(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が腐朽し、且つ周縁部が健全な木構造用部材を補修する方法であって、前記木構造用部材の健全な周縁部の一部を所定厚さで蓋状に切り取り、そこから前記木構造用部材内部の腐朽部をくり抜き除去して空洞部を形成し、その空洞部周囲の健全な木材表面にプライマを塗布した後に、合板からなる板状補強材を前記空洞部の大きさに合わせて配して前記健全な木材表面と接合し、しかる後に蓋状に切り取った前記周縁部を元の位置に取り付けることを特徴とする木構造用部材の補修方法。
【請求項２】
内部が腐朽し、且つ周縁部が健全な木構造用部材を補修する方法であって、前記木構造用部材の健全な周縁部の一部を所定厚さで蓋状に切り取り、そこから前記木構造用部材内部の腐朽部をくりぬき除去して空洞部を形成し、その空洞部周囲の健全な木材表面にプライマを塗布した後に、細長い単板からなる帯状補強材を前記空洞部に挿入するとともに、この帯状補強材周囲の残りの空隙に樹脂材を充填して硬化させ、しかる後に蓋状に切り取った周縁部を元の位置に取り付けることを特徴とする木構造用部材の補修方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の木構造用部材の補修方法において、前記除去された腐朽部周囲の木材表面に繊維シートを貼着することを特徴とする木構造用部材の補修方法。
【請求項４】
請求項１に記載の木構造用部材の補修方法において、前記板状補強材を簪によって貫通して前記健全な木材に固着することを特徴とする木構造用部材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、木構造用部材の補強方法に係り、特に、文化財等に指定された木構造建造物の損傷箇所を修復して保存するための腐朽した木構造用部材を補修する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、文化財等に指定された貴重な木構造建造物を長期的に保存するために建物の損傷箇所を補修する作業が行われており、このような木構造建築物の腐朽した柱、梁等の木構造用部材を補修する際には、一般的に部材の腐朽している箇所を木材外部から切欠いて取り除いた後に、取り除かれた箇所に木材等の補強材を継ぎ足すことにより補修している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の木構造用部材の補修方法にあっては、木構造用部材の切り欠き部に適当な木材等を継ぎ足すだけであったため、修復した木構造建築物に十分な構造強度を備えることができないという問題があった。
【０００４】
また、木構造用部材の周縁部が腐朽していない場合であっても腐朽した内部とともに周縁部が取り除かれてその位置に補強材が継ぎ足されることにより、補修箇所が明瞭に露呈することになり、特に文化財等に指定された木構造建造物にあっては、建物を保存する上で外観上好ましくないという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、上記、従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、腐朽した木構造用部材に十分な構造強度を与え、なおかつ木構造建築物の見え掛かり部分に目立った損傷を与えることなく補修を行うことができる木構造用部材の補修方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の諸問題を解決するために、請求項１の発明は、内部が腐朽し、且つ周縁部が健全な木構造用部材を補修する方法であって、前記木構造用部材の健全な周縁部の一部を所定厚さで蓋状に切り取り、そこから前記木構造用部材内部の腐朽部をくり抜き除去して空洞部を形成し、その空洞部周囲の健全な木材表面にプライマを塗布した後に、合板からなる板状補強材を前記空洞部の大きさに合わせて配して前記健全な木材表面と接合し、しかる後に蓋状に切り取った前記周縁部を元の位置に取り付けることを特徴とする木構造用部材の補修方法を提供する。
【０００７】
これにより、腐朽部周囲の健全な周縁部の一部を蓋状に切り取って木構造用部材に開口部を形成することにより腐朽部の除去を行い、そこに生じた空洞部の補修作業が完了したら周縁部の一部を元の位置に蓋状に嵌め込んで取り付けることにより木構造用部材の損傷箇所を明瞭に露呈させることなく内部の腐朽部のみを除去する。
【０００８】
また、柱、梁等の木構造用部材の腐朽部をくり抜く等して除去して、これにより生じた空間周囲の木材表面に樹脂プライマ（ＰＶＡ）等の下地材としてのプライマを塗布することにより木材表面の付着性を高めた後に、剛性の高い１又は２以上の板状補強材を内部空間に合った形状に切り取って製作し、健全な木材表面と接着して一体化する。
【０００９】
また、請求項２の発明は、内部が腐朽し、且つ周縁部が健全な木構造用部材を補修する方法であって、前記木構造用部材の健全な周縁部の一部を所定厚さで蓋状に切り取り、そこから前記木構造用部材内部の腐朽部をくりぬき除去して空洞部を形成し、その空洞部周囲の健全な木材表面にプライマを塗布した後に、細長い単板からなる帯状補強材を前記空洞部に挿入するとともに、この帯状補強材周囲の残りの空隙に樹脂材を充填して硬化させ、しかる後に、蓋状に切り取った周縁部を元の位置に取り付けることを特徴とする木構造用部材の補修方法を提供する。
【００１０】
これにより、腐朽部が除去された空間が小さく残存する木材の剛性強度が確保されている場合等には、この腐朽部周囲の隙間に可撓性のある細長い帯状補強材を健全な木材表面の凹凸に沿って挿入して、この帯状補強材と周囲の木材との隙間にフェノール樹脂接着剤等の接着剤を充填して一体に硬化させることにより、木構造用部材内部に隙間なく一体の剛性が形成される。
【００１１】
なお、請求項１または２の発明は、それぞれ単独で行うことができるのは勿論であるが、板状補強材を配した後に、残りの空隙に帯状補強材を挿入して樹脂材を充填する場合のように、これらの発明を併用して行う場合も含むものである。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記除去された腐朽部周囲の木材表面に繊維シートを貼着することを特徴とすることにより、木材表面に沿って、ＦＲＰ材等の繊維シートを貼着して前記空洞部に配された補強材を一体に拘束する。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２に記載の木構造用部材の補修方法において、前記補強部材と前記周縁部とを簪によって貫通して前記健全な木材に固着することにより、内部に挿入された板状補強材と周縁部とを強固に固定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の木構造用部材の補修方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１中、１は木構造建築物の骨組を構成する木構造用部材を示しており、ここでは、木構造用部材１は大梁であり、断面の１辺が約４５〜５０ｃｍ程度の略正方形で、部材長が８ｍ程度となっている。なお、この木構造用部材１は、ここでは松材である。また、この木構造用部材１は、その周縁部の５ｃｍ程度までは建物内で使用されていた囲炉裏等の煙が染み込んでいるため木材腐朽が進行しておらず、従って内部のみが腐朽している。
【００１６】
先ず、この木構造用部材１の外側面からハンマ等で叩いて音色を確認する等して内部の腐朽部３を検出する。
そして、検出された腐朽部３の周縁部４を所定範囲でカッタ等を用いて蓋状に切り取ることにより木構造用部材１に開口部２を形成する。
【００１７】
次いで、この開口部２から木構造用部材１内部の断面中央の健全な芯部５以外の腐朽部３を削り出して除去し、図２に示すように、腐朽部３が除去されることにより生じた空洞部周囲の木材表面６に、補強材との付着力を増進するためのプライマを塗布する。なお、このプライマには、ここでは樹脂プライマ（ＰＶＡ）を適用している。
【００１８】
次に、樹脂プライマが塗布された周縁部の健全な木材表面６に繊維シート７を貼着する。このとき繊維シート７の両端を前記切除された蓋状の周縁部の面積分だけ余らせておく。ここで、繊維シート７には、ガラス繊維にポリエステル樹脂を含浸させたＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を使用する。
【００１９】
また、繊維シート７が貼着された木材表面に沿って合板からなる板状補強材８を貼り着ける。ここで板状補強材８は構造用合板特類１級に分類される高強度の合板であり、この木構造用部材１の材質と同系統のダグラスファーからなる複数の単材を繊維方向を互い違いに積層してフェノール樹脂接着材によって一体化したものが適用される。
【００２０】
次いで、この複数の板状補強材８を、空洞部に合った形状に削り出して内部の所定位置に並べて挿入配置し、接着剤により周縁部の健全な木材表面と接合するとともに、図３に示すように、各板状補強材８に形成された切欠き９と周縁部の内周面に形成された受け部１０に簪１１を前記木構造用部材の軸方向と直交させて挿入することにより、これら板状補強材８と木構造用部材１とを相互に固定する。
【００２１】
なお、ここでは板状補強材８に切欠き９を形成するが、これ以外に板状補強材８に貫通孔を形成して、この貫通孔に簪１１を挿入して固定することもできる。このようにして、複数の板状補強材８を配した後に、残りの細長い空間に偏平断面の薄板状単板からなる帯状補強材１２を配する。この帯状補強材１２は、前記板状補強材８に適用した合板を構成する単板を細長く偏平に切断して形成するとにより可撓性を備えたものであり、この帯状補強材１２を前記木構造用部材１の軸方向に挿入し、さらに、帯状補強材１２周囲の残りの空隙にフェノール樹脂等の接着剤１３を充填して挿入された複数の帯状補強材１２と健全な木材とを相互に一体硬化する。
【００２２】
なお、この実施の形態においては、帯状補強材１２は配置する方向を一致させてあるが縦横に各帯状補強材１２の繊維方向を直交させる等して繊維方向を直交させて配置することもできる。
【００２３】
次いで、前記接着剤１３が硬化して、木構造用部材１と一体化したら、補修された開口部２の上面を、繊維シート７の余らせてある部分で被覆して接着剤１３を塗布するとともに、蓋状に切除した周縁部４を元の位置である開口部２に嵌め込んで接着する。
【００２４】
このように、補修された木構造用部材１は、腐朽部３が除去された空間に十分な曲げおよび圧縮強度を備えた板状補強材８を収めることにより、木構造用部材１の剛性強度を増大し、さらに残りの隙間に帯状補強材１２を挿入して樹脂材により隙間なく充填して一体化することにより、木構造用部材１の変形や陥没等を抑制する。
【００２５】
また、腐朽部３が除去されて形成された空洞部周囲の残存する周縁部全体に繊維シート７を貼着することにより、周縁部のひび割れ等の発生を防止するとともに内部に配される補強材を強固に拘束することができる。
【００２６】
また、腐朽部３周囲の周縁部を切除して開口部２を形成した後に、補修完了後に元の位置に蓋状に取り付けることにより、木構造用部材１の見え掛かり部分に補強箇所が露呈して外観を損なうことがなく、木構造用部材１内部の腐朽部３のみを強化することを可能にする。
【００２７】
なお、補強した木構造用部材１の曲げ耐力を確認するために、この木構造用部材１の両端を支持して、これら両端部間の中央とその両側の３箇所にそれぞれ上方から２５０ｋｇｆの加力をかけて載荷試験を行った結果、木構造用部材１にひび割れや折損等の不具合を生じることなく十分な曲げ耐力を備えていることが確認できた。
【００２８】
さらに、木構造用部材１の外側面から鉄丸釘を直角に打ち込んで、引き抜き抵抗力（保釘力）を測定した結果、図４に示すように、木材を除去部分の引き抜き抵抗力は４０ｋｇｆ／本以下であったのに対して、補修箇所では４０ｋｇｆ／本〜１００ｋｇｆ／本に分布しており、従って、この木構造用部材１と他の構造用部材と接合する際に十分な接合強度が得られることが確認できた。
【００２９】
なお、この実施の形態においては、腐朽部３が除去された空間に板状補強材８を配置した後に、残りの隙間に帯状補強材１２を挿入する場合について説明したが、木構造用部材１の腐朽部３が小さい場合等においては、帯状補強材１２のみを挿入して樹脂材によって充填補強することも可能である。また、腐朽部３を除去した空間に隙間なく板状補強材８を配置することができる場合には帯状補強材１２を挿入することなく板状補強材８のみによって木構造用部材１を強化することができるのも勿論である。
【００３０】
また、この実施の形態においては、使用する合板に構造用特類１級の高強度の合板を使用する場合について説明したが、これ以外の１類の構造用合板や普通合板を使用することもできる。
【００３１】
また、ここでは、接着剤に接着強度、耐久性に優れたフェノール樹脂接着剤を適用する場合について説明したが、これ以外に、レゾシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂等のあらゆる接着剤を使用することができる。
【００３２】
さらに、この実施の形態では、繊維シート７にＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）を適用する場合について説明したが、これ以外に炭素繊維（ＣＦ）、アラミド繊維（ＡＦ）等で補強された繊維シート７を使用することもできる。
【００３３】
さらに、この実施の形態においては、木構造用部材１としての大梁に適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、柱、土台等のあらゆる箇所に適用することができるのは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、腐朽部の周囲の健全な周縁部の一部を切除して補修完了後に周縁部の一部を元の位置に蓋状に嵌め込んで取り付けることにより、従来のように木構造用部材の見え掛かり部分に損傷箇所を露出させることなく木構造建築物を補修することができる。
【００３５】
また、木構造用部材内部の腐朽部を除去した空間に板状補強材を配することにより剛性が低下した腐朽部を強化して木構造用部材の構造強度を増大することができる。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明によれば、腐朽部周囲の隙間に帯状補強材を挿入して、この帯状補強材と周囲の木材との隙間に接着剤を充填硬化することより、木構造用部材にひび割れ、陥没等が発生するのを防止して木構造用部材の耐久性を向上する。
【００３７】
請求項３に発明によれば、腐朽部周囲の木材表面に繊維シートを貼着することにより、腐朽部が除去されて残存した木材を強化するとともに空間に配される補強材を一体に拘束して構造強度を増大する。
【００３８】
請求項４の発明によれば、前記板状補強材を簪によって貫通することにより、木構造用部材と強固に一体化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる木構造用部材の補修手順を示す斜視図である。
【図２】木構造用部材の補修手順を示しており、図１における腐朽部で切断した斜視図である。
【図３】木構造用部材の断面図である。
【図４】木構造用部材の表面含水率に対する釘の引き抜き抵抗力の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１……木構造用部材
２……開口部
３……腐朽部
４……周縁部
５……芯部
６……木材表面
７……繊維シート
８……板状補強材
９……切り欠き
１０……受け部
１１……簪
１２……帯状補強材
１３……接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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