JP2004143810A - 緊張接着技術における分散化定着工法 - Google Patents
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Abstract
【課題】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことなく、端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強などを、極めて作業性良く実施することのできる、緊張接着工法における分散化定着方法を提供する。
【解決手段】構造物１００の表面１０１に接着した強化繊維シート１の接着領域に隣接する定着領域の一部を第１のアンカー定着手段１３ａ１にて定着し、強化繊維シート１に対する緊張力の一部を解放する。次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１より外方に位置した定着領域の一部を第２のアンカー定着手段１３ａ２にて定着し、強化繊維シート１に対する緊張力の一部を解放する工程を強化繊維シート１に対する緊張力が全て解放されるまでを繰り返し、強化繊維シート１の端部応力を分散化する
【選択図】 図１
【解決手段】構造物１００の表面１０１に接着した強化繊維シート１の接着領域に隣接する定着領域の一部を第１のアンカー定着手段１３ａ１にて定着し、強化繊維シート１に対する緊張力の一部を解放する。次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１より外方に位置した定着領域の一部を第２のアンカー定着手段１３ａ２にて定着し、強化繊維シート１に対する緊張力の一部を解放する工程を強化繊維シート１に対する緊張力が全て解放されるまでを繰り返し、強化繊維シート１の端部応力を分散化する
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、緊張接着技術の分散化定着に関するものであり、特に、土木建築構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物（本願明細書では、コンクリート構造物或いは鋼構造物を含めて単に「構造物」という。）の補強に採用される強化繊維シート緊張接着工法において、接着された強化繊維シートの端部応力の分散化を行うための分散化定着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の補強方法として、近年、既存或いは新設の構造物の表面に連続強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする接着工法が開発されている。
【０００３】
しかしながら、上記接着工法は、単純な接着のみであり、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）補強材の剥離による構造物の早期破壊により、終局耐力の補強効果の向上に限界がある一方、例えばコンクリート構造物のひび割れの抑制効果にも限界がある。その上、ＦＲＰ補強材の高い性能が有効に活用されていない場合が多い。又、既存構造物のひび割れ損傷などの回復や死荷重に対する補強はできない。
【０００４】
このような問題を改善するべく、強化繊維シートを用いた緊張接着工法が提案されている。例えば特許文献１には、強化繊維として少なくとも炭素繊維を含む炭素繊維シート、クロス及び樹脂を含浸したプリプレグ等からなる繊維材に対して、治具を介して緊張装置により緊張力を導入し、次いで、接着剤により繊維材をコンクリート部材の表面に貼着し、その後、治具及び緊張装置を除去する緊張接着工法が開示されている。
【０００５】
このような緊張接着工法により、図８に示すように、同じ寸法の複数の強化繊維シート１をコンクリート構造物１００の表面１０１に積層して接着した場合には、強化繊維シート１の端部とコンクリート構造物表面１０１との間に、図９（Ａ）に示すように、剪断応力が集中し、強化繊維シート１の端部から剥離が生じることが知られている。
【０００６】
そのために、図１０に示すように、長さの異なる強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を、コンクリート構造物１００の表面１０１の側から外側へと長い順に積層配置することが提案されている。このような構成とすることにより、図９（Ｂ）に示すように、剪断応力が分散され、強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部における応力集中が大幅に低減され、端部剥離を著しく改善することができる。
【０００７】
しかしながら、上述のような緊張接着工法に基づく強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部がずれたコンクリート構造物の補強方法を実施するに際して、各強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を１枚毎に緊張力を導入し接着するといった作業を、全ての強化繊維シート１に対して繰り返し行うことは、作業が極めて煩雑であり、作業効率の点で問題がある。
【０００８】
そこで、本発明者らは、特許文献２に記載するように、樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法を提案した。この補強方法は、図１１を参照して説明すると、
（ａ）構造物１００の被補強表面１０１に適合するように強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃを複数枚長手方向に整列して積層する工程、
（ｂ）構造物１００に対する各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、積層された各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの両端位置に且つ各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの間に、積層された各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シート１１ａ、１１ｂを配置する工程、及び
（ｃ）積層された各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃに緊張力を導入した状態で、強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃを構造物１００の表面１０１に、及び各強化繊維シート同士を接着剤にて接着する工程、
を有している。この補強方法によれば、構造物１００に接着された複数層をなす強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの両端部は構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となる。また、必要に応じて各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの端部にＵ字アンカー強化繊維シート１２ａ、１２ｂ、１２ｃが配置され、構造物の貼着面１０１、１０２に接着される。
【０００９】
斯かる構造物の補強方法は、接着された複数枚の強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの端部をずらすことにより端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強を、極めて作業性良く実施することができ、極めて有用である。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１８２０６１号公報
【特許文献２】
特願２００１−１６３２６５
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述にて理解されるように、特許文献２に記載の補強方法は、構造物１００に対する各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、積層された各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの両端位置に且つ各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの間に、積層された各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シート１１ａ、１１ｂを配置する、といった作業が必須であり、作業性の点で、更なる改良が希求されている。
【００１２】
従って、本発明の目的は、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことなく、端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強などを、極めて作業性良く実施することのできる、緊張接着工法における分散化定着方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る緊張接着工法における分散化定着方法にて達成される。要約すれば、本発明は、樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する緊張接着工法における分散化定着方法において、
（ａ）強化繊維シートを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で、強化繊維シートを構造物の表面に接着剤にて接着する工程、
（ｂ）構造物表面に接着した前記強化繊維シートの接着領域の外方に位置した定着領域の一部を第１のアンカー定着手段にて定着し、前記強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、
（ｃ）前記第１のアンカー定着手段より外方に位置した前記定着領域の一部を第２のアンカー定着手段にて定着し、前記強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、
（ｄ）前記強化繊維シートに対する緊張力が全て解放されるまで前記工程（ｃ）を繰り返す工程、
を有し、前記強化繊維シートの端部応力を分散化することを特徴とする緊張接着工法における分散化定着方法である。
【００１４】
本発明の一実施態様によると、前記アンカー定着手段は、前記強化繊維シートの長手方向に直交して配置された前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した定着板と、前記強化繊維シートを構造物表面に定着するべく前記定着板を構造物に固定するアンカーボルトとを有する。
【００１５】
本発明の他の態様によると、前記定着板は、金属製板或いはＦＲＰ製板とされる。
【００１６】
本発明の他の態様によると、前記アンカー定着手段は、前記強化繊維シートの長手方向に直交して配置された前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した再接着アンカー強化繊維シートであり、前記再接着アンカー強化繊維シート、及び、前記再接着アンカー強化繊維シートと接触する領域の前記強化繊維シートを接着剤にて互いに、且つ、構造物表面に接着し、前記強化繊維シート及び前記各再接着アンカー強化繊維シートの接着剤を硬化させる。
【００１７】
本発明の他の態様によると、前記再接着アンカー強化繊維シートは、強化繊維が前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に配列されている。
【００１８】
本発明の他の態様によると、前記再接着アンカー強化繊維シートは、前記強化繊維シートと同じ構成とされる。
【００１９】
本発明の他の態様によると、前記強化繊維シートは、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートである。
【００２０】
本発明の他の態様によると、前強化繊維は、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用される。
【００２１】
本発明の他の態様によると、前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る緊張接着工法における分散化定着方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２３】
実施例１
本発明の緊張接着工法における分散化定着方法は、梁又は桁部材、更には、壁、柱部材、床版などのスラブ部材など、建築或いは土木構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物の補強に広く適用し得るが、本実施例では、コンクリート梁に適用した場合について説明する。
【００２４】
図４に、本発明にて使用する強化繊維シート１の一実施例を示す。強化繊維シート１は、連続した強化繊維２を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した、所定の単位重量を有するものである。強化繊維シート１の長さ及び幅は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定される。
【００２５】
強化繊維２としては、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００２６】
又、強化繊維シート１は、取り扱いを容易とするために、強化繊維２を一方向に配列した強化繊維層４の片面、或いは、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製したメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。
【００２７】
メッシュ状支持体シート３にて強化繊維シートを保持する方法としては、例えば、メッシュ状支持体シート３を構成する縦糸６及び横糸７の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３を強化繊維層２の両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸６及び横糸７の部分を強化繊維層４に溶着する。
【００２８】
別法として、図５に示すように、強化繊維シート１は、一方向に配列された強化繊維２に対して直交して、強化繊維２のバラケ止めとして繊維５を横糸として一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、所謂、織物（クロス）のような構造のシートとすることも可能である。繊維５としては、上述と同様に、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或は有機繊維が使用可能であるが、ガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維は、繊維束のバラケ防止効果が大きく、好ましく用いられる。この方法での、横糸の打ち込み間隔（ｐ）に特に制限はないが、作製されたシートの取り扱い性を考慮して、通常１〜１５ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００２９】
尚、本実施例では、強化繊維シート１としては、単糸デニールが１．５デニールのモノフィラメントを、例えば、約２０００本収束した繊維束、即ち、ＰＢＯ繊維２を使用し、このＰＢＯ繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したＰＢＯ連続繊維シートを使用した。ＰＢＯ連続繊維シートの厚さは０．１２８ｍｍ（繊維目付２００ｇ／ｍ２）であった。通常、ＰＢＯ連続繊維シート１の繊維目付（単位面積当たりの重量：ｇ／ｍ２で表す）は、１００〜１６００ｇ／ｍ２（設計シート厚さ（ｔ）０．０６４〜１．０２ｍｍ）とされるが、好ましくは、１４０〜６００ｇ／ｍ２（設計シート厚さ（ｔ）０．０９０〜０．３８ｍｍ）である。
【００３０】
本実施例の補強方法を実施する際に強化繊維シート１に含浸されるマトリクス樹脂（即ち、接着剤）は、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００３１】
本発明の緊張接着工法における分散化定着方法の一実施例について説明する。本実施例では、図１１に示す従来例と同様に、本発明の緊張接着工法における分散化定着方法を、コンクリート梁１００の緊張接着工法に従った補強方法に適用するものとする。
【００３２】
本発明によると、強化繊維シート１をコンクリート梁１００に接着するに先立って、強化繊維シート１に緊張力が導入される。強化繊維シート１には、樹脂は未だ含浸されていない。
【００３３】
通常、強化繊維シート１は、１枚でも良く、又、複数枚積層して使用することもできる。本明細書では、複数枚積層した強化繊維シート積層体をも含めて、単に、強化繊維シート１という。
【００３４】
本発明に従って緊張接着工法を実施するに当たり、強化繊維シート１の長さは、所要の長さ、つまり、コンクリート梁１００のシート貼着面１０１に接着されて補強に供する実際の長さ「有効長Ｌ」と、更に、引張力を導入するために緊張装置により保持させるために必要とされる「長さ」とを加えた長さとされる。
【００３５】
尚、本明細書にて、強化繊維シート１において、「内側」とは、コンクリート梁１００のような構造体のシート貼着面１０１側を意味し、「外側」とはこのシート貼着面１０１より離れる方向を意味する。又、上述のように、強化繊維シート１がシート貼着面１０１に接着され補強に供される有効長Ｌの領域（「有効長領域Ｌ」という。）の両端部から中央部に向かう方向を「内方」とし、その両端部側を「外方」と呼ぶ。
【００３６】
次に、図１〜図３を参照して、本実施例における緊張接着工法について説明する。
【００３７】
図３（Ａ）に示すように、コンクリート構造体に貼付される強化繊維シート１の有効長領域（Ｌ）よりさらに延長された両端部が緊張装置のジャッキ手段（図示せず）に保持され、案内ローラ２０により、その有効長領域がコンクリート梁１００のシート貼着面１０１に近接した位置へと案内される。
【００３８】
引き続いて、緊張装置のジャッキ手段を作動させ、強化繊維シート１を一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シート１に緊張力を導入する。
【００３９】
強化繊維シート１への緊張力導入は、予め設定された引張量を引っ張った時点にて停止するか、或いは、ロードセルなどを適所に設置し、緊張荷重を計測しながらジャッキを駆動し、所定荷重を印加した時点でジャッキの駆動を停止することも可能である。
【００４０】
図３（Ａ）に示すように、強化繊維シート１が緊張状態に維持された状態にて、コンクリート梁シート貼着面１０１に対面した側から強化繊維シート１にマトリクス樹脂を塗布し、強化繊維シート１にマトリクス樹脂を含浸させる。
【００４１】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、案内ローラ２０を移動し、強化繊維シート１をコンクリート梁１００の貼着面１０１に接着する。今度は、強化繊維シート１のコンクリート構造体表面１０１とは反対側の面から、即ち、強化繊維シート１の外側面にマトリクス樹脂を塗布する。これにより、強化繊維シート１には、その内部にまで、十分にマトリクス樹脂が含浸される。
【００４２】
尚、含浸した強化繊維シート１をコンクリート梁１００の貼着面１０１に空隙が発生することなく接着させるために、強化繊維シート１をコンクリート梁１００側へと押圧するのが好ましい。押圧手段としては任意の手段を使用し得るが、バキュームバッグとシール材を用いて含浸した強化繊維シート１の補強部分を完全にラップし、ラップ内エアーをポンプにより吸引し、シートを被補強構造物に押し付け常温硬化することが好ましい。
【００４３】
又、コンクリート梁１００の貼着面１０１は、強化繊維シート１を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。プライマーとしては、マトリクス樹脂と同系の又は同じ樹脂、例えば、通常使用されている、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などとし得る。
【００４４】
次に、本発明の特徴をなす分散化定着方法について説明する。
【００４５】
本発明に従うと、強化繊維シート１の有効長領域内の両端部には、アンカー定着手段１３ａが配置された「定着領域（Ｌ０）」が設けられ、このアンカー定着手段１３ａにより、構造物１００に接着された強化繊維シート１の端部応力が分散化、即ち、段階化がなされる。
【００４６】
図１及び図２には、コンクリート梁１００及び強化繊維シート１の有効長領域の一方端部（即ち、図面上左側端部）のみを示すが、同様の構成がコンクリート梁１００及び強化繊維シート１の有効長領域の他方端部にも適用される。
【００４７】
本実施例によると、図３（Ｂ）に示す、強化繊維シート１が緊張状態に維持された状態での強化繊維シート１に対するマトリクス樹脂の含浸は、定着領域（Ｌ０）においては行われない。従って、有効長領域（Ｌ）にて、定着領域（Ｌ０）を除いた、実際にコンクリート貼着面１０１に樹脂接着された領域（Ｌ−２Ｌ０）を「樹脂接着領域」と呼ぶ。
【００４８】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シート１が構造物１００の被補強表面、即ち、貼着面１０１に完全に貼着した時点においては、即ち、樹脂接着領域にて強化繊維シート１がコンクリート貼着面１０１に接着されたこの段階では、強化繊維シート１に加えられている緊張力は解放されない。
【００４９】
本実施例によると、緊張力未解放状態において、定着領域にアンカー定着手段１３ａを施す前工程として、定着領域に隣接した樹脂接着領域の端部に仮止めが施される。
【００５０】
仮止めは、本実施例では、図２に示すように、幅Ｗ１、長さＬ１の定着板１４とされる仮止め手段１３ｔにて行われる。定着板１４は、強化繊維シート１に直交するように配置され、強化繊維シート１に積層した部分が接着剤で接着されると共に、強化繊維シートの幅ｗより突出した定着部分１４ａが接着剤にてコンクリート貼着面１０１に接着される。
【００５１】
次いで、仮止めされた樹脂接着領域端部に隣接した定着領域に、第１のアンカー定着手段１３ａ１が設置される。
【００５２】
第１のアンカー定着手段１３ａ１は、本実施例では、図示するように、仮止め手段１３ｔの定着板１４と同様の幅（Ｗ１）、長さ（Ｌ１）の定着板１５を備えている。定着板１５は、定着板１４と同じく強化繊維シート１に直交するように配置されるが、強化繊維シート１の幅より突出した定着部分１５ａに、ボルト穴１５ｂが形成されており、このボルト穴１５ｂを利用して、コンクリート梁１００の貼着面１０１にアンカーボルト１６にて固定される。
【００５３】
勿論、仮止め手段１３ｔもアンカー定着手段１３ａ１と同様の構造とし、定着板１４はアンカーボルトにて構造物に固定させても良い。また、アンカー定着手段１３ａ１である定着板１５においても、先に説明した定着板１４と同様に、アンカーボルトで固定すると共に接着剤をも併用することができる。
【００５４】
定着板１４、１５は、例えば、鋼板などの金属製とすることもできるが、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製とすることもできる。このとき、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、など任意の繊維を使用し得る。
【００５５】
第１のアンカー定着手段１３ａ１の定着板１５がボルト１６により定着領域の強化繊維シート１を貼着面１０１にしっかりと定着した時点で、強化繊維シート１に付与されている緊張力Ｔが一部、即ち、△Ｔ１だけ解放される（図１（ａ））。
【００５６】
通常、緊張力解放は、ジャッキを駆動して所定の速度で、例えば１分間当たり１００〜５００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて所定量の緊張力△Ｔ１を解放する。
【００５７】
次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１の外方に位置して、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の構成を有した第２のアンカー定着手段１３ａ２が配置され、この第２のアンカー定着手段１３ａ２により、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の方法にて定着領域の強化繊維シート１を貼着面にしっかりと定着する。次いで、強化繊維シート１に付与されている緊張力を一部、即ち、△Ｔ２だけ解放する（図１（ｂ））。
【００５８】
以後、上記と同様の方法にて、強化繊維シート１に付与されている緊張力Ｔが全て解放されるまで（図１（ｃ）、即ち、
Ｔ−（△Ｔ１＋△Ｔ２＋・・・・・＋△Ｔｎ）＝０
となるまで、ｎ個のアンカー定着手段１３ａｎを定着領域に設置する。通常、ｎ＝２〜５とされる。
【００５９】
その後、図３（Ｄ）に示すように、強化繊維シート１の有効長領域の両端部を切除する。
【００６０】
斯かる定着方法により、構造物１００に接着された強化繊維シート１の端部応力は、図１（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができる。
【００６１】
従って、本発明によると、コンクリート梁１００の貼着面に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離防止が強化される。
【００６２】
上記実施例にて、段階的に解放される緊張力Ｔの一部、即ち、△Ｔ１、△Ｔ２、・・・・・、△Ｔｎは異なるものであっても良く、同じとすることもできる。
【００６３】
実施例２
実施例１では、コンクリート梁１００に接着された、アンカー定着手段１３ａとして、定着板１５とボルト１６といった機械式アンカー手段を使用するものとしたが、本実施例では、図６及び図７に示すように、アンカー定着手段１３ａとして再接着アンカー強化繊維シート１８が使用される。
【００６４】
本実施例によると、実施例１にて図３（Ｂ）に関連して説明したように、実施例１の場合と同様、強化繊維シート１に対するマトリクスの含浸は、定着領域においては行われない。
【００６５】
また、マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シート１が構造物１００の被補強表面、即ち、貼着面１０１に完全に貼着した時点においては、即ち、樹脂接着領域にて強化繊維シート１がコンクリート貼着面１０１に接着されたこの段階では、強化繊維シート１に加えられている緊張力は解放されない。
【００６６】
本実施例によると、実施例１と同様にして、緊張力未解放状態において、定着領域にアンカー定着手段１３ａを施す前工程として、定着領域に隣接した樹脂接着領域端部にて仮止めが施される。
【００６７】
仮止めは、本実施例では、図７に示すように、強化繊維シート１７とされる仮止め手段１３ｔにて行われる。強化繊維シート１７は、強化繊維シート１に直交するように配置され、強化繊維シート１に積層した部分が接着剤で接着されると共に、強化繊維シート１の幅より突出した定着部分１７ａが接着剤にてコンクリート側面貼着面１０２にＵ字状に接着され、硬化される。
【００６８】
次いで、仮止めされた樹脂接着領域端部に隣接した定着領域において、第１のアンカー定着手段１３ａ１が設置される。
【００６９】
第１のアンカー定着手段１３ａ１は、本実施例では、図示するように、再接着アンカー強化繊維シート１８とされる。
【００７０】
再接着アンカー強化繊維シート１８、及び、この再接着アンカー強化繊維シート１８が位置する部分の定着領域に位置した未含浸の強化繊維シート領域には、マトリクス樹脂が含浸される。
【００７１】
従って、強化繊維シート１は、構造物の被補強面即ち、貼着面１０１に接着される。同時に、再接着アンカー強化繊維シート１８は、積層された対応の強化繊維シート１に接着されると共に、強化繊維シート１より直交する横方向に突出したアンカー部１８ａをコンクリート梁１００の側面部１０２に接着する。つまり、再接着アンカー強化繊維シート１８は、構造物１００の被補強表面、即ち、貼着面１０１、及び、側面１０２にＵ字形状をなすようにして接着され、硬化される。
【００７２】
第１のアンカー定着手段１３ａ１である再接着アンカー強化繊維シート１８が、定着領域の強化繊維シート１を貼着面１０１、１０２に完全に定着した時点で、強化繊維シート１に付与されている緊張力が一部、即ち、△Ｔ１だけ解放される（図６（ａ））。
【００７３】
緊張力解放は、実施例１の場合と同様に、ジャッキを駆動して所定の速度で、例えば１分間当たり１００〜５００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて所定量の緊張力△Ｔ１を解放する。
【００７４】
次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１の外方に位置して、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の構成を有した、再接着アンカー強化繊維シート１８とされる第２のアンカー定着手段１３ａ２が配置され、この第２のアンカー定着手段１３ａ２により、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の方法にて定着領域の強化繊維シート１を貼着面１０１、１０２にしっかりと定着する。次いで、強化繊維シート１に付与されている緊張力を一部、即ち、△Ｔ２だけ解放する。
【００７５】
以後、上記と同様の方法にて、強化繊維シート１に付与されている緊張力Ｔが全て解放されるまで（図６（ｃ）、図３（Ｃ））、即ち、
Ｔ−（△Ｔ１＋△Ｔ２＋・・・・・＋△Ｔｎ）＝０
となるまで、ｎ個のアンカー定着手段１３ａｎを定着領域に設置する。通常、ｎ＝２〜５とされる。
【００７６】
その後、図３（Ｄ）に示すように、強化繊維シート１の有効長領域の両端部を切除する。
【００７７】
斯かる定着方法により、構造物１００に接着された強化繊維シート１の端部応力は、図６（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができる。
【００７８】
従って、本発明によると、コンクリート梁１００の貼着面１０１、１０２に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離防止が強化される。
【００７９】
上記実施例にて、段階的に解放される緊張力Ｔの一部、即ち、△Ｔ１、△Ｔ２、・・・・・、△Ｔｎは異なるものであっても良く、同じとすることもできる。
【００８０】
本発明の作用効果を以下の実験例にて確認した。
【００８１】
実験例１
強化繊維シート１としては、単糸デニールが１．５デニールのモノフィラメントを、約２０００本収束したＰＢＯ繊維２を使用し、このＰＢＯ繊維２を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したＰＢＯ連続繊維シートを使用した。ＰＢＯ連続繊維シート１の厚さは０．１２８ｍｍ（繊維目付２００ｇ／ｍ２）、幅ｗは、３００ｍｍであった。
【００８２】
実施例１にて説明したと同様にして、上記ＰＢＯ連続繊維シート１を一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シート１に緊張力（１５００Ｎ／ｍｍ２）を導入した。
【００８３】
強化繊維シート１を緊張状態に維持した状態で、強化繊維シート１にマトリクス樹脂を塗布し、強化繊維シート１にマトリクス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させた。樹脂含浸量は、５０重量％であった。
【００８４】
樹脂含浸された強化繊維シート１は、バキュームバッグとシール材を用いて、エポキシ樹脂プライマーが塗布されたコンクリート構造物の貼着面１０１に押し付け常温硬化した。
【００８５】
次に、緊張力未解放状態において、強化繊維シート１が接着された樹脂接着領域の端部に定着板１４を接着剤で接着し仮止めを施した。
【００８６】
定着板１４は、幅（Ｗ１）が２００ｍｍ、長さ（Ｌ１）５００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの鋼板を使用した。
【００８７】
次いで、仮止めされた定着板１４に隣接した定着領域に、第１のアンカー定着手段１３ａ１として、定着板１４と同じ寸法形状で、かつ、ボルト穴１５ｂが形成された鋼板とされる定着板１５を設置し、アンカーボルト１６にてコンクリート構造物１００の貼着面１０１に固定した。
【００８８】
定着板１５を固定した後、強化繊維シート１に付与されている緊張力の一部、即ち、△Ｔ＝５００Ｎ／ｍｍ２を、１分間当たり１００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて解放した。
【００８９】
次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１の外方に位置して、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同じ構成を有した第２のアンカー定着手段１３ａ２、即ち、定着板１５を設置し、アンカーボルト１６にてコンクリート構造物１００の貼着面１０１に固定した。
【００９０】
そして、強化繊維シート１に付与されている緊張力の一部、即ち、△Ｔ＝５００Ｎ／ｍｍ２を、１分間当たり１００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて解放した。
【００９１】
更に、第２のアンカー定着手段１３ａ２の外方に位置して、第１及び第２のアンカー定着手段１３ａ１、１３ａ２と同じ構成を有した第３のアンカー定着手段１３ａ３、即ち、定着板１５を設置し、アンカーボルト１６にてコンクリート構造物１００の貼着面１０１に固定した。
【００９２】
そして、強化繊維シート１に付与されている残りの緊張力を全て、即ち、
△Ｔ＝５００Ｎ／ｍｍ２を、１分間当たり１００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて解放した。
【００９３】
その後、図３（Ｄ）に示すように、強化繊維シート１の有効長領域の両端部を切除した。
【００９４】
このようにして定着された強化繊維シート１の端部応力は、図１（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができ、コンクリート梁１００の貼着面に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離を有効に防止することができた。
【００９５】
実験例２
本実験例では、実験例１で使用した定着板１４、１５の代わりに、強化繊維シート１にて作製した再接着アンカー強化繊維シート１７、１８を使用した以外は実験例１と同様にして強化繊維シート１をコンクリート構造物に緊張接着し、そして、第１、第２及び第３アンカー定着手段１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３により緊張接着された強化繊維シート１の端部の定着を行った。
【００９６】
本実験例においても、強化繊維シート１の端部応力は、図６（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができ、コンクリート梁１００の貼着面に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離を有効に防止することができた。
【００９７】
上記実施例１、２、実験例１、２では、コンクリート構造物１００の補強に関して説明したが、本発明は、鋼構造物の補強に際しても同様に適用することでき、同様の作用効果を達成し得る。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、構造物表面に接着した強化繊維シートの接着領域に隣接する定着領域の一部を第１のアンカー定着手段にて定着し、強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放し、次いで、第１のアンカー定着手段より外方に位置した定着領域の一部を第２のアンカー定着手段にて定着し、強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、を強化繊維シートに対する緊張力が全て解放されるまでを繰り返し、強化繊維シートの端部応力を分散化する構成とされるので、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことなく、端部応力集中を著しく低減することができ、従って、緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強などを、極めて作業性良く実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の一実施例を説明するための正面図である。
【図２】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図３】本発明に従った緊張接着工法の工程を説明するための模式図である。
【図４】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの一実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の他の実施例を説明するための正面図である。
【図７】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の他の実施例を説明するための斜視図である。
【図８】従来のコンクリート構造物の補強方法を説明するための図である。
【図９】補強されたコンクリート構造物の補強構造態様と、端部応力集中との関係を説明するための説明図である。
【図１０】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を低減させたコンクリート構造物の補強構造態様を示す図である。
【図１１】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を低減させたコンクリート構造物の他の補強構造態様を示す図である。
【符号の説明】
１ 強化繊維シート
２ 強化繊維
３ 支持体
４ バラケ止め繊維
１３ａ（１３ａ１〜１３ａｎ） アンカー定着手段
１３ｔ 仮止め手段
１５ 定着板
１６ アンカーボルト
１８ 再接着アンカー強化繊維シート
１００ 構造物
１０１、１０２ 構造物貼着面
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、緊張接着技術の分散化定着に関するものであり、特に、土木建築構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物（本願明細書では、コンクリート構造物或いは鋼構造物を含めて単に「構造物」という。）の補強に採用される強化繊維シート緊張接着工法において、接着された強化繊維シートの端部応力の分散化を行うための分散化定着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の補強方法として、近年、既存或いは新設の構造物の表面に連続強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする接着工法が開発されている。
【０００３】
しかしながら、上記接着工法は、単純な接着のみであり、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）補強材の剥離による構造物の早期破壊により、終局耐力の補強効果の向上に限界がある一方、例えばコンクリート構造物のひび割れの抑制効果にも限界がある。その上、ＦＲＰ補強材の高い性能が有効に活用されていない場合が多い。又、既存構造物のひび割れ損傷などの回復や死荷重に対する補強はできない。
【０００４】
このような問題を改善するべく、強化繊維シートを用いた緊張接着工法が提案されている。例えば特許文献１には、強化繊維として少なくとも炭素繊維を含む炭素繊維シート、クロス及び樹脂を含浸したプリプレグ等からなる繊維材に対して、治具を介して緊張装置により緊張力を導入し、次いで、接着剤により繊維材をコンクリート部材の表面に貼着し、その後、治具及び緊張装置を除去する緊張接着工法が開示されている。
【０００５】
このような緊張接着工法により、図８に示すように、同じ寸法の複数の強化繊維シート１をコンクリート構造物１００の表面１０１に積層して接着した場合には、強化繊維シート１の端部とコンクリート構造物表面１０１との間に、図９（Ａ）に示すように、剪断応力が集中し、強化繊維シート１の端部から剥離が生じることが知られている。
【０００６】
そのために、図１０に示すように、長さの異なる強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を、コンクリート構造物１００の表面１０１の側から外側へと長い順に積層配置することが提案されている。このような構成とすることにより、図９（Ｂ）に示すように、剪断応力が分散され、強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部における応力集中が大幅に低減され、端部剥離を著しく改善することができる。
【０００７】
しかしながら、上述のような緊張接着工法に基づく強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部がずれたコンクリート構造物の補強方法を実施するに際して、各強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を１枚毎に緊張力を導入し接着するといった作業を、全ての強化繊維シート１に対して繰り返し行うことは、作業が極めて煩雑であり、作業効率の点で問題がある。
【０００８】
そこで、本発明者らは、特許文献２に記載するように、樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法を提案した。この補強方法は、図１１を参照して説明すると、
（ａ）構造物１００の被補強表面１０１に適合するように強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃを複数枚長手方向に整列して積層する工程、
（ｂ）構造物１００に対する各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、積層された各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの両端位置に且つ各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの間に、積層された各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シート１１ａ、１１ｂを配置する工程、及び
（ｃ）積層された各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃに緊張力を導入した状態で、強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃを構造物１００の表面１０１に、及び各強化繊維シート同士を接着剤にて接着する工程、
を有している。この補強方法によれば、構造物１００に接着された複数層をなす強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの両端部は構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となる。また、必要に応じて各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの端部にＵ字アンカー強化繊維シート１２ａ、１２ｂ、１２ｃが配置され、構造物の貼着面１０１、１０２に接着される。
【０００９】
斯かる構造物の補強方法は、接着された複数枚の強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの端部をずらすことにより端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強を、極めて作業性良く実施することができ、極めて有用である。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１８２０６１号公報
【特許文献２】
特願２００１−１６３２６５
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述にて理解されるように、特許文献２に記載の補強方法は、構造物１００に対する各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、積層された各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの両端位置に且つ各強化繊維シート１ａ、１ｂ、１ｃの間に、積層された各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シート１１ａ、１１ｂを配置する、といった作業が必須であり、作業性の点で、更なる改良が希求されている。
【００１２】
従って、本発明の目的は、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことなく、端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強などを、極めて作業性良く実施することのできる、緊張接着工法における分散化定着方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る緊張接着工法における分散化定着方法にて達成される。要約すれば、本発明は、樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する緊張接着工法における分散化定着方法において、
（ａ）強化繊維シートを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で、強化繊維シートを構造物の表面に接着剤にて接着する工程、
（ｂ）構造物表面に接着した前記強化繊維シートの接着領域の外方に位置した定着領域の一部を第１のアンカー定着手段にて定着し、前記強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、
（ｃ）前記第１のアンカー定着手段より外方に位置した前記定着領域の一部を第２のアンカー定着手段にて定着し、前記強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、
（ｄ）前記強化繊維シートに対する緊張力が全て解放されるまで前記工程（ｃ）を繰り返す工程、
を有し、前記強化繊維シートの端部応力を分散化することを特徴とする緊張接着工法における分散化定着方法である。
【００１４】
本発明の一実施態様によると、前記アンカー定着手段は、前記強化繊維シートの長手方向に直交して配置された前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した定着板と、前記強化繊維シートを構造物表面に定着するべく前記定着板を構造物に固定するアンカーボルトとを有する。
【００１５】
本発明の他の態様によると、前記定着板は、金属製板或いはＦＲＰ製板とされる。
【００１６】
本発明の他の態様によると、前記アンカー定着手段は、前記強化繊維シートの長手方向に直交して配置された前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した再接着アンカー強化繊維シートであり、前記再接着アンカー強化繊維シート、及び、前記再接着アンカー強化繊維シートと接触する領域の前記強化繊維シートを接着剤にて互いに、且つ、構造物表面に接着し、前記強化繊維シート及び前記各再接着アンカー強化繊維シートの接着剤を硬化させる。
【００１７】
本発明の他の態様によると、前記再接着アンカー強化繊維シートは、強化繊維が前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に配列されている。
【００１８】
本発明の他の態様によると、前記再接着アンカー強化繊維シートは、前記強化繊維シートと同じ構成とされる。
【００１９】
本発明の他の態様によると、前記強化繊維シートは、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートである。
【００２０】
本発明の他の態様によると、前強化繊維は、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用される。
【００２１】
本発明の他の態様によると、前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る緊張接着工法における分散化定着方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２３】
実施例１
本発明の緊張接着工法における分散化定着方法は、梁又は桁部材、更には、壁、柱部材、床版などのスラブ部材など、建築或いは土木構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物の補強に広く適用し得るが、本実施例では、コンクリート梁に適用した場合について説明する。
【００２４】
図４に、本発明にて使用する強化繊維シート１の一実施例を示す。強化繊維シート１は、連続した強化繊維２を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した、所定の単位重量を有するものである。強化繊維シート１の長さ及び幅は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定される。
【００２５】
強化繊維２としては、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００２６】
又、強化繊維シート１は、取り扱いを容易とするために、強化繊維２を一方向に配列した強化繊維層４の片面、或いは、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製したメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。
【００２７】
メッシュ状支持体シート３にて強化繊維シートを保持する方法としては、例えば、メッシュ状支持体シート３を構成する縦糸６及び横糸７の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３を強化繊維層２の両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸６及び横糸７の部分を強化繊維層４に溶着する。
【００２８】
別法として、図５に示すように、強化繊維シート１は、一方向に配列された強化繊維２に対して直交して、強化繊維２のバラケ止めとして繊維５を横糸として一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、所謂、織物（クロス）のような構造のシートとすることも可能である。繊維５としては、上述と同様に、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或は有機繊維が使用可能であるが、ガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維は、繊維束のバラケ防止効果が大きく、好ましく用いられる。この方法での、横糸の打ち込み間隔（ｐ）に特に制限はないが、作製されたシートの取り扱い性を考慮して、通常１〜１５ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００２９】
尚、本実施例では、強化繊維シート１としては、単糸デニールが１．５デニールのモノフィラメントを、例えば、約２０００本収束した繊維束、即ち、ＰＢＯ繊維２を使用し、このＰＢＯ繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したＰＢＯ連続繊維シートを使用した。ＰＢＯ連続繊維シートの厚さは０．１２８ｍｍ（繊維目付２００ｇ／ｍ２）であった。通常、ＰＢＯ連続繊維シート１の繊維目付（単位面積当たりの重量：ｇ／ｍ２で表す）は、１００〜１６００ｇ／ｍ２（設計シート厚さ（ｔ）０．０６４〜１．０２ｍｍ）とされるが、好ましくは、１４０〜６００ｇ／ｍ２（設計シート厚さ（ｔ）０．０９０〜０．３８ｍｍ）である。
【００３０】
本実施例の補強方法を実施する際に強化繊維シート１に含浸されるマトリクス樹脂（即ち、接着剤）は、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００３１】
本発明の緊張接着工法における分散化定着方法の一実施例について説明する。本実施例では、図１１に示す従来例と同様に、本発明の緊張接着工法における分散化定着方法を、コンクリート梁１００の緊張接着工法に従った補強方法に適用するものとする。
【００３２】
本発明によると、強化繊維シート１をコンクリート梁１００に接着するに先立って、強化繊維シート１に緊張力が導入される。強化繊維シート１には、樹脂は未だ含浸されていない。
【００３３】
通常、強化繊維シート１は、１枚でも良く、又、複数枚積層して使用することもできる。本明細書では、複数枚積層した強化繊維シート積層体をも含めて、単に、強化繊維シート１という。
【００３４】
本発明に従って緊張接着工法を実施するに当たり、強化繊維シート１の長さは、所要の長さ、つまり、コンクリート梁１００のシート貼着面１０１に接着されて補強に供する実際の長さ「有効長Ｌ」と、更に、引張力を導入するために緊張装置により保持させるために必要とされる「長さ」とを加えた長さとされる。
【００３５】
尚、本明細書にて、強化繊維シート１において、「内側」とは、コンクリート梁１００のような構造体のシート貼着面１０１側を意味し、「外側」とはこのシート貼着面１０１より離れる方向を意味する。又、上述のように、強化繊維シート１がシート貼着面１０１に接着され補強に供される有効長Ｌの領域（「有効長領域Ｌ」という。）の両端部から中央部に向かう方向を「内方」とし、その両端部側を「外方」と呼ぶ。
【００３６】
次に、図１〜図３を参照して、本実施例における緊張接着工法について説明する。
【００３７】
図３（Ａ）に示すように、コンクリート構造体に貼付される強化繊維シート１の有効長領域（Ｌ）よりさらに延長された両端部が緊張装置のジャッキ手段（図示せず）に保持され、案内ローラ２０により、その有効長領域がコンクリート梁１００のシート貼着面１０１に近接した位置へと案内される。
【００３８】
引き続いて、緊張装置のジャッキ手段を作動させ、強化繊維シート１を一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シート１に緊張力を導入する。
【００３９】
強化繊維シート１への緊張力導入は、予め設定された引張量を引っ張った時点にて停止するか、或いは、ロードセルなどを適所に設置し、緊張荷重を計測しながらジャッキを駆動し、所定荷重を印加した時点でジャッキの駆動を停止することも可能である。
【００４０】
図３（Ａ）に示すように、強化繊維シート１が緊張状態に維持された状態にて、コンクリート梁シート貼着面１０１に対面した側から強化繊維シート１にマトリクス樹脂を塗布し、強化繊維シート１にマトリクス樹脂を含浸させる。
【００４１】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、案内ローラ２０を移動し、強化繊維シート１をコンクリート梁１００の貼着面１０１に接着する。今度は、強化繊維シート１のコンクリート構造体表面１０１とは反対側の面から、即ち、強化繊維シート１の外側面にマトリクス樹脂を塗布する。これにより、強化繊維シート１には、その内部にまで、十分にマトリクス樹脂が含浸される。
【００４２】
尚、含浸した強化繊維シート１をコンクリート梁１００の貼着面１０１に空隙が発生することなく接着させるために、強化繊維シート１をコンクリート梁１００側へと押圧するのが好ましい。押圧手段としては任意の手段を使用し得るが、バキュームバッグとシール材を用いて含浸した強化繊維シート１の補強部分を完全にラップし、ラップ内エアーをポンプにより吸引し、シートを被補強構造物に押し付け常温硬化することが好ましい。
【００４３】
又、コンクリート梁１００の貼着面１０１は、強化繊維シート１を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。プライマーとしては、マトリクス樹脂と同系の又は同じ樹脂、例えば、通常使用されている、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などとし得る。
【００４４】
次に、本発明の特徴をなす分散化定着方法について説明する。
【００４５】
本発明に従うと、強化繊維シート１の有効長領域内の両端部には、アンカー定着手段１３ａが配置された「定着領域（Ｌ０）」が設けられ、このアンカー定着手段１３ａにより、構造物１００に接着された強化繊維シート１の端部応力が分散化、即ち、段階化がなされる。
【００４６】
図１及び図２には、コンクリート梁１００及び強化繊維シート１の有効長領域の一方端部（即ち、図面上左側端部）のみを示すが、同様の構成がコンクリート梁１００及び強化繊維シート１の有効長領域の他方端部にも適用される。
【００４７】
本実施例によると、図３（Ｂ）に示す、強化繊維シート１が緊張状態に維持された状態での強化繊維シート１に対するマトリクス樹脂の含浸は、定着領域（Ｌ０）においては行われない。従って、有効長領域（Ｌ）にて、定着領域（Ｌ０）を除いた、実際にコンクリート貼着面１０１に樹脂接着された領域（Ｌ−２Ｌ０）を「樹脂接着領域」と呼ぶ。
【００４８】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シート１が構造物１００の被補強表面、即ち、貼着面１０１に完全に貼着した時点においては、即ち、樹脂接着領域にて強化繊維シート１がコンクリート貼着面１０１に接着されたこの段階では、強化繊維シート１に加えられている緊張力は解放されない。
【００４９】
本実施例によると、緊張力未解放状態において、定着領域にアンカー定着手段１３ａを施す前工程として、定着領域に隣接した樹脂接着領域の端部に仮止めが施される。
【００５０】
仮止めは、本実施例では、図２に示すように、幅Ｗ１、長さＬ１の定着板１４とされる仮止め手段１３ｔにて行われる。定着板１４は、強化繊維シート１に直交するように配置され、強化繊維シート１に積層した部分が接着剤で接着されると共に、強化繊維シートの幅ｗより突出した定着部分１４ａが接着剤にてコンクリート貼着面１０１に接着される。
【００５１】
次いで、仮止めされた樹脂接着領域端部に隣接した定着領域に、第１のアンカー定着手段１３ａ１が設置される。
【００５２】
第１のアンカー定着手段１３ａ１は、本実施例では、図示するように、仮止め手段１３ｔの定着板１４と同様の幅（Ｗ１）、長さ（Ｌ１）の定着板１５を備えている。定着板１５は、定着板１４と同じく強化繊維シート１に直交するように配置されるが、強化繊維シート１の幅より突出した定着部分１５ａに、ボルト穴１５ｂが形成されており、このボルト穴１５ｂを利用して、コンクリート梁１００の貼着面１０１にアンカーボルト１６にて固定される。
【００５３】
勿論、仮止め手段１３ｔもアンカー定着手段１３ａ１と同様の構造とし、定着板１４はアンカーボルトにて構造物に固定させても良い。また、アンカー定着手段１３ａ１である定着板１５においても、先に説明した定着板１４と同様に、アンカーボルトで固定すると共に接着剤をも併用することができる。
【００５４】
定着板１４、１５は、例えば、鋼板などの金属製とすることもできるが、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製とすることもできる。このとき、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、など任意の繊維を使用し得る。
【００５５】
第１のアンカー定着手段１３ａ１の定着板１５がボルト１６により定着領域の強化繊維シート１を貼着面１０１にしっかりと定着した時点で、強化繊維シート１に付与されている緊張力Ｔが一部、即ち、△Ｔ１だけ解放される（図１（ａ））。
【００５６】
通常、緊張力解放は、ジャッキを駆動して所定の速度で、例えば１分間当たり１００〜５００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて所定量の緊張力△Ｔ１を解放する。
【００５７】
次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１の外方に位置して、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の構成を有した第２のアンカー定着手段１３ａ２が配置され、この第２のアンカー定着手段１３ａ２により、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の方法にて定着領域の強化繊維シート１を貼着面にしっかりと定着する。次いで、強化繊維シート１に付与されている緊張力を一部、即ち、△Ｔ２だけ解放する（図１（ｂ））。
【００５８】
以後、上記と同様の方法にて、強化繊維シート１に付与されている緊張力Ｔが全て解放されるまで（図１（ｃ）、即ち、
Ｔ−（△Ｔ１＋△Ｔ２＋・・・・・＋△Ｔｎ）＝０
となるまで、ｎ個のアンカー定着手段１３ａｎを定着領域に設置する。通常、ｎ＝２〜５とされる。
【００５９】
その後、図３（Ｄ）に示すように、強化繊維シート１の有効長領域の両端部を切除する。
【００６０】
斯かる定着方法により、構造物１００に接着された強化繊維シート１の端部応力は、図１（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができる。
【００６１】
従って、本発明によると、コンクリート梁１００の貼着面に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離防止が強化される。
【００６２】
上記実施例にて、段階的に解放される緊張力Ｔの一部、即ち、△Ｔ１、△Ｔ２、・・・・・、△Ｔｎは異なるものであっても良く、同じとすることもできる。
【００６３】
実施例２
実施例１では、コンクリート梁１００に接着された、アンカー定着手段１３ａとして、定着板１５とボルト１６といった機械式アンカー手段を使用するものとしたが、本実施例では、図６及び図７に示すように、アンカー定着手段１３ａとして再接着アンカー強化繊維シート１８が使用される。
【００６４】
本実施例によると、実施例１にて図３（Ｂ）に関連して説明したように、実施例１の場合と同様、強化繊維シート１に対するマトリクスの含浸は、定着領域においては行われない。
【００６５】
また、マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シート１が構造物１００の被補強表面、即ち、貼着面１０１に完全に貼着した時点においては、即ち、樹脂接着領域にて強化繊維シート１がコンクリート貼着面１０１に接着されたこの段階では、強化繊維シート１に加えられている緊張力は解放されない。
【００６６】
本実施例によると、実施例１と同様にして、緊張力未解放状態において、定着領域にアンカー定着手段１３ａを施す前工程として、定着領域に隣接した樹脂接着領域端部にて仮止めが施される。
【００６７】
仮止めは、本実施例では、図７に示すように、強化繊維シート１７とされる仮止め手段１３ｔにて行われる。強化繊維シート１７は、強化繊維シート１に直交するように配置され、強化繊維シート１に積層した部分が接着剤で接着されると共に、強化繊維シート１の幅より突出した定着部分１７ａが接着剤にてコンクリート側面貼着面１０２にＵ字状に接着され、硬化される。
【００６８】
次いで、仮止めされた樹脂接着領域端部に隣接した定着領域において、第１のアンカー定着手段１３ａ１が設置される。
【００６９】
第１のアンカー定着手段１３ａ１は、本実施例では、図示するように、再接着アンカー強化繊維シート１８とされる。
【００７０】
再接着アンカー強化繊維シート１８、及び、この再接着アンカー強化繊維シート１８が位置する部分の定着領域に位置した未含浸の強化繊維シート領域には、マトリクス樹脂が含浸される。
【００７１】
従って、強化繊維シート１は、構造物の被補強面即ち、貼着面１０１に接着される。同時に、再接着アンカー強化繊維シート１８は、積層された対応の強化繊維シート１に接着されると共に、強化繊維シート１より直交する横方向に突出したアンカー部１８ａをコンクリート梁１００の側面部１０２に接着する。つまり、再接着アンカー強化繊維シート１８は、構造物１００の被補強表面、即ち、貼着面１０１、及び、側面１０２にＵ字形状をなすようにして接着され、硬化される。
【００７２】
第１のアンカー定着手段１３ａ１である再接着アンカー強化繊維シート１８が、定着領域の強化繊維シート１を貼着面１０１、１０２に完全に定着した時点で、強化繊維シート１に付与されている緊張力が一部、即ち、△Ｔ１だけ解放される（図６（ａ））。
【００７３】
緊張力解放は、実施例１の場合と同様に、ジャッキを駆動して所定の速度で、例えば１分間当たり１００〜５００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて所定量の緊張力△Ｔ１を解放する。
【００７４】
次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１の外方に位置して、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の構成を有した、再接着アンカー強化繊維シート１８とされる第２のアンカー定着手段１３ａ２が配置され、この第２のアンカー定着手段１３ａ２により、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同様の方法にて定着領域の強化繊維シート１を貼着面１０１、１０２にしっかりと定着する。次いで、強化繊維シート１に付与されている緊張力を一部、即ち、△Ｔ２だけ解放する。
【００７５】
以後、上記と同様の方法にて、強化繊維シート１に付与されている緊張力Ｔが全て解放されるまで（図６（ｃ）、図３（Ｃ））、即ち、
Ｔ−（△Ｔ１＋△Ｔ２＋・・・・・＋△Ｔｎ）＝０
となるまで、ｎ個のアンカー定着手段１３ａｎを定着領域に設置する。通常、ｎ＝２〜５とされる。
【００７６】
その後、図３（Ｄ）に示すように、強化繊維シート１の有効長領域の両端部を切除する。
【００７７】
斯かる定着方法により、構造物１００に接着された強化繊維シート１の端部応力は、図６（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができる。
【００７８】
従って、本発明によると、コンクリート梁１００の貼着面１０１、１０２に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離防止が強化される。
【００７９】
上記実施例にて、段階的に解放される緊張力Ｔの一部、即ち、△Ｔ１、△Ｔ２、・・・・・、△Ｔｎは異なるものであっても良く、同じとすることもできる。
【００８０】
本発明の作用効果を以下の実験例にて確認した。
【００８１】
実験例１
強化繊維シート１としては、単糸デニールが１．５デニールのモノフィラメントを、約２０００本収束したＰＢＯ繊維２を使用し、このＰＢＯ繊維２を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したＰＢＯ連続繊維シートを使用した。ＰＢＯ連続繊維シート１の厚さは０．１２８ｍｍ（繊維目付２００ｇ／ｍ２）、幅ｗは、３００ｍｍであった。
【００８２】
実施例１にて説明したと同様にして、上記ＰＢＯ連続繊維シート１を一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シート１に緊張力（１５００Ｎ／ｍｍ２）を導入した。
【００８３】
強化繊維シート１を緊張状態に維持した状態で、強化繊維シート１にマトリクス樹脂を塗布し、強化繊維シート１にマトリクス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させた。樹脂含浸量は、５０重量％であった。
【００８４】
樹脂含浸された強化繊維シート１は、バキュームバッグとシール材を用いて、エポキシ樹脂プライマーが塗布されたコンクリート構造物の貼着面１０１に押し付け常温硬化した。
【００８５】
次に、緊張力未解放状態において、強化繊維シート１が接着された樹脂接着領域の端部に定着板１４を接着剤で接着し仮止めを施した。
【００８６】
定着板１４は、幅（Ｗ１）が２００ｍｍ、長さ（Ｌ１）５００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの鋼板を使用した。
【００８７】
次いで、仮止めされた定着板１４に隣接した定着領域に、第１のアンカー定着手段１３ａ１として、定着板１４と同じ寸法形状で、かつ、ボルト穴１５ｂが形成された鋼板とされる定着板１５を設置し、アンカーボルト１６にてコンクリート構造物１００の貼着面１０１に固定した。
【００８８】
定着板１５を固定した後、強化繊維シート１に付与されている緊張力の一部、即ち、△Ｔ＝５００Ｎ／ｍｍ２を、１分間当たり１００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて解放した。
【００８９】
次いで、第１のアンカー定着手段１３ａ１の外方に位置して、第１のアンカー定着手段１３ａ１と同じ構成を有した第２のアンカー定着手段１３ａ２、即ち、定着板１５を設置し、アンカーボルト１６にてコンクリート構造物１００の貼着面１０１に固定した。
【００９０】
そして、強化繊維シート１に付与されている緊張力の一部、即ち、△Ｔ＝５００Ｎ／ｍｍ２を、１分間当たり１００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて解放した。
【００９１】
更に、第２のアンカー定着手段１３ａ２の外方に位置して、第１及び第２のアンカー定着手段１３ａ１、１３ａ２と同じ構成を有した第３のアンカー定着手段１３ａ３、即ち、定着板１５を設置し、アンカーボルト１６にてコンクリート構造物１００の貼着面１０１に固定した。
【００９２】
そして、強化繊維シート１に付与されている残りの緊張力を全て、即ち、
△Ｔ＝５００Ｎ／ｍｍ２を、１分間当たり１００Ｎ／ｍｍ２に相当する定荷重速度にて解放した。
【００９３】
その後、図３（Ｄ）に示すように、強化繊維シート１の有効長領域の両端部を切除した。
【００９４】
このようにして定着された強化繊維シート１の端部応力は、図１（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができ、コンクリート梁１００の貼着面に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離を有効に防止することができた。
【００９５】
実験例２
本実験例では、実験例１で使用した定着板１４、１５の代わりに、強化繊維シート１にて作製した再接着アンカー強化繊維シート１７、１８を使用した以外は実験例１と同様にして強化繊維シート１をコンクリート構造物に緊張接着し、そして、第１、第２及び第３アンカー定着手段１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３により緊張接着された強化繊維シート１の端部の定着を行った。
【００９６】
本実験例においても、強化繊維シート１の端部応力は、図６（ｄ）に示すように、分散化、即ち、段階化され、端部応力集中を著しく低減することができ、コンクリート梁１００の貼着面に接着された強化繊維シート１の両端部の剥離を有効に防止することができた。
【００９７】
上記実施例１、２、実験例１、２では、コンクリート構造物１００の補強に関して説明したが、本発明は、鋼構造物の補強に際しても同様に適用することでき、同様の作用効果を達成し得る。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、構造物表面に接着した強化繊維シートの接着領域に隣接する定着領域の一部を第１のアンカー定着手段にて定着し、強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放し、次いで、第１のアンカー定着手段より外方に位置した定着領域の一部を第２のアンカー定着手段にて定着し、強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、を強化繊維シートに対する緊張力が全て解放されるまでを繰り返し、強化繊維シートの端部応力を分散化する構成とされるので、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことなく、端部応力集中を著しく低減することができ、従って、緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強などを、極めて作業性良く実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の一実施例を説明するための正面図である。
【図２】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図３】本発明に従った緊張接着工法の工程を説明するための模式図である。
【図４】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの一実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の他の実施例を説明するための正面図である。
【図７】本発明に従った緊張接着工法における分散化定着方法の他の実施例を説明するための斜視図である。
【図８】従来のコンクリート構造物の補強方法を説明するための図である。
【図９】補強されたコンクリート構造物の補強構造態様と、端部応力集中との関係を説明するための説明図である。
【図１０】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を低減させたコンクリート構造物の補強構造態様を示す図である。
【図１１】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を低減させたコンクリート構造物の他の補強構造態様を示す図である。
【符号の説明】
１ 強化繊維シート
２ 強化繊維
３ 支持体
４ バラケ止め繊維
１３ａ（１３ａ１〜１３ａｎ） アンカー定着手段
１３ｔ 仮止め手段
１５ 定着板
１６ アンカーボルト
１８ 再接着アンカー強化繊維シート
１００ 構造物
１０１、１０２ 構造物貼着面
Claims (9)
- 樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する緊張接着工法における分散化定着方法において、
（ａ）強化繊維シートを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で、強化繊維シートを構造物の表面に接着剤にて接着する工程、
（ｂ）構造物表面に接着した前記強化繊維シートの接着領域の外方に位置した定着領域の一部を第１のアンカー定着手段にて定着し、前記強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、
（ｃ）前記第１のアンカー定着手段より外方に位置した前記定着領域の一部を第２のアンカー定着手段にて定着し、前記強化繊維シートに対する緊張力の一部を解放する工程、
（ｄ）前記強化繊維シートに対する緊張力が全て解放されるまで前記工程（ｃ）を繰り返す工程、
を有し、前記強化繊維シートの端部応力を分散化することを特徴とする緊張接着工法における分散化定着方法。 - 前記アンカー定着手段は、前記強化繊維シートの長手方向に直交して配置された前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した定着板と、前記強化繊維シートを構造物表面に定着するべく前記定着板を構造物に固定するアンカーボルトとを有することを特徴とする請求項１の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前記定着板は、金属製板或いはＦＲＰ製板とされることを特徴とする請求項２の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前記アンカー定着手段は、前記強化繊維シートの長手方向に直交して配置された前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した再接着アンカー強化繊維シートであり、前記再接着アンカー強化繊維シート、及び、前記再接着アンカー強化繊維シートと接触する領域の前記強化繊維シートを接着剤にて互いに、且つ、構造物表面に接着し、前記強化繊維シート及び前記各再接着アンカー強化繊維シートの接着剤を硬化させることを特徴とする請求項１の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前記再接着アンカー強化繊維シートは、強化繊維が前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項４の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前記再接着アンカー強化繊維シートは、前記強化繊維シートと同じ構成とされることを特徴とする請求項４又は５の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前記強化繊維シートは、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前強化繊維は、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用されることを特徴とする請求項７の緊張接着工法における分散化定着方法。
- 前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の緊張接着工法における分散化定着方法。
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