(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空隙が発生したコンクリート壁面の補修方法であって、
ドリルを、前記コンクリート壁面に対して斜めの状態で回転させながら押し付けることにより前記空隙を貫通する注入孔を掘削形成する注入孔形成工程と、
前記注入孔に補修剤注入プラグを取付け、この注入プラグと前記注入孔とを通して前記空隙の内部にコンクリート補修剤を注入する補修剤注入工程とを含むコンクリート壁面の補修方法において、
前記ドリルは、中空のドリルロッドと、その先端部に形成されたダイヤモンドの砥粒が埋め込まれたダイヤモンドチップとから構成されることと、
前記ダイヤモンドチップには放射状に伸びる一つまたは複数の切り欠きが形成されることと、
前記ドリルロッドの根元側からその内部を通してその先端側に水が供給されることと
形成途中の前記注入孔からの削り屑の排出と回収とが吸引機構を使用することなく行われることと
を特徴とするコンクリート壁面の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンクリート壁面の内部に生じた剥離空間層やクラックなどの空隙にコンクリート補修剤を注入することによって、コンクリート壁面を補修する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、コンクリートの構造物においては、コンクリートの経年変化、外部環境による中性化、塩害、アルカリ骨材反応、施工不良、乾燥収縮、車両振動、地震等によるクラックの発生や剥離、これに伴う鉄筋の発錆などに起因して強度が低下する現象、すなわちコンクリートの劣化が問題になっている。特に、コンクリート躯体層とその外側の下地モルタル層との間の剥離に伴うビル外壁タイルの落下やトンネルの内壁の剥離落下を引き起こしかねないおそれがある。
【０００３】
コンクリート躯体層と下地モルタル層との間に発生する剥離空間層は、典型的には、壁面下２乃至３ｃｍの深さの境界部分に0.2 乃至１ｍｍ程度の幅で形成される。従来から、この剥離空間層の生じた壁面を補修する方法として、コンクリート壁面に注入孔を開設し、この注入孔を通じて、剥離空間層内にエポキシ樹脂を補修剤として注入する工法があるが、近年は、このエポキシ樹脂に代えて、セメントスラリーを注入する工法が採用されることが多くなってきた。これは、セメントスラリーの硬化物は硬化コンクリートと略同一の組成を有し、外界の物理変化に対してコンクリートと一体的に反応するので、補修後の耐久性がエポキシ樹脂よりも格段に高く、また、セメントスラリーは混合セメント粉を水に溶かしてスラリー状にしたものであるため、剥離空間層内に水が残存していてもエポキシ樹脂の場合のような不都合が生じることがなく、しかもエポキシ樹脂に比べて粘性が低いため、剥離空間層内に容易に拡散するといった種々の利点があるからである。
【０００４】
ところで、コンクリート補修剤がエポキシ樹脂であるかセメントスラリーであるかによらず、その注入を行うためには、まず電気振動ドリルやダイヤモンド・コアドリル等を用いて、コンクリート壁面に、剥離空間層に達する注入孔を開設する必要がある。図８は、スクリュー型のドリルビット８０を装着した電動ドリルを用いて、また図９は刃先先端面にダイヤモンド砥粒を配したチップを有するダイヤモンド・コアドリル９０を用いて、外壁面と垂直な方向に注入孔を開設する従来方法を示すもので、Ｂはコンクリート躯体層、Ａはその外側のモルタル層、Ｃは両層Ａ，Ｂ間に発生した剥離空間層である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法で穿設した注入孔では、特に、コンクリート補修剤がセメントスラリーの場合、注入がうまく行われないことが多いという問題がある。これは、上記図８と図９に示すように、注入孔の形成過程で発生した薄いモルタルの脱落破片Ｇが剥離空間層Ｃへの補修剤の流路を塞いでしまう現象によることが、本願発明者によって解明されている。
【０００６】
すなわち、図８に示したスクリュー型ドリルビット８０や、図９に示したコアドリル９０の先端部が剥離空間層Ｃに到達する直前には、この先端部の押圧力によってその周囲のモルタル内部に大きな引張り応力が発生する。そして、モルタル材料は圧縮強度が高い反面引張り強度が極端に小さいため、ビット先端部の外周縁との接触部を起点にして前記引張り応力による円錐状のクラックが発生し、これによってモルタル外壁層Ａの内面側で円錐形のモルタル破片Ｇが剥離し、コンクリート躯体層Ｂ側へ脱落すると共に破砕されて、注入孔の内周面に現れる剥離空間層Ｃの溝状開口を、全周にわたって塞ぐ状態となる。
【０００７】
このとき、モルタル外壁層Ａと、モルタルの脱落破片Ｇと、コンクリート躯体層Ｂの間には、ごく狭い隙間が存在するが、注入孔から注入されるセメントスラリーはこの隙間を通過する際に濾過され、その結果、セメントスラリー中のセメント粉による目詰まりが起こって、ついにはセメントスラリーが全く注入不可能になってしまうのである。
【０００８】
また、従来の注入孔形成工程では、ドリルの先端部の冷却と削り屑の注入孔からの排出を図るため、ドリルの根元側から内部を通して先端部に圧縮空気が供給されていた。しかしながら、この圧縮空気の供給だけでは、先端部の冷却と削り屑の排出機能が不十分であるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、その技術的課題とするところは、コンクリート補修剤の注入孔の形成過程において発生したモルタルの脱落破片が、剥離空間層への補修剤流路を塞いでしまうことによる、コンクリート補修剤の注入不能現象を防止することにある。
本発明の他の目的は、注入孔形成工程におけるドリル先端部の冷却と削り屑の排出の機能を高めることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るコンクリート壁面の補修方法は、内部に空隙が発生したコンクリート壁面の補修方法であって、ドリルを前記コンクリート壁面に対して斜めの状態で回転させながら押し付けることにより前記空隙を貫通する注入孔を掘削形成する注入孔形成工程と、前記注入孔に補修剤注入プラグを取付け、この注入プラグを通して前記注入孔と連通した前記空隙内にコンクリート補修剤を注入する補修剤注入工程とを含んでいる。
【００１１】
本発明の補修方法のより具体的な構成によれば、前記ドリルは中空のドリルロッドとその先端部に形成されたダイヤモンドの砥粒が埋め込まれたダイヤモンドチップとから構成され、前記ダイヤモンドチップには放射状に伸びる一つまたは複数の切り欠きが形成され、前記ドリルロッドの根元側からその内部を通してその先端側に水が供給され、かつ形成途中の前記注入孔からの削り屑の排出と回収とが吸引機構を使用することなく行われる。
【００１２】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例における注入孔の形成工程、図２はこの工程で形成された注入孔を示すもので、Ｂはコンクリート躯体層、Ａはその外側のモルタル外壁層、ＣはＡ，Ｂ両層の境界に発生した剥離空間層、Ｄは形成される注入孔である。１１０はモルタル外壁層Ｂの外壁面からコンクリート補修剤の注入孔Ｄを掘削形成するための概略円筒形状のドリルロッドで、その根元側は図示しないドリル本体内部の回転駆動部に連結され、この回転駆動部によって軸線の周りに回転される。
【００１３】
補修対象のコンクリート壁面に斜めに押圧されるドリルロッド１１０の先端部には、カッター１１１が螺合されており、このカッター１１１の先端面には概略環状のダイヤモンドの砥粒が埋め込まれたダイヤモンドチップ１１１ａが形成されている。このダイヤモンドチップ１１１ａには、その中心から外側に放射状に伸びる一つあるいは複数の切り欠きが形成されている。図７の正面図を参照すると、上記ダイヤモンドチップの切り欠きの個数は、このダイヤモンドチップが小径の場合には（Ａ）に示すように一つだけであるが、その径がある程度大きくなると（Ｂ）に示すように四つ程度に増加する。
【００１４】
切削時にはドリルロッド１１０の内部を通して、根元側から先端側に切削水が供給される。カッター１１１の先端部のダイヤモンドチップ１１１ａに到達した切削水は、この切削面との摩擦熱によって高温になろうとするダイヤモンドチップ１１１ａを冷却しながら、その放射状の切り欠きを通して注入孔Ｄ内に吐出される。注入孔Ｄ内に吐出された切削水は、切削によって発生した切り屑を巻き込みながらドリルロッド１１０の外周面と注入孔の内周面との間に形成された円筒形状の空隙を通して注入孔の外部に排出される。
【００１５】
このように、ドリルを回転させながら壁面の法線に対して斜めの状態でモルタル外壁層に押圧すると、カッター１１１の先端部に形成されたダイヤモンドチップ１１１ａによってモルタル外壁層Ａが切削される。これに伴ってダイヤモンドチップ１１１ａはモルタル外壁層Ａ内へと前進してゆき、モルタル外壁面に対して傾斜した円筒状の注入孔Ｄが掘削形成されて行く。このとき、切削面で発生するモルタル粉塵や粉粒体は、前述したように切削水によって注入孔Ｄの外部に排出されるので、モルタル粉塵や粉粒体の詰まりによ砥粒層の損傷が防止されると共に回転が円滑になり、摩擦熱も効率良く放散される。
【００１６】
ドリルによる切削に伴って、傾斜して形成される注入孔Ｄの切削面は、その外周縁の一部が先に剥離空間層Ｃに到達する。その到達部分には、瞬間的に、前述した引張り応力によってモルタル外壁層Ａからの局部的な脱落破片Ｅが発生する。しかしながら、この後は、剥離空間層Ｃの上面に対してドリルロッド１１０の軸心傾斜角と同一角度をなす切削面の端部Ｆが、剥離空間層Ｃに沿って移動するように切削されるので、ダイヤモンドチップ１１１ａからの押圧力によってモルタル外壁Ａ内に発生する圧縮応力がその周囲に発生する引張り応力を緩和する方向に作用する。
【００１７】
しかも、先に剥離空間層Ｃを貫通した側ではダイヤモンドチップ１１１ａがコンクリート躯体層Ｂに到達し、ダイヤモンドチップ１１１ａからの押圧力をこのコンクリート躯体層Ｂにおける切削面で受けるため、ダイヤモンドチップ１１１ａの剥離空間層Ｃに達していない側でモルタル外壁層Ａに発生する引張り応力は小さなものとなり、脱落破片の発生が抑制される。
【００１８】
したがって、従来のように、ダイヤモンドチップ１１１ａが剥離空間層Ｃを貫通する際に、円錐形のモルタル破片が分離して、剥離空間層Ｃ内へのコンクリート補修剤の流入経路となる溝状開口を全周にわたって塞いでしまうという問題が解決される。また、ダイヤモンドチップ１１１ａがコンクリート躯体層Ｂ側へ通過する過程で僅かに発生する細かな脱落破片は、粉塵と共に切削水によって注入孔の外部に排出される。
【００１９】
図３は、上述のようにしてコンクリート壁面に形成した注入孔を通してセメントスラリーなどのコンクリート補修剤を注入するために、この注入孔Ｄに注入プラグ１０を挿入した状態を示す部分断面図である。この注入プラグ１０は、概略円筒形状の構造を呈すると共にその上部の大径部１２の内部に形成された適宜な構造の逆流防止機構を有する。先端側の小径部１１の外周面上にはその先端側から順に円筒形状のゴム製のパッキン１３、円筒形状の押圧管１４及び止め輪１５が装着されている。
【００２０】
工具４０を用いて押圧管１４を注入プラグ１０の先端側に摺動させると、パッキン１３が先端部の抜け止め用のフランジと押圧管１４とによって軸線方向に圧縮されて径方向に膨張し、その外周面が注入孔Ｄの内周面に強固に押圧され、注入プラグ１０が注入孔Ｄに対して液密状態を保ちながら強固に固定される。工具４０を取り外した時に押圧管１４が注入プラグ１０の根元側に逆戻りするのを禁止するために、刃付き座金で構成される止め輪１５が装着されている。この刃付き座金は、その中心と注入プラグ１０の根元側に向けて方射状に伸びる複数本の刃がその中心部分に形成されており、それぞれの先端の刃先がプラスチックを素材とする小径部１１の外周面に食い込むことにより、一旦先端側に摺動せしめられた押圧管１４の根元側への戻りを禁止する。
【００２１】
注入孔プラグ１０の注入孔Ｄ内への固定が終了すると、注入孔プラグ１０の根元部分に適宜な構造のコネクタを介して注入ホースが接続され、ポンプ等の動力や手動操作に基づき、コンクリート補修剤の加圧注入が行われる。注入されたコンクリート補修剤は、注入パイプ１０の内部と注入孔Ｄを通り、剥離空間層Ｃ内に充填される。補修剤の注入が終了すると、コネクタとホースとが注入プラグ１０の根元側から取り外されるが、注入孔プラグ１０の大径部１２の内部に形成された逆流防止機構によって、注入プラグ１０を通しての補修剤の逆流は防止される。
【００２２】
上述のとおり、注入孔Ｄの内壁面における剥離空間層Ｃの溝状開口には、これをほぼ全周にわたって塞いでしまうような円錐形のモルタル破片が存在しない。このため、コンクリート補修剤としてセメントスラリーを用いた場合でも、スラリー中のセメント粉末が濾過されて目詰まりするようなことがなく、注入孔Ｄに注入充填されたコンクリート補修剤は、剥離空間層Ｃ内へ円滑に流入し充填される。また、局部的な脱落破片Ｅが例え存在しても、補修剤は前記溝状開口の他の部分から剥離空間層Ｃ内に広く拡散される。
【００２３】
図４に示すように、注入した補修剤の固化を待って、注入プラグ１０が工具５０を用いてコンクリート壁面から取り外される。すなわち、工具５０を使用することにより、押圧管１４を止め輪１５の抵抗力に逆らって注入プラグ１０の根元側に摺動させる。これにより、パッキン１３の軸線方向への圧縮と径方向への膨張が解除され、注入プラグ１０が注入孔Ｄ内から引き抜かれる。注入プラグの引抜きによって形成された孔内に補修剤が充填される。
【００２４】
図５は、コンクリート躯体層Ｂの内部に発生したクラックＣ内にコンクリート補修剤を注入する方法を説明するための断面図である。この種のクラックＣは、土止めとして構築されたコンクリート躯体層Ｂの内部に往々にして発生する。これらのクラックのうちあるものは、コンクリート躯体層Ｂの厚み方向に形成されて盛り土との境界面にまで達し、盛り土内に溜まった地下水をコンクリート躯体層Ｂの内部を通してその前面にまで導きそこから滴下させる。このようなクラックＣを通しての盛り土からの漏水を防止するため、クラックＣ内に達する注入孔Ｄが壁面に対して傾めに形成される。
【００２５】
すなわち、図１の場合と同様に、先端にダイヤモンドチップ１１１ａを形成した円筒形状のドリルロッド１１０を用いて、切削水を供給しがら注入孔Ｄを形成する。図６は、上述のようにして形成された注入孔Ｄの形状を示している。この斜め掘削方法によれば、形成された注入孔Ｄの内壁面におけるクラックＣの溝状開口には、これをほぼ全周にわたって塞いでしまうような円錐形のモルタル破片が存在しない。このため、コンクリート補修剤としてセメントスラリーを用いた場合でも、スラリー中のセメント粉末が濾過されて目詰まりするようなことがなく、注入孔Ｄに注入充填されたコンクリート補修剤は、クラックＣ内へ円滑に流入し充填される。また、局部的な脱落破片Ｅが例え存在しても、補修剤は前記溝状開口の他の部分からクラックＣ内に広く拡散される。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のコンクリート壁面の補修方法によれば、注入孔の形成工程において、ドリルをコンクリート外壁面の法線に対して適宜角度をなすように傾斜させ、注入孔を斜めに形成する構成であるから、ドリルの先端部におけるモルタル層から剥離空間層への、あるいはコンクリート躯体層からクラックへの脱落破片の発生が抑制される。この結果、引き続いて行われるコンクリート補修剤の注入工程において、その剥離空間層やクラック内部への流入が脱落破片によって阻害されことなく円滑に行われる。すなわち、この補修剤がセメントスラリーであっても脱落破片で濾過されたセメント粉による目詰まりが起こらないので注入が円滑に行われる。
【００２６】
また、前記注入孔の形成工程において、ドリルの根元側からその内部を通して先端部のダイヤモンドチップに切削水を供給する構成であるから、圧縮空気を使用する場合に比べてダイヤモンドチップの冷却、切り屑の外部への排出が一層効率的に行われ、切り屑の詰まりによるダイヤモンドチップの損傷が防止されると共に回転が円滑になり、注入孔の形成工程が極めて効率的になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例においてドリルビットを用いてコンクリート壁面の内部に形成された剥離空間層に達する注入孔を形成する工程を示す断面図である。
【図２】図１の形成工程によって形成された注入孔の形状の一例を示す断面図である。
【図３】図２の注入孔内に注入プラグを固定する方法の一例を示す断面図である。
【図４】注入された補修剤が固化したのちに注入孔から注入孔プラグを除去する方法の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例においてドリルビットを用いてコンクリート壁面の内部に形成されたクラックに達する注入孔を形成する工程を示す断面図である。
【図６】図５の形成工程によって形成された注入孔の形状の一例を示す断面図である。
【図７】ドリルカッターの先端部分を形成するダイヤモンドチップの形状を例示する正面図である。
【図８】従来方法においてスクリュ型ドリルビットでコンクリート壁面に注入孔を形成する穿孔工程を示す断面図である。
【図９】従来方法においてコアドリルでコンクリート壁面に注入孔を形成する穿孔工程を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ    モルタル外壁層
Ｂ    コンクリート躯体層
Ｃ    剥離空間層又はクラック
Ｄ    注入孔
Ｅ    局部的な脱落破片
Ｆ    切削面の端部
10    注入プラグ
110   ドリルロッド
111   カッター
111a  ダイヤモンドチップ
【図１】
0003867993.tif 000002
【図２】
0003867993.tif 000003
【図３】
0003867993.tif 000004
【図４】
0003867993.tif 000005
【図５】
0003867993.tif 000006
【図６】
0003867993.tif 000007
【図７】
0003867993.tif 000008
【図８】
0003867993.tif 000009
【図９】
0003867993.tif 000010