JP2842412B2

JP2842412B2 - 炭素繊維シートおよびコンクリート構造物の補修・補強方法

Info

Publication number: JP2842412B2
Application number: JP8270676A
Authority: JP
Inventors: 明西村; 清本間; 郁夫堀部
Original assignee: TORE KK
Current assignee: TORE KK
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2016-10-14
Also published as: JPH10121345A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維シートお
よびコンクリート構造物の補修・補強方法に関し、とく
にコンクリート構造物の補修・補強に好適な炭素繊維シ
ートおよびそれを用いたコンクリート構造物の補修・補
強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】橋、トンネル、煙突や建物などのコンク
リート構造物は、長年の使用によりコンクリートの中性
化や錆の発生による劣化、通行する車両重量の緩和によ
る負荷の増大、地震による損傷やより大きな地震を想定
した耐震基準の見直しなどによって、補修・補強が必要
となってきている。

【０００３】さて、コンクリート構造物を補修・補強す
る代表的な工法として、鋼板をコンクリートに接着させ
る鋼板補強工法が知られているが、鋼板は重く、取扱い
に困難を伴う。このようなことから最近、鉄よりも特性
に優れる炭素繊維シート工法が注目されている。この工
法は、現場で炭素繊維シートに樹脂を含浸させてながら
硬化させた、いわゆる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦ
ＲＰ）で補修または補強する工法である。

【０００４】炭素繊維シートでコンクリート構造物を補
修・補強するに当たっては、まずコンクリートの表面に
付着している油などの汚れを洗浄し、クラックをパテな
どで埋め、また表面の凸凹をモルタルやパテなどで平滑
になるように修正する。次にコンクリートとＣＦＲＰの
接着を良くするため、プライマーを塗り一昼夜程度放置
して乾燥する。その後、ＣＦＲＰのマトリックスとな
る、常温では液状の常温硬化型のエポキシ樹脂を塗布
し、炭素繊維シートたとえば炭素繊維織物を積層し、含
浸ローラやゴムベラなどで樹脂の分布が均一になるよう
にすると同時に、樹脂を炭素繊維シートに含浸させる。
さらにその上に樹脂を塗布し、含浸ローラやゴムベラで
含浸作業を行い、必要に応じてこれを繰り返す。

【０００５】このように炭素繊維シート工法は、簡便に
コンクリート構造物を補修または補強することが出来る
という特徴を有するが、炭素繊維は引張弾性率が大きく
て脆く、現存する繊維の中でも非常に毛羽立ちやすいと
いう欠陥を有する。したがって、炭素繊維シートの製造
過程で発生した毛羽がシートの表面に付着していて、施
工現場で織物を取り扱っている時この毛羽が飛散した
り、また、樹脂含浸のローラがけの際、炭素繊維シート
に毛羽が発生して作業員の肌に付着することがある。炭
素繊維の単繊維は、その直径が５〜１５ミクロンと細
く、また引張弾性率が大きくて剛直であるから、人間の
肌に付着すると、痒く感じ、こすると肌に突き刺さり、
チクチクとして不快感を与える。とくに、施工現場では
樹脂が作業員の肌に付着していたり、夏場は肌を出す箇
所が多く汗が付いているので、毛羽が付着しやすく、不
快感も大きくなるとういう問題があった。

【０００６】また、コンクリート構造物への補強箇所
は、一般にコンクリート面の下面や柱状物の外表面とな
るので、コンクリート面から、未硬化の樹脂含浸炭素繊
維織物が、樹脂が硬化する前に落下したりずり落ちたり
して、所定の箇所が補強されないことになる。また、コ
ンクリート面の下面を補強する場合、樹脂が垂れ落ち
て、作業員に付着したりするので不衛生であり、毛羽が
付着しやすい。このため、樹脂の粘度が高目に設定され
ているが、樹脂の粘度が高いと炭素繊維織物への樹脂の
含浸が不十分となったり、コンクリート面と含浸炭素繊
維織物、または含浸炭素繊維織物と含浸炭素繊維織物の
間に空気を抱き込んで、ボイドとして残ってしまうこと
があった。樹脂が硬化して、コンクリート面とＣＦＲＰ
間やＣＦＲＰ内にボイドがあると、長年の使用によっ
て、ボイド内に水が溜まり、凍結・融解を繰り返してボ
イドの箇所からコンクリート面とＣＦＲＰ間、またはＣ
ＦＲＰ内にクラックが発生し補強効果の低下に繋がるこ
とが懸念される。

【０００７】また、粘度の高い樹脂を無理に含浸させよ
うとして、強くローラがけをすると炭素繊維の配列が乱
れて、強度低下したり、炭素繊維糸間の間隙が塞がれて
空気の出る箇所がなくなり、抱き込んでしまったり、シ
ートを構成する炭素繊維に毛羽が発生するという問題が
あった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に着目し、施工時に作業員に不快感を与えず、また
施工性および樹脂含浸性に優れて、ボイドが残りにくい
炭素繊維シートを提供することにある。また、前記炭素
繊維シートを使用してのコンクリート構造物の補修・補
強方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、炭素繊維糸条が多数本並行して配列しているシート
において、前記炭素繊維糸条は、ＪＩＳＬ１０１３
法に準拠して測定される引掛強さが、断面積０．９ｍｍ
²当たり１，０００Ｎ以上であることを特徴とする炭素
繊維シートが提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】補修・補強作業している現場で、
作業員から炭素繊維シートを取り扱っているとチクチク
して不快であり改善して欲しいとの要望があり、その原
因調査を行ったところ、炭素繊維シートの表面に付着し
ている毛羽数および単繊維の切断しているフィラメント
本数とチクチク感に関係のあることがわかった。シート
に付着している毛羽数や単繊維切断本数は、その製造工
程における製造条件、たとえば、炭素繊維糸条の張力、
糸道におけるガイドの曲率やガイド表面傷や不純物の付
着状態によっても左右されるが、これら条件を同じにし
ても、シートに付着する毛羽本数に違いがあった。すな
わち、炭素繊維であっても製造条件によっては、毛羽発
生しやすい炭素繊維と毛羽発生しにくい炭素繊維とがあ
ることがわかり、これらを炭素繊維の特性と結び付ける
ため、種々検討を行ったところ、シートに用いる炭素繊
維糸条同士の引掛強さと毛羽の発生し易さと関係のある
ことを発見した。

【００１１】本発明においては、ＪＩＳＬ１０１３
法に準拠して測定される引掛強さが、断面積０．９ｍｍ
²当たり１，０００Ｎ以上であることが必要である。

【００１２】引掛強さが１，０００Ｎ未満であると、従
来のように樹脂含浸作業の際、チクチク感があり、倍率
が６倍のルーペで拡大して掌の表面を観察すると、炭素
繊維の単繊維が多数観察された。また、肌に毛羽が付着
し、あるものは肌に突き刺さっていた。

【００１３】引掛強さが１，０００Ｎ以上の炭素繊維で
あると、シート製造に使用する炭素繊維が巻かれたボビ
ンの表面に観察される毛羽数は少なく、また、シート表
面に付着している毛羽数やシート表面の単繊維の切断本
数も少なかった。このシートを実際に施工現場でコンク
リート構造物の補強に供し、溝付き含浸ロールによる樹
脂含浸・脱泡作業を行ったが、チクチク感はなかった。
また、ルーペで拡大して掌の表面を観察したが毛羽は観
察されなかった。すなわち、シートから飛散する毛羽が
少なく、また、含浸ロール掛けによる毛羽発生も大幅に
少なくなったことを物語っている。

【００１４】本発明における炭素繊維糸条の引掛強さ
は、ＪＩＳＬ１０１３法の７．７項に準拠して測定
したものである。すなわち、図１に示すように、炭素繊
維糸条１、２のつかみ間イの中央にループをつくり、引
張速度が５０ｍｍ／分で引張って、切断時の強さ（Ｎ）
を求め、測定回数が１０回の平均値で示した。なお、炭
素繊維糸条の破断荷重が大きくて、糸条が切断する前に
つかみ部３で糸条が滑って測定出来ないときは、糸条の
両端部を２０ｍｍ程度、常温硬化型の熱硬化性樹脂で固
めてＦＲＰとし、この部分を、炭素繊維糸条１、２の各
々の両端部が互いに接触するようにつかんだ。上部およ
び下部のつかみ間隔Ａ、Ｂは、各々１２５ｍｍと同じに
なるようにし、つかみ間の中にはＦＲＰは入らないよう
にした。また、炭素繊維糸条の太さによっても引掛強さ
が支配されるが、本発明では糸条の引掛強さを直接的に
利用するものではなく、炭素繊維の毛羽の立ち易さの評
価法とするものであるので、糸条の太さをほぼ同じにし
て、具体的には糸条の断面積を実質的に０．９ｍｍ²と
して測定する。実質的に０．９ｍｍ²の断面積とは、
０．９±０．１ｍｍ²程度の範囲内の断面積を意味す
る。断面積が小さすぎるときは、糸条が所定の断面積と
なるように引き揃え、端数のでる場合、たとえば、２．
５本の糸条で所定の断面積は糸条を極力毛羽が出ないよ
うに１／２に分割して、２本の糸条と引き揃えて（２＋
０．５）本となるようにする。なお、引き揃えたものの
中に緩んだ糸条が入らないように、０．１×１０^-3Ｎ／
デニールの初荷重をかけた状態で糸条を引き揃える。ま
た、数本の糸条を引き揃えて端部を熱硬化性樹脂で固め
る場合も、上記と同じ条件で初荷重をかけた状態で行
う。また、糸条の炭素繊維の断面積が大きすぎる場合
は、糸条を極力毛羽が出ないように分割して、炭素繊維
糸条の断面積が前記のものとなるようにする。

【００１５】ここで、炭素繊維糸条の断面積とは、炭素
繊維単繊維の断面積にフイラメント本数を乗じたものを
意味するが、簡便的には、糸条の繊度（デニール）と糸
条の密度（ｇ／ｃｍ³）から算出される値である。

【００１６】本発明に用いる炭素繊維はマルチフイラメ
ントであって、炭素繊維糸条の太さは３，０００〜１０
０、０００フイラメント程度である。炭素繊維はポリア
クリロニトリル系（以下、ＰＡＮ系）またはピッチ系で
あってよいが、僅かな繊維量で大きな補強効果を得るた
めに高強度で高弾性率の炭素繊維、具体的には、引張強
度が３ＧＰａ以上、好ましくは４ＧＰａ以上、より好ま
しくは４．５ＧＰａ以上、引張弾性率が２００〜７００
ＧＰａである炭素繊維が良い。炭素繊維糸条の引張強度
が前記範囲であれば、シート一枚当たりの炭素繊維量が
少なくても、所望の補強効果が得られるので、通気量が
大きくなり、すなわち樹脂の含浸性も一層向上する。

【００１７】本発明の具体的な実施態様を図面を参照し
て説明する。図２は、本発明の一実施態様に係わる、炭
素繊維シートとしての一方向性炭素繊維織物を示してお
り、図において、４は炭素繊維糸条で、多数本の炭素繊
維糸条がたて方向に並行に配列し、よこ方向の補助糸５
が炭素繊維糸に交錯している、いわゆる一方向性織物で
ある。

【００１８】図３は、本発明の炭素繊維シートの他の実
施態様を示しており、たて方向に、実質的に屈曲を有し
ない炭素繊維糸条４を一方向に互いに並行かつシート状
に引き揃えてなる糸条群ロのシート面の両側によこ糸補
助糸５の糸条群ニが位置し、それらよこ糸補助糸群と、
炭素繊維糸条群と並行するたて方向補助糸６の糸条群ハ
とが織組織をなして糸条群を一体に保持している、一方
向性炭素繊維織物である。このような織物はたて方向の
炭素繊維糸条に屈曲を有しないので、成形して炭素繊維
強化プラスチック（ＣＦＲＰ）にしても応力が集中する
ようなことはなく、高い強度となる。

【００１９】図４は、本発明の炭素繊維シートの他の実
施態様を示しており、図において、たて方向に多数本の
炭素繊維糸条４が並行に配列し、よこ方向にも炭素繊維
糸条７がたて方向の炭素繊維糸条４と直交するように並
行に配列した、いわゆる二方向性炭素繊維織物であっ
て、たて方向の炭素繊維糸条４とよこ方向の炭素繊維糸
条７が一本交互に交錯し、平組織している。

【００２０】図５は、本発明の炭素繊維シートの他の実
施態様を示しており、図において、たて方向に多数本の
炭素繊維糸条４が並行に配列し、これら炭素繊維糸条
は、その片側に位置しているメッシュ状の支持体８とバ
インダー９によって接着させている。バインダーとして
は、ＣＦＲＰの成形に際に使用するマトリックス樹脂と
同じ種類のものを用いるのが、マトリックス樹脂との親
和性がよいので好ましく、その付着量は炭素繊維重量に
対して３〜７％程度とするのが良い。

【００２１】本発明における炭素繊維シートは、通常上
述した織物の形態をとるが、炭素繊維糸条を多数本並行
に配列し、前記糸条がバインダーで支持体に接着された
炭素繊維シートであっても良い。

【００２２】炭素繊維シートとしての炭素繊維織物の樹
脂含浸性を図るため、織物の形態と樹脂の含浸性を検討
していたところ、樹脂の含浸性は、織物の炭素繊維量が
同じであっても炭素繊維糸条における炭素繊維の集束状
態や炭素繊維の交絡状態、また、同じ炭素繊維織物であ
ってもたて糸やよこ糸の拘束状態によって異なり、また
一方向性織物においてはよこ方向の補助糸の状態によっ
て、含浸状態が大きく左右されるとがわかった。また、
この検討の過程で織物の通気性と樹脂の含浸性が密接に
関係していることを発見した。

【００２３】これらの実験を通して、良好な樹脂含浸性
が得られるのは、炭素繊維シートの通気量が、ＪＩＳ
Ｌ１０９６法による測定値で２０〜３００cc/cm²/sec
であった。通気量が20cc/cm²/sec未満であると、炭素繊
維糸条を構成する炭素繊維の嵩密度が小さくなり、すな
わち炭素繊維同志が形成する空間が小さく、または炭素
繊維シートの炭素繊維糸条間４に形成される隙間が小さ
く、樹脂含浸性が悪く、ＣＦＲＰの内部やコンクリート
とＣＦＲＰ間に空気を抱き込み、大きなボイドがはいっ
た。また、通気量が３００cc/cm²/secを越えるシートは
炭素繊維糸条間の間隙４が大きく、ドレープ性がありす
ぎて、織物をコンクリートに真っ直ぐ貼ることが困難
で、施工性がよくなかった。

【００２４】炭素繊維シートの通気量が２０〜３００cc
/cm²/secであると、ＣＦＲＰの内部やコンクリートとＣ
ＦＲＰ間に大きなボイドが入るようなことはなくて、炭
素繊維への樹脂の含浸性はよく、また施工性もよい。

【００２５】なお、本発明におけるシートの通気量とは
下記の方法によって測定されたものである。

【００２６】通気量の測定は、ＪＩＳＬ１０９６法
の６．２７項の通気性Ａ法に従った。すなわち、円筒の
一端の面積が３８．３cm²の通気孔に２０ｃｍ×２０ｃ
ｍのシート試験片を所定の方法で取り付け、加減抵抗器
によって傾斜形気圧計が水柱１．２７ｃｍの圧力を示す
ように吸込みファンを調整し、その時の垂直形気圧計の
示す圧力と、使用した空気孔の種類とから、試験機付随
の換算表によってシート試験片を通過する空気量（cc/c
m²/sec）を求め５回の測定結果の平均値を通気量とし
た。なお、温度が２０℃、湿度が６５％の室内に試料を
２４時間放置した後、その雰囲気下で測定した。なお、
後述する実施例では、通気量測定器として、（株）大栄
科学精器製作所のフラジール形試験機ＡＰ−３６０を使
用した。

【００２７】本発明に用いる炭素繊維糸条には、その重
量当たりサイジング剤が０．２〜１．５重量％付着され
てなることが好ましい。炭素繊維糸条のサイジング付着
量が少なすぎる場合には、炭素繊維の嵩密度が大きくな
り、すなわち炭素繊維同志が形成する空間が大きく樹脂
の含浸しやすいという点では好ましいが、炭素繊維は脆
いので織物などのシート製造時に毛羽が発生しシートに
は毛羽がたくさん付着した状態となる。このようなシー
トを手含浸法による成形に使用すると、施工現場でシー
トを取り扱う際、毛羽が肌に付着して付き刺さり、作業
員の不快感が大きくなる。また、サイジング付着量が大
きすぎる場合には、上記の毛羽の問題は解決するが、炭
素繊維同志がサイジング剤で付着して集束し、炭素繊維
同志が形成する空間が少なくなり、樹脂の含浸性は悪く
なることがある。

【００２８】また、本発明においては、シートにおける
炭素繊維目付が２００〜４００ｇ／ｍ²であることが好
ましい。炭素繊維の目付が２００ｇ／ｍ²未満であると
樹脂の含浸性という観点からは好ましいが、必要とされ
る補強を行うには積層枚数が多くなる。したがって、樹
脂の含浸作業に手間がかかって作業性が悪くなるばかり
か、ドレープ性が大きなシートとなりシートをコンクリ
ートに真っ直ぐ貼ることが困難となり、施工性が悪くな
る。炭素繊維の目付が４００ｇ／ｍ²を越えると樹脂の
含浸性が悪くなるし、また、樹脂含浸したシート重量が
重くなるので、コンクリート面から未硬化の樹脂や樹脂
含浸炭素繊維シートが、樹脂の硬化前に落下したりずり
落ちたりして、所定の箇所が補強されないことになる。

【００２９】本発明における補助糸は、織物の常温保管
によっても、また熱処理によっても収縮しないのでガラ
ス繊維が好ましい。よこ糸としての補助糸が収縮する
と、たて糸の炭素繊維糸条の織り密度が大きくなり、設
定の補強効果が異なることになるし、幅が小さくなるこ
とによって、補強面積も、当初計画より小さくなるので
好ましくない。

【００３０】また、本発明の炭素繊維織物は、図４に示
すように、たて方向の炭素繊維糸条のその長さ方向に線
状または点状に延びる低融点ポリマー１０を付着させ、
この低融点ポリマーが互いに直交する糸、すなわちよこ
方向の炭素繊維糸条との交点において接着している、い
わゆる目どめ織物であることが好ましい。なお、図４に
は、低融点ポリマーをよこ糸に付着させた例を示してい
るが、たて糸に付着させてもよいし、たて糸およびよこ
糸の２方向の糸に付着させておいてもよい。

【００３１】また、図２、図３に示すように、一方向性
の炭素繊維織物において、よこ方向の補助糸が低融点ポ
リマー１０を付着させて、そのポリマーによりたて方向
の炭素繊維糸条がその交点において互いに接着されてい
てもよい。

【００３２】このように、目どめされた織物は、現場で
織物を裁断しても織糸がほつれるようなことはなく、ま
た、強く樹脂含浸のためにローラがけしても織糸が蛇行
し、ＣＦＲＰの強度や剛性の低下を招くようなことはな
い。

【００３３】また、低融点ポリマーの付着量は、多いと
樹脂含浸を阻害したり、ＣＦＲＰの機械的性質を低下さ
せるので、６．０ｇ／ｍ²以下が好ましい。だだし、
０．５ｇ／ｍ²未満であると目どめ効果が薄れるので、
０．５〜６．０ｇ／ｍ²が好ましい。

【００３４】一方向性炭素繊維織物の場合、これら低融
点ポリマーが細い補助糸に多量に付くと、補助糸は基本
的には補強を担わせていないが、破壊の起点が補助糸か
ら始まるので、これらを防止し、かつ目どめ効果を発揮
させるには補助糸の低融点ポリマーの付着量が補助糸の
５０重量％以下が好ましい。

【００３５】本発明に用いる低融点ポリマーは、通常、
ナイロン、共重合ナイロン、ポリエステル、塩化ビニリ
デン、塩化ビニル、ポリウレタンから選ばれたものであ
る。なかでも、低温でポリマーを溶融でき、かつ接着力
が強く、僅かな使用量で期待する目どめ効果が得られる
ことから共重合ナイロンが特に好ましく用いられる。

【００３６】ついで、本発明によるコンクート構造物の
補修・補強方法を説明するに、まずコンクリートの表面
に付着している油などの汚れを石鹸水やアセトンなどで
洗浄し、クラックをパテなど埋め、また表面の凸凹をモ
ルタルやパテなどで平滑になるように修正する。次にコ
ンクリートとＣＦＲＰの接着を良くするため、プライマ
ーを塗り一昼夜程度放置して乾燥する。その後、ＣＦＲ
Ｐのマトリックスとなる、常温では液状の常温硬化型の
エポキシ樹脂を塗布し炭素繊維シート、たとえば炭素繊
維織物を積層し、含浸ローラやゴムベラなどで樹脂の分
布が均一になるようにすると同時に、樹脂を炭素繊維シ
ートに含浸させる。さらにその上に樹脂を塗布し、含浸
ローラやゴムベラで含浸作業を行い、必要に応じてこれ
を繰り返す。

【００３７】本発明において用いる樹脂は粘度が３０〜
１５０ポイズでありチクソトロピック係数が３．０〜
８．０である。樹脂の粘度は３０ポイズ未満、チクソト
ロピック係数が３．０未満であると、樹脂を塗布したと
き、未硬化の樹脂が垂れ落ち、また未硬化の樹脂が含浸
された炭素繊維シートがコンクリート下面から垂れ落ち
たり、垂直面に貼り付けた炭素繊維シートが下方に滑り
落ちる。一方、樹脂の粘度が１５０ポイズを越えたり、
チクソトロピック係数が８．０よりも大きくなると、炭
素繊維シートに樹脂を塗布したのち、含浸ローラがけし
ても、樹脂粘度が高く、塗布した樹脂はほとんど拡散し
ないので、本発明の炭素繊維シートを用いても、樹脂が
炭素繊維に十分含浸しなく、またコンクリートと樹脂含
浸炭素繊維シートとの間や、積層された樹脂含浸シート
間の空気を抜くことができず、大きなボイドが残ってし
まう。したがって、十分な補強効果が得られないばかり
か、長期間の使用によってボイドからクラックの発生を
招き補強効果の低下に繋がる。樹脂の粘度が３０〜１５
０ポイズでありチクソトロピック係数が３．０〜８．０
であると、樹脂の垂れ落ちや、樹脂含浸シートの落下や
滑り落ちがなく、また十分な補強効果が得られ、長期間
の使用によっても補強効果の低下に繋がことはない。

【００３８】ここで、樹脂の粘度測定は、ＪＩＳ−Ｋ−
６８３３により行う。すなわち、単一円筒回転体を用い
て、試料５００ミリリットルを容器にとり、試料温度が所定の
温度になったのを確認して粘度計のロータを試料中央に
セットし、１分間回転させた時の指示計の目盛りを読
む。この場合、ロータの回転数を２０回転／分とする。
粘度は粘度計の示す目盛りの数値に規定の換算乗数を乗
じて算出する。

【００３９】また、チクソトロピック係数の測定方法
は、上記の粘度測定と同じである。ただし、使用するロ
ータは同じとし、ロータの回転数を変えて測定した粘度
の比をチクソトロピック係数という。すなわち、ロータ
の回転数は２０回転／分と２回転／分とし、チクソトロ
ピック係数は次式で算出した値をいう。

【００４０】チクソトロピック係数＝（２回転／分時の
粘度）／（２０回転／分時の粘度）また、樹脂の塗布量は炭素繊維シート重量の１〜２．５
倍が好ましい。使用する樹脂粘度は高いので、炭素繊維
シートに塗布したときに均一に拡散しにくいので、樹脂
の塗布量が炭素繊維シートの重量の１倍未満であると、
炭素繊維シートに対して樹脂が不足する箇所が出来、樹
脂が含浸しない箇所が出来る。また、２．５倍を越える
と、たとえ、樹脂の粘度およびチクソトロピック係数、
また織物条件などのシート条件を最適化しても、樹脂量
が多いので樹脂や樹脂含浸シートが垂れ落ちたり、樹脂
を絞りきれず、織物の層間およびコンクリート面との間
に樹脂が残って、樹脂が硬化した後のＣＦＲＰの表面が
凸凹したりする場合がある。樹脂の塗布量が炭素繊維シ
ートの重量の１〜２．５倍であると含浸不良部の発生
や、樹脂や樹脂含浸シートが垂れ落ちるようなことはな
く、また表面平滑なＣＦＲＰ補強面が得られる。

【００４１】本発明に用いる樹脂はエポキシ樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂やフェノール
樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられるが、なかでもエポ
キシ樹脂は、コンクリートとの接着力が大きく耐アルカ
リ性や炭素繊維との接着性に優れるので好ましく用いら
れる。

【００４２】

【実施例】

（実施例１）ＪＩＳＬ１０１３法に準拠して測定し
た炭素繊維糸条（断面積０．８８９ｍｍ²）の引掛強さ
が１，６００Ｎの特性を有する、ＰＡＮ系の炭素繊維の
フィラメント数が１２，０００本のサイジング付着量が
１．０％の炭素繊維糸条をたて糸とし、よこ糸に断面積
が０．００９ｍｍ²のガラス繊維を、よこ糸の織り密度
が５本／ｃｍで、よこ糸に線状に共重合ナイロンを２．
７ｇ／ｍ²となるように付着させ、たて糸の炭素繊維糸
条をよこ糸の交錯部で接着させた、炭素繊維の目付が３
０３ｇ／ｍ²の織物を作製した。

【００４３】織物が巻かれたロールから織物を解舒し、
ロールの内側の織物表面の炭素繊維の付着毛羽および単
繊維切れを実態顕微鏡で観察したところ、付着毛羽が
０．０５本／ｃｍ²、単繊維切れ本数が０．１０本／ｃ
ｍ²とほとんど観察されなかった。なお、上記において
織物の表面において、単繊維の両端が切断している毛羽
を付着毛羽、炭素繊維糸条から切断した単繊維がはみで
て見える毛羽を単繊維切れとした。また、かかる測定に
際して織物表面にマーキングをすると単繊維切れなどが
発生する可能性があるため、織物の上に２×２ｃｍに切
り抜いた紙を置き、実体顕微鏡で２５倍に拡大し、測定
面積４ｃｍ²での付着毛羽、単繊維切れの発生本数をカ
ウントした。そして、この測定を５回繰り返し、その平
均値を求めた後、測定面積１ｃｍ²あたりに換算した。

【００４４】つぎに、この織物の通気性をＪＩＳＬ
１０９６法のフラジール形試験機で測定したところ、通
気量は５０cc/cm²/secであった。

【００４５】上向き成形における、コンクリートと樹脂
含浸炭素繊維織物との間の空気抱き込み状態を調査する
ため、ポリエステルフイルムを仮止めしたベニヤ板をフ
イルム面が下面になるように設置し、まず、樹脂粘度が
８０ポイズ、チクソトロピック係数が５．０の樹脂を３
００ｇ／ｍ²、均一になるようにとなるようにゴムべら
で塗布し、上記の本発明の炭素繊維織物を１枚貼り、溝
付きの含浸・脱泡ローラがけを行い、その上から２００
ｇ／ｍ²の樹脂を塗布し溝付きのローラで樹脂含浸、お
よび脱泡を行った。さらに、この上に２００ｇ／ｍ²の
樹脂を均一になるようにとなるようにゴムべらで塗布
し、１層目と炭素繊維の方向が同じになるようにして、
２層目の炭素繊維織物を貼りローラで樹脂含浸、および
脱泡を行い、その後、この上に２００ｇ／ｍ²の樹脂を
塗布し樹脂含浸、および脱泡を行い、これを繰り返し３
層の織物を積層した。なお、樹脂の使用量は、１，３０
０ｇ／ｍ²で炭素繊維重量に対して１．４倍であった。
ここで炭素繊維織物は２５ｃｍ幅のものを３ｍ長さに裁
断したものを使用した。

【００４６】樹脂の塗布中に樹脂が垂れ落ちるようなこ
とはなく、また、樹脂含浸した織物が落下するようなこ
とはなかった。

【００４７】また、ルーペで両手の掌に付着している毛
羽数は５〜８本と少なく、念のため両手の掌を擦り合せ
てたが、チクチクするようなことはなかった。ここでの
付着毛羽数は作業者３人における付着毛羽を測定した。

【００４８】これを、常温で３日間放置して樹脂を硬化
させ、ポリエステルフイルムとＣＦＲＰの間の空気の抱
き込み状態を観察した。空気の抱き込んだ箇所はＣＦＲ
Ｐと接着せず、白っぽくなるが、この面積を測定したと
ころ、全体の面積の０．５％程度であり、ほぼ完全に空
気が抜けていた。ついで、ＣＦＲＰ板の、炭素繊維の配
列方向と直行する断面を顕微鏡で観察したところ、炭素
繊維織物間には空気を抱き込みによるボイドはなく、炭
素繊維織物の繊維間にもほぼ完全に樹脂が含浸してい
た。

【００４９】（比較例１）ＪＩＳＬ１０１３法に準
拠して測定した炭素繊維糸条（断面積０．９１４ｍ
ｍ²）の引掛強さが４５０Ｎの特性を有する、ＰＡＮ系
の炭素繊維のフィラメント数が１２，０００本のサイジ
ング付着量が１．０％の炭素繊維糸条をたて糸とし、そ
の他の条件は実施例と同じにして、炭素繊維の目付が３
０５ｇ／ｍ²の織物を作製した。

【００５０】実施例と同じ方法で織物表面の毛羽を観察
したところ、付着毛羽が０．３０本／ｃｍ²、単繊維切
れ本数が２．７５本／ｃｍ²とかなり多かった。

【００５１】つぎに、この織物の通気性をＪＩＳＬ
１０９６法のフラジール形試験機で測定したところ、通
気量は４７cc/cm²/secであった。

【００５２】実施例と同じ樹脂を使用して樹脂含浸作業
を行い、実施例１と同様にルーペで両手の掌に付着して
いる毛羽数を測定したところ３０〜４２本と多く、両手
の掌を擦り合せたところ、チクチクし不快であった。

【００５３】なお、ポリエステルフイルムとＣＦＲＰの
間の空気の抱き込み状態を観察したところ、白っぽく見
える面積は、全体の面積の０．７％程度で、ほぼ完全に
空気が抜けていた。ついで、ＣＦＲＰ板の、炭素繊維の
配列方向と直行する断面を顕微鏡で観察したところ、実
施例と同様、炭素繊維織物間には空気を抱き込みによる
ボイドはなく、炭素繊維織物の繊維間にもほぼ完全に樹
脂が含浸していた。

【００５４】

【発明の効果】本発明は、上述した構成を採用したこと
により、シートの製造過程やコンクリート構造物の樹脂
含浸の際に毛羽発生が少なく、樹脂含浸作業する際にも
チクチクするようなことはなく、施工性に優れるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いる炭素繊維糸条の引掛強さ
を測定する様子を示す概略図である。

【図２】本発明の一実施態様に係る炭素繊維シートの斜
視図である。

【図３】本発明の一実施態様に係る炭素繊維シートの斜
視図である。

【図４】本発明の一実施態様に係る炭素繊維シートの斜
視図である。

【図５】本発明の一実施態様に係る炭素繊維シートの斜
視図である。

【符号の説明】

１、２：炭素繊維糸条３：つかみ部４：たて方向の炭素繊維糸条５：よこ方向の補助糸６：たて方向の補助糸７：よこ方向の炭素繊維糸条８：支持体９：バインダー１０：低融点ポリマーイ：つかみ間ロ：炭素繊維糸条群ハ：たて方向の補助糸群二：よこ方向の補助糸群Ａ：上部のつかみ間隔Ｂ：下部のつかみ間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−160860（ＪＰ，Ａ) 特開平10−102792（ＪＰ，Ａ) 特開平８−209492（ＪＰ，Ａ) 特開平７−97460（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D03D 1/00 D03D 15/00 E04B 1/16 E04G 23/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素繊維糸条が多数本並行して配列してい
るシートにおいて、前記炭素繊維糸条は、ＪＩＳＬ
１０１３法に準拠して測定される引掛強さが、断面積
０．９ｍｍ²当たり１，０００Ｎ以上であることを特徴
とする炭素繊維シート。
【請求項２】前記炭素繊維糸条がたて方向に配列し、か
つ、補助糸が前記炭素繊維糸条に交錯してよこ方向に配
列している請求項１に記載の炭素繊維シート。
【請求項３】前記炭素繊維糸条が実質的に屈曲せずに糸
条群を構成し、該糸条群の両面側に前記炭素繊維糸条と
交差するよこ方向補助糸群が位置し、それらよこ方向補
助糸群と、前記炭素繊維糸条群に並行するたて方向補助
糸群とが織組織をなして前記炭素繊維糸条群を一体に保
持している請求項１に記載の炭素繊維シート。
【請求項４】シートは二方向性炭素繊維織物である請求
項１に記載の炭素繊維シート。
【請求項５】前記炭素繊維糸条がバインダーで支持体に
接着されてなる請求項１に記載の炭素繊維シート。
【請求項６】前記炭素繊維糸条がその長さ方向に線状ま
たは点状に延びる低融点ポリマーを含んでおり、該低融
点ポリマーが互いに直交する糸とその交点において接着
している請求項２ないし４のいずれかに記載の炭素繊維
シート。
【請求項７】よこ方向補助糸が低融点ポリマーを含んで
おり、そのポリマーにより前記炭素繊維糸条がその交点
において互いに接着されている、請求項２または３に記
載の炭素繊維シート。
【請求項８】補助糸がガラス繊維である請求項２または
３に記載の炭素繊維シート。
【請求項９】低融点ポリマーの付着量がシート面積当た
り０．５〜６．０ｇ／ｍ²である請求項６または７に記
載の炭素繊維シート。
【請求項１０】補助糸における低融点ポリマーの付着量
が、補助糸重量の５０重量％以下である請求項７に記載
の炭素繊維シート。
【請求項１１】炭素繊維の目付が２００〜４００ｇ／ｍ
²、ＪＩＳＬ１０９６法によるシートの通気量が２
０〜３００cc/cm²/secである請求項１ないし１０のいず
れかに記載の炭素繊維シート。
【請求項１２】コンクリートの表面に、チクソトロピッ
ク係数が３．０〜８．０、かつ、粘度が３０〜１５０ポ
イズである樹脂を塗布し、ついで請求項１ないし１１の
いずれかに記載の炭素繊維シートを積層し、この炭素繊
維シートに前記樹脂を含浸し、常温硬化させることを特
徴とするコンクリート構造物の補修・補強方法。