JP3630380B2 - Repair and reinforcement method for existing structures - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚、橋梁、建造物の柱等のコンクリートからなる既存構造物の補修補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋脚、橋梁、建造物の柱等のコンクリートからなる既存構造物の補修補強を繊維強化樹脂を用いて行うことは広く知られている（例えば、特開平２−２４２８２８号公報等）。
その方法の１つとして、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維等の強化繊維の一方向引き揃えシート状物や織物等のシート状物あるいは、これらのシート状物に適量のエポキシ樹脂をあらかじめ含浸したいわゆるプリプレグを現場でエポキシ樹脂を含浸、補充しながら構造物の補修・補強箇所に貼り付け、必要に応じて複数枚積層する方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の補修補強方法では、使用実績と現場での施工性の面から常温硬化型エポキシ樹脂が一般的に使用されているが、常温硬化型とは言え、１０℃以下特に５℃以下で硬化性が著しく低下し硬化不良を生じやすいこと、このため硬化養生に長期間を要し、施工期間が長期化する問題があった。また時節、地域によっては施工が困難になるといった問題があった。
【０００４】
さらに水分により硬化が阻害されることもあって、コンクリート施工面の十分な管理、下地処理の必要があり、あるいは雨天時の施工が難しいなどの課題を有していた。
【０００５】
そこで、本発明は上記の欠点を解決し、常温及び低温での硬化性に優れ、短期の施工性にも優れ、かつ優れた補強効果を発現しうる橋脚、橋梁、建造物の柱等のコンクリートからなる既存構造物の補修補強方法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】
本発明の要旨は、既存構造物の補修補強部位に樹脂を含浸した強化繊維からなるシート状物を貼り付けるか又は既存構造物の補修補強部位に強化繊維からなるシート状物を貼り付けた後樹脂を含浸するかした後、前記樹脂を硬化する既存構造物の補修補強方法において、樹脂が成分（１）（メタ）アクリレートを主成分とするビニル系単量体、成分（２）成分（１）に溶解する（メタ）アクリロイル基及び／又はアリルエーテル基を含有するオリゴマー及び／又は熱可塑性ポリマー、成分（３）有機過酸化物および成分（４）硬化促進剤からなることを特徴とする既存構造物の補修補強方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に使用される強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、あるいはアラミド繊維等の有機繊維など通常強化繊維として使用される高強度あるいは高弾性の繊維が挙げられる。さらにこれらの強化繊維を混合したものを使用しても差し支えない。
【０００８】
その中でも特に炭素繊維が特に好ましく、引張弾性率２０ｔｏｎ／ｍｍ２以上、引張強度３００ｋｇ／ｍｍ２以上のものがより好ましい。さらに炭素繊維表面にラジカル反応性基を有する低分子量化合物を付与されたものが最も好ましい。
【０００９】
ラジカル反応性基を有する低分子量化合物としては、アクリル酸、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレートなどのアクリル系単官能又は多官能単量体あるいはメタクリル酸、メチルメタクリレート等メタクリレート系単官能又は多官能単量体等のビニル単量体あるいは（メタ）アクリロイル基を有するオリゴマーが例示でき、処理する方法としては、ラジカル反応性基を有する低分子量化合物を含有する溶液等に炭素繊維を通過せしめ乾燥するなど通常用いられる方法が上げられる。特に好ましいものとしてビスフェノール型エポキシ樹脂とアクリル酸、メタクリル酸とを反応して得られる（メタ）アクリレートを末端に有するビスフェノール誘導体が挙げられる。
【００１０】
本発明に使用される強化繊維からなるシート状物としては、前述の強化繊維からなる織布、一方向配列シート、不織布、マット等、これらを組み合わせたもの及びこれらの強化繊維にアクリル系樹脂などを含浸したものが挙げられる。
【００１１】
特に本発明においては、強化繊維を一方向に配列し、横方向に拘束した（ａ）強化繊維からなるシート状物が、一方向に引き揃えた強化繊維のシート状物を横切って繊維を配置したもの、（ｂ）強化繊維からなるシート状物が、一方向に引き揃えられた強化繊維のシート状物の少なくとも一方の面に強化繊維と直交する方向に熱融着性繊維を３〜１５０ｍｍの間隔で配置し、熱融着したもの、（ｃ）強化繊維からなるシート状物が強化繊維を一方向に引き揃えシート状物の少なくとも一方の表面に熱可塑性樹脂からなる又は熱可塑性樹脂で被覆されたネット状支持体、ウェブ状支持体など熱融着性繊維布帛を熱融着したものが好ましく使用される。
【００１２】
ここで、上記（ａ）は、強化繊維をたて糸（経糸）に、強化繊維あるいはその他の繊維例えばガラス繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、アクリル系樹脂あるいはメタクリル系樹脂を繊維状に賦型したもの等をよこ糸（緯糸）として配置すること、すなわち例えば織ることあるいは絡める等により製造される。
【００１３】
また、（ｂ）は、強化繊維を一方向に引き揃えシート状とし、強化繊維の巾方向に熱融着性繊維を配置し、熱融着することにより製造される。使用する熱融着性繊維としては、室温以上の温度で溶融し接着性を示す繊維あるいは、熱融着性を示す物質を表面に配する繊維、あるいは熱融着性繊維とそうでない繊維の交絡糸、あるいはこれらの繊維を組み合わせたもの等を意味する。ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル系あるいはメタクリル樹脂等の繊維及びこれらの繊維を易融着処理した繊維、あるいはガラス繊維などの繊維表面にナイロン等熱融着可能な物質を付着した繊維、ガラス繊維などの繊維とナイロン糸等を交絡処理したものを例示できるがこれらに限定されるものでない。配置するとは単に表面に置くことあるいは強化繊維をたて糸（経糸）に熱融着性繊維をよこ糸（緯糸）に織るあるいは絡める等を意味する。 配置する間隔は、３〜１５０ｍｍが好ましく、より好ましくは、３〜１５ｍｍである。配置する間隔がこれよりも小さいとシート状物の扱い性は良好であるが、強化繊維の拘束が強く成りすぎて樹脂の含浸性が低下する傾向にあり、又 、これよりも大きいとシート状物としての扱い性が低下する傾向にあり好ましくない。
【００１４】
熱融着性繊維を配置した後、加熱し強化繊維と融着することにより（ｂ）を得ることができる。
【００１５】
そして、（ｃ）は、強化繊維を一方向に引き揃えシート状とし、その少なくとも一方の表面に室温以上の温度で溶融し接着性を示す熱可塑性樹脂からなるあるいは熱可塑性樹脂で被覆されたネット状支持体、ウエブ状支持体等の熱融着性繊維布帛を熱融着することにより製造される。熱融着性繊維としては、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等からなる繊維が例示され、ネット状支持体のネットの目開きは、樹脂の含浸性の観点からは広い方が好ましく目開き部分の多角形の一辺が１ｍｍ以上であって、その目開き面積が１０ｍｍ２以上が好ましい。一辺が２．５ｍｍ以上で目開き面積が１５ｍｍ２以上であればより好ましい。一方、強化繊維のほつれ防止、切断時の扱い性の観点からは、目開きは小さいことが好ましく、一辺が２０ｍｍ以下で目開き面積が５００ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００１６】
ウエブ状支持体とは、短繊維あるいは長繊維の絡み合ったシート状物である。ネット状あるいはウエブ状支持体の目付は、得られる成形物の機械的特性特に層間せん断強度保持及びシート状物の樹脂含浸性の点から、２０ｇ／ｍ２以下が好ましい。
これら前述の強化繊維を拘束する手段に使用する融着繊維あるいは融着繊維布帛等の素材としては、後述する常温硬化型アクリル系樹脂と接着性が良好であるもの、相溶するものが硬化後、一体化し強度、補強効果の発現性が良好である等の理由でより好ましい。
【００１７】
強化繊維として炭素繊維を使用する場合、シート状物としての好適な炭素繊維の目付としては、１００〜８００ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１５０〜６００ｇ／ｍ２である。
【００１８】
炭素繊維の目付が１００ｇ／ｍ２未満であると樹脂の含浸は良好であるものの、シート状物としての取り扱い性が低下し、特に炭素繊維のスリットが発生し易くなる傾向にあり、また８００ｇ／ｍ２を超えると、樹脂の含浸性が悪化する傾向にあり好ましくない。
【００１９】
本発明に用いる樹脂は、次の成分（１）から（４）を含有することが必要である。成分（１）は樹脂の硬化性、粘度調整をする成分であり、反応性、硬化後の樹脂の耐候性から（メタ）アクリレートを主成分として含むことが必要である。ここで「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及び／又はメタクリレートを示す。
【００２０】
具体例としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、２−ジシクロペンテノキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシエトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエトキシエチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリロイルモルホリン等の１官能性（メタ）アクリレートモノマ−；エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ヘプタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、２−ブチン−１，４−ジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール（メタ）アクリレート、水素化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、１，５−ペンタンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタンジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス−（４−（メタ）アクリロキシプロポキシフェニル）プロパン、２，２−ビス−（４−（メタ）アクリロキシ（２−ヒドロキシプロポキシ）フェニル）プロパン、ビス−（２−（メタ）アクリロイルオキシエチル）フタレート等の２官能性（メタ）アクリレートモノマー及びトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエチレングリコール付加物のトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、トリスアクリロイルエチルイソシアヌレート等３官能性以上の（メタ）アクリレートモノマー等が挙げられる。
【００２１】
上記した中でも硬化性が良好であり、かつ低粘度であるメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレートが特に好ましい。
これらの１〜２官能性単量体は、１種又は２種以上を併用して用いることができる。
また、成分（１）には（メタ）アクリレート以外のビニル系単量体を（メタ）アクリレートと同量を限度として含んでもよい。
このとき、用いることのできるビニル系単量体としては、（メタ）アクリル酸、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル等が挙げられる。
【００２２】
成分（２）は成分（１）に溶解する（メタ）アクリロイル基及び／又はアリルエーテル基を含有するオリゴマー及び／又は熱可塑性ポリマーであり、樹脂の硬化性、粘度調整をする成分である。
熱可塑性ポリマーの具体例としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−ノニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、２−ジシクロペンテノキシエチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシエトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエトキシエチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリロイルモルホリン等の１官能性（メタ）アクリレートモノマ−の他スチレン等（メタ）アクリレートモノマーと共重合可能なモノマーの単一重合体又は共重合体、更に、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロース系高分子、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル、酢酸ビニル樹脂等ビニル樹脂を含み、これら熱可塑性ポリマーが、単独または、併用して使用される。
【００２３】
オリゴマーの具体例としては、フタル酸、アジピン酸等の多塩基酸とエチレングリコール、ブタンジオール等の多価アルコールと（メタ）アクリル酸の反応で得られるポリエステルポリ（メタ）アクリレート、フタル酸、アジピン酸等の多塩基酸とエチレングリコール、ブタンジオール等の多価アルコールとペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等のアリルエーテル基含有アルコール及び（メタ）アクリル酸との反応で得られるアリルエーテル基含有ポリエステルポリ（メタ）アクリレート、フタル酸、アジピン酸等の多塩基酸とエチレングリコール、ブタンジオール等の多価アルコールとペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等のアリルエーテル基含有アルコールとの反応で得られるアリルエーテル基含有ポリエステル、エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸との反応で得られるエポキシポリ（メタ）アクリレート、フタル酸、アジピン酸等の多塩基酸とエポキシ樹脂とペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等のアリルエーテル含有アルコールと（メタ）アクリル酸との反応により得られるアリルエーテル基含有エポキシポリ（メタ）アクリレート、ポリオールとポリイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の水酸基含有単量体との反応で得られるウレタンポリ（メタ）アクリレート、ポリオールとポリイソシアネートとペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等のアリルエーテル基含有アルコール及び２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の水酸基含有単量体との反応で得られるアリルエーテル基含有ウレタンポリ（メタ）アクリレート、、ポリオールとポリイソシアネートとペンタエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等のアリルエーテル基含有アルコールとの反応で得られるアリルエーテル基含有ウレタン等が挙げられる。
【００２４】
成分（３）は成分（４）との組み合わせでレドックス系触媒となりうるものであればよく、特に限定しないが、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等に代表される有機過酸化物が挙げられる。ベンゾイルパーオキサイドは取り扱い上の危険を避けるため、不活性の液体又は固体で濃度５０％程度に希釈されたペースト状又は粉末状のものを用いることが好ましい。
【００２５】
成分（４）としては、ナフテン酸コバルト、オクチル酸コバルト等の金属石鹸やジメチルトルイジン、ジエチルトルイジン、ジイソプロピルトルイジン、ジヒドロキシエチルトルイジン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、ジイソプロピルアニリン、ジヒドロキシエチルアニリン等の芳香族第３級アミン等が一種又は２種以上の組み合わせで用いられる。
また、種々の特性を改善するために、種々の添加剤、例えば可塑剤、耐候剤、帯電防止剤、潤滑剤、離型剤、染料、顔料、消泡剤、重合抑制剤、各種充填剤等を添加してもよい。特に、空気遮断作用、硬化物表面への光沢性付与、耐汚れ性の向上を目的としてパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス等のパラフィン類、ワックス類やステアリン酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸等の高級脂肪酸の添加が好ましい。
【００２６】
これらの成分（１）〜（４）を混合した樹脂の粘度としては、２０℃で５〜１０４センチポイズであることが樹脂の塗工性、強化繊維からなるシート状物への樹脂の含浸性及びコンクリート構造物への浸透性の点から好ましい。
より好ましくは２０℃で５〜８００センチポイズである。
次に既存構造物を補修補強する方法を複数の実施形態で説明する。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではないのはいうまでもない。
【００２７】
コンクリート既存構造物の補修補強部位にモルタル塗装がある場合はこれを削り取り、コンクリート表面を露出させ、これをグラインダー等を用いて平滑に削ったり、凹部に本発明で使用する樹脂と接着性がよい例えば本発明の樹脂組成と各種充填材等からなるパテ材で埋め平滑にならす。
【００２８】
次に補修補強部位の大きさ、補修材の枚数を勘案して調製する樹脂量を決め樹脂調製を行う。このとき、成分（１）、（２）、（４）をまずディスポーザブルカップ等の容器に入れ最後に成分（３）を入れよく混合するのが好ましい。この樹脂を刷毛や毛羽ローラー等を用いて補修補強部位に塗布し、この上に強化繊維からなるシート状物を貼り付け、更に上記樹脂を強化繊維からなるシート状物に刷毛や毛羽ローラー等を用いて塗布するとともに溝切りローラーやゴムベラ等で繊維方向に樹脂を移動し含浸を行う。複数枚の強化繊維からなるシート状物を重ねる必要がある場合は強化繊維からなるシート状物に含浸した樹脂が硬化を始める前に強化繊維からなるシート状物を重ね同様に樹脂を含浸してもよいし、強化繊維からなるシート状物に含浸した樹脂が硬化するのを待って、上記の樹脂の下塗り、強化繊維からなるシート状物の貼り付け、樹脂塗布、樹脂含浸を繰り返し行ってもよい。
【００２９】
上記の実施態様では、補修補強部位に貼った強化繊維からなるシート状物に樹脂を塗布、含浸した例を示したが、強化繊維からなるシート状物に樹脂を予め含浸した後補修補強部位に貼り付ける方法を採ってももちろんよい。
本発明の既存構造物の補修補強方法においては、樹脂混合から硬化し終わるまで１０〜９０分である。
【００３０】
【実施例】
以下実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
下記例中の「部」は「重量部」意味する。
各種評価は下記のようにして行った。
【００３１】
・施工性試験
高強度速硬性コンクリート壁面に毛羽ローラーを用いてマトリックス樹脂を下塗りし、その上に強化繊維からなるシート状物を貼付けた。この強化繊維からなるシート状物の上から毛羽ローラーを用いてマトリックス樹脂の補充、含浸を行った。これを常温（２０℃）及び低温（５℃）で放置硬化させ、硬化状態を観察した。また、コンクリートと強化繊維からなるシート状物との接着性を確認するためにマトリックス樹脂硬化後にＪＩＳ Ａ６９０９に準拠して引張り試験を行った。
【００３２】
・補強効果確認試験
ＪＩＳ Ａ １１３２に準拠したコンクリートの曲げ試験体（１５０ｍｍ×５３０ｍｍ×１５０ｍｍ）及び圧縮試験体（φ１００ｍｍ×２００ｍｍ）に対して、それぞれに曲げ試験（ＪＩＳ Ａ １１０６準拠）及び圧縮試験（ＪＩＳ Ａ１１０８準拠）を行った。また、それぞれ補強効果をみるために強化繊維からなるシート状物を貼付けた試験体で曲げ試験及び圧縮試験を行った。
【００３３】
強化繊維からなるシート状物の貼付け方は以下に示す通りである。曲げ試験体は試験体の引張り変形側に強化繊維方向と試験体の長手方向が合うように１枚シート状物を貼付けた。圧縮試験体はまず試験体の軸方向と強化繊維方向が合うように１枚、さらにその外側に試験体の周方向と強化繊維方向が合うように１枚貼付けた。圧縮試験体の周方向の補強についてはシート端部に１００ｍｍのオーバーラップを設けた。貼り付け作業は常温で実施した。
【００３４】
（実施例１）
三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）を２．５ｍｍ間隔３００ｍｍ幅で、目板及び櫛を使って一方向に引き揃え、その両表面に炭素繊維の引き揃え方向に直交する形でＥＣＧ２２５ １／０規格のガラス繊維と７０デニールの低融点ナイロン繊維（融点１２５℃）を交絡させた糸を片面当たり２５ｍｍ間隔（シートとしては１２．５ｍｍ間隔で両表面に交互に横糸が配置する）で配置して熱プレスにより１８０℃で熱融着させることにより、強化繊維からなるシート状物１を得た。
樹脂の調製は、まず、成分（１）メチルメタクリレート６０部／２ーエチルヘキシルアクリレート１０部／１，３−ブチレングリコールジメタクリレート２部とパラフィンワックスとしてｎ−パラフィン（融点５４〜５６℃）１部、シランカップリング剤としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン１部を添加し、この混合物を５０℃に加熱混合しながら、成分（２）としてメチルメタクリレート／ｎ−ブチルメタクリレート＝６０／４０（重量）からなり、平均分子量４２０００のアクリル共重合体２５部を加え溶解した後、冷却しながら、成分（４）としてＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン１部を添加し樹脂液を得た。２０℃での粘度を測定したところ８０センチポイズであった。
上記樹脂液１が１００部に対して、成分（３）としてベンゾイルパーオキシド５０％可塑剤希釈品２部を添加し混合して以後の施工に用いた（樹脂液１と称する。）。
【００３５】
施工性試験を行ったところ、樹脂液１はシート状物１に容易に含浸した。また、樹脂液１は常温で３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現した。さらに、樹脂液１が低粘度であるためプライマーを塗布しなくともコンクリートとの接着は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は５０ｋｇ／ｃｍ２ 低温硬化条件でも硬化１時間後強度４８ｋｇ／ｃｍ２が得られ破壊はコンクリート内で起こった。
【００３６】
曲げ試験と圧縮試験を行い、補強効果の確認を行った。曲げ強度は、無補強の場合は８７ｋｇ／ｃｍ２であったが、補強を行うことで１６６ｋｇ／ｃｍ２に向上した。圧縮強度は、無補強の場合は２７４ｋｇ／ｃｍ２であったが、補強を行うことで５５２ｋｇ／ｃｍ２に向上した。補修補強層の樹脂含有率は６２重量％であった。
【００３７】
（実施例２）
たて糸（経糸）に三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）を１０本／インチ、よこ糸（緯糸）にガラス繊維（ＥＣＧ４５０−１／０規格）を６本／インチで製織し、簾状炭素繊維織布２を得た。
【００３８】
シート状物１の代わりに織布２を用いた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００３９】
施工性試験を行ったところ、樹脂液１は織布２に容易に含浸した。また、樹脂液１は３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現した。さらに、樹脂液１が低粘度であるためプライマーを塗布しなくともコンクリートとの接着は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は４８ｋｇ／ｃｍ２で破壊はコンクリート内で起こった。
【００４０】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１６０ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５５０ｋｇ／ｃｍ２であった。補修補強層の樹脂含有率は６５重量％であった。
【００４１】
（実施例３）
たて糸（経糸）に三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）を１０本／インチ、よこ糸（緯糸）にガラス繊維（ＥＣＧ４５０−１／０規格）と低融点ナイロン繊維（融点１２５℃）の交絡糸を６本／インチで製織した後、１８０℃の熱をかけて簾状炭素繊維織布３を得た。
【００４２】
シート状物１の代わりに織布３を用いた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００４３】
施工性試験において、樹脂液１は織布３に容易に含浸した。また、樹脂液１は３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現した。さらに、樹脂液１が低粘度であるためプライマーを塗布しなくともコンクリートとの接着は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は４８ｋｇ／ｃｍ２で、低温硬化条件でも強度４８ｋｇ／ｃｍ２が得られ破壊はコンクリート内で起こった。
【００４４】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１６２ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５５２ｋｇ／ｃｍ２であった。補修補強層の樹脂含有率は６０重量％であった。
【００４５】
（実施例４）
三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）を２．５ｍｍ間隔３００ｍｍ幅で一方向に目板及び櫛を用いて引き揃えその両表面に熱融着性ネットとして日石シートパレットシステム株式会社製日石コンウエドネットＯＮ５０５０（目付７ｇ／ｍ２、目合８ｍｍ×８ｍｍ）を配置し、温度１００℃、圧１ｋｇ／ｃｍ２に設定した加熱ローラを４０秒かけて通過させ熱融着性ネット表面を炭素繊維に融着することにより強化繊維からなるシート状物４を得た。
【００４６】
シート状物１をシート状物４に代えた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００４７】
施工性試験において、樹脂液１はシート状物４に容易に含浸した。また、樹脂液１は３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現していた。さらに、樹脂液１が低粘度であるためプライマーを塗布しなくともコンクリートとの接着は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は４９ｋｇ／ｃｍ２で破壊はコンクリート内で起こった。
【００４８】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１６１ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５４８ｋｇ／ｃｍ２であった。
【００４９】
（実施例５）
三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）を２．５ｍｍ間隔３００ｍｍ幅で一方向に目板及び櫛を用いて引き揃えその両表面に熱融着性不織布としてダイセル化学社製ダイアミドスパン（目付１３ｇ／ｍ２）を配置し、温度１３０℃、圧１ｋｇ／ｃｍ２に設定した加熱ローラを４０秒かけて通過させ熱融着性不織布を炭素繊維に融着することにより強化繊維からなるシート状物５を得た。
【００５０】
シート状物１をシート状物５に代えた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００５１】
施工性試験において、樹脂液１はシート状物５に容易に含浸した。また、樹脂液１は３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現していた。さらに、樹脂液１が低粘度であるためプライマーを塗布しなくともコンクリートとの接着は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は４５ｋｇ／ｃｍ２で破壊はコンクリート内で起こった。
【００５２】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１２５ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５３２ｋｇ／ｃｍ２であった。
【００５３】
（実施例６）
三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）の表面のサイズ剤をアセトン浸漬により取り除き、デサイズした炭素繊維をメタクリル酸エステル末端を有するビスフェノールＡ誘導体を主成分とする共栄社油脂化学工業株式会社製エポキシエステル３００２Ｍと乳化剤を分散させた水中を通した後１５０℃にて乾燥させることで炭素繊維表面にラジカル性反応性基を有する化合物をもつサイジング処理を施した。その炭素繊維を用いて実施例１と同様にして強化繊維からなるシート状物６を得た。
【００５４】
シート状物１をシート状物６に代えた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００５５】
施工性試験において、樹脂液１はシート状物６に容易に含浸した。また、樹脂は３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現していた。さらに、樹脂液１が低粘度であるためプライマーを塗布しなくともコンクリートとの接着は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は４８ｋｇ／ｃｍ２で破壊はコンクリート内で起こった。
【００５６】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１７０ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５６０ｋｇ／ｃｍ２であった。補修補強層の樹脂含有率は６３重量％であった。
【００５７】
（実施例７）
樹脂の調製として、まず、成分（１）メチルメタクリレート５１部／ｎ−ブチルメタクリレート２０部／エチレングリコールジメタクリレート３部とパラフィンワックスとしてｎ−パラフィン（融点５４〜５６℃）１部を添加し、この混合物を５０℃に加熱混合しながら、成分（２）としてメチルメタクリレート／メチルアクリレート＝９７／３（重量）からなり、平均分子量９５０００のアクリル共重合体２４部を加え溶解した後、冷却しながら成分（４）としてＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン１部を添加し樹脂液を得た。２０℃での粘度を測定したところ７００センチポイズであった。
上記樹脂液１００部に対して、成分（３）としてベンゾイルパーオキシド５０％可塑剤希釈品２部を添加し混合して以後の施工に用いた（樹脂液２と称する。）。
【００５８】
樹脂液１の代わりに樹脂液２を用いた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００５９】
施工性試験において、樹脂液２はシート状物１に容易に含浸した。また、樹脂液２は３０分後には完全に硬化、低温でも１時間後には完全に硬化し、十分な弾性と強度を発現していた。コンクリートの接着強度は良好で、常温で樹脂硬化１時間後に引張り試験を行ったところ強度は４７ｋｇ／ｃｍ２で破壊はコンクリート内で起こった。
【００６０】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１６４ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５５０ｋｇ／ｃｍ２であった。補修補強層の樹脂含有率は６３重量％であった。
【００６１】
（比較例１）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製Ｅｐ８２８）６０部、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（旭電化工業株式会社製アデカグリシロールＥＤ−５０５）４０部、脂肪族ポリアミン変性物硬化剤（ＡＣＩ Ｊａｐａｎ製アンカミン２０２１）４５部を混合することにより常温硬化型エポキシ系樹脂液３（Ｂ型粘度計、２０℃、５７００センチポイズ）を得た。
【００６２】
樹脂液１の代わりにエポキシ系樹脂液３を用いた以外は実施例１と同様にして施工性試験及び曲げ試験、圧縮試験を行った。
【００６３】
施工性試験において、樹脂液３はシート状物１に含浸し難かった。また、樹脂液３は常温で半日放置した時点でべとつきが無くなったものの、弾性、強度共に低く、十分な弾性と強度を発現するまでに７日間かかった。また、低温ではべとつきが無くなるまでに５日、十分な弾性と強度を発現させるまでに２０日を要した。常温で半日経過後、引張試験を行ったところ強度は３９ｋｇ／ｃｍ２で、接着強度は低くコンクリートと繊維強化樹脂の界面で破壊が起こった。
【００６４】
曲げ試験及び圧縮試験の結果は、曲げ強度が１６４ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度が５４０ｋｇ／ｃｍ２であった。
【００６５】
（比較例２）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製Ｅｐ８３４）目付３０ｇ／ｍ２で離型紙上に塗工した樹脂フィルム上に引き揃えた三菱レイヨン社製炭素繊維パイロフィルＴＲ−３０Ｇ（フィラメント数１２０００本）を２．５ｍｍ間隔で配置し、熱プレスをかけることにより樹脂を炭素繊維に含浸させ、強化繊維からなるシート状物７を得た。
【００６６】
シート状物１の代わりにシート状物７を用いる以外は実施例１と同様にして施工性試験を行った。
【００６７】
施工性試験において、樹脂液１はシート状物７に含浸したが、炭素繊維に大きな蛇行と乱れが生じてしまった。常温で樹脂液１の表面は３０分後にべとつきが無くなったもののシート状物とコンクリートとの界面及びシート状物内部は硬化しておらず、この部分は５日後でも硬化していなかった。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、橋脚、橋梁、建造物の柱等のコンクリートからなる既存構造物を、短時間で周りの温度、環境に煩わされることなく補修補強でき、かつ優れた補強効果を発現する補修補強が可能である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for repairing and reinforcing an existing structure made of concrete such as a pier, a bridge, and a pillar of a building.
[0002]
[Prior art]
It is widely known to repair and reinforce existing structures made of concrete such as bridge piers, bridges, and building columns using fiber reinforced resin (for example, JP-A-2-242828).
As one of the methods, carbon fiber, glass fiber, organic fiber and other reinforced fiber unidirectionally aligned sheet-like material, woven fabric-like sheet-like material, or an appropriate amount of epoxy resin is impregnated in advance. A so-called prepreg is impregnated and replenished with epoxy resin on-site and affixed to the repair / reinforcement portion of the structure, and a plurality of layers are laminated as necessary.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above repair and reinforcement method, a room temperature curable epoxy resin is generally used from the viewpoint of actual use and on-site workability, but although it is a room temperature curable type, it is cured at 10 ° C. or less, particularly 5 ° C. or less. Therefore, there is a problem in that the property is remarkably deteriorated and a curing failure is likely to be caused. For this reason, a long time is required for curing and the construction period is prolonged. In addition, there was a problem that construction was difficult depending on the time and the area.
[0004]
Further, since hardening is hindered by moisture, there is a problem that it is necessary to sufficiently manage the concrete construction surface, it is necessary to treat the groundwork, or it is difficult to perform construction in rainy weather.
[0005]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned drawbacks, concrete such as bridge piers, bridges, building columns, etc., which has excellent curability at normal temperature and low temperature, is excellent in short-term workability, and can exhibit an excellent reinforcing effect. It aims at providing the repair reinforcement method of the existing structure which consists of.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is that a sheet-like material made of reinforcing fibers impregnated with resin is attached to a repair / reinforcement site of an existing structure or a sheet-like material made of reinforcement fiber is attached to a repair / reinforcement site of an existing structure. In the method for repairing and reinforcing an existing structure after the resin is impregnated, the resin is a vinyl monomer mainly composed of component (1) (meth) acrylate, component (2) component (1 (3) an oligomer and / or thermoplastic polymer containing (meth) acryloyl group and / or allyl ether group, component (3) organic peroxide and component (4) curing accelerator It is in the repair and reinforcement method of structures.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the reinforcing fibers used in the present invention include high-strength or high-elasticity fibers that are usually used as reinforcing fibers, such as inorganic fibers such as carbon fibers and glass fibers, or organic fibers such as aramid fibers. Further, a mixture of these reinforcing fibers may be used.
[0008]
Among them, carbon fiber is particularly preferable, and the tensile elastic modulus is 20 ton / mm. 2 Above, tensile strength 300kg / mm 2 The above is more preferable. Furthermore, the thing provided with the low molecular weight compound which has a radical reactive group on the carbon fiber surface is the most preferable.
[0009]
Low molecular weight compounds having a radical reactive group include acrylic monofunctional or polyfunctional monomers such as acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, and butyl acrylate, or methacrylate monofunctional or polyfunctional monofunctional such as methacrylic acid and methyl methacrylate. Examples thereof include vinyl monomers such as oligomers and oligomers having a (meth) acryloyl group, and as a method of treatment, carbon fiber is passed through a solution containing a low molecular weight compound having a radical reactive group and dried. A commonly used method is raised. Particularly preferred is a bisphenol derivative having a terminal (meth) acrylate obtained by reacting a bisphenol type epoxy resin with acrylic acid or methacrylic acid.
[0010]
Examples of the sheet-like material made of reinforcing fibers used in the present invention include woven fabrics made of the above-mentioned reinforcing fibers, unidirectionally arranged sheets, non-woven fabrics, mats, etc., and combinations of these, acrylic resins, etc. And those impregnated with.
[0011]
In particular, in the present invention, the reinforcing fibers are arranged in one direction and restrained in the lateral direction (a) The sheet-like material made of reinforcing fibers is arranged across the reinforcing fiber sheet-like material aligned in one direction. (B) A sheet-like material made of reinforcing fibers is formed of a heat-fusible fiber in a direction perpendicular to the reinforcing fibers on at least one side of the sheet-like material of reinforcing fibers aligned in one direction. (C) A sheet-like material made of reinforcing fibers is made of a thermoplastic resin on at least one surface of the sheet-like material, or is made of a thermoplastic resin. Those obtained by heat-sealing a heat-fusible fiber fabric such as a coated net-like support or web-like support are preferably used.
[0012]
In the above (a), reinforcing fibers are warped, and reinforcing fibers or other fibers such as glass fibers, aramid fibers, nylon fibers, acrylic fibers, acrylic resins or methacrylic resins are formed into fibers. It is manufactured by arranging the yarns and the like as wefts (wefts), that is, for example, weaving or entanglement.
[0013]
Further, (b) is manufactured by arranging reinforcing fibers in one direction to form a sheet, arranging heat-fusible fibers in the width direction of the reinforcing fibers, and heat-sealing them. The heat-sealable fiber used is a fiber that melts at room temperature or higher and exhibits adhesiveness, a fiber that has a surface that exhibits a heat-sealable material, or a entanglement between a heat-sealable fiber and a fiber that is not. It means a thread or a combination of these fibers. Fibers such as polyethylene, polypropylene, nylon, acrylic or methacrylic resin, fibers obtained by easily fusing these fibers, glass fibers, etc., fibers having glass or other materials that can be heat-sealed, glass fibers, etc. However, the present invention is not limited to these. Arrangement simply means placing on the surface or weaving or entanglement of reinforcing fibers with warp yarns (warp yarns) and heat-fusible fibers with weft yarns (weft yarns). As for the space | interval which arrange | positions, 3-150 mm is preferable, More preferably, it is 3-15 mm. If the spacing is smaller than this, the handleability of the sheet-like material is good, but the reinforcement of the reinforcing fibers tends to be too strong and the resin impregnation tends to be reduced. It is not preferable because the handling property as a product tends to be lowered.
[0014]
After disposing the heat-fusible fiber, (b) can be obtained by heating and fusing with the reinforcing fiber.
[0015]
And (c) is a net made of a thermoplastic resin or a thermoplastic resin coated with a thermoplastic fiber which has a reinforcing fiber aligned in one direction and is melted at room temperature or higher and exhibits adhesiveness. It is manufactured by thermally fusing a heat-fusible fiber fabric such as a web-like support or a web-like support. Examples of the heat-fusible fiber include fibers made of polypropylene, nylon, acrylic resin, methacrylic resin, etc. The mesh opening of the net-like support is preferably wide from the viewpoint of resin impregnation. The side of the polygon is 1 mm or more, and the opening area is 10 mm 2 The above is preferable. One side is 2.5mm or more and the opening area is 15mm 2 The above is more preferable. On the other hand, from the viewpoint of preventing fraying of the reinforcing fiber and handling at the time of cutting, it is preferable that the opening is small, one side is 20 mm or less and the opening area is 500 mm. 2 The following is preferable.
[0016]
The web-like support is a sheet-like material in which short fibers or long fibers are intertwined. The basis weight of the net-like or web-like support is 20 g / m from the viewpoint of the mechanical properties of the resulting molded product, particularly the interlaminar shear strength retention and the resin impregnation property of the sheet-like product. 2 The following is preferred.
As a material such as a fused fiber or a fused fiber fabric used as a means for restraining the above-mentioned reinforcing fibers, a material having good adhesiveness with a later-described room temperature curable acrylic resin, or a material compatible with the material after curing is used. It is more preferable because it is integrated and has good strength and good reinforcing effect.
[0017]
When carbon fiber is used as the reinforcing fiber, the basis weight of the suitable carbon fiber as a sheet is 100 to 800 g / m. 2 Is preferable, more preferably 150 to 600 g / m. 2 It is.
[0018]
Carbon fiber basis weight is 100 g / m 2 If it is less than 1, the impregnation of the resin is good, but the handleability as a sheet-like product is lowered, and in particular, carbon fiber slits tend to occur, and 800 g / m. 2 If it exceeds 1, the impregnation property of the resin tends to deteriorate, which is not preferable.
[0019]
The resin used in the present invention needs to contain the following components (1) to (4). Component (1) is a component for adjusting the curability and viscosity of the resin, and it is necessary to contain (meth) acrylate as a main component from the reactivity and the weather resistance of the resin after curing. Here, “(meth) acrylate” refers to acrylate and / or methacrylate.
[0020]
Specific examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meta ) Acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, 2-dicyclopentenoxyethyl (meth) ) Acrylate, isobornyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, methoxyethoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyeth Siethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, (meth) Monofunctional (meth) acrylate monomers such as acryloylmorpholine; ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-heptanediol di (meth) acrylate, 1,6- Hexanediol (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, 2-butyne-1,4-di (meth) acrylate, Chrohexane-1,4-dimethanol (meth) acrylate, hydrogenated bisphenol A di (meth) acrylate, 1,5-pentanedi (meth) acrylate, trimethylolethane di (meth) acrylate, tricyclodecane dimethanol di ( (Meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 2,2-bis- (4- (meth) acryloxypropoxyphenyl ) Bifunctional (meth) acrylate monomers such as propane, 2,2-bis- (4- (meth) acryloxy (2-hydroxypropoxy) phenyl) propane, bis- (2- (meth) acryloyloxyethyl) phthalate and the like Trimethylolpropane tri ( (Meth) acrylate, trimethylolpropane triglycol propane ethylene glycol adduct tri (meth) acrylate, ditrimethylolpropane tetra (meth) acrylate, trisacryloylethyl isocyanurate and other trifunctional (meth) acrylate monomers.
[0021]
Among these, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, isobutyl having good curability and low viscosity. (Meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate are particularly preferable. .
These 1-2 functional monomers can be used alone or in combination of two or more.
Further, the component (1) may contain a vinyl monomer other than (meth) acrylate up to the same amount as (meth) acrylate.
At this time, examples of the vinyl monomer that can be used include (meth) acrylic acid, styrene, vinyl toluene, and vinyl acetate.
[0022]
Component (2) is an oligomer and / or thermoplastic polymer containing a (meth) acryloyl group and / or an allyl ether group that dissolves in component (1), and is a component that adjusts the curability and viscosity of the resin.
Specific examples of the thermoplastic polymer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2 -Ethylhexyl (meth) acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, 2-dicyclopenteno Xylethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, methoxyethoxyethyl (meth) acrylate , Ethoxyethoxyethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid , Monofunctional (meth) acrylate monomers such as (meth) acryloylmorpholine and other monomers or copolymers of monomers copolymerizable with (meth) acrylate monomers such as styrene, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate Cellulose polymers such as propionate, diallyl phthalate resin, epoxy resin, vinyl chloride, vinyl acetate resin, and other vinyl resins are used, and these thermoplastic polymers are used alone or in combination.
[0023]
Specific examples of oligomers include polyester poly (meth) acrylate, phthalic acid, and adipine obtained by the reaction of polybasic acids such as phthalic acid and adipic acid with polyhydric alcohols such as ethylene glycol and butanediol and (meth) acrylic acid. Allyl ethers obtained by reacting polybasic acids such as acids with polyhydric alcohols such as ethylene glycol and butanediol, allyl ether group-containing alcohols such as pentaerythritol triallyl ether and trimethylolpropane diallyl ether, and (meth) acrylic acid Group-containing polyester poly (meth) acrylate, polybasic acids such as phthalic acid and adipic acid, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and butanediol, and allyl ethers such as pentaerythritol triallyl ether and trimethylolpropane diallyl ether Allyl ether group-containing polyester obtained by reaction with ru-group-containing alcohol, epoxy poly (meth) acrylate obtained by reaction of epoxy resin and (meth) acrylic acid, polybasic acid such as phthalic acid, adipic acid and epoxy resin Allyl ether group-containing epoxy poly (meth) acrylate, polyol, polyisocyanate and 2-hydroxyethyl obtained by reaction of allyl ether-containing alcohol such as pentaerythritol triallyl ether and trimethylolpropane diallyl ether with (meth) acrylic acid Urethane poly (meth) acrylate obtained by reaction with hydroxyl group-containing monomers such as (meth) acrylate, polyol and polyisocyanate, pentaerythritol triallyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, etc. An allyl ether group-containing urethane poly (meth) acrylate obtained by a reaction with an allyl ether group-containing alcohol and a hydroxyl group-containing monomer such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, a polyol, a polyisocyanate and pentaerythritol triallyl ether, An allyl ether group-containing urethane obtained by a reaction with an allyl ether group-containing alcohol such as trimethylolpropane diallyl ether can be mentioned.
[0024]
Component (3) is not particularly limited as long as it can be a redox catalyst in combination with component (4), and examples thereof include organic peroxides typified by benzoyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide. Benzoyl peroxide is preferably used in the form of a paste or powder diluted with an inert liquid or solid to a concentration of about 50% in order to avoid dangers in handling.
[0025]
Component (4) includes metal soaps such as cobalt naphthenate and cobalt octylate, and aromatic third compounds such as dimethyltoluidine, diethyltoluidine, diisopropyltoluidine, dihydroxyethyltoluidine, dimethylaniline, diethylaniline, diisopropylaniline and dihydroxyethylaniline. A primary amine or the like is used alone or in combination of two or more.
In order to improve various properties, various additives such as plasticizers, weathering agents, antistatic agents, lubricants, mold release agents, dyes, pigments, antifoaming agents, polymerization inhibitors, various fillers, etc. May be added. In particular, paraffins such as paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax, waxes, stearic acid, and 1,2-hydroxystearic acid for the purpose of blocking air, imparting gloss to the surface of the cured product, and improving stain resistance The addition of higher fatty acids such as
[0026]
As viscosity of resin which mixed these components (1)-(4), it is 5-10 at 20 degreeC. 4 The centipoise is preferable from the viewpoints of resin coatability, resin impregnation into a sheet of reinforcing fibers, and permeability into concrete structures.
More preferably, it is 5 to 800 centipoise at 20 ° C.
Next, a method for repairing and reinforcing an existing structure will be described in a plurality of embodiments. It goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments.
[0027]
If there is mortar coating at the repair / reinforcement part of the existing concrete structure, scrape it off to expose the concrete surface, and then grind it smoothly using a grinder, etc. For example, it is filled and smoothed with a putty material made of the resin composition of the present invention and various fillers.
[0028]
Next, the amount of resin to be prepared is determined in consideration of the size of the repair / reinforcement region and the number of repair materials, and the resin is prepared. At this time, it is preferable that components (1), (2), and (4) are first put in a container such as a disposable cup, and finally component (3) is added and mixed well. This resin is applied to the repair / reinforcement site using a brush or a fluff roller, and a sheet-like material made of reinforcing fibers is attached thereon, and further, the brush or fluff roller, etc. is applied to the sheet-like material made of reinforcing fibers. In addition, the resin is moved in the fiber direction with a grooving roller or rubber spatula to impregnate. When it is necessary to stack a plurality of sheets of reinforcing fibers, the sheets impregnated into the reinforcing fibers are layered before the resin is impregnated. Alternatively, after the resin impregnated in the sheet-like material made of reinforcing fibers is cured, the above-mentioned resin undercoating, application of the sheet-like material made of reinforcing fibers, resin application, and resin impregnation may be repeated. Good.
[0029]
In the above embodiment, an example is shown in which a resin is applied to and impregnated into a sheet-like material composed of reinforcing fibers pasted on a repair reinforcing site. Of course, you can use the method of pasting.
In the repair and reinforcement method for an existing structure of the present invention, it takes 10 to 90 minutes from the resin mixing until the curing is completed.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
“Parts” in the following examples means “parts by weight”.
Various evaluations were performed as follows.
[0031]
・ Workability test
A matrix resin was primed on a high-strength fast-curing concrete wall surface using a fluff roller, and a sheet-like material composed of reinforcing fibers was stuck thereon. The matrix resin was replenished and impregnated from above the sheet-like material made of reinforcing fibers using a fluff roller. This was left to cure at normal temperature (20 ° C.) and low temperature (5 ° C.), and the cured state was observed. Further, in order to confirm the adhesiveness between the concrete and the sheet-like material composed of reinforcing fibers, a tensile test was performed in accordance with JIS A6909 after the matrix resin was cured.
[0032]
・ Reinforcing effect confirmation test
For concrete bending test specimens (150 mm × 530 mm × 150 mm) and compression test specimens (φ100 mm × 200 mm) in accordance with JIS A1132, a bending test (conforming to JIS A1106) and a compression test (conforming to JIS A1108) are performed. went. In addition, a bending test and a compression test were performed on a test body to which a sheet-like material made of reinforcing fibers was attached in order to see the reinforcing effect.
[0033]
A method for attaching a sheet-like material made of reinforcing fibers is as follows. One sheet of the bending test specimen was attached to the tensile deformation side of the test specimen so that the reinforcing fiber direction and the longitudinal direction of the test specimen were aligned. First, one compression test specimen was attached so that the axial direction of the test specimen and the reinforcing fiber direction were aligned, and one sheet was attached to the outer side so that the circumferential direction of the test specimen and the reinforcing fiber direction were aligned. About the reinforcement of the circumferential direction of the compression test body, the overlap of 100 mm was provided in the sheet | seat edge part. The pasting work was performed at room temperature.
[0034]
(Example 1)
Mitsubishi Rayon Co., Ltd. carbon fiber pyrofil TR-30G (12,000 filaments) is 300mm wide at intervals of 2.5mm and aligned in one direction using a face plate and a comb, and both surfaces are orthogonal to the alignment direction of the carbon fibers. In this way, yarns entangled with ECG225 1/0 standard glass fibers and 70 denier low melting point nylon fibers (melting point 125 ° C) are spaced at 25 mm intervals per side (12.5 mm intervals for sheets as weft yarns alternately on both surfaces) To obtain a sheet-like material 1 made of reinforcing fibers.
Preparation of resin, first, component (1) methyl methacrylate 60 parts / 2-ethylhexyl acrylate 10 parts / 1,3-butylene glycol dimethacrylate 2 parts and n-paraffin (melting point 54-56 ° C.) 1 part as paraffin wax, While adding 1 part of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane as a silane coupling agent and heating and mixing this mixture at 50 ° C., from component (2) methyl methacrylate / n-butyl methacrylate = 60/40 (weight) After adding 25 parts of an acrylic copolymer having an average molecular weight of 42000 and dissolving, 1 part of N, N-dimethyl-p-toluidine was added as component (4) while cooling to obtain a resin liquid. When the viscosity at 20 ° C. was measured, it was 80 centipoise.
To 100 parts of the resin liquid 1, 2 parts of a benzoyl peroxide 50% plasticizer diluted product was added and mixed as component (3) and used for the subsequent construction (referred to as resin liquid 1).
[0035]
When a workability test was performed, the resin liquid 1 was easily impregnated into the sheet-like material 1. Further, the resin liquid 1 was completely cured after 30 minutes at room temperature and completely cured after 1 hour even at a low temperature, and exhibited sufficient elasticity and strength. Furthermore, since the resin liquid 1 has a low viscosity, the adhesion with the concrete is good without applying a primer, and when a tensile test is conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, the strength is 50 kg / cm. 2 48kg / cm strength after 1 hour curing under low temperature curing conditions 2 The destruction occurred in the concrete.
[0036]
A bending test and a compression test were conducted to confirm the reinforcing effect. Bending strength is 87kg / cm when unreinforced. 2 However, it was 166kg / cm by reinforcing it. 2 Improved. Compressive strength is 274 kg / cm when unreinforced 2 However, it is 552kg / cm by reinforcing it. 2 Improved. The resin content of the repair / reinforcement layer was 62% by weight.
[0037]
(Example 2)
Weaving carbon fiber Pyrofil TR-30G (12,000 filaments) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. for warp and warp and glass fiber (ECG450-1 / 0 standard) for 6 / inch. A cage-like carbon fiber woven fabric 2 was obtained.
[0038]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the woven fabric 2 was used instead of the sheet-like material 1.
[0039]
When the workability test was performed, the resin liquid 1 was easily impregnated into the woven fabric 2. Resin liquid 1 was completely cured after 30 minutes and completely cured after 1 hour even at a low temperature, and exhibited sufficient elasticity and strength. Furthermore, since the resin liquid 1 has a low viscosity, adhesion to the concrete is good without applying a primer, and a tensile test was conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, and the strength was 48 kg / cm. 2 The destruction happened in the concrete.
[0040]
The results of the bending test and compression test show that the bending strength is 160 kg / cm. 2 Compressive strength is 550kg / cm 2 Met. The resin content of the repair / reinforcement layer was 65% by weight.
[0041]
(Example 3)
Carbon fiber Pyrofil TR-30G (12,000 filaments) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. is used for the warp (warp), glass fiber (ECG450-1 / 0 standard) and low-melting nylon fiber (melting point 125) C.) was woven at a rate of 6 strands / inch, and then heated at 180 ° C. to obtain a cage-like carbon fiber woven fabric 3.
[0042]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the woven fabric 3 was used instead of the sheet-like material 1.
[0043]
In the workability test, the resin liquid 1 was easily impregnated into the woven fabric 3. Resin liquid 1 was completely cured after 30 minutes and completely cured after 1 hour even at a low temperature, and exhibited sufficient elasticity and strength. Furthermore, since the resin liquid 1 has a low viscosity, adhesion to the concrete is good without applying a primer, and a tensile test was conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, and the strength was 48 kg / cm. 2 And the strength is 48kg / cm even under low temperature curing conditions. 2 The destruction occurred in the concrete.
[0044]
As a result of the bending test and the compression test, the bending strength is 162 kg / cm. 2 Compressive strength is 552kg / cm 2 Met. The resin content of the repair / reinforcing layer was 60% by weight.
[0045]
(Example 4)
Carbon fiber pyrofil TR-30G (12,000 filaments) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. is aligned with a width of 300 mm and a width of 300 mm in one direction using a face plate and a comb. System Corporation Nisseki Conweed Net ON5050 (7 g / m per unit area) 2 , 8 mm × 8 mm), temperature 100 ° C., pressure 1 kg / cm 2 The sheet-like product 4 made of reinforcing fibers was obtained by passing the heating roller set to 1 for 40 seconds and fusing the surface of the heat-fusible net to the carbon fiber.
[0046]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the sheet material 1 was replaced with the sheet material 4.
[0047]
In the workability test, the resin liquid 1 was easily impregnated into the sheet-like material 4. Further, the resin liquid 1 was completely cured after 30 minutes and completely cured after 1 hour even at a low temperature, exhibiting sufficient elasticity and strength. Furthermore, since the resin liquid 1 has a low viscosity, the adhesion with the concrete is good without applying a primer, and when a tensile test was conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, the strength was 49 kg / cm. 2 The destruction happened in the concrete.
[0048]
As a result of the bending test and the compression test, the bending strength is 161 kg / cm. 2 Compressive strength is 548kg / cm 2 Met.
[0049]
(Example 5)
Carbon fiber pyrofil TR-30G (12,000 filaments) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. is aligned with a width of 300 mm and a width of 300 mm in one direction using a face plate and a comb. DAIAMID SPAN (Weight per unit: 13g / m 2 ), Temperature 130 ° C., pressure 1 kg / cm 2 The sheet-like product 5 made of reinforcing fibers was obtained by passing the heat-rollable non-woven fabric to the carbon fiber by passing the heating roller set to 40 for 40 seconds.
[0050]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the sheet 1 was replaced with the sheet 5.
[0051]
In the workability test, the resin liquid 1 was easily impregnated into the sheet-like material 5. Further, the resin liquid 1 was completely cured after 30 minutes and completely cured after 1 hour even at a low temperature, exhibiting sufficient elasticity and strength. Furthermore, since the resin liquid 1 has a low viscosity, the adhesion with the concrete is good without applying a primer, and when a tensile test was conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, the strength was 45 kg / cm. 2 The destruction happened in the concrete.
[0052]
As a result of the bending test and the compression test, the bending strength is 125 kg / cm2, and the compressive strength is 532 kg / cm2. 2 Met.
[0053]
(Example 6)
Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd., whose main component is a bisphenol A derivative having a methacrylic acid ester terminal, is obtained by removing the sizing agent on the surface of carbon fiber pyrofil TR-30G (12,000 filaments) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. by dipping in acetone. A sizing treatment having a compound having a radical reactive group on the surface of the carbon fiber was performed by passing it through water in which an epoxy ester 3002M and an emulsifier were dispersed, followed by drying at 150 ° C. Using the carbon fiber, a sheet 6 made of reinforcing fibers was obtained in the same manner as in Example 1.
[0054]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the sheet 1 was replaced with the sheet 6.
[0055]
In the workability test, the resin liquid 1 was easily impregnated into the sheet-like material 6. Further, the resin was completely cured after 30 minutes, fully cured after 1 hour even at a low temperature, and exhibited sufficient elasticity and strength. Furthermore, since the resin liquid 1 has a low viscosity, adhesion to the concrete is good without applying a primer, and a tensile test was conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, and the strength was 48 kg / cm. 2 The destruction happened in the concrete.
[0056]
The results of the bending test and compression test show that the bending strength is 170 kg / cm. 2 Compressive strength is 560kg / cm 2 Met. The resin content of the repair / reinforcement layer was 63% by weight.
[0057]
(Example 7)
As preparation of resin, first, component (1) 51 parts of methyl methacrylate / 20 parts of n-butyl methacrylate / 3 parts of ethylene glycol dimethacrylate and 1 part of n-paraffin (melting point: 54 to 56 ° C.) as paraffin wax were added. While mixing and heating the mixture to 50 ° C., component (2) consisting of methyl methacrylate / methyl acrylate = 97/3 (weight), 24 parts of an acrylic copolymer having an average molecular weight of 95,000 was added and dissolved, and then the component was cooled. As (4), 1 part of N, N-dimethyl-p-toluidine was added to obtain a resin solution. The viscosity at 20 ° C. was measured and found to be 700 centipoise.
To 100 parts of the resin liquid, 2 parts of a 50% plasticizer diluted product of benzoyl peroxide as component (3) were added and mixed for use in the subsequent construction (referred to as resin liquid 2).
[0058]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the resin liquid 2 was used instead of the resin liquid 1.
[0059]
In the workability test, the resin liquid 2 was easily impregnated into the sheet 1. In addition, the resin liquid 2 was completely cured after 30 minutes and completely cured after 1 hour even at a low temperature, exhibiting sufficient elasticity and strength. The adhesive strength of the concrete is good, and when a tensile test is conducted after 1 hour of resin curing at room temperature, the strength is 47 kg / cm. 2 The destruction happened in the concrete.
[0060]
As a result of the bending test and the compression test, the bending strength is 164 kg / cm. 2 Compressive strength is 550kg / cm 2 Met. The resin content of the repair / reinforcement layer was 63% by weight.
[0061]
(Comparative Example 1)
60 parts of bisphenol A type epoxy resin (Ep828 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 40 parts of trimethylolpropane triglycidyl ether (Adekaglycilol ED-505 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), aliphatic polyamine modified product curing agent (ACI An ancamine 2021 manufactured by Japan) 45 parts was mixed to obtain a room temperature curing type epoxy resin solution 3 (B type viscometer, 20 ° C., 5700 centipoise).
[0062]
A workability test, a bending test, and a compression test were performed in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin liquid 3 was used instead of the resin liquid 1.
[0063]
In the workability test, the resin liquid 3 was difficult to impregnate the sheet-like material 1. In addition, although the resin solution 3 was not sticky when left at room temperature for half a day, both the elasticity and strength were low, and it took 7 days to develop sufficient elasticity and strength. Further, it took 5 days for the stickiness to disappear at low temperatures, and 20 days for sufficient elasticity and strength to be exhibited. When a tensile test was conducted after half a day at room temperature, the strength was 39 kg / cm. 2 The adhesive strength was low, and fracture occurred at the interface between concrete and fiber reinforced resin.
[0064]
As a result of the bending test and the compression test, the bending strength is 164 kg / cm. 2 Compressive strength is 540kg / cm 2 Met.
[0065]
(Comparative Example 2)
Bisphenol A type epoxy resin (Ep834 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) basis weight 30 g / m 2 The carbon fiber pyrofil TR-30G (12,000 filaments) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. aligned on the resin film coated on the release paper is placed at 2.5 mm intervals, and the resin is carbon fiber by applying a hot press. To obtain a sheet 7 made of reinforcing fibers.
[0066]
A workability test was performed in the same manner as in Example 1 except that the sheet 7 was used instead of the sheet 1.
[0067]
In the workability test, the resin liquid 1 was impregnated into the sheet 7, but large meandering and turbulence occurred in the carbon fiber. At room temperature, the surface of the resin liquid 1 was not sticky after 30 minutes, but the interface between the sheet and the concrete and the interior of the sheet were not cured, and this part was not cured even after 5 days.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to repair and reinforce an existing structure made of concrete such as a pier, a bridge, and a pillar of a building in a short time without being troubled by the surrounding temperature and environment, and exhibiting an excellent reinforcing effect. Reinforcement is possible.
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