特許 6162934 コンクリート面の補強方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6162934

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】コンクリート面の補強方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20170703BHJP

   E01D 22/00 20060101ALI20170703BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 D

   E01D22/00 B

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-170602(P2012-170602)

(22)【出願日】2012年7月31日

(65)【公開番号】特開2014-29097(P2014-29097A)

(43)【公開日】2014年2月13日

【審査請求日】2015年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000201490

【氏名又は名称】前田工繊株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103805

【弁理士】

【氏名又は名称】白崎 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100126516

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 綽勝

(74)【代理人】

【識別番号】100132104

【弁理士】

【氏名又は名称】勝木 俊晴

(72)【発明者】

【氏名】出蔵 貴司

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 祐司

(72)【発明者】

【氏名】村田 浩二

【審査官】 津熊 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１４４５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７１３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８１０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７４０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８４４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６２３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００７２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５５３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３２６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

Ｅ０１Ｄ ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

補強用繊維強化格子体を取り付けてコンクリート面を補強する補強方法において、
コンクリート面へプライマーの層を形成するプライマー層形成工程と、
該プライマー層の上に補強用繊維強化格子体の裏面のみを接着させて取り付ける補強用
繊維強化格子体の接着取付け工程と、
該補強用繊維強化格子体と該補強用繊維強化格子体の表面及び側面で、直接、モルタル
が接するように該補強用繊維強化格子体を埋め込んだモルタル層を形成するモルタル層形
成工程、
を順次有し、
プライマー層形成工程の前段階で、コンクリート面にアンカーボルトの下穴を形成する下穴形成工程を経ることを特徴とするコンクリート面の補強方法。

【請求項2】

プライマー層を介して補強用繊維強化格子体の帯部の裏面がコンクリート面に密接状態
で接着されていることを特徴とする請求項１記載のコンクリート面の補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造物を補強（補修も含む）するための補強方法に関し、更に詳しくは、補強用繊維強化格子体を既設のコンクリート躯体であるコンクリート面に密接させて設置し、モルタル等で増厚する補強方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

現在、コンクリート構造物である橋脚部、道路床部、トンネル内壁部等の露出したコンクリート面においては、老朽化、地震等の原因で表面が劣化し、クラック、剥離等が発生することがある。
このような問題に対処するために、劣化したコンクリート面を増厚して補強する手当がなされている。
このような事後的な補強方法としては、現在、種々の方法が提供されているが、例えば、コンクリート面に鋼板を接着剤で貼り付けて、アンカーボルトで固定する鋼板接着工法がある。

【0003】

しかし、この方法は鋼板の自重が大きく、運送、或いは施工時の安全性に注意が必要であり、また、塩害により鋼板自体が錆びて腐食し、補強効果が低下する問題がある。
また表面に金網を取り付け、この上から塗布材を塗布する方法があるが、この金網自体は、鋼板よりも軽いが、やはり材質が金属であるため重量が嵩み、強度的にも必ずしも十分ではない。
金網は屈曲性があって重い上、施工中にも落下の危険がある。
このようなことから、補強材として軽量の補強用シートを用いた連続繊維シート接着工法が開発されている。

【0004】

これは例えば、炭素繊維等の強化繊維に常温硬化型エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂含浸させた補強用シートをコンクリート面に接着剤を用いて貼り付け硬化させるものである。
しかし、この連続シート接着工法は、表面が平坦であることが必要で、対象となるコンクリート面の不陸作業に手間やコストがかかることや、湿潤面への施工が困難である。
更に補強材として軽量の格子状の繊維強化補強材を使った方法が開発されている。

【0005】

これは補強材としてＦＲＰ格子材を用いポリマーやセメントのモルタルで増厚する増厚工法である。
具体的には、このＦＲＰ格子材を用いた増厚工法は、ＦＲＰ格子材を、コンクリートの表面に、アンカーボルトで固定することによりコンクリート構造物に取り付ける。
そしてＦＲＰ格子材をコンクリート面１０に取り付けた後、その上から、プライマー２０を、ＦＲＰ格子材３０とコンクリート面１０に同時に塗布する（図８参照）。
その後、ＦＲＰ格子材３０を取り付けたコンクリート面１０にセメントのモルタル４０を吹き付け或いは手塗りして、所定の厚さに被覆する。
この方法は、このＦＲＰ格子材３０が鉄筋と同様の補強効果がある上、また軽量であり取り付け作業が簡単で安全でもある。

【0006】

しかし、この方法の欠点として、プライマー２０を塗布する際、ＦＲＰ格子材３０により凹凸ができているため刷毛塗りの場合は塗りにくい。
また吹き付けの方法もあるが、やはり、凹凸があるため液が跳ねて飛散し易く、人体への悪影響も考えられる。

【0007】

更なる問題点として、図８にも示すように、コンクリート面１０に取り付けられたＦＲＰ格子材３０の帯部の裏にはプライマー２０を塗布できない。
更に、帯部に一定の厚みがあるため、その端面付近にはプライマー２０の塗布されない部分（すなわち非塗布部分Ｓ１）が生じる。
またＦＲＰ格子材３０の帯部の裏面とコンクリート面１０との間は必然的にプライマー２０が介在しない状態となる。
これではコンクリート構造物表面に対する直接的な接着効果が期待できない。
その上、ＦＲＰ格子材３０はアンカーボルトＫにより間隔を開けて押し付けられ、ポイント毎に仮固定されているので、図９にも示すように、その間隔部分が撓み易くコンクリート面１０と帯部の裏面との間に空間Ｓ２が生じ易い。

【0008】

そのため、この後、セメントのモルタル４０を吹き付けた場合も、図１０に示すようにＦＲＰ格子材３０の帯部の裏面とコンクリート面１０との間に空間Ｓ２が残存することになる。
施工後にこのように空間Ｓ２が残ると、そこから剥離が広がり、或いは空間に水が溜まり、冬場に凍結膨張したりすると、クラックが生じることがある。

【0009】

そのため、一方では、ＦＲＰ格子材３０に直接、プライマーを塗布しておく方法も開発されている（特許文献１）。
しかし、ＦＲＰ格子材３０にプライマー２０を塗布するには、別の工程が余分に必要となり、施工工数が増え作業効率が悪い。
更に、プライマーの特性上、プライマー塗布後、次のモルタルの塗布（吹き付け）までに、３時間程度の養生が必要であるため、別工程で生じるこの時間も作業効率を低下させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許第４８９０６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

以上の技術的背景をもとに、本発明はなされたものである。
すなわち本発明は、補強用繊維強化格子体を取り付けてコンクリート面を補強する補強方法において、補強用繊維強化格子体とコンクリート面との密接性が高められる上、プライマーを塗布する際の飛散もなく効率的な補強作業が行える補強方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明者らは、上記問題点を解決するため、鋭意研究したところ、補強用繊維強化格子体３の取り付けと、プライマーの塗布の順序を逆にするという常識外のことを行うことで、意外にも、これらの問題点を解決することができることを見出し、この知見により本発明を完成させたものである。

【0013】

すなわち、本発明は、（１）、補強用繊維強化格子体を取り付けてコンクリート面を補強する補強方法において、コンクリート面へプライマーの層を形成するプライマー層形成工程と、該プライマー層の上に補強用繊維強化格子体の裏面のみを接着させて取り付ける補強用繊維強化格子体の接着取付け工程と、該補強用繊維強化格子体と該補強用繊維強化格子体の表面及び側面で、直接、モルタルが接するように該補強用繊維強化格子体を埋め込んだモルタル層を形成するモルタル層形成工程、を順次有し、プライマー層形成工程の前段階で、コンクリート面にアンカーボルトの下穴を形成する下穴形成工程を経るコンクリート面の補強方法に存する。

【0016】

また、本発明は、（２）、プライマー層を介して補強用繊維強化格子体の帯部の裏面が
コンクリート面に密接状態で接着されている上記（１）記載のコンクリート面の補強方法
に存する。

【発明の効果】

【0018】

本発明のコンクリート面１の補強方法は、コンクリート面１（いわゆる既設のコンクリート躯体）に下穴Ｐを形成する下穴形成工程、該コンクリート面１へプライマーの層を形成するプライマー層形成工程と、該プライマー層２の上に補強用繊維強化格子体３を接着させて取り付ける補強用繊維強化格子体接着工程と、該補強用繊維強化格子体３を埋め込んだモルタル層４を形成するモルタル層形成工程、とをこの順序で有するので、コンクリート面１と補強用繊維強化格子体３との間がプライマー層２を介して接着されるため、コンクリート面１と補強用繊維強化格子体３とが強固に一体化する。

【0019】

また補強用繊維強化格子体３の帯部の端面付近に、従来のような非塗布部分Ｓ１が全く生じない。
またモルタルを打った後も補強用繊維強化格子体３の帯部の裏側とコンクリート面１との間にも空間Ｓ２は生じない。
そのため両者間にクラックや剥離が発生することがなく補強強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明のコンクリート面の補強方法の実施の形態の全手順を示したものである。

【図2】図２は、補強用繊維強化格子を示したもので、図２（Ａ）は、平面図、図２（Ｂ）は斜視図である。

【図3】図３は、下穴形成工程を説明する図である。

【図4】図４は、プライマー層形成工程を説明する図である。

【図5】図５は、補強用繊維強化格子体の接着取付け工程を説明する図である。

【図6】図６は、モルタル層形成工程を説明する図である。

【図7】図７は、本発明のコンクリート面の補強方法の別の実施の形態の全手順を示したものである。

【図8】図８は、従来のコンクリート面の補強方法の欠点を説明する図である。

【図9】図９は、従来のコンクリート面の補強方法の別の欠点を説明する図である。

【図10】図１０は、従来のコンクリート面の施工後における残存空間を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（実施の形態）
以下、本発明に係る補強用繊維強化格子体３を使った補強方法の実施の形態について以下に述べる。
本発明のコンクリート面１の補強方法は、補強用繊維強化格子体３の裏面とコンクリート面１の間の空間を排除することができるもので、両者の接着性も高まるという他の補強方法にはない優位性がある。

【0022】

図１は、本発明のコンクリート面１の補強方法の全手順を示したものである。
本発明の補強方法は、図のように、下穴形成工程、プライマー層形成工程、補強用繊維強化格子体の接着取付け工程、モルタル層形成工程を順次経るものである。
最初に、本発明の補強方法で使用する補強用繊維強化格子について説明しておく。

【0023】

図２は補強用繊維強化格子を示したもので、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は斜視図である。
補強用繊維強化格子は、強化繊維をマトリクス合成樹脂で固めたもので、格子状の縦横の帯部（縦帯３１、横帯３２）よりなる。
縦帯３１と横帯３２との交差面が面一であり断面が薄い。
補強用繊維強化格子自体は、比較的大きい曲率で撓むことができ、床面のような平面以外にも、トンネル壁のような曲面にも対応が可能である。
強化繊維が縦帯３１と横帯３２の２方向に配列しており縦横の強度も高い。

【0024】

強化繊維としては、無機繊維（炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維等）、金属繊維（超弾性綱、チタン、アルミ等）、有機繊維（アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、ＰＢО、ポリプロピレン等）が採用されるが、更にこれらの２つ以上を組み合わせてもよい。

【0025】

また、マトリクス合成樹脂としては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂等が採用され、これらの２つ以上を組み合わせてもよい。

【0026】

この補強用繊維強化格子は、軽いだけでなく腐食しないため作業性に優れ、また極めて耐久性に富むものである。
ここで、補強用繊維強化格子体３の形態については、縦帯や横帯は、幅が５〜３０ｍｍ、厚さが１〜２０ｍｍとされる。
また縦帯３１の間隔と横帯３２の間隔は、通常等しく１０〜２００ｍｍが採用される。

【0027】

次に各工程について述べる。
１）下穴形成工程（図３）
この工程は、コンクリート構造物の対象となるコンクリート面１（いわゆる既設のコンクリート躯体）に下穴Ｐを形成する工程である。
この下穴Ｐは、補強用繊維強化格子体３を取り付けるためのアンカーボルトＫを固定する穴であり、アンカーボルトＫの設置箇所に対応する適宜の位置に穿孔して形成する。
後述するように、アンカーボルトＫによって、補強用繊維強化格子体３を縦横方向に一定の間隔を開けてポイント毎に押さえてコンクリート面１に仮固定する。

【0028】

２）プライマー層形成工程（図４）
この工程は、対象となるコンクリート面１にプライマー層２を形成する工程である。
プライマー層２を形成するには、プライマーを吹き付け塗布、刷毛塗り、ローラ刷毛塗り等の適宜の手段が採用される。

【0029】

この場合、前工程で穿孔した下穴Ｐにもプライマーが一部入り込むため、次の段階で行われる補強用繊維強化格子体の接着取付け工程において、アンカーボルトＫの下穴Ｐへの固着力が増す利点がある。

【0030】

プライマー層２の厚さは、補強用繊維強化格子体３の単位面積当たりの重さやコンクリート面１の荒さ状態を考慮して形成されるが、通常、１ｍｍ〜３ｍｍが採用される。
ここで、プライマー層２を形成するためのプライマー２としては、補強用繊維強化格子体３とコンクリート面１、モルタル４との相溶性を踏まえ界面の強度が十分保証できる材料が用いられる。

【0031】

例えば、プライマーとしては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が、採用される。
本発明のプライマーは、従来のように補強用ＦＲＰ格子材の上から塗布するのとは異なって、コンクリート面１に、直接、塗布するので凹凸が少なく、飛び散りや塗布ムラの心配もなく作業効率もよい。

【0032】

３）補強用繊維強化格子体の接着取付け工程（図５）
この工程は、補強用繊維強化格子体３をコンクリート面１に接着と同時に取り付ける工程である。
この取り付けは、補強用繊維強化格子体３の帯面をアンカーボルトＫで押さえて取り付ける。
前記の下穴形成工程によりコンクリート面１に形成された下穴Ｐに対してアンカーボルトＫを打ち込むことでアンカーボルトＫを固定する。
その際、アンカーボルトＫとアンカーボルトＫの間の部分は、プライマー層２に強く押し付けるようにして密接させる。
コンクリート面１には前工程によりプライマー層２が形成されているので、補強用繊維強化格子体３はコンクリート面１に密接状態で接着される。
この点が本発明の優れた特徴点である。
先述したように、補強用繊維強化格子体３が間隔毎にアンカーボルトＫで固定されており、その間隔部分が撓んでコンクリート面１と帯部の裏面との間に空間ができる現象は生じない。

【0033】

ちなみに従来の補強方法では、補強用繊維強化格子体３の帯部の裏側とコンクリート面１との間に空間Ｓ２（隙間）が生じる。
本発明の補強方法では、このような隙間Ｓ２が生じないため、補強用ＦＲＰ格子材の帯部の裏側とコンクリート面１との間がプライマー層２をして確実に接着される。
この接着強度が補強用繊維強化格子体３の貼り付け強度に寄与する。

【0034】

４）モルタル層形成工程（図６）
この工程は、補強用繊維強化格子体３を埋め込んだモルタル層４を形成するモルタル層形成工程である。
補強用繊維強化格子体３を埋め込むようにしてモルタル層４を形成して増厚するが、このように、モルタル層４を形成するには、コテ塗りや吹き付け手法が採用される。
補強用繊維強化格子体３がコンクリート面１にプライマー層２を介して密接しているため、薄い比較的撓み易い補強用繊維強化格子体３であっても、バタ付くようなことがなく、吹き付けやコテ塗り作業が行い易い。
またコンクリート面１にはプライマー層２が形成されているので、補強用繊維強化格子体３の帯部の端面付近には従来のように、非塗布部分Ｓ１が全く生じない。
またモルタルを打った後も補強用繊維強化格子体３の帯部の裏側とコンクリート面１との間に空間Ｓ２は生じない。
そのため、従来のように、空間に水が溜まって冬場に凍結膨張したクラックが生じるようなことはない。

【0035】

（他の実施の形態）
前述した実施の形態では、下穴形成工程はプライマー層形成工程の前段階で行われていが、この下穴形成工程は、補強用繊維強化格子体３を取り付ける前であればよく、次の、プライマー層形成工程の後の段階で行うことも可能である。
即ち、本発明の補強方法は、図７のように、プライマー層形成工程、下穴形成工程、補強用繊維強化格子体の接着取付け工程、モルタル層形成工程の順に行われる。

【0036】

一方、補強用繊維強化格子体３の帯部の表面は、直接、モルタル４と接しているが、補強用繊維強化格子体３の帯部の裏面がコンクリート面１に密接状態で接着しているため、モルタルが帯部の保持効果を十分発揮できる。

【実施例1】

【0037】

施工する面（コンクリート面）に下穴を縦横に間隔を保って１ｍ^２当たり、６箇所、穿孔した。
コンクリート面１にエポキシ樹脂（プライマー）をロール刷毛で塗布しプライマー２層（平均２ｍｍ）を形成した。
その後、アンカーボルトを使って２０カ所で補強用繊維強化格子体であるＦＲＰグリッドを押さえて仮固定した。
アンカーボルトＫとアンカーボルトＫの間隔の部分もコンクリート面１に密接して接着固定された。
この後、特殊ポリマーセメントモルタルを吹き付け塗布し、ＦＲＰグリッドを埋め込んだ。
２８日後、補強強度が十分なことを確認した。
以上、本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではい。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明のコンクリート面１の補強方法は、プライマー層形成工程の後に補強用繊維強化格子体の接着工程を経るので、補強用繊維強化格子体３とコンクリート面１との密接性が高められる特徴を有するもので、施工後も補強用繊維強化格子体３とコンクリート面１との間に空間が生じることがなく、トンネル内壁、水路底、下水溝、橋脚壁等の広い分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0039】

１…コンクリート面
２…プライマー層
３…補強用繊維強化格子体
３１…縦帯
３２…横帯
４…モルタル層
１０…コンクリート面
２０…プライマー
３０…ＦＲＰ格子材
４０…モルタル
Ｐ…下穴
Ｋ…アンカーボルト
Ｓ１…非塗布部分
Ｓ２…空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】