論文

金属拡張あと施工アンカーの点検管理機構に関する研究
小幡 幸一郎*1・谷口 博司*2・細川 洋治*3

要旨：コンクリート構造物への機器類据付けにはあと施工アンカーが必須の締結体となる。従来のあと施工アンカーは一度施工され，供用期間終了後はそのまま放置されるか，コンクリート表面で切断されコンクリート躯体への悪影響や発錆による美観にも影響を与えている。本研究は，供用期間終了後もしくは期間中にコンクリート母材を損なうこと無くあと施工アンカーを抜き取り，さらに旧孔を再利用して新しいあと施工アンカーを施工するシステムの提案と，引張性能およびせん断剛性について実験的に検証を行なったものである。
キーワード：あと施工アンカー，点検・診断，抜き取り機能，引張性能，せん断剛性
1. はじめにあと施工アンカーのメンテナンスサイクルの構築や維持保全には，あと施工アンカーの点検・診断・改修方法の確立が必須となる。文献 1）では改修に当り，旧孔の再利用ができず，コアで再穿孔して抜き取り後に接着系あと施工アンカーによる施工方法が示され，金属拡張アンカーの課題となっている。写真－1 は機物が取り外された後もアンカーが放置され，錆などで美観を損ねている

写真－2 樹脂補修例

例であり，写真－2 はアンカーを抜き取り樹脂補修した
2. 抜き取り機能の説明例である。
本研究は上記の課題解決のため，コンクリート母材を2.1 概要損なうこと無く抜き取り機能を可能にし，さらに旧孔をコンクリート母材を損なわずに，あと施工アンカーを再利用して新しい同一種類のあと施工アンカーを施工す抜き取るための手順を以下に示す。ここでは，最初のアるシステムの提案である。提案するあと施工アンカーのンカー施工を「初回施工」，引張試験後に抜き取り旧孔へ性能は，必要に応じてあと施工アンカーの抜き取りが可の新しいアンカーの施工を「第 2 次施工」と呼ぶ。埋込能であり，更には旧孔を再利用して新たなあと施工アン

み長さは，アンカー頭部をコンクリート表面より下部まカー施工を行った場合においても，耐力は接合ボルトので打込みスリーブ外径 da に対して 3.5da 以上確保する。

降伏で決まることを条件とした。今回，実験に用いるあ2.2 試験体と施工アンカーは，金属拡張あと施工アンカーとしてス

試験体形状を図－1 に，試験体寸法を表－1 に示す。

リーブ打込式内ねじアンカーで表面処理方法を電気亜鉛スリーブ(a)施工前

インナー

da

めっき，溶融亜鉛めっきの 2 種類とした。

抜取り用ねじ加工100.8

穿孔
径22.5(b)施工後( )ブッシュ有り寸法

埋込み長さ 80.0 (90.0)
穿孔深さ 88.0 (98.0)

写真－1 放置状況例*1 ㈱トラスト 部長（正会員）*2 ㈱トラスト 代表取締役（正会員）*3 細川建築構造研究室 博士（工学）（正会員）( )内寸法はブッシュ有の場合
図－1 スリーブ打込式内ねじアンカー形状

表－1

抜き取り用構成 4 部品および作業状況を，写真－3 に試験体寸法示す。

試験体概要
番号

1ｻｲｽﾞ
M122

定着長

表面処理

3.5da

電気亜鉛めっき

以上

溶融亜鉛めっき

材質及び形状

スリーブ

インナー

材質

STKM11A

SCM435A

外径φ21.7φ15.9

長さa:80mm

c:50mm

ねじ長さb:20.0mm

d:22.0mm

テーパー角---

e:4.9 度(a)(b) (c) (d)

固着解除

抜き取り

(a)：スリーブ・インナー固着解除ホルダー(b)：電気亜鉛めっき用抜き取り治具

施工条件
穿孔径22.5mm

穿孔長さ

88.0mm(c)：溶融亜鉛めっき用抜き取り治具(d)：抜き取りホルダー
写真－3 アンカー抜き取り用部品および作業状況

2.2 アンカー抜き取り手順
抜き取り手順を，図－2 (1)～(3)に示す。
(1) インナー固着の解除作業
専用の固着解除ホルダーによりハンマーで打撃を加えてインナーを下げ，スリーブとの開放を行いコンクリートとスリーブの固着を解除する。

2.3 アンカー抜き取り確認
電気亜鉛めっき，溶融亜鉛めっき双方ともに，初回施工後，接合ボルトの JIS 規格降伏強度まで引張試験を行った後にアンカーを抜き取り，第 2 次施工を行ったアンカーについて，再度引張試験を行った。
結果に関しては，「3. 引張試験」で詳述する。

(2) スリーブの回収作業
スリーブに抜き取りホルダー装着後，抜き取り治具を挿入しインパクトドライバーでスリーブを回収する。
(3) インナー回収作業
寸切りボルトなどを用いてインナーを回収する。

3. 引張試験
3.1 概要あと施工アンカーとしての引張耐力を確認するために 図－1，2，表－1 で示した試験体を用いて，初回施工，第 2 次施工に関する引張試験を行った。試験概要，

打撃

試験装置，引張試験結果を以下に示す。
締付による抜き取り

3.2 試験概要
図－3 に示すコンクリート供試体（縦 1,200mm×横1,200mm×厚 300mm）にハンマードリルで穿孔した孔に試験用あと施工アンカーを施工した。
実験は，2 種類の施工状態（初回施工及び第 2 次施工）に対して，目標載荷荷重である JIS 規格降伏点の 1.5 倍まで載荷した。また，一部はボルト破断まで加力した。
試験体および計画を表－2 に示す。
3.3 試験装置
試験装置を図－3 に示す。あと施工アンカーは金属系めねじ式であるため接合ボルトを専用の長ナットでテン(1)固着解除(2)スリーブ回収
図－2 抜き取り手順図(3)ｲﾝﾅｰ回収

ションボルトと連結し，センターホールジャッキで載荷する。この時，センターホールジャッキとテンションボルト固定用ナットの間に球面座金と荷重計を設置すると共に，2 本の変位計を長ナット部から延長したゲージホルダーに設置し，アンカーの傾きを考慮した平均伸び量と引張荷重の関係をデータロガーにより同時計測を行う。

7mm に対して溶融亜鉛めっきは約 14mm と大きな差が

表－2 試験体計画計測された。これは，電機亜鉛めっきと溶融亜鉛めっき

試験内容
番号

試験荷重レベルの熱処理の差が原因と考えられるが最大引張力には大き1-1

初回施工：JIS 規格降伏点の 1.5 倍まで載荷な差は見られなかった。

1-2（接合ボルト破断手前で除荷）

2-1

第 2 次施工：JIS 規格降伏点の 1.5 倍まで載荷アンカーの破壊モードはコンクリートのコーン状破壊で2-2（接合ボルト破断手前で除荷）はなく，接合ボルトの延性破壊で決定し，抜き取り機能

3-1

第 2 次施工

3-2（接合ボルト破断まで載荷）

初回施工時，第 2 次施工時，表面めっき方法に問わずを確立するためのアンカーボルト自体の耐力性能は満足するものであった。

コンクリート母材の力学的性質（N/mm2）
σB

割裂強度

ft

実強度

21.0

46.7
3.82

接合ボルトの力学的性質（N/mm2）
JIS 規格値

実強度

JIS 規格降伏点

σy

245

320.5

引張強さ

σu

400 以上558.7

JIS 規格引張強さ：33.7kN

3025
引張力（kN）

圧縮強度

設計基準強度（載荷：ボルト降伏、初回施工、第2次施工）

3520
JIS 規格降伏強度：20.7kN

1510

電気亜鉛めっき 初回施工
電気亜鉛めっき 第2次施工
溶融亜鉛めっき 初回施工
溶融亜鉛めっき 第2次施工

500

テンションボルト0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
伸び量（mm）

11.1 1.2

図－4 引張力－伸び量 試験結果

球面座金荷重計センターホールジャッキ
変位計

引張力（kN）

ゲージ
ホルダー

アンカー

接続ボルト

図－3 試験装置

6055504540353025201510501mm部分拡大

JIS 規格引張強さ：30.7kN

JIS 規格降伏強度：20.7kN

電気亜鉛めっき 第2次施工

溶融亜鉛めっき 第2次施工

03.4 引張試験結果

全体結果表示0.5105伸び量（mm）

1015

図－5 引張力－伸び量 関係

図－4 には表－1 に示した 2 種類の表面処理について，初回施工と第 2 次施工の試験体に接合ボルトの JIS 規格
降伏点の 1.5 倍まで載荷後に除荷を行った引張力―伸び量関係を示した。両表面処理を行った第 2 次施工の試験体は，初回施工の試験体と同等の引張性能を示している。
図－5 には，接合ボルト破断まで加力した試験体の引3.5 第２次施工後のアンカー先端部拡張の確認
アンカー抜き取り後，第 2 次施工を行ったアンカーの内部状態を確認した。
最大荷重まで引張載荷後にアンカーを取り出し，同じ孔を再利用して新たにアンカーを打込み 30kN まで再引張力―伸び量関係を示した。図中には M12（SS400）の張試験を行い，その後コア抜き取り，アンカー中心部でJIS 規格降伏点（245N/mm2）と有効断面積に対する荷重カットし，先端部拡張状態の確認を行なった。カット後20.65kN のラインを付記した。の結果を写真－4，拡大状況を写真－5，6 に示す。写真

接合ボルトは表面処理に関係なく，30kN 付近で降伏が見られ，表面処理に関わらず 50kN 付近まで最大引張力に達したあとボルト破断となった。
ボルト破断時のボルトの伸び量で電気亜鉛めっき約－5，6 はデジタルマイクロスコープによる詳細拡大写真となっている。
この写真からスリーブによって粗骨材も併せてコンクリートが楔状に削孔されていること，アンカー拡張部付近にはひび割れは確認されなかったこと，併せてコンクリート・スリーブ・インナー部の密着状況が確認された。写真－7 では，スリーブの拡底状況を確認するため，

ブッシュ

試験体アンカーの外径 D に対して拡張後のスリーブ外径Du の値を測定した。測定値の平均は，Du = 1.2D となった。

図－6 ブッシュ配置図および形状写真
4.2 ブッシュ取付け方法
あと施工アンカーに対するブッシュの取付け手順を以
左：A 部

右：B 部下の図－7 示す。

写真－4 コア断面
D

A 部拡大

B 部拡大

写真－5

写真－6手順(1)接合ボルト，ブッシュ取付け試験体手順(2)専用工具によるブッシュ締付け

図－7 ブッシュ取付け手順図Du

写真－7 拡張状況

4.3 ブッシュ性能確認せん断試験(1) 試験概要

スリーブが 1.2 倍に拡張したアンカーでも，定着長

あと施工アンカーに対するブッシュの有効性を確認

3.5da 以上確保した内ねじスリーブ打込式アンカーのスするためにせん断試験を行った。あと施工アンカーは，リーブに改良を加えることで，あと施工アンカーの破壊

前項「2. 抜き取り機能確認」と同径・同寸法のアンカーモードを接合ボルトの JIS 規格降伏点の約 1.5 倍まで加を用いて説明を行う。
（図－1，表－1 参照）3.2 節に示し力した後においても，抜き取り機能を確立することがでたものを用いてハンマードリルで穿孔した孔にあと施工きた。

アンカーを施工した。実験変数は，ブッシュ装着の有無とした。試験体形状および計画を表－3 に示す。

4. せん断試験
4.1 概要表－3 試験体計画

一般に，金属拡張アンカーは，接合ボルトとコンクリート孔壁までの隙間が大きく，アンカー軸直角方向のせ

試験体概要

ん断力がコンクリートに伝達するまでに，アンカーの変番号

ブッシュ有無形が生じる。そこで，ブッシュを装着して隙間を防ぐこ

4-1

ブッシュ無とで金属拡張アンカーせん断性能の向上につながると考4-2

ブッシュ有え，併せてせん断試験を行いせん断剛性の確認を行った接合ボルトの力学的性質（N/mm2）（図－6 参照）。ブッシュの有無を実験因子としてせん
断試験を行いブッシュの有効性を確認した。

JIS 規格値

試験時実測

JIS 規格降伏点

σy245320.5

引張強さ

σu

400 以上558.7

(2) 試験装置
試験装置配置状況を図－8 に示す。
せん断試験の方法は，文献 2）3）と同様の方法で実施した。両側のアンカーボルト 2 本を平行移動する載荷装置を介して内部油圧ジャッキによりせん断力を載荷する。
写真－8 ブッシュ有写真－9 ブッシュ無平行載荷装置

5. あと施工アンカーの点検・診断の必要性
油圧ジャッキ5.1 概要長期供用期間中のあと施工アンカーの安全・安心を確立するためにはあと施工アンカーの維持管理手法を構築し，継続的な点検および診断が必要になる。
点検・診断のフロー等は文献 1）に準拠する。この中で，事故や災害が生じたときには臨時点検を行うことが明記

図－8 試験装置配置状況図されており，この中で行われる詳細調査の一つとして抜き取り検査が上げられている。

(3) せん断試験結果

この抜き取り検査においても，課題となっている旧孔変数であるブッシュ有無とせん断剛性の関係を確認の再利用については，本研究におけるアンカーはコンクするために，グラフ上で折れ曲がる付近までせん断力をリート母材を損なうことなく抜き取りが可能になる。ま載荷した結果を図－9，載荷後の状況を写真－8,9 に示す。

た，抜き取りを前提に機器類を据え付ける場合には取付

写真－8,9 から，ブッシュ有のものは，コンクリート孔けられる機器類の形状に配慮しておく方が望ましい。

壁面にブッシュを介してせん断力が分布し，破壊形状が5.2 取付け部の実用例

コンクリートの支圧破壊となっている。それに対しブッ

あと施工アンカーを用いて取付けられる据付物の中にシュ無のものは接合ボルトが孔壁に接触するまで変形しはベースプレートを用いるものが数多く存在する。そのた。この現象は既存のあと施工アンカーに多く見られるベースプレートに貫通型のボルト用孔を設ければ，据え現象で，改善が求められている課題である。

付けた状態でもあと施工アンカーの抜き取りが可能にな

本研究では，文献 4）の中では，接着系アンカーではある。図－10 にブッシュ有無での取り付け例を示す。

るが，せん断変形の許容値を 2mm としていることを参照して，2mm 変形時をしきい値として比較した。
図－9 を見ると，変位量 2mm 時のせん断力がブッシュ有では約 17.5kN に対し，ブッシュ無では約 6kN とブッA

ブッシュ有無25

ブッシュ無1516175B
ブッシュ

83

シュの有無によるせん断剛性の差も顕著に現れている。

せん断力試験

ブッシュ有

ブッシュ有

A部

20A

5ベースPL
0234
せん断変形量（mm）

56ベースPL

C

ブッシュ無7

図－10 ベースプレート取り付けブッシュ

図－9 せん断力試験結果

CD取付金物等

D取付金物等B部
11910991516151611831075B
ブッシュ取付金物等

911599

せん断力（kN）

ベースPL

ベースPL

(1) 抜き取り機能の確認

ベースプレート天端，コンクリート天端から 1～2mm

あと施工アンカーの破壊モードを接合ボルトの JIS 規のクリアランスを設けることが望ましい。
ブッシュ有りの方がアンカーの有効埋込み長を深く出格降伏点の約 1.5 倍まで加力した後においても，抜き取来る。また，あと施工アンカー締結に関する貫通孔の有り機能を確立でき，母材コンクリートの孔内にクラック

効性は，文献5）の中で，貫通孔を用いた場合のせん断耐などの悪影響を及ぼさないことが確認できた。
(2) 引張耐力の確認力の向上が論じられている。
また，付属物を直接固定する以外への利用として吊初回施工時，第 2 次施工時とも，表面めっき方法を問り下げ機器に対する安全対策（落下防止フェイルセー

わず引張試験結果からアンカーの破壊モードはコンクリ

フ）のために直接ワイヤー等を取付ける場合の例を図－ートのコーン状破壊ではなく，接合ボルトの延性破壊で11 に示す。

決定することが確認できた。また，第 2 次施工における性能が初回施工時と同等の挙動を示したのは，初回施工

1

ブッシュで先端部が拡底され，抜き取り後も孔底が保たれたことによると考えられる。

99(3)あと施工アンカー弱点の解決
第 1 に，変位量 2mm 時のせん断力が，ブッシュ有のCものでは約 17.5kN に対し，ブッシュ無では約 6kN と，フェイルセーフ
ワイヤー等

ブッシュの有無によるせん断剛性の差も確認できた。
第 2 に，あと施工アンカーの弱点である，コンクリー
ト孔内においてアンカー外周部と孔壁の間隙部による，

1

ブッシュ有

雨水等の水分侵入や二酸化炭素によるコンクリート中性91化による金属腐食などが懸念がり，ブッシュの装填でこれらの弱点をカバーできると考えられる。

D

フェイルセーフ
ワイヤー等

ブッシュ無

図－11 吊りボルト取付け例
また，フェイルセーフの取付けは，重量物の吊り下げでは必須の措置と考えられるので，確実にコンクリート謝辞：本研究を実施するに当たりまして，株式会社ケー・
エフ・シーには試験体製作，試験片提供を頂き，大平康史，小林学，山本健太の各氏には実験に当たりまして多大の助言を頂きました。ここに感謝の意を表します。
参考文献
1)

あと施工アンカーの点検・診断要領（案）－取付物構造物に定着されていなければならない。これ等におい固定用－，（一社）日本建築あと施工アンカー協会，ても定期的に抜き取り点検確認が行えることから維持保2019

全に適していると考えられる。

2) 小林克巳，谷口博司，河辺弘三，寺崎慎一：あと施工
アンカーの原位置せん断試験装置の開発

6. まとめ

試験装置設計の基本的考え方，日本建築学会大会学

本研究により，従来から用いられているテーパー部と接合ボルトが一体となっているスリーブ打込式アンカー

その１

術講演梗概集巻，C-2，pp365-366，2017.8
3) 小林克巳，谷口博司，河辺弘三，寺崎慎一：あと施工を，内ねじ式に改良および埋込み長を 3.5da 以上と長くアンカーの原位置せん断試験装置の開発

し，太径にすることで，コンクリートに対する支圧力の試作機の動作特性，日本建築学会大会学術講演梗概

広がりが大きくなり，以下の(1)～(3)の結果が確認できた。

集巻，C-2，pp145-146，2018.8

以下の結果により，本研究におけるアンカーであればコ

4)

その２

既存鉄筋コンクリート造建築物「外側耐震改修マニ

ンクリート母材を損ねることなく抜き取りが可能になり，ュアル－枠付き鉄骨ブレースによる補強－」，（財）

アンカー自体の破壊モードもボルト降伏型となり，長期

日本建築防災協会，pp71-73，2002.9

供用期間中のあと施工アンカーの安全・安心を確立する

5) 轟俊太郎，堀慎一，渡辺健，谷村幸裕：拡底式あと施ための維持管理手法の構築，併せて，継続的な点検およ

工アンカーのせん断に関する実験的検討，プレストび診断に対して有用な選択肢の一つになり得ると考える。

レスト・コンクリート工学会，第 21 回シンポジウム
論文集，pp233-238，2012.10