(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁面の補修部分に補修部材を挿入し、前記補修部材に壁面補修用ガンを接続して壁面注入補修材を壁面の補修部分に圧入していく壁面補修方法において、
壁面補修用ガンに振動を発生させ、壁面注入補修材に注入方向の振動を与えつつ壁面注入補修材を壁面の補修部分に圧入していくことを特徴とする壁面補修方法。
【請求項２】
壁面注入補修材を壁面の補修部分に注入する注入部材が先端に装着され、前記注入部材を介して内部に収納された壁面注入補修材を押し出すためのピストンを有する壁面補修用ガンにおいて、
壁面注入補修材の注入方向の振動を発生させる振動発生装置を具備することを特徴とする壁面補修用ガン。
【請求項３】
振動発生装置が、壁面注入補修材の注入方向に設けられた振動発生シリンダと、該振動発生シリンダ内に往復運動可能に配設された振動発生用のピストン体とで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の壁面補修用ガン。
【請求項４】
振動発生シリンダの外周面に圧縮空気入口と圧縮空気出口とが設けられ且つ前記圧縮空気入口と圧縮空気出口から分岐した往路用と復路用の圧縮空気入口開口と圧縮空気出口開口とが振動発生シリンダの内周面にそれぞれ開口されており、
ピストン体が振動発生シリンダ内を往復移動した時、振動発生ピストン部材を構成するピストン体の外周に凹設され、前記圧縮空気入口開口に交互に接続する作動用凹溝と、前記作動用凹溝からピストン体の端部に開口する端部開口と、ピストン体の端部外周面に形成され、ピストン体が振動発生シリンダ内を往復移動した時、圧縮空気出口開口にそれぞれ接続する作動用凹段部とが形成されており、
振動発生シリンダの一端とピストン体との間に、ピストン体を一方向に押圧付勢するバネが配設されていることを特徴とする請求項３に記載の壁面補修用ガン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルディング或いは下水道、防波堤、砂防ダム、橋脚等のコンクリート構造物に発生した亀裂に壁面注入補修材を効果的に注入することができる壁面補修用方法及びその壁面補修用ガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、２０〜３０年前に建築された老朽ビルディング始め、前述の各種コンクリート建造物に亀裂が発生し、これらに種々の問題を引き起こしている。たとえば壁面の亀裂をそのまま放置していると、そこから酸性雨水が内部に侵入して鉄筋を腐食し、コンクリート建造物の老朽化を促進させたり、コンクリートの部分的崩落などが発生している。そのために老朽コンクリート建造物の管理者は、定期的に補修工事をする必要がある。
【０００３】
このようなコンクリート建造物のメンテナンスにおいて、重要なことは、(a)亀裂の隅々にまで壁面注入補修材が注入されていることが確認され、確実に亀裂が閉塞されているということ、(b)亀裂内部に存在する水分によって壁面注入補修材の硬化・接着効果が阻害されないこと、(c)内部で枝分れしている微細亀裂に対しても確実に充填できること、(d)補修後の亀裂発生部分への水の浸透は、亀裂を生じていない部分とほぼ同程度であること、などが要求される。しかしながら従来のメンテナンス方法では、大又は中程度の亀裂に対しては壁面注入補修材の充填が或程度可能であるが、小から微細亀裂に至っては壁面注入補修材の充填が不十分になりやすい。また、亀裂内に水が存在する場合、壁面注入補修材の接着・閉塞性を阻害してこのような小から微細亀裂における充填不足は、雨水の侵入を完全に防除することができず、壁面補修の効果が限定的なものでしかないという結果をもたらしていた。
【０００４】
前述の微細亀裂における壁面注入補修材の充填・硬化不足については、発明者らの研究によれば次のような作用によるものであると推測されている。(a)壁面注入補修材には種々のものが存在するが、それらが小から微細亀裂に注入されたとき、壁面注入補修材の表面張力によって微細亀裂内への壁面注入補修材の侵入を困難にさせるということ、(b)また、亀裂内の水分の存在による壁面注入補修材の硬化或いは接着性阻害、(c)壁面注入補修材の構成物の粒径が大きく微細亀裂内に入りにくい事などがその原因として考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の解決課題は、従来、注入不可能であった微細亀裂内にも有効に壁面注入補修材を注入することができる壁面補修用方法と当該方法を実施するための壁面補修用ガンの開発にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」は、「壁面(H)の補修部分(h)に前記補修部材(40)を挿入し、前記補修部材(40)に壁面補修用ガン(A)を接続して壁面注入補修材(J)を壁面(H)の補修部分(h)に圧入していく壁面補修方法であって、
壁面補修用ガン(A)に振動を発生させ、壁面注入補修材(J)に注入方向の振動を与えつつ壁面注入補修材(J)を壁面(H)の補修部分(h)に圧入していく」ことを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、壁面注入補修材(J)に注入方向の振動が与えられるので、その先端部分の表面張力が破壊され、従来不可能と考えられていた微細亀裂(補修部分(h))内にも容易に壁面注入補修材(J)が押し込まれ、壁面補修の完成度を高めることができる。なお、壁面注入補修材(J)に付与される振動は、前記表面張力破壊を効果的に行う上で５,０００Ｈｚ〜２０,０００Ｈｚ程度が好ましい。
【０００８】
「請求項２」は「請求項１」に記載の方法実行するための壁面補修用ガン(A)に関し、「壁面注入補修材(J)を壁面(H)の補修部分(h)に注入する注入部材(60)が先端に装着され、前記注入部材(60)を介して内部に収納された壁面注入補修材(J)を押し出すピストン(3)を有する壁面補修用ガン(A)であって、
壁面注入補修材(J)の注入方向の振動を発生させる振動発生装置(4)を具備する」ことを特徴とする。前記振動発生装置(4)は、後述する空気圧利用の機械式あるいは電磁ソレノイドを利用した電気式のいずれでもよいが、前述の振動周波数を実現できるようなものが好ましい。
【０００９】
「請求項３」は「請求項２」に記載の壁面補修用ガン(A)の振動発生装置(4)の具体例で「振動発生装置(4)が、壁面注入補修材(J)の注入方向に設けられた振動発生シリンダ(30)と、該振動発生シリンダ(30)内に往復運動可能に配設された振動発生用のピストン体(31a)とで構成されていることを特徴とする。
【００１０】
「請求項４」は「請求項３」に記載の振動発生装置(4)の更なる具体例で「振動発生シリンダ(30)の外周面に圧縮空気入口(33)と圧縮空気出口(34)とが設けられ且つ前記圧縮空気入口(33)と圧縮空気出口(34)から分岐した往路用と復路用の圧縮空気入口開口(33a)(33b)と圧縮空気出口開口(34a)(34b)とが振動発生シリンダ(30)の内周面にそれぞれ開口されており、
振動発生ピストン部材(31)を構成するピストン体(31a)が振動発生シリンダ(30)内を往復移動した時、ピストン体(31a)の外周に凹設され、前記圧縮空気入口開口(33a)(33b)に交互に接続する作動用凹溝(36a)(36b)と、前記作動用凹溝(36a)(36b)からピストン体(31a)の端部に開口する端部開口(37a)(37b)と、ピストン体(31a)の端部外周面に形成され、ピストン体(31a)が振動発生シリンダ(30)内を往復移動した時、圧縮空気出口開口(34a)(34b)にそれぞれ接続する作動用凹段部(38a)(38b)とが形成されており、
振動発生シリンダ(30)の一端とピストン体(31a)との間に、ピストン体(31a)を一方向に押圧付勢するバネ(31b)が配設されている」ことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の壁面補修用ガン(A)を図示実施例に従って説明する。壁面補修用ガン(A)の本体部(1)にはシリンダ孔(2)が穿設されており、ピストン(3)が往復移動可能に配設されている。本体部(1)の前部には振動発生装置(4)と注入部材装着部(5)が設けられているガン前部(6)が着脱可能に螺着されており、本体部(1)の後部には把手部(7)及びピストンガイド(8)を有するガン後部(9)が螺着されている。
【００１２】
ガン後部(9)は、把手部(7)に本体部(1)に取り付けられた引き金(10)によって開閉作動するバルブ装置(11)が取り付けられており、把手部(7)の底部に設けられた圧縮空気供給孔(12)が前記バルブ装置(11)を通ってシリンダ孔(2)の後部空間(K1)に連通している。また、前記バルブ装置(11)の下流側にて分岐した分岐管(32)は後述する振動発生装置(4)に接続されている。
【００１３】
バルブ装置(11)は、圧縮空気通過孔(14)がその内面に開口し、把手部(7)に挿入・固着されたブッシュ(13)、前記ブッシュ(13)にスライド可能に挿入され、入口側・出口側圧縮空気通過孔(14a)(14b)の断接を行う一対のＯリング(15a)(15b)が嵌め込まれているスライドバルブピン(16)及びブッシュ(13)に押し込まれたスライドバルブピン(16)を押し出し方向に付勢する押し出しバネ(17)とで構成されている。(18)は、ブッシュ(13)に係合するスライドバルブピン(16)の外鍔である。
【００１４】
ピストンガイド(8)は、本体部(1)のシリンダ孔(2)の中心に配設されているガイド棒(21)と、その後端に螺着・固定された握り部(22)とで構成されている。前記ガイド棒(21)は、本体部(1)の後部が螺着されており、把手部(7)の上部の螺着部分(20)に穿設されたスライド孔(23)にスライド可能に挿通されている。前述のシリンダ孔(2)に往復移動可能に配設されているピストン(3)は、ガイド棒(21)に固定されておらず、ピストン(3)に穿設されたガイド孔(24)に前記ガイド棒(21)が挿通されており、ピストン(3)がシリンダ孔(2)内をガイド棒(21)に沿って往復移動できるようになっている。(25)(26)はピストン(3)の外周面とガイド孔(24)の内周面に嵌め込まれたＯリングで、ピストン(3)の前後の圧縮空気供給孔(12)が供給される後部空間(K1)と壁面注入補修材(J)が充填される補修材充填空間(K2)との間の気密性を担保するものである。(27)は、ガイド棒(21)の先端に設けられたストッパで、ピストン(3)の前進限を規定している。
【００１５】
握り部(22)は、前述のようにガイド棒(21)の後端に螺着・固定されていると共に前記螺着部分(20)の後端から突出している突出部分(28)のネジ部(29)に着脱可能に螺着されるようになっている。
【００１６】
振動発生装置(4)は、ガン前部(6)の下部に穿設された振動発生シリンダ(30)と、振動発生ピストン部材(31)とで構成されている。振動発生シリンダ(30)には、前述の圧縮空気供給孔(12)から分岐した分岐管(32)が接続され、圧縮空気の供給をを受ける圧縮空気入口(33)と、その反対側に圧縮空気を大気開放する圧縮空気出口(34)とが設けられている。前記圧縮空気入口(33)及び圧縮空気出口(34)の振動発生シリンダ(30)の内周面に開口している圧縮空気入口開口(33a)(33b)と圧縮空気出口開口(34a)(34b)は、往路用と復路用とに分岐している。
【００１７】
一方、振動発生ピストン部材(31)は、ピストン体(31a)と、振動発生シリンダ(30)の一方の端部を構成する閉塞ネジ栓(35)とピストン体(31a)との間に配設されたバネ(31b)とで構成されている。ピストン体(31a)には、ピストン体(31a)が振動発生シリンダ(30)内を往復移動した時、ピストン体(31a)の外周に凹設され、前記圧縮空気入口開口(33a)(33b)に交互に接続する作動用凹溝(33a)(33b)と、前記作動用凹溝(33a)(33b)からピストン体(31a)の端部に開口する端部開口(37a)(37b)と、ピストン体(31a)の端部外周面を凹段状に切落して形成され、ピストン体(31a)が振動発生シリンダ(30)内を往復移動した時、圧縮空気出口開口(34a)(34b)にそれぞれ接続する作動用凹段部(38a)(38b)とが形成されている。前記バネ(36)の一端は往路側作動用凹段部(38b)に嵌め込まれ、ピストン体(31a)を復路移動方向に押圧付勢している。
【００１８】
次に、振動発生装置(4)の上部に位置する注入部材装着部(5)について説明する。注入部材装着部(5)はガン前部(6)に螺着(一体構成でも勿論よい。)されており、内部に形成された弁空間(51)内にボール弁(52)が配設され且つ前記ボール弁(52)が液漏れ防止バネ(53)にて一方向に押圧され壁面注入補修材(J)の液漏れを防止するようになっている。
【００１９】
注入部材装着部(5)の先端は壁面補修状況に適用した各種注入部材(60)が装着可能になっており、前記弁空間(51)から注入部材装着部(5)の先端に至る補修材供給路(54)と連通するようになっている。注入部材(60)からは、注入部材(60)を壁面に押しつけた時、液漏れ防止バネ(53)を撓ませてボール弁(52)を弁空間(51)の補修材押出口(55)から離間させてこれを開口する押圧ピン(61)が配設されている。なお、前記弁空間(51)の後端と補修材充填空間(K2)の前端とは補修材連通路(56)にて接続されている。
【００２０】
本発明方法で使用される壁面注入補修材(J)は、無機系あるいは有機系などあるいは１液性または２液性など各種のものが使用されるが、ここでは「コンクリート内部に枝分れする微細亀裂内にも注入できること」「亀裂内に水が存在する場合でも充填した壁面注入補修材(J)が緻密な硬化体を形成して亀裂を完全に閉塞して再一体化できるようにすること」「施工時に亀裂経路や注入完了が容易に判断できると共にポンプやガン等の装置による大量注入が可能であること」「注入後、補修した亀裂部分への水の浸透は亀裂のない部分と同程度であること」などが壁面注入補修材(J)に要求される仕様である事から、このような仕様に適応するものとして例えば超微粒の高炉スラグセメントを用いた水硬充填材のスラリーが使用される。以下、超微粒高炉スラグセメントをその代表例として説明する。
【００２１】
高炉スラグセメントは、高炉スラグ、ポルトランドセメントクリンカ及び石膏を粉砕機で最大粒径１０μｍ、２μｍ通過量が最大３０％になるように粉砕した後、高性能減水剤を所定量混合して製造される。使用に際してはこの高炉スラグセメントに無収縮剤及び水を所定量混練し、スラリーとして使用される。
【００２２】
次に、施工方法について説明する。図６(a)に示すように、壁面(H)の適所に(一般的には、所定間隔で亀裂に沿って)補修部材(40)を打ち込むための穴(70)を所定の深さ×直径にて穿設する。この穴(70)には補修部分(h)である１乃至複数の亀裂が連通している。穿設された穴(70)の内部にはコンクリート粉が多量に付着し、亀裂(h)を閉塞しているので、穴(70)内に吸引ノズル(図示せず)を挿入し、穴(70)内のコンクリート粉を吸引する。吸引だけでは穴(70)内のコンクリート粉を十分に除去することができないので、次に、洗浄装置(図示せず)にて水を圧縮空気にてミスト状にして吹き込み、穴(70)内部の細かい部分までのきれいに洗浄する。続いて、水を圧縮空気にて噴射させ、穴(70)内部を更に洗浄すると共に穴(70)の内部は勿論、穴(70)に連通する亀裂(h)に至るまで十分に湿潤状態にする。
【００２３】
穴(70)内部の洗浄・湿潤化が終了すると、続いて壁面注入補修材(J)の注入に移る。まず、穴(70)内に補修部材(40)を挿入し、続いて第１打ち込みポンチ(80)にて補修部材(40)を穴(70)の奥まで打ち込む(図６(b)(c))。前記補修部材(40)は挿入端部(40a)にスリット(41)が形成された中空筒状のもので、打ち込み端側に大径の注入部材取付孔(42)が形成されており、挿入端側には細径孔(43)が形成されており、注入部材取付孔(42)から細径孔(43)にかけてのテーパー孔(45)の部分に中空のくさび(44)が収納されている。従って、第２打ち込みポンチ(81)にてくさび(44)を細径孔(43)に打ち込むことでスリット(41)を拡開させ、補修部材(40)の挿入端部(40a)を穴(70)内に強固に固定する。
【００２４】
然る後、注入部材(60)を壁面補修用ガン(A)の注入部材装着部(5)に装着し、注入部材(60)の先端を補修部材(40)の注入部材取付孔(42)に接続し注入準備を完了する。(46)は補修部材(40)と注入部材(60)との液密性を担当するＯリングである。
【００２５】
この時、壁面補修用ガン(A)のシリンダ孔(2)内のピストン(3)はシリンダ孔(2)の後退限まで後退しており、シリンダ孔(2)内には壁面注入補修材(J)が充填されている。また、収入部材装着部(5)のボール弁(5)は液漏れ防止バネ(53)の弾発力により補修材押出口(55)を閉塞している。
【００２６】
この状態で作業者が引き金(10)を引くと、バルブ装置(11)のスライドバルブピン(16)が押し出しバネ(17)を撓ませつつブッシュ(13)内に押しこまれ、Ｏリング(15a)がブッシュ(13)の後端から抜け出て入口側圧縮空気供給孔(12a)が出口側圧縮空気供給孔(12b)と連通し、圧縮空気がバルブ装置(11)を通ってシリンダ孔(2)の後部空間(K1)に供給される。これにより、ピストン(3)は前方に押圧付勢され、壁面注入補修材(J)が圧縮される。この状態ではボール弁(5)により補修材押出口(55)が閉塞されているので壁面注入補修材(J)の注入は行われない。
【００２７】
そこで、引き金(10)の作動と相前後して壁面補修用ガン(A)を壁面(H)に押圧すると注入部材(60)に取り付けられている押圧ピン(61)が後退してボール弁(52)を突き出し、補修材押出口(55)からボール弁(52)を離間させ補修材押出口(55)を開く。すると、ピストン(3)より圧縮されていた壁面注入補修材(J)が補修材連通路(56)、弁空間(51)、補修材供給路(54)を通って補修部材(40)内に押し出され、図６(e)のように亀裂(h)内に圧入されていく。
【００２８】
一方、前記出口側圧縮空気供給孔(12b)に流れた圧縮空気の一部は分岐管(32)を通って振動発生装置(4)に供給される。振動発生装置(4)に圧縮空気が供給される前の状態は図４に示すように、バネ(31b)の弾発力でピストン体(31a)が振動発生シリンダ(30)の後退壁に接している。圧縮空気が圧縮空気入口(33)に供給されると、ピストン体(31a)の一方の作動用凹溝(36a)に連通している後退壁側の往路用圧縮空気入口開口(33a)から後退壁側端部開口(37a)を通って前進用圧力空間(M)に供給され、バネ(36)に抗してピストン体(31a)を振動発生シリンダ(30)の後退壁から離間させる方向に移動させる。
【００２９】
バネ(36)が撓み、ピストン体(31a)が閉塞ネジ栓(35)に衝突すると後退壁側の作動用凹段部(38a)が後退壁側の圧縮空気出口開口(34a)と連通し、ピストン体(31a)の後端と振動発生シリンダ(30)の後退壁との間に形成された前記前進用圧力空間(M)が大気開放中の圧縮空気が圧縮空気出口開口(34a)を通って圧縮空気出口(34)から逃げる。すると、圧縮されていたバネ(31b)の弾発力によりピストン体(31a)が戻ろうとする。これと同時に、圧縮空気入口(33)から分岐されている前進壁側の圧縮空気入口開口(33b)とピストン体(31a)の前進壁側の作動用凹溝(36b)とが連通して圧縮空気が前進側端部開口(37b)を通ってピストン体(31a)の前端と閉塞ネジ栓(35)との間に形成される後退用圧力空間(m)内に供給され、ピストン体(31a)を勢いよく振動発生シリンダ(30)の後退壁に向かって押し戻し、後退壁に衝突させる。
【００３０】
ピストン体(31a)が後退壁に衝突するとピストン体(31a)の前進壁側の作動用凹段部(38b)が前進壁側の圧縮空気出口開口(34b)に連通し、前記後退用圧力空間(m)が大気開放され、中の空気が放出されるようになる。以上の動作を連続的に繰り返すことにより、振動発生シリンダ(30)の軸方向の振動発生させることができる。この振動の周波数は供給される圧縮空気の圧力、バネ(31b)の強さ及びピストン体(31a)の滑動状態によって決まるが、作業者の健康を考慮すると５,０００Ｈｚ〜２０,０００Ｈｚの範囲にすることが好ましい。
【００３１】
前記振動は壁面注入補修材(J)に注入方向の振動として伝達され、注入中の壁面注入補修材(J)全体に伝わる。図６(e)に示すように、微細亀裂(h)内を侵入している壁面注入補修材(J)の先端に伝わった注入方向の振動は、その表面に発生している表面張力を破壊して進みやすくする。また、壁面注入補修材(J)の注入に先立って注入されている水の存在により超微粒高炉スラグセメントスラリーはその水分を周囲の亀裂(h)によって吸収されず、従って、その粘性が高められることなく侵入していくことになる。亀裂(h)が貫通性の場合、一カ所の補修部材(40)から注入された壁面注入補修材(J)は他の補修部材(40)から流出することになり、その流出量を計量し、注入量から差し引く事で実際の注入スラリー量が算出できる。実充填量は水分量も差し引くことになる。
【００３２】
なお、壁面補修用ガン(A)の振動数が５,０００Ｈｚ以下という低振動の場合、振動が作業者の腕に伝わって白鑞病の引き起こす可能性があるが、５,０００Ｈｚ以上であるので、作業者の健康損なうことがない。逆に、２０,０００Ｈｚ以上の場合、微細亀裂(h)に充填される壁面注入補修材(J)の先端へ伝達される振動エネルギーが小さく、表面張力の破壊が不十分で微細亀裂(h)内への侵入が不十分となるが、２０,０００Ｈｚ以下であるから振動が十分に壁面注入補修材(J)に伝わりその充填性能を大幅に高めることができる。
【００３３】
「実施例１」亀裂が発生したコンクリート製の下水道に、複数の補修部材を亀裂に沿って穿設した穴に打ち込み、打ち込み孔内の清掃を行った後、注入方向の振動を与えつつ壁面注入補修材を亀裂内に充填した。翌日、壁面注入補修材の注入表面の付着物を除去した後、止水試験を行ったところ完全に亀裂が閉塞されており、水漏れはなかった。
【００３４】
「実施例２」防波堤の胸壁コンクリートに発生した亀裂に沿って所定間隔にて穴を明け、複数の補修部材を前記穴に打ち込み、打ち込み孔内を清掃した後、注入方向の振動を与えつつ壁面注入補修材を亀裂内に充填した。充填された壁面注入補修材は亀裂を完全に塞ぐと共に胸壁コンクリートと一体化し、漏水やコンクリートの剥離などの解消が図られた。
【００３５】
「実施例３」砂防ダムに発生した亀裂に沿って穴を明け、複数の補修部材を前記穴に打ち込み、打ち込み孔内を清掃した後、注入方向の振動を与えつつ壁面注入補修材を亀裂内に充填した。充填された壁面注入補修材は亀裂を完全に塞ぐと共にコンクリートと一体化し、漏水の解消が図られた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、壁面注入補修材に注入方向の振動が与えられるので、その先端部分の表面張力が破壊され、従来不可能と考えられていた微細亀裂内にも容易に壁面注入補修材が押し込まれ、壁面補修の完成度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の壁面注入補修ガンの一部切欠正面図
【図２】本発明の壁面注入補修ガンのバルブ装置の詳細断面図
【図３】本発明の壁面注入補修ガンの注入部材装着分の詳細断面図
【図４】振動発生ピストンが後退壁側に位置している時の本発明の振動発生装置の断面図
【図５】振動発生ピストンが前進壁側に位置している時の本発明の振動発生装置の断面図
【図６】本発明の亀裂補修手順を示す断面図
【符号の説明】
(A)  壁面補修用ガン
(H)  壁面
(h)  補修部分
(J)  壁面注入補修材
(I)  面注入補修材
(40)  補修部材
【図１】
0003749140.tif 000002
【図２】
0003749140.tif 000003
【図３】
0003749140.tif 000004
【図４】
0003749140.tif 000005
【図５】
0003749140.tif 000006
【図６】
0003749140.tif 000007