JP2002295188A

JP2002295188A - コンクリート構造体壁面の補強構造およびその補強方法

Info

Publication number: JP2002295188A
Application number: JP2001107584A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kojimoto; 哲哉柑本; Shinji Hayashi; 信治林
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】曲げ応力や圧縮応力に対して十分な抵抗力を
発揮することのできるコンクリート構造体の壁面の補強
構造と、その補強方法とを提供する。【解決手段】本発明に係るコンクリート構造体壁面の
補強構造は、コンクリート構造体の壁面２０に、複数の
凸条１２を有する繊維強化樹脂層１０を設けたものであ
る。かかる補強構造は、例えばコンクリート構造体の壁
面２０に複数の凸条スペーサ１３を配置した後、凸条ス
ペーサ１３の表面を繊維強化樹脂シート１１で被覆する
ことにより得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルその他の
コンクリート構造体における壁面の補強構造と、当該壁
面の補強方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の、トンネルの内壁面や、高架道等の橋梁における側
面、下面といったコンクリート構造体の壁面の補強は、
例えば当該壁面を構成するコンクリート層の表面にエポ
キシ樹脂を塗布して、この樹脂が硬化しないうちに、あ
らかじめ樹脂を含浸させたアラミド繊維等のシート（繊
維強化樹脂シート。以下、「ＦＲＰシート」という。）
を貼り付ける方法によるのが主流である（特開平５−２
３１０９５号公報）。かかる方法による壁面の補強は、
単に、前記ＦＲＰシート自体の引張強さを利用するもの
である。

【０００３】しかしながら、このような補強方法では、
例えばトンネルの内壁面に対して曲げ応力や圧縮応力が
かかった場合に、十分な抵抗力が得られないという問題
がある。例えば、トンネルの内壁面を構成するコンクリ
ート層の一部が地山から剥離した場合に、剥離したコン
クリート片を支えるには、ＦＲＰシートに応力がかかる
ことが必要となる。しかしながら、コンクリート片の自
重によってＦＲＰシートが垂れ下がるなどして、当該シ
ートに圧縮応力や曲げ応力がかかる状態とならなけれ
ば、コンクリート片を支えるのに十分な抗力が発生しな
い。

【０００４】従って、コンクリート片の剥離が生じると
トンネル内部にＦＲＰシートの張り出し部分が生じるこ
ととなり、この張り出し部分がトンネル内の通行の障害
となって、接触事故等の思わぬ事故を招く原因になると
いう問題があった。そこで本発明の目的は、上記課題を
解決し、曲げ応力や圧縮応力に対して十分な抵抗力を発
揮し、コンクリート片の剥離が生じた場合であっても、
当該コンクリート片が落下したり、これに伴って壁面に
張り出し部分が生じたりするのを防止することのできる
コンクリート構造体壁面の補強構造と、その補強方法と
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記課
題を解決するための、本発明に係るコンクリート構造体
壁面の補強構造は、コンクリート構造体の壁面に複数の
凸条を有する繊維強化樹脂層が設けられていることを特
徴とする。本発明に係るコンクリート構造体壁面の補強
構造によれば、当該壁面を補強する繊維強化樹脂層（以
下、「ＦＲＰ層」という。）が複数の凸条を備えてお
り、これに伴ってＦＲＰ層の断面の厚みや表面積が著し
く増加することから、ＦＲＰ層の曲げ剛性、耐荷重を極
めて大きなものとすることができる。従って、本発明の
補強構造によれば、コンクリート構造体の壁面に対して
曲げ応力や圧縮応力に対する十分な抵抗力を付与するこ
とができ、極めて優れた補強効果を得ることができる。

【０００６】また、たとえコンクリート構造体の壁面か
らコンクリート片が剥離したとしても、ＦＲＰ層によっ
て当該コンクリート片を壁面に保持することができる。
従って、本発明の補強構造によれば、コンクリート片の
剥落を防止でき、しかもコンクリート片の剥離によって
壁面に張り出し部分を生じることがない。本発明の補強
構造においては、ＦＲＰ層の見掛けのヤング率が１００
０ＭＰａ以上であるのが好ましい。

【０００７】ＦＲＰ層自体の剛性の程度を示す見掛けの
ヤング率を上記の値以上となるように調整することによ
り、コンクリート構造体の壁面に対する補強効果をより
一層優れたものとすることができる。ここで、ＦＲＰ層
の見掛けのヤング率とは、弾性限度を超えた領域におけ
る垂直応力と歪みεとの比を、比例限度内での値を外挿
することにより求めたものである。本発明では、ＪＩＳ
Ｋ７０５４「ガラス繊維強化プラスチックの引張試
験方法」の規定に準じて測定したものである。

【０００８】本発明に係るコンクリート構造体壁面の補
強構造において、ＦＲＰ層の凸条は、その長手方向と直
交する方向における幅をＷとし、その高さをＨとしたと
きに、幅Ｗと高さＨとの比Ｗ／Ｈが０．０５〜１０の範
囲を満足するものであるのが好ましい。比Ｗ／Ｈを上記
範囲に設定することによって、凸条の設置に伴うＦＲＰ
層の断面厚の増加により、ＦＲＰ層の曲げ剛性や耐荷重
を増大させる効果を良好なものとすることができる。

【０００９】本発明に係るコンクリート構造体壁面の補
強構造には、具体的に、下記(A) 〜(D) に示す態様が挙
げられる。 (A) 第１の補強構造：コンクリート構造体の壁面に複数
の凸条を有するＦＲＰ層が設けられている補強構造であ
って、当該複数の凸条を有するＦＲＰ層が、コンクリー
ト構造体の壁面に配置される複数の凸条スペーサをＦＲ
Ｐシートで被覆してなるものであるコンクリート構造体
壁面の補強構造。

【００１０】(B) 第２の補強構造：コンクリート構造体
の壁面に複数の凸条を有するＦＲＰ層が設けられている
補強構造であって、当該複数の凸条を有するＦＲＰ層
が、コンクリート構造体の壁面に敷設されるＦＲＰシー
トと、当該ＦＲＰシートの表面に配置される複数の凸条
スペーサと、当該凸条スペーサを被覆する他のＦＲＰシ
ートとからなるものであるコンクリート構造体壁面の補
強構造。

【００１１】(C) 第３の補強構造：コンクリート構造体
の壁面に複数の凸条を有するＦＲＰ層が設けられている
補強構造であって、当該ＦＲＰ層がコンクリート構造体
の壁面にＦＲＰシートを敷設してなるものであって、当
該ＦＲＰ層の凸条が、(I) 前記ＦＲＰシートを部分的に
折り曲げて、凸条スペーサを挟持した状態で固定し、(I
I)前記ＦＲＰシートを部分的に折り重ねて断面略Ｔ字状
に固定し、または、(III) 前記ＦＲＰシートを部分的に
折り曲げて断面略Ω字状に固定することによって得られ
る筋状の突起により形成されるものであるコンクリート
構造体壁面の補強構造。

【００１２】なお、この第３の補強構造において、凸条
スペーサを被覆するＦＲＰシートは、凸条スペーサ毎に
（１条の凸条スペーサを単独で）被覆していてもよく、
複数の凸条スペーサをまとめて（連続して）被覆してい
てもよい。(D) 第４の補強構造：コンクリート構造体の
壁面に複数の凸条を有するＦＲＰ層が設けられている補
強構造であって、当該複数の凸条を有するＦＲＰ層が、
コンクリート構造体の壁面に敷設されるＦＲＰシート
と、その表面に複数配置される筋状の凸部材とからな
り、当該凸部材が、(i) 他のＦＲＰシートを折り曲げ
て、凸条スペーサを挟持した状態で固定し、(ii)他のＦ
ＲＰシートを折り重ねて断面略Ｔ字状に固定し、また
は、(ii)他のＦＲＰシートを折り曲げて断面略Ω字状に
固定することにより形成されるものであるコンクリート
構造体壁面の補強構造。

【００１３】なお、この第４の補強構造において、凸条
スペーサを被覆するＦＲＰシートは、凸条スペーサ毎に
（１条の凸条スペーサを単独で）被覆していてもよく、
複数の凸条スペーサをまとめて（連続して）被覆してい
てもよい。上記(A) ，(B) ，(C) の(I) および(D) の
(i) に示す態様において、凸条スペーサは、金属または
硬質樹脂からなるものであるのが好ましい。鉄鋼、ステ
ンレス、アルミニウム、ジュラルミン等の金属、塩化ビ
ニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタ
ジエン−スチレン（ＡＢＳ樹脂）、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、尿素樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰ
Ｅ）、ポリプロピレン、ナイロン等の硬質樹脂からなる
凸条スペーサを用いることにより、ＦＲＰ貼付時の形状
の保持が容易になり、作業性に優れるという効果が得ら
れる。また、凸条スペーサ自体に剛性をもたせること
で、ＦＲＰ層の曲げ応力や圧縮応力に対する抵抗力をよ
り一層増加させることができる。

【００１４】また、凸条スペーサは、その長手方向に連
通する空洞を備えているのが好ましい。この場合、当該
空洞を排水路として機能させることができ、かかる空洞
によって地山等からの滲出水を排出することができる。
それゆえ、漏水に伴う壁面およびＦＲＰ層の劣化、剥離
を防止することができる。なお、コンクリート構造体の
壁面に直接ＦＲＰ層を設ける場合であっても、例えば当
該コンクリート構造体の壁面にあらかじめ凹条を設けて
おいたり、凸条スペーサを設けている個所のコンクリー
ト構造体壁面に複数の孔を開けておいたりするなどし
て、導水路を設けておくのが好ましい。この場合も、上
記と同様に、地山等からの滲出水を容易に排出すること
ができる。

【００１５】本発明に係るコンクリート構造体壁面の補
強方法には、コンクリート構造体壁面の補強構造に応じ
て、下記の(a) 〜(d) に示す態様が挙げられる。 (a) 第１の補強方法：コンクリート構造体の壁面に複数
の凸条スペーサを配置した後、当該凸条スペーサの表面
をＦＲＰシートで被覆する。 (b) 第２の補強方法：コンクリート構造体の壁面にＦＲ
Ｐシートを敷設した後、当該ＦＲＰシートの表面に複数
の凸条スペーサを配置し、さらに、当該凸条スペーサの
表面をＦＲＰシートで被覆する。

【００１６】(c) 第３の補強方法：ＦＲＰシートを(I)
部分的に折り曲げ、凸条スペーサを挟持した状態で固定
し、(II)部分的に折り重ねて断面略Ｔ字状に固定し、ま
たは(III) 部分的に折り曲げて断面略Ω字状に固定する
ことによって、当該ＦＲＰシート上に筋状の突起を形成
した後、このＦＲＰシートをコンクリート構造体の壁面
に敷設する。 (d) 第４の補強方法：コンクリート構造体の壁面にＦＲ
Ｐシートを敷設した後、他の繊維強化樹脂シートを(i)
折り曲げて、凸条スペーサを挟持した状態で固定し、(i
i)折り重ねて断面略Ｔ字状に固定し、または(iii) 折り
曲げて断面略Ω字状に固定することによって筋状の凸部
材を作製し、次いで、当該筋状の凸部材を、コンクリー
ト構造体の壁面に敷設された繊維強化樹脂シートの表面
に配置する。

【００１７】上記(a) 〜(d) の補強方法によれば、いず
れも、ＦＲＰ層の断面の厚みや表面積を容易にかつ顕著
に増大させることができ、その結果、コンクリート構造
体の壁面の補強効果を容易にかつ顕著に増大させること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るコンクリート
構造体壁面の補強構造および補強方法について詳細に説
明する。本発明に係る壁面の補強構造および補強方法の
対象となるコンクリート構造体としては、例えばトンネ
ルの内壁面や、高架道等の橋梁における側面、下面とい
ったコンクリート構造体の壁面等が挙げられる。

【００１９】〔繊維強化樹脂層〕本発明の補強構造にお
けるＦＲＰ層とは、後述する高強度の繊維からなる不織
布、織布等に後述する樹脂を含浸させることにより、あ
らかじめシート状に成形しておいたもの（ＦＲＰシー
ト）、または前記不織布、織布等をコンクリート構造体
の壁面に配置した上で、前記樹脂を含浸させて当該壁面
に接着させるとともに、補強作業の現場にてシート状に
成形するもの、である。

【００２０】（繊維強化樹脂用の繊維）繊維強化樹脂
（ＦＲＰ）に使用可能な繊維としては、特に限定される
ものではないが、例えばアラミド繊維、ナイロン繊維、
ビニロン繊維、ポリアリレート繊維、ポリエチレン繊
維、ポリエステル繊維、炭素繊維（高弾性炭素繊維、高
強度炭素繊維）、ガラス繊維等の高強度繊維が挙げられ
る。これらは単独で用いるほか、２種以上を混合（混
紡）したものを用いてもよい。

【００２１】また、上記高強度繊維を一方向に配列する
ことで、当該方向での強度や、曲げ剛性、耐荷重を極め
て大きなものとすることができる。例えばトンネルの内
壁面を補強する場合にあっては、トンネルの周方向と高
強度繊維の配列方向とを一致させるのが、補強効果を優
れたものとする上でより好ましい態様である。なお、上
記繊維を用いたＦＲＰについては、市販されている種々
のものを用いることができる。

【００２２】高強度繊維材料の具体例としては、例えば
日鉄コンポジット社製の商品名「ＦＯＲＣＡトウシート
ＦＴＳ−Ｃ１−１７」（弾性率：２５０００ｋｇ／ｃｍ
幅、引張強度：３８０ｋｇ／ｃｍ幅）、同「ＦＴＳ−Ｃ
０−２０」（弾性率：２８０００ｋｇ／ｃｍ幅、引張強
度：２８０ｋｇ／ｃｍ幅）、同「ＦＴＳ−ＡＴ−２０」
（弾性率：９５００ｋｇ／ｃｍ幅、引張強度：３５０ｋ
ｇ／ｃｍ幅）、同「ＦＴＳ−ＶＢ−２０」（弾性率：９
５０００ｋｇ／ｃｍ幅、引張強度：３３０ｋｇ／ｃｍ
幅）、同「ＦＴＳ−ＧＥ−３０」（弾性率：１０５００
ｋｇ／ｃｍ幅、引張強度：２２０ｋｇ／ｃｍ幅）、東レ
−デュポン（株）製の商品名「ＡＫシート」シリーズ等
が挙げられる。

【００２３】（含浸用樹脂）前記ＦＲＰ層を構成する樹
脂、すなわちＦＲＰを構成する繊維に含浸させる樹脂と
しては、特に限定されるものではないが、例えばエポキ
シ樹脂、ビニルエステル樹脂、メタクリル樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、シリコー
ン樹脂、アクリルシリコーン樹脂等の常温硬化型樹脂が
挙げられる。中でも、エポキシ樹脂や、メチルメタクリ
ル樹脂（ＭＭＡ）等のメタクリル樹脂を使用するのが、
ＦＲＰ層とコンクリート層との接着性を高めるという観
点からより一層好適である。

【００２４】一般に、上記例示の樹脂は基材樹脂として
用いられ、これに増粘剤、揺変性付与剤、硬化剤、溶
剤、希釈剤等の他の成分を混合した樹脂組成物として補
強構造の施工に使用される。前記増粘剤、揺変性付与剤
としては、例えば微粉シリカ、ベントナイト、クレー等
の無機増粘材；アマイドワックス、ポリエチレンワック
ス、ポリカルボン酸塩等の有機増粘剤等の、従来公知の
種々の増粘剤、揺変性付与剤が挙げられる。

【００２５】前記硬化剤は含浸用樹脂の種類に応じて選
択されるものであって、含浸用樹脂がエポキシ樹脂であ
る場合はポリアミンやポリアミド、ＭＭＡである場合は
過酸化物のように、従来公知の組合せを挙げることがで
きる。溶剤・希釈剤としては、前記含浸用樹脂を溶解し
得るものであって、従来公知の可塑剤、オイル、有機溶
媒等が挙げられる。上記成分のほか、着色剤や、シラン
カップリング剤等の接着剤、塗料に常用されている添加
剤などを適宜配合することができる。

【００２６】上記増粘剤、揺変性付与剤、硬化剤、溶
剤、希釈剤等の他の成分についての使用量は特に限定さ
れるものではなく、樹脂組成物の硬化性、揺変性の程度
および粘度に応じて適宜設定すればよい。前記樹脂組成
物は、基材樹脂等の主剤に、増粘剤、揺変性付与剤、溶
剤、希釈剤等を事前に混合しておき、コンクリート構造
体用の補強剤として使用する直前に硬化剤成分を混合す
るのが好ましい。

【００２７】（ＦＲＰ層の力学的特性）本発明の補強構
造に用いられるＦＲＰ層は、見掛けのヤング率（ＪＩＳ
Ｋ７０５４）は、１０００ＭＰａ以上であるのが好ま
しい。ＦＲＰ層の見掛けのヤング率が前記範囲を下回る
と、コンクリート構造体の壁面の補強効果を十分に発揮
できなくなるおそれがある。ＦＲＰ層の見掛けのヤング
率は、上記範囲の中でも特に５０００ＭＰａ以上である
のが好ましく、１００００ＭＰａ以上であるのがより好
ましい。

【００２８】ＦＲＰ層についての他の機械的強度等につ
いては特に限定されるものではないが、例えばその引張
強度（ＪＩＳＫ７０５４）は５０ＭＰａ以上である
のが好ましく、１００ＭＰａ以上であるのがより好まし
い。〔ＦＲＰ層の凸条〕本発明の補強構造において、ＦＲＰ
層は複数の凸条を備えたものである。（補強構造の具体例）本発明に係る補強構造の具体例を
以下に示す。なお、具体例の前に付したＡ〜Ｄの記号
と、Ｉ〜III やｉ〜iii の数字は、前述の第１〜第４の
補強構造に付した記号と対応するものである。

【００２９】・コンクリート構造体の壁面２０に複数の
凸条スペーサ１３，１３０が配置されており、この凸条
スペーサ１３，１３０にＦＲＰシート１１を被覆するこ
とによって、凸条１２，１２０を有するＦＲＰ層１０，
１００が形成されているもの（図１，図２参照）。…第
１の補強構造(A) または第３の補強構造(C) の(I) に対
応するもの・コンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシート１１が
敷設され、さらにそのＦＲＰシート１１の表面に複数の
凸条スペーサ１３３が配置されており、この凸条スペー
サ１３３にＦＲＰシート１１を被覆することによって、
凸条１２３を有するＦＲＰ層１０３が形成されているも
の（図５参照）。…第２の補強構造(B)に対応するもの・コンクリート構造体の壁面２０に、ＦＲＰシート１１
であってあらかじめ筋状の突起１５ｃを設けたもの（Ｆ
ＲＰシート１１を部分的に折り重ねて、その断面が略Ｔ
字状となるように固定したもの）が敷設されており、こ
の筋状の突起１５ｃによって、ＦＲＰ層１０１上に凸条
１２１が区画されているもの（図３参照）。…第３の補
強構造(C) の(II)に対応するもの・コンクリート構造体の壁面２０に、ＦＲＰシート１１
であってあらかじめ筋状の突起１５ｄを設けたもの（Ｆ
ＲＰシート１１を部分的に折り曲げて、その断面が略Ω
字状となるように固定したもの）が敷設されており、こ
の筋状の突起１５ｄによって、ＦＲＰ層１０２上に凸条
１２２が区画されているもの（図４参照）。…第３の補
強構造(C) の(III) に対応するもの・コンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシート１１が
敷設され、さらにそのＦＲＰシート１１の表面に、他の
ＦＲＰシート１１を折り曲げて凸条スペーサ１３３を挟
持させた状態で固定することにより得られる凸条部材１
６ａが配置されることによって、凸条１２３を有するＦ
ＲＰ層１０３が形成されているもの（図５参照）。…第
４の補強構造(D) の(i) に対応するもの・コンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシート１１が
敷設され、さらにそのＦＲＰシート１１の表面に、他の
ＦＲＰシート１１を折り重ねてその断面が略Ｔ字状とな
るように固定することにより得られる凸条部材１６ｂが
配置されることによって、凸条１２４を有するＦＲＰ層
１０４が形成されているもの（図６参照）。…第４の補
強構造(D) の(ii)に対応するもの・コンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシート１１が
敷設され、さらにそのＦＲＰシート１１の表面に、他の
ＦＲＰシート１１を折り曲げてその断面が略Ω字状とな
るように固定することにより得られる凸条部材１６ｃが
配置されることによって、凸条１２５を有するＦＲＰ層
１０５が区画されているもの（図７参照）。…第４の補
強構造(D) の(iii) に対応するもの（凸条の幅／高さ比）凸条の形状は、例えば図１に示す
ように、凸条１２の長手方向ｘと直交する方向ｙにおけ
る幅をＷとし、凸条１２の高さをＨとしたとき、前記幅
Ｗと高さＨとの比Ｗ／Ｈが０．０５〜１０の範囲を満足
するように設定するのが好ましい。

【００３０】なお、図２〜図７において、凸条の幅はＷ
₀〜Ｗ₅で、凸条の高さはＨ₀〜Ｈ ₅で表される。以
下、凸条の幅をＷで、凸条の高さをＨで、それぞれ代表
させて説明する。凸条の幅Ｗと高さＨとの比Ｗ／Ｈが
０．０５を下回る場合は、通常、凸条の幅Ｗが極めて狭
い場合であって、凸条の強度が不十分になるおそれが強
い。逆に、比Ｗ／Ｈが１０を超える場合は、ＦＲＰ層の
曲げ剛性、耐荷重等を向上させる効果が得られなくなる
おそれがある。

【００３１】凸条の幅Ｗの大きさは特に限定されるもの
ではなく、補強対象であるコンクリート構造体の大きさ
に応じて適宜設定されるものであるが、凸条部分の強
度、耐久性等を考慮すれば、幅Ｗの大きさは１０ｍｍ以
上であるのが好ましく、３０ｍｍ以上であるのがより好
ましい。凸条の高さＨの大きさについても特に限定され
るものではなく、補強対象であるコンクリート構造体の
大きさや、凸条の幅Ｗの大きさに応じて適宜設定される
ものであるが、一般に、２００ｍｍ以下であるのが好ま
しく、１００ｍｍ以下であるのがより好ましい。

【００３２】凸条を配置する間隔は特に限定されるもの
ではなく、補強対象であるコンクリート構造体の大きさ
等に応じて適宜設定すればよい。凸条は、これに限定さ
れるものではないが、所定間隔に配置されたストライプ
パターンを構成するのが好ましい。コンクリート構造体
が地下通路、地下鉄道路等のトンネルである場合には、
当該トンネルの内壁面の補強効果をより一層高いものと
する上で、凸条の長手方向とトンネルの周方向とを一致
させるのが好ましい。例えば図８(a) に示すように、地
盤２３中に埋設されたシールドトンネル２１において
は、地下空間を区画するコンクリート構造体の壁面２０
に、シールドトンネル１８の周方向に沿った複数の凸条
スペーサ１３を設け、その表面にＦＲＰ層１０（図２
(b) 参照）を設けるのが好ましい。但し、トンネルの周
方向に別途鉄枠等を設けて補強する場合には、補強をよ
り一層効果的に発揮させる上で、凸条パターンの長手方
向をトンネルの長手方向と一致させる方が好ましい。

【００３３】（凸条スペーサ）前述の図１，２（第１の
補強構造(A) または第３の補強構造(C) の(I) に対応す
るもの）、または図５（第２の補強構造(B) または第４
の補強構造(D) の(i)に対応するもの）に示す補強構造
を作製する場合に用いられる凸条スペーサ１３，１３
０，１３３には、金属または硬質樹脂からなる剛性部材
を用いるのが好ましい。

【００３４】凸条スペーサに用いられる金属としては、
前述のように、例えば鉄鋼、ステンレス、アルミニウ
ム、ジュラルミン等が挙げられる。また、凸条スペーサ
に用いられる硬質樹脂としては、前述のように、例えば
塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ樹脂）、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ナイロン等が挙げられる。

【００３５】凸条スペーサに用いられる金属や硬質樹脂
についての剛性の程度については、特に限定されるもの
ではないが、凸条スペーサの主目的がＦＲＰ層の凸部分
の形状を保持することにあることを考慮すれば、例えば
その硬さ（ＪＩＳＤ硬度、デュロメータ硬度）が５０
以上であればよい。一方、上記例示の剛性部材に代え
て、例えばゴム、熱可塑性エラストマー、樹脂等の軟質
材料を、凸条スペーサを構成する材料として用いること
もできる。

【００３６】凸条スペーサに用いられるゴムとしては、
例えば天然ゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム
（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ク
ロロプレンゴム等が挙げられる。凸条スペーサに用いら
れる熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−
イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、ス
チレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢ
Ｓ）等の、従来公知の種々のものが挙げられる。ゴムお
よび熱可塑性エラストマーの硬度（ＪＩＳＡ）は、特
に限定されるものではないが、６５°以下であるのが好
ましく、５０°〜６０°程度であるのがより好ましい。

【００３７】また、凸条スペーサに用いられる樹脂とし
ては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
ナイロン樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル
樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。樹脂の硬度
（ＪＩＳＡ）は特に限定されるものではないが、凸条
スペーサを地下構造物の内壁面に沿わせて、十分に密着
させつつ形成させるという観点から、６５°以下に設定
するのが好ましく、５０°〜６０°程度とするのがより
好ましい。

【００３８】上記ゴム、熱可塑性エラストマーまたは樹
脂からなる凸条スペーサは、連続気泡構造を備えたもの
とすることができる。かかる連続気泡構造を備えたもの
の具体例としては、例えば発泡ゴム、発泡ポリエチレン
等が挙げられる。凸条スペーサに連続気泡構造を備えた
ゴム等、熱可塑性エラストマーまたは樹脂を用いたとき
には、凸条スペーサを排水路として用いることができ
る。それゆえ、地山などからの滲出水を容易に排出する
ことができ、漏水に伴う内壁面の劣化・剥落を防止する
ことができる。

【００３９】図１および２に示す補強構造において、凸
条１２，１２０は、コンクリート構造体の壁面２０に複
数の凸条スペーサ１３，１３０を配置した後、当該凸条
スペーサ１３，１３０の表面をＦＲＰシート１１で被覆
することにより（第１の補強方法(a) ）、または、ＦＲ
Ｐシート１１を部分的に折り曲げ、凸条スペーサ１３，
１３０を挟持した状態で固定して筋状の突起１５ａを形
成した後、このＦＲＰシート１１をコンクリート構造体
の壁面２０に敷設することにより（第３の補強方法(c)
の(I) ）、作製することができる。

【００４０】コンクリート構造体の壁面２０に凸条スペ
ーサ１３，１３０を配置したり、ＦＲＰシート１１を被
覆したりする場合において、前記壁面２０の表面には、
まず、レイタンス等の接着阻害物質をサンダー等によっ
て除去する処理を施しておく。次に、凸条スペーサ１
３，１３０を配置する場合には、例えば凸条スペーサの
接着面に樹脂粘着剤を塗布して、これを壁面２０に接着
させればよく、ＦＲＰシート１１を被覆する場合には、
前述のＦＲＰ用繊維に前述の樹脂を含浸させた上で、こ
れを補強の対象となる壁面２０上に隙間なくかつ連続し
て敷設し、前記樹脂を硬化させることによってＦＲＰ層
１０，１００を形成させればよい。

【００４１】凸条スペーサ１３，１３０は、例えば図１
および図２に示すように、その長手方向ｘに連通する空
洞１４，１４０を備えているのが好ましい。この場合、
当該空洞１４，１４０を排水路として機能させて、地山
等からの滲出水を排出することができる。それゆえ、漏
水に伴う壁面およびＦＲＰ層の劣化、剥離を防止するこ
とができる。かかる空洞は、凸条スペーサの断面形状を
略Ｕ字状、中空状、ハニカム形状等にすることにより形
成できる。また、例えば凸条スペーサを硬質樹脂から作
製する場合には、連続気泡構造または連通構造を備えた
硬質樹脂を用いることによっても形成することができ
る。

【００４２】一方、図５に示す補強構造において、凸条
１２３は、コンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシー
ト１１を敷設した後、ＦＲＰシート１１の表面に複数の
凸条スペーサ１３３を配置し、さらに凸条スペーサ１３
３の表面を他のＦＲＰシートで被覆することによって作
製することができる（第２の補強方法(b) ）。図５に示
す補強構造の作製前においても、コンクリート構造体の
壁面２０にはレイタンス等を除去する等の前処理を施し
ておく。壁面２０を被覆するＦＲＰシート１１や凸条ス
ペーサ１３３を被覆するＦＲＰシート１１’は、前述と
同様の手順にて敷設すればよい。

【００４３】なお、図５に示す補強構造は、後述する凸
部材１６ａを用いることによって作製することもでき
る。（筋状の突起）前述の図３（第３の補強構造(C) の(II)
に対応するもの）、または図４（第３の補強構造(C) の
(III) に対応するもの）に示す補強構造を作製するのに
用いられる繊維強化樹脂シート１１は、順に、ＦＲＰシ
ート１１を折り重ねて断面略Ｔ字状に固定してなる凸起
１５ｃを備えたもの、ＦＲＰシート１１を折り曲げて断
面略Ω字状に固定してなる凸起１５ｄを備えたものであ
る。

【００４４】すなわち、図３に示す補強構造は、ＦＲＰ
シート１１を部分的に折り重ねて断面略Ｔ字状に固定
し、こうしてＦＲＰシート１１上に筋状の突起１５ｃを
形成した後、このＦＲＰシート１１をコンクリート構造
体の壁面２０に敷設することによって作製することがで
きる（第３の補強方法(c) の(II)）。また、図４に示す
補強構造は、ＦＲＰシート１１を部分的に折り曲げて断
面略Ω字状に固定し、こうしてＦＲＰシート１１上に筋
状の突起１５ｄを形成した後、このＦＲＰシート１１を
コンクリート構造体の壁面２０に敷設することによって
作製することができる（第３の補強方法(c) の(III)
）。

【００４５】ＦＲＰシート１１上の筋状の突起１５ｃ，
１５ｄは、前述のＦＲＰ用繊維からなる織布または不織
布を所望の突起１５ｃ，１５ｄの形状に応じて複数箇所
で折り重ねまたは折り曲げておき、これに前述の樹脂を
含浸させて硬化させることによって作製される。こうし
て、突起１５ｃ，１５ｄを有するＦＲＰシート１１をあ
らかじめ単独の部材として成形しておき、これに樹脂粘
着剤を塗布してコンクリート構造体の壁面２０に接着す
ることにより、複数の凸条１２１，１２２を有するＦＲ
Ｐ層１０１，１０２を形成することができる。

【００４６】なお、図３および図４に示す補強構造の作
製前においても、コンクリート構造体の壁面２０にはレ
イタンス等を除去する等の前処理を施しておく。（凸部材）前述の図５（第４の補強構造(D) の(i) に対
応するもの）、図６（第４の補強構造(D) の(ii)に対応
するもの）、または図７（第４の補強構造(D) の(iii)
に対応するもの）に示す補強構造を作製するのに用いら
れる凸部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、順に、ＦＰＲシ
ート１１を折り曲げて凸条スペーサ１３３を挟持した状
態で固定したもの、ＦＲＰシート１１を折り重ねて断面
略Ｔ字状に固定したもの、ＦＲＰシート１１を折り曲げ
て断面略Ω字状に固定したものである。

【００４７】すなわち、図５に示す補強構造は、まずコ
ンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシート１１を敷設
しておき、次いで、他のＦＲＰシート１１’を折り曲げ
て、これに凸条スペーサ１３３を挟持させた状態で固定
してなる筋状の凸部材１６ａを、前記ＦＲＰシート１１
の表面に配置することによって作製することができる
（第４の補強方法(d) の(i) ）。図６に示す補強構造
は、まず、コンクリート構造体の壁面２０にＦＲＰシー
ト１１を敷設しておき、次いで、他のＦＲＰシート１
１’を折り重ねて断面略Ｔ字状に固定してなる筋状の凸
部材１６ｂを、前記ＦＲＰシート１１の表面に配置する
ことによって作製することができる（第４の補強方法
(d) の(ii)）。

【００４８】また、図７に示す補強構造は、まず、コン
クリート構造体の壁面２０にＦＲＰシート１１を敷設し
ておき、次いで、他のＦＲＰシート１１’を折り曲げて
断面略Ω字状に固定してなる筋状の凸部材１６ｃを、前
記ＦＲＰシート１１の表面に配置することによって作製
することができる（第４の補強方法(d) の(iii) ）。Ｆ
ＲＰシート１１上に配置される凸部材１６ａ，１６ｂ，
１６ｃは、いずれも、ＦＲＰ層１０３，１０４，１０５
の凸条を構成するものである。

【００４９】図５に示す凸部材１６ａは、前述の樹脂を
含浸させたＦＲＰ用繊維で凸条スペーサ１３３を被覆
し、樹脂を硬化させることによって、一方、図６および
図７に示す凸部材１６ｂ，１６ｃは、前述のＦＲＰ用繊
維からなる織布または不織布を所望の凸条１２３，１２
４の形状に応じて折り重ねまたは折り曲げておき、これ
に前述の樹脂を含浸させて硬化させることによって、そ
れぞれ作製される。こうして、凸部材１６ａ，１６ｂ，
１６ｃを、いずれも単独の部材として成形しておき、こ
れに樹脂粘着剤を塗布してＦＲＰシート１１の表面に接
着することにより、複数の凸条１２３，１２４，１２５
を有するＦＲＰ層１０３，１０４，１０５を形成するこ
とができる。

【００５０】なお、図５〜図７に示す補強構造の作製得
においても、コンクリート構造体の壁面２０にはレイタ
ンスなどを除去する等の前処理を施しておく。〔補強構造の設計例〕図８に示すように、コンクリート
構造体としてのシールドトンネル２１の内壁面２０を補
強する場合であって、(i) 当該内壁面２０に厚さ２ｍｍ
のＦＲＰシート（アラミド繊維からなる平織連続繊維シ
ートにエポキシ樹脂を含浸させてなるもの）を平面的に
敷設してＦＲＰ層を形成した場合（すなわち、凸条スペ
ーサ等による凹凸を有しない壁面に、ＦＲＰ層を直接に
敷設した場合）と、(ii)前記内壁面２０に、シールドト
ンネル２１の周方向に５０ｍｍ間隔で幅５０ｍｍの凸条
スペーサ１３を設け、当該凸条スペーサ１３の表面と前
記内壁面２０とに沿って前記ＦＲＰシートを敷設してＦ
ＲＰ層１０を形成した場合、とにおける、前記ＦＲＰ層
の曲げ剛性の程度を評価すべく、幅１００ｍｍ当りの断
面二次モーメントを計算した。

【００５１】その結果、上記(i) の場合におけるＦＲＰ
層１００ｍｍ当りの断面二次モーメントは０．０６６７
ｃｍ⁴であったのに対し、上記(ii)の場合におけるＦＲ
Ｐ層１００ｍｍ当りの断面二次モーメントは１３．１５
ｃｍ⁴であった。従って、ＦＲＰ層の敷設に際して凸条
スペーサを介在させることにより、ＦＲＰ層の曲げ剛性
を約２００倍にまで増強させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る補強構造の一実施形態を示す斜視
断面図である。

【図２】本発明に係る補強構造の他の実施形態を示す断
面図である。

【図３】(a) は本発明に係る補強構造の他の実施形態を
示す断面図であって、(b) はその部分拡大図である。

【図４】本発明に係る補強構造の他の実施形態を示す断
面図である。

【図５】本発明に係る補強構造の他の実施形態を示す断
面図である。

【図６】(a) および(b) は本発明に係る補強構造の他の
実施形態を示す断面図であって、(c) は(b) の部分拡大
図である。

【図７】本発明に係る補強構造の他の実施形態を示す斜
視断面図である。

【図８】本発明に係る補強構造をトンネルの内壁面に適
用した一例を示す図であって、(a) はその模式図、(b)
はその部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１０繊維強化樹脂層，１１繊維強化樹脂シート，
１２凸条，１３凸条スペーサ，１４空洞，
２０コンクリート構造体の壁面，Ｗ凸条の幅，
Ｈ凸条の高さ，ｘ長手方向，ｙ直交する方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2D055 KB13 LA16 2D059 BB37 GG02 GG40 2E176 AA02 BB29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート構造体の壁面に複数の凸条を
有する繊維強化樹脂層が設けられているコンクリート構
造体壁面の補強構造。
【請求項２】前記繊維強化樹脂層の見掛けのヤング率が
１０００ＭＰａ以上である請求項１記載のコンクリート
構造体壁面の補強構造。
【請求項３】前記凸条は、その長手方向と直交する方向
における幅をＷとし、その高さをＨとしたときに、幅Ｗ
と高さＨとの比Ｗ／Ｈが０．０５〜１０の範囲を満足す
るものである請求項１または２記載のコンクリート構造
体壁面の補強構造。
【請求項４】前記複数の凸条を有する繊維強化樹脂層
が、コンクリート構造体の壁面に配置される複数の凸条
スペーサを繊維強化樹脂シートで被覆してなるものであ
る請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート構造体
壁面の補強構造。
【請求項５】前記複数の凸条を有する繊維強化樹脂層
が、コンクリート構造体の壁面に敷設される繊維強化樹
脂シートと、当該繊維強化樹脂シートの表面に配置され
る複数の凸条スペーサと、当該凸条スペーサを被覆する
他の繊維強化樹脂シートとからなるものである請求項１
〜３のいずれかに記載のコンクリート構造体壁面の補強
構造。
【請求項６】前記繊維強化樹脂層がコンクリート構造体
の壁面に繊維強化樹脂シートを敷設してなるものであっ
て、当該繊維強化樹脂層の凸条が、(I) 前記繊維強化樹脂シ
ートを部分的に折り曲げて、凸条スペーサを挟持した状
態で固定し、(II)前記繊維強化樹脂シートを部分的に折
り重ねて断面略Ｔ字状に固定し、または、(III) 前記繊
維強化樹脂シートを部分的に折り曲げて断面略Ω字状に
固定することによって得られる筋状の突起により形成さ
れるものである請求項１〜３のいずれかに記載のコンク
リート構造体壁面の補強構造。
【請求項７】前記複数の凸条を有する繊維強化樹脂層
が、コンクリート構造体の壁面に敷設される繊維強化樹
脂シートと、その表面に複数配置される筋状の凸部材と
からなり、当該凸部材が、(i) 他の繊維強化樹脂シート
を折り曲げて、凸条スペーサを挟持した状態で固定し、
(ii)他の繊維強化樹脂シートを折り重ねて断面略Ｔ字状
に固定し、または、(iii) 他の繊維強化樹脂シートを折
り曲げて断面略Ω字状に固定することにより形成される
ものである請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリー
ト構造体壁面の補強構造。
【請求項８】前記凸条スペーサが金属または硬質樹脂か
らなるものである請求項４〜７のいずれかに記載のコン
クリート構造体壁面の補強構造。
【請求項９】前記凸条スペーサが、その長手方向に連通
する空洞を備えるものである請求項４〜８のいずれかに
記載のコンクリート構造体壁面の補強構造。
【請求項１０】コンクリート構造体の壁面に複数の凸条
スペーサを配置した後、当該凸条スペーサの表面を繊維
強化樹脂シートで被覆することを特徴とするコンクリー
ト構造体壁面の補強方法。
【請求項１１】コンクリート構造体の壁面に繊維強化樹
脂シートを敷設した後、当該繊維強化樹脂シートの表面に複数の凸条スペーサを
配置し、さらに、当該凸条スペーサの表面を繊維強化樹脂シート
で被覆することを特徴とするコンクリート構造体壁面の
補強方法。
【請求項１２】繊維強化樹脂シートを(I) 部分的に折り
曲げて、凸条スペーサを挟持した状態で固定し、(II)部
分的に折り重ねて断面略Ｔ字状に固定し、または(III)
部分的に折り曲げて断面略Ω字状に固定することによっ
て、当該繊維強化樹脂シート上に筋状の突起を形成した
後、この繊維強化樹脂シートをコンクリート構造体の壁面に
敷設することを特徴とするコンクリート構造体壁面の補
強方法。
【請求項１３】コンクリート構造体の壁面に繊維強化樹
脂シートを敷設した後、他の繊維強化樹脂シートを(i) 折り曲げて、凸条スペー
サを挟持した状態で固定し、(ii)折り重ねて断面略Ｔ字
状に固定し、または(iii) 折り曲げて断面略Ω字状に固
定することによって筋状の凸部材を作製し、次いで、当該筋状の凸部材を、コンクリート構造体の壁
面に敷設された繊維強化樹脂シートの表面に配置するこ
とを特徴とするコンクリート構造体壁面の補強方法。