1
論 文】UDC ：691
．
32 ：666．
97 ：620．
191．
3Ei本 建 築学会構 造系論文 報告集 第 432 号
・
1992 庫 2月Journat of Struct
，
Constr，
Engng，
AiJ，
No．
432，
Feb，
，
1992コ
ン
ク
リ
ー
ト
切
り
欠
き
試 験 体
の
曲
げ
試 験
に
よ る
ひ
び
わ れ
補 修 材 料
の
評 価
EVALUATION
OF
CRACK
REPAIR
MATERIALS
BY
MEANS
OF
BENDING
TEST
ON
NQTCHED
CONCRETE
SPECIMEN
橘 高 義 典
＊ ， 上村 克 郎
＊ ＊ ，中 村 成 春
＊ ＊ ＊Yoshinori
KITSUTAKA
，
KatsurOU
KAMIMURA
andShigeharu
IVIAKAMURA
Restoration
of strength properties of crack repaired concrete specimen hasbeen
studied．
Three−
point bend tests were carried out on undamaged notched concrete specirnens and
damaged
ones which crack repairedby
epoxy resin，
a冂d
restoration of the specimen was evaluatedby
means o正fracture
mechanics parameters such as thefracture
energyG
， and thebending
strength．
The
bend−
ing
strength of repaired concrete specimen was proportional to the E−
modu 且us of resin，
and in−
versely proport孟onal to the width of crack
．
The fracture energy （G
．）of repaired concrete speci−
mens
decreased
withincreasing
theE ・
modulus of resin．
TheGF
value of repaired concrete weredld
not monotonously increase with increasing compressive strength of concrete，
andhad
a tendency ofdecrease
at low water cement ratio．
Keywortts
：crack，
rePair，
fractZtre
energy，
high−
strength concreteひびわれ
，
補 修，
破 壊エ ネル ギー
， 高 強 度コ ン ク リー
ト 1．
は じ めに コ ン ク リー
ト構 造 物の ひびわ れ は， 構 造 物の安 全 性， 耐 久 性，
耐 水 性 等 を損なう原 因であり，
その適 切な補 修 方 法の確 立は重要な研究課題である。
特に荷重作用等に よっ て構 造 部 材に発 生し た ひびわれ の補 修は構 造 物の機 能 回復や安 全 性 回 復の点で重 要であり』
，
そ れ らをどの よ う な材 料・
工法で補 修し強 度 回 復を図る か は今日的な課 題 と なっ て いるQ 近 年，
ひびわ れの補 修 方 法と し てエ ポキ シ樹脂 あ るい はポリマー
セ メン トス ラ リー
等の接 着 材 料を 用い た 注 入 工法が注 目さ れ て い る］｝。
こ れ は ， ひびわ れ空 隙 内に適 度な粘 性 を持つ接 着 材 を加 圧 注入 し硬 化させ る ことによ り，
ひびわ れ空 隙を硬 化 材で充 嗔し，
漏水の防 止な ら び に部 材 強 度の回 復 を 図る もの である。
注入 工法による ひ び わ れ補 修の利 点 として は，
適 度な接 着 力お よび強 度 を 有する接 着 材 料で ひ び わ れ面を 固着する こ と によ りひ び わ れ発生 以 前の コ ンク リー
ト部材と 同等の強 度回復が期 待で き る点が挙 げられ るが21，
さ らに伸 び能 力 を 有す る 接 着 材 料を使 用する こ と により，
接 着 材 料の変 形 能が靭 性の 向上に寄与し，
元来コン ク リー
トが持つ 脆性 的な性 質の改 善 も期 待で き るものと考え ら れ る。 特にエ ポ キ シ 樹脂 に よ る梁 部 材の注 入補 修で は他の補修 方 法よ り も 剛 性な らびに勒 性回復が優れ る との報告も あ る3｝。
ま た最 近で は，
高 強 度コ ンク リー
トの建 築 構 造 物へ の 適 用・
研究が盛んで あ る が， 従 来の普 通 強度の コ ンク リー
トに加えて 高 強 度 域の コ ン クリー
トの 補 修の 必要 性 も考 慮する と，
広 範 囲な コ ン ク リー
ト強 度で の補 修 材料 の 補 修 効 果を明ら かにす る必 要が あ る。 特に強 度の増 大 に伴い，
コ ンク リー
トの 破 壊は 脆性 的な傾 向を示すこと が指摘 さ れて お りq ）’
S ），
、
そ の 補修につ い て は強 度 回 復の みな らず 勒性の 向上も付 与で きることが望ま しい 。 以 上の諸 点 を明 ら かにす る た めには，
さ まざま な強 度 およびひ び わ れ幅を有する コ ン ク リー
トの 補 修 後の強度 性に及 ぼ す補 修 材 料の性 質 を材料レベ ル で明 確に す る 必 要が あ る が，
これ らに関す る研究例は少ない 。 ひ び わ れ 内 部へ の樹 脂の充 填 性 に関 し ては筆 者 ら が 樹 脂の 性 質，
ひび わ れ幅，
注 入 圧等に関し定式 的な関 係を明ら か に し てい る6）。
今 泉・
国原ら は接 着さ れ た部 材の 力 学的性 状 iご関 す る 研 究7｝酬 で，
ひ び わ れ 補 修 後の コ ン ク リー
トの 純 引 張 強 度お よ び割 裂 強 度に及ぼす接 着 剤の性 質の影 響 ＊ 宇 都宮 大 学工学 部 建 設 学 科 助 手・
工博 ＊ ＊ 宇 都 宮 大 学工学 部 建 設 学 科 教 授・
工博 ＊ 林 宇 都 宮 大 学 大 学 院生Research Assoc
，
，
Dept，
of Architecture and Civil Engineering，
Facui−
ty of Engineerlng，
Utsunomiya Umv．
，
Dr．
Eng．
Prof
．
，
Dept，
of Architectu［e and Civil Engineering，
Facu［しy of En．
gineer｛ng
，
Utsunomiya Univ．
，
Dr．
Eng．
NII-Electronic Library Service を検 討してい る
。H ．
D ．
K
｝einschrodt ］°1は，
硬 化樹脂 に よ り補 修し たコ ンク リー
トの破 壊エ ネル ギー
を求め た結 果，
補 修 前よ りも破 壊エ ネルギー
はや や向 上す る傾 向に あ る との報 告を行っ て いる。 し か し なが ら，
広 範 囲の強 度域お よ びひび わ れ幅を有する コ ン クリー
トの補 修 後の 強 度 性 状お よ び靭 性に及ぼす 硬 化樹 脂の 性 質に 関して検 討を行っ た例は見ら れ ない。 本 研 究は，
エポ キシ樹 脂に よ りひび わ れ補 修し たコ ン ク リー
トの強度回 復 性 を， 切 り欠き を有するコ ンク リー
ト直 方 試 験 体の曲 げ試 験に よ り評 価す ること とし， 補修 前 後の試 験 体の曲 げ強 度な ら びに破 壊エ ネル ギー
に及 ぼ すコ ンク リー
ト強 度， ひびわ れ幅， エ ポ キシ樹 脂の引張 弾性係数等の影響を明ら か に す ること を目的と す る。 2．
ひびわ れ補修 材料の評価方法 ひびわ れ補 修 後の強 度 性 状の評 価 方 法に は，
モ ル タル 試 験 体の曲 げ試 験によ るもの m，
コ ン ク リー
ト円柱 供 試 体の割 裂 試 験を用い た もの8，・
9 ， ，純 引 張 試験とし た もの η，
せ ん断 試 験12 ）に よ る もの な ど が あ る。 ま た，
部 材 欠 損を 有す るコ ンク リー
ト試験 体の補修性 能を曲げ試験に よ り 評 価 してい る 例13 ）も あ る。
し か し な が ら，
強 度 評 価 と 同 時に靭性評 価を行う た めには，
安定した荷重一
変位 曲線 か ら，
破 壊 時ま で の 吸収エ ネルギー
を精 度よ く求め る必 要が あ る。
そこで本研究で は，
近年その コ ンク リー
ト工 学へ の適 用が検 討さ れ てい る破 壊 力学 的手法に着 目し，
モー
ド1
の破 壊靭性試験に よ り補修前 後のコ ンク リー
ト 試験 体の評 価を行うこと とし た。 す な わ ち，
中央に切 り 欠きを有す るコ ン ク リー
ト試験体の 3 点曲げ試験を，
健 全 試 験体お よび 曲げ破 壊 後リ ガメ ン ト部 （ひ び わ れ 破 壊 部分 ） を補 修し た試 験 体につ い て行い，
荷 重一
変 位 曲線 を求め最 大 曲げ強 度およ び破 壊 靭 性 値を求め た。
破 壊 靭 性 値は，
荷 重一
変 位 曲 線で囲ま れ た面 積を破 壊 面の投 影 断 面 積で除し た破 壊エ ネルギー G
。 14｝ と し た。
な お，
本 評 価 方 法で は，
ひ びわ れ補 修を行う試験体に は荷 重 履 歴によ り微 細ひびわ れの蓄 積し たいわ ゆ る フ ラ クチャー
プロ セ スゾー
ンが形 成され て おり， 健 全なコ ン ク リー
トを 樹 脂で接 着し た場 合で の評 価 値と は異 なる。
また，
補 修 後の試 験 体にも切り欠き部か ら強制的に．
ひび われ を 発生さ れ る もの で ある。 し た がっ て，
本試験方法 は，
補 修 材 料の強 度 回復性 状 を 相 対 的に評 価 す る一
試 験 方 法と位 置づ け ら れ る。
切 り欠き試 験 体で の曲 げ 強 度fb
（kgf
／cmZ ）は 下式に より求め た1ω。
fb
−
”5 ”（駻
況 9／2｝・
・
…・
………
（1・ こ こ に，
1
：スパ ン 〔cm ）Fmax
：最 大 荷 重 （kgf
）2
mg ：試 験 体 自重 〔kgf
） α ：リ ガメ ン ト幅 （cm ）b
：リガメ ン ト高さ （cm ） ま た，
破 壊エ ネル ギー G
． （kgf
／cm ＞はRILEM
が提 唱する下 式14〕 で求めた。 Wo十 mg・
δ，・
………一 ・
………一
（2 ）GF
；Aiig
こ こ に，
鵬 ：荷 重一
変 位 曲 線 下の面 積 （kgf・
cm ） mg ：試 験 体の 自重 （kgf） δ。；破断時の垂 直 変位 （cm ） Aii。 ：リ ガメ ン トの垂 直 投 影 面 積 （cm2 ）3．
実 験 概 要 3．
1 コ ン ク リー
トの種 類 コ ンクリー
トの強 度は，
通 常 使 用さ れ る強 度に加え高 強 度 域を考 慮し，
水セメ ン ト比 を25，
35，
50，
65％の 4条件と し た。
水セ メ ン ト比 25％ お よ び 35％ の条件 で は高 性 能 減 水 剤 （アニ オン型特 殊 活 性 剤，
WH 2000 ） を使 用し た。
また，
粗 骨材の絶対 容積はいずれの水セメ ン ト比で も4 OOI／m3一
定と し た。
使 用 し た骨 材の性 質 を表一
1に， コ ン ク リー
トの調 合条 件を表一2
に示 す。 また，
フ レッシュ コ ンク リー
トの性 質な ら び に材 令9
週 （補 修 試 験 体 試 験 材 令 ）で の強度性状を表一
3に示す。
表一
1 骨 材の性 質 骨材 の 租 顕 産 地 最 大 寸法皿
鞭 辮 髯 単位容臓 里盈 〆［ 辮 銘 粗 粒 率 F．
M．
40t 破砕宰罵 翩 川 砂 鬼怒川 52．
551．
85 ユ．
72一
2．
96一
租骨材 川砂利 鬼緲 1202．
600．
411．
6935．
46．
6713．
8 表一
2 コ ンク リー
トの調 合条 件 記 号 囎 3／a ％ 卑 水uント比 W／C ％ 詛骨材 o／鵬， 醐 SP°
Cx ％ 水 C252542．
74003．
6 ユ29 C353542．
74001．
o153 C505042．
7400一
179 C656542．
7400一
197 備 脅 傘 セ メ ン ト里 皿 に対 す る皿揖 比 位 量 kg／ml セ メ ン ト 細 骨 材 粗骨材 516 790 1040 438 790 1040 358 790 1040 303 790 1040 表一
3 フ レッ シュ コ ン ク リー
トの性質お よび材令9週で の強 度 性 状 記 号 鯲 T ℃ スランプ SL cm スランプ フ ロー
値 m皿 空 気 皿 〔圧 力 法 ） 髴 田 ロヨ強 度 fC ε！αn2 剤裂強 度 ft f1丗 静弼性係鮫 Ec°
；qo5 fノロ駄2 C2529．
524．
0475x4502．
473840．
04．
01 C3528．
017．
5 認5x3LO2．
459233．
24．
22 C5026．
516．
0245x2 釦 1．
548934，
93．
13 C6522．
O20．
540Dx430o，
629231，
02．
51 備 考 岑fc／3割 線法に よ る静弾 性係馼 N工 工一
Eleotronio Library表
一
4 エ ポキ シ樹 脂の調 合 記 号 R1R2 R3R4 主 剤 ロ’
勧樹脂丘 勹一
田15100 ユoo100100 硬化剤Hoユ 変性 脂 肪 族r” ミン 60 20一
一
靴 削 肆o．
2 愛性万香槲 リアシ 2040 eo 60 骨 材 侮 準 砂一
一
一
840 備 考 表中の教 字 は．
主剤を100 とす る側匿比 表一
5 エ ポキシ樹 脂の性質 記 号 R1R2 R3 R4 粘 度 （cp 】 47510001920一
引 張弾 性 係 教 Ee 〔 「！口り 10140002 ヱOOO26000 引 張阪 断 強 屋 （ fノα
の 34440400loo 引 張 破 断 伸 び 率 （勸 2153．
82．
10，
4 強さ閃
〔 f1図2） 14．
45L35D，
358．
8 コ ンクワー
ト 平滑面へ
の 付管 強 さ試 験 破 断 状 況膨
1A A A A 圧 縮 596540525535 モ ル タ ル母材の強度 （ f！り 曲 げ 76
．
173．
876．
181．
5 接 強 さ 試 験 接 魯 強 さ （ rノ り 20．
864．
577．
868．
5 変動 係 融 （％）胃
8．
112．
414．
4 破 断 状 況’
コ
R M M M 備 雪 ホ 旦コンク リー
ト下 地 と4x4cm 劃 冨治 貝 との接着5阪 強さ ‡2 A；鋸 治 貝との界 醐，
R ；樹贓．
M：鵬 断 3．
2 エ ポキシ樹 脂の種 類 今 回は補 修 材 料の特 性とし て引 張 弾 性 係 数に着 目し，
補 修 材 料に は硬 化 材の調 合 条 件に よ り引 張 弾性 係 数 を制 御で きるエ ポキシ樹 脂 を 使 用 すること と し た。
使 用した 樹 脂は主 剤がエ ピコー
ト815，
硬 化 剤No ．
1が変 性 脂 肪 族ポリア ミ ン， 硬 化 剤No．
2が変性 芳 香族ポ リア ミ ン で あり，
硬 化 剤No．
1とNo．
2の混 合 比 率を変える こ とに よ り引 張 弾性係数 を変化さ せ た。
すな わち実施工で用い られて い るエ ポ キ シ 樹 脂の弾 性 係 数 よりも広 範 囲の条 件 を設定す ること と し， 計4種 類の調 合 条 件 を設 定し た。
なお，
最も引張 弾 性 係 数の大きい条 件で は骨 材 を混入 し，
そ れ に は セ メ ン ト の物 理 試 験 用に用い られ て い る豊 浦 産 標 準 砂 を使 用 し た。 樹 脂の重 量 調 合 比 を表一
4に示 す。
3．
3 エ ポ キシ樹 脂の性 質 表一
5中に はエ ポキ シ樹 脂の各 種 性 質 を 示し た。
樹 脂 の引張 弾 性 係 数，
引 張 破 断 時 強 度，
引 張 破 断 時 伸 び等はJIS
K6911 に従っ た。 試 験 体は ひびわ れ補 修に用い た もの と同様の条 件で作 製，
養 生 （20℃，
60 ％RH
） し，
試 験 材 令も補 修 後の曲 げ 試験と 同一
と し た。
コ ン ク リー
ト平 滑 面へ の付 着 強 さは，
樹 脂の コ ン クリー
ト面へ の接 着 強さ の参 考 値とし て求め た。 40×40mm の付 着 而 積 を もつ 金 属 冶 具を グラ インダー
処 理し たコ ン ク リー
ト面 に 樹 脂で接着し，
1週 間 後に引張訟験 を行い最 大 荷 重 を 接 着 面 積で除し付 着 強さ と し た。
使用 し たコ ンク リー
ト 標点 （間 隔IO m）樹脂充填 r
’
…．
rド
・
・
’
『
，．
．
．
1
．
．
．
．
．
渥，
璽
・
…＿．
．
．
＿．
−r・
「
鴎…”
畠
”
1．
二；剛…
．
．
．
．
■
，
．
切 り欠きO
f
鉦
図一
1 試 験 体の概 要 強 度は 400−
600 kg／cm2 の範 囲で あっ た。
接 着強 さはJIS
A 6024 「建 築 補 修 用 注 入エ ポキシ樹 脂 」に準じ て求 めた。
す な わ ち，
JIS
R
5201 に より作 製し た 40×40× 160mm の モ ル タ ル試 験 体の曲 げ試 験を行い， その後 40 ×40mm の型 枠 脱 型 面2面 を1mm の鋼 線 を 介し挟み， そ の間に樹 脂 を 注 入し接 着させ，
1週 間 養 生 後 曲 げ 試 験 を行い，
曲 げ強 度を求め接着 強さ と し た。
3．
4 試 験f
本概 要 3点 曲げ 試験に用い るコ ン ク リー
ト試 験 体の寸 法は ユ00×100 ×450mm で，
リガメ ン ト長 さは試 験体せ いの 1〆2の 50mm と し，
試 験体数は各条 件に つ い て 3体と し た。
試 験 体の概要を 図一
ユ に示す。
試 験体は鋼製型枠 に打．
設後2日で脱 型， 以後 20℃ で水中 養 生 と し た。
材 令 8週 囲に切 り欠き試 験 体の曲 げ試 験 を行っ た。 試 験 体 の切り欠 きは試 験 直 前に コンクリー
トカッ ター
で作 製し た。
曲 げ試 験 後の破 断 試 験 体は 20℃，
60％RH
の恒温 恒湿室で 24時間乾 燥 後， 破断面をエ ポ キ シ樹 脂に よ り 接 着 補 修し た。
3．
5 補 修方 法の概 要 エポ キ シ樹脂によ る接着 補修の手順は以 下の とお りで あ る。 曲げ試験 によ り破断 し た試 験 体の切 り欠き間に木 製ス ペー
サー
を挟み継ぎ合わ せ，
リ ガメン ト間に所 定の 隙 間 幅を作る。
試 験 体は リ ガメ ン ト部が下 面に な る よ う 横に置き，
ひび わ れ部を は く離 性 ウレタン系シー
ル材で 上面 以 外を除き 3面シー
ルする。 3時間後シー
ル材が硬 化し てか ら，
ス ペー
サー
を 外 し，
エ ポキ シ樹脂 を注 射器 を用い ひびわ れ間に ひびわ れ上部か ら注入 す る。5
，6
時問後にさ らに予備注入 を行い隙間を完 全に樹 脂で充 填 す る。
その 後 再 度スペー
サー
を 切 り欠き部に挟 み3日 間残
生し，
t
シー
ル材を剥 レ曲げ試 験ま で約4
日間養生す る。
な お，
粘度が最 も大きい樹脂R4
で はひ び わ れへ の注 入 が不 可 能であっ た た め，
ひび れ面へ 樹 脂 を 直 接 塗 布 し，
所 定の ひび わ れ幅が得ら れ る よ うに切 り欠き部にス ペー
サー
を挟みひび わ れ面を接着さ せ るこ と と し た。
ひ び われ条 件は，
0．
5，
L5，
3．
Omm の 3段 階とし た。
あ ら か じ め曲 げ 試 験によ る破 断 前な ら びに樹 脂 補 修 後に 試 験 体 側 面に貼っ た標 点 間の距 離をコ ンタ ク トゲー
ジに より測定し，
そ の差か らひび わ れ幅を求め るこ と と し，
NII-Electronic Library Service 打 設 8
鑿
粤
輳
農
（
樹糧
6異
隻
粤
輳
生（
8
δ）
NO。
Q・
匚
ロ
6Ψ
叭 閃 ＝V
図一
2 実験手順吋
QjQ・
8 訳 罰 ＝）
o o一 一
「
．
冖
o1「
。11
。 望」一
一一
「
「
「
｝
「
o o 平 平面
図 荷 重 ロー
ドセ ルく
冫
，リ。ブ ゲ
．
ジ「
1
1
．
→ ／r
一
讖1
Ω
0 0Q
槭 変位計一
正
面図
図一
3 曲げ試験 概 要400
300寝
。。
100 00 図
一
4（
牌5
＼ 葛 ヱ）
100go
80D − 7060
黷
私髢
0．
1 0．
20．
3
0＿
4 垂直変位 （ ） 曲 げ試 験 結 果 （補 修 前コ ンク リー
ト） O，
200，18
Hき
マ O．
16 鴫lo
．
14 罍
50
0 1．
0 2．
03，
0
4．
0 5．
0 セメン ト水比C
／W
図一
5 セ メ ン ト水比 と 強 度 性状 ｛補 修 前：コン クリー
ト）（
評 oq 扇 ＼ o ヨ V21a D10 所 定の ひび わ れ幅が得ら れ る よ うス ペー
サー
の厚さを調 節 し た。 補 修 後の試 験 体の曲 げ試 験は材 令8週の 曲げ試 験か ら 1週 間後の 9週 目に行っ た。
以 上の実 験 手 順を図一
2にま と めてasす。
3．
6 曲 げ試 験の概 要 曲 げ試 験は以 下の要 領で行っ た。
油 圧サー
ボ型 載 荷 試 験 機に試 験 体を図一
3の よ う に 取 り付け，
試 験 体 中 央に一
定 速 度 （10一
12 kg／sec）で載 荷し た。
垂直荷 重は 500g 感 度の ロー
ドセ ル に て検 出し，
裁 荷 点 下 部の 垂 直 変 位は冶 具に取 付 けた G，
005mm 感 度の変 位 計に よ り2 点 測 定し，
いずれもデー
タ ア ナ ライザに 入力し0．lsec
の 間 隔で記 録した。 変位計の取付 冶具は支 点 部のめ り込 み の影 響 を 除 去 す る との意 図に よる。XY
レコー
ダー
に 荷重一
変位曲線を同時に記 録し た。
荷 重一
変 位 曲 線の安 定 性を確 認する ために，
リ ガメ ン ト端 部 （試験 体 中央 ）の 開 口変位も参 考 値と し て ク リッ プ ゲー
ジにて計測し た。
ひ びわ れ破 断 時の垂 直 変 位 δ。は，
デー
タ ア ナ ラ イザに 記録し た デー
タ を 分析 し変位が急 激に増 加し始め た点 と した。
4．
実 験 結 果およ び 考 察 4．
1 補 修 前の試 験 体に関す る結果 お よび考察 図一
4に材令8
週で の健 全 試 験体の荷 重一
変位測 定 結 果例を 示す。
荷重一
変位 曲 線は破 断 時 まで安 定 し た曲線 と なっ ている。
本 図よ り低 水セ メ ン ト比の試 験 体ほ ど最 大耐力 な らびに初期の剛性は増 加する が， 最大荷重後の 荷重一
変 位曲線の落ち 込 みの程 度 が 大き く な る傾 向に あ り，
曲線で囲ま れ る面 積は必 ずしも増 大し ていない。
図一
5に材令8
週 目で の曲げ強度お よび破 壊エ ネル ギー
測 定 値と セメ ン ト水 比との関 係 を示す。
試 験 体 総 数 は 36本であり その平 均 値で示 し た。
曲 げ 強 度は セ メ ン ト水 比が大きく な る ほど増 大す る傾 向にあるが， 破 壊エ ネル ギー
は セ メ ン ト水 比に単 純に比例せず 高セ メ ン ト水 比で頭 打ち の傾向が・
あ る。 す な わ ちペー
ス トマ ト リッ ク ス の強 度が増大 す る ほ どコ ン ク リー
トの強度は 大 き くな4
N工 工一
Eleotronio Library表
一
6 曲げ強 度 測 定 結 果 樹 脂の種 類 R1 R2 K3 R4 Ee f！ 2LO 140002100026000 瞰 幅 h m 皿 コ万 丿一
ト の 種類 fb 平均伍 f／2 耡 蠍 ％ fb 平均値 f／q薗2 鋤 鬮 罵 fb 平 均篋 f！cゴ 鋤 鰍 罵 fb 平 灼 値 f／cゴ 鋤 鰍 男 o
．
5C25C35C50C65 L7，
334、
945．
125．
5 33．
122，
64．
3 圏、
1一
68．
244．
447，
7一
11．
925．
410，
4 54．
7 田 」 詑」 5L2 3、
76、
4L7、
7一
脇．
77e．
046．
0一
： 11．
9一
】．
5C25C35C50C6517．
322．
433．
L一
13．
B 互7．
B3．
3一
60．
573．
7 δ3．
3一
1
．
4 麗．
2 8．
8一
73．
973．
773．
0 厨，
1 L4、
9LO．
6L3．
4一
19．
672．
055．
944．
6 日．
09．
6 医o，
87．
o 3．
oC25C35C50C65臼．
2n．
922、
3L5，
0 20、
27，
5 且2．
1一
40．
155．
047．
234，
3 16．
42．
99．
9一
74．
053．
4 的、
5、
弱．
4 5．
L8．
43．
2一
τ巳．
07L5 団．
2 駱．
5 8．
Bn．
57．
6L2．
7400
300
爲
ご 2eo 細 100 00 ’一
丶1
鷲
評
一腮
一
胴
表一
ヲ 破 壊エ ネルギー
測 定 結果 Rl C35h ≡3，
0mm InitiaI．
朔
こ
＝
、
に
、
こ
、
く
、
染 ＼
へ 丶
、
丶・
、
樹 脂の種 翹 R且 R2 R3 R4 Ee f1 210 140002100026DOO 田棟幅 h mm コン2丿一
｝ の種煩 GP 平均僖 r！α 国・
鋤 蠍 ％ GF 平均値 fノα凵 鋤 鰍 箔 GF 平均 値 £！ 鋤 鰍 ％ GF 平均値 f〆 黝 鰍 髴 0．
5C25C35C50C65 o．
2740．
伽 0．
7520．
5L8 8．
48．
18，
033．
5一
〇．
5010．
記10．
2昭一
6．
83，
48．
2 0，
踟10，
圏00，
L750．
L’
42 16．
4L4．
2 且9．
6一
0．
勿60，
2駒 o」7L一
： 麁2．
3一
1．
5C25C35C50C65 0．
4田 o，
6且9 且．
OLOM
．
38．
6e，
7一
O．
3240．
3唱 o，
4田5
，
36 ユ 2e．
o＿
10．
2530．
2070．
3L80．
L78 24．
67．
3 蹌．
5一
o．
2090．
2450 」5LoJB3 7．
98．
720，
540．
5 3．
OC25C35C50C ε5 0，
2940，
7330．
6540．
5盟 18．
2 咽，
巳 匹3．
0一
0．
3130，
4880．
2760．
432 9．
69．
724．
6｝
0．
2no．
罰70．
L370．
L86 40，
021．
6L3．
8皿
o．
跚lO，
25Lo．
1470．
2印 22．
522．
525．
量 15．
且 表一
8 曲 げ試 験で の破 壊状 況’
レ
樹 脂の 田 類 R1 R2 R3 R4 Ee fノ z10 140002100028000 碍舳幅 h mm ユ別一
ト の種煩 且 23123123123 o．
5C251 工 1一
CICI
一 一
C C35111CICCICCCCC一
C5011一
CCCICICCCC C6511 【 CCC 工
C
一 一
L5C25111CIC 【 CICIC 兀 c工 CCC C35111CCCICCCC、
CC C50111CCCCCCCCc C65一 一 一 一 一 一
CI一
CCCI 3．
0C25111CICICICIC 工 CICC』
C C35111CICICICCCCCC C50111cCCICcCCCC C65x一 曹
CICI一
c一 冒
CCC 僞 書引
c：コ甥・
ト破断，
1二界 面破断」
CI ；コ協 丿一
卜破断十界面破断，
一
；樹脂充填不良 る が，
吸収エ ネルギー
は比 例して増 加せず，
脆 性 的にな る傾 向があるとい え る。
こ の ような脆 性 化の理 由とし て は， ペー
ス トマ ト リ ッ ク ス の強 度が大き く な る ほど，
ひ びわ れ の進 展は骨材とペー
ス ト界 面 間の伝 播か ら骨 材を 貫通 す る破 壊モー
ドに移 行し， 骨材のブ リッジング効 果 が減少する こ と が挙 げられ る5， g こ の こ と は， 破 断 面の 観 察 結 果か らも推 察で き，
C50，
C65 等の高 水セ メ ン ト 0＿
10．2
0■3
垂直変位 （慨m） 図一
一
6 曲 げ試 験 結 果 （補 修 後コ ン クリー
ト〉 0．
4’
比 試 験 体の破 断 面で は骨材が破 断せず凹凸 状とな っ て い るの に対し，C25
等の低 水セ メ ン ト比 試 験 体の破 断 面 で は骨 材 が 破 断し平 坦になる傾 向があっ た。 4．
2 補 修 後 試 験 体の実 験 結 果 表一
6に補 修 後の曲 げ試 験で得ら れた曲 げ強 度 平 均 値 お よ び変 動 係 数を，
表一
7に破 壊エ ネル ギー
の平均値お よ び変 動 係 数を ま と めて示 し た。
表一8
に補 修 試 験 体 破 壊 後の破 壊 状 況を ま と めて示 し た。 破 壊の状況に よ り，C
：コ ンク リー
ト破 断 （コ ン ク リー
ト母材が破 断す る），
1
：界 面 破 断 （樹 脂 とコ ン ク リー
ト面が剥が れ て破断する），CI
：C
と1の複 合に分 類し た。
な お， い ずれの条件で も樹 脂 自体の破 断は観 察され な かっ た。
全 体 的に樹 脂の引 張 弾 性 係 数が大 きくな る ほ ど破 壊モー
ドは界 面 破壊か らコ ン ク リー
ト破 壊に移 行す る傾 陶に あ る。 な お，
樹 脂RI
は すべ ての条件で樹脂の一
部の みが界 面破断と な り試 験体は完 全 破 断に は至っ て い ない。 これは樹脂RI
の伸び能 力に起 因するもの で あ る。
し た がっ て，垂 直 変 位は明確な最 大 値 を示さ ないが，
G
。 を求める場 合に は荷 重がほ ぼ 0とな る垂 直 変 位4mm を最 大 値とし た。 図一
6に補 修 後の曲 げ 試 験で得ら れ た荷重一
変 位 曲 線 の測 定 例を示す。 水セ メ・
ン ト比35
％，
ひ び わ れ幅3．
O
mm の場合に つ い て示し た。
エポキ シ樹 脂の引張弾 性係 数が小さ く な る ほ ど荷 重一
変 位 曲 線は偏 平な曲線にな り，
荷重に対す る変形 量が大き く な る。
ただし， 最大荷重な ら びに初期剛性は低下す る。
し た がっ て，
補修後の曲げ 試 験で の荷 重一
変位 特 性 は，
使 用 し たエ ポ キ シ 樹 脂の性 質を反 映してお り，
高 引 張弾性 係 数の樹脂 を用いる ほ ど 強 度な ら びに剛 性は大き く なり，
低引張弾性 係 数の樹 脂 を 用いる ほ ど 強度は低 下するが変 形 能は大き く な る傾 向 が あ る。
引張弾 性 係 数の最 も大きいエ ポ キ シ樹脂R4
NII-Electronic Library Service （
°
°
5
＼ 葛 占）
leo
so 60 ρ鞠
40 20慧
b
租 0 0100
80 60 40 20 1DO 8060
40 20 100 8060
40 20 O O O 1，
0
2．0
3．
00
工．
02．
03．
O
O 1．
0
2．
0 3．
O O 樹脂の引 張弾 性係数 Ee （ilO‘kgf／cm2 ） 図一
7 補修 試 験体の曲 げ強 度 と樹 脂の引 張 弾性係 数と の関係1．
0 2，
0 3．
0 100 100 0 0 6 6 0 0 8 6 （“
詈 ＼←
望〉
o 「「
40 20鎖
塾 租 0．
DLO 2．
0 3．
0 40 20100
80 60 40 20100
80 60 40 20 O D O O l．
0 2．
0 3．
0 0 1，
0 2．
0 3．
0 0 1．
0 2．
0 ひび わ れ幅 h （皿皿） 図一8
補 修 試 験 体の曲 げ強 度 とひびわ れ幅と の関係 3．
0 で補修 し た結果 を み る と補 修 前よりも最 大 荷 重は大き く なっ て お り耐 力は向上 してい る。 ま た，
荷 重一
変 位 曲 線 で 囲 ま れ た面積も増 加してお り，
吸 収エ ネル ギー
も増 大 している。
し た がっ て，
適度な引 張 弾 性 係 数の エ ポ キシ 樹脂を使用す ることに より，
補 修 後の剛 性な らびに靭 性 の向上が可 能といえ る。
4．
3 曲 げ 強度に関する考 察 図一
7に， 補修 試 験 体の 曲 げ 強 度と樹 脂の引 張 弾 性 係 数 との関 係 を試 験体の水セ メン ト比別に示す。
各 水セ メ ン ト比の条 件に おい て エ ポキ シ 樹 脂の引 張弾 性 係 数が大 きく な る ほど曲 げ強 度は増 大する。
引張弾性係 数の最も 大きい樹 脂R4
で は，
補 修 前の試 験 体と ほ ぼ 同程 度の 曲げ強 度の回 復が得られ る。
ま た， 高 引張 弾 性 係数の樹 脂では水セ メ ン ト比が大き くな る ほど補 修 後の曲 げ強度 は低 下す る傾 向があるが，
低 引 張 弾 性 係 数の樹 脂R1
では，
試験体の水セ メ ン ト比に か か わ らず 曲げ強 度は ほ ぼ同じ値を示す。
すな わ ち， 樹 脂の引 張弾性 係数が大き く なる ほど， 曲 げ強 度はコ ンク リー
トの強 度に依 存し，
樹脂の引張 弾 性 係 数が小さい場 合に は曲げ 強度は樹脂の 性 質に依存す る とい え る。 この こ と は，
表一
8の 曲 げ試 験での破 断 状 況で，
低 引 張 弾 性 係 数の樹 脂の場 合は樹 脂 とコ ン ク リー
ト界面で破 断す る 場 合 が 多い の に対し，
高 引 張 弾 性 係 数の樹 脂の場 合はコ ンク リー
ト母 材で の破 断 が多く な ること か ら も推 察で き る。 こ の理由に は，
接 着 剤の引張 弾 性 係 数が小さ く なる ほど接 着 界 面に働く引 張 応 力が高くなるこ と15），
表一
5の実 験 結 果に示 す よ うに ， 今 回 用いたエ ポキシ樹 脂で は引 張 弾 性 係 数が小さい もの ほどコ ン クリー
ト破 断 面と の接 着 力が低 下する傾 向にあ ること な ど が考えられ る。 図一8
に曲げ強度と ひ び わ れ幅の閧 係を水セ メ ン ト比 別に示し た。
引張 弾 性 係 数の低い樹 脂では，
ひ びわ れ幅 が大き く な る ほ ど補 修 後の試 験 体の曲げ強 度は低下 す る 傾 向がある。
し かしな がら樹 脂の引 張 弾 性 係 数 が 大き く な る ほ どこ の傾 向は不 明確にな り，
高 引 張 弾 性 係 数の樹 脂では補 修 後の曲げ強 度は補 修 前とほ ぼ同じ値か大き な 値を示す。 し た がっ て，
樹 脂の引 張 弾 性 係 数が小さくな る ほ ど，
補修 後の強 度はひび わ れ幅の影 響を受け やすい と考え ら れ る。 ひび わ れ幅 0．
5mm におい て，
曲げ強 度 が低 下す るもの が あ る がこれ は樹 脂の充 填 不 良が原 因と 思わ れ る。
4．
4 破 壊エ ネル ギー
に関 する考 察 図一
9に破 壊エ ネル ギー G
． と樹 脂の引張弾性 係 数と の関 係を水セ メ ン ト比 別に示 す。
各 条 件におい てGF
は 補 修 前よりも同 等ある い は そ れ以上 とな っ て お り，
樹 脂6
N工 工一
Eleotronio Library0
8L
a（
日 り ＼ 幅 切 』）
魯
．
o・
6t 等 o．
4 ミ・
焼 HO．2
0 01．O
O．
8 G．
5 o．
4O，
2
1．
0
．
0．
8 O．
5 o．
4 0．
2
1．
0
0．
8 O．
6 0．
4 0．
2 O O O 110 2．
0 3．
0 0 1，
0 2，
0 3．
O O l．
0 2．
0 3．
0．
0 樹脂の引張弾 性係 数 Ee．
（IIO‘kgf ／cm2 ） 図一
9 補 修 試 験 体の破 壊エ ネルギー
と樹 脂の引 張 弾 性 係 数との 関 係 1，
0 2．
0 3．
O Ol 80、
（
5
＼ 触 豐 V巴
。・
61 聾 o．
4 ミ 畳 H O，
2 025 35 45 55 1．
0 0，
8 0．
6
0．
4 0．
2 1．
0 0．
8 o．
6e．
4 O．
2 LO O．
8o．
6 0．
4o，2
O O D 65 25 35 45’
55 65 25 35 45 55 65 2535
45 55 65 水セ メン ト比W
／C （X
） 図一10
補 修 試 験体の破 壊エ ネル ギー
と水セメン ト比との関 係 を用’
い補修す ることに より吸 収エ ネル ギー
の点で は増 加 傾 向が見ら れ る。 各 水セ メ ン ト比の条 件において， 樹 脂 の 引張弾 性係 数が小さ く な る ほどGF
は直 線 的に増大し 曲 げ強 度 とは逆の傾向を 示 す。
す なわ ち，
変形 能の大 き い樹脂ほど補修 後の コ ン ク リー
トの破 壊エ ネル ギー
は大 き く な る。
ま た，
樹 脂の引張 弾 性 係 数が大き く なる ほ ど．
破 壊エ ネ．
ル ギー
は単 純に減 少せ ず，
引 張 弾 性 係 数2．
ok
lO4kgf
／cm2 付 近で最 小 値と な り， それ以 上の引 張弾性 係 数で は同等あるいは や や向上する傾 向が ある。 特に水 セ メ ン ト比 50，
65％の条件で顕 著である。 ひび わ れ幅と破 壊エ ネルギー
との 関 係は明 確で は な く，
各ひび わ れ幅の条件と も ほ ぼ 同 じ破壊エ ネルギー
値 を示す。
図一
10に補修 後の試験 体め破 壊エ ネル ギー
と水セメ ン ト比 との関 係を補 修 樹 脂の引 張弾 性係 数 別に示し た。 各 引 張 弾 性 係 数の条 件におい て、
破 壊エ ネル ギー
は水セ メン ト比が小さ く な る ほ ど．
大き く な る が，w
／C
＝35
％ で最
大と な り，
卿C ＝25
％ で は逆に減少す る傾 向が あ る。 こ の傾 向は低引張弾性 係数の樹脂ほ ど顕 著であ る。 すな わ ち，
コ ン クリー
ト強 度が増 大す る と，
樹 脂 補 修に よ る靭性は単純に 比例せず， あ るコ ンク リー
ト強度で最 大と な る。
こ の理由と して は，
図一
5に示し た よ うに低 水セ メ ン ト比で はコ ン ク リ ニ ト母材 自体が脆 性 的に な る ことが挙 げら れ るが， 他の要 因 とし て接 着 破 壊 面の状態 の差 異 が考え ら れる。
す な わち，
低 水セ メン ト比の コ ン ク リー
トで は組 織が緻 密に な る ため，
樹 脂が接着 す る 際 の アンカー
効果が低 下し接 着 力が十 分得ら れ ない こと，
補 修 前の 曲 げ 試 験によ るコ ン クリー
ト破 断 面が 骨材の 破 断 を含めた平 滑 面である た め，
補 修 後の曲 げ試 験に おい て骨材の凹凸による ひびわ れ進 展の抵 抗 効 果が低 減す る こと な ど が考え られ る。 4．
5 回復率に関す る考 察 図一
11に は曲げ強 度の回復度と樹 脂．
の引．
張 弾 性 係 数 との関 係を示し た。
両 者 には比 例 関 係が 見 ら れ る が，
ひ びわれ幅3．
Omm では， 各 水セ メ ン ト比の条 件 と も樹 脂 の 引張 弾 性係 数が2．
0×10‘ kgf／cm2 付 近で回復 率が 1 と な る。
ひ び われ幅が小さ く なる ほど， 回復 率と引 張弾 性 係 数 との関 係はコ ンク リー
トの条 件に よっ て異な る傾 向にあ る。
特に水セ メ ン ト比25％ の条 件で は他の条件 よ り も 回復 率が 低く な る。
し たがっ て， ひびわ れ幅が大 きい場 合に は，
強 度の回 復 性は樹 脂の性 質に依 存す るが，
ひび わ れ幅が小さ く な るほど， コ ンクリー
トの条 件に影 響 を受け や す く な るといえ る。
図一
12 に は，
補 修 前 後で の破 壊エ ネル ギー
の回 復 率NII-Electronic Library Service 1
．
4 Ω鯛
r
1．
2Q 榲 1，
0 埋．
0．
8 ＼ ρ O．
6Heo，
4
蠶
。2
0
0
LO
1．
41．
21．
00．
8O．
6o．
40，
2
1．
41．
21
．
0o．
8o，
6O，
4O，
2 00
2．
0
3．
O O 1，
0 2，
0 3．
e O 樹脂の引張弾性 係数 Ee （＊10‘kgf ／cm2） 図一
11 曲 げ強 度の回 復 率と樹 脂の引張 弾 性 係 数との関 係 LO 2．
0 3，
0 7．
OO 6．
09 温5．0
埋4．o
＼ 国 3．
oo 2．
0蠱
・ ・ 0 0 1．
o7．
O6
．
05
．
04．
03．
02．
01，
0 7．
06．
05
．
04，
03．
02．
O1．
O0
0
2，
0 3．
0 0 1．
0 2＿
03．O
O
樹脂の引張弾 性係 数 Ee （＊10‘kgf
／cmZ ） 図一
12 破 壊エ ネルギー
の回 復 率と樹 脂の引 張 弾 性 係 数との関 係 一 囗 ：C25
△ ：C350 ：C50 ◇ ：C65
く C・
x
舜
諢
一
一
一
一
Lo・
・
一
一
一
〇一
一 一1．
0 2．
0 3．
0
と樹 脂の引 張 弾 性 係 数との関係を示し た。 各ひび わ れ幅 の条 件と も，
樹 脂の引張弾性係数が増加す る ほ ど回復率 は減 少 し，
樹 脂の 引 張弾性係数 2．
O × 10‘kgf
／cm2 前 後 で回 復 率は1を示 す。 ま た，
そ れ以上の 引張 弾 性 係 数で は回 復 率はや や 上 昇 する傾 向に あ る。 水セ メ ン トtt
25 ％ で は回 復 率の変 化は少な い。
5．
結 論 エポ キシ樹 脂に よる ひびわ れ補 修 前 後の試 験 体の曲 げ 強 度な ら びに破 壊エ ネルギー
に及ぽす樹 脂の引 張 弾 性 係 数，
コ ン ク リー
ト強 度，
ひび わ れ幅等の影 響につ い て検 討し た結 果，
本 実 験の範 囲で以 下が明ら かになっ た。 （1） 今 回 使 用し たエ ポ キ シ樹 脂では引 張 弾 性 係 数が大 き く なるほ ど補 修 後の試 験 体の曲げ強 度は大き く な る傾 向が あ る。
（2） 補 修 後の試 験 体の曲げ強 度は，
ひび わ れ幅が大き く なる ほ ど小さ くな る傾 向があり，
それは樹 脂の引 張 弾 性 係 数が低 くなる ほ ど顕 著に見 られる。
（3 ）補修後の試 験体の破 壊エ ネルギー
は， 補 修 前よ り も同 等 あるい はそれ以 上 とな り， 樹 脂の引張 弾 性 係 数が 小さ く なる ほ ど直線 的に増 大する。
ま た，
引 張 弾 性 係 数 が2．
0×10‘ kgf／cm2 前 後で最 小 値とな る傾 向が あっ た。 （4 ） コ ン ク リー
ト強度が増大す る と樹脂 補修によ る破 壊エ ネルギー
は単純に比例せず，IVIC＝35
％前 後で ピー
ク と な り そ れ以 上は減少傾 向を示す。
これ は低 引 張 弾 性 係 数の樹 脂ほど顕著で あ る。 今 後の課 題と して，
広範囲の材質の補修 材料の評価，
部 材レ ベ ル での評 価へ の 対 応，
混 合 破 壊モー
ドでの 評 価 等が挙げられ る。
謝 辞 実 験 試 料に ご協 力 頂き ま し た，
ダ イヤ リフ ォー
ム （株）， 山宗 化 学 （株）な ら びにサン ユ レジン （株 ）に感 謝 いた します。
また実 験にご協 力 頂 き まし たス ミセコ ン ク リー
トエ ンジニ ア リン グ（株 ）な らびに金 子 和 人 氏 （宇 大 技 官 ｝，
高 瀬 憲 克 氏 （元 宇 都 宮 大 学 院 生，
現 住 友 建 設 ） に感 謝い たしま す。 参 考 文 献 1） 日本コ ン クリー
ト工学 協会 ：コ ン ク リー
トの ひび わ れ調 査，
補修・
補強 指針，
pp、
89〜
ユ032） Collins
，
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97，
No．
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ユ49
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159，
March−
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19903）
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1．
A．
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Gubati
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J
．
8
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4，
pp．
348〜
354，
July・
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