カジマ・リノベイト株式会社

セラミックキャップバー(CCb)工法

概要

古い耐震基準に従って設計されたコンクリート構造物の中には、現行の耐震基準で考慮すべきレベル2地震動に相当する地震力を受けた場合、部材のせん断耐力・じん性が不足するものがあることが指摘されています。しかし、開水路やボックスカルバートなどの壁状の地下構造物では、内空側からしか補強工事を実施できず、また、構造物が塩害環境下などの劣悪な環境にある場合には補強後の耐久性についても確保する必要があるため、有効な補強方法が少なく、これまで耐震補強工事は進んでいませんでした。

そこで、ファインセラミック製の定着体をせん断補強鉄筋に取り付けた後施工セラミック定着型せん断補強鉄筋「セラミックキャップバー(CCb)」を開発しました。「セラミックキャップバー(CCb)」は、耐食性に優れるセラミック定着体をコンクリート表面付近に配置できることから、定着部の耐久性を確保すると共に、優れたせん断補強効率を実現することができます。
「セラミックキャップバー(CCb)」は、地盤側に先端型定着体を、内空側に後端型定着体を取り付けたものを標準としますが、密な配筋の梁などで、後端型定着体の挿入が困難な場合には、両端とも先端型定着体とすることができます。また、水門の門柱などで、両側からの施工が可能な場合には、両端とも後端型定着体とすることができます。

鉄筋径がD13、D16、D19、D22、D25、D29、D32に対応しています。


セラミックキャップバー(CCb)設置状況

施工方法

1.横向き施工:レッグハンマー等で既存 RC 構造物を内空側から削孔します。その後の「セラミックキャップバー(CCb)」の設置については、壁面の状況等を考慮して2通りの方法から適切な方法を選定します。高流動グラウト材の場合には、孔口にグラウト貯留槽を設置し、その内部と孔内にグラウト材を注入、充填します。そして、グラウト材で満たされた孔内へ「セラミックキャップバー(CCb)」を挿入し、孔口を養生用の蓋で閉めます。可塑性グラウト材の場合は、グラウトホースにより孔内先端部から孔口までグラウト材を注入した後「セラミックキャップバー (CCb)」を挿入します。どちらの方法でもグラウト材の充填が確実に実施できることが、施工試験により確認されています。
2.上向き施工: 孔内へグラウト材注入後に、「セラミックキャップバー(CCb)」を挿入する方法と、「セラミックキャップバー(CCb)」挿入後にグラウトを注入する施工方法があり、現場条件に合わせて施工することができます。

特長

1.高いせん断補強効率
定着体がファインセラミック製であるため、コンクリート表面付近にせん断補強鉄筋の定着部を配置でき、高いせん断補強効果が期待できます。
2.高い耐久性
コンクリート表面に最も近い補強材の定着部に、耐食性に優れたファインセラミック製の定着体を用いることで、補強後の高い耐久性を実現します。
3.高い施工性と品質
削孔方法、設置方法、充填材料などについて様々な施工方法を準備しており、施工の向きや壁面の状態などに応じて最適な方法を選んで迅速かつ確実に施工できます。
また、セラミック定着体とねじ節鉄筋は現場で組み立てるので、削孔後にセラミックキャップバー(CCb)長の変更が必要な場合でも現場で迅速に対応できます。
4.狭隘な空間でも施工が可能
レッグハンマードリルやコアドリル等のコンパクトな機材しか使用しないため、施エスペースが狭くても施工が可能です。また、障害物等のために CCb を一本物で挿入できない状況でも、機械式継手で接続しながら挿入することで施工が可能になります。
5.既設構造物の状況に応じたタイプの選択
地中梁や構造物の隅角部など配筋が密で標準型での施工が困難な部材に対して、両端を先端型定着体としたセラミックキャップバー(CCb)を適用できます。また、水門の門柱などで両側からの施工が可能な場合には、両端を後端型定着体とすることもできます。

力学的性能

1.セラミックキャップバー(CCb)の定着性能
セラミックキャップバーの規格降伏強度相当の定着力を確保するために必要な先端側の定着長が5D(D:鉄筋径)であること、後端側については、定着体単体で規格降伏強度相当以上の定着力を確保できることが確認されました。
2.セラミックキャップバー(CCb)後施工によるせん断耐力
セラミックキャップバーによるせん断耐力の負担分を、通常の方法でせん断補強した部材のせん断鉄筋によるせん断耐力寄与分に、適用部材の圧縮鉄筋と引張鉄筋の間隔、および先端側の定着長から算出される有効率を乗じたものとして評価できることが確認されました。
3.セラミックキャップバー(CCb)後施工によるじん性
先端側が圧縮となる場合は、拘束効果を無視した終局変位の計算値より大きな変形性能が確保されること、後端側が圧縮となる場合は、通常の方法でせん断補強したRC壁と同等の変形性能が確保されることが確認されました。

施工性

1.適用部材
背面に地盤などがあり、内空側からしか施工できないRC部材に対しても、補強後の掘削孔内にホース等を残置せずにせん断補強できることが確認されました。これにプラスして、両側からの施工が可能な既設鉄筋コンクリート部材に対して、片方のセラミック定着体をグラウト中で接合することで、両端に後端側セラミック定着体を設置する施工を確実に行えることが確認されました。
2.施工の容易性とじん速性の評価
狭あいな空間や複雑な部位において大型機材を用いずに容易に施工でき、安定した品質を確保できることが確認されました。

技術の適用範囲

主に地震時の応答変位量が限定される地中構造物であって、施工が片側からしか実施できない壁状の既設コンクリート部材に 対し、鉄筋の埋込側に先端型定着体を差込側に後端型定着体を設置した標準型、鉄筋の両端に先端型定着体を設置した両端先 端型の「セラミックキャップバー(CCb)」により、後施工によるせん断補強の目的で用います。
ただし、両側からの施工が可能な既設の構造物に対しては、変形性能の向上を目的としないことを前提として、鉄筋の両端に後端型定着体を設置した両端後端型の「セラミックキャップバー(CCb)」を後施工によるせん断補強の目的で用いることができます。
また、横向きで7m以下、下向きで5m以下、上向きで4m以下の範囲で確実に施工できることが施工試験により実証されております。

施工実績(2018年4月現在)

施設名 適用箇所 施工件数
上水道施設 汚泥処理施設、沈砂池、ポンプ場他 187件
発電所施設 取水路、放水路他 12件
その他施設 水門、護岸、橋梁施設 24件
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