JP3097497B2 - 補強繊維シートおよびコンクリート構造物 - Google Patents

補強繊維シートおよびコンクリート構造物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
がコンクリート表面に接着されてなるコンクリート構
造物に関する。
【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、長年の使用によりクンクリートの中性
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。さて、コンクリート構造物の劣化状
態の把握は、人間がコンクリートの表面状態、とくにク
ラックの進展状態や、その大きさを観察することによっ
て行われている。その観察は、広範囲にをわたり人間が
行うわけであるから、時によっては、クラックを見逃し
たりして不正確でありまた、大変な労力を必要とされ
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、炭素繊維などの補強繊維に樹脂を含浸さた、
いわゆる繊維強化プラスチックで補強または補修する工
法が注目されている。しかしながら、たとえコンクリー
ト構造物を補強・補強しても、クンクリートの中性化や
錆の発生による劣化は進む。このコンクリート構造物
は、繊維強化プラスチックで覆われているので、コンク
リート表面が見えない。したがって、このコンクリート
構造物の劣化状態の把握も、人間の観察に拠らざるをえ
ないが、繊維強化プラスチックで覆われていない箇所で
のクンクリート表面の劣化状態の観察による推測や、繊
維強化プラスチックの状態変化の観察によらざるをえ
ず、不正確であるのみならず、コンクリート構造物の異
常の発見が遅れてしまうという問題がある。
【0004】さて、何等かの原因で負荷されたことによ
るコンクリート構造物の歪みを、コンクリートに埋め込
んだ炭素繊維とガラス繊維からなるFRPの、電気抵抗
の変化で検出する方法が、「強化プラスチックス」Vol.
41,No.4,p.16〜p.18(1995年)に記載されている。これ
は、引張り歪みが大きくなると炭素繊維の切断が段階的
に進み、電気抵抗が大きくなる原理を利用しようとする
ものであるが、樹脂の種類によっては炭素繊維の切断が
段階的に進まず、一気に切断してしまったり、また、樹
脂と繊維の割合によって、電気抵抗のレベルが異なるな
ど、再現性や信頼性といった点で問題があった。
【0005】
【発明の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、簡単でかつ確実にコンクリート表面の
化状態や異常状態が点検可能な補強繊維シートからなる
繊維強化プラスチック板がコンクリート表面に接着され
てなるコンクリート構造物を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のコンクリート構造物は、多数本の補強繊維
糸条並行に配列してなるシートがコンクリートの表面
に接着されたコンクリート構造物であって、前記シート
は、前記補強繊維以外に、コンクリート構造物表面の劣
化または異常状態の検知に用いる為のチェック糸がまば
らに配列されたシートからなる繊維強化プラスチック板
であることを特徴とする。この本発明により、簡単にコ
ンクリート構造物の劣化、異常状態を点検可能な、コン
クリート構造物が得られる。
【0007】本発明に係わる補強繊維シートを、具体的
な実施態様を図面を参照して説明する。図1は、本発明
の一実施態様に係わる補強繊維シートを示しており、図
において1は補強繊維糸条で、多数本の補強繊維糸条が
並行に配列し、チェック糸2が並行に配列している補強
繊維糸条の間に等間隔にまばらに配列し、これら補強繊
維糸条1およびチェック糸2に、細い補助糸3が一本交
互に交錯して織組織し、補強繊維シートを形成してい
る。
【0008】本発明に用いる補強繊維は、マルチフイラ
メントからなる炭素繊維やポリアラミド繊維などの高強
度、高弾性率繊維であって、なかでも炭素繊維は耐薬品
性に優れ、長年使用してもコンクリートの強アルカリに
犯されることはない。また炭素繊維は繊維密度が小さい
ので、床版や床などのコンクリート構造物の下面をハン
ドレイアップ成形法で補修、補強するにあたって、未硬
化の樹脂含浸繊維シートが落下するようなこともないの
で好ましく用いられる。
【0009】本発明に用いるチェック糸は、樹脂が含浸
し、樹脂が硬化した状態で透明または半透明性を示す繊
維であって、また、補強繊維の繊維配列乱れを防止する
意味合いから熱収縮率の小さな繊維である糸であること
が好ましく、好ましくは100℃における乾熱収縮率が
0〜3%以下である。そのような繊維としてはガラス繊
維およびビニロン繊維のマルチフイラメント糸である。
【0010】ガラス繊維またはビニロン繊維は、空気中
では光が乱反射して白く、不透明であるが、樹脂を含浸
し、これが硬化すると透明または半透明性を示す。ま
た、ガラス繊維またはビニロン繊維からなる繊維強化樹
脂が、剥離などで傷が付いたり破壊すると、光が乱反射
し、白く、不透明となる。
【0011】本発明においてコンクリート構造物の劣化
状態とは、接着面でコンクリートにヒビ割れが入るこ
と、繊維強化プラスチック板がコンクリート表面から剥
離すること、乃至は、剥離した繊維強化プラスチック板
とコンクリートとの間に水が溜まることのいずれかを指
す。本発明においては、コンクリート構造物に接着して
いる繊維強化プラスチックが、接着面でコンクリート
にヒビ割れが入ったり、繊維強化プラスチック板がコン
クリートから剥離すると繊維強化プラスチックのチェ
ック糸の部分が白化する現象を生じる。また、コンクリ
ートの劣化が進み、ヒビ割れが大きくなり、剥離した繊
維強化プラスチック板とコンクリートとの間に水が溜ま
るとチェック糸の部分が黒ずんでくるので、観察により
コンクリート構造物に接着させた繊維強化プラスチック
が剥離して、もはや繊維強化プラスチック板による補
強効果がなくなっていることがわかるのである。したが
って、チェック糸の状態を観察し、異常を発見すれば繊
維強化プラスチック板をコンクリートから完全に剥が
し、補強繊維シートで補強工事をし直せば元の状態に修
復することが出来、保全を完全に行うことができるので
ある。本発明における劣化状態の検知とは、これらのチ
ェック糸の部分が白化したり、黒ずんでいたりするのを
観察して異常状態を発見することを指す。
【0012】補強繊維シートの形態は、補強繊維糸条と
チェック糸がたて方向に配列し、よこ糸が細い補助糸で
織組織した一方向織物や、補強繊維糸条とチェック糸が
たて方向におよび/またはよこ方向に配列した二方向織
物であってよい。また、補強繊維シートの他の形態は、
補強繊維糸条とチェック糸を一方向に並行に配列しメッ
シュ状の支持材で荷担した一方向材であってよい。ま
た、織物や一方向材にあらかじめ樹脂を含浸したプリプ
レグなどのシート状の繊維材であってもよい。
【0013】本発明におけるチェック糸は、本質的にコ
ンクリートの補強を担わせるものであるからして、多く
使用する必要はなく、補強繊維糸条に対する重量割合は
2〜30%程度である。なお、補強繊維シートにおける
チェック糸の配列している幅があまり狭いと視察による
異常のチェックがしにくくなり、またあまり広いと部分
的に補強されない領域が出来てコンクリートの補強効果
を発揮出来なくなるので、2mm〜50mm程度が好ま
しい。なお、チェック糸が1本で必要な幅が確保出来な
い場合は、チェック糸を引き揃えて補強繊維糸条間に配
列すればよい。補強繊維シートの繊維重量は、小さいと
成形の際の積層回数が増えるし、大きいと樹脂含浸が不
完全となるから1平方メートルあたり200〜700g
程度が好ましい。また、補強繊維シートの幅は小さいと
成形回数が増えるし、大きいと取扱いが困難となるし、
また屋外の現場で成形すると風で積層位置を決めにくい
などの問題が発生するので20〜100cm程度が好ま
しい。
【0014】プリプレグのマトリックスとなる樹脂は、
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、接着力が大きく耐アル
カリ性に優れるので好ましい。なお、マトリックス樹脂
は熱硬化性樹脂に限定する必要はなく、ナイロン樹脂、
ABS樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン樹脂、塩化
ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱可塑性
樹脂であってもよい。
【0015】このような補強繊維シートは、あらかじめ
繊維強化プラスチック板に成形してコンクリートと接着
剤で接着させてよいし、また、補修、補強しようとする
コンクリート構造物に、常温硬化型の樹脂を塗布し、そ
の上に補強繊維シート置き、さらにその上に常温硬化型
の樹脂を塗布したのち、含浸ローラがけして補強繊維シ
ートに樹脂含浸し、必要に応じてこれを繰り返し、樹脂
を常温硬化させる現場施工であってもよい。なお、本発
明の目的を達成するためには、何枚も積層する場合、各
補強繊維シートのチェック糸の部分が重なり合うように
成形することが必要である。
【0016】図2〜図6は本発明のコンクリート構造物
の実施例を説明する部分斜視図で、図2は橋脚4、図3
は橋げた5、図4は床版6、図5は煙突7のコンクリー
トの外表面に、図6はトンネル8内面のコンクリートの
外表面に、繊維強化プラスチック9が接着している状
態を示している。これら実施例では一方向織物の補強繊
維シート10の繊維軸方向が1層づつコンクリート構造
物の長さ方向と幅方向になるように積層し成形されてい
るが、これら積層枚数や積層方向は適宜必要に応じて決
めればよい。
【0017】
【発明の効果】本発明のコンクリート構造物及びその劣
化または異常状態の検知方法はその補強や補修用に用い
補強繊維シートチェック糸を用いているので、コン
クリート表面に接着している繊維強化プラスチック
が、接着面でコンクリートにヒビ割れが入ったり、コ
クリート表面から剥離すると繊維強化プラスチック
チェック糸の部分が白化する。また、コンクリートの劣
化が進み、ヒビ割れが大きくなり、剥離した繊維強化プ
ラスチック板とコンクリートとの間に水が溜まるとチェ
ック糸の部分が黒ずんでくるので、外部から観察されな
い繊維強化プラスチック被覆のコンクリート構造物の
劣化状態を簡単に観察することが出来る。しかも異常を
早期に発見することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係る補強繊維シートの斜
視図である。
【図2】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図3】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図4】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図5】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【図6】本発明のコンクリート構造物の具体的実施例を
説明する図である。
【符号の説明】
1:補強繊維糸条 2:チェック糸 3:補助糸 4:橋脚 5:橋げた 6:床版 7:煙突 8:トンネル 9:繊維強化プラスチック 10:一方向織物の補強繊維シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI E04G 23/02 E04G 23/02 E F E21D 11/10 E21D 11/10 Z

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数本の補強繊維糸条並行に配列してな
    るシートがコンクリートの表面に接着されたコンクリー
    ト構造物であって、前記シートは、前記補強繊維以外
    に、コンクリート構造物表面の劣化または異常状態の検
    知に用いる為のチェック糸がまばらに配列されたシート
    からなる繊維強化プラスチック板であることを特徴とす
    るコンクリート構造物
  2. 【請求項2】請求項1に記載のコンクリート構造物にお
    いて、前記繊維強化プラスチック板は、補強繊維糸条が
    一方向に配列してなるものであるコンクリート構造物
  3. 【請求項3】請求項1に記載のコンクリート構造物にお
    いて、前記繊維強化プラスチック板は、補強繊維糸条が
    二方向に配列してなるものであるコンクリート構造物
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載のコン
    クリート構造物において、前記繊維強化プラスチック板
    補強繊維は、炭素繊維であるコンクリート構造物
  5. 【請求項5】請求項1ないし3のいずれかに記載のコン
    クリート構造物において、前記繊維強化プラスチック板
    補強繊維は、ポリアラミド繊維であるコンクリート構
    造物
  6. 【請求項6】請求項1ないし5のいずれかに記載のコン
    クリート構造物において、前記補強繊維シートチェッ
    ク糸は、樹脂含浸状態で透明または半透明性を示すもの
    であるコンクリート構造物
  7. 【請求項7】請求項6に記載のコンクリート構造物にお
    いて、前記チェック糸は、ガラス繊維であるコンクリー
    ト構造物
  8. 【請求項8】請求項6に記載のコンクリート構造物にお
    いて、前記チェック糸は、ビニロン繊維であるコンクリ
    ート構造物
  9. 【請求項9】請求項1ないし8のいずれかに記載のコン
    クリート構造物において、前記補強繊維糸条に対する前
    記チェック糸の重量割合は、2〜30%の範囲内である
    コンクリート構造物
  10. 【請求項10】請求項1ないし9のいずれかに記載のコ
    ンクリート構造物に おいて、多数本の補強繊維糸条にチ
    ェック糸が等間隔に配列されてなるコンクリート構造
  11. 【請求項11】請求項1ないし10のいずれかに記載の
    コンクリート構造物において、前記補強繊維糸条は、織
    織により一体化されてなるコンクリート構造物
  12. 【請求項12】請求項1ないし10のいずれかに記載の
    コンクリート構造物において、前記補強繊維糸条、接
    着剤により支持体と接着してなるコンクリート構造物
  13. 【請求項13】請求項1ないし10のいずれかに記載の
    コンクリート構造物において、前記繊維強化プラスチッ
    クのプラスチックは、熱硬化性樹脂であるコンクリート
    構造物
  14. 【請求項14】請求項1ないし13のいずれかに記載の
    コンクリート構造物において、前記チェック糸の間隔
    は、2〜50mmであるコンクリート構造物
  15. 【請求項15】請求項1ないし14のいずれかに記載の
    コンクリート構造物において、前記繊維強化プラスチッ
    ク板は、そのチェック糸が互いに重なるように積層され
    ているものであるコンクリート構造物。
  16. 【請求項16】コンクリート構造物は、床版である請求
    ないし15のいずれかに記載のコンクリート構造
    物。
  17. 【請求項17】コンクリート構造物は、橋桁である請求
    ないし15のいずれかに記載のコンクリート構造
    物。
  18. 【請求項18】コンクリート構造物は、橋脚である請求
    ないし15のいずれかに記載のコンクリート構造
    物。
  19. 【請求項19】コンクリート構造物は、トンネルである
    請求項ないし15のいずれかに記載のコンクリート構
    造物。
  20. 【請求項20】コンクリート構造物は、煙突である請求
    ないし15のいずれかに記載のコンクリート構造
    物。
  21. 【請求項21】請求項1〜20のいずれかに記載の繊維
    強化プラスチック板を用いた、コンクリート構造物の劣
    化または異常状態の検知方法。
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