JP2012207519A - 補強材及び補強構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】柱10の柱頂部11の表面を被覆するように柱10に対して一体に設けられて柱頂部11を補強する補強材1であって、ポリウレア樹脂からなる樹脂補強層2が備えられ、樹脂補強層2に、不燃性または難燃性を有する液状、粉状、粒状或いは破砕片状の混入材4が混入されている。
【選択図】図2
Description
また、仮に大地震や大衝撃によってコンクリート構造体が破壊されると、内部の鉄筋が破断していなくても破壊されたコンクリート片が崩れ落ちて被害が甚大となる。
また、上記した従来の剥離防止構造における補強層では、ポリウレア樹脂の耐火性が低いので、建築物や可燃物がある箇所への適用はできないという問題がある。
また、仮に、構造体の変形が塑性域に達して構造体が破壊されても上記樹脂補強層によって構造体が保持されるので、構造体の破壊片の一体性が確保され、構造体の破壊片の崩落が防止される。
さらに、不燃性または難燃性を有する液状、粉状、粒状或いは破砕片状の混入材が上記した樹脂補強層に混入されているため、当該樹脂補強層は難燃性を持ち、補強構造の耐火性能が向上する。
これにより、アンカー部を介して補強材が構造体に固定されるので、補強材と構造体との一体性が向上し、補強材が補強部位の表面から剥がれにくくなる。
これにより、耐火被覆によって補強構造の耐火性能がさらに向上する。
これにより、構造体の壁状部分が補強材によって包み込まれた状態となるため、形状保持の効果が発揮され、壁状構造物の面内せん断、および面外せん断に抵抗する補強構造となり、ひび割れの進展を防止することができる。
この場合、梁の3面(両側面と下面)が補強材によって包み込まれた状態となるため、形状保持の効果が発揮され、梁の曲げ、軸力およびせん断に抵抗する補強構造となり、ひび割れの進展を防止することができる。
この場合、柱の周面が補強材によって包み込まれた状態となるため、形状保持の効果が発揮され、柱の曲げ、軸力およびせん断に抵抗する補強構造となり、ひび割れの進展を防止することができる。
しかも、補強塗膜は変形抵抗を有しているので、構造物の躯体に衝撃が加わって撓み変形したときに、補強塗膜の変形抵抗力によって躯体を元の形状に戻す力が働く。その結果、躯体は、一旦大きく撓み変形した後に若干戻され、最終的な変形量が小さく抑えられる。
これにより、構造体の壁状部分が補強塗膜によって包み込まれた状態となり、その効果(ラッピング効果)により、上記した形状保持がより効果的に発揮される。つまり、壁状構造物の面内せん断、および面外せん断に抵抗する補強構造となり、ひび割れの進展を防止することができる。
この場合、梁の3面(両側面と下面)が補強塗膜によって包み込まれた状態となり、その効果(ラッピング効果)により、上記した形状保持がより効果的に発揮される。つまり、梁の曲げ、軸力およびせん断に抵抗する補強構造となり、ひび割れの進展を防止することができる。
この場合、柱の周面が補強塗膜によって包み込まれた状態となり、その効果(ラッピング効果)により、上記した形状保持がより効果的に発揮される。つまり、柱の曲げ、軸力およびせん断に抵抗する補強構造となり、ひび割れの進展を防止することができる。
また、仮に、大地震や大衝撃によって構造体が破壊されても補強材によって構造体の破壊片の崩落が防止されるので、被害を小さく抑えることができる。さらに、補強構造の耐火性能が向上するので、建築物や可燃物がある箇所にも適用することができる。
まず、第1の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、図1に示すように、柱10(構造体)を補強する補強材1及び補強構造について説明する。
なお、樹脂補強層2の厚さ寸法Dは、2mm以上であることが好ましい。
例えば、混入材4としてガラス片やガラス繊維、ガラスフリット等が樹脂補強層2に分散した状態で混合されている。なお、混入材4としては、ガラス以外の不燃材料を用いることができ、例えばコンクリート、煉瓦、瓦、石綿スレート、鉄鋼、アルミニウム、モルタル、漆喰等を用いることができる。また、難燃材として液状のトリス(β−クロロプロピル)ホスフェート(略称TCPP)をポリウレア樹脂に対して10%程度イソシアネートに添加混入し固化させることでもよい。
また、混入材4は、ポリウレア樹脂に分散して混合される粉状、粒状或いは破砕片状の物質であり、混入材4の大きさ(最大粒径)は、0.1mm〜2mmであることが好ましい。
なお、プライマーの塗布は省略することも可能であり、或いは、樹脂補強層2と柱頂部11との付着性を高めるために柱頂部11の表面を斫って凸凹に加工してもよい。
また、上記したポリウレア樹脂からなる樹脂補強層2は吹き付けや塗布によって形成されるので、容易に施工することができる。
さらに、混入材4としてリサイクルガラス片を用いることで、均質で良質な補強材1を安価に形成することができる。なお、ポリウレア樹脂に不燃性材料または難燃性材料を混入する方法については、液状の不燃性材料または難燃性材料であれば、構造体表面に吹付け等で塗布被覆する前の液状のポリウレア樹脂に直接添加する方法、粉状、粒状あるいは破砕片状であれば、ポリウレア樹脂を構造体表面に被覆する際に、略同時に別途の吹付け機でポリウレア樹脂表面に吹付ける方法等が考えられる。
次に、第2の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、図3に示すように、防液堤110(構造体)を補強する補強構造について説明する。
防液堤110は、沿岸に設置された貯油タンクから貯留液が漏出したときに貯留液の流出を防ぐための鉄筋コンクリート造の構造体であり、貯油タンクの外周を囲うように環状に形成されている。この防液堤110の概略構成としては、地中に埋設された耐圧盤113と、その耐圧盤113の上面に立設されて地表面から地上に立ち上げられた周壁部114と、を備えている。
次に、第3の実施の形態について説明する。
本実施の形態では、図4に示すように、側壁121を有する建物120(構造体)の補強部位(ここでは側壁121)の表面に樹脂製の補強塗膜6(補強材)を被覆することで、建物120の側壁121を補強する補強構造について説明する。
そして、側壁121に被覆される補強塗膜6は、壁を形成する2面(内面121aおよび外面121b)のそれぞれに所定の塗布厚(例えば暑さ寸法で4mm)をもって被覆されている。
しかも、補強塗膜6は変形抵抗を有しているので、側壁121の躯体に衝撃が加わって撓み変形したときに、補強塗膜6の変形抵抗力によって躯体を元の形状に戻す力が働く。その結果、躯体は、一旦大きく撓み変形した後に若干戻され、最終的な変形量が小さく抑えられる。
実施例1では、矩形断面の鉄筋コンクリート製の梁材を試験体に使用し、その梁材の表面にポリウレア樹脂を塗布しない試験体4と、ポリウレア樹脂を塗布した試験体1、2、3とに対して載荷装置を使用した衝撃曲げ試験を行い、ポリウレア樹脂の塗布状況を変えた試験体1〜4の変形状態(亀裂や剥離)を確認した。
各試験体1〜4の梁材は、縦100mm×横120mmで長さ寸法が1200mmの6面を有する構造体であり、4週強度で25N/mm2のコンクリートを使用している。さらに、試験体1〜3の内部にD13(芯被り35mm)、せん断補強筋D6を使用している。そして、載荷条件としては、試験体1〜4を長さ方向を水平方向に向けて配置し、試験体1〜4の長さ方向の中心部に対して30kNの荷重を準静的な0.0001m/sの速度で載荷を付与した。
図6に示すように、試験体1の場合には、変形量δが略40mmで破壊し、その破壊箇所においてコンクリート片が生じた。
上下2面にポリウレア樹脂2mmを塗布した試験体3の場合は、変形量δが略60mmで破壊しているが、ポリウレア樹脂を塗布しない試験体4の場合よりはじん性が高い、つまり拘束効果(ラッピング効果)を有し、一定の形状保持効果があることが確認された。
また、梁材の表面全周(6面)にポリウレア樹脂を塗布した試験体1、2においては、降伏後(図6の降伏点P1より右側)でも30kNの荷重が維持されていることが確認できることから、ラッピング効果が大きく、形状保持効果が高いことがわかる。
次に、実施例2では、上記実施例1における梁材の6面に塗布厚2mmでポリウレア樹脂を塗布し、衝撃曲げ試験で載荷速度を変えた試験を行い、変形状態(亀裂や剥離)を確認した。
第1試験T1は4m/s(高速)の載荷速度とし、第2試験T2は0.5〜1m/s(中速)の載荷速度とし、第3試験T3は0.1〜0.5m/s(低速)の載荷速度とし、第4試験T4は0.0001m/s(準静的速度)の載荷速度とした。
図7に示すように、各試験T1〜T4ともに降伏後でも準静的最大荷重が維持されていることがわかる。このことから、ポリウレア樹脂を梁材の6面全体にわたって塗布する場合には、載荷速度にかかわらず、準静的最大荷重が維持されることを確認することができる。このとき、梁材の試験体は大きく変形し、約5度程度の角度で屈曲していたが、コンクリート片が生じることもなく、梁材としての形状が保持されていた。このように、ポリウレア樹脂を塗布した梁材は、衝撃や持続的な加力に対して有効であり、コンクリート片の発生を防ぐことができることが確認できた。
例えば、上記した実施の形態では、混入材4としてガラス等の不燃材料を用いているが、本発明は、樹脂補強層に混入させる混入材として、例えば木毛セメント板や石膏ボード等の準不燃材料を用いることも可能であり、また、例えば難燃合板、難燃繊維板、難燃プラスチック板等の難燃材料を用いることも可能である。さらに、これら不燃材料、準不燃材料及び難燃材料を適宜組み合わせて用いることも可能である。
また、上記した実施の形態では、補強材1が樹脂補強層2のみからなる単層構造になっているが、本発明は、樹脂補強層2の表面や裏面に他の層を積層させた複数構造にすることも可能である。
さらに、水中に設けられる既設の構造物の表面に対して補強塗膜を施すことも可能である。
ところで、本発明においてアンカー部5が備えられている場合には、ポリウレア樹脂に不燃性を有する混入材が混入されておらず、また、耐火被覆が備えられていなくても、耐火性を必要としないときは補強構造として有効である。
さらに、本発明に関連した参考例を簡単に記す。本発明では構造体表面にポリウレア樹脂を被覆するようにしたものであるが、構造体表面ではなく、構造体内部に配設するようにしてもよい。例えば、棒状のゴム体の外側面にポリウレア樹脂を被覆し、その被覆されたゴム体を構造体内部に補強材として埋設することでもよい。
2 樹脂補強層
3 耐火被覆
4 混入材
5 アンカー部
6 補強塗膜(補強材)
10 柱(構造体)
11 柱頂部(補強部位)
12 溝部
110 防液堤(構造体)
111 下端部(補強部位)
120 建物(構造体)
121 側壁(補強部位)
Claims (11)
- 構造体の補強部位の表面を被覆するように前記構造体に対して一体に設けられて前記補強部位を補強する補強材であって、
ポリウレア樹脂からなる樹脂補強層が備えられ、
該樹脂補強層に、不燃性または難燃性を有する液状、粉状、粒状或いは破砕片状の混入材が混入されていることを特徴とする補強材。 - 構造体の補強部位の表面を被覆するように補強材を前記構造体に対して一体に設けて前記補強部位を補強する補強構造であって、
前記補強材に、ポリウレア樹脂からなる樹脂補強層が備えられ、
該樹脂補強層に、不燃性または難燃性を有する液状、粉状、粒状或いは破砕片状の混入材が混入されていることを特徴とする補強構造。 - 請求項2に記載された補強構造において、
前記補強部位内に定着するアンカー部が備えられ、
該アンカー部は、前記補強部位の表面に形成された溝部及び孔部のうちの少なくとも一方に前記ポリウレア樹脂が充填されることで前記樹脂補強層と一体に形成されていることを特徴とする補強構造。 - 構造体の補強部位の表面を被覆するように補強材を前記構造体に対して一体に設けて前記補強部位を補強する補強構造であって、
前記補強材に、ポリウレア樹脂からなる樹脂補強層が備えられると共に、前記補強材を被覆する耐火被覆が備えられていることを特徴とする補強構造。 - 前記構造体は、壁状をなし、少なくとも壁の表裏面が前記補強材によって被覆されていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の補強構造。
- 前記構造体は、少なくとも両側面と下面との3面が前記補強材によって被覆された梁であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の補強構造。
- 前記構造体は、周面が前記補強材によって被覆された柱であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の補強構造。
- 構造体の補強部位の表面に補強材を被覆することで、前記構造体に対して一体に設けて前記補強部位を補強する補強構造であって、
前記補強材は、イソシアネートと、ポリオール及びアミンのうちの少なくとも一方からなる硬化剤と、の化学反応により形成された化合物からなる樹脂製の補強塗膜であることを特徴とする補強構造。 - 前記構造体は、壁状をなし、少なくとも壁の表裏面が前記補強塗膜によって被覆されていることを特徴とする請求項8に記載の補強構造。
- 前記構造体は、少なくとも両側面と下面との3面が前記補強塗膜によって被覆された梁であることを特徴とする請求項8に記載の補強構造。
- 前記構造体は、周面が前記補強塗膜によって被覆された柱であることを特徴とする請求項8に記載の補強構造。
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