コンクリートの補修・調査
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11/04/1999

注入工法によるコンクリートのひび割れ補修について

コンクリート構造物に生じた「ひび割れ」「浮き」補修のための注入工法に対する弊社の考えです。
弊社がひび割れ注入プラグ「アングルCプラグ」の開発に至った経緯でもあります。

再補修の容易な補修工法
コンクリート構造物の補修は、その耐用年数の間、繰り返し何度でも行うことが可能となる工法を採用すべきと考えます。
 民間のコンクリート構造物は別にして、重要なトンネルや橋梁、発電設備などの公共構造物は、事実上、日常生活上の必須物となっていて、一時もその用途を中止する訳にはいかず、又現実に場所的な問題で作り直しが困難なものが多いと思われます。ということは、技術革新により代替機能施設が出来る迄百年以上の時間オーダーで、構造物を維持し機能を果たさせる必要があります。構造物の劣化は必ず補修したその近辺の弱点部に再度起きますので(コンクリートの劣化は偶然で起きるものではなく、経年に伴う物理現象上の必然の結果として起きるものなので、・・・
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補修の目的を明確にする
補修の目的を、1)構造物の強度の回復を図る 2)構造物の水密性や密実性の回復によって劣化の進行速度を落とす 3)美観の回復 のように分類し、その目的別に補修の方法を変えるべきと考えます。
 鉄筋コンクリートの構造計算は、コンクリートの引っ張り強度は無視し、コンクリート構造内に生ずる曲げ引っ張り力は全部鉄筋に受け持たせるという前提によっています。コンクリートには許容せん断応力度が規定されておりますが、これはせん断力が大きい部分の主応力方向の斜め引っ張り応力に対処するためであります。せん断力への対処のために斜め引っ張り鉄筋配置の配慮をしても、尚せんだん応力度に制限があるのは、それだけ斜め引っ張り応力が構造物にとって危険であり、構造物の断面増で対処する、即ちコンクリート材料自体の強度をある程度期待するためと思われます。従って、構造物の部位によってはコンクリート自体が持つある程度の引張強度が期待される場合もあると考えられます。
 コンクリートには施工時や常時の段階で、大小のひび割れや浮きが生じますが、その約90%程度はコンクリートの乾燥収縮を原因とするもので、・・・
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クラックへの水の浸透を前提にした補修工法の選択
屋外のコンクリート構造物の補修方法は、ひび割れ内部への水の浸透を前提とした工法を採用すべきであると考えます。
 樹脂系のひび割れ注入材は、エポキシ系・アクリル系にかかわらず、施工部位が完全に乾燥し、水分が無いことを求めるものがあります。屋外のコンクリート構造物では、クラック内部まで完全に乾燥させることが困難な場合が多いため、樹脂系注入材を使用する場合は親水性のものを採用すべきです。

大量注入も可能な工法
ひび割れ注入工法は、例えば「浮き」のように内部に空隙がある場合、実際に注入量を無制限とするかは別としても、原理的には注入口から大量に注入が可能な方法であるべきと考えます。
  弊社での過去のコンクリート構造物に対する現場注入経験によると、一つの微細なひび割れ注入口から思いがけず何リットルも大量に注入材が注入されることがあります。これはコンクリート躯体内部に打設時点で最初から幾つかの欠陥空間が発生しており、しかもそれらが内部ひび割れでつながっているために、注入によって、それら内部空間が満たされるからと思われます。このような現象の存在を考えると、実際には経済的理由等で注入量を制限することはあっても、原理的には注入装置や注入材料での制限はあるべきではないと考えます。

母材と類似の注入材の使用
補修材は、外部環境条件の下で、母体材料と出来るだけ類似した物理性状をもつものとすべきであると考えます。
 例えば、コンクリ−トは明らかに発泡スチロ−ルよりも強いでしょう。しかしながら、仮に発泡スチロ−ル製品が破損した場合に、コンクリ−トで補修する(仮に可能であるとして)ことは、良い方法ではありません。又、強力な瞬間強力接着剤で補修することも良い方法ではありません。それは、温度変化や外部力の下で、母体と補修材の物理定数が違いすぎて、補修部位が応力集中部位となって新たな欠陥発生部位となり、母体材料のみから成り立っていた場合には想定していなかった破損が始まると考えられるからです。一番良い方法は母体と同じ材料で修復することです。

作業者に優しい補修工法
補修工法は、作業者の健康を考えた工法、職人が汚れないで作業できる工法に改良してゆくべきと考えます。
 建設業の地位を高めるため、可能な限り、シンナー等の健康に影響の有る有機溶剤を使わない工法、汚れ作業を伴わない補修工法に変わってゆくべきです。

セメントスラリーの注入は簡単
樹脂注入工法に比べてセメントスラリー注入工法の方が注入材が入り難いというのは誤りです。
 注入用セメント粒子寸法は数ミクロンですので、少なくとも0.1mm程度のひび割れ隙間幅を対象とする場合は、一度注入口から入った限りは、注入難易度は粘性係数だけによるのであり、粘性係数の低いセメント系注入材の方が入り易いのです。従来、セメント注入工法の方が入りにくいといわれていた理由は、ドリル穿孔による注入口部の切片剥離部からの流入に難があったのです。

セメント系注入材採用時の注意
仮に、セメント系注入工法を採用する場合には、注入材供給中に、スラリー内でセメント粒子の分離が生じない原理となっているか注意すべきです。
 補修材として無機系の粒子を使用する場合は、放っておけば当然粒子は分離沈殿しますので、分離しない機構で注入することが必要です。

ティーアンド日本メンテ開発株式会社