(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートあるいは金属などの異種材料からなる被着体の表面に新設コンクリートを増設するコンクリート構造の施工方法において、予め新設コンクリートが打設される前の被着体の接合面に、新設されるコンクリートが硬化し、かつ、硬化に伴う収縮変形が発生し終える前までは硬化せず、被着体と新設コンクリートとの縁切り状態を保持できるような硬化時間の長い樹脂製の結合剤として、新設コンクリートを施工する時は未硬化状態のゲル状であり、硬化すると圧縮強度および引張強度が、コンクリートの強度以上になるものであって、クリシジル化合物、珪砂、ジシアンジアミド、硬化触媒からなり、硬化触媒の添加量により硬化時間を１ケ月乃至１年に調整した常温硬化型のエポキシ樹脂接着剤を塗布しておき、新設コンクリートを前記結合剤を介して被着体の表面と接するように打設し、前記結合剤により新設コンクリートが収縮する際に生じる拘束力を小さくして、前記拘束力によって新設コンクリートに生じる引張応力を低減するコンクリート構造の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築、土木などの構造物に用いられるコンクリート構造の接合部の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリートあるいは金属などからなる構造物（被着体）の表面に、別の新設コンクリートを接合増設するコンクリート構造の接合部の施工方法としては、接合面が弱点とならず、また、新設されるコンクリートにひび割れが生じないような施工方法が行われている。
【０００３】
例えば、水平打ち継目の場合には、被着体となる既設コンクリート表面のレイタンスを取り除いて、水洗いにより表面に十分に吸水させた後に、既設コンクリートの表面に新設コンクリートを打設して、旧コンクリートの表面に新コンクリートが密着するように施工する。また、鉛直打ち継目の場合には、ワイヤブラシやサンドブラストあるいはチッピングなどにより、接合面となる既設コンクリートの表面を粗状にして十分に吸水させた後に、セメントペースト、モルタルあるいは湿潤面用エポキシ樹脂などを塗布して新設コンクリートが打ち継がれる。
【０００４】
また、設計上必要なせん断力と軸力を伝達するために、土台となる被着体にせん断キーを設けたり、補強鉄筋を配置したりする接合方法、あるいは、金属などの異種材料の表面にコンクリートを接合する場合には、異種材料の表面にせん断キーと同様な役割をはたすずれ止めを設けるなどの接合方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
このように、従来から、接合面を介して新旧のコンクリートあるいはコンクリートと異種材料とを一体化させることは、設計および施工の基本とされているが、新コンクリートは旧コンクリートに比べて自己収縮や乾燥収縮などの収縮量が大きいことや、コンクリート硬化時に水和熱にともなう収縮が発生する。そのため、図４に示すように、旧コンクリートＡに新コンクリートＢが付着されると、旧コンクリートＡが新コンクリートＢの収縮を拘束して引張力を発生させるという問題がある。また、コンクリートと異種材料との場合も同様であり、コンクリートの収縮を異種材料が拘束するためにコンクリートに引張力が生ずることになる。
【０００６】
さらに、コンクリートは引張強度が著しく小さい材料であるため、旧コンクリートＡの拘束力によって新コンクリートＢに生ずる引張力が大きくなると、図５のように、新コンクリートＢにひび割れが生ずることになる。これらの問題に対処する方法として、コンクリート硬化時の水和熱に起因する拘束力については、新コンクリート自体を冷却して、硬化時の温度上昇を抑えるというクーリング工法や、新コンクリートに生ずる引張応力度を予測して、ＰＣ鋼材あるいは膨張材によりプレストレスを導入する方法により、コンクリート構造物のひび割れを防止あるいは、ひび割れ幅を制限する対処法が行われている。
【０００７】
上記のように、新旧のコンクリートあるいはコンクリートと異種材料とを一体化させることは、設計および施工の基本的であるが、コンクリート打設時から新コンクリートと旧コンクリート、あるいは新コンクリートと異種材料との一体化を図る施工方法では、新コンクリート部に拘束力による引張応力が発生して、ひび割れが生ずるという問題がある。
【０００８】
新コンクリート部に生ずる拘束力は、自己収縮、乾燥収縮、水和熱に起因する収縮によるものである。また、水和熱はコンクリートの配合と体積に依存し、拘束力が大きくなる時期は条件によって異なるが、一般にコンクリート打設後２日乃至１週間程度までの間であり、自己収縮および乾燥収縮については、一般的な条件では打設後３ケ月乃至６ケ月間に５０％以上が進行する。したがって、一体化させる時期を遅くすればするほど、これらの拘束力を小さくすることが可能となる。
【０００９】
なお、新旧のコンクリートあるいはコンクリートと異種材料との一体化を図るための結合剤として、打ち継目に湿潤面用エポキシ樹脂や、特公平７−６２３９７号のようにアクリル系接着材料を塗布する施工方法が知られているが、これらの樹脂や接着剤のような結合剤を用いる方法では、結合剤の硬化時間がせいぜい１日以内であるため、新旧のコンクリートが一体化するまでの時間が短く、そのため新コンクリートが硬化するまでの間に発生する収縮に対して拘束力を小さくすることができないという問題がある。
【００１０】
また、特開昭６１−２２１４５５号、特公昭６１−３２４５３号のように、結合剤としてセメントの凝結遅延剤を用いて、結合剤の硬化を遅延させる方法も知られているが、セメントの凝結遅延剤では、せいぜい新コンクリートの打設後２週間程度の未硬化は可能であるが、打設後３ケ月乃至６ケ月もの間を未硬化とすることはできないため、新コンクリートの長期にわたる自己収縮や乾燥収縮に対する拘束力を小さくすることはできない。
【００１１】
また、特開平５−７９１８５号のように、エポキシ樹脂の硬化後に生コンクリートを打設して、硬化したエポキシ樹脂を打継ぎ用緩衝材として使用し、エポキシ樹脂がコンクリートと被着体に比べて柔らかいことを利用して、熱膨張係数の差や、コンクリートの収縮によるコンクリートと被着体との変形差を緩衝材の層間変形で吸収して拘束力を小さくすることを期待する方法も知られているが、この方法ではコンクリートと被着体とが緩衝材により力学上不連続となるため、この方法を、新旧のコンクリートあるいはコンクリートと異種材料とを一体化して荷重に抵抗する構造部材に適用することはできないという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来におけるこの種のコンクリート構造の施工方法における問題点を解消し、新設コンクリートの打設時から、この新設コンクリートが硬化し終えるような一定期間までは、新設コンクリートと被着体との接合面が縁切りされている状態を保ち、所定の時間が経過すると新設コンクリートと被着体とを一体化できような結合剤を被着体の接合面に塗布して、新設コンクリートが硬化する前は新設コンクリートの収縮に対する拘束力を小さくすることを特徴としたコンクリート構造の施工方法の提供を目的としたものである。
【００１３】
本発明に係る請求項１のコンクリート構造の施工方法は、そのための具体的手段として、コンクリートあるいは金属などの異種材料からなる被着体の表面に新設コンクリートを増設するコンクリート構造の施工方法において、予め新設コンクリートが打設される前の被着体の接合面に、新設されるコンクリートが硬化し、かつ、硬化に伴う収縮変形が発生し終える前までは硬化せず、被着体と新設コンクリートとの縁切り状態を保持できるような硬化時間の長い樹脂製の結合剤を塗布しておき、新設コンクリートを前記結合剤を介して被着体の表面と接するように打設し、前記結合剤により新設コンクリートが収縮する際に生じる拘束力を小さくして、前記拘束力によって新設コンクリートに生じる引張応力を低減することを特徴とする。
【００１４】
樹脂製の結合剤としては、新設コンクリートを施工する時は未硬化状態のゲル状であり、硬化すると圧縮強度および引張強度がコンクリートの強度以上になるようなものであり、さらに、この結合剤としては、常温硬化型のエポキシ樹脂接着剤であって、目的物に応じ、硬化触媒の添加量により硬化時間を１ケ月乃至１年に調整することができるようなものであることが好ましい。
【００１５】
また、常温硬化型のエポキシ樹脂接着剤としては、クリシジル化合物、珪砂、ジシアンジアミド、硬化触媒を含有すること、そして、この硬化触媒としては第３アミンを用いることが好ましい。
【００１６】
さらに、結合剤はコンクリートとコンクリートの同質材の接合のみならず、コンクリートと石材、コンクリートとセラミック、コンクリートと金属などの異種材料との接合にも適用できるものである。
【００１７】
【作用】
本発明では、予め、打設される新設コンクリートと被着体との接合面に塗布される結合剤として、打設される新設コンクリートが硬化し、かつ、硬化に伴う収縮変形が発生し終える前までは硬化せずに、被着体と新設コンクリートとの縁切り状態を保持できるような硬化時間の長い樹脂製の結合剤を塗布するので、新設コンクリートの硬化および硬化に伴う収縮変形が発生し終える前までは結合剤が硬化せず、新コンクリートを被着体とは縁切りの状態に保持する。そのため、被着体は新設コンクリートが収縮することに対して拘束力を与えず、新設コンクリートに引張応力を生じさせないので、ひび割れの発生、ひび割れ幅の拡大化を適切に抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るコンクリート構造の施工方法を、図１に示す実施例により説明すると、図１はコンクリートあるいは金属などの異種材料からなる被着体１の表面に新設コンクリート２を増設するコンクリート構造の施工方法を示しており、まず、予め新設コンクリート２が打設される前の被着体１の上部外周に型枠４を設け、この型枠４内における被着体１の接合面に、新設コンクリート２を被着体１と一体的に固着するための結合剤３を塗布する。
【００１９】
この結合剤３は、目的に応じて、新設コンクリート２が硬化し、かつ、その硬化に伴う収縮変形が発生し終える前までは硬化せず、被着体１と新設コンクリート２とが一体化されない、縁切り状態のまま保持されるような硬化時間の長い樹脂からなっている。
【００２０】
新たなコンクリート２が増設されることになる被着体１としては、新コンクリート２と同種材料である既設のコンクリート、あるいは石材、セラミック、金属などのような異種材料であってもよい。また、結合剤３としては、新設コンクリート２を施工する時は未硬化状態のゲル状であり、硬化すると圧縮強度および引張強度がコンクリートの強度以上になるようなものであり、さらに、この結合剤３としては、常温硬化型のエポキシ樹脂接着剤であって、硬化触媒の添加量により硬化時間を１ケ月乃至１年に調整できるものであることが好ましい。
【００２１】
結合剤３の塗布に先立って、予め型枠４の内周面に沿った被着体１の上面には、例えば金属、合成樹脂あるいはゴムなどのパッキングからなるスペーサー５を縁取り配置しておき、このスペーサー５の内側に結合剤３を塗布する。このスペーサー５を配置しておくことによって、後に結合剤３の上へ新設コンクリート２を打設したときに、新設コンクリート２の重さや圧力により、結合剤３が型枠４の内周面と新設コンクリート２及び被着体１との隙間から接合面外側へ流出してしまうことを防止できる。
【００２２】
また、結合剤３の塗布に際しては、結合剤３を被着体１の接合面に１乃至５ｍｍ程度の厚さｔを形成するように塗布するが、図２ａ及び図２ｂに示すように、被着体１の表面にせん断キーなどのずれ止め構造６などが設けられている場合には、このずれ止め構造６の外周にも均一に結合剤３を塗布しておく。
【００２３】
結合剤３は、常温硬化型のエポキシ樹脂系の接着剤であって、目的に応じて、硬化触媒の添加量により硬化時間を１ケ月乃至１年に調整することができ、硬化すると圧縮強度および引張強度がコンクリート強度以上になるものであれば、特に限定されるものではなく、公知のグリシジル化合物、硬化剤、充填剤、硬化触媒等を組合わせた組成物が使用可能である。
【００２４】
グリシジル化合物としては、例えば、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの反応によって得られるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ジグリシジルアニリン、ダイマー酸ジグリシジルエステル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂環脂肪族エポキシ樹脂、フタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられ、これらを２種以上混合したものであってもよい。
【００２５】
また、常温硬化型のエポキシ樹脂系接着剤に含まれる硬化剤としては、例えば、酸無水物、ジシアンジアミド、イミダゾール等の硬化時間の長いものが挙げられる。さらに、充填剤としては、珪砂、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルク、珪酸マグネシウム、シリカ、アルミナ等が挙げられ、これらを２種以上混合したものであってもよい。
【００２６】
常温硬化型のエポキシ樹脂系接着剤に含まれる硬化触媒としては、第３アミン、イミダゾール、芳香族アミン、メルカプタン類等が挙げられる。
【００２７】
常温硬化樹脂に含まれるグリシジル化合物、硬化剤、充填剤、硬化触媒の組合せは任意に選択できるが、充填剤に珪砂、硬化剤にジシアンジアミドを使用する組合せが、取り扱い性、硬化物の圧縮強度、引張強度等の特性を考慮すると好ましい。珪砂は、硬化物に強度、弾性率を付与する働きがあり、表１の例に示すように、添加量を調節することで、硬化物の圧縮強度を例えば、１００Ｎ／ｍｍ２  乃至１４０Ｎ／ｍｍ２  、弾性係数を例えば、７０００Ｎ／ｍｍ２  乃至１５０００Ｎ／ｍｍ２  に調節することができる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
さらに、硬化触媒に第３アミンを使用すると、添加量を調節することで硬化時間を調整しやすく好ましい。第３アミンとしては、アルキルターシャリーモノアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等が挙げられる。
【００３０】
硬化時間は、表２の例に示すように、第３アミンの量を変えることで１ケ月から１年に調整することができる。また、常温硬化型エポキシ樹脂には、目的に応じて増量剤、垂れ防止剤、希釈剤、顔料、分散剤、消泡剤等を添加してもよい。
【００３１】
【表２】
0003875583.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
本発明のコンクリート構造では、新設コンクリートが付着させる被着体と、付着される新設コンクリートとの間に硬化時間の長い樹脂製の結合剤を塗布して、新設コンクリートの硬化および硬化に伴う収縮変形が発生し終える前までは結合剤が硬化しないように、新設コンクリートと被着体とを縁切り状態に保持するので、新設コンクリートの硬化および硬化に伴う収縮変形を無理なく発生・進行させる。その結果、被着体が新設コンクリートの収縮に対して拘束力を与えることをなく、新設コンクリートに引張力が生ずることを防いで、新設コンクリートのひび割れ発生を的確に防止することができる。
【００３３】
図３は、実験の結果判明した、本発明のコンクリート構造において使用する結合剤の硬化前と、硬化後における接合面のずれ性状を示した付着力と変位の関係を示す図であるが、これによると、結合剤の硬化前では殆ど付着力を生じていないが、硬化後においては、付着力４．０Ｎｍｍで変位量１．４乃至１．６ｍｍ程度ときわめて僅かであることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のコンクリート構造施工方法の基本的構成を示す断面図。
【図２】  ａ，ｂはいずれも被着体の表面にずれ止め構造が設けている場合の構成を示す断面図。
【図３】  本発明の結合剤の硬化前と硬化後の接合面のずれ性状を示すグラフ図。
【図４】  被着体に新設コンクリートを増設した場合における新設コンクリートの収縮形状を示す断面図。
【図５】  同じく新設コンクリートに外部拘束によるひび割れが発生した状態の断面図。
【符号の説明】
１：被着体、
２：新設コンクリート、
３：結合剤、
４：型枠、
５：スペーサー、
６：ずれ止め構造
【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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