地処理工程は、図１に示すように、コンクリート柱２１の表面をサンダー等で削って下地処理を行う。また、場合に応じてコンクリート柱２１の周囲に足場を組み立てる。
【００２０】
巻き付け工程は、図２に示すように削ったコンクリート柱２１の周囲に有機繊維シート２２を巻き付ける。有機繊維シート２２は、例えば、図６に示すようにビニロン繊維を好適に使用することができる。
有機繊維シート２２は、ビニロン繊維の他に、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、超高密度ポリエチレン繊維等の高強度繊維が望ましい。
また、有機繊維シート２２は、１０〜４０mmの目合いを有する多軸組布が望ましい。多軸組布は、多方向に配列された繊維を一枚のシート状に固定した、三軸組布、四軸組布等が使用される。図６に示すのは三軸組布の例で、繊維の方向は、０度、±６０度である。更にまた、有機繊維シートを構成する糸の強度が１０cN／dtex以上が好ましく、より好ましくは、１３cN／dtex以上である。また、切断伸度は７％以下が好ましく、より好ましくは５％以下である。また、引張弾性率（ヤング率）が２０GPa以上であることが望ましい。糸（フィラメント糸）の物性については、JIS  L１０１３に記載の方法に基づいて測定する。なお、試験条件は、定速伸長試験機を用い、つかみ間隔は、２０ｃｍ、引張速度１０ｃｍ／分とした。
【００２１】
ビニロン繊維は、高強度繊維中、唯一の親水性繊維であり、アルカリに対する耐性が良好であり、また、ビニロン繊維から構成された有機繊維シートは、コンクリート柱を良好に補強でき、せん断力により破壊されることを防止する。
【００２２】
有機繊維シートを構成する糸条の形態は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸等が有り、マルチフィラメント糸は複数本の連続繊維によって構成される。また、撚りを有するものであっても、無撚のものでもよい。有機繊維シートは、メッシュ状のシートであって、糸条間の間隔が大きいものが好ましい。これは、糸条間にセメントモルタルが入り込み、有機繊維シートとセメントモルタルが一体化するからである。特に、何重にも有機繊維シートを巻いた場合に、セメントモルタルが内部まで入り込み、良好に一体化できる。有機繊維シートとしては、織物、編物、多軸組布等が使用できる。織物は、経糸と緯糸に加え機械方向に対して±４５°の方向に糸条を配置した四軸織物が好ましい。編物は、ラッセル編みが好ましい。
多軸組布は、複数本配列させた経線糸に対して特定の角度で斜交、或いは直交する方向に規則的に糸条を積層配列させて、その交点で接着したものである。具体的には、三軸組布、四軸組布が挙げられる。多軸組布は、糸条の交点で接着により一体化しているので、厚み方向に糸条の浮き沈みがなく、シート厚を薄くできると共に、引っ張った際に伸びが殆どなく変形し難い。したがって、コンクリート柱に巻き付けた際の厚さを薄く保持することができる。実施例における有機繊維シートでは、マルチフィラメント糸による三軸組布であり、目合いは２０ｍｍ、斜交糸の角度は経糸に対して夫々±６０°である。また、マルチフィラメント糸の糸物性は、強度１５．２cN/dtex、切断伸度４．８％、引張弾性率４２GPaであった。
【００２３】
グラウト材注入工程では、図３、４に示すように有機繊維シート２２の周囲に所定の空隙を有して型枠２３を設置し、図外のモルタルポンプや自然流下等によりセメント系無収縮グラウト材２４を注入する。
【００２４】
次に、以上のように構成された本願発明のコンクリート柱の補強工法によれば、従来の鉄筋コンクリート巻立て工法に比べて約１／１０の厚さで済み、補強後のコンクリート柱周辺の空間を有効利用することができる。また、ビニロン繊維は、耐候性に優れると共に、耐薬品性に優れる。更に、ビニロン繊維シートは、軽量であり重機等の架設機材が必要なく、民家に隣接した場所や十分な作業スペースを確保できない狭い場所であっても施工が可能である。また、有機繊維シートにはセメント系無収縮グラウト材を充填するため保護塗装を必要としない。
【００２５】
図７は、本発明のコンクリート柱の補強工法によって補強されたコンクリート柱供試体を示す説明図である。供試体は、表１及び図７（ｂ）（ｃ）に示すような構成で３タイプ作製した。
タイプ１は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc４５、補強側ctc３３８、補強部は、ビニロン繊維シート巻立てなし、保護モルタルなしである。
タイプ２は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc４５、補強側ctc３３８、補強部は、ビニロン繊維シート巻立て層数５層、保護モルタルの種類は、太平洋プレユーロックスFSである。
タイプ３は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc４５、補強側ctc３３８、補強部は、ビニロン繊維シート巻立て層数１０層、保護モルタルの種類は、太平洋プレユーロックスFS（登録商標）である。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
このように構成した供試体に図７（ａ）に示すような要領で載荷試験をした。また、応力を測定するひずみゲージは、A面に８箇所、B面に８箇所、C面に３箇所、D面に３箇所の全２２箇所に貼付した。C面とD面の側面ひずみゲージは、同一箇所に縦、横、斜めの３方向に貼付した。
以上のように構成された供試体に図７（ａ）に示す要領で載荷した。その荷重と破壊形態は、表２に示すようにタイプ１の場合、曲げ破壊荷重の計算値が２１３．７ＫＮ、せん断破壊荷重の計算値が１２４．０ＫＮ、実測の破壊荷重が２６０．２ＫＮ、破壊形態は、せん断破壊であった。タイプ２の場合、曲げ破壊荷重の計算値が２１３．７ＫＮ、せん断破壊荷重の計算値が２０１．０ＫＮ、実測の破壊荷重が２６４．１ＫＮ、破壊形態は、繊維シート補強部にひび割れが生じたが、せん断破壊に到らず、曲げ破壊であった。タイプ３の場合、曲げ破壊荷重の計算値が２１３．７ＫＮ、せん断破壊荷重の計算値が２７８．０ＫＮ、実測の破壊荷重が２６６．３ＫＮ、破壊形態は、タイプ２と同様に曲げ破壊が先行した。繊維シート補強部のひび割れ発生状況は、５層の繊維シート補強を行ったタイプ２とほぼ同様であった。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
次に、供試体に貼付したひずみゲージの測定結果に従って補強効果を検証する。コンクリートに貼付したひずみゲージは、その近傍にひび割れが発生した場合、そのひずみゲージのひずみ値は、大きな変化を示す。図８、９、１０は斜めひずみゲージの荷重（KN）−ひずみ量（μ）図を示す。図８は、タイプ１の無補強供試体のA面に１００KNまで載荷したものである。図９は、タイプ２の繊維シート補強５層供試体のA面に１５０KNまで載荷したものである。また、図１０は、タイプ３の繊維シート補強１０層供試体のA面に１５０KNまで載荷したものである。
【００３０】
また、せん断ひび割れが発生した時のひずみと荷重を図１１及び表３に示す。以上の試験結果から、ひび割れ発生荷重は、タイプ１の無補強供試体で７２．３ＫＮ、タイプ２の繊維シート補強５層供試体で９８．６KN、タイプ３の繊維シート補強１０層供試体で１４４．３ＫＮとなった。表３の荷重の小さい方をひび割れ発生荷重とした。タイプ２の繊維シート補強５層供試体のせん断ひび割れ発生荷重は、タイプ１の無補強供試体の約１．４倍、タイプ３の繊維シート補強１０層供試体は、無補強供試体の約２．０倍となり、ビニロン繊維シートによる補強の効果を確認することができた。破壊形態は、無補強供試体がせん断破壊となったが、その破壊部を補強した繊維シート補強５層供試体、繊維シート補強１０層供試体では、せん断破壊に到らず曲げ破壊となり、破壊形態の変化からもビニロン繊維シートによる補強の効果は明らかである。また、供試体の破壊後、ビニロン繊維からなる糸条間のモルタル充填状況を確認した結果、密実に充填されていた。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
なお、上記説明は、ビニロン繊維シートを５層供試体、１０層供試体の例について説明したが、これに限ることなく、他の積層数についても同様に効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００３３】
２１    コンクリート柱
２２    有機繊維シート
２３    型枠
２４    セメント系無収縮グラウト材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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