ひび割れの修理が必要になることもありますが、修理方法にはさまざまな選択肢があります。最適な修理方法をどのように設計し、選択すればよいのでしょうか？これは、あなたが思っているほど難しくはありません。
ひび割れを調査し、補修目標を決定した後、最適な補修材料と手順の設計または選択は非常に簡単です。このひび割れ補修オプションの概要には、以下の手順が含まれます：洗浄と充填、注入とシーリング/充填、エポキシおよびポリウレタン注入、自己修復、そして「補修なし」。
「パート1：コンクリートのひび割れの評価とトラブルシューティングの方法」で説明したように、ひび割れを調査し、ひび割れの根本原因を特定することが、最適なひび割れ補修計画を選択するための鍵となります。つまり、適切なひび割れ補修を設計するために必要な重要な項目は、平均ひび割れ幅（最小幅と最大幅を含む）と、ひび割れが活動ひび割れか休眠ひび割れかの判断です。もちろん、ひび割れ補修の目的は、ひび割れ幅を測定し、将来のひび割れ移動の可能性を判断することと同じくらい重要です。
活動性ひび割れは、移動しながら成長しているひび割れです。例としては、継続的な地盤沈下によって生じたひび割れや、コンクリート部材・構造物の収縮・膨張目地によるひび割れなどが挙げられます。一方、休眠ひび割れは安定しており、将来的に変化することは期待できません。通常、コンクリートの収縮によって生じたひび割れは、発生当初は非常に活発ですが、コンクリートの含水率が安定するにつれて、最終的には安定し、休眠状態になります。また、十分な量の鉄筋（鉄筋、鋼繊維、またはマクロな合成繊維）がひび割れを通過することで、将来の動きが抑制され、ひび割れは休眠状態にあるとみなされることもあります。
休眠ひび割れには、硬質または柔軟な補修材を使用してください。活動ひび割れには、将来のひび割れへの対応を考慮した柔軟な補修材と特別な設計が必要です。活動ひび割れに硬質補修材を使用すると、通常、補修材や隣接するコンクリートにひび割れが発生します。
写真 1. ニードルチップミキサー (No. 14、15、18) を使用すると、低粘度の補修材をワイヤーなしで簡単にヘアラインクラックに注入できます。Kelton Glewwe、Roadware、Inc.
もちろん、ひび割れの原因を特定し、ひび割れが構造上重要かどうかを判断することが重要です。設計、詳細、または施工上の誤りが疑われるひび割れは、構造物の耐荷重性や安全性について懸念を抱かせる可能性があります。このようなひび割れは構造上重要な場合があります。ひび割れは荷重によって引き起こされる場合もあれば、乾燥収縮、熱膨張収縮など、コンクリート固有の体積変化に関係している場合もあります。また、ひび割れの程度は重大である場合もあります。補修方法を選択する前に、原因を特定し、ひび割れの重要性を検討してください。
設計、詳細設計、施工ミスによって生じたひび割れの修復は、この記事で簡単に説明できる範囲を超えています。このような状況では、通常、包括的な構造解析が必要となり、場合によっては特別な補強補修が必要になることもあります。
コンクリート部材の構造的安定性や健全性の回復、漏水や水やその他の有害物質（融雪剤など）の封じ込め、ひび割れ端部の補強、ひび割れの外観改善などは、一般的な補修目標です。これらの目標を考慮すると、メンテナンスは大きく3つのカテゴリーに分けられます。
露出コンクリートや建築用コンクリートの普及に伴い、外観上のひび割れ補修の需要が高まっています。健全性補修やひび割れのシーリング・充填には、外観補修も必要となる場合があります。補修技術を選択する前に、ひび割れ補修の目的を明確にする必要があります。
ひび割れ補修の設計や補修手順を選択する前に、4つの重要な質問に答える必要があります。これらの質問に答えることで、補修オプションの選択が容易になります。
写真2. スコッチテープ、ドリル穴、そしてハンドヘルド二連式ガンに接続されたゴムヘッドミキシングチューブを使用することで、低圧下で補修材を細線亀裂に注入することができます。ケルトン・グリューウェ、Roadware, Inc.
この簡便な手法は、特に建築補修において普及しています。これは、非常に低粘度の補修材が利用できるようになったためです。これらの補修材は重力によって非常に狭い亀裂にも容易に流入するため、ワイヤーリング（四角形またはV字型のシーラントリザーバーを設置するなど）は不要です。ワイヤーリングが不要なため、最終的な補修幅は亀裂幅と同じになり、ワイヤーリングによる亀裂よりも目立ちにくくなります。さらに、ワイヤーブラシと掃除機の使用は、ワイヤーリングよりも迅速かつ経済的です。
まず、ひび割れを清掃して汚れや破片を取り除き、低粘度の補修材を充填します。メーカーは、手持ち式の2連式スプレーガンに接続して補修材を充填する、非常に小さな直径の混合ノズルを開発しました（写真1）。ノズルの先端がひび割れの幅よりも大きい場合は、ノズルの先端のサイズに合わせて表面の漏斗を作成するために、ひび割れのルーティングが必要になる場合があります。メーカーの資料で粘度を確認してください。メーカーによっては、材料の最小ひび割れ幅を指定している場合があります。センチポイズで測定された粘度値が低下すると、材料は薄くなり、狭いひび割れに流れ込みやすくなります。補修材の充填には、シンプルな低圧注入プロセスも使用できます（図2を参照）。
写真3. 配線とシーリングは、まずシーラント容器を四角刃またはV字刃で切断し、適切なシーラントまたは充填剤を充填する工程です。図に示すように、配線の亀裂はポリウレタンで充填され、硬化後、表面と面一になるように削り取られます。キム・バシャム
これは、孤立したひび割れ、微細なひび割れ、および大きなひび割れを補修する最も一般的な工法です（写真3）。ひび割れを拡張（ワイヤーで補強）し、適切なシーラントまたは充填材で充填する非構造補修です。シーラント容器のサイズと形状、使用するシーラントまたは充填材の種類に応じて、ワイヤーとシーリングにより、活動ひび割れと休眠ひび割れを補修できます。この工法は水平面に非常に適していますが、たわみのない補修材を使用することで、垂直面にも使用できます。
適切な補修材には、エポキシ、ポリウレタン、シリコン、ポリウレア、ポリマーモルタルなどがあります。床スラブの場合、設計者は、予想される床の通行量と将来のひび割れ移動に対応できる、適切な柔軟性と硬度または剛性特性を持つ材料を選択する必要があります。シーリング材の柔軟性が高まるほど、ひび割れの伝播と移動に対する許容度は高まりますが、材料の耐荷重性とひび割れ端の支持力は低下します。硬度が高まるほど、耐荷重性とひび割れ端の支持力は高まりますが、ひび割れ移動に対する許容度は低下します。
図 1. 材料のショア硬度値が増加すると、材料の硬度または剛性が増加し、柔軟性が低下します。硬い車輪の通行にさらされる亀裂の亀裂端が剥がれるのを防ぐには、少なくとも約 80 のショア硬度が必要です。Kim Basham は、硬い車輪の通行がある床の休眠亀裂には、より硬い補修材 (充填材) を好みます。これは、図 1 に示すように亀裂端がより良好になるためです。活動亀裂には柔軟なシーラントが好まれますが、シーラントと亀裂端サポートの耐荷重能力は低くなります。ショア硬度値は、補修材の硬度 (または柔軟性) に関連しています。ショア硬度値が増加すると、補修材の硬度 (剛性) が増加し、柔軟性が低下します。
活性亀裂の場合、シーラント リザーバーのサイズと形状係数は、将来予想される亀裂の動きに適応できる適切なシーラントを選択するのと同じくらい重要です。フォーム ファクタは、シーラント リザーバーのアスペクト比です。一般的に、柔軟なシーラントの場合、推奨されるフォーム ファクタは 1:2 (0.5) と 1:1 (1.0) です (図 2 を参照)。フォーム ファクタを小さくする (深さに対して幅を大きくする) と、亀裂幅の拡大によって生じるシーラントの歪みが軽減されます。シーラントの最大歪みが減少すると、シーラントが耐えられる亀裂成長の量が増加します。メーカーが推奨するフォーム ファクタを使用すると、破損することなくシーラントが最大限に伸びることが保証されます。必要に応じて、フォーム サポート ロッドを設置してシーラントの深さを制限し、「砂時計」のような細長い形状を形成します。
シーラントの許容伸びは、形状係数の増加に伴って減少します。6インチの場合、合計深さ0.020インチの厚板です。シーラントなしの亀裂貯留層の形状係数は300（6.0インチ/0.020インチ=300）です。これは、シーラントタンクなしで柔軟なシーラントでシールした活性亀裂が、しばしば破断する理由を説明しています。貯留層がない場合、亀裂伝播が発生すると、ひずみはすぐにシーラントの引張容量を超えてしまいます。活性亀裂の場合は、必ずシーラントメーカーが推奨する形状係数のシーラント貯留層を使用してください。
図2. 幅と深さの比率を増やすことで、シーラントの将来のひび割れモーメントに対する耐性が向上します。ひび割れが進行するにつれて材料が適切に伸びるように、形状係数は1:2（0.5）から1:1（1.0）、またはシーラントメーカーの推奨値を使用してください。キム・バシャム
エポキシ樹脂注入は、わずか0.05mmのひび割れを接合または溶接し、コンクリートの強度と剛性を含む健全性を回復させます。この工法では、ひび割れを抑制するために垂れ下がらないエポキシ樹脂で表面キャップを塗布し、水平、垂直、または頭上のひび割れに沿って狭い間隔でボーリング孔に注入口を設置し、エポキシ樹脂を加圧注入します（写真4）。
エポキシ樹脂の引張強度は5,000psiを超えます。そのため、エポキシ樹脂注入は構造補修として認められています。しかし、エポキシ樹脂注入では設計強度を回復することはできず、設計ミスや施工ミスによって破損したコンクリートを補強することもできません。耐荷重性や構造安全性に関する問題を解決するために、ひび割れにエポキシ樹脂を注入することはほとんどありません。
写真4. エポキシ樹脂を注入する前に、ひび割れ面を垂れにくいエポキシ樹脂で覆い、エポキシ樹脂の圧力による浸出を抑える必要があります。注入後、エポキシ樹脂キャップは研磨によって除去されます。通常、カバーを外すとコンクリートに摩耗跡が残ります。キム・バシャム
エポキシ樹脂注入は、強固な全深補修であり、注入されたひび割れは隣接するコンクリートよりも強度が高くなります。活性ひび割れ、または収縮目地や膨張目地として機能するひび割れに注入した場合、補修されたひび割れの隣または離れた場所に別のひび割れが発生することが予想されます。将来のひび割れの動きを制限するために、十分な数の鉄筋がひび割れを通過する休眠ひび割れ、またはひび割れにのみ注入してください。次の表は、この補修オプションと他の補修オプションの重要な選択特性をまとめたものです。
ポリウレタン樹脂は、0.05mmという狭いひび割れでも、濡れたひび割れや漏水を防ぐことができます。この補修方法は主に漏水防止を目的としており、ひび割れに反応性樹脂を注入します。反応性樹脂は水と反応して膨潤し、漏水を塞ぎ、ひび割れを密閉します（写真5）。これらの樹脂は水を追いかけ、コンクリートの微細なひび割れや細孔に浸透し、濡れたコンクリートと強固に結合します。さらに、硬化したポリウレタンは柔軟性があり、将来のひび割れの動きにも耐えることができます。この補修方法は恒久的な補修であり、活動性ひび割れや休眠ひび割れに適しています。
写真5. ポリウレタン注入工法は、掘削、注入口の設置、そして樹脂の加圧注入から構成されます。樹脂はコンクリート中の水分と反応して、安定した柔軟なフォームを形成し、ひび割れや漏水箇所を塞ぎます。キム・バシャム
最大幅が0.004インチから0.008インチのひび割れの場合、これは湿気の存在下でのひび割れ修復の自然なプロセスです。この治癒プロセスは、未水和セメント粒子が湿気にさらされ、セメントスラリーから表面に浸出する不溶性水酸化カルシウムを形成し、周囲の空気中の二酸化炭素と反応してひび割れの表面に炭酸カルシウムを生成することで起こります。0.004インチ。数日後には、幅の広いひび割れは治癒します。0.008インチのひび割れは治癒します。ひび割れは数週間以内に治癒する可能性があります。ひび割れが急流や動きの影響を受けている場合は、治癒しません。
場合によっては、「修理しない」ことが最善の修理オプションとなることもあります。すべての亀裂を修理する必要はなく、亀裂の状態をモニタリングすることが最善の選択肢となる場合もあります。必要であれば、後で亀裂を修理することもできます。
投稿日時: 2021年9月3日