あと施工アンカーの信頼性向上に関する研究②

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れいがいさし
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1 あと施工アンカーの信頼性向上に関する研究 2 研究予算 : 運営費交付金 ( 一般勘定 ) 研究期間 : 平 26~ 平 27 担当チーム : 材料資源研究グループ研究担当者 : 古賀裕久中村英佑要旨接着系あと施工アンカーの耐荷性能の確保とその適切な評価方法の確立に向けて引張耐力の評価試験方法 2 施工時の品質管理方法 3 接着剤の品質が引張耐力に与える影響について検討したこの結果コーン状破壊時の引張耐力を把握するためには載荷試験時のをアンカーボルトの埋込み長さの 4 倍以上とすることが望ましいことがわかったまたコンクリートにひび割れがある場合や孔内の清掃が十分でない場合母材コンクリートと接着剤の界面で付着破壊が発生した範囲が広くなり引張耐力が低下することがわかったさらに収縮量の大きい接着剤や保水能力の低い接着剤を用いると引張耐力のばらつきが大きくなることなどがわかったキーワード : 接着系あと施工アンカー引張耐力品質管理収縮特性保水性. はじめに接着系あと施工アンカーは比較的容易に設置が可能であることから付帯設備の設置既設構造物の補修や補強などに幅広く利用されているしかし接着系あと施工アンカーの耐荷性能の評価試験方法や品質管理方法は十分には確立されていないまた接着剤の品質が接着系あと施工アンカーの耐荷性能に与える影響も明確ではない接着系あと施工アンカーを用いた土木構造物を今後も安全に利活用していくためには接着系あと施工アンカーの耐荷性能の評価試験方法を確立するとともに施工時の品質管理方法や耐荷性能を低下させる要因を明確にしておく必要がある本研究課題では接着系あと施工アンカーの耐荷性能の評価試験方法と施工時の品質管理方法を明確にするため次の ()~(3) について検討した () 引張耐力の評価試験方法接着系あと施工アンカーの引張耐力と破壊モードは載荷試験時のによって変化するためを変化させた引張試験を行い引張耐力の適切な評価試験方法について検討した ) 2) (2) 施工時の品質管理方法接着系あと施工アンカーでは施工作業の良否や母材コンクリートのひび割れの有無によって引張耐力が変化する可能性が高いため各種の施工条件の違いが接着系あと施工アンカーの耐荷性能に与える影響を明らかにするための実験を行い施工時の品質管理方法について検討した ) 3) (3) 接着剤の品質が引張耐力に与える影響特に無機系接着剤では施工後の接着剤自体の収縮や接着剤に含まれる水分が母材コンクリートに吸収されることによって付着力が低下することが懸念されるため収縮特性や保水能力の異なる無機系接着剤を用いた実験を行い無機系接着剤の品質が接着系あと施工アンカーの引張耐力に与える影響について検討した 2. 引張耐力の評価試験方法の検討 2. 検討の背景と目的国内外の接着系あと施工アンカーの非拘束引張試験方法では載荷時のの推奨値が異なり国内ではアンカーボルトの埋込み長さの 2 倍以上 4) 国外では 4 倍以上 5) とされ統一的な見解が得られていないまた国内の指針 6) では引張荷重作用時の破壊モードをアンカーボルトの降伏及び破断コーン状破壊付着破壊に分類して各々で異なる耐力算定式を採用しているが引張耐力と破壊モードは載荷時のによって変化することが報告されている 7) そこで載荷時のの異なる供試体の引張試験を行い接着系あと施工アンカーの引張耐力の評価方法について検討した 2.2 実験方法 2.2. 使用材料と実験パラメータあと施工アンカーを設置する母材に使用したコンクリートの配合とフレッシュ性状を表 - に示す接着剤には注入式の超速硬セメント系接着剤アン

水セメント比 W/C (%) 細骨材率 s/a (%) 表 - 母材コンクリートの配合とフレッシュ性状単位量 (kg/m 3 ) 水 W セメント C 細骨材 S 粗骨材 G 混和剤 A スランプ (cm) フレッシュ性状空気量 (%) 64. 47.5 6 25 88 2.5 5.5 5.7 22.

2 水セメント比 W/C (%) 細骨材率 s/a (%) 表 - 母材コンクリートの配合とフレッシュ性状単位量 (kg/m 3 ) 水 W セメント C 細骨材 S 粗骨材 G 混和剤 A スランプ (cm) フレッシュ性状空気量 (%) 温度 ( ) 表 -2 実験パラメータ供試体寸法 (mm) アンカー埋込み接着剤ボルト直径長さ縦横高さ (mm) ( l d a (mm) l e (mm) e ) 超速硬セメント系 (5d a ) 実験本数圧縮強度 (N/mm 2 ) コンクリート接着剤ロードセル球座アンカーボルト油圧ジャッキ母材コンクリートアンカーボルト反力板アンカーボルトの埋込み長さ図 - 引張試験の実施状況コーン状破壊部の長さ付着破壊部の長さコーン状破壊部の表面の直径図 -2 破壊形状の測定項目コーン状破壊部の角度カーボルトには寸切り全ねじボルト SNB7 M6( 引張強度 928N/mm 2 ) を使用した実験パラメータを表 -2 に示すアンカーボルトの埋込み長さ (l e ) を直径 (d a ) の 5 倍に固定し載荷時のを埋込み長さの.375 2( 国内推奨値の最小値 4) ) 3 4( 国外推奨値の最小値 5) ) 5.6 倍の 6 水準として載荷時のの違いが引張耐力と破壊モードに及ぼす影響を検討したアンカー施工母材コンクリートには材齢 7 日まで湿潤養生した後実験室内に保管したものを使用した材齢 28 日以降にハンマードリルで円形孔の穿孔を行った穿孔径については mm とした穿孔時及び穿孔後にブラシと集塵機を使用して孔内の切粉を除去したなおあと施工アンカーの設置位置についてはアンカーボルトから母材コンクリート側面までの距離やを十分に確保し各供試体の表面に均等になるように設定した母材コンクリートではφ mm 接着剤ではφ5 mm の円柱供試体を使用して JIS A 8 に準拠し引張試験の直前に圧縮強度を測定した ( 表 -2 参照 ) 引張試験と破壊状況の目視観察引張試験の実施状況を図 - に示す載荷時のを変化させるため所定の寸法の円形孔を設けた鋼製の反力板を供試体表面に設置し載荷速度約 3kN/sec 4) で引張試験を行った供試体表面から約 mm の位置でアンカーボルトの変位を測定した引張試験後の破壊状況の測定項目を図 -2 に示す載荷時のとアンカーボルトの埋込み長さが破壊状況に及ぼす影響を明らかにするため付着破壊部の長さとコーン状破壊部の表面の直径を等間隔に 4 点で測定して平均しこれらとアンカーボルトの埋込み長さの関係からコーン状破壊部の長さとコーン状破壊部の角度を算出した 2.3 実験結果および考察 2.3. 載荷時のと引張耐力の関係載荷時のと引張耐力の関係を図 -3 に示すをアンカーボルトの埋込み長さの.375 ~ 倍とした場合には引張耐力は同程度であったが 2

3 実験値平均値 ( l e ) 荷重 (kn) l e l e 2 l e 3 l e 4 l e 変位 (mm) l e コーン状破壊部付着破壊部 ; 2l e コーン状破壊部 ; 5.6l e 図 -3 と引張耐力図 -4 荷重 - 変位曲線図 -5 試験後の破壊状況の例 l e l e 4.375l e l e 2l.375le le 2le e 3l.375le le 3le e 2l e 3l 2le 3le e 4l 4le e 5.6le 5.6l e 4l e 4le 5.6l 5.6le e コーン状破壊部の長さ (mm) コーン状破壊部の角度 ( 度 ) 4 8 アンカーボルトコーン状破壊部の長さ (mm) 反力板の位置 ( l e ) コーン状破壊部の表面の半径 (mm) l e 2 l e 3 l e 4 l e 5.6 l e 図 -6 コーン状破壊部の長さと引張耐力図 -7 コーン状破壊部の角度と引張耐力図 -8 コーン状破壊部の形状 l e ~4 倍とした場合には引張耐力はを大きくするほど低下したしかし 4~5.6 倍とした場合には引張耐力の低下はほとんど生じなかったなお引張耐力の実測値と既存の耐力算定式 5) によるコーン状破壊時の引張耐力の計算値を比較した結果 4~5.6 倍とした場合でも実測値は計算値を上回った代表的な荷重 - 変位関係を図 -4 に示す若干のばらつきはあるがを大きくするほど変位.5mm 程度までの載荷初期の剛性が低下したを大きくした場合にアンカーボルト周囲のコンクリートの非拘束範囲が広くなりアンカーボルトの抜け出し量と非拘束範囲の母材コンクリートの弾性変形が大きくなったためと考えられる載荷時のと破壊状況の関係引張試験後のアンカーボルト周囲では図 -5 の上部の写真のようにコーン状破壊と付着破壊が複合的に発生することが多かった引張耐力とコーン状破壊部の長さの関係を図 -6 にコーン状破壊部の角度の関係を図 -7 に示すアンカーボルトの埋込み長さを一定としてを大きくするとコーン状破壊部の長さが大きくコーン状破壊部の角度が小さくなり引張耐力が低下したことがわかる次にコーン状破壊部の形状を視覚的に把握するため横軸をコーン状破壊部の表面の半径縦軸をコーン状破壊部の長さとしてコーン状破壊部の形状を再現したグラフを図 -8 に示す同図の上部にはごとの反力板の位置も併記したを埋込み長さの.375~4 倍とした場合コーン状破壊部の表面の半径が反力板の位置と概ね一致しておりコーン状破壊は反力板の端部直下のコンクリートの圧壊を起点に発生したと考えられるまたコーン状破壊部の形状は載荷時のの大きさに相似して変化せずを埋込み長さの ~4 倍とした場合にはを大きくするほどコーン状破壊部の長さが大きく角度が小さくなった埋込長さの ~4 倍の範囲内ではを大きくするとアンカーボルトと反力板の間で形成されるコンクリートコーンの形状が大きくなったが付着破壊部の長さが小さくなり接着剤の付着で負担する引張荷重が低下して引張耐力が低下したと考えられる一方を埋込み長さの 4~5.6 倍とした場合には引張耐力及びコーン状破壊部表面の半径が概ね同程度となった特にを埋込み長さの 5.6 倍とした場合コーン状破壊部の長さがアンカーボルトの埋込み長さとほぼ等しく付着破壊部がなくコーン状破壊部表面の半径がよりも小さく 3

4 表 -3 母材コンクリートの配合とフレッシュ性状材齢 28 日の圧縮強度水セメント比細骨材率単位量 (kg/m 3 ) スランプ空気量温度圧縮強度 (%) (%) 水普通セメント細骨材粗骨材混和剤 (cm) (%) ( ) (N/mm 2 ) 施工条件供試体寸法 (mm) 縦横高さ表 -4 実験パラメータ接着剤穿孔径 (mm) 埋込み長さ l e (mm) (mm) 供試体数標準 A B ひび割れ A 清掃不良水浸し A B A (5d a ) B 傾球座有 A 斜球座無 A トルク A 実験本数圧縮強度 (N/mm 2 ) コンク接着剤リートなり図 -5 の下部の写真のような純粋なコーン状破壊が生じたこれらの結果を踏まえると非拘束状態で純粋なコーン状破壊発生時の引張耐力を確認するためにはの影響を小さくするためをアンカーボルトの埋込み長さの 4 倍以上とすることが望ましいと考えられる 2.4 まとめ非拘束状態の引張試験では載荷時のの違いによって引張耐力とコーン状破壊部の形状が変化することがわかったまた純粋なコーン状破壊が発生する場合の引張耐力を確認するためにはの影響を小さくするためをアンカーボルトの埋込み長さの 4 倍以上とすることが望ましいことがわかった 3. 施工時の品質管理方法の検討 3. 検討の背景と目的国内の指針 6) では母材コンクリートのひび割れのない箇所にあと施工アンカーを設置することを想定しているが特に既設構造物ではあと施工アンカーの設置予定箇所の近傍にあらかじめひび割れが発生している可能性もあるまた特に接着系あと施工アンカーでは施工作業の良否によって耐荷挙動が変化する可能性が高いそこで様々な施工条件を模擬して設置した接着系あと施工アンカーの引張試験を行い接着系あと施工アンカーの引張耐荷挙動に施工条件が及ぼす影響を明らかにした上で施工時の品質管理方法について検討した実験方法 3.2. 使用材料と実験パラメータ母材に使用したコンクリートの配合とフレッシュ性状材齢 28 日の圧縮強度を表 -3 に示す超速硬セメント系 ( 以下 ) エポキシ系( 以下接着剤 B) の 2 種類の接着剤を使用しいずれも注入式としたアンカーボルトには寸切り全ねじボルト SNB7 M6( 引張強度 928N/mm 2 ) を使用した表 -4 に実験パラメータの一覧を示す施工条件は標準施工ひび割れ箇所への施工清掃不良での施工水浸し状態での施工傾斜孔への施工トルク導入の 6 種類である標準施工では施工不良がなく適切に施工された状態を再現するため各工法の施工マニュアルに準拠してあと施工アンカーを設置したひび割れ箇所への施工ではアンカー施工前に曲げ載荷を行って供試体のスパン中央に曲げひび割れを導入し供試体表面のひび割れ位置と円形孔の中心が一致するように穿孔してあと施工アンカーを設置した円形孔の両端部でクラックゲージにより測定したひび割れ幅の平均値は.5~.25mm であり供試体の両側面で測定したひび割れ深さはアンカーボルトの埋込み長さよりも大きくなった清掃不良での施工では穿孔時及び穿孔後に孔内を全く清掃せずあと施工アンカーを設置した水浸し状態での施工では孔内を完全に水で浸してあと施工アンカーを設置した傾斜孔への施工では供試体表面の直角軸に対し 2~4 度の傾斜をつけて穿孔しあと施工アン

カーを設置したまた載荷試験時に球座を使用する場合と使用しない場合の引張試験を行ったトルク導入では引張試験の直前にトルクレンチで N m のトルクが導入されるようにアンカーボルトをナット締めして固定したなお標準施工清掃不良での施工水浸し状態での施工ではと接着剤 B ひび割れ箇所への施工傾斜孔への施工トルク導入ではのみを使用した 3.2.

5 カーを設置したまた載荷試験時に球座を使用する場合と使用しない場合の引張試験を行ったトルク導入では引張試験の直前にトルクレンチで N m のトルクが導入されるようにアンカーボルトをナット締めして固定したなお標準施工清掃不良での施工水浸し状態での施工ではと接着剤 B ひび割れ箇所への施工傾斜孔への施工トルク導入ではのみを使用したアンカー施工材齢 7 日まで湿潤養生した後実験室内で母材コンクリートを保管したその後材齢 28 日以降に実験室内の床に静置した供試体の上面に対してハンマードリルで下向きに円形孔を穿孔しあと施工アンカーを設置した穿孔径をで mm 接着剤 B で 8mm アンカーボルトの埋込み長さ(l e ) を直径 (d a ) の 5 倍とした清掃不良での施工以外では穿孔時及び穿孔後にブラシと集塵機で孔内の切粉を除去したひび割れ箇所への施工以外ではあと施工アンカーの設置位置をアンカーボルト同士の間隔とへりあき距離が 5mm となるように設定した母材コンクリートではφ mm ではφ5 mm の円柱供試体を使用して JIS A 8 に準拠し接着剤 B では mm の角柱供試体を使用して JIS K 78 を参考に引張試験の直前に各材料の圧縮強度を測定した ( 表 -4 参照 ) 引張試験と破壊状況の目視観察引張試験の実施状況を図 -9 に示すアンカーボルト周辺が拘束された状態で引張荷重の作用する場合に各種の施工条件の違いが付着破壊時の引張耐力に及ぼす影響を明らかにするため反力板のをトルク導入以外で 3mm トルク導入ではナットと反力板の干渉を避けるため 35mm とした載荷速度を約 3kN/sec とし 4) 供試体表面から約 mm の位置でアンカーボルトの変位を測定した試験後の破壊状況の例を図 - に示す施工条件の違いが破壊状況に及ぼす影響を明らかにするため破壊面を接着剤とアンカーボルトの界面の付着破壊部母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部コーン状破壊部の 3 種類に分類し各部分の範囲を目視で記録してアンカーボルト周囲全長の破壊面に占める割合を算出した母材コンクリートロードセル球座油圧ジャッキアンカーボルト反力板アンカーボルトの埋込み長さ図 -9 引張試験の実施状況接着剤 / アンカーボルト界面母材コンクリート / 接着剤界面コーン状破壊部図 - 試験後の破壊状況の例 3.3 実験結果および考察 3.3. ひび割れ箇所への施工コンクリート表面の孔周辺のひび割れ幅と破壊状況引張耐力の関係を図 - に示す若干のばらつきが認められるが供試体表面に.5~.25mm の曲げひび割れを導入した箇所に接着系あと施工アンカーを設置した場合引張耐力は曲げひび割れを導入していない場合よりも低下する傾向にあった曲げひび割れを導入した場合引張耐力の平均値は約 % 低下した次に破壊状況に着目すると曲げひび割れを導入していない場合は接着剤とアンカーボルトの界面の付着破壊部が多くなったが曲げひび割れを導入した場合は母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部が多くなりこの傾向が主に引張耐力の低下割合の大きい供試体で現れたことがわかる曲げひび割れを導入した位置に接着系あと施工アンカーを設置すると引張荷重作用時にひび割れの存在により母材コンクリートによる接着剤とアンカーボルトの拘束効果が低下するとともにひび割れ近傍で母材コンクリートと接着剤の界面の剥離が発生したためと考えられる孔周辺のひび割れ幅と引張耐力の関係を図 -2 供試体側面のひび割れ深さと引張耐力の関係を図 -3 に示す曲げひび割れの導入により引張耐力が低下する傾向を確認できるが引張耐力の低下傾向とひび割れの幅や深さとの関係は明確ではなかったこ 5

6 8 6 4 破壊面に占める割合 (%) コーン状破壊部接着剤 / アンカーボルト界面母材コンクリート / 接着剤界面引張耐力ひび割れなし孔周辺のひび割れ幅 (mm) 図 - ひび割れ幅と破壊状況引張耐力 l e =5d a (8mm) ひび割れなしひび割れなし ( 平均 ) ひび割れあり.5..5 孔周辺のひび割れ幅 (mm) 図 -2 ひび割れ幅と引張耐力 l e =5d a (8mm) ひび割れなしひび割れなし ( 平均 ) ひび割れあり 5 5 供試体側面のひび割れ深さ (mm) 実験値平均値清掃あり清掃なし清掃あり清掃なし接着剤 B 本の平均値破壊面に占める割合 (%) 接着剤 / アンカーボルト界面母材コンクリート / 接着剤界面コーン状破壊部清掃あり清掃なし清掃あり清掃なし接着剤 B 図 -3 ひび割れ深さと引張耐力図 -4 清掃の有無と引張耐力図 -5 破壊状況 ( 清掃の有無 ) こでは供試体表面でひび割れ位置と円形孔の中心が一致するように穿孔を行ったが供試体内部のひび割れ進展状況と円形孔の位置関係が供試体ごとに異なった可能性があり供試体表面のひび割れ発生状況と引張耐力に明確な関係が現れなかった可能性があると考えられる清掃不良での施工清掃の有無と引張耐力の関係を図 -4 に示す穿孔時及び穿孔後に清掃を行わなかった場合引張耐力の平均値は清掃を行った場合と比べてで約 4% 接着剤 B で約 47% 低下した清掃を行わなかった場合には切粉が孔底部に残り清掃を行った場合と比べてアンカーボルトの埋込み長さが約 % 減少したこの埋込み長さの減少も引張耐力の低下の一因となったと考えられるが清掃を行わなかった場合の引張耐力の低下は著しく施工不良による接着系あと施工アンカーの引張耐力の低下を避けるためには穿孔時及び穿孔後に孔内の清掃を適切に行うことが不可欠と考えられる清掃の有無と破壊状況 ( 各条件 4 本の平均値 ) の関係を図 -5 試験後の破壊状況の例を図-6 代表的な荷重 - 変位関係を図 -7 に示す清掃を行わなかった場合清掃を行った場合と比べて母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部が増加したこの傾向は清掃を行った場合に母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部が少なかったで特に明確に現れた清掃不良で孔内に残存した切粉によって母材コンクリートと接着剤の界面の付着が阻害され引張荷重が適切に伝達されなかったためと考えられるまたの荷重 - 変位関係では清掃を行わなかった場合に最大荷重までの変位が大きくなった孔内の切粉により母材コンクリートと接着剤の付着不良が生じ界面の滑りが連続的に発生したためと考えられる水浸し状態での施工水浸しの有無と引張耐力の関係を図 -8 破壊状況 ( 各条件 4 本の平均値 ) を図 -9 に示す孔内を水で浸した場合若干のばらつきが認められるが引張耐力の平均値はで約 3% 接着剤 B で約 % 低下したまたいずれの接着剤でも母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部が若干増加したでは孔内の水により接着剤に脆弱層が生じたため接着剤 B では母材コンクリートと接着剤の界面の付着不良が生じたためと考えられるただし孔内を水で浸した場合の引張耐力の低下割合は清掃不良の場合よりも小さくなった傾斜孔への施工傾斜及び球座の有無と引張耐力の関係を図 - に 6

7 4 4 清掃あり清掃なし清掃あり清掃なし接着剤 B 図 -6 試験後の破壊状況の例荷重 (kn) / 清掃あり/ 清掃なし実験値接着剤 B/ 清掃あり平均値接着剤 B/ 清掃なし水浸しなし水浸しあり水浸しなし水浸しあり接着剤 B 変位 (mm) 図 -7 荷重 - 変位関係 ( 清掃の有無 ) 図 -8 水浸しの有無と引張耐力本の平均値破壊面に占める割合 (%) 接着剤 / アンカーボルト界面母材コンクリート / 接着剤界面コーン状破壊部水浸しなし水浸しあり水浸しなし水浸しあり接着剤 B 実験値平均値傾斜なし傾斜あり傾斜あり球座あり球座あり球座なしトルクなし 2 実験値平均値トルクあり図 -9 破壊状況 ( 水浸しの有無 ) 図 - 傾斜の有無と引張耐力図 -2 トルクの有無と引張耐力示す既存の研究 8) では傾斜のある状態のアンカーボルトの引張試験を行うと引張耐力が低下することが報告されているしかしここでは傾斜角度が 2~4 度と小さく傾斜により引張耐力の平均値は若干増加したが複数回の試験のばらつきも考慮すると大幅な変化はなく破壊状況も概ね同様であったトルク導入トルク導入の有無と引張耐力の関係を図 -2 に示す引張耐力の平均値はトルク導入により若干増加したが複数回の試験のばらつきも考慮すると大幅な変化はなく破壊状況も概ね同様であった 3.4 まとめ接着系あと施工アンカーの引張耐力は曲げひび割れが生じている場合や孔内の清掃が十分でない場合孔内が水で浸されている場合に低下する傾向にあったまた特に孔内の清掃が十分でない場合に引張耐力の低下割合が最も大きくなり接着剤の種類によっては母材コンクリートと接着剤の界面で付着破壊が発生した範囲が大幅に広くなった接着系あと施工アンカーの耐荷性能を確保するためには孔内の清掃を適切に行うことが不可欠と考えられるアンカーボルトが 2~4 度傾斜している場合やナット締めにより N m のトルクが導入されている場合には引張耐力の大幅な変化は生じなかったなおここでは 2 種類の接着剤を使用した実験の結果を示したが接着剤の種類や性能によっては異なる傾向の結果が得られる可能性がある点には接着剤の選定時や施工時に十分に留意する必要がある 4. 接着剤の品質が引張耐力に与える影響の検討 4. 検討の背景と目的無機系接着剤はセメントを主成分とするため施工後の収縮に伴って接着剤自体の体積が変化することや硬化前の接着剤に含まれる水分が母材コンクリートに吸収されることによって付着力が低下することが懸念されるしかし無機系接着剤の収縮特性や保水性があと施工アンカーの引張耐力に及ぼす影響は明確ではないそこで無機系接着剤の収縮特性と保水性があと施工アンカーの引張耐力に及ぼす影響について検討した 4.2 実験方法 4.2. 使用材料母材に用いたコンクリートの配合とフレッシュ性状圧縮強度を表 -5 無機系接着剤の配合を表-6 に示す無機系接着剤はカルシウムアルミネート系の超速硬セメントを用いたセメントモルタル (S/B= W/B=35%) であり収縮特性と保水性の異なる 4 種類 ( ~D) とした 7

8 表 -5 母材コンクリートの配合とフレッシュ性状圧縮強度単位量 (kg/m 3 ) 圧縮強度 (N/mm 2 ) 引張試験時スランプ空気量混和剤 (cm) (%) 材齢 28 日水セメ細骨普通ント比材率水細骨材粗骨材アンカーセメント W/C (%) (%) W S G 施工 C 28 日後アンカー施工 9 日後表 -6 無機系接着剤の配合水結合材比単位量 (kg/m 3 ) 添加剤 (B %) 接着剤 W/B 水結合材 B 細骨材凝結収縮消泡剤 (%) W 超速硬セメント膨張材 S 調整剤低減剤増粘剤 A 収縮量 : 大 B 収縮量 : 中 C 収縮量 : 小 D 保水係数 : 小接着剤表 -7 無機系接着剤の物性圧縮強度自己収縮ひずみ (μ) 全ひずみ (μ) 保水係数 (N/mm 2 ) 28 日後 9 日後 28 日後 9 日後 28 日後 9 日後 A B C D ~C では接着剤の収縮量を変化させるため収縮低減剤と膨張材の添加量を調整したでは収縮低減剤を無添加として収縮量を大きくし接着剤 B では収縮低減剤を添加して収縮量を小さくし接着剤 C では収縮低減剤を添加するとともに超速硬セメントの一部を膨張材で置換して収縮量をさらに小さくした一方接着剤 D では増粘剤を添加せず ~C と比較して保水能力を低くしたアンカーボルトには寸切り全ねじボルト SNB7 M6( 引張強度 928N/mm 2 ) を用いた無機系接着剤の物性無機系接着剤の物性を表 -7 に示すこの結果は恒温恒湿室 ( 6%RH) での試験によって得られたものである接着剤の練混ぜについてはモルタル用ミキサを用い JIS A 7 に準拠して行った圧縮強度は円柱供試体 (φ5 mm) を用いあと施工アンカーの引張試験の実施前に JIS A 8 に準拠して測定したものであるアンカー施工 28 日後では接着剤 C の圧縮強度が若干小さくなったがアンカー施工 9 日後では接着剤間の差が減少した自己収縮ひずみは封緘養生した角柱供試体 (4 4 6mm) 全ひずみは打込み翌日に脱型して気中養生した角柱供試体 (4 4 6mm) に設置し (3mm) 母材コンクリートロードセル球座油圧ジャッキアンカーボルト反力板アンカーボルトの埋込み長さ (8mm) 図 -22 引張試験の実施状況接着剤 / アンカーボルト界面コーン状破壊部母材コンクリート / 接着剤界面図 -23 アンカーボルト周囲の破壊状況の例た埋込型ひずみ計を用いて測定したものである自己収縮ひずみは始発時間全ひずみは脱型直後を基点として各接着剤で 2 体の供試体の平均値とした収縮量はで最大接着剤 Cで最小となり接着剤 B と接着剤 D で同程度となった保水係数は JSCE-K 542 9) を参考にガラス板上のろ紙の中央部に設置したアクリル製リング ( 内径 5mm 高さ mm) に練混ぜ直後の接着剤を充塡しこれをガラス板に挟んで上下を逆にし 6 分後にろ紙へにじみだした水分の広がりを測定して式 () から算出したものである各接着剤で 2 回の試験の平均値とした接着剤 D では保水係数が~ C よりも小さく保水能力が低くなった 8

9 日後 9 日後平均値変動係数接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 接着剤の種類変動係数 (%) 黒塗り :28 日後白塗り :9 日後接着剤 C 接着剤 B 接着剤 D 圧縮強度 (N/mm 2 ) 荷重 (kn) 日後図 -24 引張耐力接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 荷重 (kn) 日後接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 図 -25 接着剤の圧縮強度と引張耐力 5 最大荷重時の変位 (mm) 日後 9 日後変位 (mm) 変位 (mm) 接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 接着剤の種類図 -26 荷重 - 変位曲線の例図 -27 最大荷重時の変位保水係数 = D/D () ここに D: アクリル製リングの内径 (= 5mm) D : 水分の広がりの短径と長径の平均値 (mm) であるアンカー施工母材コンクリートは mm の角柱試験体としたコンクリート打込み後材齢 7 日まで湿潤養生を行い材齢 28 日以降にハンマードリルを用いて下向きに円形孔を穿孔した穿孔径は mm とした穿孔時及び穿孔後にブラシと集塵機を用いて円形孔内の切粉を除去した恒温恒湿室 ( 6%RH) に試験体を静置しアンカー施工を行ったアンカーボルトの埋込み長さはアンカーボルト直径 (6mm) の 5 倍の 8mm としたアンカーボルトの設置位置についてはアンカーボルトから母材コンクリート側面までの距離とアンカーボルト間の距離を 5mm とし各試験体に本のアンカーボルトが均等に配置されるように設定した引張試験と破壊状況の目視観察アンカー施工 28 日後と 9 日後にあと施工アンカーの引張試験を行った引張試験の実施状況を図 -22 に示す反力板のを 3mm 載荷速度を約 3kN/sec 4) としたまた試験体表面から約 3mm の位置でアンカーボルトの変位を測定した各材齢で各接着剤 5 本ずつの引張試験を行った 9 引張試験後のアンカーボルト周囲の破壊状況の例を図 -23 に示すアンカーボルト周囲の破壊面を接着剤とアンカーボルトの界面の付着破壊部母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部コーン状破壊部の 3 種類に分類し各部分の範囲を目視で記録してアンカーボルト周囲の破壊面全体に占める割合を算出した 4.3 実験結果および考察 4.3. 引張耐力各接着剤を用いたあと施工アンカーの引張耐力を図 -24 に示す各材齢で各接着剤 5 本ずつの引張耐力の平均値と変動係数も併記した 28 日後と 9 日後の各時点で引張耐力の平均値を比較すると保水係数が同程度で収縮量が異なる~C では 9 日後の接着剤 C の引張耐力が若干大きくなったが各時点では引張耐力に大幅な差は生じなかった一方収縮量が同程度で保水係数の大きい接着剤 B と保水係数の小さい接着剤 D では特に 28 日後において接着剤 D の引張耐力が若干小さくなった 28 日後の接着剤 B と接着剤 D の圧縮強度は同程度であったため ( 表 -7 参照 ) 保水係数の小さい接着剤を用いることによって引張耐力が若干小さくなったと考えられるただし前章で示したように無機系接着剤を用いた別の実験では穿孔時の清掃不良に

10 破壊面全体に占める割合 (%) 接着剤 / アンカーボルト界面コーン状破壊部母材コンクリート / 接着剤界面日後 9 日後 28 日後 9 日後 28 日後 9 日後 28 日後 9 日後図 -28 アンカーボルト周囲の破壊状況 59 7 接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 接着剤の種類母材コンクリート / 接着剤界面の付着破壊部の割合 (%) 接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 28 日後表面内部母材コンクリート表面からの深さ (mm) 母材コンクリート / 接着剤界面の付着破壊部の割合 (%) 表面内部母材コンクリート表面からの深さ (mm) 図 -29 母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部の分布接着剤 B 接着剤 C 接着剤 D 9 日後よって引張耐力が約 4% 小さくなったことが確認されており収縮量や保水係数の違いによる引張耐力の変化は穿孔時の清掃不良に起因するものほど大幅ではなかったと考えられる図 -24 の引張耐力の変動係数を比較すると接着剤 C の変動係数が最も小さくなった収縮量の大きい接着剤や保水係数の小さい接着剤を用いた場合において引張耐力のばらつきが大きくなったと考えられる次に材齢の経過に伴う引張耐力の変化に着目すると全ての接着剤で引張耐力の平均値は 28 日後よりも 9 日後で大きくなったここで接着剤の圧縮強度と引張耐力の関係を図 -25 に示す圧縮強度は 3 体引張耐力は 5 本の平均値である 28 日後から 9 日後にかけて母材コンクリートの圧縮強度は同程度であったが ( 表 -5 参照 ) 各接着剤の圧縮強度の増加とともに引張耐力も大きくなった接着剤の強度発現に伴う引張耐力の増加は無機系接着剤を用いた別の実験でも確認されており ) 28 日後から 9 日後にかけて全ての接着剤を用いた場合に引張耐力が増加した原因は材齢の経過に伴って接着剤の強度が増加したためと考えられるまた図 -24 で収縮量の最も小さい接着剤 C に着目すると圧縮強度が同程度の他の接着剤よりも引張耐力が若干大きくなったことがわかる膨張材の添加量の異なる無機系接着剤を用いた別の実験では膨張材の添加量が多く膨張量が大きいほど引張耐力も大きくなることが確認されている ) ここでは収縮量の異なる接着剤を用いたが文献 ) の傾向と同様に収縮量の最も小さい接着剤 C では引張耐力が若干大きくなったただし収縮量の大きい接着剤 A と接着剤 B の引張耐力の差は明確でなく収縮量の大小が引張耐力に及ぼす影響については引き続き検討を行う必要があると考えられる荷重変位曲線引張試験時の荷重 - 変位曲線の例を図 -26 に示す接着剤 B と接着剤 C では最大荷重時までの荷重 - 変位曲線が概ね同様であった一方収縮量の大きいと保水係数の小さい接着剤 D では荷重 - 変位曲線が接着剤 B や接着剤 C から乖離し最大荷重時までの変位の増加量が大きく剛性が低下した次に各接着剤を用いたあと施工アンカーの最大荷重時の変位を図 -27 に示す各接着剤 5 本ずつの平均値であるここでもと接着剤 D で最大荷重時の変位が大きくなったことを確認できるアンカーボルト周囲の破壊状況アンカーボルト周囲の破壊面全体に占める各破壊部の割合を図 -28 母材コンクリート表面からの深さ方向での母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部の分布を図 -29 に示す各接着剤 5 本ずつの平均値である図 -28 によると若干のばらつきは認められるが収縮量の異なる~C では収縮量の大きい接着剤で保水係数の異なる接着剤 B と接着剤 D では保水係数の小さい接着剤 D で母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部の割合が多くなる傾向にあったまた図 -29 によると母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部の割合の多い部分は試験体表面に近い領域でありや接着剤 Dでは他の接着剤と比較してこの付着破壊部の割合が試験体内部でも若干多くなる傾向にあった前述したように収縮量の大きいや保水係数の小さい接着剤 D では最大荷重時までの変位の増加量が大きく剛性が低下したこの一因は施工後の接着剤の収縮量が大きくなったことや硬化前の接着剤に含まれる水分が母材コンクリートに吸収されたことによって母材コンクリートと接着剤の付着力が低下して引張荷重の伝達が適切に行われなかったためと考えられるなお試験

11 体表層ではコーン状破壊部が大部分を占めたためな変化は生じなかった ( 図 -23 参照 ) 図 -29 では試験体表層の母材コン 3) 無機系接着剤の品質が引張耐力に与える影響につクリートと接着剤の界面の付着破壊部の割合が少いて検討したこの結果保水能力の低い接着剤なくなったと考えられるを用いるとあと施工アンカーの引張耐力が若干 4.4 まとめ小さくなることがわかったまた収縮量の大き保水係数の小さい接着剤を用いるとあと施工アい接着剤や保水能力の低い接着剤を用いると引ンカーの引張耐力が若干小さくなった一方収縮張耐力のばらつきが大きくなるとともに引張荷量の大きい接着剤や保水係数の小さい接着剤を用い重作用時の剛性が低下することがわかったると引張耐力のばらつきが大きくなるとともに引張荷重作用時の剛性が低下したまた収縮量の参考文献大きい接着剤や保水係数の小さい接着剤を用いると ) 川上明大ほか : 載荷方法と施工条件が接着系あと施工引張試験後のアンカーボルト周囲の破壊面においてアンカーの引張耐力に及ぼす影響土木技術資料母材コンクリートと接着剤の界面の付着破壊部の割 Vol.58 No.5 pp 合が増加する傾向にあった 2) 川上明大ほか : 非拘束引張試験における接着系あと施なお本研究では 4 種類の無機系接着剤を用いて工アンカーの耐荷挙動コンクリート構造物の補修引張試験を行ったが接着剤の種類や性能によって補強アップグレード論文報告集第 5 巻 pp は本研究とは異なる傾向の試験結果が得られる可能 5 性がある点には留意が必要である 3) 中村英佑ほか : 接着系あと施工アンカーの引張耐荷挙動に及ぼす施工条件の影響コンクリート構造物の補 5. まとめ修補強アップグレード論文報告集第 5 巻 pp 本研究課題では接着系あと施工アンカーの耐荷 5 性能の評価試験方法や施工時の品質管理方法を明確 4) 社団法人日本建築あと施工アンカー協会 : あと施工アにするとともに耐荷性能を低下させる各種要因のンカー標準試験法同解説 p 影響を把握することを目的として検討を行った得 5) ASTM E488/E488M-:Standard Test Methods for Strength られた知見を以下にまとめる of Anchors in Concrete Elements ) 接着系あと施工アンカーの引張耐力の評価試験方 6) 一般社団法人日本建築学会 : 各種合成構造設計指針法について検討したこの結果載荷時の支点間同解説 pp 隔の違いにより引張耐力とコーン状破壊部の形状 7) 守屋嘉晃ほか : 接着系あと施工アンカーの引き抜き耐が変化することがわかったまた純粋なコーン力に及ぼす各影響因子に関する研究その日本建築学状破壊が発生する場合の引張耐力を確認するため会大会学術講演梗概集 pp にはの影響を小さくするため支点間 8) 津吉真人ほか : 傾斜あと施工アンカーのコーン状破壊隔をアンカーボルトの埋込み長さの 4 倍以上とす強度に関する実験的研究コンクリート工学年次論文ることが望ましいことがわかった集 Vol.34 No.2 2 2) 接着系あと施工アンカーの品質管理方法について 9) 土木学会 : コンクリート標準示方書 [ 規準編 ] JSCE-K 検討したこの結果引張耐力は曲げひび割れ 542 コンクリート構造物補修用セメント系ひび割れ注入が生じている場合や孔内の清掃が十分でない場合材の試験方法 ( 案 ) pp 孔内が水で浸されている場合に低下した特に孔 ) 安藤重裕ほか : 超速硬セメント系注入式あと施工ア内の清掃が十分でない場合に母材コンクリートンカーの環境および施工条件が付着強度に及ぼす影響と接着剤の界面で付着破壊が発生した範囲が大幅に関する実験的研究コンクリート工学年次論文集に広くなり引張耐力が大幅に低下することがわ vol.35 No.2 pp かった接着系あと施工アンカーの耐荷性能を確 ) 山田宏ほか : 超速硬セメント系あと施工アンカーの保するためには孔内の清掃を確実に行うことが定着機構に関する検討コンクリート構造物の補修不可欠である一方アンカーボルトが 2~4 度傾補強アップグレード論文報告集第 3 巻 pp 斜している場合やナット締めにより N m のト 3 ルクが導入されている場合には引張耐力の大幅

12 Study on Reliability Improvement of Post-installed Anchors (2) Budged:Grants for operating expenses, General account Research Period:FY4-5 Research Team:Materials and Resources Research Group Author: KOGA Hirohisa, NAKAMURA Eisuke Abstract :The materials and resources research group conducted an experimental investigation to propose methods for ensuring and evaluating the load-carrying capacity of post-installed adhesive anchors. The experimental investigation was focused on the evaluation methods of the tensile strength of the post-installed adhesive anchors, the quality control during the preparation and installment of the post-installed adhesive anchors, and the effects of material properties of adhesives on the tensile strength of the post-installed adhesive anchors. The experimental results indicated that the distance from the anchor to the edge of the support was required to be set more than two times larger than the embedment depth of the anchor to measure the tensile strength at the concrete breakout failure. The reduction in the tensile strength was found due to the unswept drilled holes and cracking around the anchors in concrete. Additionally, the adhesives showing large shrinkage and low water-retaining performance resulted in large dispersion in the tensile strength of the post-installed adhesive anchors. Key words : post-installed adhesive anchor, tensile strength, quality control, shrinkage property, water-retaining performance 2

S28-1C1000Technical Information

S28-1C1000Technical Information Technical Information コンクリート用膜養生剤リポテックス C-1000 < ご注意 > お取扱に際しては弊社 SDS をご参照頂くようお願い申し上げます機能化学品第 1 事業部 130-8644 東京都墨田区本所 1-3-7 TEL 03-3621-6671 FAX 03-3621-6557 1. はじめにリポテックスC-1000はアクリル樹脂を主成分とする樹脂膜系のコンクリート養生剤です