JPH11256840A - 鋼構造物の補強方法 - Google Patents

鋼構造物の補強方法

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JPH11256840A
JPH11256840A JP10074847A JP7484798A JPH11256840A JP H11256840 A JPH11256840 A JP H11256840A JP 10074847 A JP10074847 A JP 10074847A JP 7484798 A JP7484798 A JP 7484798A JP H11256840 A JPH11256840 A JP H11256840A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ケレン処理を行わずとも補強用鋼板による補強
を確実に行う。 【解決手段】本発明に係る鋼構造物の補強方法において
は、まず、同図(a)に示すような下地鋼材１表面に存在
する錆層２にエポキシ樹脂を塗布する。ここで、エポキ
シ樹脂の硬化剤としては、ケチミンを使用するのがよ
い。ケチミンは、水との反応によって生成されたアミン
がエポキシ樹脂の硬化に寄与するため、水分の少ない錆
層２にケチミンを硬化剤としたエポキシ樹脂を塗布すれ
ば、アミンの生成ひいてはエポキシ樹脂の硬化が遅延し
て流動性が長く維持され、エポキシ樹脂を錆層２深く浸
透させることが可能となる。下地鋼材１表面の錆層２に
同図(b)に示すようにエポキシ樹脂３を塗布したなら
ば、該エポキシ樹脂の塗布面４に同図(c)に示すような
補強用鋼板５を重ねるとともに、該補強用鋼板５に形成
された挿通孔７にボルト６を挿通し、下地鋼材１の穴８
にねじ込んで接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼構造物、例えば
海洋や海岸沿いに構築された構造物の補強方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】鋼構造物のうち、海洋に設置される構造
物は、陸上構造物に比較してはるかに過酷な環境条件に
あり、気象作用、海水の化学的物理的作用、波浪による
衝撃などの機械的作用を受ける。海洋構造物の主要材料
としては鋼材やコンクリートがあるが、強度、靱性など
の特性あるいは運搬、設置、部材接合などの施工利便性
の観点から、鋼材がシーバース、石油掘削プラットフォ
ームなどに多く使用されている。
【０００３】一方、鋼材を使用する場合においては、表
層腐食の問題を避けて通ることはできず、特に、海水の
乾湿繰り返しを強く受けるとともに大気からの酸素供給
も十分な飛沫帯と呼ばれる範囲（満潮位の直上）では、
海洋環境中、最も腐食が激しく、これを放置すると、鋼
管等の板厚が減少し構造特性が著しく低下する。
【０００４】したがって、海洋鋼構造物については、そ
の防食を図ることが重要な課題となり、干満帯より上の
部分の防食は、塗装あるいは被膜を主体とした防食を施
し、特に、飛沫帯については高性能な塗覆装が施され
る。
【０００５】ここで、かかる防食対策を施しても、波浪
による衝撃等の影響で塗膜が剥がれたり経年劣化を生じ
ることがあり、かかる場合には、腐食面の錆落とし（い
わゆるケレン処理）を行った後、補強用鋼板をあてが
い、ボルトによる締付けによって母材に接合することに
より、該母材を補強する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、著しく
腐食が進行した部分では、ケレン処理を十分に行うこと
ができなかったり、狭隘な場所ゆえケレン処理のための
作業スペースを確保できないといった問題を生じてい
た。
【０００７】かかる状況においては、補強用鋼板と母材
である下地鋼材との摩擦抵抗が小さくなって、ボルトに
よる締付け効果が不十分となり、その結果、補強用鋼板
と母材との一体化を図ることができないという事態を招
く。
【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、ケレン処理を行わずとも補強用鋼板による補
強を確実に行うことが可能な鋼構造物の補強方法を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る鋼構造物の補強方法は請求項１に記載
したように、鋼構造物の表面に存在する錆層に硬化遅延
性の樹脂を浸透させて強化層を形成するとともに、該強
化層の上に補強用鋼板を重ねて接合するものである。
【００１０】また、本発明に係る鋼構造物の補強方法
は、前記樹脂の硬化剤として、水分吸収によって生成さ
れた物質が該樹脂の硬化を促進する潜在性硬化剤を使用
するものである。
【００１１】また、本発明に係る鋼構造物の補強方法
は、前記樹脂をエポキシ樹脂とするとともにその硬化剤
にケチミンを使用するものである。
【００１２】本発明に係る鋼構造物の補強方法において
は、鋼構造物の表面に存在する錆層に硬化遅延性の樹脂
を浸透させて強化層を形成するとともに、該強化層の上
に補強用鋼板を重ねて接合する。
【００１３】このようにすると、脆弱な錆層であった鋼
構造物の表層部分には、浸透した樹脂によって強化層が
形成されるとともに、該強化層が補強用鋼板との接着層
として作用したり摩擦力を高めたりするので、鋼構造物
の確実な補強が可能となる。
【００１４】樹脂を浸透させる工程と補強用鋼板を重ね
て接合する工程とはどちらが先行してもよく、樹脂を浸
透させる工程を先行させる場合には、例えば塗布という
形をとればよいし、補強用鋼板を重ねる工程を先行させ
る場合には、例えば補強用鋼板と鋼構造物との隙間から
樹脂を注入するという形をとればよい。
【００１５】補強用鋼板の接合の仕方については、鋼構
造物へのボルト締めによる接合でもよいし、接着剤によ
る接合をさらに併用してもよい。この場合、上述の樹脂
を接着剤とすることが考えられる。
【００１６】硬化遅延性の樹脂とは、塗布後しばらくの
間錆層表面で硬化せず、引き続き錆層内に浸透していく
ことができる程度に硬化が遅延するという意味であり、
かかる作用を有する樹脂であれば、樹脂やその硬化剤の
種類は任意であり、どのようなものを使用するかは錆層
の深さ等を考慮して適宜定めればよい。
【００１７】例えば、樹脂としてエポキシ樹脂を使用
し、その硬化剤として、ジエチレントリアミン（ＤＥＴ
Ａ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、ジエチル
アミノプロピルアミン（ＤＥＡＰＡ）、ｍ―キシリレン
ジアミン（ＭＸＤＡ）、変性脂肪族ポリアミンなどの脂
肪族ポリアミンや、メタフェニレンジアミン（ＭＰＤ
Ａ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＡＤＰＳ）など
の芳香族ポリアミン、あるいは無水マレイン酸（Ｍ
Ａ）、無水フタル酸（ＰＡ）、ヘキサヘドロ無水フタル
酸（ＨＨＰＡ）などの酸無水物、さらにはポリアミドな
どを使用することができる。
【００１８】ここで、前記樹脂の硬化剤として、水分吸
収によって生成された物質が該樹脂の硬化を促進する潜
在性硬化剤、例えばケチミンを使用したならば、樹脂の
浸透深さが大きくなり、強化層を確実に形成することが
可能となる。
【００１９】すなわち、ケチミン（ケトイミン）は、上
述した脂肪族ポリアミンとメチルエチルケトン（ＭＥ
Ｋ）、イソブチルメチルケトン（ＭＩＢＫ）といったケ
トンとの反応によって製造されるものであり、水との反
応によって生成されたアミンがエポキシ樹脂の硬化に寄
与するため、水分の少ない錆層では、アミンの生成ひい
てはエポキシ樹脂の硬化を遅延させて流動性を長く維持
する。そのため、エポキシ樹脂を錆層深く浸透させるこ
とが可能となる。
【００２０】なお、本発明の鋼構造物の立地が海岸や海
岸沿いに限定されるものではなく、陸上でもよいことは
言うまでもない。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鋼構造物の補
強方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明
する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等について
は同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】図１は、本実施形態に係る鋼構造物の補強
方法の手順を示した断面図である。本実施形態に係る鋼
構造物の補強方法においては、まず、同図(a)に示すよ
うな鋼構造物としての下地鋼材１表面に存在する錆層２
にローラーやハケ等を用いてエポキシ樹脂を塗布する。
塗布にあたっては、予め塗布面を簡単にブラッシングす
るか、軽くケレンを行うようにしてもよい。
【００２３】ここで、エポキシ樹脂の硬化剤としては、
ケチミン（ケトイミン）を使用するのがよい。ケチミン
は、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレン
テトラミン（ＴＥＴＡ）、ジエチルアミノプロピルアミ
ン（ＤＥＡＰＡ）、ｍ―キシリレンジアミン（ＭＸＤ
Ａ）、変性脂肪族ポリアミンなどの脂肪族ポリアミン
と、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソブチルメチル
ケトン（ＭＩＢＫ）といったケトンとの反応によって製
造される硬化剤であり、その一例を図２に示す。
【００２４】かかるケチミンは、同図に示すように、水
（例えば空気中の水分）との反応によって生成されたア
ミンがエポキシ樹脂の硬化に寄与するため、水分の少な
い錆層２にケチミンを硬化剤としたエポキシ樹脂を塗布
すれば、アミンの生成ひいてはエポキシ樹脂の硬化が遅
延して流動性が長く維持され、エポキシ樹脂を錆層２深
く浸透させることが可能となり、塗布作業直後に硬化し
て錆層２の表面を覆ってしまい、その後の浸透が妨げら
れるといったおそれはない。
【００２５】ここで、エポキシ樹脂は、その表面張力が
水よりもかなり小さいため、仮に錆層２の表面近傍に水
滴等が存在していたとしても、該表面にて硬化すること
はなく、錆層２の割れ目等を介して深く浸透していくこ
とが期待できる。なお、念のため、エポキシ樹脂を塗布
する前に錆層２の表面近傍に存在する水分を除去するよ
うにしてもよい。
【００２６】下地鋼材１表面の錆層２に同図(b)に示す
ようにエポキシ樹脂３を塗布したならば、該エポキシ樹
脂の塗布面４に同図(c)に示すような補強用鋼板５を重
ねるとともに、該補強用鋼板５に形成された挿通孔７に
ボルト６を挿通し、下地鋼材１の穴８にねじ込んで接合
する。
【００２７】このようにすると、エポキシ樹脂３は、錆
層２内に深く浸透した状態にてケチミンの作用で硬化
し、脆弱な錆層２であった表層部分に強化層９を形成す
るとともに、補強用鋼板５を下地鋼材１に接着する接着
層として作用する。
【００２８】このような接着層を兼ねる強化層９の平均
的な厚みは、錆層２の状況によって適宜設定すればよい
が、例えば３０μｍ〜３ｍｍ程度とするのがよい。
【００２９】以上説明したように、本実施形態に係る鋼
構造物の補強方法によれば、脆弱な錆層２がエポキシ樹
脂３の浸透によって強化層９となるとともに、該強化層
が接着層の機能も果たして補強用鋼板５と接着するの
で、ボルト締めによる締付け力と相まって補強用鋼板５
を下地鋼材１に強固に接合することが可能となる。
【００３０】したがって、ケレン処理を行わずとも、下
地鋼材１を確実に補強することが可能となり、作業環境
が狭隘であったり腐食が激しくて十分なケレン処理がで
きない場合に特に有益な補強方法となる。
【００３１】また、本実施形態に係る鋼構造物の補強方
法によれば、エポキシ樹脂３の硬化剤としてケチミンを
使用したので、水分の少ない錆層２においてはアミンの
生成ひいてはエポキシ樹脂３の硬化が遅延して流動性が
長く維持され、エポキシ樹脂３が錆層２深くに浸透して
強化層９を確実に形成することが可能となる。
【００３２】次に、本実施形態に係る鋼構造物の補強方
法の作用効果を実証したので、以下に説明する。実験に
は、表面に錆層が形成された供試体（以下、供試体１と
呼ぶ）と、健全な供試体（以下、供試体２と呼ぶ）との
２種類を用意し、供試体１を製作するにあたっては、ブ
ラスト処理された鋼板を５％の塩化ナトリウム水溶液中
に５０゜Ｃの温度条件で４ヶ月間浸漬して表面に十分な
錆層を形成させた後、これを引き上げて１日静置した。
供試体２については、ブラスト処理された鋼板を使用し
た。
【００３３】次に、供試体１と供試体２及び供試体２同
士の二種類の接合試験を、市販のエポキシ樹脂による接
合方法と本実施形態で述べた方法とで行い、それらのせ
ん断接着力を比較した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】 ここで、Ａ〜Ｆは市販のエポキシ樹脂及び硬化剤を使用
したケース、Ｘは本実施形態で述べたケチミンを使用し
たケースであり、Ｘについては、ビスフェノールＡタイ
プのエポキシ樹脂を主剤、ケチミンとポリアミドとを重
量比で４：６で配合したものを硬化剤とし、これら主剤
と硬化剤とを重量比で２：１の割合で配合した。また、
試験方法はＪＩＳＫ６８５０にしたがって行い、２０゜
Ｃの温度条件で７日間硬化養生した。
【００３５】同表から供試体１と供試体２との接合試験
並びに供試体２同士の接合試験を比較すると、Ａ〜Ｆに
ついては、錆層が形成された供試体１と健全な供試体２
とを接合した場合、健全な供試体２同士を接合した場合
よりもエポキシ樹脂のせん断接着力が半分程度に低下す
るが、Ｘについては、両者にほとんど差異が見られない
ことがわかる。
【００３６】これは、ケチミンを含む硬化剤がエポキシ
樹脂の硬化を遅らせ、その間、供試体１の錆層に深く浸
透して接着層を兼ねる強化層が供試体１の表面近傍に形
成されたためであると考えられる。
【００３７】本実施形態では、エポキシ樹脂３の硬化を
待たずに補強用鋼板５を接合することで、エポキシ樹脂
３が補強用鋼板５と下地鋼材１との接着層としても作用
するように構成したが、場合によっては、エポキシ樹脂
３の硬化を待ってから補強用鋼板５の接合を行ってもよ
い。かかる構成においても、エポキシ樹脂３の硬化によ
って形成された強化層９と補強用鋼板５との間には十分
な摩擦抵抗が期待できるので、上述した実施形態と同様
の補強効果を得ることができる点については何の変わり
もない。なお、エポキシ樹脂３の硬化によって形成され
た強化層９の上にエポキシ樹脂３を再度塗布し、該樹脂
が硬化する前に補強用鋼板５をあてがってボルト接合す
るようにしてもよい。かかる場合においても、強化層９
と補強用鋼板５の接着力及びボルトの締付け力が相まっ
て強固な補強が可能となる。
【００３８】また、本実施形態では、エポキシ樹脂３の
硬化剤としてケチミンを単独で使用したが、実証試験の
ようにポリアミド等の他の硬化剤と適宜併用してもかま
わないし、そもそも樹脂としてエポキシ樹脂、硬化剤と
してケチミンに限定されるものではなく、要するに、水
分吸収によって生成された物質が樹脂の硬化を促進する
潜在性硬化剤とそれに対応する樹脂とを使用するように
すれば、樹脂の流動性が長く維持され、該樹脂を錆層深
くに浸透させることができる。
【００３９】また、さらに言えば、錆層があまり深くな
い場合、あえてこのような性質を有する樹脂や硬化剤を
選択する必要はなく、通常使用されている樹脂や硬化剤
を使用してもよい。かかる構成であっても、ある程度は
錆層に浸透していくので、一定の補強効果を得ることは
可能である。
【００４０】本実施形態では、下地鋼材１にボルト６を
ねじ込むようにしたが、これに代えて、図３のようにボ
ルト６を下地鋼材１のボルト孔１２に貫通させた上でナ
ット１１で締め付けるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１に係る本発
明の鋼構造物の補強方法によれば、脆弱な錆層が樹脂の
浸透によって強化層となるとともに、該強化層が接着層
の機能を果たしたり摩擦力向上に寄与したりするので、
ボルト締めによる締付け力と相まって補強用鋼板を鋼構
造物に強固に接合し確実な補強を行うことが可能とな
る。
【００４２】したがって、ケレン処理を行わずとも、鋼
構造物を確実に補強することが可能となり、作業環境が
狭隘であったり腐食が激しくて十分なケレン処理ができ
ない場合に特に有益な補強方法となる。
【００４３】また、請求項２に係る本発明の鋼構造物の
補強方法によれば、水分の少ない錆層においては樹脂の
硬化が遅延して流動性が長く維持され、該樹脂が錆層深
くに浸透して強化層が確実に形成されるという効果も奏
する。
【００４４】また、請求項３に係る本発明の鋼構造物の
補強方法によれば、エポキシ樹脂の硬化剤としてケチミ
ンを使用したので、水分の少ない錆層においてはアミン
の生成ひいてはエポキシ樹脂の硬化が遅延して流動性が
長く維持され、エポキシ樹脂が錆層深くに浸透して強化
層が確実に形成されるという効果も奏する。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る鋼構造物の補強方法の断面
図。
【図２】本実施形態に係る鋼構造物の補強方法に使用す
るケチミン及びその反応の様子を示した化学構造式。
【符号の説明】 １ 下地鋼材（鋼構造物） ２ 錆層 ３ 樹脂（エポキシ樹脂） ５ 補強用鋼板
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る鋼構造物の補強方法の断面
図。
【図２】本実施形態に係る鋼構造物の補強方法に使用す
るケチミン及びその反応の様子を示した化学構造式。
【図３】変形例に係る鋼構造物の補強方法の断面図。
【符号の説明】 １ 下地鋼材（鋼構造物） ２ 錆層 ３ 樹脂（エポキシ樹脂） ５ 補強用鋼板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住野 正博 東京都清瀬市下清戸４丁目640 株式会社 大林組技術研究所内 (72)発明者 川地 武 東京都清瀬市下清戸４丁目640 株式会社 大林組技術研究所内 (72)発明者 勝野 壽男 東京都港区芝五丁目34番６号 三菱重工工 事株式会社内 (72)発明者 山口 錦訓 東京都港区芝五丁目34番６号 三菱重工工 事株式会社内 (72)発明者 森元 宣彦 大阪市北区天満橋１−８−30 ヘンケルジ ャパン株式会社内 (72)発明者 谷島 由高 大阪市北区天満橋１−８−30 ヘンケルジ ャパン株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鋼構造物の表面に存在する錆層に硬化遅
    延性の樹脂を浸透させて強化層を形成するとともに、該
    強化層の上に補強用鋼板を重ねて接合することを特徴と
    する鋼構造物の補強方法。
  2. 【請求項２】 前記樹脂の硬化剤として、水分吸収によ
    って生成された物質が該樹脂の硬化を促進する潜在性硬
    化剤を使用する請求項１記載の鋼構造物の補強方法。
  3. 【請求項３】 前記樹脂をエポキシ樹脂とするとともに
    その硬化剤にケチミンを使用する請求項２記載の鋼構造
    物の補強方法。
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