JP2004044322A

JP2004044322A - コンクリート構造物の補修・補強方法

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Publication number: JP2004044322A
Application number: JP2002206416A
Authority: JP
Inventors: Keiji Imamura; 今村　圭治; Kazuyuki Wakana; 若菜　和之; Hideyo Honma; 本間　英世; Takumi Yamagake; 山懸　琢己
Original assignee: Kanebo Ltd; Sho Bond Corp
Current assignee: Kanebo Ltd; Sho Bond Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-16
Also published as: JP3776384B2

Abstract

【課題】コンクリート構造物の補修、補強方法に於いて、施工性及び作業性を向上させると共に、補修、補強工事の品質を高める技術を提供する。
【解決手段】８１は補強層８としての例えば、カーボン繊維体であって、該カーボン繊維体８１はコンクリート構造物１０の２層構造のシート６の破断を防止するために物理的強度を高めることを目的として積層され、その物理的強度は接着補助層７としてのガラス繊維体７１を積層されて接着剤９と一体化したとき、コンクリート片が剥離した場合、コンクリート片の重さに耐えて落下を防止する程度の強度を確保する。そして、コンクリート構造物１０に当該２層構造のシート６を貼付け、施工する際、使用する接着剤９が上記ガラス繊維体７１内に充分含浸され、当該接着剤９によりコンクリート構造物１０の剥離や落下を防止できる。
【選択図】
図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物の補修・補強方法に関し、更に詳しくはカーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに編み込んだガラス繊維シート又は不織布とでなる２層構造のシートによるコンクリート構造物の補修・補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今に於いて、道路橋や建築物の床版又は梁が鉄筋の錆や疲労等により又はコンクリートの中性化等によって老朽化し、社会問題となっている。而して、当該道路橋や建築物の床版又は梁を補修又は補強する必要があった。そこで、従来の技術としては、下地に含浸接着剤を予め塗布し、例えばカーボン繊維シートを所定の位置に貼付ける構成である。この構成では、専用の含浸器具を用いて当該カーボン繊維シートが蛇行することなく、弛みを防止し又は毛羽立ちがないように当該接着剤を下地に含浸させることが重要である。
【０００３】
そして、従来の技術の具体例としては、図６に示すようなコンクリート構造物の補強方法がある。これについて説明すれば、コンクリート製の床版１のコンクリート下面に床版１の長さ方向に沿って、並行に等間隔に配列してなるカーボン繊維強化プラスチック板２、２、２が接着され、また床版１の幅方向にもカーボン繊維強化プラスチック板３、３、３が床版１の長さ方向に延びるカーボン繊維強化プラスチック板２、２、２と直行するように等間隔に配列されている。そして、該カーボン繊維強化プラスチック板２、２、２及び３、３、３の組合せによりカーボン繊維強化シート４を構成し、コンクリート製の床版１の補強を行っていた。
【０００４】
そこで、床版１へのカーボン繊維強化シート４による補修又は補強方法は、コンクリート構造物のコンクリート剥離や落下する箇所を補修等することや耐荷力を向上させる目的であって、先ず、床版１の下面に付着している油などの不純物を有機溶剤や石鹸水で除去し、床版１の下面のひび割れ部やコンクリートの欠けた箇所にモルタル又は樹脂を充填し、またコンクリートの凸部を削り接着面をサンダー等で平滑にする。ついで、床版１の下面にカーボン繊維強化材のマトリックスとなる接着剤や樹脂を塗布ローラで塗布し、長さ方向及び幅方向にカーボン繊維強化プラスチック板２、２、２及び３、３、３を所定の間隔で配置し、当該カーボン繊維強化プラスチック板２、２、２及び３、３、３上にマトリックスとなる樹脂を塗布し、その上を脱泡ローラがけを行い、カーボン繊維強化シート４へ専用の含浸器具（図示せず）で樹脂含浸と同時に脱泡を実施し、常温で硬化させる。而して、床版１の下面のコンクリートにいわゆるカーボン繊維強化プラスチックシート層を形成し、該床版１の補修又は補強を行う。そして、補修や補強の度合いによって、これらの積層作業を繰り返し、積層枚数すなわち強化繊維層を増加させるコンクリート構造物の補修・補強方法であった。尚、図中、５は床版１を支持している橋脚である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は叙上したコンクリート構造物の補修・補強方法は、次のような課題が存在した。
すなわち、先ず、躯体等の下地に含浸接着剤を予め丁寧に塗布し、当該カーボン繊維プラスチック板２、２、２及び３、３、３の組合せでなるカーボン繊維強化シート４を所定の位置に貼付ける。このとき、専用の含浸器具を用いて当該カーボン繊維強化シート４が蛇行することなくまた弛むことなく、そして、毛羽立ちがないようにするためには、入念に接着剤を当該カーボン繊維強化シート４に含浸させることが必要である。しかし、当該カーボン繊維強化シート４は自体樹脂や接着剤の含浸性能が悪く、接着剤の塗布むらや含浸作業の丁寧さ等により含浸不足を招来し、含浸作業が完全でないうえ、カーボン繊維強化シート４の貼付け作業を含めて長時間の作業となり、作業効率が悪いものであった。
【０００６】
また、貼付け作業完了後に於いても、当該カーボン繊維強化シート４のいわゆる浮きや膨れ現象が惹起し、作業完了後の見栄えが悪く、また当該従来の技術はコンクリート構造物の剥離や落下箇所の補修、又は耐荷力向上のための補強に限定された方法によることも併せてコンクリート構造物全体の補修、補強の効果が薄れるものであった。特に、カーボン繊維強化シート４の浮きや膨れ現象が生起されたとき、接着剤や樹脂を当該カーボン繊維強化シート４に再注入する作業が要求され、トータル的な作業効率が極めて悪く作業コストが大幅に増大する等種々の問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、補強層としてのカーボン繊維シートを製作する際に、接着補助層としてのガラス繊維シート又は不織布を予め編み込み、２層構造のシートを構成し、当該２層構造のシートをコンクリートの剥離や落下箇所に限定されない道路橋や各種の建築物等のコンクリート構造物に貼付け、シート貼付け作業の施工性及び確実性を向上させるコンクリート構造物の補修・補強方法を提供することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、該コンクリート構造物に接着するための接着補助層と、該接着補助層の上面に積層された補強層とでなる２層構造のシートに於いて、前記コンクリート構造物の表面に前記接着補助層を接着剤で貼付けすることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法である。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、前記接着補助層の繊維基材がガラス繊維、ポリエステル繊維、不織布又はその他の有機繊維でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法である。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、前記補強層の繊維基材がカーボン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はアラミド繊維でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法である。
【００１１】
請求項４記載の発明によれば、コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、カーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに編み込んだガラス繊維シート又は不織布とでなる２層構造のシートに於いて、前記コンクリート構造物の表面に前記ガラス繊維シートを接着剤で貼付けすることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法である。
【００１２】
請求項５記載の発明によれば、前記ガラス繊維シートは、裏糸で前記カーボン繊維シートを編み込んだことを特徴とする請求項４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法である。
【００１３】
請求項６記載の発明によれば、前記接着剤は、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤、ビニルエステル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリマーセメント系接着剤、アクリル系接着剤又はポリオレフィン系接着剤でなることを特徴とする請求項１又は４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法である。
【００１４】
請求項７記載の発明によれば、コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、カーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに裏糸で編み込み一体化したガラス繊維シートとでなることを特徴とする２層構造のシートである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法に於ける実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態１】
本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法に於ける実施の形態１を説明するに当たり、先ず、図１に基づき本発明に係る２層構造のシートを説明する。
【００１７】
６は２層構造のシートであって、接着補助層７及び該接着補助層７に編み込まれ又は上面に積層された補強層８で構成されている。該接着補助層７の繊維基材は、主としてガラス繊維で構成され、他の繊維基材としては、ポリエステル繊維、不織布又はその他の有機繊維でなる。該補強層８の繊維基材は、主としてカーボン繊維で構成され、他の繊維基材としては、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はアラミド繊維でなる。９は前記２層構造シート６をコンクリート構造物１０に貼付けるための樹脂又は接着剤であって、エポキシ系接着剤、メタクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤、ビニルエステル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリマーセメント系接着剤、アクリル系接着剤又はポリオレフィン系接着剤でなる。
【００１８】
次に、図２に基づき本発明に係る実施の形態１に於ける２層構造のシート６の詳細な構造等について説明する。図２は裏糸無しの２層構造のシート６の構造を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ−Ａ線方向の断面を示す図である。
【００１９】
８１は補強層８としての例えば、カーボン繊維体であって、該カーボン繊維体８１はコンクリート構造物１０の２層構造のシート６の破断を防止するために物理的強度を高めることを目的として積層され、その物理的強度は絶縁層７としてのガラス繊維体７１を積層されて接着剤９と一体化したとき、コンクリート片が剥離した場合、コンクリート片の重さに耐えて落下を防止する程度の強度を確保する。そして、コンクリート構造物１０に当該２層構造のシート６を貼付け、施工する際、使用する接着剤９が上記ガラス繊維体７１内に充分含浸され、当該接着剤９によりコンクリート構造物１０の剥離や落下を防止する。また、コンクリート構造物１０面に引張応力度が作用した場合に、ひび割れを抑制したり、既存のコンクリート構造物１０内の鉄筋量の不足を補って、耐荷力の向上を確保する。尚、ガラス繊維体７１の厚さとしては１００〜３００ｇ／ｍ^２であって厚みｔ＝０．１〜０．５ｍｍに設計すると好適である。
【００２０】
次に、本発明に係る実施の形態１に於ける２層構造のシート６の成形手順について具体的に説明する。
先ず、補強層８は、織布、編布、不織布及び積層布の中から選定された１種又は２種以上の繊維基材からなることが望ましく、更に、前記繊維基材が二本以上の糸条を網目状に交差させて積層した多軸層布であることがより望ましい。その理由は、補強層８が接着補助層７としてのガラス繊維体７１より上面である場合、施工用の接着剤９が補強層８側に流入するからである。また、多軸層布としては、例えば、３本の糸を用い交点を接着させた３軸メッシュや縦横の繊維を接着させた構成のもの又は２軸直交積層布など２本以上の糸を用い交点を接着させた積層布を挙げることができる。特に、三軸以上の多軸積層布が縦横だけでなく斜めの方向など多様な方向からの引張りに対して優れた強度を有することとなる。かかる繊維基材としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維又はポリオレフィン繊維がよい。そして、これらの繊維は混紡されていてもよいし、縦糸、横糸に使い分けられ、多層に積層されることもできる。
【００２１】
本発明に於ける図２（ａ）に示すものは、補強層８としてのカーボン繊維体８１を使用している。そして、該カーボン繊維体８１の下側、つまり、コンクリート構造物１０へ接着する側から接着補助層７としてのガラス繊維体７１を編み込み、両者を結合する。例えば、カーボンのストランドとガラス繊維体７１を編み込む際、横糸で相互を繋ぐものである。この状態は、図２（ａ）の矢印Ａ−Ａ方向からみた断面図、すなわち図２（ｂ）に示している。このように２層構造のシート６は、編み組みされて完成される。そして、当該２層構造のシート６は、図３に示すように厚みや剛性に制限されるものではなく、薄くて柔軟性に富むフィルムや比較的剛性の高い板状のものも含まれる。
【００２２】
次に、上記した図２（ａ）、（ｂ）に示す本発明の実施の形態１に基づく２層構造のシート６をコンクリート構造物１０に貼付ける場合、すなわちコンクリート構造物の補修、補強方法を説明する。
【００２３】
上述した２層構造のシート６のガラス繊維体７１を接着剤９と一体化して図１のように該コンクリート構造物１０に貼付ける。２層構造のシート６の貼付けに際しては、加熱ローラーやアイロンを用いて施工用接着剤９の流動性を高めて圧着する。このように施工することにより、該接着剤９を図５（ａ）に示すようにガラス繊維体７１からカーボン繊維体８１まで充分に浸透させ、かつ、該接着剤９層中の空気を追い出し、接着する強度を高めることができる。また、枚葉状の発明に係る２層構造のシート６を多数並設して使用するときは、該シート６の端部同志を衝当させてコンクリート構造物１０に貼付すると、表面の凹凸がなく、施工後の見栄えがよい。
【００２４】
ここで、施工用の接着剤９としては、前述したようなエポキシ系接着剤、メタクリル系接着剤等が選定される。また、これらの接着剤９は高い接着強度が得られることにより、硬化型の接着剤とする。然るに、該接着剤９は常温硬化型、加熱硬化型、水分硬化型、電子線若しくは紫外線又は可視光線などのエネルギー線硬化型等が良好である。そして、これらの接着剤を２種以上積層しても勿論可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態２】
本発明に係るコンクリート構造物の補修、補強方法に於ける実施の形態２を説明する。図４は、裏糸有りの２層構造のシート６１の構造を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ−Ｂ線方向の断面図を示す図である。
【００２６】
６１は、本発明に係る実施の形態２に基づく２層構造のシートである。１１は、接着補助層７としてのガラス繊維体７１の一部に設けかつ前記補強層８のカーボン繊維体８１を横断した編み込んだ裏糸である。該裏糸１１は、前記２層構造のシート６１の歪み防止機能を備えた例えばガラス繊維体で構成される。また、該裏糸１１はビニロン繊維体、アラミド繊維体、ポリエステル繊維体等で形成することができ、例えば図４（ｂ）に示すようにカーボン繊維体８１に縫い込むように連系して固定している。
【００２７】
尚、本発明に係る実施の形態２による２層構造のシート６１に於ける外の構成部分は、前記図２（ａ）、（ｂ）に示す本発明に係る実施の形態１による２層構造のシート６に於ける構成と同一であるので、その説明を省略する。また、本発明に係る実施の形態２によるコンクリート構造物の補修、補強方法の手順等は前述した実施の形態１と略同一であり、その説明を省略する。
【００２８】
次に、本発明に係る２層構造のシート６、６１の施工性及び付着強度について試験した結果について説明する。
【００２９】
前記２層構造のシート６、６１を次の仕様で試験を行った。すなわち、補強層８としてのカーボン繊維体８１が２０ｔタイプ、３００ｇ／ｍ^２であって、接着補助層７としてのガラス繊維体７１が目付１０８ｇ／ｍ^２の平織り構成で、縦６０本／インチ、横５７本／インチ、厚さ０．１ｍｍである。そして、試験結果としては図５（ｂ）に示すデータが得られた。
【００３０】
裏糸１１の有無に関わらず施工性は良く、図５（ａ）に示すようにシート６、６１表面への接着剤９（下塗り０．４０〜０．４７ｇ／ｍ^２）の浸み出しは早かった。通常のカーボン繊維体８１の場合、カーボンストランドの緊張の違いから浮きが少量発生するが、本シート６、６１の場合その傾向も見られなかった。本シート６、６１の場合、裏面にガラス繊維体７１があるため直線性を確保し易い。特に裏に歪み防止ガラス繊維を配した（裏糸有り）ものの方が直線性が高い。
【００３１】
また、接着剤９のシート６、６１への含浸性を確認した結果、ガラス繊維体７１、カーボン繊維体８１共に十分含浸している。これは、ガラス繊維体７１の糸には表面にワックス、シランカップリング剤等の表面活性剤が処理されており、含浸し易くなる。また、絶縁カーボン繊維シートは含浸性、付着性、上向き施工性共に良好であった。
付着強さ試験の結果、図５（ｂ）に示すように全てが十分な付着強さを示し、破壊形状もコンクリート母材破壊であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法は叙上の構成及び工程であるので、次の効果がある。
【００３３】
請求項１記載の発明によれば、コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、該コンクリート構造物に接着するための接着補助層と、該接着補助層の上面に積層された補強層とでなる２層構造のシートに於いて、前記コンクリート構造物の表面に前記接着補助層を接着剤で貼付けすることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法を提供する。
このような構成としたので、道路橋等各種の鉄筋コンクリート構造物若しくはコンクリート構造物全般の補修、補強工事に関し、工事コストの低減及び工期を短縮すると共に、２層構造のシートによるコンクリート構造物への付着強度を高めた貼付け作業の効率及び耐久性を向上させる効果がある。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、前記接着補助層の繊維基材がガラス繊維、ポリエステル繊維、不織布又はその他の有機繊維でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法を提供する。
このような構成としたので、接着補助層としてのガラス繊維体はもとより各種の繊維を利用でき、各種の補修、補強施工工事に適応させることができると共に、接着剤の含浸性を高める効果がある。
【００３５】
請求項３記載の発明によれば、前記補強層の繊維基材がカーボン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はアラミド繊維でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法を提供する。
このような構成としたので、カーボン繊維体を含む各種の繊維体でなる補強層を作成でき、含浸器具による含浸作業を簡素化し、実施化を容易とする効果がある。
【００３６】
請求項４記載の発明によれば、コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、カーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに編み込んだガラス繊維シート又は不織布とでなる２層構造のシートに於いて、前記コンクリート構造物の表面に前記ガラス繊維シートを接着剤で貼付けすることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法を提供する。
このような構成としたので、２層構造のシートに於いて、コンクリート構造物側にガラス繊維シートを配備したので接着剤の含浸性を高めて含浸不足を解消すると共に、２層構造のシートのいわゆる浮きや膨れ現象を防止して施工性や工事の信頼性を高めることができる効果ある。また、ガラス繊維シート又は不織布が下地の不揃いに対し厚みを調整し、シートの平坦性を維持する効果がある。
【００３７】
請求項５記載の発明によれば、前記ガラス繊維シートは、裏糸で前記カーボン繊維シートを編み込んだことを特徴とする請求項４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法を提供する。
このような構成としたので、接着補助層としてのガラス繊維体に裏糸を配備したので２層構造のシートの歪みを防止することができる効果がある。
【００３８】
請求項６記載の発明によれば、前記接着剤は、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤、ビニルエステル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリマーセメント系接着剤、アクリル系接着剤又はポリオレフィン系接着剤でなることを特徴とする請求項１又は４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法を提供する。
このような構成としたので、各種の接着剤で構成されると共に、コンクリート構造物への２層構造のシートを貼付けた後、該接着剤が容易に硬化するので補強層がより補強機能を果すこととなる効果がある。
【００３９】
請求項７記載の発明によれば、コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、カーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに裏糸で編み込み一体化したガラス繊維シートとでなることを特徴とする２層構造のシートを提供する。
このような構成としたので、２層構造のシートの歪みを防止すると共に、接着剤の含浸性を高めかつ施工性を向上させるシートとする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法に於ける実施の形態１を示す概要図である。
【図２】本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法に於ける実施の形態１を示すものであって、裏糸無しの場合の具体的な２層構造のシートを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図３】本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法に於ける実施の形態１を示すものであって、２層構造のシートの平面図である。
【図４】本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法に於ける実施の形態２を示すものであって、裏糸有りの場合の具体的な２層構造のシートを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【図５】本発明に係るコンクリート構造物の補修・補強方法について、シートの施工性と付着強度を試験した説明図であって、（ａ）は試料としての２層構造のシートの断面図、（ｂ）は付着強さの試験データを示した図である。
【図６】従来の技術に於けるコンクリート構造物の補強方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　コンクリート製の床版
２　　　　カーボン繊維強化プラスチック板
３　　　　カーボン繊維強化プラスチック
４　　　　カーボン繊維強化シート
５　　　　橋脚
６　　　　裏糸無しの２層構造のシート
６１　　　裏糸有りの２層構造のシート
７　　　　接着補助層
７１　　　ガラス繊維体
８　　　　補強層
８１　　　カーボン繊維体
９　　　　接着剤
１０　　　コンクリート構造物
１１　　　裏糸

Claims

コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、該コンクリート構造物に接着するための接着補助層と、該接着補助層の上面に積層された補強層とでなる２層構造のシートに於いて、前記コンクリート構造物の表面に前記接着補助層を接着剤で貼付けすることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法。
前記接着補助層の繊維基材がガラス繊維、ポリエステル繊維、不織布又はその他の有機繊維でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
前記補強層の繊維基材がカーボン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はアラミド繊維でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、カーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに編み込んだガラス繊維シート又は不織布とでなる２層構造のシートに於いて、前記コンクリート構造物の表面に前記ガラス繊維シートを接着剤で貼付けすることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法。
前記ガラス繊維シートは、裏糸で前記カーボン繊維シートを編み込んだことを特徴とする請求項４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
前記接着剤は、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤、ビニルエステル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリマーセメント系接着剤、アクリル系接着剤又はポリオレフィン系接着剤でなることを特徴とする請求項１又は４記載のコンクリート構造物の補修・補強方法。
コンクリート構造物を補修・補強するシートであって、カーボン繊維シートと、該カーボン繊維シートに裏糸で編み込み一体化したガラス繊維シートとでなることを特徴とする２層構造のシート。