JP2013234569A - 鋼構造物の補強方法及び鋼構造物補強用弾性層形成材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、鋼構造物の表面上に強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化する鋼構造物の補強方法において、(a)鋼構造物の表面にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、(b)弾性層が形成された鋼構造物の表面に繊維シートを、接着剤により接着する工程と、を有する。
【選択図】図7
Description
(a)前記鋼構造物の表面にポリウレア樹脂パテ剤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鋼構造物の表面に前記繊維シートを、接着剤により接着する工程と、
を有することを特徴とする鋼構造物の補強方法が提供される。
(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。
(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。
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鋼構造物補強用弾性層形成材が提供される。上記ポリウレア樹脂パテ剤は、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以下である。
(a)前記鋼構造物の表面にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して形成した弾性層と、
(b)前記弾性層が形成された前記鋼構造物の表面に接着剤により接着された、樹脂含浸された繊維シート層と、
を有することを特徴とする鋼構造物の補強構造体が提供される。
(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。また、前記接着剤は、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、光硬化型樹脂が使用される。好ましくは、前記接着剤はエポキシ樹脂接着剤とされ、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。
(a)鋼構造物100の表面102にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して硬化させ、緩衝層としての弾性層104を形成する工程と、
(b)弾性層104が形成された鋼構造物100の表面に繊維シート1を、必要に応じてガラス転移点温度が60℃以上となるように調整された接着剤105を使用して接着する工程と、
を有する構成にある。
(a)鋼構造物100の表面102にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して形成した弾性層104と、
(b)弾性層104が形成された鋼構造物100の表面102に接着剤105により接着された、樹脂含浸された繊維シート層106と、
を有することを特徴とする鋼構造物の補強構造体が提供される。弾性層104は、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以下とされる。
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、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、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。
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、鋼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、鋼構造物の補強が行われる。
図7(a)、(b)に示すように、必要に応じて、鋼構造物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、鋼構造物100の被接着面101を下地処理をする。
下地処理した面102にエポキシ変性ウレタン樹脂プライマー103を塗布する(図7(c))。プライマー103としては、エポキシ変性ウレタン樹脂系に限ることなくMMA系樹脂など、弾性層104(図7(d))と被補強鋼構造物100の材質に合わせて適宜選定される。
下地処理した面102にポリウレア樹脂パテ剤104を所要の厚さ(T)にて塗布し、硬化させ、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。
(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など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、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等を含むものを使用し、主剤のエポキシ樹脂:硬化剤のアミン当量比は各々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。斯かる組成のエポキシ樹脂は、ガラス転移温度が70℃以上(74℃)とされる。
本実験例では、繊維シート1を使用して、接着工法に従って鋼構造物100としての鋼材を補強した。また、本実験例で使用した繊維シート1は、図2を参照して具体例1として説明した構成の繊維シート1Aであった。
本実験例では、上記実験例1で説明したと同様の繊維シート1を使用して、接着工法に従って鋼構造物100としての鋼材を補強した。
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 鋼構造物
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
(a)前記鋼構造物の表面にポリウレア樹脂パテ剤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鋼構造物の表面に前記繊維シートを、接着剤により接着する工程と、
を有することを特徴とする鋼構造物の補強方法が提供される。
上記ポリウレア樹脂パテ剤は、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以下であることを特徴とする鋼構造物補強用弾性層形成材が提供される。
Claims (20)
- 鋼構造物の表面上に強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化する鋼構造物の補強方法において、
(a)前記鋼構造物の表面にポリウレア樹脂パテ剤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鋼構造物の表面に前記繊維シートを、接着剤により接着する工程と、
を有することを特徴とする鋼構造物の補強方法。 - 前記(b)工程にて使用する接着剤は、高温時にも補強効果を維持できるように、そのガラス転移点温度を調整したことを特徴とする請求項1に記載の鋼構造物の補強方法。
- 前記接着剤は、ガラス転移点温度が60℃以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋼構造物の補強方法。
- 前記(a)工程にて前記弾性層を形成する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1〜3のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強方法。 - 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1〜4のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強方法。
- 前記接着剤はエポキシ樹脂接着剤とされ、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5に記載の鋼構造物の補強方法。 - 前記鋼構造物の表面に前記弾性層を形成する前に、前記鋼構造物の表面を下地処理する工程及び/又はプライマーを塗布する工程、を有す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鋼構造物の補強方法。
- 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1〜7のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強方法。
- 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1〜7のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強方法。
- 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シートに樹脂が含浸され、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1〜7のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強方法。
- 前記繊維シートは、複数層にて前記鋼構造物の表面に積層して接着され、前記鋼構造物と一体化することを特徴とする請求項1〜10のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強方法。
- 請求項1〜3のいずれかの項に記載の鋼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鋼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鋼構造物補強用弾性層形成材。 - 前記ポリウレア樹脂パテ剤は、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以下であることを特徴とする請求項12に記載の鋼構造物補強用弾性層形成材。
- 鋼構造物を補強する補強構造体であって、
(a)前記鋼構造物の表面にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して形成した弾性層と、
(b)前記弾性層が形成された前記鋼構造物の表面に接着剤により接着された、樹脂含浸された繊維シート層と、
を有することを特徴とする鋼構造物の補強構造体。 - 前記弾性層は、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以下であることを特徴とする請求項14に記載の鋼構造物の補強構造体。
- 前記接着剤は、高温時にも補強効果を維持できるように、そのガラス転移点温度を調整したことを特徴とする請求項14又は15に記載の鋼構造物の補強構造体。
- 前記接着剤は、ガラス転移点温度が60℃以上であることを特徴とする請求項14〜16のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強構造体。
- 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14〜17のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強構造体。 - 前記接着剤は、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14〜18のいずれかの項に記載の鋼構造物の補強構造体。
- 前記接着剤はエポキシ樹脂接着剤とされ、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19に記載の鋼構造物の補強構造体。
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