JP2013068065A - コンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
強化繊維を含む繊維シート1を接着して一体化するコンクリート構造物100の補強方法において、繊維シート1は、弾性層104を介してコンクリート構造物100の表面上に接着され、弾性層104を形成する弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、繊維シート1の有効付着長が200mm以上である。
【選択図】図7
Description
前記繊維シートは、弾性層を介してコンクリート構造物の表面上に接着され、
前記弾性層を形成する弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が200mm以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。
(a)前記コンクリート構造物の表面にプライマーを塗布した後、弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
(b)前記弾性層が形成された前記コンクリート構造物の表面に前記繊維シートを接着剤にて接着する工程と、
を有し、
前記弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が200mm以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。
(a)樹脂含浸され、硬化された前記繊維シートの表面に弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
(b)前記弾性層を介して前記繊維シートをコンクリート構造物の表面に接着剤にて接着する工程と、
を有し、
前記弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が200mm以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。
(i)主剤:主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤等を含むものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分としてアミン類を含み、主剤のエポキシ樹脂:硬化剤の各々のアミン当量比は1:1である。
組成とされる。
(i)主剤:イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
組成とされる。
前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
(i)主剤:イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
組成とされることを特徴とするコンクリート構造物補強用弾性層形成材が提供される。
前記コンクリート構造物の表面に弾性樹脂にて形成された、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、繊維シートの有効付着長が200mm以上である弾性層を介して、樹脂含浸された繊維シート層が接着剤にて一体に接着されたことを特徴とするコンクリート構造物の補強構造体が提供される。前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤である。また、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
(i)主剤:イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミン含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
組成とされる。
(a)コンクリート構造物100の表面にプライマー103を塗布した後、弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層104を形成する工程と、
(b)弾性層104が形成されたコンクリート構造物100の表面に繊維シート1を接着剤105にて接着する工程と、
を有し、
弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、繊維シート1の有効付着長が200mm以上である構成にある。
(a)樹脂105aが含浸され、硬化された繊維シート1の表面に弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層104を形成する工程と、
(b)弾性層104を介して繊維シート1をコンクリート構造物100の表面に接着剤105にて接着する工程と、
を有し、
弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、繊維シート1の有効付着長が200mm以上である構成にある。
次に、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材の第一の実施例について説明する。
本発明においては種々の形態の繊維シート1を使用することができる。繊維シート1の実施例を具体的に具体例1〜3として説明するが、本発明で使用する繊維シート1の形態は、これら具体例に示すものに限定されるものではない。
図2に、本発明にて使用することのできる繊維シート1の一実施例を示す。繊維シート1は、連続した強化繊維fを一方向に引き揃えてシート状に構成される樹脂未含浸の繊維シート1Aとされる。
また、繊維シート1は、図3に示すように、連続した複数の強化繊維fを一方向に引き揃えた強化繊維シート1、例えば、図2に示すような繊維シート1Aに樹脂Reを含浸し、前記樹脂が硬化された繊維シート(所謂、FRP板)1Bとすることもできる。勿論、この繊維シート1Bは、一方向或いは複数方向に繊維が配列した単層或いは複数層から成る板厚0.5〜10mm程度のFRP板とすることもできる。
更には、図4及び図5に示すように、繊維シート1としては、マトリクス樹脂Rが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材2を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材2を互いに線材固定材3にて固定した繊維シート1Cを使用することもできる。
次に、図7を参照して、コンクリート構造物の補強方法について説明する。本発明によれば、前述のようにして製造された繊維シート1を用いて、コンクリート構造物の補強が行われる。
図7(a)、(b)に示すように、コンクリート構造物100の被補強面(即ち、被接着面)101の脆弱部101aを、ディスクサンダー、サンドブラスト、スチールショットブラスト、ウォータージェットなどの研削手段50により除去し、コンクリート構造物100の被接着面101から表面脆弱層を除去した面102となるように下地処理をする。
下地処理した面102にプライマー103を塗布する(図7(c))。プライマー103としては、ウレタン樹脂プライマーなどのウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、及び、MMA樹脂系など、弾性層104(図7(d))と被補強コンクリート構造物100の材質に合わせて適宜選定される。
(i)主剤は、トリレンジイソシアネートを主成分とするプレポリマーに粘度調整のための各種溶剤、接着及び含浸を良好にさせるための添加剤を含むものとする。
(ii)硬化剤は、エポキシポリオールを主成分とし、充填剤、破泡剤、着色剤、粘度調整のため溶剤等を含むものとする。
(iii)ここで、上記2液(主剤、硬化剤)が混合され、塗布、使用され、主剤、硬化剤の硬化反応後、20〜30%の残存ヒドロキシ基を有するように調整する。
組成とされる。
下地処理した面102にポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤などの弾性樹脂を、本実施例ではポリウレア樹脂パテ剤104を所要の厚さ(T)にて塗布し、反応硬化させて、弾性層104を形成する(図7(d))。塗布厚さ(T)は、被接着面102の表面の凹凸、繊維シート1の厚さTに応じて適宜設定されるが、一般にT=0.2〜10mm程度とされる。また、通常、ポリウレア樹脂パテ剤104は、被接着面102の全域に塗布されるが、場合によっては、部分的であっても良い。
(i)主剤:イソシアネート(例えば、4,−4’ジフェニルメタンジイソシアネート)を反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミン(例えば、アミン価80〜90)含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。更には、硬化促進剤としてp−トルエンスルホン酸塩を含むこともできる。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
図7(e)、(f)に示すように、ポリウレア樹脂パテ剤が硬化し、弾性層104が形成されると、この弾性層104の上に接着剤105を塗布し、この面に、繊維シート1を押し付けて補強対象コンクリート構造物100の表面102に弾性層104を介して接着する。
(i)主剤:主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤を含むものを使用する。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、特に、靭性付与のためのゴム変性エポキシ樹脂とすることができ、更に、反応性希釈剤及び搖変剤を用途に応じて添加しても良い。
(ii)硬化剤:主成分としてアミン類を含み、必要に応じて、硬化促進剤を含み、添加剤として着色剤を含むものを使用し、主剤のエピクロルヒドリン:硬化剤のアミン当量比は1:1である。アミン類は、例えば、メタキシレンジアミン及びイソホロンジアミンを含む脂肪族アミンとすることができる。
本実験例では、図9に示すように、繊維シート1を使用して、接着工法に従ってコンクリート構造物100としてのRC梁供試体100Tを補強し、定着強度、曲げ強度(耐力)及び靭性を見るための曲げ試験を行った。また、本実験例では、繊維シート1としては、図4を参照して具体例3として説明した構成の繊維シート1Cであった。
実験供試体100Tの形状、寸法、配筋及び載荷状況を図9(a)、(b)、(c)に示す。供試体100Tは、長さ(L0)が2200mm、幅(W0)が200mm、高さ(H0)が300mmとされ、内部には図示するように供試体100Tの下面に隣接して主鉄筋D19が、また、上面に隣接して主鉄筋D13が配置され、主鉄筋D19、D13を取り巻いて鉄筋(スターラップ)D13が配筋された。
繊維シート1としては、図4を参照して説明した構成の繊維シート(ストランドシート)1C(新日鉄マテリアルズ株式会社製:商品名(FSS-HT600(高強度型))を使用した。目付量は、600g/m2である。
弾性係数:245kN/mm2
引張強度:3400N/mm2
破断伸度:1.5%
設計厚:0.333mm
先ず、本実験例では、供試体100Tの下面をショットブラストにて研掃し、適度の粗面とした。この供試体100Tの表面102上に上記組成の「コンクリート面用プライマー」103を0.15kg/m2塗布した。
本実験例では、実験例1で使用した繊維シート1を、上記説明したと同様の接着工法に従ってコンクリート構造物供試体100Tに接着し、付着試験を行った。
コンクリート構造物と繊維シート1との付着試験は、JSCE−543−2000に準拠するものとする。実験供試体100Tの概略を図11(a)、(b)、(c)に示す。
本実験例では、弾性層を形成する弾性樹脂としては、実験例1、2で使用したポリウレア樹脂パテ剤及びウレアウレタン樹脂パテ剤と、比較例としてのエポキシ樹脂パテ剤とを使用した場合のコンクリート構造物に対するひび割れ追従性について実験を行った。
試験体としてのスレート板は、セメントと繊維を水で混合した後、丸網式抄造機(ウェットマシン)を用いて紙すきと同じ原理ですき取り、型板に載せプレス成型の後、養生を行って製品化されている日本テストパネル株式会社製「JISA5430(FB)」(商品名)を使用した。
試験体を引張試験機(インストロン55R1185型万能試験機)に固定し、5mm/minの等速度で引張り、荷重−変位曲線を得た。
次に、図15を参照して、本発明のコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体の第二の実施例について説明する。実施例1においては、本発明のコンクリート構造物の補強方法は、コンクリート構造物100の表面にポリウレア樹脂パテ剤104を塗布して硬化させ弾性層を形成し、その後、弾性層104が形成されたコンクリート構造物100の表面に繊維シート1を接着剤105にて接着するものであった。
図15(a)、(b)に示すように、コンクリート構造物100の被補強面(即ち、被接着面)101の脆弱部101aを、ディスクサンダー、サンドブラスト、スチールショットブラスト、ウォータージェットなどの研削手段50により除去し、コンクリート構造物100の被接着面101から表面脆弱層を除去した面102となるように下地処理をする。
下地処理した面102にプライマー103を塗布する(図15(c))。プライマー103としては、ウレタン樹脂系に限ることなくエポキシ樹脂系及びMMA樹脂系など、樹脂105と被補強コンクリート構造物100の材質に合わせて適宜選定される。勿論、実施例1で説明した上記組成の「コンクリート面用プライマー」とすることができる。
一方、繊維シート1としては、実施例1で使用したと同様の上記具体例3で説明した、マトリクス樹脂Rが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材2を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材2を互いに線材固定材3にて固定した繊維シート1Cを使用することができる。更に、本実施例では、繊維シート1には、マトリクス樹脂105aが含浸され、硬化される。
図15(d)に示すように、ポリウレア樹脂パテ剤が硬化し、繊維シート1に弾性層104が形成されると、プライマー103を塗布したコンクリート構造物100の表面102に接着剤105を塗布し、この面に、繊維シート1の弾性層104を押し付けて繊維シート1を補強対象コンクリート構造物100の表面102に弾性層104を介して接着する。
2 繊維強化プラスチック線材
3 線材固定材(横糸、メッシュ支持体シート、可撓性帯材)
100 コンクリート構造物
100T コンクリート構造物供試体(実験供試体)
103 プライマー
104 弾性層
105 接着剤
106 繊維シート層
200 補強構造体
Claims (17)
- 強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
前記繊維シートは、弾性層を介してコンクリート構造物の表面上に接着され、
前記弾性層を形成する弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が200mm以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。 - 強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
(a)前記コンクリート構造物の表面にプライマーを塗布した後、弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
(b)前記弾性層が形成された前記コンクリート構造物の表面に前記繊維シートを接着剤にて接着する工程と、
を有し、
前記弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が200mm以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。 - 強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
(a)樹脂含浸され、硬化された前記繊維シートの表面に弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
(b)前記弾性層を介して前記繊維シートをコンクリート構造物の表面に接着剤にて接着する工程と、
を有し、
前記弾性樹脂は、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が200mm以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。 - 前記(b)工程にて使用する接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、MMA樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又は、光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項2又は3に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記(b)工程にて使用する接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂とされ、このエポキシ樹脂接着剤は、主剤、硬化剤の2成分型により提供され、
(i)主剤:主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤等を含むものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分としてアミン類を含み、主剤のエポキシ樹脂:硬化剤の各々のアミン当量比は1:1である。
組成とされることを特徴とする請求項2又は3に記載のコンクリート構造物の補強方法。 - 前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記弾性樹脂はポリウレア樹脂パテ剤であり、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
(i)主剤:イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
組成とされることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。 - 前記繊維シートは、複数層にて前記構造物の表面に積層して接着され、前記構造物と一体化することを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記積層された繊維シートの層間に、前記弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成することを特徴とする請求項8に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維を互いに線材固定材にて固定した繊維シートであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記繊維シートは、連続した強化繊維に樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートであることを特徴とする請求項10に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記繊維シートは、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維シートであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 前記繊維シートは、前記繊維強化プラスチック線材間に樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートであることを特徴とする請求項12に記載のコンクリート構造物の補強方法。
- 請求項1〜5のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法において、前記弾性層を形成するポリウレア樹脂パテ剤から成るコンクリート構造物補強用弾性層形成材であって、
前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
(i)主剤:イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
組成とされることを特徴とするコンクリート構造物補強用弾性層形成材。 - コンクリート構造物を補強する補強構造体であって、
前記コンクリート構造物の表面に弾性樹脂にて形成された、温度−10℃〜50℃時において、硬化時における引張伸びが400%以上、引張強度が8N/mm2以上、引張弾性率が60N/mm2以上500N/mm2以下、0スパン塑性伸びが3mm以上であり、繊維シートの有効付着長が200mm以上である弾性層を介して、樹脂含浸された繊維シート層が接着剤にて一体に接着されたことを特徴とするコンクリート構造物の補強構造体。 - 前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤であることを特徴とする請求項15に記載のコンクリート構造物の補強構造体。
- 前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤であり、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
(i)主剤:イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがNCO重量%で1〜16重量部に調整されたものを使用する。
(ii)硬化剤:主成分として芳香族アミン含む硬化剤を使用し、主剤のNCO:アミン比で、1.0:0.55〜0.99重量部で計算されたものを使用する。
(iii)充填剤:硅石粉、搖変剤等が含まれ、1〜500重量部で適宜配合される。
(iv)添加剤:着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、1〜50重量部で適宜配合される。
組成とされることを特徴とする請求項15に記載のコンクリート構造物の補強構造体。
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