(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の床版の表面に補強用網体を固定して床版を補強するコンクリート構造物の補強工法であって、前記床版の表面部に補強用網体を嵌め込む溝を形成し、前記溝に補強用網体を嵌め込んだ後、前記溝の内面と前記補強用網体との隙間に楔形のアンカーを打ち込んで前記補強用網体を拘束するとともに前記隙間に樹脂を注入して前記補強用網体を前記床版に固定することを特徴とするコンクリート構造物の補強工法。
【請求項２】
切削工具によりコンクリート構造物の床版の表面部に補強用網体を嵌め込む溝を形成する工程と、前記溝を洗浄する工程と、前記溝に前記補強用網体を嵌め込んだ後、前記溝の内面と前記補強用網体との隙間に楔形のアンカーを打ち込んで前記補強用網体を拘束する工程と、前記溝を含む前記床版表面を樹脂で覆う工程と、前記補強用網体を拘束し、前記床版表面を樹脂で覆った状態で前記溝の隙間に樹脂を注入して前記補強用網体を前記床版に固定する工程と、前記床版表面を覆う樹脂を除去する工程を含むコンクリート構造物の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート床版に補強用網体を固定させるコンクリート構造物の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート橋梁の床版は、自動車などの車輌の動荷重が直接的にしかも繰り返し加わり、道路橋の主要部材の中でも最も過酷な荷重、応力を受ける。このため、特に床版の下面において、一方向の亀裂から縦横の亀裂が発生し、さらにはこれらの亀裂が成長して細網化し、最終的にはコンクリートの剥落などの原因となる。
【０００３】
このような損傷は放置しておくと、亀裂がさらに進み鉄筋の腐食へと進展し、最終的には橋梁の破壊にまで至る。このような事態を避けるために、コンクリート橋梁の床版の下面を補修してこれを補強することが行われている。
【０００４】
この補強方法の一例として、特開平８−３３８００５号公報に記載の方法がある。これは、図５の（ａ）に示すように、鉄筋棒５１ａ，５１ｂを格子状にしてその格子点部分を溶接によって接合した補強用網鉄筋５１を予め製作しておき、この補強用網鉄筋５１を同図の（ｂ）に示すようにコンクリート橋梁の床版５０の下面に沿わせて配置することによって補強するようにしたものである。そして、補強用網鉄筋５１は床版５０に打ち込むアンカーピン式の固定具５２によって固定され、この固定の後に３層の被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃによって被覆した補強構造が施工される。
【０００５】
固定具５２は、そのヘッド５２ａに連なるピン５２ｂの基端部分を先細りするテーパ５２ｃとしたものである。そして、同図の（ａ）に示すように、固定具５２のピン５２ｂの先端を補強用網鉄筋５１の格子点に接する位置で床版５０に打ち込むことにより、テーパ５２ｃが補強用網鉄筋５１の互いに交差する鉄筋棒に突き当たる。これにより、同図の（ａ）において矢印で示す方向に補強用網鉄筋５１の格子部分を押す力が作用し、補強用網鉄筋５１の全体にプレストレスを負荷した状態となる。
【０００６】
このような補強構造であれば、補強用網鉄筋５１によって床版５０が裏打ちされて床版５０の強度が補強されると同時に、補強用網鉄筋５１にはプレストレスが負荷されているので、床版５０が荷重によって撓んだり変位したりしたときでも、補強用網鉄筋５１はこれらの撓みや変位に追従可能なので、補強用網鉄筋５１と既設の床版５０との一体化が強化され、その補強効果が長期間にわたって維持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の補強構造において、被覆層５３ａは床版５０の下面に直接接着させることにより固定されており、床版５０と被覆層５３ａとの間は、膨張係数や弾性係数が相違する性状の部材どうしが接着されていることになる。このため、床版５０が動荷重によって繰り返して撓み変形するとき、床版５０と被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃの間の伸び変形の差によって、撓み部分でこれらの被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃが床版５０の下面から離れて浮き上がりを生じる可能性がある。また、損傷した床版５０においては、通行車輌の輪荷重による撓みと亀裂開口の開閉の相乗作用により、床版５０と被覆層５３ａの接着面に剪断力が発生して、被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃが浮き上がりを生じる可能性がある。
【０００８】
このような挙動によって被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃの一部が床版５０の下面から離れてしまうと、床版５０に対する裏打ち効果がなくなる。そして、床版５０から浮き上がる被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃの広さが大きくなるに従って、床版５０に対する補強効果も減退してしまうことになる。さらに、被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃの浮き上がりによって補強用網体５１の固定が不安定になり、補強効果が減退する。
【０００９】
このように、従来の床版５０の補強方法では、被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃを床版５０の下面に直接接着する工法であることから、コンクリート製の床版５０と被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃとの間の材質の相違、および床版５０の亀裂開口の開閉が原因となって、被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃが床版５０の下面から離れて補強強度の低下を招く恐れがある。また床版全体が補強用網鉄筋５１やその他の部材により覆われてしまうために施工後の床版５０の経過を目視で観察することもできない。
【００１０】
上記の問題は、コンクリート橋梁の床版に限った問題ではなく、ビル建築物などの他のコンクリート構造物の場合にも言えることである。また、上記の例では補強用網体として鉄製の網鉄筋を用いているが、網体の材質が合成樹脂の場合であっても同様な問題がある。
【００１１】
本発明において解決すべき課題は、コンクリート構造物の補強に際して、補強用網体が床版の面上を移動しないように拘束することにより、コンクリート構造物の表面から補強用網体と被覆樹脂とが剥離するのを防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート構造物の床版の表面に補強用網体を固定して床版を補強するコンクリート構造物の補強工法であって、床版の表面部に補強用網体を嵌め込む溝を形成し、この溝に補強用網体を嵌め込んで固定することを特徴とする。
【００１３】
床版の表面部に補強用網体を嵌め込む溝を形成し、この溝に補強用網体を嵌め込んで固定することにより、補強用網体による補強層が床版内部に食い込んで存在する構成となる。この補強層はコンクリート構造物自体の撓みに対して高い引っ張り応力を発揮することで撓みによる変形を防ぐことができる。
【００１４】
この補強用網体は、角材で形成された格子状の形状を備えることが望ましい。網体を角材で形成された格子状の形状とすることにより、補強用網体の製造および溝の施工が容易になる。また、この網体の材質としては繊維強化プラスチックの積層により成形するのが望ましい。繊維強化プラスチックは錆びなどの腐食を発生しにくく、高い引っ張り強度を備えながら軽量であるために施工時の運搬なども容易である。さらに床版に形成する溝は、コンクリートの主筋および背筋の方向と一致させることで補強用網体の引っ張り強度を最も効率的に発揮させることができる。
【００１５】
ここで、床版の溝に補強用網体を嵌め込んだあと、溝の内面と補強用網体との隙間に楔形のアンカーを打ち込んで補強用網体を拘束するとともに隙間に樹脂を注入して補強用網体を床版に固定することが望ましい。溝の内面と補強用網体との隙間にアンカーを打ち込み樹脂により固定することによって、補強用網体と溝の嵌め合い寸法の精度を厳密に管理しなくとも補強用網体と溝内壁とを面接触させて強固に固定することができる。
【００１６】
上記工法を実施する具体的な工程としては、切削工具により床版の表面部に補強用網体を嵌め込む溝を形成する工程と、溝を洗浄する工程と、溝に補強用網体を嵌め嵌め込んだ後、溝の内面と補強用網体との隙間に楔形のアンカーを打ち込んで補強用網体を拘束する工程と、溝を含む床版表面を樹脂で覆う工程と、補強用網体を拘束し、床版表面を樹脂で覆った状態で前記溝の隙間に樹脂を注入して補強用網体を床版に固定する工程と、床版表面を覆う樹脂を除去する工程を含むものとなる。
【００１７】
溝を形成する工程と、この溝に補強用網体を嵌め嵌め込んだ後に補強用網体を拘束する工程によって、コンクリート表面に食い込んだ補強層を形成させることができる。また、溝を洗浄する工程と、溝の内面と補強用網体との隙間に樹脂を注入して補強用網体を床版に固定する工程とにより、床版に発生していた亀裂の内部に網体固定のための樹脂を浸透させて亀裂の進展を抑制することができる。また、最後に床版表面を覆う樹脂を除去することにより、コンクリート製の床版の表面が露出する構成となるので、補強後の床版の表面状態の変化を引き続き監視することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１の（ａ）は本発明を適用したコンクリート橋梁の全体図を示し、１は鉄筋コンクリート製の床版で、床版１の両端には地覆２が形成され、床版１の下面には３列の橋桁３が設けられている。そして床版１の下面全面に補強用被覆層９が形成されている。
【００１９】
図１の（ｂ）は同図（ａ）のＡ部の拡大断面図であり、図１の（ｃ）は同図（ｂ）の補強用被覆層９の底面図である。床版１の内部には、上側鉄筋４ａと下側鉄筋４ｂが配置されている。この床版１の下面１ｓに、鉄筋４ａ，４ｂと同一方向およびこれと直角な方向に格子状の溝１１が形成され、この溝１１内部に繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の格子筋２０が嵌め込まれている（図２の（ｂ）参照）。この格子筋２０は、溝１１内部にエキポシ樹脂３０を充填し硬化させることによって溝１１内に固定されている。
【００２０】
以上の構成において、格子筋２０は床版１の下面１ｓに形成された溝１１内に嵌め込まれた状態で固定されている。しかも格子筋２０と溝１１の間にはエポキシ樹脂を素材とする樹脂３０を介在させているので、床版１が動荷重によって繰り返して撓み変形するときでも、この床版１の変形による歪み力は溝１１内の樹脂３０を介して格子筋２０に伝達される。
【００２１】
すなわち、格子筋２０は床版１の溝１１の中に封止されているので、床版１が撓み変形するときには、床版１の撓み変形に対し格子筋２０が床版１の溝１１の側壁間の距離Ｄを一定に保つ作用を備えている。これにより床版１が荷重によって撓みによる変位が発生した場合でも、格子筋２０の弾性域の範囲内では変位を吸収することによって床版１の面方向全体が高い引っ張り応力を備えた構成となる。さらに格子筋２０が床版１の溝１１から浮き上がることはない。
【００２２】
次いで図２および図３を参照して、被覆層９の施工手順について説明する。
図２（ａ）において、１は鉄筋コンクリート製の床版であり、１ｓはこの床版１の下面である。この下面１ｓには亀裂１ｃが存在している。この床版１を補強するために、図２（ｂ）に示すように、床版１の下面１ｓ表面に、コンクリートカッターによって床版１に配筋されている主筋および背筋とそれぞれ平行な方向に幅１５ｍｍ、深さ１５ｍｍ程度の格子状の溝１１を１００ｍｍピッチで穿つ。このあと１０〜２０ＭＰａのジェット水による高圧水洗ケレンによって全面を洗浄する。この洗浄により下面１ｓの亀裂１ｃ内にあるゴミなどを除去する。
【００２３】
次いで、幅１０ｍｍ×高さ１０ｍｍの角部材で形成し、溝１１と同ピッチの格子を備えたＦＲＰ製の格子筋２０を、下面１ｓの溝１１内に嵌め込む。ここで、格子筋２０の接手部分に２枚の格子筋２０を配置するときには、図２（ｃ）に示すように深い溝１１ａを形成し、この深い溝１１ａに接手用の格子筋２０ａを嵌め込む。これにより、連続して強度を発揮するように連結する構成となり、床版１の補強面全体を覆い、切れ間なく引っ張り強度を備えた一体のＦＲＰ製の格子筋２０と同様の構成とすることができる。
【００２４】
次いで、図３（ａ）に示すように、この床版１の溝１１内部の側壁と、ＦＲＰ製の格子筋２０との隙間にくさびアンカー２５を嵌入して格子筋２０を固定する。このくさびアンカー２５は、図３（ｃ）に示すように底面は円形を形成し、上面は楕円を形成し、内部は中空となっている。この中空部２５ａは後述するように低粘度樹脂３０注入時の注入口となる。
【００２５】
次いで、図４（ａ）に示すように、このくさびアンカー２５を嵌入した箇所以外の全部の溝に粘土状樹脂２１を、格子筋２０を覆うように被せていく。この粘土状樹脂２１は、低粘度樹脂３０が樹脂注入時に漏れないようにする目的のものなので、樹脂モルタルで施工することも可能である。さらに図４（ｂ）に示すように、この粘土状樹脂２１の上から剥離型樹脂２２を吹き付けることで粘土状樹脂２１からの低粘度樹脂３０の漏れを防ぐ。この剥離型樹脂２２の塗布方法はコテ塗りによってももちろん可能であるが、特に天井への上向きの塗布を行う場合には吹き付けによる施工が効率面で適している。
【００２６】
これらの工程のあとに、図３（ｂ）に示すようにくさびアンカー２５の内部に注入器を接続し、粘土状樹脂２１で密封された溝１１の内部に低粘度樹脂３０を注入していく。この低粘度樹脂３０は粘度が低いので、溝１１内の空間部に充填されるとともに床版１の亀裂１ｃ内部の空間に浸透していく。
【００２７】
また低粘度樹脂３０の注入を補修面中央から行うことで注入箇所以外のアンカー２５は空気抜きとして機能する。低粘度樹脂３０が空気抜きのアンカー２５まで到達したのを確認したあと、最初の注入アンカー２５をゴム栓などで封入し、低粘度樹脂３０の逆流を防いだあとに空気抜きのアンカー２５から注入していくことで空気の混入を最小限にしながら全部の溝に低粘度樹脂３０を注入することができる。この低粘度樹脂３０としては、施工が容易である点からエキポシ樹脂などを用いることが望ましい。
【００２８】
亀裂１ｃに浸透した低粘度樹脂３０は剥離型樹脂２２によって表面１ｓまで到達した亀裂１ｃから漏れることなく、コンクリート内部の亀裂１ｃの先端方向へ浸透していく。この浸透した低粘度樹脂３０が硬化した後は、既存の亀裂１ｃ内への水分の浸透を防ぐ。これにより、コンクリート内部の鉄筋が浸透してきた水分に起因して腐食することによって鉄筋自体の体積が膨脹して新たな亀裂を発生させることを防ぐ。またこの低粘度樹脂３０を注入し硬化した後に剥離型樹脂２２を剥離することにより既設のコンクリート表面が露出するので、施工後の亀裂１ｃの進行具合を目視観察することも可能となる。
【００２９】
また既存の亀裂の内部に硬化した低粘度樹脂３０が浸透した構成となるので、撓みによる引っ張りが発生した場合でも低粘度樹脂３０自体の弾性力によって亀裂の引っ張りを抑制する。この引っ張りの抑制によって撓みによる変位自体を抑制することにより、変位の繰り返しによる床版１の亀裂の進行を遅らせることができる。
【００３０】
また本工法はコンクリート内にアンカーを打ち込むことはないために、新たな亀裂を発生させることがなく、既存のコンクリートにも負担をかけない構成となる。
【００３１】
なお、本実施例の方法は、損傷したコンクリート構造物の補修に止まらず、例えば、耐用年数が２０年で設計された橋梁を耐用年数を２５年に増強する場合にも適用できることはもちろんである。また、床版のみならず桁下面の補強にも同様に適用できる。特に施工中においても通過交通によって絶えず撓みが繰り返される床版や桁において最も効果を発揮するものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏することができる。
（１）コンクリート構造物の床版の表面部に補強用網体を嵌め込む溝を形成し、この溝に補強用網体を嵌め込んで固定することにより補強層が床版に食い込んだ状態となり、取り付けられた既設橋梁が撓んだ場合にも、補強用網体がこの橋梁の変位に追従しながら引っ張り応力を発揮するので、補強層とコンクリートの間に隙間が生じることがなく、補強用網体と既設橋梁との一体化が図れ、長期にわたって表面の剥離防止を維持できる補強方法となる。
【００３３】
（２）床版の溝に補強用網体を嵌め込んだあと、溝の内面と補強用網体との隙間に楔形のアンカーを打ち込んで補強用網体を拘束するとともに前記隙間に樹脂を注入して補強用網体を床版に固定することによって、補強用網体と溝の嵌め合い寸法の精度にかかわらずコンクリートに対する引っ張り強度を効率よく発揮する補強層となる。また、床版と補強用網体との間に樹脂を介在させることにより、補強用網体に対する剪断力が発生せず、剪断力破壊が生じない。さらにこの樹脂が床版の亀裂の補修材としても機能する。
【００３４】
（３）溝を形成する工程と、前記溝を洗浄する工程と、前記溝に補強用網体を嵌め嵌め込んだ後、アンカーを打ち込んで拘束する工程と、樹脂で覆う工程と、補強用網体を拘束し、樹脂を注入して補強用網体を床版に固定する工程と、前記床版表面を覆う樹脂を除去する工程を含むものとすることで補強用網体の固定と剥離防止の施工を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明を適用したコンクリート橋梁の全体図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）の補強用被覆層の底面図である。
【図２】  本発明の施工手順を示す説明図である。
【図３】  本発明の施工手順を示す説明図である。
【図４】  本発明の施工手順を示す説明図である。
【図５】  従来の補強構造を示す概略図である。
【符号の説明】
１  床版
１ｓ  下面
１ｃ  亀裂
２  地覆
３  橋桁
４ａ  上部鉄筋
４ｂ  下部鉄筋
９  補強用被覆層
１１  溝
２０  格子筋
２１  粘土状樹脂
２２  剥離型樹脂
２５  アンカー
３０  低粘度樹脂
【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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