JP7808804B2 - 吹付法枠工法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、型枠が不要な吹付法枠工法に関する。

道路や造成地等の法面を補強する工法の一つに、法面に金網などの網状体を敷設した後、この網状体上において、例えば平面視格子状に配した鉄筋を組立枠によって適宜高さに保持し、これらの鉄筋および組立枠にセメント含有物（モルタルまたはコンクリート）を吹き付けて断面が欠円状の法枠を構築する吹付法枠工法がある（特許文献１）。この工法は、法枠を容易に法面に形成することができる等の利点を有する。

特開２００３－２１３６９３号公報

しかし、上記工法により構築した法枠において、モルタルやコンクリートの部分が劣化してもある程度の修復は可能であるが、鉄筋が錆びる等して劣化した場合の修復は困難であり、このことが法枠の長寿命化を妨げる要因となっている。

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、法枠の長寿命化に資する吹付法枠工法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る吹付法枠工法は、型枠を用いない吹付法枠工法であって、長尺状の鉄筋代替材と、鉄筋代替材を上下２段に保持した組立枠とにセメント含有物を吹き付けて、鉄筋代替材が延びる方向に対し直交する方向の縦断面図の上縁が上に凸のアーチをなすかまぼこ型の法枠を構築し、前記鉄筋代替材は、炭素繊維強化プラスチック製であり、公称直径９．０ｍｍ以上、公称断面積６３．０ｍｍ ^２ 以上を有し、長さ３０００ｍｍ、幅３５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍのかまぼこ型となるように硬化させる設計基準強度を１８Ｎ／ｍｍ ^２ としたモルタル内に、その頂点から下方に５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置に軸心がくるように補強材を配置して構成した試験体を用いる正曲げ方向試験、負曲げ方向試験の両方において、補強材として前記鉄筋代替材を用いた場合には、せん断破壊より曲げ破壊が先行し、補強材として前記鉄筋代替材を用いた場合と異形鉄筋（ＳＤ２９５、Ｄ１０）を用いた場合とを比較すると、曲げ破壊に至るまでの最大荷重は前者が大きく、曲げ破壊時のモルタルのひび割れ幅は前者が小さくなる（請求項１）。

上記吹付法枠工法において、前記鉄筋代替材は、複数の繊維強化プラスチックの繊維束を一体化して構成してあってもよい（請求項２）。

上記吹付法枠工法において、前記鉄筋代替材は、組紐状に交差させた前記繊維束を含んでもよい（請求項３）。

上記吹付法枠工法において、一体化した複数の前記繊維束につき、前記繊維束相互の拘束を部分的に緩和し、法面の凹凸に対応するように前記鉄筋代替材を変形させてもよい（請求項４）。

上記吹付法枠工法において、前記拘束の緩和は、前記鉄筋代替材に外力又は熱を加えることにより行ってもよい（請求項５）。

上記吹付法枠工法において、前記かまぼこ型の法枠の鉄筋代替材が延びる方向に対し直交する方向の縦断面の幅が３５０ｍｍ、高さが１５０ｍｍであり、上下２段の鉄筋代替材はそれぞれ、法枠の頂点から下方に５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置に軸心がくるように配置してもよい（請求項６）。

上記吹付法枠工法において、前記鉄筋代替材の表面に粒状体を固着してあってもよい（請求項７）。

上記吹付法枠工法において、法枠の枠内に植生基材を配してもよい（請求項８）。

本願発明では、法枠の長寿命化に資する吹付法枠工法が得られる。

すなわち、本願の各請求項に係る発明の吹付法枠工法では、鉄筋代替材に劣化し難い材料を用いることにより、法枠の長寿命化を図ることができる。

繊維強化プラスチックは酸化と無縁で錆や腐食が発生しない材料であるところ、この繊維強化プラスチックを鉄筋代替材に用いる請求項２に係る発明の吹付法枠工法では、鉄筋代替材が優れた耐久性を備えたものとなり、上記長寿命化を確たるものとすることができる。また、繊維強化プラスチックは軽量かつ強靭な材料でもあるので、本工法では、鉄筋と同等の強度を鉄筋代替材に付与しながら、その運搬や設置等を低労力で行うことも可能となる。

請求項３に係る発明の吹付法枠工法では、組紐状の繊維束によって鉄筋代替材の表面に凹凸が出るようにすれば鉄筋代替材とセメント含有物との付着性（引抜抵抗性）を向上させることができる、組紐状に交差させた繊維束を構成する繊維の引張強度を十分に引き出すことができる、といったメリットがある。

請求項４に係る発明の吹付法枠工法では、法面の凹凸に対応するように鉄筋代替材を変形させるので、構築する法枠の形状の適切化が容易となる。

請求項５に係る発明の吹付法枠工法では、法面の凹凸状況等を見ながら鉄筋代替材の適宜の部分に外力又は熱を加えて変形させればよく、鉄筋代替材の形状を法面の凹凸に対応させるのが容易となる。

炭素繊維強化プラスチックは切削性に優れるところ、鉄筋代替材を炭素繊維強化プラスチック製とする請求項１に係る発明の吹付法枠工法では、現場で鉄筋代替材を最適な長さに切断することが容易となり、作業性の向上を図ることができる。

請求項７に係る発明の吹付法枠工法では、鉄筋代替材の表面に固着した粒状体により、鉄筋代替材とセメント含有物との付着性（引抜抵抗性）を向上させることができる。

請求項８に係る発明の吹付法枠工法では、構築する法枠の断面をかまぼこ型としてあり、表流水の排水性に優れ枠内に滞水し難い法枠が得られ、しかもこの法枠は、形状上、成長した植物によって覆われ易いため、特に植生成立後には景観性に優れたものとなる。

本発明の一実施の形態に係る吹付法枠工法の説明図である。 （Ａ）は鉄筋代替材の評価試験の説明図、（Ｂ）は評価試験に用いた試験体の説明図、（Ｃ）は評価試験に用いた計測機器の設置位置を示す説明図である。

本発明の実施の形態について以下に説明する。

図１に示す吹付法枠工法は、予め整備された法面Ｎに敷設された網状体１上において、鉄筋代替材２及び組立枠３に適切なかぶり厚を確保しながらセメント含有物４を吹き付けて断面が欠円状（略半円状）で平面視格子状の法枠（鉄筋代替材２を内包し鉄筋代替材２が延びる方向に対し直交する方向の縦断面図の上縁が上に凸のアーチをなす膨出体）５を構築した後、法枠５の各枠内に植生基材６を配し、緑化を図るものである。

斯かる吹付法枠工法では、構築する法枠５の断面を欠円状とすることにより、表流水（法面Ｎ上を流れる水）の排水性に優れ枠内に滞水し難い法枠５が得られ、しかもこの法枠５は、形状上、成長した植物によって覆われ易いため、特に植生成立後には景観性に優れたものとなる。

ここで、網状体１としては、例えばＪＩＳ Ｇ ３５５２菱形金網（線径２ｍｍ、網目寸法５０ｍｍ）のような金網を用いることができる。

鉄筋代替材２及び組立枠３の構成、数や配置等は、構築しようとする法枠５に応じて適宜に決定すればよい。図１の例では、組立枠３が、２本の鉄筋代替材２を地面から浮かせた状態で上下２段に保持するようにしてあり、この保持に際して、適宜の結束材等を用いて鉄筋代替材２を組立枠３に固定してもよい。なお、組立枠３としては、例えば日本植生株式会社製の製品名ガッテンダー、ダイザー、テトライザー（いずれも線径５ｍｍ）等を用いることができる。

セメント含有物４は、構築しようとする法枠５に対応するモルタル、コンクリート等を用いればよく、混合する細骨材やセメント等はＪＩＳ規格に適合した標準品を用いることが考えられる。

植生基材６は、法枠５の枠内で行おうとする植生（緑化）の内容に応じた材料を適宜選択して用いればよく、例えば、土壌、有機質材、保水材（土壌改良材）などと芝草、野草、低木類等の種子とを混合してなるものを用いることができる。

その他、網状体１における適宜の箇所には網状体１を固定するための主アンカー及び補助アンカーを打設し、平面視において鉄筋代替材２が交差する箇所には適宜の結束線により鉄筋代替材２が結束される交点アンカーを打設する（いずれも図示していない）。これらのアンカーは、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３１１２の棒鋼を切断加工したものであり、主アンカーとしては直径１６ｍｍ、長さ４００ｍｍのもの、補助アンカーとしては直径９ｍｍ、長さ２００ｍｍのもの、交点アンカーとしては直径１６ｍｍ、長さ４００ｍｍまたは７５０ｍｍのものを用いることができる。

そして、上記従来の吹付法枠工法では鉄筋を用いているが、本工法では鉄筋ではなく鉄筋代替材２を用いるのであり、この点が本工法の特徴の一つである。以下、鉄筋代替材２について説明する。

まず、構築した法枠５の長寿命化を図るという観点からは、鉄筋代替材２に劣化し難い材料を用いるのが好ましい。そうした材料としては、鉄筋とは異なり、酸化と無縁で錆や腐食が発生しない材料である繊維強化プラスチックが挙げられる。繊維強化プラスチックを鉄筋代替材２に用いれば、鉄筋代替材２が優れた耐久性を備えたものとなり、上記長寿命化を確たるものとすることができる。また、繊維強化プラスチックは軽量かつ強靭な材料でもあるので、鉄筋と同等の強度を鉄筋代替材２に付与しながら、その運搬や設置等を低労力で行うことも可能となる。鉄筋代替材２の軽量化による施工性の向上は、特に急峻な法面Ｎにおいてそのメリットがとても大きいものとなる。

そして、鉄筋代替材２は、複数の繊維強化プラスチックの繊維束を一体化して構成することが考えられる。繊維束は、繊維強化プラスチックの複数の繊維（ファイバー、フィラメント）を無撚で束ねたものでも、撚り合わせて束ねたものでもよい。また、複数の繊維束を一体化する方法も、組紐状（例えば八つ打ち状）に交差させる、撚り合わせる、といった適宜の手段を採用可能であり、内層、外層の二層構造となるように複数の繊維束を組み合わせて一体化するようにしてもよい。繊維束を構成する繊維の数及び繊維束の数は特に限定されない。

特に、組紐状に交差させた複数の繊維束によって鉄筋代替材２の表面に凹凸が出るようにすれば鉄筋代替材２とセメント含有物との付着性（引抜抵抗性）を向上させることができる、組紐状に交差させた繊維束を構成する繊維の引張強度を十分に引き出すことができる、といったメリットがある。

また、一体化した複数の繊維束につき、繊維束相互の拘束を部分的に緩和し、法面Ｎの凹凸に対応するように鉄筋代替材２を変形させるようにすれば、構築する法枠５の形状の適切化が容易となる。

繊維束相互の拘束の緩和は、鉄筋代替材２に外力（例えば曲げを加えるような外力）を加える、あるいは熱を加える（例えばバーナーで炙る）ことにより行うことが考えられ、この場合、法面Ｎの凹凸状況等を見ながら鉄筋代替材２の適宜の部分に外力又は熱を加えて変形させることにより、鉄筋代替材２の形状を法面Ｎの凹凸に対応させるのが容易となる。より具体的には、一部の繊維束どうしを部分的に剥離させる、一部の繊維束のみを塑性変形させるといった方法により、鉄筋代替材２の弾性復元力を部分的に低下させれば、鉄筋代替材２を法面Ｎの凹凸に対応する形状に維持するのが容易となるのであり、この場合、弾性復元力が低下した後の鉄筋代替材２が十分な引張強度、弾性係数等、構築後の法枠５の維持に必要な特性を有するように、弾性復元力を低下させる前の鉄筋代替材２につき、例えば繊維の太さや繊維束の径を大きくしておく、用いる繊維束の本数を多くしておく、といった措置をとっておくことが考えられる。

鉄筋代替材２に用いる繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂、繊維やその製造方法は、得られる鉄筋代替材２に必要な性能が付与される限り特に限定されないのであり、サイジング剤やカップリング剤などで処理してあってもよい。ここで、マトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）、熱可塑性樹脂（例えばメチルメタアクリレート）の何れでもよいが、上記のように、熱を加えることにより繊維束相互の拘束の緩和を図ろうとする場合には熱可塑性樹脂を用いてあるのが好ましい。

鉄筋代替材２を炭素繊維強化プラスチック製とすれば、炭素繊維強化プラスチックは切削性に優れるため、現場で鉄筋代替材２を最適な長さに切断することが容易となり、作業性の向上を図ることができる。また、用いる炭素繊維（フィラメント）としては、例えば、フィラメント数１２０００、繊度８００ｔｅｘ、引張強度５１００ＭＰａ、引張弾性率２４５ＧＰａ、伸度２．１％、密度１．７８ｇ／ｃｍ^３ のものを用いることが考えられ、この場合、鉄筋代替材２に、鉄筋に近いヤング係数（例えば１５００００Ｎ／ｍｍ^２ 以上のヤング係数）と、鉄筋（ＳＤ２９５Ａ）の２．６倍以上の引張強度（例えば約２０００Ｎ／ｍｍ^２ ）とを持たせつつ、重量を鉄筋の１／５程度に軽量化可能であることを本発明者らは確認している。

そして、鉄筋代替材２の表面に砂等の粒状体を接着等により固着すれば、鉄筋代替材とセメント含有物との付着性（引抜抵抗性）を向上させることができる。粒状体は、上記付着性等を考慮して適宜の粒子径等を有するものを選択して用いればよく、また、固着方法も特に限定されないが、鉄筋代替材２の表面全体に略均一に粒状体を固着させてあるのが好ましい。

以下、鉄筋代替材２を評価するために行った試験について説明する。

（試験体）
試験体として、３種類の試験体（１）～（３）を用意し、いずれの試験体も、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、長さ３０００ｍｍ、幅３５０ｍｍ、厚さ（高さ）１５０ｍｍのかまぼこ型となるように硬化させたモルタル内に、その上縁から５０ｍｍ、１００ｍｍの位置に補強材を内包させて構成した。

各試験体に用いたモルタルの配合は表１のとおりであり、設計基準強度は１８Ｎ／ｍｍ^２ とした。

補強材として、鉄筋（ＳＤ２９５、Ｄ１０）と、２種類の砂付き仕様のＣＦＲＰ組紐ロッド（いずれも鉄筋代替材２に該当）とを用意し、試験体（１）には補強材として鉄筋を用い、試験体（２）には補強材としてＣＦＲＰ組紐ロッド（ファイベックス株式会社製の品番ＲＣ７Ｓ）を用い、試験体（３）には補強材としてＣＦＲＰ組紐ロッド（ファイベックス株式会社製の品番ＲＣ９Ｓ）を用いた。試験体（２）、（３）では、載荷試験時に抜けが生じないように端部に定着用ロッド（ＲＣ７Ｓ）を設置した。鉄筋と２種類のＣＦＲＰ組紐ロッドの仕様は表２、表３のとおりである。

（載荷方法）
図２（Ａ）に示すように、支間２５００ｍｍの単純支持構造とし、５００ｍｍを等曲げ区間とした。荷重載荷は、単調載荷及び繰り返し載荷の２ケースとした。繰り返し荷重の荷重値は、３．０ｋＮまで１．０ｋＮ刻みの段階載荷とし、３．０ｋＮを超えてからは破壊まで単調載荷とした。試験では、モルタルひずみが３５００μ前後で圧壊となると想定した。

また、図２（Ａ）に示すように、各試験体につき、主として法肩崩壊を想定した正曲げ方向試験（湾曲面を上側に向けた状態での試験）と、主として法面中間崩壊を想定した負曲げ方向試験（湾曲面を下側に向けた状態での試験）とを行った。

（測定項目）
測定項目は、下の五つである。
１）載荷荷重：万能試験機及びロードセルの値による
２）補強材ひずみ：図２（Ｃ）に示すように、試験体に内容させる補強材の上下各５か所に歪ゲージを設置して計測した
３）コンクリートひずみ：図２（Ｃ）に示すように、コンクリート上面中央に歪みゲージを設置して計測した
４）変位（支間中央）：両側の支点と中央とに変位計を設置して計測した
５）ひび割れ幅：ひび割れが生じた直後にひび割れ箇所にπゲージを設置して計測した

（材料試験結果）
載荷試験時におけるモルタル強度及び弾性係数の試験結果は、材齢１９日、弾性係数Ｅｃ＝２１４００Ｎ／ｍｍ^２ 、圧縮強度ｆ‘ｃｋ＝３８．６Ｎ／ｍｍ^２ 、引張強度ｆｔ＝３．６Ｎ／ｍｍ^２ 、終局ひずみεｃｕ＝３０００μであった。

（補強材の強度及び弾性係数）
載荷試験に用いた補強材の強度及び弾性係数の試験結果は表４のとおりである。

（載荷試験結果）
載荷試験の結果を表５に示す。

上記試験結果より、鉄筋代替材２が鉄筋と同等あるいはそれ以上の機能を発揮し、鉄筋の代わりに使用できるものであることが理解される。

なお、本発明は、上記の実施の形態に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々に変形して実施し得ることは勿論である。例えば、以下のような変形例を挙げることができる。

法枠５は平面視格子状に限らず、他の形状を呈するものでもよい。また、法枠５の各枠内の緑化が不要な場合、緑化工の代わりに保護工（例えば硬化材の吹付け、砕石等の間詰材の充填）を行うようにしてもよい。

なお、本明細書で挙げた変形例どうしを適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。

１ 網状体
２ 鉄筋代替材
３ 組立枠
４ セメント含有物
５ 法枠
６ 植生基材
Ｎ 法面

Claims (8)

1. 型枠を用いない吹付法枠工法であって、長尺状の鉄筋代替材と、鉄筋代替材を上下２段に保持した組立枠とにセメント含有物を吹き付けて、鉄筋代替材が延びる方向に対し直交する方向の縦断面図の上縁が上に凸のアーチをなすかまぼこ型の法枠を構築し、
   前記鉄筋代替材は、炭素繊維強化プラスチック製であり、公称直径９．０ｍｍ以上、公称断面積６３．０ｍｍ ^２ 以上を有し、
   長さ３０００ｍｍ、幅３５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍのかまぼこ型となるように硬化させる設計基準強度を１８Ｎ／ｍｍ ^２ としたモルタル内に、その頂点から下方に５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置に軸心がくるように補強材を配置して構成した試験体を用いる正曲げ方向試験、負曲げ方向試験の両方において、補強材として前記鉄筋代替材を用いた場合には、せん断破壊より曲げ破壊が先行し、補強材として前記鉄筋代替材を用いた場合と異形鉄筋（ＳＤ２９５、Ｄ１０）を用いた場合とを比較すると、曲げ破壊に至るまでの最大荷重は前者が大きく、曲げ破壊時のモルタルのひび割れ幅は前者が小さくなることを特徴とする吹付法枠工法。
2. 前記鉄筋代替材は、複数の繊維強化プラスチックの繊維束を一体化して構成してある請求項１に記載の吹付法枠工法。
3. 前記鉄筋代替材は、組紐状に交差させた前記繊維束を含む請求項２に記載の吹付法枠工法。
4. 一体化した複数の前記繊維束につき、前記繊維束相互の拘束を部分的に緩和し、法面の凹凸に対応するように前記鉄筋代替材を変形させる請求項２又は３に記載の吹付法枠工法。
5. 前記拘束の緩和は、前記鉄筋代替材に外力又は熱を加えることにより行う請求項４に記載の吹付法枠工法。
6. 前記かまぼこ型の法枠の鉄筋代替材が延びる方向に対し直交する方向の縦断面の幅が３５０ｍｍ、高さが１５０ｍｍであり、上下２段の鉄筋代替材はそれぞれ、法枠の頂点から下方に５０ｍｍ、１００ｍｍ離れた位置に軸心がくるように配置する請求項５に記載の吹付法枠工法。
7. 前記鉄筋代替材の表面に粒状体を固着してある請求項６に記載の吹付法枠工法。
8. 法枠の枠内に植生基材を配する請求項７に記載の吹付法枠工法。