JP2004332399A

JP2004332399A - 繊維強化樹脂製補強材並びにそれを用いた補強構造及び補強方法

Info

Publication number: JP2004332399A
Application number: JP2003130240A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kimura; 耕三木村; Akishi Saji; 明志佐治; Noriyuki Furuya; 則之古屋
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: JP4020005B2

Abstract

【課題】多種多様な補強工事への対応を可能な汎用性の高い繊維強化樹脂製補強材の提供。
【解決手段】繊維強化樹脂製補強材２に、内部の補強繊維６が樹脂材５で被覆されず、外部に露出されてむき出しの状態にされた繊維露出部１０を設ける。このような繊維露出部１０が設けられることで、繊維強化樹脂製補強材２は、当該繊維露出部１０において折り曲げることができる。当該繊維露出部１０において繊維強化樹脂製補強材２を重ね合わせることができ、これらのことから、多種多様な補強工事に簡単に対応することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ：ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）により形成された繊維強化樹脂製補強材並びにそれを用いた補強構造及び補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物の柱や梁、床、壁などのコンクリート構造部を補強する方法として、繊維強化樹脂（ＦＲＰ：ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）により形成された補強材をコンクリートに設置する方法が知られている（例えば特許文献１や特許文献２等を参照）。繊維強化樹脂は、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などの各種高強度繊維を内部に備えた樹脂であり、特に引張強度が非常に高く、しかも非常に軽量である。このような繊維強化樹脂により形成された補強材は、一般に、補強対象となるコンクリートの表面などに密着して配設されて、応力を負担するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特許３２５８５６９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２０００−５４５６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような補強材にあっては、次のような問題点があった。すなわち、繊維強化樹脂は、強度に優れている反面、非常に硬いことから、現場において折り曲げたりするなどの加工を簡単に行うことが難しかった。このため、繊維強化樹脂製補強材を設置する面の形状に合わせて、予め工場などにおいて所定の形状に成形しておく必要があり、相当な手間と費用を要していた。
そこで、従来から、Ｌ字形状やＵ字形状などの予め所定の形状に成形された補強材が製品として量産化されて提供されている。しかし、ここで提供される補強材は、非常に種類が限られており、現場における多種多様な補強工事に対応するには、あまり十分ではなかった。このため、従来から、現場における様々な補強工事に対応可能な汎用性の高い補強材が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、多種多様な補強工事に対応可能な汎用性の高い繊維強化樹脂製補強材並びにその施工構造及び施工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材にあっては、樹脂材とこの樹脂材の内部に設けられた補強繊維とを有する繊維強化樹脂により形成された補強材であって、前記補強材に前記補強繊維が前記樹脂材から露出した繊維露出部を設けた構成とする。
このような構成にあっては、繊維強化樹脂により形成された補強材に、補強繊維が樹脂材から露出した繊維露出部が設けられることで、当該繊維露出部を通じて適宜折り曲げて施工することができる。これにより、多種多様な補強工事にも簡単に対応することができる。
【０００８】
また、かかる繊維強化樹脂製補強材は、前記繊維露出部が２箇所以上設けられても良い。このように繊維露出部が２箇所以上設けられることで、現場における多種多様な補強工事への対応がより一層簡単になる。
【０００９】
また、本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造にあっては、前述した繊維強化樹脂製補強材が補強対象面上に配設され、当該繊維強化樹脂製補強材の繊維露出部に樹脂が充填された構成とする。このような補強構造にあっては、繊維露出部が樹脂により固められることで、繊維強化樹脂製補強材が補強対象面上において相当な補強性能を発揮することができる。
【００１０】
また、かかる補強構造にあっては、前記繊維強化樹脂製補強材が、前記繊維露出部において相互に重ね合わされて複数配設され、この重ね合わせ部に樹脂が充填されても良い。このように繊維強化樹脂製補強材が繊維露出部において重ね合わされることで、重ね合わせ部における厚さがあまり増さずに済む。
【００１１】
また、かかる補強構造にあっては、前記繊維強化樹脂製補強材が前記繊維露出部において折曲げられて前記補強対象面上に配置されても良い。また、前記繊維強化樹脂製補強材が前記繊維露出部において折り曲げられて補強対象部のコーナー部に沿って配設されても良い。また、前記繊維強化樹脂製補強材が前記繊維露出部において折り曲げられて補強対象部の曲面部に沿って配設されても良い。
【００１２】
また、本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を用いた補強方法にあっては、前述した繊維強化樹脂製補強材を補強対象面上に配設し、その後、配設した前記繊維強化樹脂製補強材の前記繊維露出部に樹脂を充填するようにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材並びにその施工構造及び施工方法の実施の形態について、添付図面を用いて詳しく説明する。図１および図２は、本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材２の一実施形態を示したものであり、図１は繊維強化樹脂製補強材２の斜視図、図２は繊維強化樹脂製補強材２の平面図である。
【００１４】
この繊維強化樹脂製補強材２は、繊維強化樹脂４（ＦＲＰ：ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）により形成された部材である。繊維強化樹脂４は、樹脂材５と、その樹脂材５の内部に設けられた補強繊維６とにより形成されている。補強繊維６は、例えば、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などといった各種高強度繊維などが用いられる。繊維強化樹脂４は、非常に軽量である上、強度、特に引張強度が高く、補強材料として優れている。本実施形態では、この繊維強化樹脂製補強材２が、補強繊維６として例えば炭素繊維を備えるものとする。繊維強化樹脂製補強材２は、図１に示すように、所定の厚みを有する板状に成形され、直線状に長く帯状に形成されている。補強繊維６は、繊維強化樹脂製補強材２の長手方向に沿って延びるように多数配設されている。
【００１５】
本実施形態にかかる繊維強化樹脂製補強材２には、その長手方向中央部に所定長Ｔにわたって繊維露出部１０が設けられている。この繊維露出部１０は、補強繊維６が樹脂材５で被覆されず、外部に露出されてむき出しの状態にされて設けられたものである。所定長Ｔは、施工箇所等に応じて適宜設定される。このように本実施形態にあっては、繊維強化樹脂製補強材２に繊維露出部１０が設けられていることで、繊維強化樹脂製補強材２は、この繊維露出部１０において折り曲げることができるようになっている。つまり、本実施形態では、この繊維露出部１０を通じて繊維強化樹脂製補強材２を例えばＬ字形などの適宜な角度に折り曲げることができる。
【００１６】
図３は、このような繊維強化樹脂製補強材２の製造方法の一例を示したものである。ここでは、まず、図３（ａ）に示すように、繊維強化樹脂製補強材２の内部に設けるべき補強繊維６を多数並べて配置する。ここで配置する補強繊維６は、メッシュなどの織物として構成されていたり、また一方向に揃えて配列された繊維集合体などとして構成されていても良い。次にこのようにして配置された補強繊維６に対して樹脂を含浸させて当該補強繊維６を被覆するように樹脂を板状に一体形成する。その際、図３（ｂ）に示すように、補強繊維６の一部分に樹脂を被覆せずにそのまま残しておくことにより、繊維露出部１０を形成する。このような製造を行うことで、繊維強化樹脂製補強材２に繊維露出部１０を簡単に設けることができる。
【００１７】
次に、繊維強化樹脂製補強材２の施工方法について説明する。図４は、繊維強化樹脂製補強材２をコンクリート２０上に設置する場合の一例について示す。図４（ａ）に示すように、繊維強化樹脂製補強材２をコンクリート２０上に設置する場合、まず、繊維強化樹脂製補強材２をエポキシ樹脂系接着剤等の各種接着剤やその他各種接合材、アンカーボルト等の定着部材などを用いて、図４（ｂ）に示すように、コンクリート２０の表面に接合する。こうして繊維強化樹脂製補強材２をコンクリートに接合した後、接合された繊維強化樹脂製補強材２の繊維露出部１０に、図４（ｃ）に示すように樹脂１２を充填する。ここで充填する樹脂１２は、エポキシ樹脂をはじめその他各種樹脂を用いることができる。樹脂１２は、繊維露出部１０において外部に露出した補強繊維６を被覆するように設けられる。繊維露出部１０に充填された樹脂１２は、硬化して固まると、コンクリートに付着して一体化する。これにより、繊維強化樹脂製補強材２の施工作業を完了する。
【００１８】
さらに本実施形態にかかる繊維強化樹脂製補強材２にあっては、コーナー部に対して設置することができる。図５は、本実施形態の繊維強化樹脂製補強材２をコーナー部２２に設置する場合の一例を示している。繊維強化樹脂製補強材２をコーナー部２２に設置する場合には、図５（ａ）に示すように、繊維強化樹脂製補強材２を繊維露出部１０において折り曲げて、当該繊維露出部１０がコーナー部２２の稜部２２ａに位置するように、繊維強化樹脂製補強材２を設置する。このとき、同図に示すように、コーナー部２２の稜部２２ａに対して予めＲをつける等して面取りを施しておく。これは、繊維強化樹脂製補強材２の補強繊維６が、引張には強いが、せん断には弱いため、コーナー部２２の稜部２２ａが尖ったままであると、補強繊維６が稜部２２ａに接触して切断されてしまう虞があるからである。コーナー部２２の稜部２２ａを予め面取りしておければ、補強繊維６の破断を可及的に防止することができる。また、この他に、繊維強化樹脂製補強材２の設置面に対して、当該繊維強化樹脂製補強材２との接着が良好に行えるように下地処理を行うと良い。繊維強化樹脂製補強材２は、コンクリート２０の表面に、エポキシ樹脂系接着剤等の各種接着剤やその他各種接合材、アンカーボルト等の定着部材などを用いて接合する。
【００１９】
図５（ｂ）は、繊維強化樹脂製補強材２が設置された状態を示す。このように繊維強化樹脂製補強材２を繊維露出部１０において折り曲げることで、コーナー部２２に簡単に設置することができる。次に、図５（ｃ）に示すように、繊維露出部１０にエポキシ樹脂などの樹脂１２を充填して補強繊維６を被覆する。そして、樹脂１２を硬化させてコンクリートに付着して、施工作業を完了する。
【００２０】
図６は、繊維強化樹脂製補強材２によりコンクリート壁部やコンクリート柱部などのコンクリート構造部のコーナー部２２を補強した場合の一例を示したものである。ここでは、繊維強化樹脂製補強材２が、コンクリート構造部２４のコーナー部２２に沿って相互に間隔をあけて複数並んで配列されている。このようにコンクリート構造部のコーナー部２２に沿って繊維強化樹脂製補強材２を複数並べて配置することで、コンクリート構造部２４のコーナー部２２を十分補強することができる。
【００２１】
図７は、繊維強化樹脂製補強材２の他の施工例を示したものである。ここでは、同図に示すように、繊維強化樹脂製補強材２を繊維露出部で重ね合わせて配置する場合を示している。図７（ａ）は、繊維強化樹脂製補強材２を２本、略十字状に配置した場合を示し、図７（ｂ）は、繊維強化樹脂製補強材２を４本、放射状に配置した場合を示している。このように本実施形態の繊維強化樹脂製補強材２では、繊維露出部１０が形成されているため、この繊維露出部１０を通じて繊維強化樹脂製補強材２を相互に重ね合わせても、その重ね合わせ部における厚さが大幅に増えることはなく、繊維強化樹脂製補強材２を良好に交差した状態で配置することができる。その後、繊維強化樹脂製補強材２が交差した部分、即ち両繊維強化樹脂製補強材２の繊維露出部１０には、樹脂１２が充填されて施工作業が完了する。
【００２２】
図８は、繊維強化樹脂製補強材２により円筒状の構造部２６を補強する場合の一例を示したものである。円筒状の構造部２６としては、例えば、円筒状の柱部や壁部、それに煙突などの塔状構造物などがある。このような構造部２６に設置される場合、繊維強化樹脂製補強材２には、繊維露出部が２箇所以上設けられ、円筒状の構造部２６の外周部２６ａに沿って折り曲げられる。図８の例では、繊維露出部１０が繊維強化樹脂製補強材２の長手方向に沿って所定の間隔おきに設けられ、円筒状の構造部２６を囲繞するように環状に配置されているが、これに限らず、繊維強化樹脂製補強材２を円筒状の構造部２６の外周部２６ａに螺旋状に巻き付けても良い。
【００２３】
図９は、コンクリート構造部２８に設けられた開口部３０を繊維強化樹脂製補強材２により補強する場合の一例を示したものである。開口部３０としては、壁部や梁部、床部などに貫通して設けられた配管用の孔部などがある。図９の例では、開口部３０の周囲に繊維強化樹脂製補強材２を４本配置している。なお、ここでも、繊維強化樹脂製補強材２は、エポキシ樹脂系接着剤等の各種接着剤やその他各種接合材、アンカーボルト等の定着部材などによりコンクリート構造部の表面に接合される。繊維強化樹脂製補強材２としては、繊維露出部１０が２箇所設けられたものを使用し、これら２箇所の繊維露出部１０で折り曲げて略Ｓ字状に配置する。各繊維強化樹脂製補強材２は、２つの折曲部１４ａ、１４ｂのうちの一方の折曲部１４ａが開口部３０の縁部に沿うように各々配置され、４本の繊維強化樹脂製補強材２で開口部３０の周囲全体を取り囲んでいる。各折曲部１４ａ、１４ｂ、即ち繊維露出部１０には、それぞれ樹脂１２が充填されて、各繊維強化樹脂製補強材２にそれぞれ一体化されている。このように繊維強化樹脂製補強材２が繊維露出部１０を通じて折曲げ可能に形成されていることで、コンクリート構造部２８の開口部３０に対してスムーズに補強を行うことができる。
【００２４】
図１０は、コンクリート構造部２８の開口部３０の他の補強例を示したものである。ここでは、同図に示すように、コンクリート構造部２８の開口部３０の周囲に、当該開口部３０を取り囲むように略Ｓ字状の溝部３２を２本形成する。２本の溝部３２は、相互間に開口部３０を挟み込むように並列に配置されている。
各溝部３２は、それぞれ、繊維強化樹脂製補強材２の幅寸法に相当する深さと、繊維強化樹脂製補強材２の厚さ寸法に相当する幅とを有し、各溝部３２にはそれぞれ繊維強化樹脂製補強材２が差し込まれるようになっている。繊維強化樹脂製補強材２には、略Ｓ字状の溝部３２の各折曲部３２ａ、３２ｂに対応してそれぞれ繊維露出部１０が２箇所設けられる。各溝部３２にそれぞれエポキシ樹脂系接着剤等の各種接着剤が充填された後、各繊維強化樹脂製補強材２が各溝部３２に各々差し込まれて固着される。このようにコンクリート構造部２８に溝部３２を形成すれば、簡単に繊維強化樹脂製補強材２を固着することができる。
【００２５】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、コンクリート構造部２８の開口部３０の他の補強例を示したものである。図１１（ａ）は、コンクリート構造部２８の開口部３０の周囲に、当該開口部３０を取り囲むように略六角形状に環状の溝部３４を形成し、当該溝部３４に沿って繊維強化樹脂製補強材２を差し込んで配設する補強例を示している。また、図１１（ｂ）は、コンクリート構造部２８の開口部３０の周囲に、当該開口部３０を取り囲むように略八角形状に環状の溝部３６を形成し、当該溝部３６に沿って繊維強化樹脂製補強材２を差し込んで配設する補強例を示している。このようにコンクリート構造部２８の開口部３０の周囲を取り囲むように環状の溝部３４、３６を形成して、当該溝部３４、３６に繊維強化樹脂製補強材２を差し込んで補強を行うようにしても良い。なお、環状の溝部の形状は、前述した略六角形状や略八角形状に限らず、その他の形状、例えば、略四角形状や円形状、楕円形状等であっても良い。
【００２６】
図１２は、繊維強化樹脂製補強材２の他の施工方法を示したものである。ここでは、図１２（ａ）に示すように、繊維強化樹脂製補強材２の繊維露出部１０にむき出しとなった補強繊維６を、図１２（ｂ）に示すように絞り、さらに図１２（ｃ）に示すように樹脂４により被覆された部分を相対的に回転させて補強繊維６をねじる。これによって、補強繊維６を簡易的に束ねることができ、繊維強化樹脂製補強材２を繊維露出部１０を通じて折り曲げたときに、補強繊維６に撓みが生じるのを防止することができる。
【００２７】
図１３および図１４は、コンクリート壁部４０に設けられた開口部４２を繊維強化樹脂製補強材２により補強する場合の一例を示したものである。図１３は、補強されるコンクリート壁部４０の正面図であり、図１４は、図１３中のＡ−Ａ’線で切断したときの矢視断面図である。ここで、コンクリート壁部４０は、その上下に配設されたコンクリート梁部４４と、その左右に配設されたコンクリート柱部４６とにより取り囲まれて構築されている。開口部４２はそのコンクリート壁部４０の中央部に設けられている。本実施形態では、図１３に示すように、繊維強化樹脂製補強材２を開口部４２からコンクリート柱部４６にかけてコンクリート壁部４０の表裏両側に沿って配設する。繊維強化樹脂製補強材２には、図１４に示すように、繊維露出部１０が２箇所設けられ、各繊維露出部１０がそれぞれ開口部４２のコーナー部に対応して形成される。これにより、繊維強化樹脂製補強材２を、コンクリート壁部４０を表裏両側から挟み込むようにコの字形に配置することができる。繊維強化樹脂製補強材２は、図１３に示すように、開口部４２の縁部に沿って相互に間隔をあけつつ平行に配置される。
【００２８】
このように繊維強化樹脂製補強材２に繊維露出部１２が設けられ、当該繊維露出部１２を介して繊維強化樹脂製補強材２が折曲げ可能に形成されることで、コンクリート壁部４０の開口部４２に対して簡単に補強を行うことができる。
【００２９】
以上各種実施形態で説明したように、繊維強化樹脂製補強材２に繊維露出部１０を設けたことで、当該繊維露出部１０において繊維強化樹脂製補強材２を折曲げることができる。これにより、予め工場などにおいて所定の形状に成形しなくても、現場における多種多様な補強工事にも簡単に対応することができる。
【００３０】
特に繊維強化樹脂製補強材２を相互に交差させて配設したり、また円筒状の構造部等に設けられた曲面部に対しても、簡単に配設することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、繊維強化樹脂製補強材を現場において適宜折り曲げて施工することができ、これにより、現場における多種多様な補強工事にも簡単に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材の一実施形態を示した斜視図である。
【図２】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材の一実施形態を示した平面図である。
【図３】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材の製造方法の一例を説明するための説明図である。
【図４】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造及び補強方法の一例を説明するための説明図である。
【図５】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造及び補強方法の他の例を説明するための説明図である。
【図６】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を補強対象部のコーナー部に配設したときの一実施形態を示した斜視図である。
【図７】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を相互に重ね合わせて配設したときの一実施形態を示した平面図である。
【図８】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を補強対象部の曲面部に配設したときの一実施形態を示した斜視図である。
【図９】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を開口部に配設したときの一実施形態を示す平面図である。
【図１０】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を開口部に配設したときの他の実施形態を示す平面図である。
【図１１】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を開口部に配設したときの他の実施形態を示す平面図である。
【図１２】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材を用いた他の補強構造及び補強方法を説明するための説明図である。
【図１３】本発明にかかる繊維強化樹脂製補強材によりコンクリート壁部に設けられた開口部を補強する場合の一例を示した正面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ’線で切断したときの矢視断面図である。
【符号の説明】
２繊維強化樹脂製補強材
４繊維強化樹脂
５樹脂材
６補強繊維
１０繊維露出部
１２樹脂
１４ａ、１４ｂ折曲部
２０コンクリート
２２コーナー部
２６円筒状構造部
３０開口部
３２溝部
３４、３６環状の溝部
３２ａ、３２ｂ折曲部
４０コンクリート壁部
４２開口部

Claims

樹脂材とこの樹脂材の内部に設けられた補強繊維とを有する繊維強化樹脂により形成された補強材であって、
前記補強材に前記補強繊維が前記樹脂材から露出した繊維露出部を設けたことを特徴とする繊維強化樹脂製補強材。
前記繊維露出部が２箇所以上設けられたことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂製補強材。
請求項１または２に記載の繊維強化樹脂製補強材が補強対象面上に配設され、当該繊維強化樹脂製補強材の前記繊維露出部に樹脂が充填されたことを特徴とする繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造。
前記繊維強化樹脂製補強材が、前記繊維露出部において相互に重ね合わされて複数配設され、この重ね合わせ部に樹脂が充填されたことを特徴とする請求項３に記載の繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造。
前記繊維強化樹脂製補強材が前記繊維露出部において折曲げられて前記補強対象面上に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造。
前記繊維強化樹脂製補強材が前記繊維露出部において折り曲げられて補強対象部のコーナー部に沿って配設されたことを特徴とする請求項５に記載の繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造。
前記繊維強化樹脂製補強材が前記繊維露出部において折り曲げられて補強対象部の曲面部に沿って配設されたことを特徴とする請求項５に記載の繊維強化樹脂製補強材を用いた補強構造。
請求項１または２に記載の繊維強化樹脂製補強材を補強対象面上に配設し、その後、配設した前記繊維強化樹脂製補強材の前記繊維露出部に樹脂を充填することを特徴とする繊維強化樹脂製補強材を用いた補強方法。