JP2003213940A

JP2003213940A - 建築・土木構造物の繊維補強施工方法と繊維補強を施した建築・土木構造物

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Publication number: JP2003213940A
Application number: JP2002008922A
Authority: JP
Inventors: Kenji Suzukawa; 研二鈴川
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP3915519B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間、ひび割れや剥離が発生しない建築・土
木構造物。【解決手段】構造物の表面に樹脂を含浸させた補強繊維
シートを貼り付け形成した補強繊維層２と、補強繊維層
の表面に塗布した繊維補強モルタル層４とからなり、か
つ、補強繊維層２とモルタル層４との間に、補強繊維層
２の表面に担持されて繊維の一部分が補強繊維層２に固
着し残りの部分がモルタル層４中に入り込んで固着して
いる無数の接着強化短繊維３を介在させて、両層間の接
着を強化する。モルタル層に繊維補強モルタルを用いる
と、接着補強効果との相乗効果を生じ非常に良好であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、補強繊維シートを
表面に貼り付けてその構造を補強する建築・土木構造物
の繊維補強施工方法、繊維補強を施した建築・土木構造
物およびプレハブ部材に関する。本発明を利用して補強
される建築・土木構造物は、新規に施工する構造物だけ
ではなく、とくに既設構造物の耐震補強、経年補強等の
目的に好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、建築・土木構造物自体の強度
が不足する場合、その補強のための一手段として接着剤
を用い前記構造物の表面に補強繊維シートを単層、また
は重ね貼り付けて樹脂を含浸し、硬化させ、補強繊維層
として構造物に一体化し補強することが行われている。
補強繊維層は、そのままの状態では耐火性に劣り、傷つ
きやすく、また外観などの問題があるので、通常はその
表面にモルタルを塗布し表面仕上げを施している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の補強繊維層とモ
ルタルとの間は、一応の接着力があってその状態が保た
れているが、年月の経過とともに、乾燥収縮や気温の上
下、振動、屋外では雨水の浸入、凍結などによってモル
タルにひび割れを生じ、外観を損ねるのみならず構築物
の寿命を短縮せしめ、ときには部分的に剥落が発生する
という問題があった。本発明は、補強繊維層とモルタル
との接合を強化し、必要によってはモルタルの強度およ
びタフネスをも強化して長期間にわたり強度を保持し、
ひび割れが発生しない建築・土木構造物の繊維補強施工
方法と繊維補強を施した建築・土木構造物、あるいはこ
れらのプレハブ部材を課題として完成したものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明について図面を参
照して説明する。前記の課題を解決するための手段とし
て本発明は、建築・土木構造物１の補強施工方法であっ
て、所要の下地処理を施した前記構造物の表面に補強繊
維シートを貼り付け、貼り付けた補強繊維シートに未硬
化の樹脂を含浸して補強繊維層２を形成し、補強繊維層
の表面の樹脂が未硬化の間に、補強繊維層表面に接着強
化短繊維３を繊維端が立毛状になるように担持させ、さ
らに、接着強化短繊維の担持面にモルタル４を塗布して
前記の立毛状部分に固着させ、前記構造物を補強するこ
とを特徴とする建築・土木構造物の繊維補強施工方法を
提供する。

【０００５】前記の貼り付けた補強繊維シートに樹脂を
含浸させて補強繊維層２を形成することに代えて、あら
かじめ未硬化の樹脂を含浸させた未硬化樹脂含浸補強繊
維シートを構造物１の表面に貼り付けて補強繊維層２を
形成することもできる。また、補強繊維層２表面の樹脂
が未硬化の間に、補強繊維層２表面に接着強化短繊維３
に加えてモルタル骨材粒５を担持させておけば、補強繊
維層２とモルタル層４とをより強固に接着させる効果が
ある。

【０００６】さらに本発明は、表面に補強が施されてい
る建築・土木構造物１であって、構造物１の表面には、
樹脂を含浸した補強繊維シートが貼り付けられて形成さ
れている補強繊維層２と、補強繊維層２の表面に塗布さ
れたモルタル層４とを含んでなり、かつ、補強繊維層２
とモルタル層４との間に、繊維の一部分が補強繊維層２
の樹脂に固着され、残りの部分がモルタル層４中に入り
込んでモルタル層４に固着されている無数の接着強化短
繊維３を介在させて両層間の接着を強化したことを特徴
とする繊維補強を施した建築・土木構造物を提供する。
本発明は、構造物１の構成素材を選ばないが、中でもコ
ンクリート製の建築・土木構造物に効果的である。

【０００７】補強繊維としては、炭素繊維および／また
はアラミド繊維を含んでなるものが好ましい。また、接
着強化短繊維３には、単糸繊度が２〜３０ｄｔｅｘの範
囲、繊維長が２〜３０ｍｍの範囲が好ましく、ナイロン
繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊
維、アクリル繊維または炭素繊維等の耐アルカリ繊維を
１種又は２種以上を混合して使用するとよい。接着強化
短繊維３の担持量は、補強繊維層２とモルタル層４との
接着面１ｍ^２当たり２５〜２００ｇの範囲が適当であ
る。以上に加えて、モルタル層４についても、加水前の
セメント量に対しモルタル用補強繊維６を０．０５〜３
重量％の範囲で添加した繊維補強モルタルを使用するこ
とによって大きな効果を達成することができる。

【０００８】さらに本発明は、表面に、樹脂を含浸した
補強繊維シートが貼り付けられて形成されている補強繊
維層と、補強繊維層の表面に塗布されたモルタル層とを
含み、かつ、補強繊維層とモルタル層との間に、繊維の
一部分が補強繊維層の樹脂に固着され、残りの部分がモ
ルタル層中に入り込んでモルタル層に固着されている無
数の接着強化短繊維を介在させて前記両層間の接着を強
化したことを特徴とする繊維補強を施した建築・土木構
造物のプレハブ部材を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明につき実施形態例を
あげ、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
に係る建築・土木構造物の補強表面部分を例示する断面
図である。本発明の対象は、柱、壁、床などの繊維補強
を施す建築・土木構造物であって、新規の施工、既設構
造物の補強、あるいは柱、ビーム、パネル、スラブなど
のプレハブ部材であってもよい。構造物の素材もコンク
リート、木質、石造りなどに利用することが可能であっ
て特別の制限はない。なかでも既設構造物の補強強化に
好適である。

【００１０】まず、対象となる補強構造物１の表面を、
たとえば凹凸を削り取って平滑にしたり、プライマーを
塗布するなどし、補強繊維を構造物に密着させて効果的
な補強を実施するための下地処理を行う。所要の下地処
理を施した建築・土木構造物１の表面に接着剤を塗布
し、塗布面に補強繊維シートをあるいは補強繊維をシー
ト状にして貼り付ける。所要の強度を付与するために複
数層に重ねて貼り付けてもよく、補強繊維の貼付手段と
して、補強繊維のロービングやテープや織物を構造物に
巻き付けて貼り付けてもよい。貼り付ける範囲は、補強
を必要とする構造物の全面あるいは部分的の場合もあ
る。貼り付けた補強繊維シートには未硬化の樹脂を含浸
し、最終的には硬化させて、形状を固定し補強繊維層２
を形成させる。樹脂の含浸は、補強繊維シートを接着し
た後、表面に樹脂を塗布、含浸させても、あるいは構造
物の表面に含浸樹脂を兼ねる接着剤を多目に塗布し、補
強繊維シート等を接着剤層に押しつけて含浸させてもよ
い。

【００１１】また、前記の補強繊維層２は、あらかじめ
樹脂を含浸させて未硬化状態に保持した樹脂含浸補強繊
維シート（”プリプレグ”ともいう）の１層または複数
層を重ねて構造物１に貼り付け形成することもできる。

【００１２】補強用繊維には強度、弾性率が高く、耐熱
性に優れた炭素繊維やアラミド繊維のフィラメント（長
繊維）を好ましく使用するが、ポリアミド繊維、ビニロ
ン繊維、耐アルカリガラス繊維などのフィラメントを用
いてもよい。前記の補強繊維は、たとえば、ロービング
とし、あるいはマルチフィラメントを織・編成し織物や
編物などの繊維シートにして貼り付け、樹脂を含浸させ
る。しかし、目的によっては短繊維を紡績して織・編成
し、もしくは不織布として用いることもできる。含浸樹
脂と接着剤とは、通常、一体化させやすい同系統の成分
からなるものを使用するが、相互の接着性に問題がなけ
れば異なる系統の成分を含むものであってもよい。含浸
樹脂および接着剤としては、エポキシ系樹脂が多く用い
られるが、使用条件によってアクリル系樹脂のものなど
を適宜に選択し使用する。

【００１３】さらに、補強繊維層２に含浸させた樹脂の
最表面が未硬化の間に、補強繊維層２とモルタル層４と
の接着を強化するための接着強化短繊維３を、未硬化樹
脂上に立毛状になるようにして担持させる。補強繊維層
２の未硬化樹脂表面に担持された無数の接着強化短繊維
３は、繊維の一端が補強繊維層２に固着され、残りの部
分が重ねて表面に塗布されるモルタル層４中に入り込ん
で固着され、両層間の接着を強化する作用を奏する。塗
布は手による散布、エアブローによるスプレー吹付塗装
法などを利用することができる。また、接着強化短繊維
３の飛散防止のために、補強繊維層２との間に空間を設
けるようにシート等で囲いを設けることが望ましい。

【００１４】接着強化短繊維３としては、耐アルカリ性
のある、ナイロン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、
アクリル繊維、炭素繊維などを１種又は適宜に混合して
用いることが好ましい。中でもナイロン繊維は吸水性が
あってモルタルとのなじみがよく、経済的でありとくに
好ましく利用できる。接着強化短繊維３の繊維長は２〜
３０ｍｍ程度、とくに好ましくは３〜２０ｍｍ程度、単
糸繊度は２〜３０ｄｔｅｘが好適である。繊維長が２ｍ
ｍ以下であると効果的固着に必要な長さを得難く、３０
ｍｍ以上になるとファイバーボールを形成して適当な分
散状態にならずに所要の強度を得られないことがある。
単糸繊度が２ｄｔｅｘ未満であるとファイバーボールを
形成しやすくなり、３０ｄｔｅｘを超えると繊維量の割
に接着表面積が減少して十分な接着強度を得られなくな
ってくる。接着強化短繊維３の担持量は、接着剤表面１
ｍ^２当たり２５〜２００ｇの範囲が効果的である。２５
ｇ以下であると十分な接着効果を得られず、２００ｇを
超えると繊維量が多くなり過ぎ、モルタル中に十分絡め
ることができず、かえって接着力が低下する。

【００１５】本発明に用いる接着強化短繊維３の断面形
状は、円形に限られず、目的によっては三角形、楕円
形、Ｙ字形、中空形等のいわゆる異形断面糸を好ましく
使用することができる。さらに、補強繊維層２とモルタ
ル層４との間の接着力を強化するために、接着強化短繊
維を珪砂等のモルタル骨材５とを併用して補強繊維層２
の表面に担持させてもよい。モルタル骨材５として珪砂
等を用いることにより、モルタル中のセメントと珪砂の
主成分であるシリカとの間の化学反応がおこり両層間の
接着力が強化される。

【００１６】そして、立毛状の補強用短繊維３上にモル
タルを塗布して表面仕上げを行う。モルタルの塗布方法
に特別の制限はなく、鏝塗り、吹付け等、施工対象によ
って適宜に選択して実施すればよい。状況によってはモ
ルタルを複数回に分けて塗布することもある。

【００１７】また、好ましくは、構造物１表面のひび割
れを防止するためにモルタル層４にモルタル補強短繊維
６を添加した繊維補強モルタルを利用する。接着強化短
繊維３およびモルタル補強短繊維６の相乗効果によっ
て、モルタルのひび割れ、剥落を防止する目的をほぼ完
全に完成させることができる。モルタル補強短繊維６と
してはナイロン系短繊維、ビニロン系短繊維、炭素繊
維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維
が好ましく、なかでもナイロン系短繊維が好適である。
モルタル補強繊維の繊維長は１０〜３０ｍｍ程度のもの
が好ましい。１０ｍｍ未満ではモルタルの面連結補強効
果が乏しくなり、３０ｍｍを超えると補強効果の割に分
散性が悪くなり施工性が低下する。このほか好ましく
は、伸度が１５％以上、強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以
上のものを使用する。伸度が低いと、モルタル補強繊維
６としてモルタルに十分な延性、靱性を付与することが
できなくなり、クラック防止およびクラックの進行防止
効果が不充分になる。モルタル補強繊維６の添加量は、
非加水状態のセメント１００重量部に対し通常０．０１
〜３重量部が適当である。０．０５重量部未満では十分
なクラック防止効果を得られず、３重量部を超えるとモ
ルタル調合時にファイバーボールを作りやすくなる。

【００１８】モルタル層４には、収縮低減剤、減水剤、
高性能ＡＥ減水剤、流動化剤などを目的に応じて添加
し、モルタル特性を向上させることができる。このほか
にも、品質改善や作業性改善のため適宜に添加物を加え
ても差し支えはない。

【００１９】

【実施例】本発明の効果を確認するために、コンクリー
ト平板を用い落錘衝撃試験を行って評価した。コンクリ
ート平板にはＪＩＳＡ５３０４の普通平板を用い、
サンダーケレンにより下地処理を行った後、プライマー
（エポキシ系樹脂：ＴＳプライマー（東レ（株）製））
をゴムへらで０．２５ｋｇ／ｍ^２ほど均一に塗布し、プ
ライマーの指触乾燥を確認し、不陸をパテ（エポキシ系
樹脂：ボンドＥ３９５（コニシ（株）製））により修復
した。

【００２０】パテが指触乾燥した後、パテ表面に下塗り
用樹脂（エポキシ系樹脂：ＴＳレジンＷ（東レ（株）
製））を０．５ｋｇ／ｍ^２ほどゴムへらで均一に塗布
し、炭素繊維シート（ＵＴ７０−３０（東レ（株）
製））を貼り付け、下塗り用樹脂が炭素繊維シート内に
含浸するように表面を含浸ローラでしごいた後に、上塗
り用樹脂（エポキシ系樹脂：ＴＳレジンＷ（東レ（株）
製））を０．３ｋｇ／ｍ^２ほどゴムへらで均一に塗布・
含浸させた。

【００２１】上塗り用樹脂が硬化する前に、接着強化短
繊維としてナイロン６短繊維（繊度：７ｄｔｅｘ、繊維
長１５ｍｍ、引張強度：８．４ＣＮ／ｄｔｅｘ、弾性率
５０００Ｎ／ｍｍ^２）を５０ｇ／ｍ^２の割合で上塗り用
樹脂上に担持させた。

【００２２】そして、モルタル補強短繊維として繊度が
７ｄｔｅｘ、繊維長さが１５ｍｍ、引張強度が８．４Ｃ
Ｎ／ｄｔｅｘ、弾性率が５０００Ｎ／ｍｍ^２のナイロン
６短繊維を用い、セメント１００重量部に対して０．５
重量部を添加して繊維補強モルタル（セメント：砂＝
１：３）を調合した。上塗り用樹脂の硬化後に、前記の
繊維補強モルタルを厚さ２０ｍｍになるように塗布、鏝
仕上げを行い、実施例の試験体とした。

【００２３】前記の実施例とは別に、実施例と同様の、
但し、接着強化短繊維を省いて試験体を製作し比較例の
試験体とした。

【００２４】それぞれの試験体を１週間試験室内で養生
した後、ＪＩＳＡ５４０３に準拠し、重さ１ｋｇの
おもりを試験体表面上に高さ６０ｃｍのところから落下
させた。その結果、実施例試験体では、モルタルと補強
層との界面に異常はなく、強固に固着していた。一方、
比較例の試験体では、モルタルと補強層との界面でモル
タルが剥離した。

【００２５】

【発明の効果】本発明を利用することによって、補強繊
維層とモルタル層との間に両層にまたがって固着する無
数の接着強化短繊維３が介在することになるので、両層
間の接着力は極めて強固であり、両層が剥離することは
ない。さらに、モルタル層に繊維補強モルタルを使用す
れば、モルタル面の強度およびタフネスが強化され、長
期間にわたってクラックや剥離などは発生しなくなり、
建築・土木構造物などの寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建築・土木構造物補強表面を例
示する断面図

【符号の説明】

１：建築・土木構造物２：補強繊維層３：接着補強短繊維４：モルタル層５：モルタル骨材粒（珪砂）６：モルタル補強短
繊維７：構造体の補強層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建築・土木構造物（１）の補強施工方法で
あって、所要の下地処理を施した前記構造物の表面に補強繊維シ
ートを貼り付け、貼り付けた補強繊維シートに未硬化の樹脂を含浸して補
強繊維層（２）を形成し、補強繊維層の表面の樹脂が未硬化の間に、補強繊維層表
面に接着強化短繊維（３）を繊維端が立毛状になるよう
に担持させ、さらに、接着強化短繊維の担持面にモルタル（４）を塗
布して前記の立毛状部分に固着させ、前記構造物を補強する、ことを特徴とする建築・土木構
造物の繊維補強施工方法。
【請求項２】貼り付けた補強繊維に未硬化の樹脂を含浸
し補強繊維層を形成することに代えて、あらかじめ未硬
化の樹脂を含浸させた未硬化樹脂含浸補強繊維シートを
前記構造物の表面に貼り付けて補強繊維層を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築・土木構造物の
繊維補強施工方法。
【請求項３】補強繊維層表面の樹脂が未硬化の間に、補
強繊維層表面に接着強化短繊維に加えてモルタル骨材粒
（５）を担持させることを特徴とする請求項１または２
に記載の建築・土木構造物の繊維補強施工方法。
【請求項４】表面に繊維補強が施されている建築・土木
構造物（１）であって、前記構造物の表面には、樹脂を
含浸した補強繊維シートが貼り付けられて形成されてい
る補強繊維層（２）と、補強繊維層の表面に塗布された
モルタル層（４）とを含み、かつ、補強繊維層とモルタ
ル層との間に、繊維の一部分が補強繊維層の樹脂に固着
され、残りの部分がモルタル層中に入り込んでモルタル
層に固着されている無数の接着強化短繊維（３）を介在
させて両層間の接着を強化したことを特徴とする繊維補
強を施した建築・土木構造物。
【請求項５】前記の建築・土木構造物が、コンクリート
製の建築・土木構造物であることを特徴とする請求項４
に記載の繊維補強を施した建築・土木構造物。
【請求項６】前記の補強繊維が、炭素繊維および／また
はアラミド繊維を含んでなるものであることを特徴とす
る請求項４または５に記載の繊維補強を施した建築・土
木構造物。
【請求項７】前記の接着強化短繊維は、単糸繊度が２〜
３０ｄｔｅｘの範囲、繊維長が２〜３０ｍｍの範囲であ
ることを特徴とする請求項４、５または６に記載の繊維
補強を施した建築・土木構造物。
【請求項８】前記の接着強化短繊維が、ナイロン繊維、
ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、ア
クリル繊維および炭素繊維から選ばれる少なくとも１種
の繊維であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか
に記載の繊維補強を施した建築・土木構造物。
【請求項９】前記の接着強化短繊維の担持量が、補強繊
維層とモルタル層との接着面１ｍ ^２当たり２５〜２００
ｇの範囲であることを特徴とする請求項４〜８のいずれ
かに記載の繊維補強を施した建築・土木構造物。
【請求項１０】前記のモルタル層が、加水前のセメント
量に対しモルタル補強繊維（６）を０．０５〜３重量％
の範囲で添加した繊維補強モルタルからなることを特徴
とする請求項４〜９のいずれかに記載の繊維補強を施し
た建築・土木構造物。
【請求項１１】表面に、樹脂を含浸した補強繊維シート
が貼り付けられて形成されている補強繊維層と、補強繊
維層の表面に塗布されたモルタル層とを含み、かつ、補
強繊維層とモルタル層との間に、繊維の一部分が補強繊
維層の樹脂に固着され、残りの部分がモルタル層中に入
り込んでモルタル層に固着されている無数の接着強化短
繊維を介在させて前記両層間の接着を強化したことを特
徴とする繊維補強を施した建築・土木構造物のプレハブ
部材。