JP2002332749A - 繊維ストランドによる補修補強工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリート造の構造物や部材に対して繊維
ストランドによって有効に補修補強を行う。 【解決手段】 補修補強の対象物の周囲に、炭素繊維等
の高強度補強繊維を束ねた長尺で柔軟性を有する繊維ス
トランド２を巻き付けて樹脂により固着させる。繊維ス
トランドには予め未硬化状態の樹脂を含浸させておき、
巻き付けた後に外部からの操作により樹脂を硬化させ
る。対象物と同等以上の強度を有する素材からなる面取
り調整材を対象物に装着して隅角部に湾曲面を形成し、
その面取り調整材の外側に繊維ストランドを巻き付け
る。樹脂として熱硬化性樹脂を採用し、ヒーター３によ
る加熱や、電源装置４により繊維ストランドに通電して
発熱させることで加熱を行い、樹脂を硬化させる。樹脂
として光硬化性樹脂を採用し、外部から投光器５等の投
光手段により光を照射して樹脂を硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維等の高強
度補強繊維からなる繊維ストランドによってコンクリー
ト造の構造物や部材を補修あるいは補強するための工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】煙突等のコンクリート造の塔状構造物
や、建物における柱や橋脚等のコンクリート部材が老朽
化して補修が必要となった場合、あるいは耐震性を向上
させるための補強が必要となったような場合、従来一般
には対象物に鋼板を巻き立てて接着するという工法が広
く採用されていたが、近年、鋼板を接着することに代え
て、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維といった高強
度補強繊維からなる繊維シートを樹脂を接着剤として貼
り付けるという工法が実用化され、十分な補修補強効果
が得られるばかりでなく、鋼板接着工法に比較して作業
性が格段に優れることから広く普及する気運にある。

【０００３】繊維シート貼り付け工法では繊維シートを
多層（５〜８層程度）に重ねる必要があるので、その具
体的な作業手順は以下のようになる。まず、対象物の表
面に突起物があればそれを除去し、また大きな亀裂や凹
凸がある場合にはパテ等により予備補修を行った後、プ
ライマーを塗布して下地処理を行う。そして、対象物の
表面に樹脂を塗布して１層目の繊維シートを貼り付け、
その上からさらに樹脂を塗布して繊維シートに十分に含
浸させる。樹脂が硬化して繊維シートが十分に接着され
た後、同様にして樹脂の塗布と繊維シートの貼り付け作
業を必要層数分だけ繰り返す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような繊維シー
ト貼り付け工法では、従前の鋼板接着工法に比べれば作
業性を大きく改善できるものではあるが、繊維シートを
多層に貼り重ねる必要があり、しかも各層ごとに樹脂を
塗布して含浸させては硬化させる必要があることから、
樹脂の塗布および含浸作業にかなりの手間を有し、樹脂
の硬化に要する時間も含めて作業時間を必ずしも十分に
短縮できない場合があり、作業性のより一層の効率化が
望まれている。

【０００５】なお、繊維シートを多層に貼り付けること
に代えて、上記のような高強度補強繊維を束ねて長尺ロ
ープ状とした繊維ストランドを用いてそれを対象物に螺
旋状あるいは鉢巻き状に巻き付けることも試みられてい
る。その場合、太径の繊維ストランドを用いればそれを
一重に巻き付けることで繊維シートを多層に巻き付ける
場合と同様の効果が得られるし、繊維ストランドは繊維
シートよりも取り扱う上で便利であり、下地処理も簡単
で済むので、それらの点では有効であると考えられてい
る。

【０００６】しかし、太径の繊維ストランドを用いる場
合、それを対象物に巻き付けた後に樹脂を確実に含浸さ
せることは容易ではなく、そのため繊維ストランドに予
め樹脂を含浸させてから巻き付けることも考えられてい
るが、それにしたところで現場において長尺の繊維スト
ランドに適正量の樹脂を満遍なく含浸させることは容易
ではない。しかも、樹脂を含浸させた繊維ストランドは
取り扱い難いものとなって巻き付け作業自体が困難にな
るし、樹脂硬化時間も長くなるという問題がある。

【０００７】以上のことから、繊維ストランドによる補
修補強工法は有効であると考えられるものの、施工性の
点では繊維シートによる場合に比べて遜色があり、その
改善策が望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み、請求項
１の発明は、コンクリート造の構造物や部材を対象とし
て、その周囲に炭素繊維等の高強度補強繊維を束ねてな
る長尺かつ柔軟性を有する繊維ストランドを巻き付けて
樹脂により固着させることで補修や補強を行う工法にお
いて、繊維ストランドに予め未硬化状態の樹脂を含浸さ
せておき、繊維ストランドを巻き付けた後に外部からの
操作により樹脂を硬化させて対象物に対して固着させる
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、対象物の断面形状が隅角部を有する場合に、対象物
と同等以上の強度を有する素材からなる面取り調整材を
対象物に装着して隅角部に湾曲面を形成し、その面取り
調整材の外側に繊維ストランドを巻き付けることを特徴
とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、樹脂として熱硬化性樹脂を採用し、外部か
らの操作として加熱手段により樹脂を加熱することを特
徴とする。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、加熱手段として樹脂を直接的に加熱するヒーターを
用いることを特徴とする。

【００１２】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、加熱手段として繊維ストランドに通電して発熱させ
る電源装置を用いることを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１または２の発
明の工法において、樹脂として光硬化性樹脂を採用し、
外部からの操作として投光手段により樹脂に対して光を
照射することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明の補修補強工
法の第１実施形態を示すものである。本実施形態はコン
クリート造の煙突１を対象としてその耐震性向上のため
の補強を行う場合に適用したもので、図１に示すような
繊維ストランド２を図２に示すように対象物である煙突
１の周面に巻き付けた後、図３に示す操作により繊維ス
トランド２を煙突１に対して固着させるようにしたもの
である。

【００１５】本実施形態において用いる繊維ストランド
２は、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維といった高
強度補強繊維の長繊維が束ねられて長尺かつ柔軟性を有
する偏平断面の帯紐状とされたものであって、ドラムに
巻き取っておいてそこから引き出すことで通常のロープ
やワイヤーと同様に取り扱うことができるものである。
この繊維ストランド２は、繊維シートを折り重ねること
で、あるいは繊維シートを筒状に巻いて潰すことで、も
しくは繊維シートを短冊状にカットして重ねることで、
容易にかつ安価に製造することができるものである。繊
維ストランド２の断面形状や寸法は、要求される強度そ
の他の条件により適宜設定すれば良いが、図示している
ように偏平な断面形状としてその幅を１５ｍｍ程度、厚
さを２ｍｍ程度とすれば取り扱う上で最も適当である。

【００１６】本実施形態では上記の繊維ストランド２に
予め樹脂を含浸させた状態で用いるが、ここで用いる樹
脂としては、常態において未硬化状態を維持し、外部か
らの何らかの操作により速やかに硬化する性質を有する
ものを用いる。具体的には、常温では未硬化状態を維持
するが所定時間高温に加熱されると短時間で硬化してし
まう熱硬化性樹脂、あるいは強力な光が照射されると短
時間で硬化してしまう光硬化性樹脂等が好適に採用可能
である。なお、その樹脂は上記したような手法で繊維ス
トランド２を製造する過程で同時に含浸させることによ
り、繊維ストランド２の全体にむらなく適正量の樹脂を
確実に含浸させることができる。

【００１７】繊維ストランド２を対象物である煙突１に
巻き付けるには、繊維ストランド２をドラムから巻出し
つつ図２に示すように一端側から螺旋状に巻き付けてい
けば良い。この際、繊維ストランド２に含浸させている
樹脂は未硬化であって繊維ストランド２は単なるロープ
やワイヤーと同様に十分な柔軟性を有しており、したが
って巻き付け作業は何等支障なく容易に行うことができ
る。なお、繊維ストランド２の巻き付けピッチは所望の
補強効果が得られるように自由に設定すれば良く、必要
であれば二重以上に重ねて巻き付けることも可能である
が、通常は一重で十分な補強効果が得られる。また、繊
維ストランド２どうしを連結する必要が生じた場合に
は、重ね継手によるか、あるいは継手スリーブ等の適宜
の継手部材を用いれば良い。

【００１８】煙突１の全体にわたって繊維ストランド２
を巻き付けた後、たとえば図３に示すような手法で樹脂
を硬化させるための操作を行う。

【００１９】図３（ａ）は、樹脂が熱硬化性樹脂である
場合の例であって、ヒーター３等の加熱手段を用いて一
定範囲ごとに樹脂を加熱するようにしたものである。こ
の場合、加熱温度と加熱時間は樹脂の特性に応じて設定
し、たとえば８０゜Ｃあるいは１２０゜Ｃもしくは１８
０゜Ｃ程度として１時間程度の加熱を行えば良い。

【００２０】図３（ｂ）は繊維ストランド２が導電性を
有しており、樹脂が同じく熱硬化性樹脂である場合の例
であって、一定範囲の繊維ストランド２に電源装置４を
電気的に接続して通電することで繊維ストランド２を発
熱させ、それにより樹脂を加熱して硬化させるようにし
たものである。この場合の所要電力量は繊維ストランド
２の電気抵抗と通電範囲の長さで決まるが、通電範囲長
が１０ｍ程度では電圧１００Ｖ×１５ｋＶＡ程度、２０
ｍ程度では２００Ｖ×３０ｋＶＡ程度の電力が必要とな
る。

【００２１】図３（ｃ）は樹脂が光硬化性樹脂の場合の
例であって、投光器５等の投光手段により強力な光を一
定範囲ごとに照射することで樹脂を硬化させるようにし
たものである。

【００２２】本実施形態の工法によれば、従前の鋼板接
着工法に対してはもとより、繊維シート貼り付け工法に
比較しても作業性を大きく改善することができる。

【００２３】すなわち、従来の繊維シート貼り付け工法
では、繊維シートを多層に貼り重ねるために現場におい
て各層ごとに樹脂の塗布と含浸工程を実施する必要があ
るが、本実施形態では繊維ストランドに予め樹脂を含浸
させておくことから現場での樹脂の塗布工程や含浸工程
を一切省略でき、その分だけでも作業効率を大きく改善
することができる。

【００２４】また、繊維シート貼り付け工法では繊維シ
ートを多層に貼り重ね、しかも各層ごとに樹脂を硬化さ
せる時間が必要であるので、作業時間はかなり長くなる
が、本実施形態では繊維ストランドを一重に巻き付けた
後にヒーター３による加熱操作、あるいは電源装置４に
よる通電加熱操作、もしくは投光器５等による投光操作
により樹脂を短時間で硬化させることが可能であり、作
業時間を大幅に短縮することができる。なお、図３に示
した例では、樹脂を硬化させるための操作を所定範囲ず
つ順次行うこととしたが、設備的に十分な容量が供給可
能である場合にはその操作をより広範囲にわたって一気
に行っても勿論良く、それにより作業時間をより一層短
縮できる。また、作業環境や作業工程その他を考慮し
て、加熱温度や加熱時間、あるいは通電時間、投光時間
等を調節することで最適な条件、最適なタイミングで樹
脂を硬化させることができる。

【００２５】さらに、本実施形態では、繊維ストランド
２を単に螺旋状に巻き付けていき、その後に樹脂を硬化
させるための加熱操作あるいは通電操作もしくは投光操
作を行うだけで良いので、繊維シート貼り付け工法に比
べて作業が大幅に単純化され、複雑な装置類や機械類は
不要であり、仮設工事も大幅に簡略でき、したがって作
業の機械化と自動化を十分に図ることが可能であり、ロ
ボットによる完全自動化も不可能ではない。

【００２６】なお、補強対象物である煙突１は補強後に
稼働を開始すると自ずと高温になるので、繊維ストラン
ド２に含浸する樹脂として熱硬化性樹脂を採用した場合
においては、煙突が高温となることで樹脂に対する硬化
が促進されることになり、それを見越して繊維ストラン
ド２を巻き付けた後における樹脂への加熱操作を軽減な
いし省略することができる。

【００２７】図４〜図５は本発明の第２実施形態を示
す。これは、建物におけるコンクリート造の柱１１を対
象として第１実施形態におけるものと同様の繊維ストラ
ンド２を所定ピッチで多段に鉢巻き状に巻回し、電源装
置４により繊維ストランド２に通電することで樹脂を硬
化させて柱１１に固着させるようにしたものである。

【００２８】図示例のものでは柱１１の両側に袖壁１２
が一体に形成されているので、その袖壁１２には貫通孔
１３を形成してそこに繊維ストランド２を通すこととし
ている。また、柱１１の断面が矩形であるので、繊維ス
トランド２をそのまま巻き付けることでは柱１１の隅角
部において繊維ストランド２が急角度で折れ曲がってし
まうので、袖壁１２のついていない２面には面取り調整
材１４を装着し、それら面取り調整材１４の外側に繊維
ストランド２を巻き付けるようにしている。

【００２９】面取り調整材１４は、補強対象物である柱
１１と同等以上の強度を有する素材、たとえば樹脂モル
タルや繊維混入モルタル等からなる成形品が好適に採用
可能である。また、本例における面取り調整材１４は、
図５（ｂ）に示すように隅角部に連なる位置に配置され
てそこに湾曲面を形成する曲面部１４ａと、それに段差
なく連続する平板部１４ｂを組み合わせて用い、必要に
応じてそれら曲面部１４ａと平板部１４ｂとの間に寸法
調整用のスペーサー１４ｃを挟み込むと良い。

【００３０】本実施形態では、柱１１に対する繊維スト
ランド２の巻付けや、巻き付けた繊維ストランド２の樹
脂を硬化させるための操作は、次のようにして行う。す
なわち、図５（ａ）に示すように繊維ストランド２を鉢
巻き状に巻き付け、（ｃ）に示すようにその両端部を一
対のバックル状の仮留め具１５に係止し、かつ、その繊
維ストランド２の両端どうしの間に跨るように繊維スト
ランド１６を接続することで柱１１の全周にわたって繊
維ストランド２，１６を巻き付け、その状態で仮止め具
１５に電源装置４を接続して仮止め具１５を介して繊維
ストランド２，１６に通電して発熱させることで樹脂を
硬化させる。

【００３１】本第２実施形態によれば、老朽化したコン
クリート柱に対する補修や、建物の耐震性向上を目的と
するコンクリート柱の補強を、従来の鋼板接着工法や繊
維シート貼り付け工法に比べて格段に効率的に実施する
ことができる。

【００３２】以上で本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、繊維ス
トランドの断面形状や寸法、巻き付けの形態その他の構
成は任意に変更可能であるし、繊維や樹脂の種類は公知
のものを任意に選択して採用すれば良く、それに対応し
て樹脂を硬化させるための最適な操作を行えば良い。勿
論、補修補強の対象物は煙突や柱に限らずコンクリート
造の構造物や部材全般に広く適用できるものである。

【００３３】なお、樹脂によっては格別の操作をするこ
となく単に時間の経過とともに次第に硬化する性質のも
のもあり、本発明においてもそのような樹脂を用いるこ
とが考えられるが、そのような樹脂は十分に硬化するま
でにかなりの時間を要することが通常であるし、硬化時
間や硬化のタイミングを積極的に制御するようなことも
できないので、本発明においてはそのような樹脂の採用
は好ましくなく、樹脂を積極的に硬化させるための何ら
かの操作を外部から行うようにすべきである。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明は、未硬化状態の樹脂を
予め含浸させた繊維ストランドを対象物に巻き付けた後
に、外部からの操作により樹脂を硬化させて対象物に対
して固着させる工法であるので、コンクリート造の構造
物や部材に対する補修補強作業を、従来の鋼板接着工法
や繊維シート貼り付け工法に比べて格段に効率的に実施
することができる。

【００３５】請求項２の発明は、対象物に面取り調整材
を装着して隅角部に湾曲面を形成し、その面取り調整材
の外側に繊維ストランドを巻き付けるので、繊維ストラ
ンドが隅角部において折れ曲がってしまうことを防止で
きるし、面取り調整材は対象物と同等以上の強度を有す
る素材からなるので十分な補修補強効果が得られる。

【００３６】請求項３の発明は、樹脂として熱硬化性樹
脂を採用したので、外部から加熱するとのみで樹脂を速
やかにかつ適切なタイミングで硬化させて繊維ストラン
ドを対象物に対して確実に固着させることができる。

【００３７】請求項４の発明は、加熱手段として単なる
ヒーターを用いるので、何等格別の装置類を必要とせ
ず、その作業も極めて単純かつ容易に行い得る。

【００３８】請求項５の発明は、加熱手段として繊維ス
トランドに通電して発熱させる電源装置を用いるので、
繊維ストランドが導電性を有する場合には単に通電する
ことのみで樹脂を硬化させることができる。

【００３９】請求項６の発明は、樹脂として光硬化性樹
脂を採用したので、外部から投光手段により光を照射す
ることのみで樹脂を速やかにかつ適切なタイミングで硬
化させて繊維ストランドを対象物に対して確実に固着さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態を示すもので、本実施
形態において用いる繊維ストランドの一例を示す図であ
る。

【図２】 同、繊維ストランドの巻付工程を示す図であ
る。

【図３】 同、繊維ストランドの樹脂硬化工程の例を示
す図である。

【図４】 本発明の第２実施形態を示す概要図である。

【図５】 同、要部断面図である。

【符号の説明】

１ 煙突（対象物） ２ 繊維ストランド ３ ヒーター（加熱手段） ４ 電源装置（加熱手段） ５ 投光器（投光手段） １１ 柱（対象物） １４ 面取り調整材 １５ 仮留め具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池谷 純一 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2E164 AA05 2E176 AA04 BB29

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート造の構造物や部材を対象と
   して、その周囲に炭素繊維等の高強度補強繊維を束ねて
   なる長尺かつ柔軟性を有する繊維ストランドを巻き付け
   て樹脂により固着させることで補修や補強を行う工法に
   おいて、繊維ストランドに予め未硬化状態の樹脂を含浸
   させておき、繊維ストランドを巻き付けた後に外部から
   の操作により樹脂を硬化させて対象物に対して固着させ
   ることを特徴とする繊維ストランドによる補修補強工
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の工法において、対象物の
   断面形状が隅角部を有する場合に、対象物と同等以上の
   強度を有する素材からなる面取り調整材を対象物に装着
   して隅角部に湾曲面を形成し、その面取り調整材の外側
   に繊維ストランドを巻き付けることを特徴とする繊維ス
   トランドによる補修補強工法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の工法において、
   樹脂として熱硬化性樹脂を採用し、外部からの操作とし
   て加熱手段により樹脂を加熱することを特徴とする繊維
   ストランドによる補修補強工法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の工法において、加熱手段
   として、樹脂を直接的に加熱するヒーターを用いること
   を特徴とする繊維ストランドによる補修補強工法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の工法において、加熱手段
   として、繊維ストランドに通電して発熱させる電源装置
   を用いることを特徴とする繊維ストランドによる補修補
   強工法。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載の工法において、
   樹脂として光硬化性樹脂を採用し、外部からの操作とし
   て投光手段により樹脂に対して光を照射することを特徴
   とする繊維ストランドによる補修補強工法。