JP3350447B2 - 補強・補修用繊維シート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，各種構造物の補強
・補修用に用いる繊維シートの改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】高強度繊維を樹脂で帯状のシート状やフ
イルム状に成形した繊維シートや繊維テープ，或いは高
強度繊維を線状に加工した繊維ケーブルが各種構造物の
補強補修用材料として使用されている。例えば，炭素繊
維やアラミド繊維のように高強度の繊維をエポキシ樹脂
中に一方向或いは二方向に配列して帯状のシートとした
ものは，橋脚や橋桁の補強材料として注目されており，
該繊維をケーブル状に加工したり樹脂中で線状に成形し
たものはＰＣ緊張材，アンカー材，コンクリート補強材
等に適用されている。

【０００３】このような繊維補強プラスチックス（ＦＲ
Ｐ）が建設分野でも使用され始めたが，実際の使用にあ
たっては，それぞれの特徴が構造物の強度向上に最も寄
与するように工夫されねばならない。

【０００４】例えば前記の繊維シートまたは繊維テープ
（以下，略して繊維シートと呼ぶ）を橋脚基部の補強に
適用する場合の施工例について見ると，橋脚の円周方向
に繊維シートを巻付ける方法と，橋脚の軸方向（縦方
向）に繊維シートを平行に並べて張り付ける方法とがあ
る。前者は橋脚のせん断補強，後者はじん性補強がなさ
れる。いずれも，その施工にあたっては，コンクリート
表面を下地処理（整形やサンダー掛け）して又はせずし
て，通常は繊維シートの含浸樹脂例えばエポキシ樹脂と
同種類の樹脂を下塗りし，その上に該繊維シートを貼付
け，次いで同じ樹脂を上塗りするという施工手順で行わ
れる。これが終われば，その上に保護モルタル仕上げが
通常行われる。

【０００５】前者のせん断補強の場合には，連続長さの
繊維シートを螺旋状にぐるぐる巻きして巻き上げ（また
は巻き下げ）することにより，必要面積を覆いつくすこ
とができる。すなわち，繊維シートは連続しているの
で，その始端も終端もその係止に特別な工夫はいらな
い。ところが，後者のじん性補強の場合には，一定の長
さに切断した繊維シートのそれぞれを橋脚の場合は縦方
向に（桁の場合には横方向に）並貼して必要面積を覆う
ので，各繊維シートの端部は自由端となる。この自由端
のままでは，その部分におけるじん性補強に寄与する程
度が低くなるので，この端部の係止に特別な工夫が必要
となる。

【０００６】水平表面をもつ基礎の上に橋脚が立ち上が
っている場合に，一定長さの繊維シートを橋脚表面に垂
直方向に並貼する場合の下端の係止を例とすると，次の
ような４種の方法が提案された。

【０００７】(1) 鉄板接着方式：繊維シートの下端を基
礎表面より若干上方に揃えて貼り，下方にＬ部またはフ
ランジ部をもつ鉄板で繊維シートの下端部を押えると共
に，基礎表面に載せたＬ部またはフランジ部に対してア
ンカーボルトを基礎中に垂直方向に打ち込んで該鉄板を
固定する。これにより，基礎部と橋脚部との間のせん断
補強およびじん性補強がなされる。

【０００８】(2) 鉄板接着およびアンカーボルト定着方
式：前記(1) の鉄板接着方式を行うと共に，繊維シート
の下端部を押さえている部分の鉄板に対して，アンカー
ボルトを橋脚中に水平方向に打ち込む。この橋脚中に打
ち込むアンカーボルトの数を増やすことにより，繊維シ
ートと鉄板との接合が強くなるので，基礎部と橋脚部と
の間のせん断補強およびじん性補強が一層良好となる。

【０００９】(3) 鉄板・アンカーボルト定着方式：繊維
シートの下端を橋脚の最下端よりもはみ出させ，そのは
み出し部分を９０°方向を変えて基礎表面に貼付ける。
そして，基礎表面に貼付けた繊維シートの端部に鉄板を
載せ，この鉄板の上らかアンカーボルトを基礎中に打ち
込む。そのさい，繊維シートが橋脚から基礎表面に方向
を変える部分でアールが発生して，このアール部分の裏
側で空洞が生ずるのを防止するために，予め橋脚根付け
部分にモルタルでアールに相当する盛り付けを行ってお
く。これにより，アール部分の裏側の空洞にモルタルが
充填されたことと同じことになる。この方法の良いとこ
ろは，基礎と橋脚の間を連続した繊維シートで連結でき
ることである。

【００１０】(4) 根巻きコンクリート中の鉄板・アンカ
ーボルト定着方式：繊維シートの下端を橋脚の最低部に
揃え，その上を鉄板巻きし，鉄板の上らかアンカーボル
トを橋脚中に打ち込んで鉄板で繊維シートの下端部を押
さえる。そして，橋脚を囲うように基礎上に型枠を組
み，コンクリートを打設して根巻きコンクリートを形成
する。これにより根巻きコンクリート中で繊維シートの
下端が鉄板とアンカーボルトで定着され，根巻きコンク
リートも強度補強に寄与することになる。

【００１１】他方，橋桁のじん性補強のために橋桁裏面
にその軸方向に繊維シートを貼付ける場合には，所定の
長さに切断した多数枚の繊維シートを各端部を揃えて並
行に貼着することが行われるが，この場合には，各繊維
シートの端部を係止するのが困難なところでは，貼着ま
まとするか，或いは該端部を覆うように別の繊維シート
を直交する方向にクロスして重ね貼りする方法などが採
られている。いずれにしても，この場合には，繊維シー
トとコンクリート面との接着強度が十分でなければなら
ない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記のように，構造物
の軸方向に繊維シートを貼着して構造物のじん性補強を
行う場合には，繊維シートの両端はそこで途切れた自由
端となり，この繊維シートの途切れた部分で補強がなさ
れず，このままでは，かえって，該自由端部分に応力集
中が発生する危険もある。このため，前記の(1) 〜(4)
のような定着方式が工夫されているが，いずれも鉄板や
アンカーボルトを使用するものであり，このため，作業
が煩雑になると共に，せっかくの繊維シートの特徴が生
かし切れないという問題がある。本発明はこのような問
題の解決を図ることを課題としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 前記の課題を解決する
繊維シート材料として，本発明によれば，樹脂中に高強
度繊維を長手方向に配向してなる帯状の繊維シートの端
部に，そのシート端からのび出た該長手方向の高強度繊
維を束ねて形成した複数本のロッド部を設けてなる補強
・補修用繊維シートを提供する。そのさい，前記のロッ
ド部は，高強度繊維の束を，より線状または組紐状にし
て，樹脂で固定化される。

【００１４】また，本発明によれば，樹脂中に高強度繊
維を長手方向に配向してなる帯状の繊維シート部と，こ
の繊維シートの少なくとも一方の端部から所定の長さだ
け前記シート中の高強度繊維が収斂しつつのび出す遷移
部と，この遷移部の端部から所定の長さだけ該高強度繊
維を束ねて必要本数のロッドに加工してなるロッド部
と，からなる補強・補修用繊維シートを提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の繊維シートは端部をロッ
ド化したものであり，シート部もロッド部も連続した高
強度繊維で繋がっている点に特徴があり，このロッド部
を設けたことにより，繊維シートの端部を通常のケーブ
ル端の定着方式と同様にして構造体に定着させることが
できる。

【００１６】本発明繊維シートの代表的な実施の形態を
図１に示した。図１に見られるように，この繊維シート
は，樹脂中に高強度繊維を長手方向に配向してなる帯状
の繊維シート１の端に，該シート１からのび出た繊維を
束ねたロッド部２を複数本形成したものである。

【００１７】繊維シート１は，従来のものと同様に，高
強度繊維例えばアラミド繊維（ポリ−Ｐ−フエニレンテ
レフタルアミドからなる繊維），炭素繊維，ガラス繊維
等を長手方向に配向して結合剤樹脂例えばエポキシ樹脂
やビニルエステル系の樹脂で固めたものである。長手方
向とは直交する方向に同様の高強度繊維を有する二方向
性の繊維シートであってもかまわない。この繊維シート
１の厚さや幅も，従来品と同様に各種のものであること
ができ，補強・補修する箇所に応じて適切な寸法形状の
ものを選べばよい。また，以下において便宜上，高強度
繊維としてアラミド繊維，結合剤樹脂としてエポシキ樹
脂を用いた繊維シートを例として説明するが，高強度繊
維や結合剤樹脂の種類はこれに限られるものではない。

【００１８】繊維シート１内の長手方向に配向している
各アラミド繊維をシート中のエポキシ樹脂からシート端
でのび出させ，図１の例では，それらを束ねて３本のロ
ッド２に加工してある。各ロッド２はシートと同じエポ
キシ樹脂で固めてある。より具体的には，三つ群に分け
たアラミド繊維をさらに必要な束に分け，各束をより線
（ストランド）にした状態でエポキシ樹脂で固定するこ
とにより，一本のロッド部２が形成されている。

【００１９】繊維シート１とロッド部２との間には，シ
ート端からロッド部２に向かうにつれて繊維束が収斂す
る中間体が存在するが，このシート形状からロッド形状
に形状が変化する部分を遷移部と名付けることにする。
この遷移部３も，エポキシ樹脂で固めるが，場合によっ
てはアラミド繊維が露出したままとして，この部分を軟
質な帯域としてもよい。いずれにしても，ロッド部２を
軸方向に引張応力を加えた場合に，遷移部３とロッド部
２との境界でアラミド繊維がばらけないように該境界部
で急激な勾配変化を持たないようにすると共に，ロッド
部２ではストランドとするか組紐状として樹脂で固める
のがよい。必要に応じて，該境界部に輪留めを嵌めても
よい。

【００２０】このようにして本発明の繊維シートは，樹
脂中に高強度繊維を長手方向に配向してなる帯状の繊維
シート部１と，この繊維シート１の少なくとも一方の端
部から所定の長さだけ前記シート中の高強度繊維が収斂
しつつのび出す遷移部３と，この遷移部３の端部から所
定の長さだけ該高強度繊維を束ねて必要本数のロッドに
加工してなるロッド部２とを有する。

【００２１】この繊維シートは，従来の繊維シートと同
様に，繊維シート部１を構造体に接合樹脂例えばエポキ
シ樹脂を用いて貼着することにより，構造体の補修・補
強用に供するが，シート端にロッド部２を有するので，
特に構造体の軸方向に貼着してじん性補強を行う場合の
端部定着を簡易且つ確実に行うことができる。例えば橋
脚の表面に本発明の繊維シートを縦方向に並貼する場合
の下端の定着については，図２のようにして行うことが
できる。

【００２２】図２（ａ）は，橋脚４が基礎５に立ち上が
っている場合の橋脚半身略断面を，また図２（ｂ）はそ
の半身略側面を示すものであるが，その橋脚表面に本発
明の繊維シートの繊維シート部１を縦方向に並貼し，各
下端のロッド部２を基礎５内に埋設し，遷移部３に対し
ては，その上に別の繊維シート６を水平方向に巻き付け
たものである。

【００２３】すなわち，従来と同様に，繊維シートの含
浸樹脂例えばエポキシ樹脂と同種類の樹脂を下塗りし，
その上に繊維シート部１を縦方向に隙間なく貼付けるの
であるが，ロッド部２は，予め基礎５に穿孔したボルト
孔に挿入し，ロックボルト工法等と同様に定着剤（通常
はセメントペーストまたはモルタル）で該ボルト孔内で
固定する。そして，繊維シート部１とロッド部２との間
の遷移部３に対して繊維シート（またはテープ）６を橋
脚円周方向に巻付ける。そのあと，必要に応じて繊維シ
ートの全表面に同じエポキシ樹脂を上塗りし，さらにモ
ルタル仕上げを行うことによって施工が完了する。

【００２４】各繊維シートの上端については，ロッド部
２を設けないで，従来と同様に橋脚最上端で各シートの
端面を揃え，その上から，必要幅だけ橋脚円周方向に繊
維シートまたはテープを巻付けるという方法で対処する
こともできるが，場合によっては，ロッド部２を設け
て，前記の基礎への定着法と同じ方法を，上部構造体に
対して行うこともできる。また，上部構造体から，各ロ
ッド部２を定着させるための固定具（例えば橋脚円周方
向に巻付けた鉄板）を支持させ，この固定具にロッド部
２の端部を，公知のケーブル端の定着具と同じものを用
いて，接合するという方法を採用することもできる。

【００２５】図３は，橋桁のじん性補強のために本発明
の繊維シートを橋桁７の裏面に桁の軸方向に並貼した例
を示すもので，繊維シート部１を桁全長にわたって図２
の場合と同様に並貼し，ロッド部２を，予め桁支持構造
体８（橋脚）に穿孔したボルト孔に挿入し，定着剤を用
いて該ボルト孔内で固定したものである。そして，遷移
部３に対しては，繊維シートとは直交する方向に他の繊
維シート９（またはテープ）を貼付ける。図３には見え
ないが，繊維シート部１の他方の端部も，図示と同様に
他方の桁支持構造体にロッド部２を固定し，遷移部３に
対しては同様に他の繊維シートまたはテープを直交する
方向に貼付ける。そのあと，必要に応じて繊維シートの
全表面に同じエポキシ樹脂を上塗りし，さらにモルタル
仕上げを行うことによって施工が完了する。

【００２６】以上の例に限らす，一般建造物の柱，梁，
スラブ，壁等に対しても，本発明の繊維シートはロッド
部２を構造体に定着させることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように，本発明の繊維シー
トは，ロッド部でその端部を構造体に定着させることが
できるので，シート端部でも軸方向の引張応力や曲げ応
力に対しての補強が十分になされるという優れた効果を
奏する。また，ロッド端の定着はケーブル端の定着と同
様に施工が容易であるから，施工性も良好であり，各種
構造物の補強・補修用繊維シートとして従来のものには
ない実用的な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維シートの端部構造の例を示す斜視
図である。

【図２】本発明に従う繊維シートを用いて橋脚のじん性
補強を行う例を示す橋脚下部の状態を示す図であり，図
２（ａ）はその橋脚半身略断面図，図２（ｂ）はその橋
脚半身側面図である。

【図３】本発明に従う繊維シートを用いて橋桁のじん性
補強を行う例を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ 繊維シート部 ２ ロッド部 ３ 遷移部 ４ 橋脚 ５ 基礎 ６ 遷移部の上に貼付けた他の繊維シート ７ 橋桁 ８ 橋桁支持構造体 ９ 遷移部の上に貼付けた他の繊維シート

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂中に高強度繊維を長手方向に配向し
   てなる帯状の繊維シートの端部に，そのシート端からの
   び出た該長手方向の高強度繊維を束ねて形成した複数本
   のロッド部を設けてなり，そのロッド部が高強度繊維の
   束をより線状または組紐状にして樹脂で固定化されてい
   る補強・補修用繊維シート。
2. 【請求項２】 樹脂中に高強度繊維を長手方向に配向し
   てなる帯状の繊維シート部と，この繊維シートの少なく
   とも一方の端部から所定の長さだけ前記シート中の高強
   度繊維が収斂しつつのび出す遷移部と，この遷移部の端
   部から所定の長さだけ該高強度繊維を束ねて必要本数の
   ロッドに加工してなるロッド部と，からなる補強・補修
   用繊維シート。
3. 【請求項３】 高強度繊維は，アラミド繊維，炭素繊維
   またはガラス繊維である請求項１または２に記載の補強
   ・補修用繊維シート。
4. 【請求項４】 長手方向に配向する高強度繊維に加え
   て，これと直交する方向に配向した高強度繊維をシート
   中に含有する請求項１，２または３に記載の補強・補修
   用繊維シート。