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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Reparatur- und Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen wie etwa Brückensäulen, Pfeiler,
Brücken
und Gebäude,
und betrifft insbesondere ein Reparatur- und Verstärkungsverfahren
für Betonbauten,
und ein in diesem Verfahren verwendetes anisotropes Textil.
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Technischer
Hintergrund
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Die
Reparatur und Verstärkung
bestehender Beton umfassender Strukturen wie etwa Brückensäulen, Pfeiler,
Brücken
und dergleichen durch die Verwendung eines unidirektionalen bahnförmigen Materials,
in dem Kohlefasern, Glasfasern oder hochfeste organische Fasern
in einer Richtung angeordnet sind, diese im Voraus mit einer kleinen
Menge Harz imprägniert
werden, und in der Webrichtung und der Dickenrichtung beschränkt sind,
oder übliche
Textilmaterialien, worin diese an den Strukturen befestigt werden,
während
man sie mit Harz imprägniert,
und die zum Aushärten
stehen gelassen werden, ist allgemein bekannt.
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In
diesem Fall werden kalt aushärtende
Epoxidharze, die eine lange Verwendungsdauer haben und vergleichsweise
einfach gehandhabt werden, am meisten auf breiter Front als Matrixharz,
das in das bahnförmige
Material imprägniert
wird, angewendet.
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Ferner
sind auch Reparatur- und Verstärkungsverfahren
bekannt, in denen, um die Arbeitsdauer an der Baustelle zu verkürzen und
um stabile Eigenschaften zu erhalten, ein sogenanntes Prepreg, das
im Voraus mit einer geeigneten Menge Harz imprägniert worden ist, befestigt
wird und dieses dann ausgehärtet
wird.
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Wenn
das kalt aushärtende
Epoxidharz, das man üblicherweise
als ein Matrixharz in diesem Gebiet anwendet, verwendet wird, obwohl
dies als kalt aushärtendes
Harz bezeichnet wird, nehmen jedoch die Aushärteeigenschaften unterhalb
10°C und
insbesondere unterhalb 5°C
merklich ab und, und dies führt
zu Fehlstellen beim Aushärten
und zu einem Verlängern
der Ausführungsdauer.
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Andererseits
ist viel Augenmerk auf die Verwendung verstärkender Materialien (untenstehend
als bahnförmige
Materialien bezeichnet) gerichtet worden, die faserverstärkte Harze
mit Harz bilden. Wenn ein Textilmaterial, das übliche Verstärkungsfasern
umfasst, angewendet wird, laufen die Fasern in zwei Richtungen,
so dass die Festigkeit in einer Richtung geringer ist als die Hälfte, und
diese ist außerordentlich
nachteilig, wenn Festigung insbesondere in einer Richtung ausgeführt werden
soll, so dass die Verwendung einer Vielfalt unidirektionaler bahnförmiger Materialien
betrachtet worden ist.
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(1) Verwendung von Verstärkungsfaserbündeln
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Ein
Verfahren, in dem Verstärkungsfaserbündel um
zu reparierende und zu verstärkende
Flecken in bestehenden Strukturen gewickelt werden, während Harz
darauf aufgebracht wird, ist in der japanischen Patentanmeldung,
erste Veröffentlichungs-Nr.
Sho 62-33973 und der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungs-Nr.
Sho 62-244979 beschrieben.
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(2) Verwendung sogenannter
Prepreg, in denen Harz im Voraus in Verstärkungsfasern imprägniert wird
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Ein
Verfahren, in dem ein bahnförmiges
Material, in dem ein netzförmiges
Material auf ein Prepreg aufgebracht wird, in dem Verstärkungsfaserbündel angeordnet
und mit Harz imprägniert werden,
so dass die enthaltene Harzmenge 15 Gewichtsprozent oder weniger
ist, auf zu reparierende und zu verstärkende Bereiche bestehender
Strukturen aufgebracht wird, und aushärtbares Harz von der Oberfläche davon
her aufgebracht und imprägniert
wird, ist in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungs-Nr.
Hei 7-228714 beschrieben.
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(3) Verwendung von Verstärkungsfasergewebe,
in dem Harz nicht im Voraus in die Verstärkungsfasern imprägniert wird
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Ein
Verfahren, in dem ein leinwandförmiges
bahnförmiges
Material, in dem Kohlefasern horizontal und vertikal verwoben sind,
auf zu reparierenden und zu verstärkenden Flecken bestehender
Strukturen aufgebracht wird, und ein härtbares Harz von der Oberfläche davon
her aufgebracht und imprägniert
wird, ist in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungs-Nr.
Sho 63-201269 beschrieben.
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EP 0 441 519 betrifft eine
Verstärkungsfaserbahn
umfassend eine Trägerbahn,
an die Verstärkungsfasern
durch eine haftvermittelnde Schicht angeklebt werden, wobei die
Fasern in einer Richtung angeordnet sind, und ein Verfahren zur
Verstärkung
einer Struktur mit der Verstärkungsfaserbahn.
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(4) Verwendung eines Materials,
das zwischen demjenigen von (2) und (3) angeordnet werden kann
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Ein
Verfahren, in dem ein bahnförmiges
Material, in dem angeordnete Verstärkungsfaserbündel auf eine
Trägerbahn über eine
Klebstoffschicht aufgebracht werden, auf zu reparierende und zu
verstärkende
Flecken bestehender Strukturen aufgebracht wird, und ein härtbares
Harz von der Oberfläche
davon her aufgebracht und imprägniert
wird, ist in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungs-Nr.
Hei 3-224901, der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungs-Nr.
Hei 4-149366 und
der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichungs-Nr. Hei 5-32804
beschrieben.
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Jedoch
ist es in dem obigen Verfahren (1), um die Verstärkungsfaserbündel mit
Harz zu imprägnieren und
diese um zu reparierende und verstärkende Flecken herum zu wickeln,
notwendig, eine für
spezielle Zwecke bestimmte Wickelmaschine zu verwenden, und es ist
Arbeit erforderlich, diese Maschine an die Baustelle zu bringen,
und es ist auch schwierig, eine solche Maschine an Reparatur- und
Verstärkungsstandorte
mit einer Vielfalt von Bedingungen zu verwenden.
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Außerdem ist
das bahnförmige
Material, das in dem oben in (2) beschriebenen Verfahren angewendet wird,
ein bahnförmig
gestaltetes Material, in dem, um gute Handhabungseigenschaften während der
Ausführung
von Reparaturen sicher zu stellen, geringfügig mehr Harz auf die Verstärkungsfasern
aufgebracht wird als in dem Fall der Stufe eines gängigen Schlichtmittels,
die Zwischenräume
zwischen den Fasern beschränkt sind,
und ein weiterer netzförmiger
Körper
darauf gelegt wird, so dass es schwierig ist, an der Baustelle in
einer kurzen Zeitspanne Harz dort hinein zu imprägnieren, und es nicht einfach
ist, Harz mit einer kurzen Verwendungsdauer zu verwenden.
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Außerdem wird
in dem obigen Verfahren (3), in der gleichen Weise wie in dem Fall
eines gängigen Textilmaterials,
ein flacher Trägerkörper, der
durch die Anwendung einer Harzmenge oder einer Klebstoffschicht
einheitlich gemacht wird, nicht verwendet; jedoch ist wegen der
strengen Beschränkung
des Raumes zwischen den Verstärkungsfasern
selbst die Imprägnierung
mit Harz nicht einfach, und Harz mit einer kurzen Verwendungsdauer
kann nicht angewendet werden.
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Außerdem werden
in dem oben in (4) beschriebenen Verfahren die angeordneten Verstärkungsfaserbündel an
einen ebenen Trägerkörper umfassend
einen nichtgewebten Stoff oder ein netzförmiges Textil mittels Klebstoffschicht
angebracht, und dies wird einheitlich gemacht, so dass es schwierig
ist, das Harz in einer kurzen Zeit auf der Baustelle zu imprägnieren,
und Harz mit einer kurzen Verwendungsdauer kann nicht angewendet
werden.
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Außerdem wird,
wenn bahnförmige
Materialien wie die in (2) und (4) beschriebenen angewendet werden,
wenn ein Harz mit einer niedrigen Viskosität und hohem Auflösevermögen wie
etwa ein Acrylmonomer oder ungesättigte
Polyesterharze imprägniert
wird, das zu imprägnierende
Harz während
dem Auflösen
des vorher abgeschiedenen Harzes imprägniert, um die Fasern einzuschränken, so
dass die Faserorientierung während
der Ausführung
des Verfahrens ungeordnet wird, und es ist unmöglich, ausreichende Festigkeit
zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die oben im Stand der Technik beschriebenen Probleme; eine ihrer
Aufgaben ist es, ein Reparatur- und Verstärkungsverfahren für bestehende
Strukturen bereit zustellen, das in der Lage ist, sogar unter ungünstigen
Bedingungen wie etwa niedrige Temperatur ausgeführt zu werden
und das
in der Lage ist, sowohl vorzügliche
Reparatur- und Verstärkungswirkungen
in einer kurzen Zeitdauer zu zeigen, als auch ein anisotropes Textil
bereit zu stellen, das vorzügliche
Handhabungseigenschaften und Harzimprägnierungseigenschaften besitzt,
und das auch vorzügliche
Festigkeit erzeugt, wenn es ausgehärtet ist.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Reparatur- und Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen, das die Schritte umfasst des Herstellens eines Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Materials durch wärmeverschmelzen
eines wärmeschmelzbaren
Fasergewebe mit zumindest einer Oberfläche eines bahnförmigen Materials,
in dem Verstärkungsfasern
in einer Richtung ausgerichtet sind, und Imprägnieren des Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Materials mit einem Harz, wobei eine reaktive Mischung als Harz
eingesetzt wird, die eine Gelierzeit von 15 Minuten oder mehr bei
20°C hat
und die selbst bei 5°C
die Polymerisation einleiten kann, und die in einem Zeitraum von
6 Stunden oder weniger selbst bei 5°C aushärtbar ist, und die als Hauptbestandteile
(1) ein Monomer mit Vinylgruppen und (2) ein reaktives Oligomer und/oder
ein thermoplastisches Polymer mit Vinylgruppen besitzt, und des
Aushärtens
dieses Harzes, um eine faserverstärkte Harzschicht zu bilden,
die in der Reparatur und Verstärkung
der bestehenden Struktur verwendet wird; und ein anisotropes Textil,
mit einer hochfesten und hochelastischen Faser mit einer Zugfestigkeit
von 3 GPa oder mehr und einem elastischen Zugmodul von 150 GPa oder
mehr als Kette, und einer Faser mit einem elastischen Zugmodul,
das geringer ist als derjenige der Kette, als Schussfaden davon,
worin der Schussfaden einen Verbundfaden mit einem Gewicht von 0,1
g oder weniger je Fasermeter und zwei Arten von Fasern mit einer
Schmelzpunktdifferenz von 50°C
oder mehr umfasst, der Abstand im Schuss in der Richtung der Kette
innerhalb eines Bereiches von 3 bis 15 mm ist, die Kette und der
Schuss mittels der Faser mit einem niedrigen Schmelzpunkt, die im
Schuss umfasst ist, veranlasst werden, aneinander zu haften.
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Das
anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung hat vorzügliche Handhabungseigenschaften
und Harzimprägniereigenschaften,
und erzeugt vorzügliche
Festigkeit, wenn es ausgehärtet
ist, und ist somit brauchbar in der Reparatur und Verstärkung bestehender
Strukturen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reparatur- und
Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen der vorliegenden Erfindung, das dieses anisotrope Textil
als bahnförmiges
Material umfassend Verstärkungsfasern
und die oben definierte reaktive Mischung als Harz mit dem das anisotrope
Textil imprägniert
wird, anwendet. Die Reparatur- und Verstärkungsverfahren der vorliegenden
Erfindung können
unter schlechten Bedingungen wie etwa niedrige Temperaturen ausgeführt werden
und sind dazu in der Lage, vorzügliche
Reparatur- und Verstärkungswirkungen
in einer kurzen Zeitspanne zu zeigen.
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Beste Weise
zum Ausführen
der Erfindung
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Zuerst
wird das Reparatur- und Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen der vorliegenden Erfindung erläutert.
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In
dem Reparatur- und Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, während
der Reparatur und Verstärkung
bestehender Strukturen unter Verwendung einer faserverstärkten Harzschicht
in der wie oben definiert Harz in ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material
imprägniert
und ausgehärtet
wird, das angewendete Harz eine reaktive Mischung (Matrixharz),
das bei 20°C
eine Gelierzeit von 15 Minuten oder mehr hat und das selbst bei
5°C die
Polymerisation einleiten kann, und das in einem Zeitraum von 6 Stunden
oder weniger selbst bei 5°C
aushärtbar
ist, und das darüber
hinaus als Hauptbestandteile (1) ein Monomer mit Vinylgruppen und
(2) ein reaktives Oligomer und/oder ein thermoplastisches Polymer
mit Vinylgruppen hat, und dieses wird an der vorbestimmten Struktur
befestigt, während das
die Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material mit diesem Harz imprägniert
wird, und dies läßt man stehen
und aushärten.
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Beispiele
hochfester oder hochelastischer Fasern, die man in dem die Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Material als Verstärkungsfasern
anwenden kann, schließen
zum Beispiel anorganische Fasern wie etwa Kohlefasern, Glasfasern
und dergleichen oder organische Fasern wie etwa Aramidfasern oder dergleichen,
die allgemein als Verstärkungsfasern
angewendet werden, ein. Außerdem
bereitet es kein Problem, wenn diese Verstärkungsfasern gemischt werden.
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Unter
diesen werden hochfeste und hochelastische Fasern mit einer Zugfestigkeit
von 3 GPa oder mehr und einem elastischen Zugmodul von 150 GPa oder
mehr für
die Verwendung als Kette des oben beschriebenen anisotropen Textils
besonders bevorzugt, und hochfeste Kohlefasern mit einer Zugfestigkeit
von 4 GPa oder mehr sind vorzuziehen. Beispiele für das in
der vorliegenden Erfindung verwendete Verstärkungsfasern umfassende bahnförmige Material
schließen
beispielsweise Gewebe, unidirektional ausgerichtete Bahnen, nichtgewebten
Stoff, Matten und dergleichen solche Verstärkungsfasern umfassend, Kombinationen
daraus, und solche die Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Materialien, in die das untenstehend beschriebene Acrylsystem-Harz
imprägniert
worden ist, ein; anisotrope Textilien werden bevorzugt verwendet.
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Insbesondere
ist in der vorliegenden Erfindung ein Material (b), in dem wärmeschmelzbare
Fasern angeordnet sind, mit Abständen
innerhalb eines Bereiches von 3 bis 15 mm entlang der Längsrichtung
der Verstärkungsfasern,
in einer Richtung senkrecht zu derjenigen der Verstärkungsfasern
in wenigstens einer Oberfläche
eines bahnförmigen
Materials, in dem Verstärkungsfasern
in einer Richtung angeordnet sind, und diese durch Wärme verschmolzen
werden, für
die Verwendung als das Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material vorzuziehen; und ein Material (c), in dem ein wärmeschmelzbares
Fasergewebe, das ein thermoplastisches Harz umfasst, oder einen
mit thermoplastischem Harz bedeckten gewebeförmigen Trägerkörper oder netzförmigen Trägerkörper umfasst,
durch Wärme
mit wenigstens einer Oberfläche
eines in einer Richtung angeordneten bahnförmigen Materials verschmolzen
wird, ist für
die Verwendung als das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material vorzuziehen.
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Außerdem wird
das Material (b) hergestellt, indem man Verstärkungsfasern in einer einzigen
Richtung als eine Bahn anordnet, wärmeschmelzbare Fasern entlang
der Breitenrichtung der Verstärkungsfasern
anordnet und diese durch Wärme
verschmilzt. Was mit den hier verwendeten wärmeschmelzbaren Fasern gemeint
ist, sind Fasern, die schmelzen und Hafteigenschaften bei Temperaturen
oberhalb der Raumtemperatur zeigen, oder Fasern, die an ihrer Oberfläche mit
Substanzen beschichtet sind, die wärmeschmelzbare Eigenschaften
zeigen, oder Fäden,
die sich aus einem Ineinanderweben wärmeschmelzbarer Fasern und
nicht-wärmeschmelzbarer
Fasern ergeben, oder eine Kombination jeder dieser Fasern. Beispiele
dafür schließen sowohl
Fasern aus Polyethylen, Polypropylen, Polyamid oder Harze des Acryl-
oder Methacrylsystems ein, als auch Fasern, die sich aus einer leicht
wärmeschmelzbaren
Endbearbeitung auf solchen Fasern ergeben, und Fasern, in denen
eine Substanz, die wärmeschmelzbar
ist, wie etwa Polyamid oder dergleichen, auf der Oberfläche von
Fasern wie etwa Glasfasern und dergleichen abgeschieden wird, oder
Fasern, die sich aus einem Ineinanderweben von Fasern wie etwa Glasfasern
und Nylonfäden
ergeben, ein; jedoch sind diese Fasern nicht notwendigerweise auf
diese Beispiele beschränkt.
Was mit der Anordnung der Fasern in diesem Fall gemeint ist, kann
das einfache Plazieren der Fasern in der Oberfläche sein, oder das Weben oder
Ineinanderweben von festigenden Fasern als Kette und wärmeschmelzbaren
Fasern als Schussfaden.
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Nachdem
die wärmeschmelzbaren
Fasern angeordnet sind, ist es möglich,
Material (b) durch Erwärmen
dieser und dem Veranlassen eines Verschmelzen mit den Verstärkungsfasern
zu erhalten.
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Darunter
wird das oben beschriebene anisotrope Textil, das ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material verwendet, weiter vorzugsweise angewendet.
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Zusätzlich kann
das obige Material (c) hergestellt werden, in dem man ein wärmeschmelzbares
Fasergewebe, das ein Schmelz- und Hafteigenschaften bei Temperaturen
oberhalb der Raumtemperatur zeigendes thermoplastisches Harz umfasst,
oder einen mit thermoplastischem Harz bedeckten gewebeförmigen Träger oder
netzförmigen
Trägerkörper umfasst,
mit wenigstens einer Oberfläche
eines bahnförmigen
Materials, in dem Verstärkungsfasern
in einer Richtung angeordnet sind, durch Wärme verschmilzt.
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Beispiele
der wärmeschmelzbaren
Fasern schließen
Fasern umfassend Polypropylen Polyamid, Acrylharz, Methacrylharz,
oder dergleichen, ein; und die Netzöffnung des netzförmigen Trägerkörpers ist
vom Standpunkt der Harzimprägnierung
vorzugsweise weiter, so dass es vorzugsweise so ist, dass eine polygonale Seite
des Öffnungsbereiches
1 mm oder größer ist,
und die Fläche
der Öffnung
10 mm2 oder mehr sein sollte. Es ist stärker vorzuziehen,
wenn eine Seite eine Länge
von 2,5 mm oder mehr hat, während
die Öffnungsfläche 15 mm2 oder mehr beträgt. Andererseits ist es vom
Standpunkt des Verhinderns der Schwächung der Verstärkungsfasern
und der Handhabungseigenschaften während dem Schneiden vorzuziehen,
dass die Öffnung klein
ist, so dass es vorzuziehen ist, dass eine Seite eine Länge von
20 mm oder weniger hat und die Öffnungsfläche 500
mm2 oder weniger ist.
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Was
mit einem gewebeförmigen
Trägerkörper gemeint
ist, ist ein bahnförmiges
Material, das sich aus einem Ineinanderweben kurzer Fasern oder
langer Fasern ergibt.
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Vom
Standpunkt der Aufrechterhaltung einer Zwischenschicht-Scherfestigkeit und
einer Harzdurchlässigkeit
unter den mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Substanz ist
es vorzuziehen, dass der netz- oder gewebeförmige Trägerkörper ein Gewicht von 20 g/m2 oder weniger hat.
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In
Bezug auf die Materialien, die in den für die Beschränkung der
Verstärkungsfasern
verwendeten Fasern oder dem schmelzbaren Fasergewebe oder dergleichen
angewendet werden, ist die Verwendung von Materialien mit guten
Hafteigenschaften mit dem Harz, das imprägniert wird, vorzuziehen, so
dass nach dem Aushärten
vorzügliche
Festigkeit und Verstärkungswirkungen
erzeugt werden können.
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Wenn
Kohlefasern als die Verstärkungsfasern
angewendet werden, sollten optimale Kohlefasern für die Verwendung
in dem bahnförmigen
Material vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 100 bis 800
g/m2 sein, und stärker bevorzugt innerhalb eines
Bereiches von 150 bis 600 g/m2.
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Wenn
das Gewicht weniger als 100 g/m2 ist, verschlechtern
sich die Handhabungseigenschaften des bahnförmigen Materials, obwohl die
Harzimprägnierung
befriedigend ist, und insbesondere geht die Entwicklung hin zur
Erzeugung von Schlitzen in den Kohlefaserbündeln, und die Anzahl angeklebter
Schichten steigt, so dass die Durchführung kompliziert wird. Wenn
es mehr als 800 g/m2 beträgt, verschlechtert
sich die Harzimprägnierung,
und dies ist nicht wünschenswert.
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Nun
wird eine Erläuterung
des Grundes für
die Verwendung einer reaktiven Mischung als Harz in der vorliegenden
Erfindung gegeben.
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Das
Harz, das in der vorliegenden Erfindung angewendet wird, zeigt ausreichend
Reparatur- und Verstärkungswirkungen
in einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne ohne dass dies die Kontrolle
der Bedingungen erfordert; es ist wichtig, dass dieses Harz in der
Lage ist, die Polymerisation selbst bei 5°C einzuleiten, und dass das
Aushärten
zu einer Stufe fortschreitet, die ausreichend Festigkeit in einer
vergleichsweise kurzen Zeitspanne zeigt. Ein Festpunkt für die Zeit,
während
der das Aushärten
bis zu einer Stufe erfolgt, die ausreichend Festigkeit zeigt, ist
eine Zeitspanne von 24 Stunden; jedoch ist eine Zeitspanne von 6
Stunden oder weniger vorzuziehen, um das Verfahren effektiv auszuführen, und
eine Zeitspanne von 3 Stunden oder weniger ist sogar stärker bevorzugt.
Andererseits ist es vom Standpunkt der Machbarkeit des Vorgangs,
Harz in das bahnförmige
Material von den Verstärkungsfasern
her zu imprägnieren,
notwendig, dass das angewendete Harz bei Raumtemperatur eine Verwendungsdauer
von 10 Minuten oder mehr, und vorzugsweise 15 Minuten oder mehr,
hat und demgemäß ist ein
reaktives Gemisch, in dem kurz nach der Einleitung der Polymerisation eine
Aushärtreaktion
abläuft,
und das mit einer Radikalenkettenreaktion aushärtet, vorzuziehen. Die bevorzugteste
reaktive Mischung ist eine reaktive Mischung mit den nachfolgend
beschriebenen Bestandteilen als Hauptbestandteile, die eine Verwendungsdauer
von 30 Minuten oder mehr bei Raumtemperatur hat, und in der das
Aushärten
bis zu einem Maß fortschreitet,
bei dem sich innerhalb einer Zeitspanne von 3 Stunden eine ausreichende
Festigkeit zeigt.
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Beispiele
des Bestandteils (1), ein Monomer mit Vinylgruppen, schließen (Meth)acrylat,
(Meth)acrylsäure,
Styrol, Vinyltoluol, Vinylacetat und dergleichen. Vom Standpunkt
der Reaktivität
und der Wetterbeständigkeit
des Harzes nach dem Aushärten
ist der Einschluss von (Meth)acrylat als ein Hauptbestandteil vorzuziehen.
Was hier mit "(Meth)acrylat" bezeichnet wird
ist Acrylat und/oder Methacrylat.
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Konkrete
Beispiele dafür
schließen
ein: (Meth)acrylatmonomere mit einer funktionellen Gruppe wie etwa
Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat,
t-butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, n-Nonyl(meth)acrylat,
Cyclohexyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Dicyclopentanyl(meth)acrylat,
Dicyclopentenyl(meth)acrylat, 2-Dicyclopentenoxymethyl(meth)acrylat,
Isobornyl(meth)acrylat, Methoxyethyl(meth)acrylat, Ethoxyethyl(meth)acrylat,
Butoxyethyl(meth)acrylat, Methoxyethoxyethyl(meth)acrylat, Ethoxyethoxyethyl(meth)acrylat,
Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäure, (Meth)acryloylmorpholin
und dergleichen; (Meth)acrylatmonomere mit zwei funktionellen Gruppen
wie etwa Ethylenglykoldi((meth)acrylat, 1,2-Propylenglykoldi(meth)acrylat, 1,4-Heptandioldi(meth)acrylat,
1,6-Hexandiol(meth)acrylat, Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Neopentylglykoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglykoldi(meth)acrylat,
2-Buten-1,4-di(meth)acrylat, Cyclohexan-1,4-dimethanol(meth)acrylat,
hydriertes Bisphenol-A-di(meth)acrylat,
1,5-Pentandi(meth)acrylat, Trimethylolethandi(meth)acrylat, Tricyclodecandimethanoldi(meth)acrylat,
Trimethylolpropan di(meth)acrylat, Dipropylenglykoldi(meth)acrylat,
1,3-Butylenglykoldi(meth)acrylat,
2,2-Bis-(4-(meth)acryloxypropoxyphenyl)propan,
2,2-Bis-(4-(meth)acryloxy(2-hydroxypropoxy)phenyl)propan,
Bis-(2-(meth)acryloyloxyethyl)phthalat,
und dergleichen; und (Meth)acylatmonomere mit drei oder mehr funktionellen
Gruppen wie etwa Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Trimethylolpropanethylenglykol-Additionsprodukt
von Tri(meth)acrylat, Ditrimethylolpropantetra(meth)acrylat, Trisacryloylethylisocyanurat,
und dergleichen.
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Darunter
sind besonders bevorzugte konkrete Beispiele jene, die gute Aushärteeigenschaften
und niedrige Viskosität
besitzen, einschließlich
Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat,
t-Butyl(meth)acrylat,
Isobutyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat,
Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Diethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3-Butylenglykoldi(meth)acrylat,
und Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat.
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Diese
Monomere mit Vinylgruppen können
einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehrere können begleitend
verwendet werden.
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Beispiele
des Bestandteils (2), das reaktive Oligomer mit Vinylgruppen, beinhalten,
zusätzlich
zu den sogenannten Makromonomeren, die sich aus der Addition einer
(Meth)acrylatgruppe an das Ende eines (Meth)acrylatcopolymers mit
niedrigem Molekulargewicht, Styrol-Copolymer, oder Styrol-Acrylnitril-Copolymer ergeben;
Polyester(meth)acrylat, das man durch Reagieren einer mehrbasischen
Säure wie
etwa Phthalsäure, Adipinsäure oder
dergleichen mit einem mehrwertigen Alkohol wie etwa Ethylenglykol,
Butandiol oder dergleichen, und (Meth)acrylsäure erhält; Polyester(meth)acrylat
enthaltend Allylethergruppen, das man durch die Reaktion einer mehrbasischen
Säure wie
etwa Phthalsäuzre,
Adipinsäure
oder dergleichen mit einem mehrwertigen Alkohol wie etwa Ethylenglykol,
Butandiol oder dergleichen und einem Alkohol enthaltend Allyletherguppen
wie etwa Pentaerythritoltriallylether, Trimethylolpropandiallylether
oder dergleichen, und (Meth)acrylsäure erhält; Polyester enthaltend Allylethergrupen,
den man erhält
durch Reagieren einer mehrbasischen Säure wie etwa Phthalsäure, Adipinsäure oder
dergleichen mit einem mehrwertigen Alkohol wie etwa Ethylenglykol,
Butandiol oder dergleichen, und einem Alkohol enthaltend Allylethergruppen
wie etwa Pentaerythritoltriallylether, Trimethylolpropandiallylether
oder dergleichen erhalten hat; Epoxy(meth)acrylat erhalten durch
Reagieren eines Epoxidharzes mit (Meth)acrylsäure; Epoxy(meth)acrylat enthaltend
Allylethergruppen, erhalten durch Reagieren einer mehrbasischen
Säure wie
etwa Phthalsäure,
Adipinsäure
oder dergleichen mit einem Epoxidharz und einem Alkohol enthaltend
Allylethergruppen, wie etwa Pentaerythritoltriallylether, Trimethylolpropandiallylether
und dergleichen; Urethan(meth)acrylat, das man durch Reagieren von
Polyol, Polyisocyanat und einem Monomer enthaltend Hydroxylgruppen
wie etwa 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat oder dergleichen erhält; Urethan(meth)acrylat
enthaltend Allylethergruppen, erhalten durch Reagieren von Polyol,
Polyisocyanat und einem Alkohol enthaltend Allylethergruppen wie
etwa Pentaerythritoltriallylether, Trimethylolpropandiallylether
oder dergleichen, und einem Monomer enthaltend Hydroxylgruppen wie
2-Hydroxyethyl(meth)acrylat und
dergleichen; und Urethan enthaltend Allylethergruppen, erhalten
durch Reagieren von Polyol, Polyisocyanat und einem Alkohol enthaltend
Allylethergruppen wie etwa Pentaerythritoltriallylether, Trimethylolpropandiallylether
oder dergleichen.
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Vorzuziehen
unter diesen reaktiven Oligomeren sind Polyester(meth)acrylat enthaltend
Allylethergruppen, erhalten durch Reagieren einer mehrbasischen
Säure,
einem mehrwertigen Alkohol, einem Alkohol enthaltend Allylethergruppen
und (Meth)acrylsäure;
Epoxy(meth)acrylat, erhalten durch Reagieren eines Epoxidharzes
mit (Meth)acrylsäure,
und Epoxy(meth)acrylat enthaltend Allylethergruppen, erhalten durch
Reagieren einer mehrbasischen Säure,
eines Epoxidharzes, eines Alkohols enthaltend Allylethergruppen
und (Meth)acrylsäure;
stärker
vorzuziehen ist ein solches reaktives Oligomer in Lösung in
Bestandteil (1), und besonders vorzuziehen ist ein reaktives Oligomer
erhalten unter Verwendung von Phthalsäure als die mehrbasische Säure, Epoxidharz
vom Bisphenol-A- und/oder Bisphenol-F-Typ mit einem Epoxyäquivalent
von 970 oder weniger als das Epoxidharz, und Pentaerythritoltriallylether
als Alkohol enthaltend Allylethergruppen. Das Epoxyäquivalentgewicht
des verwendeten Epoxidharzes wird auf dieses Maß eingestellt, weil bei größeren Mengen
die Löslichkeit
im Bestandteil (1) verringert wird, und es somit schwierig wird,
ein gleichmäßiges Harz
herzustellen und dieses Harz anzuwenden und gleichmäßig in das
Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige Material
zu imprägnieren.
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Weitere
Beispiele des Bestandteils (2), dem thermoplastischen Polymer, schließen ein,
zusätzlich
zu Polymeren oder Copolymeren von (Meth)acrylatmonomeren mit einer
funktionellen Gruppe, wie etwa Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat,
Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, t-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat,
2-Ethylhexyl(meth)acrylat,
n-Nonyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat,
Dicyclopentanyl(meth)acrylat, Dicyclopentenyl(meth)acrylat, 2-Dicyclopentenoxymethyl(meth)acrylat,
Isobornyl(meth)acrylat, Methoxyethyl(meth)acrylat, Ethoxyethyl(meth)acrylat,
Butoxyethyl(meth)acrylat, Methoxyethoxyethyl(meth)acrylat, Ethoxyethoxyethyl(meth)acrylat,
Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
4-Hydroxybutyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäure, und (Meth)acryloylmorpholin
und dergleichen, Copolymere von (Meth)acrylatmonomeren und Monomeren,
die copolymerisierbar sind mit (Meth)acrylatmonomeren wie etwa Styrol,
Polymeren von Monomeren, die copolymerisierbar sind mit (Meth)acrylatmonomeren,
Makromolekülen
des Cellulosesystems wie etwa Celluloseacetatbutyrat, Celluloseacetatpropionat,
und dergleichen, Diallylphthalatharz, Epoxidharz, Vinylharzen wie
etwa Vinylchlorid- und Vinylacetatharz und dergleichen, und verschiedene
thermoplastische Elastomere; diese thermoplastischen Polymere können einzeln
oder zusammen verwendet werden. Diese werden vorzugsweise in Lösung im
Bestandteil (1) verwendet, wie in dem Fall der oben beschriebenen
reaktiven Oligomere.
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Außerdem ist
es, um verschiedene Eigenschaften zu verbessern, möglich, eine
Vielzahl von Additiven zuzusetzen, beispielsweise Weichmacher, Verwitterungsmittel,
Antistatikmittel, Schmierstoffe, Trennmittel, Farben, Pigmente,
Schaumverhinderungsmittel, Polymerisationsinhibitoren, und verschiedene
Arten von Füllstoffen.
Insbesondere um Luftstromeffekte zu verbessern und der ausgehärteten Oberfläche Glanz
zu verleihen, und um Beständigkeit
gegen Verschmutzung zu verbessern ist die Zugabe von Paraffinen
wie etwa Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Polyethylenwachs
und dergleichen oder die Zugabe höherer Fettsäuren wie etwa Stearinsäure, 1,2-Hydroxystearinsäure, und
dergleichen, vorzuziehen.
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Keine
besondere Beschränkung
wird in Bezug auf den Aushärtekatalysator
gemacht, der für
die Polymerisation solcher reaktiver Mischungen verwendet wird,
insoweit, als dies ein Aushärtekatalysatorsystem
umfasst, das die Aushärtungsbedingungen
erfüllt,
wie etwa die Verwendungsdauer, die Einleitungstemperatur der Polymerisation
und die Aushärtungsdauer;
Katalysatorsysteme, die allgemein als Aushärtungskatalysatoren für die Radikalen-Polymerisation
bei Raumtemperatur angewendet werden, können verwendet werden.
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Konkrete
Bespiele dafür
schließen
Kombinationen organischer Peroxide, die bei Raumtemperatur (die Temperatur
an dem Verwendungsort) einzeln stabil sind wie etwa Benzoylperoxid,
Methylethylketonperoxid, und dergleichen, und Härtungsbeschleuniger, die den
Abbau solcher organischer Peroxide bei Raumtemperatur möglich machen,
ein.
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Um
die mit dem Umgang mit Benzoylperoxid verbundenen Gefahren zu vermeiden,
ist es vorzuziehen, dass dies in Form einer Paste oder eines Pulvers
verwendet wird, worin die Konzentration unter Verwendung einer inerten
Flüssigkeit
oder eines inerten Feststoffes auf annähernd 50% verdünnt wird.
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Beispiele
für Härtungsbeschleuniger
schließen
sowohl Metallseifen wie etwa Cobaltnaphthenat, Cobaltoctylat, und
dergleichen, als auch aromatische tertiäre Amine wie etwa Dimethyltoluidin,
Diethyltoluidin, Diisopropyltoluidin, Dihydroxyethyltoluidin, Dimethylanilin,
Diethylanilin, Diisopropylanilin, Dihydroyethylanilin und dergleichen
ein. Die Härtungsbeschleuniger
können
einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr können begleitend verwendet werden,
jedoch sind die Härtungsbeschleuniger
nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Vom
Standpunkt der Beschichtungseigenschaften des Harzes, der Imprägniereigenschaften
des Harzes in das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material, und das Eindringen in die Betonstruktur ist es vorzuziehen,
dass die Viskosität
der reaktiven Mischung innerhalb eines Bereiches von 5 bis 104 mPa·s (Centipoise)
bei 20°C
liegt, und mehr bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 5 bis 800
mPa·s
(Centipoise).
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In
dem Reparatur- und Verstärkungsverfahren
der vorliegenden Erfindung ist die Ausführung einer Basisbehandlung
der Oberfläche
der bestehenden Struktur, auf der die Ausführung durchgeführt werden
soll, vor dem Ausführen
der Reparatur und Verstärkung
sehr wünschenswert,
um genügend
Reparatur- und Verstärkungswirkungen
zu erhalten. Diese Basisbehandlung kann mittels eines Verfahren
durchgeführt
werden, in dem anfänglich,
wenn Beschichten oder dergleichen auf der Oberfläche der Struktur ausgeführt worden
ist, diese entfernt wird, und die Oberfläche glatt zurückerhalten
wird, worauf rissige Abschnitte mit einem Material gefüllt werden,
das gute Hafteigenschaften mit der reaktiven Mischung hat, die in
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, hat, und wo nötig, dies
weiterem Abtrag unterzogen wird, und die Oberfläche glatt zurückerhalten
wird. Außerdem
ist das Aufbringen der in der vorliegenden Erfindung verwendeten
reaktiven Mischung auf die Oberfläche, auf der Reparatur und
Verstärkung
ausgeführt
werden soll, vor dem Ausführen
des Reparatur- und Verstärkungsverfahrens
der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, um die Hafteigenschaften
zu verbessern.
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Stellvertretend
ausgeführte
Konfigurationen des Reparatur- und Verstärkungsverfahrens der vorliegenden
Erfindung sind untenstehend gegeben.
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Ausgeführte Konfiguration 1
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Eine
reaktive Mischung, in der ein organisches Peroxid und ein Härtungsbeschleuniger
gleichmäßig gemischt
werden, wird zuerst auf jene Abschnitte angewendet, auf denen Reparatur
und Verstärkung
ausgeführt
werden sollen, und danach ist ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material,
und vorzugsweise ein anisotropes Textil, auf den Oberflächen, auf
die die reaktive Mischung aufgetragen wurde, angebracht worden;
die gleiche reaktive Mischung wird von der gegenüberliegenden Seite imprägniert und
aushärten
gelassen.
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Ausgeführte Konfiguration 2
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In
einem Reparatur- und Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen, in dem eine reaktive Mischung (Flüssigkeit A) enthaltend ein
organisches Peroxid aber nicht enthaltend einen Härtungsbeschleuniger mit
einer reaktiven Mischung (Flüssigkeit
B) enthaltend einen Härtungsbeschleuniger
aber nicht enthaltend ein organisches Peroxid gemischt wird, wird
unter Verwendung einer mit einer Reinigungspumpe ausgestatteten Auftragsmaschine
vom Zweiflüssigkeitenmischer-Typ
die gemischte Harzflüssigkeit
auf diejenigen Bereiche der bestehenden Struktur aufgetragen, die
repariert und verstärkt
werden sollen, ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material, und vorzugsweise ein anisotropes Textil, wird auf die
Oberfläche
aufgebracht, auf die die Harzflüssigkeit
aufgetragen wurde, Flüssigkeit
A und Flüssigkeit
B werden unter Verwendung der Auftragsmaschine vom Zweiflüssigkeitsmischer-Typ
wieder gemischt, und die gemischte Harzflüssigkeit wird auf die äußere Oberfläche des
Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Materials, das befestigt wurde, aufgetragen und dann lässt man
das Harz aushärten.
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Ausgeführte Konfiguration 3
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Eine
reaktive Mischung (Flüssigkeit
A) enthaltend ein organisches Peroxid aber nicht enthaltend einen Härtungsbeschleuniger
wird zuerst auf diejenigen Bereiche der bestehenden Struktur aufgetragen,
die repariert und verstärkt
werden sollen, und dann wird ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material, und
vorzugsweise ein anisotropes Textil, daran befestigt, woraufhin
eine reaktive Mischung (Flüssigkeit
B) enthaltend einen Härtungsbeschleuniger
aber nicht enthaltend ein organisches Peroxid imprägniert wird,
und mittels des Kontakts der Mischung der Flüssigkeit A und Flüssigkeit
B wird die Aushärtung
durchgeführt.
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Alternativ
kann Flüssigkeit
B zuerst auf diejenigen Bereiche der bestehenden Struktur aufgetragen werden,
die repariert und verstärkt
werden sollen, ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material, vorzugsweise ein anisotropes Textil, wird dann befestigt,
woraufhin Flüssigkeit
A imprägniert
wird, und als Folge des Kontakts und Mischung der Flüssigkeit
A und Flüssigkeit
B wird die Aushärtung
ausgeführt.
Die Übernahme
eines solchen Verfahrens ist besonders wünschenswert, wenn eine ausreichende
Verwendungsdauer der reaktiven Mischung garantiert werden muss.
Flüssigkeit
A und Flüssigkeit
B können
selbstverständlich
in umgekehrter Reihenfolge verwendet werden.
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Ausgeführte Konfiguration 4
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Eine
Zusammensetzung umfassend den Härtungsbeschleuniger
der reaktiven Mischung kann im voraus auf dem Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Material, und vorzugsweise auf einem anisotropen Textil, aufgetragen
werden, und während
der Ausführung
kann eine reaktive Mischung, die ein organisches Peroxid aber keinen
Härtungsbeschleuniger
enthält,
imprägniert
werden, wodurch die Polymerisation ausgelöst wird, und dies kann man
dann zum Aushärten
stehen lassen.
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Alternativ
kann im voraus ein organisches Peroxid auf das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material, vorzugsweise ein anisotropes Textil, aufgetragen werden,
und während
der Ausführung
kann dies mit einer reaktiven Mischung imprägniert werden, die einen Härtungsbeschleuniger
aber kein organisches Peroxid enthält, wodurch die Polymerisation
eingeleitet und somit das Aushärten
durchgeführt
wird.
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Ausgeführte Konfiguration 5
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Eine
reaktive Mischung (Flüssigkeit
A), die ein organisches Peroxid aber keinen Härtungsbeschleuniger enthält, wird
zuerst auf diejenigen Bereiche der bestehenden Struktur aufgetragen, die
repariert und verstärkt
werden sollen, und dann wird ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material,
vorzugsweise ein anisotropes Textil, aufgeklebt, und danach wird
eine reaktive Mischung (Flüssigkeit
B), die einen Härtungsbeschleuniger
aber kein organisches Peroxid enthält, imprägniert, und darauf wird wiederum
Flüssigkeit A
imprägniert,
und als Ergebnis des Kontakts und der Mischung von Flüssigkeit
A und Flüssigkeit
B erfolgt das Aushärten.
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Alternativ
kann zuerst Flüssigkeit
B auf diejenigen Bereiche der bestehenden Struktur aufgetragen werden,
die repariert und verstärkt
werden sollen, ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material, vorzugsweise ein anisotropes Textil, wird angeklebt, und
danach wird Flüssigkeit
A imprägniert,
woraufhin Flüssigkeit
B imprägniert
wird, und als Ergebnis des Kontakts und der Mischung zwischen Flüssigkeit
A und Flüssigkeit
B erfolgt das Aushärten.
Die Übernahme
dieses Verfahrens ist besonders wünschenswert in Fällen, in
denen eine ausreichende Verwendungsdauer für die reaktive Mischung garantiert
werden muss, und in denen ein ausgehärteter Zustand, der vollständiger ist
als ein Zustand in dem es einige Aushärtungsdefektflecken gibt, gewünscht wird.
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In
dem Reparatur- und Verstärkungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden keine besonderen Beschränkungen gemacht in Bezug auf
das Verfahren, durch das reaktive Mischungen auf die zu reparierenden
und verstärkenden
Bereiche der bestehenden Strukturen aufgetragen werden, oder auf
das Verstärkungsfasern
aufweisende bahnförmige
Material; es ist jedoch vorzuziehen, dass dies in einer kurzen Zeitspanne
unter Verwendung eines üblichen
Farbsprühgerätes, eines
Zweiflüssigkeiten-Farbsprühgerätes vom
Innenmischertyp enthaltend einen statischen Mischer, oder eines
Zweiflüssigkeiten-Farbsprühgerät vom Außenmischertyp.
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Als
nächstes
wird das anisotrope Textil erläutert;
dieses wird vorzugsweise als das Verstärkungsfasern umfassende bahnförmige Material
des oben beschriebenen Verfahrens zur Reparatur und Verstärkung bestehender
Strukturen verwendet, und wird auch vorzugsweise in herkömmlichen
Reparatur- und Verstärkungsverfahren
angewendet.
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Um
die Reparatur und Verstärkung
bestehender Strukturen effektiv auszuführen ist die Verwendung eines
bahnförmigen
Materials, in dem die verwendeten hochfesten und hochelastischen
Fasern in einer einzigen Richtung angeordnet sind, wichtig; ein
bahnförmiges
Material, das allein von einer solchen Anordnung herrührt, kann
jedoch nicht gehandhabt werden und ist unmöglich als das Material für Reparatur
und Verstärkung zu
verwenden. Das sogenannte Prepreg-Verfahren, in dem Harz im voraus
imprägniert
wird, ist das gängigste Verfahren,
das verwendet wird, um ausreichend Handhabungseigenschaften für die Verwendung
als ein Reparatur- und
Verstärkungsmaterial
zu garantieren; weil jedoch das bei gewöhnlichen Temperaturen aushärtende Harz,
das in solchen Reparatur- und Verstärkungsverfahren angewendet
wird, aushärtet,
falls es nicht sofort nach der Imprägnierung verwendet wird, ist
ein solches Harz unpassend für
die Anwendung als das in Prepregs verwendete Matrixharz, und das
gängige
Matrixharz für
die Verwendung in Prepregs muss zum Aushärten auf eine hohe Temperatur
von über
100°C erwärmt werden,
so dass ein solches Harz für
die Verwendung in dem Reparatur- und Verstärkungsverfahren für bestehende
Strukturen auch unpassend ist. Aus diesem Grund wird allgemein ein
Verfahren angewendet, in dem die Menge des im voraus imprägnierten
Harzes auf die niedrigste Grenze gesetzt wird, die nötig ist,
um die Handhabungseigenschaften zu garantieren, und darüber hinaus
ist ein Härtungsmittel
nicht enthalten, so dass die Verwendungsdauer sichergestellt ist,
und während
der Ausführung
erfolgt das Aushärten
unter Verwendung eines bei Zimmertemperatur aushärtenden Mittels, das in einer
verhältnismäßig großen Menge
zusätzlich
imprägnierten
Harzes enthalten ist; das Harz, das während der Ausführung imprägniert wird,
ist jedoch auf die gleiche Harzart beschränkt wie diejenige, die im voraus
aufgetragen wurde, und es ist notwendig, eine geringfügig größere Menge
aufzutragen als die Standardmenge von Schlichtmittel, um die Handhabungseigenschaften
während
der Ausführung
zu garantieren, so dass sich die Imprägnierungseigenschaften des
Harzes, das während
der Ausführung
imprägniert
wird, dramatisch verschlechtern. Um die Handhabungseigenschaften
während
der Ausführung
zu verbessern, ist es außerdem üblich, einen
ebenen Trägerkörper wie
etwa nichtgewebten Stoff oder ein netzartiges Textil oder dergleichen
mittels eines auf die Verstärkungsfasern
aufgetragenen Harzes, oder einer speziell zwischen einem ebenen
Trägerkörper und
den Verstärkungsfasern
vorgesehenen Klebstoffschicht, zu befestigen; Obwohl sich die Handhabungseigenschaften
verbessern, werden die Imprägnierungseigenschaften
des Harzes während
der Ausführung
jedoch sogar schlechter.
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Das
anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung bringt nicht die Anwendung
von Harz auf die in einer einzigen Richtung angeordneten hochfesten
und hochelastischen Fasern mit sich, so dass es keine Einschränkungen
der Art des Harzes gibt, das während
der Ausführung
imprägniert
wird, und die Imprägnierungseigenschaften
sind sehr gut. Insbesondere kann Harz, das sogar bei niedrigen Temperaturen
rasch polymerisiert und aushärtet,
als Matrixharz verwendet werden, so dass es keine Beschränkung der
Umgebungsbedingungen während
der Ausführung
gibt, und es ist möglich,
eine starke Verkürzung
der Ausführungsdauer
zu erzielen. Da dieses Textil Compositfäden für den Schuss verwendet, die
ein niedrigeres elastisches Zugmodul haben als die der Kette, das
Textil auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der die Compositfäden bildenden
Fasern mit dem niedrigen Schmelzpunkt erwärmt wird und der Schuss und
die Kette annähernd
aneinander geklebt werden, sind außerdem die Handhabungseigenschaften
während
der Ausführung übermäßig gut,
und Probleme wie etwa eine Auflösung
der Ausrichtung der Fasern während
der Ausführung
und eine Abnahme in der Verstärkungswirkung
treten nicht auf.
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In
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Fasern, die üblicherweise
als Verstärkungsfasern
angewendet werden, als die in der Kette eingesetzten Fasern zu verwenden,
so dass anorganische Fasern wie etwa Kohlefasern oder dergleichen,
und organische Fasern wie etwa Aramidfasern oder dergleichen, angewendet werden
können;
hochfeste und hochelastische Fasern mit einer Zugfestigkeit von
3 GPa oder mehr und einem elastischen Zugmodul von 150 GPa oder
mehr sind jedoch vorzuziehen. Hochfeste Kohlefasern mit einer Zugfestigkeit
von 4 GPa oder mehr sind besonders bevorzugt, da sie vorzügliche Verstärkungswirkungen
bereitstellen.
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In
der vorliegenden Erfindung wird ein Compositfaden umfassend zwei
Arten von Fasern mit einer Schmelzpunktdifferenz von 50°C oder mehr
als Schussfaden verwendet. Die Fasre mit dem hohen Schmelzpunkt
in dem Compositfaden ist der Basisschussfaden; Dieser wirkt wenigstens
bis zum Ende der Ausführung als
Schussfasen. Demgemäß ist ein
bestimmtes Maß an
Festigkeit und elastischem Modul erforderlich; das elastische Zugmodul
muss jedoch kleiner sein als dasjenige der Kette. Wenn das elastische
Zugmodul größer ist
als dasjenige der Kette, dann neigt die Kette dazu, in Längsrichtung
wegzulaufen, und eine ausreichende Zugfestigkeit wird nicht erreicht.
Der bevorzugte Bereich des elastischen Zugmoduls des Schussfadens
ist 50 bis 100 GPa. Um eine Auflösung
der Ausrichtung der Fasern während
der Ausführung
zu verhindern ist es außerdem
sehr wichtig, dass sich dies nicht in dem Harz, das das Matrixharz
bildet, auflöst.
Beispiele für
solche Fasern mit hohem Schmelzpunkt schließen Glasfasern ein; jedoch
sind diese Fasern nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
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Die
Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt sind Fasern, die notwendig sind,
um zu veranlassen, dass die Kette und der Schuss nach dem Weben
eine Einheit werden und um vorzügliche
Handhabungseigenschaften bereit zu stellen. Ohne diese Fasern mit
niedrigem Schmelzpunkt ist es wahrscheinlich, dass während der Handhabung
eine Unordnung der Fasern auftritt, und dass ausreichend Verstärkungswirkungen
nicht erzielt werden können.
Beispiele dieser Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt schließen Polyamidfasern,
Polyesterfasern, und Polyolefinfasern ein; diese Fasern sind jedoch
nicht notwendigerweise auf diese Beispiele beschränkt.
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Die
oben beschriebenen zwei Arten von Fasern sind notwendige Bestandteile
der Compositfäden,
die im Schuss verwendet werden; um jedoch die Handhabungseigenschaften
während
der Ausführung
durch Vereinigung dieser zwei Faserarten und Stärkung der Haftung zwischen
der Kette und dem Schuss vor der Imprägnierung mit Harz zu verbessern,
ist es vorzuziehen, Compositfäden
zu verwenden, auf die 0,5 bis 10 Gewichtsprozent einer hochmolekularen
Verbindung, die bei einer Temperatur von 100°C oder weniger schmilzt oder
weich wird, aufgebracht worden sind. Die hochmolekulare Verbindung,
die abgeschieden worden ist, ist nicht im Besonderen beschränkt insoweit,
als sie eine Verbindung ist, die bei Temperaturen von 150°C oder weniger
schmilzt oder weich wird; jedoch sind Verbindungen vorzuziehen,
die wasserlöslich
sind oder in der Lage sind, wässrige
Emulsionen zu bilden, da sie den Vorgang der Abscheidung auf die
Compositfäden
erleichtern. Beispiele solcher hochmolekularer Verbindungen schließen Polyvinylacetat,
Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Vinylacetat-Acryl-Copolymere, Polyacrylester,
Polyester, Polyethylen und Polybutadien-System-Copolymere ein; jedoch sind diese Verbindungen
nicht auf die angegebenen Beispiele beschränkt.
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Die
Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt im Schuss der vorliegenden Erfindung
und die hochmolekulare Verbindung, die bei Temperaturen von 150°C oder weniger
schmilzt oder weich wird, tragen zu den vorzüglichen Handhabungseigenschaften
des anisotropen Textils bei; vom Standpunkt der mechanischen Eigenschaften
nach dem Aushärten
ist es jedoch wünschenswert,
dass die Beschränkung
der Kette durch den Schuss schwach ist. Demgemäß ist es wünschenswert, Fasern mit niedrigem
Schmelzpunkt und eine hochmolekulare Verbindung zu wählen, die
sich infolge der während
der Ausführung
imprägnierten
reaktiven Mischung allmählich
zu einem nichtklebenden Zustand verändern, und die Menge der abgeschiedenen
hochmolekularen Verbindung zu kontrollieren. Insbesondere ist es
wünschenswert,
dass die hochmolekulare Verbindung etwas in der während der
Ausführung
imprägnierten
reaktiven Mischung löslich
ist, und es ist wünschenswert,
dass diese Verbindung im Zusammenspiel mit der reaktiven Mischung,
die imprägniert
wird, ausgewählt wird.
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Ferner
ist es vom Standpunkt der Bereitstellung der Festigkeit nach dem
Aushärten
wünschenswert, dass
der Schussfaden so dünn
als möglich
ist, so dass das Gewicht pro Meter der Faser vorzugsweise 0,1 g oder
weniger ist, stärker
vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,01 bis 0,05 g.
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Das
bevorzugte Verhältnis
der Fasern mit hohem Schmelzpunkt und der Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt
in den Compositfäden
ist so, dass, in volumetrischem Verhältnis, in Bezug auf eine Einheit
der Fasern mit hohem Schmelzpunkt, die Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt
innerhalb eines Bereiches von 0,25 bis 2,0 sein sollen, und ein
Bereich von 0,5 bis 1,5 ist vom Standpunkt der Klebeeigenschaften
und der mechanischen Eigenschaften mehr vorzuziehen.
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Der
Schussfadenabstand in dem anisotropen Textil der vorliegenden Erfindung
ist innerhalb eines Bereiches von 3 bis 15 mm. Wenn der Abstand
kleiner ist als 3 mm kann das Weglaufen der Kette in Längsrichtung
nicht ignoriert werden, und ausreichend Zugfestigkeit wird nach
dem Aushärten
des Imprägnierungsharzes
nicht erzielt werden, während
wenn der Abstand größer als
15 mm ist, sich die Handhabungseigenschaften des bahnförmigen Materials
verschlechtern, und dies ist nicht wünschenswert. Ein mehr bevorzugter
Bereich des Schussfadenabstandes ist 4 bis 10 mm.
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Jedes
Harz kann als das in Verbindung mit dem anisotropen Textil verwendete
Harz angewendet werden, insoweit, als es genügend Reparatur- und Verstärkungswirkungen
erreicht, einfach in das anisotrope Textil bei Raumtemperatur imprägniert und
nach dem Aushärten
ausreichend Festigkeit zeigt; um jedoch in einer vergleichsweise
kurzen Zeitspanne ausreichend Reparatur- und Verstärkungswirkungen zu erzeugen,
ohne die Umgebungsbedingungen zu kontrollieren, ist es notwendig,
ein Harz zu verwenden, das die Polymerisation selbst bei 5°C einleitet,
und in dem die Aushärtung
bis zu einem Maß fortschreitet,
das genügend
Festigkeit in einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne zeigt. Es
ist möglich,
24 Stunden als eine Zeitspanne zu verwenden, während der das Aushärten zu
einem Maß fortschreitet,
das genügend
Festigkeit zeigt; jedoch ist eine Zeitdauer von 6 Stunde oder weniger
vorzuziehen, um die Arbeiten effizient durchzuführen, und eine Zeitdauer von
3 Stunden oder weniger ist noch mehr vorzuziehen. Andererseits ist
es vom Standpunkt der Vereinfachung der Arbeit, in der das Harz
in das anisotrope Textil imprägniert
wird, notwendig, dass das verwendete Harz bei Raumtemperatur eine
Verwendungsdauer hat, die 10 Minuten oder länger ist, und vorzugsweise
15 Minuten oder länger,
und demgemäß sind die
oben beschriebenen reaktive Mischungen vorzuziehen, in denen die
Härtungsreaktion
nach der Einleitung der Polymerisation rasch voranschreitet und
das Aushärten
mit einer Radikalen-Kettenreaktion ausgeführt wird. Die am meisten vorzuziehende
reaktive Mischung ist eine, die bei Raumtemperatur eine Verwendungsdauer
von 30 Minuten oder mehr hat und in der das Aushärten bis zu einem Maß fortschreitet,
das ausreichend Festigkeit innerhalb einer Zeitspanne von 3 Stunden
zeigt.
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Ausführungsbeispiele
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Ausführungsbeispielen
detaillierter besprochen. "Teile" bedeutet in diesen
Ausführungsbeispielen "Gewichtsteile".
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Ausführungsbeispiel 1
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Glasfasern
(mit einem elastischen Zugmodul von 72,5 GPa, einem Schmelzpunkt
von 840°C
und einem spezifischen Gewicht von 2,54 g/cm3)
mit einer TEX-Zahl von 22,5 (0,0225 g/m) wurden mit Polyamidmultifilamenten
mit niedrigem Schmelzpunkt (mit einem Schmelzpunkt von 125°C und einem
spezifischen Gewicht von 1,08 g/cm3) zu
einem, Gesamtdenier von 70 Denier zusammen verdreht, und darauf
wurde ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (mit einem Schmelzpunkt
von 80°C)
in einer Menge von 1,5 g pro 1000 m des verdrehten Fadens abgeschieden;
und man erhielt einen Compositfaden, der als Schussfaden diente.
Das Gewicht pro Meter dieses Compositfadens war annähernd 0,03
g, und das Verhältnis
der Fasern mit hohem Schmelzpunkt und der Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt
war 1:0,8 in volumetrischem Verhältnis.
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Pyrofil
TR30G Kohlefasern (mit einer Zugfestigkeit von 4,5 GPa, einem elastischen
Zugmodul von 235 GPa, und einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd. wurden so angeordnet, dass 300 g/m2 erreicht wurden, und dies wurde als Kette
verwendet, während
der oben beschriebene Compositfaden als Schuss verwendet wurde,
das Weben wurde so ausgeführt,
dass der Schussfadenabstand 5 mm betrug, und man ein anisotropes
Textil erhielt. Indem dieses Textil durch ein auf 180°C erwärmtes Walzenpaar durchlief,
erhielt man das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung, in
dem die Kette und der Schuss teilweise aneinander klebten. Das erhaltene
anisotrope Textil war flexibel und außerordentlich leicht zu handhaben,
da eine etwas raue Handhabung davon keine Unordnung der Fasern oder
keinen Zusammenbruch des Gewebes verursachte.
-
70
Teile Methylmethacrylat, zwei Teile 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 25 Teile
Butylacrylat-Makromomomer mit einem Molekulargewicht von 6000 im
Zahlenmittel und mit einer endständigen
Methacrylatgruppe, ein Teil n-Paraffin und 1 Teil γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
wurden ausreichend gemischt, so dass es gleichmäßig war, und dann wurde am
Schluss ein Teil N,N-Dimethyl-p-Toluidin zugegeben und gemischt,
und dies erzeugte die reaktive Mischung, die kein organisches Peroxid
enthielt.
-
Die
Viskosität
davon bei 20°C
wurde gemessen und ergab sich zu 75 mPa·s (Centipoise).
-
Eine
reaktive Mischung, die sich aus der Zugabe von zwei Teilen Benzoylperoxid
verdünnt
zu 50% mit einem Weichmacher zu 100 Teilen der oben beschriebenen
reaktiven Mischung ergab, wurde in zwei Lagen des obigen anisotropen
Textils imprägniert,
so dass das Harzgewicht annähernd
1000 g/m2 erreichte, und dies ließ man eine
Stunde bei Standardtemperatur (20°C)
stehen und aushärten.
Ein Zugtest-Stück
wurde von dem erhaltenen Composit hergestellt und bewertet. Umgewandelt
in ein Fasergehaltverhältnis
von 100% (Teilen durch die theoretische Dicke des anisotropen Textils)
betrug die Zugfestigkeit 390 kgf/mm2 (3,82
GPa), und somit war bestätigt,
dass genügend
Festigkeit vorhanden war. Außerdem
waren die Imprägnierungseigenschaften
des Harzes extrem gut.
-
Ausführungsbeispiel 2
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Zwei
Teile Benzoylperoxid verdünnt
zu 50% in einem Weichmacher wurden zu 100 Teilen der reaktiven Mischung
von Ausführungsbeispiel
1 gegeben, und dies wurde in einer Menge von 250 g/m2 auf
die Oberfläche eines
Biegeteststücks
aus Beton in Übereinstimmung
mit JIS A1132 aufgetragen, an dem das anisotrope Textil befestigt
werden sollte (die der Zugdeformation ausgesetzte Seite), und ein
anisotropes Textil, das identisch war demjenigen des Ausführungsbeispiels
1, wurde daran befestigt, so dass die Orientierungsrichtung der
Verstärkungsfasern
auf die Längsrichtung
des Betonteststücks
ausgerichtet war, und danach wurde die reaktive Mischung in einer
Menge von 250 g/m2 darauf aufgebracht, dies
wurde in das anisotrope Textil imprägniert und wurde stehen gelassen.
Die Gelierzeit bei der Standardtemperatur (20°C) der reaktiven Mischung war
annähernd
25 Minuten; da jedoch das anisotrope Textil einfach zu handhaben
war und die Imprägnierung
der reaktiven Mischung ebenfalls extrem gut war, schritt die Arbeit
glatt voran und es war einfach, den Arbeitsvorgang der Befestigung
des Textils an sechs Testflecken im Zeitraum von wenigen Minuten
auszuführen.
Die Aushärtung
war in einer Zeitdauer von annähernd
1 Stunde ab dem Zumischen des organischen Peroxids (das in einem
Weichmacher auf 50 verdünnte
Benzoylperoxid) abgeschlossen, und die Haftung zum Beton nach einer Zeitdauer
von eineinhalb Stunden wurde unter Verwendung eines Hafttests nach
dem Verfahren des Building Research Institute in Übereinstimmung
mit JIS A6909 bewertet. An den Betonbereichen trat ein Bruch auf,
so dass festgestellt war, dass man eine ausreichende Klebefestigkeit
erreichte. Als nächstes
wurde ein Biegetest gemäß JIS A1106
durchgeführt,
und die Verstärkungswirkungen
wurden bestätigt.
Die Ergebnisse eines Biegetests ohne Verstärkung waren 90 kgf/cm2 (8,8 MPa), während die Ergebnisse 160 kgf/cm2 (15,7 MPa) waren, wenn Verstärkung durchgeführt wurde.
-
Ausführungsbeispiel 3
-
Teststücke wurden
auf die gleiche Weise wie im Ausführungsbeispiel 2 hergestellt
und bewertet, mit der Ausnahme, dass der Arbeitsvorgang, in dem
das Textil an dem Betonteststück
befestigt worden ist, bei 5°C durchgeführt wurde.
Selbst bei 5°C
war die Aushärtung
nach 2 Stunden ausreichend, und in dem Hafttest trat ein Bruch an
dem Betonbereich auf. Ferner nahm die Biegefestigkeit zu, auf 155
kgf/cm2 (15,2 MPa), und somit waren sogar
als Ergebnis der Ausführung
bei niedrigen Temperaturen genügend
Verstärkungswirkungen
bestätigt.
-
Ausführungsbeispiele 4 bis 16, Vergleichsbeispiele
1 bis 6
-
Composit-Teststücke wurden
unter Verwendung eines anisotropen Textils identisch demjenigen
von Ausführungsbeispiel
1 hergestellt und bewertet, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung
des als Schussfaden verwendeten Compositfadens und der Schussfadenabstand
in dem anisotropen Textil abwichen. Die Zusammensetzung des anisotropen
Textils und die Ergebnisse der Bewertungen sind in den Tabellen
1, 2, 3 und 4 dargestellt. Die Abkürzungen und Bezugnahmen in
den Tabellen nachfolgend angegeben.
-
CF:
Pyrofil TR30G Kohlefasern, hergestellt von Mitsubishi Rayon Co.
Ltd.
-
Die
Zahlen in den Tabellen beziehen sich auf das CF-Flächengewicht
des anisotropen Textils.
-
GF:
Glasfasern (mit einem elastischen Zugmodul von 72,5 GPa, einem Schmelzpunkt
von 840°C
und einem spezifischen Gewicht von 2,54 g/cm3).
-
PA:
Polyamidmultifilamente mit niedrigem Schmelzpunkt (mit einem Schmelzpunkt
von 125°C
und einem spezifischen Gewicht von 1,08 g/cm3).
-
PE:
Polyestermultifilamente mit niedrigem Schmelzpunkt (mit einem Schmelzpunkt
von 130°C
und einem spezifischen Gewicht von g/cm3).
-
PO:
Polyolefinmultifilamente mit niedrigem Schmelzpunkt (mit einem Schmelzpunkt
von 100°C
und einem spezifischen Gewicht von g/cm3).
-
Die
unter den Überschriften
GF–PO
in den Tabellen gezeigten Zahlen bezeichnen die Gewichte pro Längeneinheit
jeder im Schuss des anisotropen Textils verwendeten Faser.
-
EV:
Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (mit einem Schmelzpunkt von 80°C).
-
AC:
Acrylsystem-Copolymer (mit einem Schmelzpunkt von 75°C).
-
Die
Zahlen in der Tabelle beziehen sich auf Gewichtsprozent der hochmolekularen
Verbindung in dem Compositfaden.
-
Handhabungseigenschaften,
Imprägnierungseigenschaften
des Harzes: Dopppelkreis... extrem gut, Kreis... gut, Dreieck...
etwas schlecht, und X... schlecht.
-
Zugfestigkeit:
dargestellt in Einheiten von kgf/mm2.
-
-
-
-
-
Ausführungsbeispiel 17
-
70
Teile Methylmethacrylat, zwei Teile 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 25 Teile
n-Butylacrylat-Makromonomer
mit einem Molekulargewicht von 6000 im Zahlenmittel und mit einer
endständigen
Methacrylgruppe, ein Teil n-Paraffin, und ein Teil von γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
wurden ausreichend gemischt, so dass es gleichmäßig war, und dann wurden zwei
Teile N,N-Dimethyl-p-Toluidin
zugegeben, und die kein organisches Peroxid enthaltende reaktive
Mischung A wurde erhalten.
-
Die
Viskosität
bei 20°C
wurde gemessen und ergab sich zu 75 mPa·s (Centipoise).
-
Außerdem wurde
eine ein organisches Peroxid und keinen Härtungsbeschleuniger enthaltende
reaktive Mischung B erhalten, indem vier Teile mit einem Weichmacher
auf 50% verdünntes
Benzoylperoxid anstelle der oben beschriebenen zwei Teile N,N-Dimethyl-p-Toluidin
zugegeben wurden.
-
Die
Viskosität
davon wurde bei 20°C
gemessen und ergab sich zu 75 mPa·s (Centipoise).
-
Die
oben beschriebene reaktive Mischung A wurde auf eine Oberfläche eines
Biegeteststücks
aus Beton, an der das anisotrope Textil befestigt werden sollte,
aufgebracht, so dass ein Maß von
250 g/m2 erreicht wurde, und danach wurde
ein anisotropes Textil identisch demjenigen aus Ausführungsbeispiel
1 daran befestigt, die reaktive Mischung B wurde darauf in einer
Menge von 250 g/m2 aufgebracht, und dies
imprägnierte
in das anisotrope Textil und wurde stehen gelassen. Die reaktive
Mischung A und die reaktive Mischung B waren getrennt beide bei
Standardtemperaturen stabil; jedoch nach dem Mischen lief rasch
eine Reaktion ab, und Gelierung trat nach ungefähr 30 Minuten ein. Da beide
reaktiven Mischungen A und B extrem gut in das anisotrope Textil
imprägnierten,
schritt der Arbeitsvorgang glatt voran, und es war möglich, das
Befestigen des Textils an sechs Textstücken innerhalb weniger Minuten
abzuschließen.
Das Aushärten
war in annähernd
einer Stunde nach dem Imprägnieren
der reaktiven Mischung B abgeschlossen, und als ein Test vom Typ
des Building Research Institute der Haftung an dem Beton nach einer
Zeitdauer von eineinhalb Stunden durchgeführt wurde, trag ein Bruch an
den Betonbereichen auf, so dass bestätigt war, dass ausreichend
Haftfestigkeit erzielt wurde. Als nächstes wurde ein Biegetest
durchgeführt,
und die Verstärkungswirkungen
wurden bestätigt.
Die Biegefestigkeit, wenn keine Verstärkung durchgeführt wurde,
betrug 90 kgf/cm2 (8,8 MPa), während die
Biegefestigkeit 150 kgf/cm2 (14,7 MPa) betrug,
wenn Verstärkung
durchgeführt
wurde.
-
Ausführungsbeispiel 18
-
10
Teile N,N-Dimethyl-p-Toluidin und 20 Teile n-Butylacrylat-Makromonomer mit
einem Molekulargewicht von 6000 im Zahlenmittel wurden in 70 Teilen
Methylethylketon gelöst
und gleichmäßig gemischt.
Durch Behandeln eines anisotropen Textils identisch demjenigen des
Ausführungsbeispiels
1 mit dieser Mischung wurde ein anisotropes Textil hergestellt,
auf dem pro Quadratmeter 5 g N,N-Dimethyl-p-Toluidin und 10 g n-Butylacrylat-Makromonomer
mit einem Molekulargewicht von 6000 im Zahlenmittel abgeschieden
wurden.
-
70
Gewichtsteile Methylmethacrylat, 2 Gewichtsteile 1,3-Butylenglykoldimethacrylat,
23 Teile n-Butylacrylat-Makromonomer
mit einem Molekulargewicht von 6000 im Zahlenmittel und mit einer
endständigen
Methacrylatgruppe, ein Teil n-Paraffin, und ein Teil γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
wurden ausreichend gemischt, so dass es gleichmäßig wurde, und dann wurden
zwei Teile in Weichmacher zu 50% verdünntes Benzoylperoxid zugegeben,
und somit wurde eine ein organisches Peroxid aber keinen Härtungsbeschleuniger enthaltende
reaktive Mischung hergestellt.
-
Die
Viskosität
davon wurde bei 20°C
gemessen und ergab sich zu 70 mPa·s (Centipoise).
-
Die
oben beschriebene, keinen Härtungsbeschleuniger
enthaltende reaktive Mischung wurde auf die Oberfläche eines
Biegeteststücks
aus Beton, auf der das anisotrope Textil befestigt werden sollte,
in einer Menge von 250 g/m2 aufgebracht,
und dann wurde das oben beschriebene anisotrope Textil, auf dem
N,N-Dimethyl-p-Toluidin abgeschieden wurde, befestigt, und dann
wurde darauf wieder die oben beschriebene reaktive Mischung in einer
Menge von 250 g/m2 aufgebracht, und dies
ließ man
in das anisotrope Textil imprägnieren
und ließ es
stehen.
-
Das
oben beschriebene anisotrope Textil war extrem einfach zu handhaben
und die Imprägnierung
der reaktiven Mischung war auch extrem gut, so dass der Arbeitsvorgang
glatt voranschritt, und es war möglich, das
Textil an 6 Teststücken
in einem Zeitraum von wenigen Minuten zu befestigen. Die Aushärtung war
in annähernd
1 Stunde von der Imprägnierung
der oben beschriebenen reaktiven Mischung an abgeschlossen, und als
ein Test vom Typ des Building Research Institute der Haftung am
Beton nach einer Zeitdauer von eineinhalb Stunden durchgeführt wurde,
trat an den Betonbereichen der Bruch auf, so dass nachgewiesen war,
dass ausreichend Haftfestigkeit erzielt war. Als nächstes wurde
ein Biegetest ausgeführt,
und die Verstärkungswirkungen
wurden bestätigt.
Als Ergebnis der Verstärkung
nahm die Biegefestigkeit auf 165 kgf/cm2 (16,2
MPa) zu.
-
Ausführungsbeispiel 19
-
Biegeteststücke aus
Beton wurden hergestellt und bewertet, die mit anisotropen Textilien
identisch denjenigen aus Ausführungsbeispiel
2 verstärkt
wurden, mit der Ausnahme, dass anstelle von n-Butylacrylat-Makromonomer
ein Allylethergruppen enthaltendes Polyestermethacrylat, das durch
Reagieren von Phthalsäure,
Ethylenglykol, Pentaerythritoltriallylether und Methacrylsäure hergestellt
wurde, aufgebracht und ein Teil Cobaltnaphthenat als Härtungsbeschleuniger
verwendet wurde. Die Viskosität
dieser reaktiven Mischung ergab sich bei 20°C zu 250 mPa·s (Centipoise). Die Gelierzeit
bei Standardtemperatur (20°C)
war annähernd
30 Minuten, und der Arbeitsvorgang des Befestigen des anisotropen
Textils machte keine Probleme. Ferner war die Biegefestigkeit der
mit diesem anisotropen Textil verstärkten Teststücke 160
kgf/cm2 (15,7 MPa), und somit war bestätigt, dass
ausreichend Verstärkungswirkungen
erzielt wurden.
-
Ausführungsbeispiel 20
-
Biegeteststücke aus
Beton wurden hergestellt und bewertet, die mit anisotropen Textilien
identisch denjenigen von Ausführungsbeispiel
19 verstärkt
waren, mit der Ausnahme, dass anstelle des Allylethergruppen enthaltendes
Polyestermethacrylats ein Epoxymethacrylat, das man durch Reagieren
eines 190 g/eq Epoxy enthaltenden Epoxidharzes mit Methacrylsäure erhielt,
verwendet wurde.
-
Die
Viskosität
dieser reaktiven Mischung bei 20°C
war 350 mPa·s
(Centipoise), und die Gelierzeit bei Standardtemperatur (20°C) war annähernd 30
Minuten, so dass der Arbeitsvorgang der Befestigung des anisotropen
Textils keine Schwierigkeiten darstellte. Ferner war die Biegefestigkeit
der mit diesem anisotropen Textil verstärkten Teststücke 155
kgf/cm2 (15,2 MPa), und somit war bestätigt, dass
ausreichend Verstärkungswirkungen
erzielt wurden.
-
Ausführungsbeispiel 21
-
Biegeteststücke aus
Beton wurden hergestellt und bewertet, die mit anisotropen Textilien
identisch denjenigen von Ausführungsbeispiel
19 verstärkt
waren, mit der Ausnahme, dass anstelle des Allylethergruppen enthaltenden
Polyestermethacrylats ein Allylethergruppen enthaltendes Epoxyacrylat,
das man durch Reagieren von Phthalsäure, einem 875 Epoxyäquivalente
enthaltenden Epoxidharz vom Typ Bisphenol A (Epikote 1004, hergestellt
von Yuka Shell Epoxy Corporation), Pentaerythritoltriallylether
und Acrylsäure
erhielt, verwendet wurde.
-
Die
Viskosität
dieser reaktiven Mischung bei 20°C
ergab sich zu 350 mPa·s
(Centipoise), und die Gelierzeit bei Standardtemperatur (20°C) war annähernd 15
Minuten, so dass der Arbeitsvorgang der Befestigung des anisotropen
Textils keine Schwierigkeiten darstellte. Ferner war die Biegefestigkeit
der mit diesem anisotropen Textil verstärkten Teststücke 162
kgf/cm2 (15,9 MPa), und somit war bestätigt, dass
ausreichend Verstärkungswirkungen
erzielt wurden.
-
Ausführungsbeispiel 22
-
Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., waren in einer einzigen Richtung
unter Verwendung einer Weblade und eines Kammes, mit einer Breite
von 300 mm und bei einem Abstand von 2,5 mm, angeordnet, und Fäden, in
denen Glasfasern mit TEX-Zahl 22,5
(der ECG225 1/0 Standard) und Nylonfasern mit niedrigem Schmelzpunkt
(mit einem Schmelzpunkt von 125°C)
von 70 Denier ineinander verwoben waren, wurden so angeordnet, dass
sie senkrecht zu den Kohlefasern in beiden Oberflächen mit
einem Abstand in jeder Oberfläche
von 25 mm waren, angeordnet in einer abwechselnden Weise in beiden
Oberflächen,
so dass die Bahn als Ganzes einen Abstand von 12,5 mm hatte, und
dies wurde dann unter Verwendung einer Wärmepresse bei einer Temperatur
von 180°C
durch Wärme geschmolzen,
und dadurch erhielt man ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material
1.
-
Die
Herstellung des Harzes war wie folgt: zuerst wurden als Bestandteil
(1) 60 Teile Methylmethacrylat/10 Teile 2-Ethylhexylacrylat/2 Teile 1,3-Butylenglccoldimethacrylat,
1 Teil n-Paraffin (mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 54 bis
56°C) als
Paraffinwachs, und ein Teil γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
als ein Silanhaftvermittler gemischt und auf eine Temperatur von
50°C erwärmt, und
dann wurden 25 Teile eines Acryl-Copolymers mit einem mittleren
Molekulargewicht von 42000 und umfassend Methylmethacrylat und n-Butylmethacrylat
in einem Verhältnis
von 60/40 (gewichtsbezogen) als Bestandteil (2) zugegeben, und danach
wurde während
der Abkühlung
ein Teil N,N-Dimethyl-p-Toluidin zugegeben, und man erhielt eine
Harzflüssigkeit.
Die Viskosität
bei 20°C
wurde zu 80 mPa·s
(Centipoise) gemessen.
-
Zwei
Teile unter Verwendung eines Weichmachers zu 50 verdünntes Benzoylperoxid
wurden zu 100 Teilen der obigen Harzflüssigkeit zugegeben, dies wurde
gemischt, und man erhielt die reaktive Mischung (dies wird bezeichnet
als Harzflüssigkeit
1).
-
Eine
Basisschicht der Harzflüssigkeit
1 wurde auf eine hochfeste schnellhärtende Betonwand aufgetragen,
und das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material 1 wurde auf deren Oberseite befestigt, und Harzflüssigkeit
1 wurde wieder auf der Oberseite aufgetragen, und dies wurde unter
Verwendung einer Florwalze imprägniert.
-
Harzflüssigkeit
1 imprägnierte
gut in das bahnförmige
Material 1. Ferner war die Harzflüssigkeit 1 nach einer Zeitdauer
von 30 Minuten bei Standardtemperatur (20°C) vollständig ausgehärtet, und war selbst bei einer
niedrigen Temperatur (5°C)
nach einer Zeitdauer von 1 Stunde vollständig ausgehärtet und zeigte ausreichend
Elastizität
und Festigkeit. Die Haftung an Beton war gut, und als ein Hafttest
vom Typ Building Research Institute nach einer Zeitdauer von 1 Stunde
Harzaushärtung
bei Standardtemperatur ausgeführt
wurde, ergab sich eine Festigkeit von 50 kg/cm2 (4,9
MPa), sogar unter Aushärtungsbedingungen
bei niedriger Temperatur war die Festigkeit nach 1 Stunde Aushärtung 48
kg/cm2 (4,7 MPa), und ein Bruch trat innerhalb
des Betons auf.
-
Biegetests
und Kompressionstests wurden unter Verwendung von Probestücken aus
Beton, an die das bahnförmige
Material 1 bei Standardtemperatur befestigt wurde, durchgeführt, und
die Verstärkungswirkungen
wurden bestätigt.
Die Biegefestigkeit war 87 kg/cm2 (8,5 MPa),
wenn keine Verstärkung
durchgeführt wurde,
während
diese Festigkeit auf 166 kg/cm2 (16,3 MPa)
anstieg, wenn Verstärkung
durchgeführt
wurde. Die Kompressionsfestigkeit wurde in Übereinstimmung mit JIS A1108
durchgeführt,
unter Verwendung eines Betonteststücks mit einem Durchmesser von
10 cm und einer Höhe
von 20 cm, auf dem eine Schicht des bahnförmigen Materials 1 bei Standardtemperatur
so befestigt wurde, dass die Richtung der Orientierung der Verstärkungsfasern
in axialer Richtung war, und auf der Oberseite davon wurde eine
andere Schicht befestigt, so dass die Richtung davon in Umfangsrichtung
war, und die Überlappungslänge 10 cm
betrug. Die Festigkeit war 274 kg/cm2 (26,9
MPa), wenn keine Verstärkung
durchgeführt
wurde, während
die Festigkeit auf 552 kg/cm2 (54,1 MPa)
anstieg, wenn Verstärkung
durchgeführt
wurde. Der Anteil von in der Reparatur- und Verstärkungsschicht
enthaltenem Harz war 62 Gewichtsprozent.
-
Ausführungsbeispiel 23
-
Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., wurden für die Kette mit 10 pro Inch
verwendet, während
Glasfasern (der ECG 450-1/0 Standard) wurden für den Schuss mit 6 pro Inch
verwendet, und diese wurden zusammen gewoben, um ein leinwandartiges
Kohlefasergewebe 2 herzustellen.
-
Die
Ausführungseigenschaften
und Verstärkungswirkungen
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet,
mit der Ausnahme, dass dieses Gewebe 2 anstelle des bahnförmigen Materials 1
verwendet wurde.
-
Die
Harzflüssigkeit
1 imprägnierte
gut in das Gewebe 2. Ferner härtete
die Harzflüssigkeit
1 in einer Zeitdauer von 30 Minuten bei Standardtemperatur (20°C) vollständig aus,
und selbst bei niedriger Temperatur (5°C), war sie nach einer Zeitdauer
von 1 Stunde vollständig
ausgehärtet
und zeigte ausreichend Elastizität und
Festigkeit.
-
Die
Haftung an Beton war gut, und als ein Hafttest vom Typ des Building
Research Institute nach einer Zeitdauer von 1 Stunde Harzaushärtung bei
Standardtemperatur ausgeführt
wurde, ergab sich eine Festigkeit von 48 kg/cm2 (4,7
MPa), und der Bruch trat innerhalb des Betons auf.
-
Die
Ergebnisse eines Biegetests und eines Kompressionstests waren so,
dass die Biegefestigkeit 160 kg/cm2 (15,7
MPa) betrug, während
die Kompressionsfestigkeit 550 kg/cm2 (53,9
MPa) war. Der Anteil von in der Reparatur- und Verstärkungsschicht
enthaltenem Harz war 65 Gewichtsprozent.
-
Ausführungsbeispiel 24
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Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., wurden für die Kette mit 10 pro Inch
verwendet, und Fäden,
in denen Glasfasern (der ECG 450-1/0 Standard) und Nylon- (Polyamid-)
Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt (mit einem Schmelzpunkt von 125°C) ineinander
verwoben waren, wurden für
den Schuss mit 6 pro Inch verwendet, und diese wurden verwoben, und
darauffolgend wurde eine Temperatur von 180°C darauf angewendet, um ein
leinwandartiges Kohlefasergewebe 3 (anisotropes Textil) herzustellen.
-
Die
Ausführungseigenschaften
und Verstärkungswirkungen
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet,
mit der Ausnahme, dass dieses Gewebe 3 anstelle des bahnförmigen Materials 1
verwendet wurde.
-
Die
Harzflüssigkeit
1 imprägnierte
gut in das Gewebe 3. Ferner härtete
die Harzflüssigkeit
1 in einer Zeitdauer von 30 Minuten vollständig aus, und selbst bei niedriger
Temperatur (5°C)
härtete
das Harz nach einer Zeitdauer von 1 Stunde vollständig aus
und zeigte ausreichend Elastizität
und Festigkeit.
-
Die
Haftung an Beton war gut, und als ein Hafttest vom Typ des Building
Research Institute nach einer Zeitdauer von 1 Stunde Harzaushärtung bei
Standardtemperatur ausgeführt
wurde, ergab sich eine Festigkeit von 48 kg/cm2 (4,7
MPa), und sogar unter Aushärtungsbedingungen
bei niedriger Temperatur erhielt man eine Festigkeit von 48 kg/cm2 (4,7 MPa) nach 1 Stunde Aushärtung, und
der Bruch trat innerhalb des Betons auf.
-
Die
Ergebnisse eines Biegetests und eines Kompressionstests waren so,
dass die Biegefestigkeit 160 kg/cm2 (15,7
MPa) betrug, während
die Kompressionsfestigkeit 552 kg/cm2 (54,1
MPa) war. Der Anteil von in der Reparatur- und Verstärkungsschicht
enthaltenem Harz war 60 Gewichtsprozent.
-
Ausführungsbeispiel 25
-
Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., wurden in einer einzigen Richtung
unter Verwendung einer Weblade und eines Kammes, mit einer Breite
von 300 mm und bei einem Abstand von 2,5 mm, angeordnet, und auf
beiden Oberflächen
davon wurden Nisseki Konwed Net ON5050 (mit einem Gewicht von 7
g/m2 und einem 8 mm × 8 mm Knoten), hergestellt von
Nisseki Sheet Pallet System Corporation, als wärmeschmelzbare Netze abgeschieden,
und dies wurde durch erwärmte
Walzen bei einer Temperatur von 100°C und einem Druck von 1 kg/cm2 (0,1 MPa) für eine Zeitdauer von 40 Sekunden
hindurchgeführt,
und durch das somit erfolgte Schmelzen der schmelzbaren Netzoberflächen und
ihrem Befestigen an den Kohlefasern erhielt man ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material 4.
-
Die
Ausführungseigenschaften
und Verstärkungswirkungen
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet,
mit der Ausnahme, dass dieses bahnförmige Material 4 anstelle des
bahnförmigen
Materials 1 verwendet wurde.
-
Die
Harzflüssigkeit
1 imprägnierte
gut in das Gewebe 4. Ferner härtete
die Harzflüssigkeit
1 in einer Zeitdauer von 30 Minuten vollständig aus, und selbst bei niedriger
Temperatur (5°C)
härtete
das Harz nach einer Zeitdauer von 1 Stunde vollständig aus
und zeigte ausreichend Elastizität
und Festigkeit.
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Die
Haftung an Beton war gut, und als ein Hafttest vom Typ des Building
Research Institute nach einer Zeitdauer von 1 Stunde Harzaushärtung bei
Standardtemperatur ausgeführt
wurde, ergab sich eine Festigkeit von 49 kg/cm2 (4,8
MPa), und der Bruch trat innerhalb des Betons auf.
-
Die
Ergebnisse eines Biegetests und eines Kompressionstests waren so,
dass die Biegefestigkeit 161 kg/cm2 (15,8
MPa) betrug, während
die Kompressionsfestigkeit 548 kg/cm2 (53,7
MPa) war.
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Ausführungsbeispiel 26
-
Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., wurden in einer einzigen Richtung
unter Verwendung einer Weblade und eines Kammes mit einer Breite
von 300 mm und bei einem Abstand von 2,5 mm angeordnet, und auf
beiden Oberflächen
davon wurden die Daiamid span (mit einem Gewicht von 13 g/m2), hergestellt von Daicell-Hüls Ltd.
als schmelzbares nichtgewebtes Textilprodukt abgeschieden, und dies
wurde durch erwärmte
Walzen bei einer Temperatur von 130°C und einem Druck von 1 kg/cm2 für
eine Zeitdauer von 40 Sekunden hindurchgeführt, und durch das somit erfolgte
Schmelzen des wärmeschmelzbaren
nichtgewebten Textilprodukts und dessen Befestigen an den Kohlefasern
erhielt man ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material 5.
-
Die
Ausführungseigenschaften
und Verstärkungswirkungen
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet,
mit der Ausnahme, dass dieses bahnförmige Material 5 anstelle des
bahnförmigen
Materials 1 verwendet wurde.
-
Im
Hinblick auf die Ausführungseigenschaften
imprägnierte
die Harzflüssigkeit
1 gut in das bahnförmige
Material 5. Ferner härtete
die Harzflüssigkeit
1 nach einer Zeitdauer von 30 Minuten vollständig aus, und selbst bei niedriger
Temperatur (5°C)
härtete
das Harz nach einer Zeitdauer von 1 Stunde vollständig aus
und zeigte ausreichend Elastizität
und Festigkeit.
-
Die
Haftung an Beton war gut, und als ein Hafttest vom Typ des Building
Research Institute nach einer Stunde Harzaushärtung bei Standardtemperatur
ausgeführt
wurde, ergab sich eine Festigkeit von 45 kg/cm2 (4,4
MPa), und der Bruch trat innerhalb des Betons auf.
-
Die
Ergebnisse eines Biegetests und eines Kompressionstests waren so,
dass die Biegefestigkeit 125 kg/cm2 (12,3
MPa) betrug, während
die Kompressionsfestigkeit 532 kg/cm2 (52,2
MPa) war.
-
Ausführungsbeispiel 27
-
Ein
Harz wurde auf die folgende Weise hergestellt:
Zuerst wurde
ein Teil n-Paraffin (mit einem Schmelzpunkt innerhalb eines Bereiches
von 54 bis 56°C)
als ein Paraffinwachs zu dem 51 Teile Methylmethacrylat, 20 Teile
n-Butylmethacrylat
und 3 Teile Ethylenglykoldimethacrylat umfassenden Bestandteil (1)
zugegeben, und diese Mischung wurde auf 50°C erwärmt und gemischt, und während diesem
Vorgang wurde ein Bestandteil (2) umfassend 24 Teile eines Acryl-Copolymers mit einem mittleren
Molekulargewicht von 95.000 und umfassend Methylmethacrylat und
Methylacrylat in einem Verhältnis
von 97/3 (gewichtsbezogen) zugegeben und darin gelöst, und
danach wurde ein Teil N,N-Dimethyl-p-Toluidin während dem Abkühlen als
ein Härtungsbeschleuniger
zugegeben, und man erhielt die Harzflüssigkeit. Die Viskosität davon
bei 20°C
ergab sich zu 700 mPa·s
(Centipoise).
-
Zwei
Teile von in einem Weichmacher auf 50% verdünntes Benzoylperoxid wurden
je 100 Teile der obigen Harzflüssigkeit
zugegeben, und dies wurde hier nachfolgend verwendet (dies wird
mit Harzflüssigkeit 2
bezeichnet).
-
Die
Ausführungseigenschaften
und Verstärkungswirkungen
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet,
mit der Ausnahme, dass diese Harzflüssigkeit 2 anstelle der Harzflüssigkeit
1 verwendet wurde.
-
Die
Harzflüssigkeit
2 imprägnierte
leicht in das bahnförmige
Material 1. Ferner war die Harzflüssigkeit 2 nach einer Zeitdauer
von 30 Minuten vollständig
ausgehärtet,
und selbst bei niedriger Temperatur (5°C) war die Aushärtung nach
einer Zeitdauer von 1 Stunde abgeschlossen, und es zeigte sich ausreichend
Elastizität und
Festigkeit. Die Haftfestigkeit an Beton war gut, und als ein Hafttest
vom Typ des Building Research Institute nach einer Zeitdauer von
1 Stunde Harzaushärtung
bei Standardtemperatur ausgeführt
wurde, ergab sich eine Festigkeit von 47 kg/cm2 (4,6
MPa), und der Bruch trat innerhalb des Betons auf.
-
Die
Ergebnisse eines Biegetests und eines Kompressionstests waren so,
dass die Biegefestigkeit 164 kg/cm2 (16,1
MPa) betrug, während
die Kompressionsfestigkeit 550 kg/cm2 (53,9
MPa) war. Der Anteil des in der Reparatur- und Verstärkungsschicht
enthaltenen Harzes war 63 Gewichtsprozent.
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Vergleichsbeispiel 7
-
60
Teile Epoxidharz vom Typ Bisphenol A (Ep 828, hergestellt von Yuka
Shell Epoxy Corporation), 40 Teile Trimethylolpropantriglycidylether
(Adeka Glycerol ED-505, hergestellt von Asahi Denka Industries)
und 45 Teile eines durch aliphatisches Polyamin modifizierten Härtungsmittels
(Ancamine 2021, hergestellt durch ACI Japan) wurden gemischt, und
dadurch erhielt man eine bei Raumtemperatur aushärtende Harzflüssigkeit 3
vom Epoxidsystem (5700 mPa·s
(Centipoise) bei 20°C
unter Verwendung eines B-Typ-Viskosimeters).
-
Die
Ausführungseigenschaften
und Verstärkungswirkungen
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet,
mit der Ausnahme, dass diese Epoxidsystem-Harzflüssigkeit 3 anstelle der Harzflüssigkeit
1 verwendet wurde.
-
Es
war schwierig, die Harzflüssigkeit
3 in das bahnförmige
Material 1 zu imprägnieren.
Ferner waren, obwohl die Klebrigkeit der Harzflüssigkeit 3 verschwand, nachdem
man sie bei Standardtemperatur einen halben Tag lang stehen ließ, die Elastizität und Festigkeit
davon gering, und eine Zeitdauer von 7 Tagen war erforderlich, bevor
man genügend
Elastizität
und Festigkeit erhielt. Außerdem
waren bei niedrigen Temperaturen 5 Tage erforderlich, damit die
Klebrigkeit davon verschwand, und 20 Tage waren erforderlich, damit
sich genügend
Elastizität
und Festigkeit zeigten, und die Haftfestigkeit mit Beton war schlecht,
so dass, als ein Hafttest nach dem Ablauf eines halben Tages bei
Standardtemperatur ausgeführt
wurde, die Festigkeit 39 kg/cm2 (3,8 MPa)
war, und ein Bruch trat an der Grenze zwischen dem Beton und dem
Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Material auf.
-
Die
Ergebnisse eines Biegetests und eines Kompressionstests, die an
einem Teststück
ausgeführt wurden,
das man bei Standardtemperatur vollständig aushärten ließ, lieferten eine Biegefestigkeit
von 164 kg/cm2 (16,1 MPa) und eine Kompressionsfestigkeit
von 540 kg/cm2 (53,0 MPa).
-
Vergleichsbeispiel 8
-
Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., wurden so abgeschieden, dass sie
einen Abstand von 2,5 mm in einer angeordneten Weise auf einem Harzfilm
hatten, in dem ein Epoxidharz vom Typ Bisphenol A (Ep 834, hergestellt
von Yuka Shell Epoxy Corporation) auf Releasepapier bei einem Gewicht
von 30 g/m2 aufgebracht wurde, und durch
Anwenden von Wärmepressen
wurde das Harz in die Kohlefasern imprägniert, und man erhielt ein
Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material 6.
-
Die
Ausführungseigenschaften
wurden auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 22 bewertet, mit
der Ausnahme, dass dieses bahnförmige
Material 6 anstelle des bahnförmigen
Materials 1 verwendet wurde.
-
Im
Hinblick auf die Ausführungseigenschaften
imprägnierte
die Harzflüssigkeit
1 in das bahnförmige Material
6; jedoch verursachte dies starkes Weglaufen und Unordnung in den
Kohlefasern. Ferner war die Oberfläche der Harzflüssigkeit
1 nach 30 Minuten bei Standardtemperatur nicht mehr klebrig, aber die
Grenzfläche
zwischen dem bahnförmigen
Material und dem Beton, und das Innere des bahnförmigen Materials waren nicht
ausgehärtet,
und diese Flächen
blieben selbst nach Ablauf von 5 Tagen ungehärtet.
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Ausführungsbeispiel 28
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Als
ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material wurden Pyrofil TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit
von 12000), hergestellt von Mitsubishi Rayon Co. Ltd. Wurden unter
Verwendung einer Weblade in einer einzigen Richtung mit einer Breite
von 300 mm und bei einem Abstand von 2,5 mm angeordnet, und wärmeschmelzbare
Fasern, die sich aus dem Ineinanderweben von langen Glasfasern ECD450,
1/2 (mit einer TEX-Zahl von 22,5) und Nylon-(Polyamid-)Filamenten
mit niedrigem Schmelzpunkt (mit einem Schmelzpunkt von 125°C) von 50
Denier ergaben, wurden mit einem Abstand von 10 mm in einer Richtung
senkrecht zu derjenigen der Kohlefasern flach gewoben, und danach
wurde dies durch Wärmewalzen
bei einer Temperatur von 180°C
und bei einem Druck von 1 kg/cm2 (0,1 MPa)
für eine
Zeitdauer von 40 Sekunden hindurchgeführt, und man erhielt ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material I (anisotropes Textil) mit einem Kohlefasergewicht von
300 g/cm2, und dies wurde auf eine Papierwalze
aufgenommen.
-
Die
Herstellung des Harzes war wie folgt: zuerst wurden ein Teil n-Paraffin
(mit einem Schmelzpunkt von 54 bis 56°C) als ein Paraffinwachs und
1 Teil von γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
als Silanhaftvermittler dem Bestandteil (1) umfassend 60 Teile Methylmethacrylat,
10 Teile 2-Ethylhexylacrylat und 2 Teile 1,3-Butylenglykoldimethacrylat
zugegeben, und dies wurde während
dem Mischen auf 50°C
erwärmt,
und während dieses
Vorganges wurde darin ein Bestandteil (2) umfassend 25 Teile eines
Acryl-Copolymers mit einem mittleren Molekulargewicht von 42000
und umfassend Methylmethacrylat und n-Butylmethacrylat in einem
Verhältnis
von 60/40 (gewichtsbezogen) gelöst,
und während
dies abkühlte,
wurden zwei Teile N,N-Dimethyl-p-Toluidin als Härtungsbeschleuniger zugegeben,
und man erhielt eine Harzflüssigkeit
A1. Die Viskosität
davon bei 20°C
ergab sich zu 80 mPa·s
(Centipoise).
-
Anstelle
der Zugabe von zwei Teilen N,N-Dimethyl-p-Toluidin während des
Abkühlens
wurden vier Teile in einem Weichmacher zu 50% verdünntes Benzoylperoxid
als organisches Peroxid zu 100 Teilen Harzflüssigkeit nach dem Abkühlen zugegeben,
und so wurde eine Harzflüssigkeit
B1 hergestellt.
-
Die
Viskosität
davon bei 20°C
ergab sich zu 85 mPa·s
(Centipoise).
-
Beide
Harzflüssigkeiten
zeigten fast keine Veränderung
in der Viskosität,
selbst wenn man sie eine Woche lang bei Standardtemperatur stehen
ließ,
und sie zeigten somit ausreichend Stabilität.
-
Unter
Verwendung einer Rakelauftragmaschine wurde Harzflüssigkeit
A1 auf Releasepapier aufgetragen, so dass ein Harzgewicht von 200
g/m2 erreicht wurde, und das oben beschriebene
Verstärkungsfasern umfassende
bahnförmige
Material I und ein separates Stück
Papier wurden darauf angeordnet, und ein Prepreg A1 wurde erhalten,
indem man dies unter Verwendung von Gummiwalzen bei Raumtemperatur
Druck aussetzte.
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Harzflüssigkeit
B1 wurde zuerst unter Verwendung einer Bürste ausreichend auf die Betonoberfläche aufgetragen,
und dann wurde das oben beschriebene Prepreg A1 mit entferntem Releasepapier
darauf gelegt, und danach wurde darauf die Harzflüssigkeit
B1 über
die gesamte Oberfläche
des Prepreg unter Verwendung einer Walze aufgetragen, und man ließ dies imprägnieren
und gut durchmischen. Das Prepreg wurde ausgehärtet, indem man es für eine Zeitdauer
von 30 Minuten bei Raumtemperatur (23°C) stehen ließ. Ein Teil
des ausgehärteten
Prepregs wurde in Übereinstimmung
mit JIS A6909 einem Hafttest nach dem Verfahren des Building Research
Institute ausgesetzt, in dem dieser Bereich vom Beton abgezogen
wurde. Eine Festigkeit von 800 kg/1600 mm2 (50
kg/cm2, 4,9 MPa) wurde erhalten, und das
Prepreg wurde zusammen mit Beton abgezogen, so dass ausreichend Aushärtungs-
und Klebeeigenschaften erzielt wurden. Außerdem zeigte sich ausreichend
Verstärkungsfestigkeit.
Der Anteil des in der Reparatur- und Verstärkungsschicht vorhandenen Harzes
betrug 57 Gewichtsprozent.
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Ausführungsbeispiel 29
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Glasfasern
(mit einem elastischen Zugmodul von 72,5 GPa, einem Schmelzpunkt
von 840°C
und einem spezifischen Gewicht von 2,54 g/cm3)
mit einer TEX-Zahl von 22,5 (0,0225 g/m) wurden ineinandergewoben
zusammen mit Polyamid-Multifilamenten mit niedrigem Schmelzpunkt
(mit einem Schmelzpunkt von 125°C
und einem spezifischen Gewicht von 1,08 g/cm3)
mit einem Gesamtdenier von 70 Denier, und ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (mit einem
Schmelzpunkt von 80°C)
wurde darauf in einer Menge von 1,5 g pro 1000 m des gewundenen
Fadens abgeschieden, um einen Composit-Faden herzustellen. Das Gewicht
je Meter dieses Compositfadens war annähernd 0,03 g, und das Composit-Verhältnis zwischen
den Fasern mit hohem Schmelzpunkt und den Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt
war 1 : 0,8 in volumetrischem Verhältnis.
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Unter
Verwendung von Pyrofil TR-30G Kohlefasern (mit einer Zugfestigkeit
von 4,5 GPa, einem elastischen Zugmodul von 235 GPa und einer Filamentfeinheit
von 12000), hergestellt von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., so angeordnet,
dass das Fasergewicht 300 g/m2 in der Kette
war, und unter Verwendung des oben beschriebenen Composit-Fadens
als Schuss, wurde das Weben so durchgeführt, dass der Kettenabstand
5 mm war, und durch Hindurchführen
dieses Textils durch ein auf eine Temperatur von 180°C erwärmtes Walzenpaar wurden
der Schuss und die Kette teilweise miteinander verklebt, und ein
Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material (das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung) wurde
erhalten.
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70
Teile Methylmethacrylat, 2 Teile 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 25 Teile
n-Butylacrylat-Makromonomer
mit einem Molekulargewicht von 6000 im Zahlenmittel und mit einer
endständige
Methacrylgruppe, ein Teil n-Paraffin, und ein Teil γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
wurden ausreichend gemischt, so dass es gleichmäßig wurde, und zwei Teile N,N-Dimethyl-p-Toluidin wurden dazu
gegeben und gemischt, und somit erhielt man eine einen Härtungsbeschleuniger
aber kein Härtungsmittel
enthaltende Harzflüssigkeit
A. Die Viskosität
bei 20°C
war 75 mPa·s
(Centipoise).
-
Außerdem wurde
eine ein Härtungsmittel
(ein organisches Peroxid) aber keinen Härtungsbeschleuniger enthaltende
Harzflüssigkeit
B erhalten, indem man anstelle der zwei Teile N,N-Dimethyl-p-Toluidin
vier Teile Benzoylperoxid zugab. Die Viskosität des Harzes bei 20°C ergab sich
zu 75 mPa·s
(Centipoise).
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Harzflüssigkeit
A wurde auf die Oberfläche
eines Biegeteststücks
aus Beton in Übereinstimmung
mit JIS A1132 aufgetragen, worauf das Verstärkungsfasern umfassende bahnförmige Material
aufgebracht wurde, indem eine Florwalze verwendet wurde (die Walze
mit dem Markennamen "Uu
Roller", hergestellt
von Otsuka Brush Mfg. Corporation), so dass man ein Maß von 125
g/m2 erzielte, und dann wurde das Verstärkungsfasern umfassende
bahnförmige
Material an dem Betonteststück
befestigt, so dass die Längsrichtung
des Betonteststücks
mit der Orientierungsrichtung der Verstärkungsfasern zusammenfiel,
und dann wurde das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material leicht in die Oberfläche,
auf die die Harzflüssigkeit
A aufgetragen worden ist, gepresst, so dass Harzflüssigkeit
A leicht imprägnierte.
Auf der Oberseite davon wurde Harzflüssigkeit B unter Verwendung
einer Florwalze aufgetragen, so dass man ein Maß von 250 g/m2 erreichte,
und dies wurde in das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material imprägniert.
Harzflüssigkeit
A wurde dann unter Verwendung einer Florwalze auf die Oberfläche aufgetragen,
auf die die Harzflüssigkeit
B aufgetragen worden war, um ein Maß von 125 g/m2 zu
erreichen, und schließlich
wurde die Imprägnierung
und das Mischen der beiden Flüssigkeiten
unter Verwendung einer Rillenwalze beschleunigt, und dies ließ man dann stehen.
Harzflüssigkeit
A und Harzflüssigkeit
B waren beide unabhängig
voneinander bei Standardtemperatur stabil; jedoch nach dem Mischen
lief die Reaktion rasch ab, und das Aushärten fand nach annähernd 30
Minuten statt. Sowohl Harzflüssigkeit
A als auch Harzflüssigkeit
B imprägnierten
leicht in das Verstärkungsfasern aufweisende
bahnförmige
Material, und der Arbeitsvorgang lief glatt ab, so dass eine einzige
Person leicht dazu in der Lage war, den Vorgang der Befestigung
des Materials an 20 Betonteststücken
mit einem einzigen Harzansatz abzuschließen. Das Aushärten war
annähernd
innerhalb einer Stunde nach dem Auftragen der Harzflüssigkeit
B abgeschlossen, und die Bestätigung
dieser Oberfläche
durch Berühren
zeigte keine Aushärtemängel. Die
Haftung am Beton wurde unter Anwendung des Verfahrens des Building
Research Institute nach einer Zeitdauer von eineinhalb Stunden bewertet,
und es stellte sich heraus, dass ein Bruch innerhalb des Betonbereiches
auftrat, so dass bestätigt
war, dass ausreichend Haftfestigkeit erzielt wurde.
-
Als
nächstes
wurden Biegetests gemäß JIS A1106
durchgeführt,
und die Verstärkungsfestigkeit
wurde bestätigt.
Die Biegefestigkeit war 90 kgf/cm2 (8,8
MPa), wenn keine Verstärkung
durchgeführt
wurde, während die
Festigkeit auf 160 kgf/cm2 (15,7 MPa) anstieg,
wenn Verstärkung
durchgeführt
wurde.
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Ausführungsbeispiel 30
-
Teststücke wurden
auf die gleiche Weise wie im Ausführungsbeispiel 29 hergestellt
und bewertet, mit der Ausnahme, dass der Arbeitsvorgang, in dem
das Textil an dem Betonteststück
befestigt worden ist, unter solchen Bedingungen durchgeführt worden
ist, dass die Temperatur 5°C
betrug. Selbst bei 5°C
war die Aushärtung
nach einer Zeitdauer von 2 Stunden ausreichend, und es konnten durch
Berührung
keine Aushärtungsmängel gefunden
werden. In dem Hafttest wurde der Bruch innerhalb des Betons festgestellt.
Ferner betrug die Biegefestigkeit 158 kgf/cm2 (15,5
MPa), so dass bestätigt
war, dass sich selbst bei niedrigen Temperaturen genügend Verstärkungswirkungen
zeigten.
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Ausführungsbeispiel 31
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Auf
die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel
29 wurden ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material (das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung) und
eine Harzflüssigkeit
A und eine Harzflüssigkeit
B hergestellt.
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Die
oben beschriebene Harzflüssigkeit
A wurde auf die Oberfläche
eines Betonteststücks
in Übereinstimmung
mit JIS A1132 aufgetragen, worauf das Verstärkungsfasern umfassende bahnförmige Material
aufgebracht werden sollte, indem eine Florwalze verwendet wurde,
so dass man ein Maß von
125 g/m2 erzielte, und das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material wurde an dem Betonteststück befestigt, so dass die Längsrichtung
des Betonteststücks
mit der Orientierungsrichtung der Verstärkungsfasern zusammenfiel,
und das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material wurde leicht mit der Harzflüssigkeit A imprägniert.
Auf der Oberseite davon wurde Harzflüssigkeit B mit einer Menge
von 250 g/m2 aufgetragen, und dies ließ man in
das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material imprägnieren,
und außerdem
wurde Harzflüssigkeit
A in einer Menge von 250 g/m2 auf die Oberfläche aufgetragen,
auf die diese Harzflüssigkeit B
aufgetragen worden war, und ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material
wurde an dem Betonteststück
befestigt, so dass die Längsrichtung
des Betonteststücks
mit der Orientierungsrichtung der Verstärkungsfasern zusammenfiel,
und Harzflüssigkeit
A wurde leicht in das Verstärkungsfasern
aufweisende bahnförmige
Material imprägniert.
Als nächstes
wurde in der gleichen Weise auf der Oberseite davon Harzflüssigkeit
B in einer Menge von 250 g/m2 aufgetragen,
und dies ließ man
in das Verstärkungsfasern
aufweisende bahnförmige
Material imprägnieren,
und dann wurde in der gleichen Weise auf die Oberfläche, auf
die die Harzflüssigkeit
B aufgetragen worden war, Harzflüssigkeit
A in einer Menge von 125 g/m2 aufgetragen,
und die Imprägnierung
und das Mischen davon wurde unter Verwendung einer Rillenwalze beschleunigt,
und dies ließ man
dann stehen. Harzflüssigkeit
A und Harzflüssigkeit
B waren beide unabhängig
voneinander bei Standardtemperatur stabil; jedoch nach dem Mischen
lief die Reaktion darunter rasch ab, und das Aushärten fand nach
annähernd
30 Minuten statt.
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Sowohl
Harzflüssigkeit
A als auch Harzflüssigkeit
B imprägnierten
leicht in das Verstärkungsfasern aufweisende
bahnförmige
Material, und der Arbeitsvorgang lief glatt ab, so dass der Befestigungsvorgang
auf 6 Betonteststücken
keine Probleme bereitete.
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Das
Aushärten
war annähernd
in 20 Minuten nach dem Auftragen der Harzflüssigkeit B abgeschlossen, und
es konnten durch Berührung
keine Flecken, an denen die Aushärtung
mangelhaft war, festgestellt werden. Die Haftung am Beton wurde
durch das Verfahren des Building Research Institute nach eineinhalb Stunden
bewertet, und es wurde festgestellt, dass ein Bruch innerhalb des
Betonbereiches auftrat, so dass bestätigt war, dass ausreichend
Haftfestigkeit erzielt war.
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Ausführungsbeispiel 32
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Pyrofil
TR-30G Kohlefasern (mit einer Filamentfeinheit von 12000), hergestellt
von Mitsubishi Rayon Co. Ltd., wurden unidirektional in Bahnform
unter Verwendung einer Weblade und eines Kammes und mit einer Breite
von 300 mm und bei einem Abstand von 2,5 mm angeordnet; und Daiamid
spans (mit einem Gewicht von 13 g/m2), hergestellt
von Daicell-Hüls
Ltd., wurden auf beiden Oberflächen
davon als wärmeschmelzbare nichtgewebte
Textilprodukte abgeschieden, und dies wurde durch erwärmte Walzen
bei einer Temperatur von 130°C
und einem Druck von 1 kg/cm2 für eine Zeitdauer
von 40 Sekunden hindurchgeführt,
das wärmeschmelzbare
nichtgewebte Textilprodukt wurde geschmolzen und verursachte ein
Verkleben der Kohlefasern, und damit erhielt man ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material 5 auf die gleiche Weise wie in Ausführungsbeispiel 26.
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Das
Befestigen des bahnförmigen
Materials auf den Betonteststücken
wurde in der gleichen Weise wie in Ausführungsbeispiel 29 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass dieses Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material 5 als das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material verwendet wurde. Der Vorgang der Befestigung dieses bahnförmigen Materials
an 20 Betonteststücken
war leicht abzuschließen. Aushärten war
innerhalb annähernd
1 Stunde nach dem Aufbringen der Harzflüssigkeit B abgeschlossen, und es
zeigten sich bei Berührung
keine Flecken, an denen die Aushärtung
mangelhaft war. Die Haftung am Beton wurde durch das Verfahren des
Building Research Institute nach eineinhalb Stunden bewertet, und
es wurde festgestellt, dass ein Bruch innerhalb des Betons auftrat,
so dass bestätigt
war, dass ausreichend Haftfestigkeit erzielt wurde.
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Ausführungsbeispiel 33
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In
dem Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Material des Ausführungsbeispiels
28 wurde der Abstand der wärmeschmelzbaren
Fasern auf 5 mm eingestellt, und ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material
II (das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung) wurde erhalten.
-
30
m dieses Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Materials II wurden abgemessen und dies wurde um eine Papierhülse mit
15,4 cm Durchmesser gewickelt.
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Die
Papierhülse
mit dem herumgewickelten oben beschriebenen Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Material II wurde in einen Edelstahlbehälter gelegt, und die Harzflüssigkeit
A1 des Ausführungsbeispieles
28 wurde von oben darüber
gegossen, so dass sich das Harz in dem Behälter befand, dieser wurde verschlossen,
und man ließ das
Harz in das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material II imprägnieren.
Man ließ dies
ausreichend imprägnieren,
indem man den Behälter
für eine
Zeitdauer von 2 Tagen bei Raumtemperatur stehen ließ.
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Nach
dem Imprägnieren
wurde die genügend
Harzflüssigkeit
A enthaltende Rolle, die das Verstärkungsfasern umfassende bahnförmige Materials
II enthielt, wieder aus dem Edelstahlbehälter entnommen, und überschüssiges Harz
wurde durch leichtes Pressen zwischen Gummiwalzen entfernt, und
somit erhielt man das Prepreg A2.
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Die
Harzflüssigkeit
B1 des Ausführungsbeispieles
28 wurde zuerst ausreichend auf die Betonoberfläche mit einer Bürste aufgetragen,
und dann wurde das oben beschriebene Prepreg A2 auf die Oberseite
davon gelegt, wonach die Harzflüssigkeit
B1 über
die gesamte Oberfläche
des Prepreg A2 mit einer Bürste
und einer Walze aufgetragen wurde und man es einsaugen ließ. Das Prepreg
wurde ausgehärtet,
indem man es bei Raumtemperatur (23°C) 30 Minuten lang stehen ließ.
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Ein
Hafttest des Building Research Institute wurde durchgeführt, in
dem ein Teil des ausgehärteten Prepregs
vom Beton in Übereinstimmung
mit JIS A6909 abgezogen wurde. Eine Festigkeit von 783 kg/1600 mm2 (49 kg/cm2, 4,8
MPa) wurde erhalten, und Beton wurde zusammen mit dem Prepreg abgezogen,
so dass ausreichend Aushärtungs-
und Hafteigenschaften erzielt wurden. Außerdem zeigte sich ausreichend
Verstärkungsfestigkeit.
Der Anteil des in der Reparatur- und Verstärkungsschicht vorhandenen Harzes
betrug 62 Gewichtsprozent.
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Vergleichsbeispiel 9
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Ein
gemischtes Harz enthaltend 50 Gewichtsteile Epikote 828 (hergestellt
von Yuka Shell Epoxy Corporation) und 50 Gewichtsteile ED505 (hergestellt
von Asahi Denka Corporation) wurde anstelle der Harzflüssigkeit
A1 des Ausführungsbeispiels
28 verwendet, und ein Prepreg (mit einem Harzgehalt von 40%) wurde auf
die gleiche Weise wie im Ausführungsbeispiel
28 erhalten.
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1
Gewichtsteil eines Härtungsmittels
vom Mercaptan-System (Capcure WR-6, hergestellt von Yuka Shell Corporation)
und 0,5 Gewichtsteile Tris(dimethylaminomethyl)phenol (Epicure 3010,
hergestellt von Yuka Shell Corporation) als Härtungsbeschleuniger wurden
in 1 Gewichtsteil Aceton gelöst,
und diese Härtungsmittellösung wurde
auf die Oberfläche
von Beton, der mit einem Primer behandelt worden war, aufgetragen,
und dann wurde darauf das oben beschriebene Prepreg gelegt, und
die Härtungsmittellösung wurde
wiederum darauf aufgetragen. Dies wurde getrocknet und bei Raumtemperatur
(20°C) ausgehärtet, jedoch
blieb das Prepreg selbst nach Ablauf von 12 Stunden unausgehärtet. Nach
Ablauf von 5 Tagen gab es keine Oberflächenklebrigkeit mehr, so dass
ein Hafttest nach dem Verfahren des Building Research Institute
durchgeführt wurde.
Das Prepreg schälte
sich an der inneren Fläche
zum Beton ab, und die Festigkeit davon war 125 kg/1600 mm2 (8 kg/cm2, 0,8
MPa), so dass das Aushärten
ungenügend
war.
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Ausführungsbeispiel 34
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Das
Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material I vom Ausführungsbeispiel
28 wurde mit N,N-Diisopropyl-p-Toluidinpulver
in einer mittleren Menge von 10 g/m2 als
Härtungsbeschleuniger
bedeckt, und dadurch wurde ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material
Ia, auf dem ein Härtungsbeschleuniger
abgeschieden worden ist, erhalten.
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Die
Harzflüssigkeit
B1 des Ausführungsbeispiels
28 wurde zuerst ausreichend auf eine Betonoberfläche mit einer Bürste aufgetragen,
und dann wurde das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material 1A, auf dem ein Härtungsbeschleuniger
abgeschieden worden ist, darauf gelegt, und danach wurde wieder
die Harzflüssigkeit
B1 des Ausführungsbeispiels
28 über
die gesamte Oberfläche
der Bahn mit einer Walze aufgetragen. Das Harz wurde ausgehärtet, indem
man es für
30 Minuten bei Raumtemperatur (23°C)
stehen ließ.
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Ein
Hafttest nach dem Verfahren des Building Research Institute wurde
durchgeführt,
in dem ein Teil des ausgehärteten
Verstärkungsfasern
umfassenden bahnförmigen
Materials vom Beton in Übereinstimmung mit
JIS A6909 abgezogen wurde, und es wurde festgestellt, dass die Festigkeit
780 kg/1600 mm2 (49 kg/cm2, 4,8
MPa) betrug, und Beton wurde zusammen mit dem Prepreg abgezogen,
so dass ausreichend Aushärtungs-
und Hafteigenschaften erzielt wurden, und es zeigte sich ausreichend
Verstärkungsfestigkeit.
Der Anteil des in der Reparatur- und Verstärkungsschicht vorhandenen Harzes
betrug 58 Gewichtsprozent.
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Ausführungsbeispiel 35
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41,7
Teile Epikote 1004 (hergestellt von Yuka Shell Epoxy Corporation)
wurden zu 20 Teilen Methylmethacrylat enthaltend einen Polymerisierungsinhibitor
hinzugegeben, und dies wurde auf eine Temperatur von 80°C erwärmt und
gelöst,
und danach wurden 0,8 Teile Triethylamin als Reaktionskatalysator
zugegeben, und dies ließ man
für eine
Zeitdauer von 8 Stunden reagieren, während man 3,5 Teile Methacrylsäure durch Eintropfen
zugab, und man erhielt eine Epoxymethacrylatharz-Lösung
mit einer Säurezahl
von 5. Zu dieser Harzlösung
wurden 32 Teile Methylmethacrylat, 1 Teil γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, und
1 Teil n-Paraffin zugegeben, und dies ließ man auflösen und dies wurde dann gekühlt, und
4 Teile Benzoylperoxid (auf 50% mit einem Weichmacher verdünnt) wurden
zugegeben, um eine Harzlösung
B2 herzustellen. Die Viskosität
dieser Harzlösung
B2 bei 20°C
wurde gemessen und ergab sich zu 220 Centipoise. N,N-Diethyl-p-Toluidinflüssigkeit
wurde auf das bahnförmige
Material I, das identisch demjenigen war, das in Ausführungsbeispiel 28
verwendet wurde, in einer mittleren Menge von 10 g/m2 als
ein Härtungsbeschleuniger
aufgesprüht,
und dadurch erhielt man ein bahnförmiges Verstärkungsfasermaterial
Ib, auf dem ein Härtungsbeschleuniger
abgeschieden war.
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Zuerst
wurde die Harzflüssigkeit
B2 ausreichend auf eine Betonoberfläche mit einer Bürste aufgetragen,
und darauf wurde das Verstärkungsfasern
umfassende Material Ib, auf dem ein Härtungsbeschleuniger abgeschieden
wurde, gelegt, und Harzflüssigkeit
B2 wurde wieder auf die gesamte Oberfläche der Bahn mit einer Walze
aufgetragen. Das Harz wurde ausgehärtet, indem man es 30 Minuten
lang bei Raumtemperatur von 20°C
stehen ließ.
-
Ein
Hafttest nach dem Verfahren des Building Research Institute wurde
durchgeführt,
in dem ein Teil der ausgehärteten
Verstärkungsfasern
vom Beton in Übereinstimmung
mit JIS A6909 abgezogen wurde, und es wurde festgestellt, dass die
Festigkeit 670 kg/1600 mm2 (42 kg/cm2, 4,1 MPa) betrug, und Beton wurde zusammen
mit den Verstärkungsfasern
abgezogen, so dass sich ausreichend Aushärtungs- und Hafteigenschaften
zeigten. Der Anteil des in der Verstärkungsschicht vorhandenen Harzes
betrug 52 Gewichtsprozent.
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Ausführungsbeispiel 36
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2
Gewichtsteile Permec N (55% Methylethylketonperoxid), hergestellt
von Nippon Oil Company, Ltd. wurden mit 100 Gewichtsteilen Prominate
P-991, einem ungesättigten
Polyesterharz hergestellt von Takeda Chemical Industry Ltd., gemischt,
und auf diese Weise wurde eine Harzlösung A hergestellt. Die Viskosität des Harzes
bei 20°C
ergab sich zu 700 mPa·s
(Centipoise).
-
1
Gewichtsteil von 6% Cobaltnaphthenat wurde zu 100 Gewichtsteilen
Prominate P-991 zugegeben, und somit wurde eine Harzlösung B hergestellt.
Die Viskosität
des Harzes bei 20°C
ergab sich zu 700 mPa·s (Centipoise).
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Die
erhaltene Harzlösung
A wurde in den einen Tank und die Harzlösung B in den anderen Tank
eines luftlosen Zweiflüssigkeitenbeschichters
APW-1200 (hergestellt von Asahi Sanak Corporation) mit einem Mischungsverhältnis von
1 zu 1 und ausgestattet mit einem Kompressor gefüllt, der Luftdruck davon wurde
auf 3 kg/cm2 eingestellt, und die mit einem
statischen Mischer gemischte Harzflüssigkeit A/B wurde in einer
Menge von 250 g/m2 auf die Oberfläche von
Biegeteststücken
aus Beton gemäß JIS A1132,
auf die ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material aufgebracht werden sollte, unter Verwendung eines luftlosen
Walzenhandsprühgeräts aufgetragen,
das Verstärkungsfasern
umfassende bahnförmige
Material (das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung) von
Ausführungsbeispiel
29 wurde darauf aufgebracht, und nach dem Entfernen der in dem bahnförmigen Material
vorhandenen Luft mit einer Entschäumungswalze wurde die gemischte
Harzflüssigkeit
A/B unter Verwendung eines luftlosen Walzenhandsprühgeräts in einer
Menge von 250 g/m2 aufgetragen, und die
Harzflüssigkeit
A/B wurde dann mit der Entschäumungswalze
wieder genügend
imprägniert,
und dies ließ man
stehen. Die Reaktion lief rasch ab und das Aushärten trat innerhalb von annähernd 30
Minuten ein.
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Ausführungsbeispiel 37
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70
Teile Methylmethacrylat, zwei Teile 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, 25 Teile
Butylacrylat-Makromomomer mit einem Molekulargewicht von 6000 im
Zahlenmittel und mit einer endständigen
Methacrylatgruppe, ein Teil n-Paraffin und 1 Teil γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan
wurden gemischt, so dass es gleichmäßig war, und somit erhielt
man eine Harzzusammensetzung. Zwei Teile in einem Weichmacher zu
50 verdünntes Benzoylperoxid
wurde zu dieser Harzzusammensetzung zugegeben, und dies wurde gemischt,
um eine Harzflüssigkeit
A herzustellen.
-
Ein
Teil N,N-Dimethyl-p-Toluidin wurde zu der selben Harzzusammensetzung
zugegeben, und man erhielt eine Harzzusammensetzung B. Die erhaltene
Harzlösung
A wurde in den einen Tank und die Harzlösung B in den anderen Tank
eines luftlosen Zweiflüssigkeitenbeschichters
APW-1200 (hergestellt von Asahi Sanak Corporation) mit einem Mischungsverhältnis von
1 zu 1 und ausgestattet mit einem Kompressor gefüllt, der Luftdruck davon wurde
auf 3 kg/cm2 eingestellt, und die mit einem
statischen Mischer gemischte Harzflüssigkeit A/B wurde in einer
Menge von 250 g/m2 auf die Oberfläche von
Biegeteststücken
aus Beton gemäß JIS A1132,
auf die ein Verstärkungsfasern
umfassendes bahnförmiges
Material aufgebracht werden sollte, aufgetragen, das Verstärkungsfasern umfassende
bahnförmige
Material (das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung) von
Ausführungsbeispiel
29 wurde darauf aufgebracht und die in dem bahnförmigen Material vorhandenen
Luft wurde mit einer Entschäumungswalze
entfernt, und danach wurde die gemischte Harzflüssigkeit A/B unter Verwendung
einer luftlosen Walzenhandpistole in einer Menge von 250 g/m2 aufgetragen, und die Harzflüssigkeit
A/B wurde mit einer Entschäumungswalze
etwas imprägniert,
und dies ließ man
stehen. Die Reaktion lief rasch ab und das Aushärten trat innerhalb annähernd 30
Minuten ein.
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Industrielle
Anwendbarkeit
-
Wie
oben im Einzelnen beschrieben, wird in dem Reparatur- und Verstärkungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn Harz in ein Verstärkungsfasern umfassendes bahnförmiges Material
imprägniert wird
und dieses Harz ausgehärtet
wird, um eine faserverstärkte
Harzschicht zu bilden, die zur Reparatur und Verstärkung bestehender
Strukturen verwendet wird, eine reaktive Mischung mit einer Gelierzeit
von 15 Minuten oder mehr bei 25°C
und die selbst bei 5°C
polymerisiert und in 6 Stunden oder weniger aushärtet, und die darüber hinaus
als Hauptbestandteile ein Vinylgruppen enthaltendes Monomer und
ein reaktives Oligomer enthaltend Vinylgruppen und/oder ein thermoplastisches
Polymer hat, als das Harz verwendet, so dass die Ausführung selbst
unter Bedingungen niedriger Temperatur möglich ist, und sich vorzügliche Reparatur-
und Verstärkungswirkungen
in einer kurzen Zeitdauer zeigen. Demgemäß kann dies als ein Reparatur-
und Verstärkungsverfahren
für bestehende
Strukturen wie etwa Brücken,
Brückenpfeilern,
Säulen,
Gebäuden
und dergleichen verwendet werden.
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Außerdem hat
das anisotrope Textil der vorliegenden Erfindung vorzügliche Handhabungs-
und Harzimprägnierungseigenschaften,
und erzeugt, wenn es ausgehärtet
ist, vorzügliche
Festigkeit, so dass es in der Reparatur und Verstärkung bestehender
Strukturen angewendet werden kann.