JP2002155509A - コンクリート構造物の補強構造および補強方法 - Google Patents

コンクリート構造物の補強構造および補強方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】コンクリート構造物の水中部又は湿潤部を、排
水することなく繊維強化樹脂で補強しうる手段を提供す
る。 【解決手段】水中にある補強面に、水中硬化型の樹脂ぺ
ーストからなるぺースト層を形成し、その内部に樹脂を
含浸させた縦方向及び横方向の強化繊維束からなる複合
繊維グリッドを埋め込むことを特徴とするコンクリート
構造物の補強構造および補強方法。また、樹脂ぺースト
として、水中硬化型エポキシ樹脂ペースト及び/又は水
中硬化型ポリエステル樹脂ペーストを用い、強化繊維と
して、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維のうちの1
種以上を用いる。さらに、上記の繊維束の径を0.5〜
15mm、繊維束の縦方向及び横方向の間隔を1〜50
mmとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート構造
物の水中部又は湿潤部を補強する際に、水中にある補強
対象物の周囲を排水及び/又は乾燥することなく、補強
の施工を行うことのできるコンクリート構造物の補強構
造と補強方法に関する。
【0002】
【従来の技術】橋、高架道路、トンネル、煙突等のコン
クリート構造物は、経時的な劣化や耐震基準の見直し等
のために、補強・補修が必要となっているものが多い。
陸上や地中のコンクリート構造物に関しては、従来から
種々の補強・補修の方法が実用化されており、とくに繊
維強化樹脂を用いた補強方法が多用されている。これは
高強度繊維とくに炭素繊維からなる繊維シートを、コン
クリート表面に接着性樹脂により貼り付けて補強するも
のである。
【0003】しかしながら、水中にあるコンクリート構
造物においては、かかる補強方法を直接適用することが
できない。この場合、通常は補強対象物の周囲に止水矢
板を打設して、その内側を排水することにより、陸上と
同じ作業空間を形成して、補強の施工を行うという手法
がとられている。
【0004】また、作業空間の形成を容易にするため、
特殊な止水ガイドと作業函を用いる方法(例えば特開平
9−242081号公報)や、作業空間を形成すること
なく既設構造物脚部の補強を行うため、脚部の周囲に所
定の間隙を設けて鋼製補強板を配し、この間隙に水中接
着性の接着材を注入する方法(例えば特開平10−15
9027号公報)等が提案されている。しかし、水中に
あるコンクリート構造物表面に、排水することなく、繊
維強化樹脂層を直接形成するような補強方法は未だ提案
されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した作業空間を形
成する方法では、施工が複雑になりかつ長期間を要する
ため、その費用が大きくなる。また、補強面に鋼板を被
覆してその間隙に樹脂を注入する方法は、被覆の耐食性
に問題があり、かつ柱状でない構造物では鋼板を被覆す
る施工がしにくいという問題もある。
【0006】そこで本発明は、水中に構築されたコンク
リート構造物の水中部又は湿潤部を補強するに際して、
排水された作業空間を形成することなく、強度と耐食性
の優れた繊維強化樹脂の被覆を、水中にて形成しうる手
段を提供することを目的とする。これにより、水中部の
補強における施工を簡易にし、かつ工期を短縮して、施
工コストを大幅に低減することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のコンクリート構造物の補強構造は、水中にあ
る又は湿潤したコンクリート構造物の表面に、水中硬化
型の樹脂ぺーストからなるぺースト層が形成され、該ぺ
ースト層内に、樹脂を含浸させた強化繊維の縦方向及び
横方向の繊維束からなる複合繊維グリッドを埋め込んで
なるコンクリート構造物の補強構造である。
【0008】上記の補強構造において、前記樹脂ペース
トは、水中硬化型エポキシ樹脂ペースト及び/又は水中
硬化型ポリエステル樹脂ペーストであることが好まし
い。
【0009】また、上記の補強構造において、前記強化
繊維は、炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維よりな
る群から選ばれた1種又は2種以上の繊維であることが
好ましい。
【0010】さらに、上記のいずれかの補強構造におい
て、前記グリッドは、その繊維束の径が0.5〜15m
mであり、かつ繊維束の縦方向及び横方向の間隔が1〜
50mmであることが好ましい。
【0011】本発明のコンクリート構造物の補強方法の
第一は、水中にある又は湿潤したコンクリート構造物の
表面を水中硬化型の樹脂ぺーストで被覆してぺースト層
を形成させた後、強化繊維の縦方向及び横方向の繊維束
に樹脂を含浸させた複合繊維グリッドを、該樹脂が硬化
する前に前記ぺースト層の表面に貼り付けて、さらにそ
の表面を水中硬化型の樹脂ぺーストで被覆することを特
徴とするコンクリート構造物の補強方法である。
【0012】また、本発明のコンクリート構造物の補強
方法の第二は、水中にある又は湿潤したコンクリート構
造物の表面を水中硬化型の樹脂ぺーストで被覆してぺー
スト層を形成させた後、強化繊維の縦方向及び横方向の
繊維束に樹脂を含浸させた複合繊維グリッドを、該樹脂
が硬化する前に前記ぺースト層の表面に貼り付け、さら
にその後前記グリッドを囲う型枠を取り付けて、型枠内
面と前記グリッドとの間隙に水中硬化型の樹脂ぺースト
を充填することを特徴とするコンクリート構造物の補強
方法である。
【0013】上記第一及び第二の補強方法において、前
記樹脂ペーストが、水中硬化型エポキシ樹脂ペースト及
び/又は水中硬化型ポリエステル樹脂ペーストであり、
かつ前記強化繊維が、炭素繊維、ガラス繊維及びアラミ
ド繊維よりなる群から選ばれた1種又は2種以上の繊維
であることが好ましい。
【0014】また、上記のいずれの補強方法において
も、その繊維束の径が0.5〜15mmであり、かつ繊
維束の縦方向及び横方向の間隔が1〜50mmであるこ
とが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明のコンクリート構
造物の補強構造の説明図である。この補強構造は、コン
クリート構造物の補強しようとする部位の表面(補強
面)1に、水中硬化型の樹脂ぺーストからなるぺースト
層2が形成され、その内部に複合繊維グリッド3を埋め
込んでなるもので、補強面1が水中にある又は湿潤した
コンクリートの表面であることを特徴とする。
【0016】この補強構造は、水中での強度と耐食性に
富み、かつ吸水して劣化することがないため、耐久性に
優れる。また、この補強構造は、排水された作業空間を
形成することなく、容易に水中の補強面に被覆の施工を
行いうるという利点を有する。
【0017】ぺースト層2を構成する樹脂ペーストは、
水中硬化型のものであればよいが、水中硬化型エポキシ
樹脂ペースト、水中硬化型ポリエステル樹脂ペーストが
とくに好適であり、これらの樹脂ペーストを単独で用い
ても、併用してもよい。
【0018】複合繊維グリッド3は、図2に示すよう
に、強化繊維の縦方向の繊維束4及び横方向の繊維束5
を所定の間隔で格子状に編み上げたものを用い、これに
予め(地上で)樹脂を含浸させておき、この樹脂が完全
硬化する前に、すなわち水中硬化型の樹脂ぺーストとの
接着性が失われないうちに、ぺースト層に貼り付ける施
工を行う。
【0019】本発明において、複合繊維グリッド3の強
化繊維は、強度が大きく、かつ吸湿して劣化する懸念が
ない繊維であればよいが、とくに炭素繊維、ガラス繊
維、アラミド繊維が好適であり、これらのうちの1種を
単体で用いても、2種以上を併用してもよい。複合繊維
グリッド3に予め樹脂を含浸させる理由は、強化繊維を
互に接着させることによりその曲げ強度を増大させるこ
と、繊維束が容易にぺースト層に貼り付くようにするこ
と、そして複合繊維グリッドの可撓性を確保することを
狙いとするものである。
【0020】格子状の複合繊維グリッドを用いる理由
は、水中で貼付けを行う際に、繊維束とぺースト層の間
に水が残留しないように、水の排出を容易にするためで
ある。また、この格子間でぺーストが自由に移動しうる
ようにして、初めに形成したぺースト層と後から被覆す
るぺーストが一体に接着されるようにするためである。
【0021】本発明において、複合繊維グリッド3の縦
方向の繊維束4及び横方向の繊維束5は、ともにその径
が0.5〜15mmであり、かつ縦方向の繊維束間の間
隔及び横方向の繊維束間の間隔が、ともに1〜50mm
であることが好ましい。
【0022】縦方向又は横方向の繊維束の径が0.5m
m未満では、格子の間隔が大きくなった時に強度が不十
分となり、径が15mmを越えると、これをぺーストで
被覆する施工がしにくくなるためである。また、縦方向
又は横方向の繊維束の間隔が1mm未満では、粘土状の
ぺーストがこの間を自由に移動することが難しくなり、
これが50mmを越えると、繊維束の径が小さい時に強
度が不十分になるためである。
【0023】なお補強部の強度を確保するためには、強
化繊維の目付量が100〜1000g/m2であること
が好ましく、この条件が維持されるように、繊維束の径
に応じて、適切な間隔を選定することが好ましい。さら
に、繊維束に含浸させる樹脂としては、ポリウレタン樹
脂もしくはポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
【0024】本発明のコンクリート構造物の補強方法の
第一は、水中にある又は湿潤したコンクリート構造物の
補強面を水中硬化型の樹脂ぺーストで被覆してぺースト
層を形成させた後、強化繊維の縦方向及び横方向の繊維
束に樹脂を含浸させた複合繊維グリッドを、該樹脂が硬
化する前に前記ぺースト層の表面に貼り付けて、さらに
その表面を水中硬化型の樹脂ぺーストで被覆することを
特徴とする。
【0025】また、本発明の補強方法の第二は、上記と
同様にぺースト層を形成し、上記と同様の複合繊維グリ
ッドをこのぺースト層の表面に貼り付けた後、このグリ
ッドを囲う型枠を取り付けて、型枠内面とグリッドとの
間隙に水中硬化型の樹脂ぺーストを充填することを特徴
とする。
【0026】なお、上記第一及び第二の補強方法におい
ても、樹脂ぺーストとして水中硬化型エポキシ樹脂ペー
スト及び/又は水中硬化型ポリエステル樹脂ペーストを
用い、かつ強化繊維として、炭素繊維、ガラス繊維及び
アラミド繊維よりなる群から選ばれた1種又は2種以上
の繊維を用いることが好ましい。
【0027】以下、本発明の補強方法についてさらに詳
しく説明する。補強面1には、必要に応じて下地処理を
行う。下地処理の内容は、主に損傷部の補修と付着物の
除去である。損傷部の補修は、コンクリートの劣化層が
ある場合はこれを除去し、亀裂や凹部に、必要に応じて
水中硬化型のモルタルやぺーストを充填すればよい。付
着物には、藻類や微生物等の非固着性の付着物とフジツ
ボや貝類等の固着物がある。前者は、ブラッシングや水
ジェット等により除去すれば良い。
【0028】本発明において、補強面を樹脂ぺーストで
被覆するに際しては、ぺーストを補強面に押し付けて、
その間に介在する水を排出する必要があり、そのために
は、ある程度の変形抵抗を有する粘土状の樹脂ぺースト
を用いる。また、このぺーストは水中で接着し硬化する
必要があるが、かかる樹脂ぺーストは従来より市販され
ており、エポキシ樹脂ぺーストの場合、例えば日本シー
カ社製のシーカガード694H等を用いれば良い。
【0029】また、補強面を樹脂ぺーストで被覆する施
工の方法は、とくに限定することを要せず、例えば手の
ひらやコテでぺーストを押し付けて、表面が略平坦なぺ
ースト層が形成されるようにすればよい。あるいは、予
め地上で適当な大きさの平板状のぺーストのシートを作
成し、これを水中の補強面に押し付けて接着させるよう
な方法によってもよい。
【0030】ぺースト層の表面に貼り付ける前記のグリ
ッドの形状及び大きさは、とくに限定を要しないが、例
えば、柱状の構造物の場合には、帯状のグリッドを巻き
付けるような方法によればよく、平面状の壁面の場合に
は、適当な大きさに分割された、矩形のグリッドを隙間
無く並べて貼り付けるような方法によればよい。
【0031】このグリッドをぺースト層に貼り付けるに
は、とくに接着の手段を購ずる必要はなく、これをぺー
スト層に押し付けるだけで、その縦方向及び横方向の繊
維束がぺースト層内に一部貫入し、介在する水も排除さ
れて、貼付け状態を維持することができる。この際、繊
維束に含浸した樹脂は、ぺースト層と繊維束を馴染ませ
て、両者の接着性を良好にする機能をする。また、必要
に応じて、グリッドを局所的に、打鋲等の方法で仮止め
してもよい。
【0032】さらに、本発明の第一の補強方法におい
て、複合繊維グリッドを貼り付けた後、その表面を樹脂
ぺーストで被覆する方法は、補強面に初めにぺースト層
を形成する方法と同様にすればよい。被覆後に、グリッ
ドがほぼ完全にぺーストの内部に埋め込まれた状態にな
っていればよく、被覆の厚みもとくに限定を要しない。
上記の被覆を終えた後、樹脂ぺーストを養生硬化させれ
ば補強の施工が完了する。
【0033】また、本発明の第二の補強方法において
は、複合繊維グリッドを貼り付けた後、その表面を囲っ
て型枠を配し、この型枠内面とグリッドとの間隙に樹脂
ぺーストを充填することにより、グリッドをぺーストで
被覆する。
【0034】型枠と複合繊維グリッドとの間隔は、この
グリッドを被覆するに十分な、一様な厚みのぺースト層
が形成され、かつぺーストを容易に充填しうる程度とす
ればよい。通常この型枠は、ぺーストを充填した後取り
外して再使用する。型枠の材質、大きさ、取り付けの方
法等は、施工の便を考慮して適宜選定すればよい。
【0035】なお、上記の第一及び第二の補強方法にお
いても、繊維束の径を0.5〜15mmとし、その縦方
向及び横方向の間隔を1〜50mmとするのが好ましい
ことは、前記と同様である。
【0036】本発明の補強方法は、水中に立設された橋
脚、海洋構造物の支柱、岸壁下部、桟橋の支柱や床板等
のコンクリート構造物を補強するに際して、水中部は潜
水具を装着して作業することができ、また気中の湿潤部
は、必要に応じて波浪等に対する簡単な対策をとるのみ
で作業することができる。そのため、大がかりな機械器
具を必要とせず、その工期も従来より大幅に短縮しう
る。
【0037】また、本発明の補強構造は、陸上構造物に
おけると同様に、曲げ耐力や剪断耐力を向上させること
によって、耐震性を大幅に向上させることができる。さ
らにこの補強構造は、耐食性が高いため、鋼製材料を用
いる場合よりも耐久性に優れている。なお、本発明の補
強構造および補強方法は、トンネルの漏水箇所のよう
な、陸上のコンクリート構造物の湿潤部にも適用しうる
ことは云うまでもない。
【0038】
【実施例】本発明の補強方法による被覆の施工を、模擬
的に水槽内にて行い、被覆の剥離性及び強度を評価し
た。試験に供したコンクリート基材(コンクリートの圧
縮強度は210kgf/cm2)は、外径30cmの円
筒で、これを水槽内に水没直立させ、水面下0〜50c
mの範囲に、本発明の方法により被覆施工した。まず、
水槽内に供試コンクリート材を一昼夜水没放置した後、
その表面をブラッシングで洗浄し、日本シーカ社製シー
カガード694Hエポキシ樹脂ぺーストを約2mmの厚
みに被覆した。この際、コテでぺーストをコンクリート
面に十分押し付けるとともに、その表面が略平坦になる
ように調整した。
【0039】複合繊維グリッドとしては、径約20μm
の炭素繊維のモノフィラメントを3000本程度束ねた
径約1.5mmの炭素繊維束を、縦方向及び横方向とも
に約30mmの格子間隔で編み上げて、帯状のグリッド
を形成したものを使用した。このグリッドにコグニスジ
ャパン社製ポリウレタン樹脂を含浸させ、含浸後約72
時間放置した後、水中の供試円筒のぺースト層の上に巻
き付けた。
【0040】グリッドが一部ぺースト層内に貫入する程
度に押し付けて、巻き付け状態を維持し、その表面にさ
らに前記と同じエポキシ樹脂ぺーストを約2mmの厚み
に被覆した。被覆後約7日間水中で放置して、ぺースト
を硬化させた後、供試円筒を引上げて、以下の剥離試験
及び強度試験を行なった。
【0041】剥離試験としては、建研式プルオフ法によ
り(JISK5400に基いて)行い、被覆の曲げ強度
を、CCA協議会の炭素繊維シートで実施している3点
曲げ法により測定した。
【0042】その結果、剥離性に関しては、40kgf
/cm2以上のコンクリート基材の凝集破壊であり、曲
げ強度は、40kgf/cm2以上であった。これらの
数値は、前記の施工を気中で行なった場合の剥離性や強
度値にほぼ匹敵するものであり、本発明の方法により、
水中においても、気中におけると同様の密着性と強度を
有する被覆の形成が可能なことが確められた。
【0043】
【発明の効果】本発明により、水中のコンクリート構造
物の表面に、強度と耐食性の優れた繊維強化樹脂の被覆
を、水中で施工して形成することが可能になった。これ
により、コンクリート構造物の水中部の補強の工期を短
縮することができ、施工コストを大幅に節減することが
可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンクリート構造物の補強構造の説明
図である。
【図2】本発明に用いる複合繊維グリッドの例を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 補強面 2 ぺースト層 3 複合繊維グリッド 4 縦方向の繊維束 5 横方向の繊維束
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦野 孝行 東京都千代田区岩本町二丁目11番9号 日 鉄防蝕株式会社内 Fターム(参考) 2D059 AA03 GG02 GG23 GG40 GG55 2E176 AA01 BB29

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水中にある又は湿潤したコンクリート構
    造物の表面に、水中硬化型の樹脂ペーストからなるぺー
    スト層が形成され、該ぺースト層内に、樹脂を含浸させ
    た強化繊維の縦方向及び横方向の繊維束からなる複合繊
    維グリッドを埋め込んでなるコンクリート構造物の補強
    構造。
  2. 【請求項2】 前記樹脂ペーストが、水中硬化型エポキ
    シ樹脂ペースト及び/又は水中硬化型ポリエステル樹脂
    ペーストである請求項1記載のコンクリート構造物の補
    強構造。
  3. 【請求項3】 前記強化繊維が、炭素繊維、ガラス繊維
    及びアラミド繊維よりなる群から選ばれた1種又は2種
    以上の繊維である請求項1又は2記載のコンクリート構
    造物の補強構造。
  4. 【請求項4】 前記グリッドの繊維束の径が0.5〜1
    5mmであり、かつ繊維束の縦方向及び横方向の間隔が
    1〜50mmである請求項1〜3のいずれかに記載のコ
    ンクリート構造物の補強構造。
  5. 【請求項5】 水中にある又は湿潤したコンクリート構
    造物の表面を水中硬化型の樹脂ペーストで被覆してぺー
    スト層を形成させた後、強化繊維の縦方向及び横方向の
    繊維束に樹脂を含浸させた複合繊維グリッドを、該樹脂
    が硬化する前に前記ぺースト層の表面に貼り付けて、さ
    らにその表面を水中硬化型の樹脂ペーストで被覆するこ
    とを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
  6. 【請求項6】 水中にある又は湿潤したコンクリート構
    造物の表面を水中硬化型の樹脂ペーストで被覆してぺー
    スト層を形成させた後、強化繊維の縦方向及び横方向の
    繊維束に樹脂を含浸させた複合繊維グリッドを、該樹脂
    が硬化する前に前記ぺースト層の表面に貼り付け、さら
    にその後前記グリッドを囲う型枠を取り付けて、型枠内
    面と前記グリッドとの間隙に水中硬化型の樹脂ぺースト
    を充填することを特徴とするコンクリート構造物の補強
    方法。
  7. 【請求項7】 前記樹脂ペーストが、水中硬化型エポキ
    シ樹脂ペースト及び/又は水中硬化型ポリエステル樹脂
    ペーストであり、かつ前記強化繊維が、炭素繊維、ガラ
    ス繊維及びアラミド繊維よりなる群から選ばれた1種又
    は2種以上の繊維である請求項5又は6記載のコンクリ
    ート構造物の補強方法。
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