JP2562704B2 - コンクリート構造物の補強方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコンクリート製既存構造物の補強方法に関す
る。

［従来の技術］ 既存構造物のなかには旧い設計基準・指針によって構
築されたため、現行の基準による構造物に比べて耐震性
能が劣るため耐震補強を必要とする場合がある。また構
造物の増改築に際して建物階数を増やす等の理由から設
計荷重に対して補強を必要とする場合等、既存構造物を
補強する必要を生じる場合が多い。

従来の補強方法としては、既存柱部材の周囲を鋼板で
囲んだり、あるいは既存柱部材を溶接金網や鉄筋籠で囲
み、主として柱部材の靱性の向上、即ち、ひび割れなど
の多少の損傷を受けても載荷能力およびエネルギー消費
能力を減少させないことを意図した補強方法が提案され
ている。

しかし、これらの補強方法では、施工現場における鋼
板などの溶接作業が不可欠であり、溶接は技能の優れた
熟練者による確実な作業を必要とする。また鋼板の既存
建物内への搬入は重機の使用が難しく困難であり、また
入力によって搬入できる大きさに切断すると、施工現場
での溶接量が増加する。既存柱部材と鋼板、溶接金網、
鉄筋籠との間には、モルタル等を注入して応力の伝達を
図る必要があるが、モルタル等を密実に充填することも
容易でない等の種々の問題点を有している。

さらに、上記の補強方法では、一般的に既存柱部材の
剪断強度だけを増大させるものであり、曲げ強度を補強
前と同程度とするためには鋼板等の補強部材にスリット
を設ける必要がある。しかし外表面に位置する補強部材
にスリットを設けると、この部分の雨仕舞が悪くなり、
その結果漏水事故が発生し易くなる。また鋼板に防錆処
理する必要を生じ、維持管理費用が嵩むという問題点を
も有している。

鋼板をアンカーボルトおよび接着剤あるいはグラウト
材を用いてコンクリート構造物に貼付け、曲げ強度の補
強をする方法も提案されているが、補強費用、補強工期
の両面において必ずしも満足できるものではない。

高強度繊維を繊維強化プラスチックスの形態で接着剤
を介して貼付けるという補強方法も提案されている。し
かし、繊維強化プラスチックスを用いる施工方法は、あ
らかじめ製作しておいた繊維強化プラスチックスを施工
現場で貼付けるという施工方法が必要であり、補強対象
が大きい場合には細かく分割して施工しなければなら
ず、また補強対象の形状によっては施工が複雑になると
いう問題点を有している。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記従来の補強方法が有していた問題点を
解決し、コンクリート構造物の柱、梁、床板等の構造要
素に効果的な補強をなし、かつ該補強作業が容易な補強
方法を提供する。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、コンクリート構造物の補強をすべき構造要
素の表面に、少なくとも１枚の未硬化状態の長繊維プリ
プレグを常温硬化型接着剤を介して貼付けることによ
り、プリプレグを加熱することなく硬化させることを特
徴とするコンクリート構造物の補強方法を提供する。

本発明で使用する未硬化状態の長繊維プリプレグは、
ガラス繊維、炭素繊維等の強化繊維を１軸または２軸方
向に配列したもの、編んだもの、織ったものまたはラン
ダムに配列したもの等にマトリックスとしてフエノール
樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリ
ルフタレート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド、
ポリアミドイミド、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂
を含浸させ、厚さ約0.1〜2mm程度の板状としたものであ
る。プリプレグとしては、70℃以上の硬化温度を有する
高温硬化型プリプレグが好適に用いられる。常温におけ
る硬化の進行を防止し、保存性を向上せしめるためであ
る。

長繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ビニロン繊
維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ホウ素繊維、セラ
ミック繊維、金属繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊
維等が用いられる。長繊維および熱硬化性樹脂の種類
は、用途に応じて適宜選択されればよく、これらを２種
以上組み合わせて用いてもよい。

長繊維プリプレグとしては、高強度、高弾性のものが
コンクリート構造物の補強に際して変形防止の効果が大
きいので好ましく用いられる。

本発明で使用する常温硬化型接着剤、好ましくは10〜
40℃で硬化する接着剤としては、一般に使用されるもの
であればいずれをも使用することができる。例えば、尿
素樹脂、レゾルシン樹脂、フエノール樹脂、エポキシ樹
脂等を基剤としてこれに硬化剤を混合し、常温で硬化で
きるようにした接着剤である。特に好ましい接着剤とし
ては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を基剤とし、こ
れにアミン硬化剤を混合したものを例示できる。基剤と
しては、使用する長繊維プリプレグのマトリックスとな
る合成樹脂と同様の樹脂を選択することも、長繊維プリ
プレグおよび常温硬化型接着剤との一体性を図る上で好
ましい。

これらの10〜40℃の温度で硬化する常温硬化型接着剤
は23℃で6000センチポイズ以下好ましくは100〜4000セ
ンチポイズの粘度を有する接着剤溶液に調製されるのが
好ましく、用いる溶媒としてはエポキシ樹脂等の基剤が
可溶な溶媒であればいずれの種類であってもよい。例え
ばシンナー、メチルエチルケトン、アセトン等を例示で
きる。接着剤溶液の粘度が上記範囲の上限を超えると、
溶液が固くなり過ぎるため塗布作業が困難となること、
および接着剤溶液のプリプレグ内部への浸透が充分に進
まないこと等により好ましくない。上記所定の粘度とす
るためには、基剤含有量として溶媒100部に対し基剤300
部以下、好ましくは30〜100部配合するのがよい。また
このような接着剤溶液は、プリプレグの貼付直前もしく
はそれの１時間以内に塗布するのが好ましい。塗布方法
としては一般に知られた各種の塗布方法を採用できる
が、特に好ましくは含浸による方法である。

接着剤溶液の塗布量としては、プリプレグ１m²に対し
10〜200g、好ましくは20〜100gである。

本発明は、常温硬化型接着剤を未硬化状態の長繊維プ
リプレグに接触させることにより、常温では硬化に時間
のかかる長繊維プリプレグの硬化を促進し、比較的短時
間で補強のための強度発現に寄与せしめることができ
る。

また本発明は、長繊維プリプレグを使用するので、鋼
板等による補強に比して軽量であり、重量増を防止でき
る。

［実施例］ 以下本発明の実施例について、添付図面を参照して説
明する。

第１図は、鉄筋コンクリート製煙突に本発明の方法に
より長繊維プリプレグを貼付けた場合の概観図、第２図
はさらに高強度長繊維ストランドを捲回した場合の概観
図、第３図は長繊維プリプレグを３層に貼付けた補強部
分の拡大断面図である。

以下第３図に基づいて本発明の方法を説明する。鉄筋
コンクリート製煙突１の外表面に接着剤との親和性を良
好とするため、浸透性プライマー６を塗布する。浸透性
プライマーとしては接着剤と同種類のものが、親和性向
上のために好ましく用いられる。浸透性プライマー６が
硬化した後に、常温硬化型接着剤７を塗布する。常温硬
化型接着剤は、作業性向上のため適宜シンナーで希釈し
て用いることが好ましい。

常温硬化型接着剤７の塗布後すみやかに第１層目の長
繊維プリプレグ３を貼付ける。長繊維プリプレグが長繊
維を１軸方向に配列したものである場合は、長繊維の配
列方向が煙突の長軸方向と一致するように貼付けること
が強度補強硬化を発揮せしめる点で好ましい。

長繊維プリプレグ３を貼付けた後、常温硬化型接着剤
７を長繊維プリプレグ３の表面に塗布し、ついですみや
かに第２層目の長繊維プリプレグ４を第１層目の長繊維
プリプレグ３と同様にして貼付け、ついで常温硬化型接
着剤７を塗布する。以降同様の方法で第３層目の長繊維
プリプレグ５を貼付ける。好ましくは、ついで常温硬化
型接着剤７を塗布する。

常温硬化型接着剤７の硬化が進行した時点で本発明の
方法による補強工事は完了する。

上記第３図に基づく説明は、長繊維プリプレグを３層
積層する場合であるが、積層数は所要補強量および長繊
維プリプレグ１枚当たりの強度により適宜選択される。

第２図は第１図に示す煙突に貼付けた長繊維プリプレ
グの上にさらに高強度長繊維ストランド８を捲回した場
合を示す。高強度長繊維ストランド８を捲回するに当た
っては、最上層の常温硬化型接着剤７の表面に常温硬化
型接着剤層と高強度長繊維ストランドの捲回層との間の
接着を防止する縁切り材として合成樹脂フイルム、例え
ばポリエステルフイルムを被覆し、このフイルムの上に
高強度長繊維ストランド８を捲回することが好ましい。
この時、高強度長繊維ストランド８には樹脂を含浸させ
ながら捲回するが、樹脂としては縁切り材とは接着しな
いもしくは接着強度の低いものを採用する。これにより
高強度長繊維ストランド８の捲回層は最上層の常温硬化
型接着剤層７とは縁切りされた状態が維持される。

高強度長繊維ストランド８に使用する長繊維として
は、ガラス繊維、炭素繊維、ビニロン繊維、アラミド繊
維、炭化ケイ素繊維、ホウ素繊維、セラミック繊維、金
属繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等が用いられ
る。これらの繊維を２種以上組み合わせて用いてもよ
い。この繊維のフイラメント数は所要強度に応じて適宜
選択される。

縁切り材としては、先に例示したポリエステルフイル
ムのような繊維強化樹脂と接着しないもしくは接着強度
の低い材料を選択することが、高強度長繊維ストランド
の捲回層と長繊維プリプレグ層との縁切りを達成する上
で好ましい。

最上層の常温硬化型接着剤が完全に硬化した後に高強
度長繊維ストランド８を捲回し、かつ高強度長繊維スト
ランド８には最上層の常温硬化型接着剤との接着強度の
低い樹脂を含浸させることにより、前記縁切り材を省略
してもよい。また、縁切り材として、合成樹脂フイルム
の代わりに油性ペイント等を最上層の常温硬化型接着剤
層に塗布してもよい。

最上層の常温硬化型接着剤層と高強度長繊維ストラン
ド捲回層との間を縁切りしなくともよく、この場合に
は、高強度長繊維ストランドに含浸する強化樹脂の種類
について前記したような制限を設ける必要はない。

［発明の効果］ 本発明の方法によれば、未硬化の長繊維プリプレグを
コンクリート表面の凹凸に十分に追従して貼付けること
ができ、またコンクリート構造物からの応力伝達も容易
となるため、補強材である長繊維の強度を十分に活用し
た補強方法が提供される。

本発明の方法によれば、コンクリート構造物の構成要
素の表面が曲面のような複雑な形状であっても、十分な
補強を容易に実施できる補強方法が提供される。

本発明の方法によれば、未硬化の長繊維プリプレグと
常温硬化型接着剤とを併用することにより、加熱硬化の
ような特別な工程を不要とするものであり、短時間で補
強硬化を発揮せしめうる補強方法が提供される。

さらに本発明の方法によれば、比強度の高い長繊維を
補強材として用いることにより、補強による重量増を著
しく減少せしめることができ、これにより補強範囲の拡
大あるいは基礎の補強を不要とする補強方法が提供され
る。

本発明の方法によればさらに、補強材料が軽量である
ことにより、揚重機等を使用することなく運搬すること
ができ、また貼付作業を簡易かつ容易ならしめる補強方
法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄筋コンクリート製煙突に長繊維プリプレグを
積層した場合の概観図、第２図はさらに高強度長繊維ス
トランドを捲回した場合の概観図、第３図は補強部分の
拡大断面図を示す。 2:長繊維プリプレグ 3:第１層目の長繊維プリプレグ 4:第２層目の長繊維プリプレグ 5:第３層目の長繊維プリプレグ 7:常温硬化型接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星島 時太郎 東京都千代田区丸の内２丁目５番２号 三菱化成株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−244980（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−197532（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−35967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83768（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリート構造物の補強をすべき構造要
   素の表面に、少なくとも１枚の未硬化状態の長繊維プリ
   プレグを常温硬化型接着剤を介して貼付けることによ
   り、プリプレグを加熱することなく硬化させることを特
   徴とするコンクリート構造物の補強方法。
2. 【請求項２】長繊維プリプレグの貼付前にも貼付後にも
   常温硬化型接着剤を塗布することを特徴とする請求項１
   記載のコンクリート構造物の補強方法。