コンクリート柱の補強工法
【課題】コンクリート柱を太径化することなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つ環境負荷の少ないコンクリート柱の補強工法を提供することにある。
【解決手段】コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成るので、施工後のコンクリート柱が太径化することもなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つセメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物(VOC)が含まれていないため環境負荷を少なくすることができる。
【解決手段】コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成るので、施工後のコンクリート柱が太径化することもなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つセメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物(VOC)が含まれていないため環境負荷を少なくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、既設のコンクリート柱を安全かつ容易に補強することのできるコンクリート柱の補強工法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、コンクリート柱の補強工法は、鉄筋コンクリート巻立て工法、鋼板巻立て工法、FRP巻立て工法、吹付けモルタル工法等が知られている。
例えば、図12に示すように鉄筋コンクリート巻立て工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱1の表面を下地処理し、フーチングにアンカー孔を削孔する。そのアンカー孔に軸方向の縦筋2を立て込む。次に、縦筋2に直交する帯鉄筋3を配筋する。配筋終了後、周囲に型枠を組立てた後、コンクリートを打設し、養生した後に脱枠し、足場を解体する。
【0003】
また、図13に示すように鋼板巻立て工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、コンクリート柱1にアンカー孔を削孔する。足場の一部を解体した後に鋼板4をコンクリート柱1の周囲に取り込む。解体した足場を復旧した後に、鋼板4を取付け、鋼板目地部4aを溶接して一体化する。固定用アンカー5で鋼板を固定した後、エポキシ樹脂またはモルタル6を既設コンクリート柱1と鋼板4の間に注入する。更に、鋼板4の表面に保持塗装7を施工する。根巻きコンクリートを打設、養生後、型枠を脱枠し、足場を解体する。
【0004】
また、図14に示すようなFRP巻立て工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、プライマーを塗布する。更に、FRP用樹脂を下塗りした後、繊維シート8を接着してFRP用樹脂の上塗りと脱泡工程を行う。これら下塗り以降の工程は、必要とされるFRPの層数分繰り返して施工される。その後、紫外線による劣化防止のため、表面に保護塗装9を行う。
【0005】
また、図15に示すような吹付けモルタル工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、帯鉄筋10を組立てる。その上からモルタルを吹き付け、ひび割れ防止のためビニロンメッシュ等の有機繊維シート11を巻立て、その上からモルタル12を吹き付けた後、コテ仕上げを行う。モルタルを養生した後、足場を解体する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の図12に示すような鉄筋コンクリート巻立て工法では、鉄筋を配置した後、厚さ20cm程度のコンクリートを打設するため、補強後のコンクリート柱直径が太くなり、重量が増加してコンクリート柱の基礎へ影響を及ぼす虞れが存在した。
また、図13に示すような鋼板巻立て工法では、鋼板4が重量物であるために、架設に重機が必要となり、狭い場所では施工できず、鋼板4の防蝕のために保護塗装が必要である上に定期的な維持管理が必要とされる。更に、エポキシ樹脂中には揮発性有機化合物(VOC)が含まれており、周辺環境へ悪影響を及ぼすこととなる。
また、図14に示すようなFRP巻立て工法では、FRP用樹脂としてエポキシ樹脂を主に使用し、樹脂中に揮発性有機化合物を含むため、周辺環境へ悪影響を及ぼすこととなる。また、保護塗装9は、定期的な維持管理が必要とされる。
本発明は、上記実情に鑑み施工後のコンクリート柱が太径化することもなく、保護塗装や重機を必要とすることがなく、また、セメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物(VOC)が含まれず環境負荷を少ない工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するために、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成ることを特徴としている。
【0008】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、ビニロン繊維から成ることを特徴としている。
【0009】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、10〜40mmの目合いを有する多軸組布であり、繊維を構成する糸の強度が10cN/dtex以上で且つ、切断伸度が7%以下、引張弾性率が20GPa以上であることを特徴としている。
【0010】
また、本発明において、前記グラウト材注入工程のセメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入法を併用することを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【0012】
本発明では、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成るので、コンクリート柱の径を大きく増すことなく補強することができる。また、施工に際して、有機繊維シートが軽量であり重機等の架設機材が不要であるとともに揮発性有機化合物を含まないので環境を汚染する虞れもない。したがって、店舗や民家に隣接した場所や狭い場所であっても空間を阻害することなくコンクリート柱の補強工事が可能である。
【0013】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、ビニロン繊維から成るので、腐食する虞れがない。また、ビニロン繊維及び保護モルタルは、揮発性有機化合物(VOC)を含まないので周囲環境を汚染する虞れもない。
【0014】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、10〜40mmの目合いを有する多軸組布であり、繊維を構成する糸の強度が10cN/dtex以上で且つ、切断伸度が7%以下、引張弾性率が20GPa以上であるので、軽量であるとともに、種々の方向の応力に対応することができる。
【0015】
また、本発明において、前記グラウト材注入工程のセメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入法を併用するので、グラウト材の充填性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1は、本発明に係るコンクリート柱の補強工法の一実施の形態を示す斜視図である。
【図2】図2は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図3】図3は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図4】図4は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図5】図5は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図6】図6は、同コンクリート柱の補強工法に使用される有機繊維の一例を模式的に示す説明図である。
【図7】図7は、同コンクリート柱の補強工法によって補強されたコンクリート柱供試体を示す説明図である。
【図8】図8は、無補強供試体に100KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図9】図9は、本発明のコンクリート柱の補強工法により繊維補強5層とした供試体に150KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図10】図10は、本発明のコンクリート柱の補強工法により繊維補強10層とした供試体に150KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図11】図11は、せん断ひび割れが発生した時のひずみと荷重の関係を示す図である。
【図12】図12は、従来のコンクリート柱の補強工法の一例を示す説明図である。
【図13】図13は、従来のコンクリート柱の補強工法の別の例を示す説明図である。
【図14】図14は、従来のコンクリート柱の補強工法のその他の例を示す説明図である。
【図15】図15は、従来のコンクリート柱の補強工法のその他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明のコンクリート柱の補強工法は、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから構成されているので、コンクリート柱が太径化することなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つセメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物(VOC)が含まれていないため環境負荷が少ない。
【0018】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係るコンクリート柱の補強工法の一実施の形態を示す斜視図、図2は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図3は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図4は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図5は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。ここで、本発明のコンクリート柱の補強工法は、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから構成されている。
【0019】
下地処理工程は、図1に示すように、コンクリート柱21の表面をサンダー等で削って下地処理を行う。また、場合に応じてコンクリート柱21の周囲に足場を組み立てる。
【0020】
巻き付け工程は、図2に示すように削ったコンクリート柱21の周囲に有機繊維シート22を巻き付ける。有機繊維シート22は、例えば、図6に示すようにビニロン繊維を好適に使用することができる。
有機繊維シート22は、ビニロン繊維の他に、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、超高密度ポリエチレン繊維等の高強度繊維が望ましい。
また、有機繊維シート22は、10〜40mmの目合いを有する多軸組布が望ましい。多軸組布は、多方向に配列された繊維を一枚のシート状に固定した、三軸組布、四軸組布等が使用される。図6に示すのは三軸組布の例で、繊維の方向は、0度、±60度である。更にまた、有機繊維シートを構成する糸の強度が10cN/dtex以上が好ましく、より好ましくは、13cN/dtex以上である。また、切断伸度は7%以下が好ましく、より好ましくは5%以下である。また、引張弾性率(ヤング率)が20GPa以上であることが望ましい。糸(フィラメント糸)の物性については、JIS L1013に記載の方法に基づいて測定する。なお、試験条件は、定速伸長試験機を用い、つかみ間隔は、20cm、引張速度10cm/分とした。
【0021】
ビニロン繊維は、高強度繊維中、唯一の親水性繊維であり、アルカリに対する耐性が良好であり、また、ビニロン繊維から構成された有機繊維シートは、コンクリート柱を良好に補強でき、せん断力により破壊されることを防止する。
【0022】
有機繊維シートを構成する糸条の形態は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸等が有り、マルチフィラメント糸は複数本の連続繊維によって構成される。また、撚りを有するものであっても、無撚のものでもよい。有機繊維シートは、メッシュ状のシートであって、糸条間の間隔が大きいものが好ましい。これは、糸条間にセメントモルタルが入り込み、有機繊維シートとセメントモルタルが一体化するからである。特に、何重にも有機繊維シートを巻いた場合に、セメントモルタルが内部まで入り込み、良好に一体化できる。有機繊維シートとしては、織物、編物、多軸組布等が使用できる。織物は、経糸と緯糸に加え機械方向に対して±45°の方向に糸条を配置した四軸織物が好ましい。編物は、ラッセル編みが好ましい。
多軸組布は、複数本配列させた経線糸に対して特定の角度で斜交、或いは直交する方向に規則的に糸条を積層配列させて、その交点で接着したものである。具体的には、三軸組布、四軸組布が挙げられる。多軸組布は、糸条の交点で接着により一体化しているので、厚み方向に糸条の浮き沈みがなく、シート厚を薄くできると共に、引っ張った際に伸びが殆どなく変形し難い。したがって、コンクリート柱に巻き付けた際の厚さを薄く保持することができる。実施例における有機繊維シートでは、マルチフィラメント糸による三軸組布であり、目合いは20mm、斜交糸の角度は経糸に対して夫々±60°である。また、マルチフィラメント糸の糸物性は、強度15.2cN/dtex、切断伸度4.8%、引張弾性率42GPaであった。
【0023】
グラウト材注入工程では、図3、4に示すように有機繊維シート22の周囲に所定の空隙を有して型枠23を設置し、図外のモルタルポンプや自然流下等によりセメント系無収縮グラウト材24を注入する。
【0024】
次に、以上のように構成された本願発明のコンクリート柱の補強工法によれば、従来の鉄筋コンクリート巻立て工法に比べて約1/10の厚さで済み、補強後のコンクリート柱周辺の空間を有効利用することができる。また、ビニロン繊維は、耐候性に優れると共に、耐薬品性に優れる。更に、ビニロン繊維シートは、軽量であり重機等の架設機材が必要なく、民家に隣接した場所や十分な作業スペースを確保できない狭い場所であっても施工が可能である。また、有機繊維シートにはセメント系無収縮グラウト材を充填するため保護塗装を必要としない。
【0025】
図7は、本発明のコンクリート柱の補強工法によって補強されたコンクリート柱供試体を示す説明図である。供試体は、表1及び図7(b)(c)に示すような構成で3タイプ作製した。
タイプ1は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc45、補強側ctc338、補強部は、ビニロン繊維シート巻立てなし、保護モルタルなしである。
タイプ2は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc45、補強側ctc338、補強部は、ビニロン繊維シート巻立て層数5層、保護モルタルの種類は、太平洋プレユーロックスFSである。
タイプ3は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc45、補強側ctc338、補強部は、ビニロン繊維シート巻立て層数10層、保護モルタルの種類は、太平洋プレユーロックスFS(登録商標)である。
【0026】
【表1】
【0027】
このように構成した供試体に図7(a)に示すような要領で載荷試験をした。また、応力を測定するひずみゲージは、A面に8箇所、B面に8箇所、C面に3箇所、D面に3箇所の全22箇所に貼付した。C面とD面の側面ひずみゲージは、同一箇所に縦、横、斜めの3方向に貼付した。
以上のように構成された供試体に図7(a)に示す要領で載荷した。その荷重と破壊形態は、表2に示すようにタイプ1の場合、曲げ破壊荷重の計算値が213.7KN、せん断破壊荷重の計算値が124.0KN、実測の破壊荷重が260.2KN、破壊形態は、せん断破壊であった。タイプ2の場合、曲げ破壊荷重の計算値が213.7KN、せん断破壊荷重の計算値が201.0KN、実測の破壊荷重が264.1KN、破壊形態は、繊維シート補強部にひび割れが生じたが、せん断破壊に到らず、曲げ破壊であった。タイプ3の場合、曲げ破壊荷重の計算値が213.7KN、せん断破壊荷重の計算値が278.0KN、実測の破壊荷重が266.3KN、破壊形態は、タイプ2と同様に曲げ破壊が先行した。繊維シート補強部のひび割れ発生状況は、5層の繊維シート補強を行ったタイプ2とほぼ同様であった。
【0028】
【表2】
【0029】
次に、供試体に貼付したひずみゲージの測定結果に従って補強効果を検証する。コンクリートに貼付したひずみゲージは、その近傍にひび割れが発生した場合、そのひずみゲージのひずみ値は、大きな変化を示す。図8、9、10は斜めひずみゲージの荷重(KN)−ひずみ量(μ)図を示す。図8は、タイプ1の無補強供試体のA面に100KNまで載荷したものである。図9は、タイプ2の繊維シート補強5層供試体のA面に150KNまで載荷したものである。また、図10は、タイプ3の繊維シート補強10層供試体のA面に150KNまで載荷したものである。
【0030】
また、せん断ひび割れが発生した時のひずみと荷重を図11及び表3に示す。以上の試験結果から、ひび割れ発生荷重は、タイプ1の無補強供試体で72.3KN、タイプ2の繊維シート補強5層供試体で98.6KN、タイプ3の繊維シート補強10層供試体で144.3KNとなった。表3の荷重の小さい方をひび割れ発生荷重とした。タイプ2の繊維シート補強5層供試体のせん断ひび割れ発生荷重は、タイプ1の無補強供試体の約1.4倍、タイプ3の繊維シート補強10層供試体は、無補強供試体の約2.0倍となり、ビニロン繊維シートによる補強の効果を確認することができた。破壊形態は、無補強供試体がせん断破壊となったが、その破壊部を補強した繊維シート補強5層供試体、繊維シート補強10層供試体では、せん断破壊に到らず曲げ破壊となり、破壊形態の変化からもビニロン繊維シートによる補強の効果は明らかである。また、供試体の破壊後、ビニロン繊維からなる糸条間のモルタル充填状況を確認した結果、密実に充填されていた。
【0031】
【表3】
【0032】
なお、上記説明は、ビニロン繊維シートを5層供試体、10層供試体の例について説明したが、これに限ることなく、他の積層数についても同様に効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【0033】
21 コンクリート柱
22 有機繊維シート
23 型枠
24 セメント系無収縮グラウト材
【技術分野】
【0001】
本発明は、既設のコンクリート柱を安全かつ容易に補強することのできるコンクリート柱の補強工法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、コンクリート柱の補強工法は、鉄筋コンクリート巻立て工法、鋼板巻立て工法、FRP巻立て工法、吹付けモルタル工法等が知られている。
例えば、図12に示すように鉄筋コンクリート巻立て工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱1の表面を下地処理し、フーチングにアンカー孔を削孔する。そのアンカー孔に軸方向の縦筋2を立て込む。次に、縦筋2に直交する帯鉄筋3を配筋する。配筋終了後、周囲に型枠を組立てた後、コンクリートを打設し、養生した後に脱枠し、足場を解体する。
【0003】
また、図13に示すように鋼板巻立て工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、コンクリート柱1にアンカー孔を削孔する。足場の一部を解体した後に鋼板4をコンクリート柱1の周囲に取り込む。解体した足場を復旧した後に、鋼板4を取付け、鋼板目地部4aを溶接して一体化する。固定用アンカー5で鋼板を固定した後、エポキシ樹脂またはモルタル6を既設コンクリート柱1と鋼板4の間に注入する。更に、鋼板4の表面に保持塗装7を施工する。根巻きコンクリートを打設、養生後、型枠を脱枠し、足場を解体する。
【0004】
また、図14に示すようなFRP巻立て工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、プライマーを塗布する。更に、FRP用樹脂を下塗りした後、繊維シート8を接着してFRP用樹脂の上塗りと脱泡工程を行う。これら下塗り以降の工程は、必要とされるFRPの層数分繰り返して施工される。その後、紫外線による劣化防止のため、表面に保護塗装9を行う。
【0005】
また、図15に示すような吹付けモルタル工法では、既設コンクリート柱1の周囲に足場を組立てた後、コンクリート柱の表面を下地処理し、帯鉄筋10を組立てる。その上からモルタルを吹き付け、ひび割れ防止のためビニロンメッシュ等の有機繊維シート11を巻立て、その上からモルタル12を吹き付けた後、コテ仕上げを行う。モルタルを養生した後、足場を解体する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の図12に示すような鉄筋コンクリート巻立て工法では、鉄筋を配置した後、厚さ20cm程度のコンクリートを打設するため、補強後のコンクリート柱直径が太くなり、重量が増加してコンクリート柱の基礎へ影響を及ぼす虞れが存在した。
また、図13に示すような鋼板巻立て工法では、鋼板4が重量物であるために、架設に重機が必要となり、狭い場所では施工できず、鋼板4の防蝕のために保護塗装が必要である上に定期的な維持管理が必要とされる。更に、エポキシ樹脂中には揮発性有機化合物(VOC)が含まれており、周辺環境へ悪影響を及ぼすこととなる。
また、図14に示すようなFRP巻立て工法では、FRP用樹脂としてエポキシ樹脂を主に使用し、樹脂中に揮発性有機化合物を含むため、周辺環境へ悪影響を及ぼすこととなる。また、保護塗装9は、定期的な維持管理が必要とされる。
本発明は、上記実情に鑑み施工後のコンクリート柱が太径化することもなく、保護塗装や重機を必要とすることがなく、また、セメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物(VOC)が含まれず環境負荷を少ない工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するために、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成ることを特徴としている。
【0008】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、ビニロン繊維から成ることを特徴としている。
【0009】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、10〜40mmの目合いを有する多軸組布であり、繊維を構成する糸の強度が10cN/dtex以上で且つ、切断伸度が7%以下、引張弾性率が20GPa以上であることを特徴としている。
【0010】
また、本発明において、前記グラウト材注入工程のセメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入法を併用することを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【0012】
本発明では、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成るので、コンクリート柱の径を大きく増すことなく補強することができる。また、施工に際して、有機繊維シートが軽量であり重機等の架設機材が不要であるとともに揮発性有機化合物を含まないので環境を汚染する虞れもない。したがって、店舗や民家に隣接した場所や狭い場所であっても空間を阻害することなくコンクリート柱の補強工事が可能である。
【0013】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、ビニロン繊維から成るので、腐食する虞れがない。また、ビニロン繊維及び保護モルタルは、揮発性有機化合物(VOC)を含まないので周囲環境を汚染する虞れもない。
【0014】
また、本発明において、前記巻き付け工程の有機繊維シートは、10〜40mmの目合いを有する多軸組布であり、繊維を構成する糸の強度が10cN/dtex以上で且つ、切断伸度が7%以下、引張弾性率が20GPa以上であるので、軽量であるとともに、種々の方向の応力に対応することができる。
【0015】
また、本発明において、前記グラウト材注入工程のセメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入法を併用するので、グラウト材の充填性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図1は、本発明に係るコンクリート柱の補強工法の一実施の形態を示す斜視図である。
【図2】図2は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図3】図3は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図4】図4は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図5】図5は、同コンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。
【図6】図6は、同コンクリート柱の補強工法に使用される有機繊維の一例を模式的に示す説明図である。
【図7】図7は、同コンクリート柱の補強工法によって補強されたコンクリート柱供試体を示す説明図である。
【図8】図8は、無補強供試体に100KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図9】図9は、本発明のコンクリート柱の補強工法により繊維補強5層とした供試体に150KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図10】図10は、本発明のコンクリート柱の補強工法により繊維補強10層とした供試体に150KNまで載荷した場合の歪み量を示す荷重−ひずみ図である。
【図11】図11は、せん断ひび割れが発生した時のひずみと荷重の関係を示す図である。
【図12】図12は、従来のコンクリート柱の補強工法の一例を示す説明図である。
【図13】図13は、従来のコンクリート柱の補強工法の別の例を示す説明図である。
【図14】図14は、従来のコンクリート柱の補強工法のその他の例を示す説明図である。
【図15】図15は、従来のコンクリート柱の補強工法のその他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明のコンクリート柱の補強工法は、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから構成されているので、コンクリート柱が太径化することなく、保護塗装や重機を必要とすることなく、且つセメント系無収縮グラウト材には揮発性有機化合物(VOC)が含まれていないため環境負荷が少ない。
【0018】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係るコンクリート柱の補強工法の一実施の形態を示す斜視図、図2は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図3は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図4は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図、図5は本発明のコンクリート柱の補強工法の一工程を示す説明図である。ここで、本発明のコンクリート柱の補強工法は、コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから構成されている。
【0019】
下地処理工程は、図1に示すように、コンクリート柱21の表面をサンダー等で削って下地処理を行う。また、場合に応じてコンクリート柱21の周囲に足場を組み立てる。
【0020】
巻き付け工程は、図2に示すように削ったコンクリート柱21の周囲に有機繊維シート22を巻き付ける。有機繊維シート22は、例えば、図6に示すようにビニロン繊維を好適に使用することができる。
有機繊維シート22は、ビニロン繊維の他に、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維、超高密度ポリエチレン繊維等の高強度繊維が望ましい。
また、有機繊維シート22は、10〜40mmの目合いを有する多軸組布が望ましい。多軸組布は、多方向に配列された繊維を一枚のシート状に固定した、三軸組布、四軸組布等が使用される。図6に示すのは三軸組布の例で、繊維の方向は、0度、±60度である。更にまた、有機繊維シートを構成する糸の強度が10cN/dtex以上が好ましく、より好ましくは、13cN/dtex以上である。また、切断伸度は7%以下が好ましく、より好ましくは5%以下である。また、引張弾性率(ヤング率)が20GPa以上であることが望ましい。糸(フィラメント糸)の物性については、JIS L1013に記載の方法に基づいて測定する。なお、試験条件は、定速伸長試験機を用い、つかみ間隔は、20cm、引張速度10cm/分とした。
【0021】
ビニロン繊維は、高強度繊維中、唯一の親水性繊維であり、アルカリに対する耐性が良好であり、また、ビニロン繊維から構成された有機繊維シートは、コンクリート柱を良好に補強でき、せん断力により破壊されることを防止する。
【0022】
有機繊維シートを構成する糸条の形態は、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸等が有り、マルチフィラメント糸は複数本の連続繊維によって構成される。また、撚りを有するものであっても、無撚のものでもよい。有機繊維シートは、メッシュ状のシートであって、糸条間の間隔が大きいものが好ましい。これは、糸条間にセメントモルタルが入り込み、有機繊維シートとセメントモルタルが一体化するからである。特に、何重にも有機繊維シートを巻いた場合に、セメントモルタルが内部まで入り込み、良好に一体化できる。有機繊維シートとしては、織物、編物、多軸組布等が使用できる。織物は、経糸と緯糸に加え機械方向に対して±45°の方向に糸条を配置した四軸織物が好ましい。編物は、ラッセル編みが好ましい。
多軸組布は、複数本配列させた経線糸に対して特定の角度で斜交、或いは直交する方向に規則的に糸条を積層配列させて、その交点で接着したものである。具体的には、三軸組布、四軸組布が挙げられる。多軸組布は、糸条の交点で接着により一体化しているので、厚み方向に糸条の浮き沈みがなく、シート厚を薄くできると共に、引っ張った際に伸びが殆どなく変形し難い。したがって、コンクリート柱に巻き付けた際の厚さを薄く保持することができる。実施例における有機繊維シートでは、マルチフィラメント糸による三軸組布であり、目合いは20mm、斜交糸の角度は経糸に対して夫々±60°である。また、マルチフィラメント糸の糸物性は、強度15.2cN/dtex、切断伸度4.8%、引張弾性率42GPaであった。
【0023】
グラウト材注入工程では、図3、4に示すように有機繊維シート22の周囲に所定の空隙を有して型枠23を設置し、図外のモルタルポンプや自然流下等によりセメント系無収縮グラウト材24を注入する。
【0024】
次に、以上のように構成された本願発明のコンクリート柱の補強工法によれば、従来の鉄筋コンクリート巻立て工法に比べて約1/10の厚さで済み、補強後のコンクリート柱周辺の空間を有効利用することができる。また、ビニロン繊維は、耐候性に優れると共に、耐薬品性に優れる。更に、ビニロン繊維シートは、軽量であり重機等の架設機材が必要なく、民家に隣接した場所や十分な作業スペースを確保できない狭い場所であっても施工が可能である。また、有機繊維シートにはセメント系無収縮グラウト材を充填するため保護塗装を必要としない。
【0025】
図7は、本発明のコンクリート柱の補強工法によって補強されたコンクリート柱供試体を示す説明図である。供試体は、表1及び図7(b)(c)に示すような構成で3タイプ作製した。
タイプ1は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc45、補強側ctc338、補強部は、ビニロン繊維シート巻立てなし、保護モルタルなしである。
タイプ2は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc45、補強側ctc338、補強部は、ビニロン繊維シート巻立て層数5層、保護モルタルの種類は、太平洋プレユーロックスFSである。
タイプ3は、せん断補強筋ピッチが無補強側ctc45、補強側ctc338、補強部は、ビニロン繊維シート巻立て層数10層、保護モルタルの種類は、太平洋プレユーロックスFS(登録商標)である。
【0026】
【表1】
【0027】
このように構成した供試体に図7(a)に示すような要領で載荷試験をした。また、応力を測定するひずみゲージは、A面に8箇所、B面に8箇所、C面に3箇所、D面に3箇所の全22箇所に貼付した。C面とD面の側面ひずみゲージは、同一箇所に縦、横、斜めの3方向に貼付した。
以上のように構成された供試体に図7(a)に示す要領で載荷した。その荷重と破壊形態は、表2に示すようにタイプ1の場合、曲げ破壊荷重の計算値が213.7KN、せん断破壊荷重の計算値が124.0KN、実測の破壊荷重が260.2KN、破壊形態は、せん断破壊であった。タイプ2の場合、曲げ破壊荷重の計算値が213.7KN、せん断破壊荷重の計算値が201.0KN、実測の破壊荷重が264.1KN、破壊形態は、繊維シート補強部にひび割れが生じたが、せん断破壊に到らず、曲げ破壊であった。タイプ3の場合、曲げ破壊荷重の計算値が213.7KN、せん断破壊荷重の計算値が278.0KN、実測の破壊荷重が266.3KN、破壊形態は、タイプ2と同様に曲げ破壊が先行した。繊維シート補強部のひび割れ発生状況は、5層の繊維シート補強を行ったタイプ2とほぼ同様であった。
【0028】
【表2】
【0029】
次に、供試体に貼付したひずみゲージの測定結果に従って補強効果を検証する。コンクリートに貼付したひずみゲージは、その近傍にひび割れが発生した場合、そのひずみゲージのひずみ値は、大きな変化を示す。図8、9、10は斜めひずみゲージの荷重(KN)−ひずみ量(μ)図を示す。図8は、タイプ1の無補強供試体のA面に100KNまで載荷したものである。図9は、タイプ2の繊維シート補強5層供試体のA面に150KNまで載荷したものである。また、図10は、タイプ3の繊維シート補強10層供試体のA面に150KNまで載荷したものである。
【0030】
また、せん断ひび割れが発生した時のひずみと荷重を図11及び表3に示す。以上の試験結果から、ひび割れ発生荷重は、タイプ1の無補強供試体で72.3KN、タイプ2の繊維シート補強5層供試体で98.6KN、タイプ3の繊維シート補強10層供試体で144.3KNとなった。表3の荷重の小さい方をひび割れ発生荷重とした。タイプ2の繊維シート補強5層供試体のせん断ひび割れ発生荷重は、タイプ1の無補強供試体の約1.4倍、タイプ3の繊維シート補強10層供試体は、無補強供試体の約2.0倍となり、ビニロン繊維シートによる補強の効果を確認することができた。破壊形態は、無補強供試体がせん断破壊となったが、その破壊部を補強した繊維シート補強5層供試体、繊維シート補強10層供試体では、せん断破壊に到らず曲げ破壊となり、破壊形態の変化からもビニロン繊維シートによる補強の効果は明らかである。また、供試体の破壊後、ビニロン繊維からなる糸条間のモルタル充填状況を確認した結果、密実に充填されていた。
【0031】
【表3】
【0032】
なお、上記説明は、ビニロン繊維シートを5層供試体、10層供試体の例について説明したが、これに限ることなく、他の積層数についても同様に効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【0033】
21 コンクリート柱
22 有機繊維シート
23 型枠
24 セメント系無収縮グラウト材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、
削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、
前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成ることを特徴とするコンクリート柱の補強工法。
【請求項2】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートは、ビニロン繊維から成ることを特徴とする請求項1に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項3】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートは、10〜40mmの目合いを有する多軸組布であることを特徴とする請求項1または2に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項4】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートを構成する糸の強度が10cN/dtex以上で且つ、切断伸度が7%以下、引張弾性率が20GPa以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項5】
前記グラウト材注入工程において、セメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入を併用することを特徴とする請求項1〜4の何れか1に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項1】
コンクリート柱の表面を削る下地処理工程と、
削ったコンクリート柱の周囲に有機繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、
前記有機繊維シートの周囲に所定の空隙を有して型枠を設置し、セメント系無収縮グラウト材を注入するグラウト材注入工程とから成ることを特徴とするコンクリート柱の補強工法。
【請求項2】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートは、ビニロン繊維から成ることを特徴とする請求項1に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項3】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートは、10〜40mmの目合いを有する多軸組布であることを特徴とする請求項1または2に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項4】
前記巻き付け工程において、有機繊維シートを構成する糸の強度が10cN/dtex以上で且つ、切断伸度が7%以下、引張弾性率が20GPa以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1に記載のコンクリート柱の補強工法。
【請求項5】
前記グラウト材注入工程において、セメント系無収縮グラウト材は、加圧注入法で注入すること、または真空注入を併用することを特徴とする請求項1〜4の何れか1に記載のコンクリート柱の補強工法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2012−184566(P2012−184566A)
【公開日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−47304(P2011−47304)
【出願日】平成23年3月4日(2011.3.4)
【出願人】(000237134)株式会社富士ピー・エス (20)
【出願人】(000004503)ユニチカ株式会社 (1,214)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年9月27日(2012.9.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年3月4日(2011.3.4)
【出願人】(000237134)株式会社富士ピー・エス (20)
【出願人】(000004503)ユニチカ株式会社 (1,214)
【Fターム(参考)】
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