JP3770936B2

JP3770936B2 - コンクリート製構造物補強材およびそれを用いたコンクリート製構造物補強方法

Info

Publication number: JP3770936B2
Application number: JP10982895A
Authority: JP
Inventors: 智雄佐野; 繁次林; 正裕杉森
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1995-05-08
Filing date: 1995-05-08
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JPH08303018A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、既存のコンクリート製構造物の補強に用いるコンクリート製構造物補強材およびそれを用いたコンクリート製構造物の補強方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
既存のコンクリート構造物の中には、旧設計基準・指針に基づいて構築されたため、現行現行設計基準に照らして耐震性が不十分であり、耐震補強をする必要がある。また、構造物の改築等に伴い設計荷重より大きな荷重負担するため補強を必要とする場合も多い。
【０００３】
従来、上記のような補強には、（ａ）既存コンクリート構造物の周りを鋼板、溶接金網、鉄かご等で囲み、ひび割れ等の多少の損傷を受けていても載荷能力を減少させないことを意図した試みがなされている。また、（ｂ）強化繊維に未硬化の樹脂を含浸したプリプレグを既存コンクリート構造物に貼付、巻付後硬化する方法、（ｃ）少量の樹脂を含浸して形態を保持した強化繊維シートを既存コンクリート構造物に貼り付けその後、樹脂を含浸硬化する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（ａ）の補強部材、補強方法では、補強する現場での鋼板等の溶接溶断等が不可欠であり、溶接の技能を修得した熟練者による確実な作業を必要とするばかりでなく、鋼板等の現場への運び込みには重機の使用が不可欠である。（ｂ）、（ｃ）の方法では重機の使用は必要ないが剛性のないシート状物を垂直な面に貼り付けるのは労力が多く、また、貼り付けたシートへの樹脂の含浸には同様に多大な労力が必要であるとともに液たれ、作業者の未熟練から均一な樹脂含浸は望めない。
【０００５】
本発明の目的は、上記のような問題点、すなわち、熟練者による施工が必要なく熟練者によらずとも一定の補強効果が確実な、既存のコンクリート製構造物の補強に用いるコンクリート構造物の補強材およびそれを用いる補強工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、本発明に至った。即ち、本発明の第１の要旨は、幅方向に並んだ複数の繊維強化樹脂長尺体の隣り合う繊維強化樹脂長尺体を可撓性材料で連結してなるコンクリート製構造物補強材であって、繊維強化樹脂長尺体が強化繊維と熱硬化性樹脂とからなり、その熱硬化性樹脂が硬化されてなる、コンクリート製構造物補強材であり、第２の要旨は、補強するコンクリート製構造物に、上述のコンクリート製構造物補強材を両者の長手方向が揃うように巻き付けた外周に未硬化の樹脂を含浸した強化繊維束を巻き付けたのち、この樹脂を硬化する、コンクリート製構造物補強方法にある。
【０００７】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明のコンクリート構造物補強材は、後述する繊維強化樹脂長尺体が幅方向に並んでおり、隣り合う繊維強化樹脂長尺体を可撓性材料で連結してなることが必要である。可撓性材料およびこれを用いて繊維強化樹脂長尺体を連結するには、たとえば以下の（１）〜（３）のようにして得られる。
【０００８】
（１）繊維強化樹脂長尺体を繊維で絡み織りする。
（２）繊維強化樹脂長尺体を並べたものの少なくとも一方の面に不織布、フィルムあるいはシートを接着剤を介して重ね、繊維強化樹脂長尺体を並べたものと不織布、フィルムあるいはシートを接着する。
（３）繊維強化樹脂長尺体を並べたものの少なくとも一方の面に不織布、フィルムあるいはシートを重ね、加熱して繊維強化樹脂長尺体と不織布、フィルムあるいはシートを融着する。
【０００９】
（１）の繊維、あるいは、（２）、（３）で不織布を構成する繊維としては、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維が例示され、用途に応じ選択して使用できるが、特に限定しない。
【００１０】
（２）の方法で使用する接着剤としては公知なものが使用でき、特に限定しないがキャリアとして不織布を含むシート状接着剤が好適に使用される。
【００１１】
繊維強化樹脂長尺体と可撓性材料との連結形態は、長尺体の長手方向全長に渡っていてもよいし、あるピッチを定めてそのピッチごとに連結してある形態であってもよい。
【００１２】
本発明において、繊維強化樹脂長尺体の断面形状は、矩形、円形（中空を含む）、楕円形、多角形のいずれでもよく、撚り線のように円形が複数組合わさってできたものでもよい。
【００１３】
繊維強化樹脂長尺体の成形方法は、上記の形状を得ることが出きるものであればよく特に限定しないが、引抜成形、シートラップ、ハンドレイアップ、スプレーアップ等が例示できる。繊維強化樹脂長尺体の強度が高く、均一な形状が得やすいことから引抜成形、シートラップが好ましい。
【００１４】
繊維強化樹脂長尺体を構成する強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維等の無機強化繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維等の有機強化繊維が例示できるがこれらに限定するものではない。また、強化繊維は単一の強化繊維を用いてもよいし、複数の強化繊維を組み合わせて使用してもよい。比強度、比弾性率が高いので炭素繊維が好ましい。
【００１５】
繊維強化樹脂長尺体中の強化繊維は、長尺体の長手方向に配向していることが好ましい。
繊維強化樹脂を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、紫外線あるいは可視光の照射により硬化を開始する光硬化性樹脂が例示できるがこれらに限定するものではない。
【００１６】
次に本発明のコンクリート製構造物補強材を用いたコンクリート製構造物補強方法について説明する。
本発明の補強方法においては、上述のコンクリート製構造物補強材を構成する繊維強化樹脂長尺体の長手方向と補強するコンクリート製構造物の長手方向が揃うように、コンクリート製構造物補強材を補強するコンクリート製構造物に巻き付け、さらにその外周に未硬化の樹脂を含浸した強化繊維束を巻き付けたのち、この樹脂を硬化することが必要である。
【００１７】
外周に巻き付ける強化繊維束に含浸する樹脂としては、前述の繊維強化樹脂長尺体を構成する樹脂と同じであってもよいし、異なっていてもよく、長尺体を構成する樹脂の説明中に例示したものが例示できるがこれらに限定されるものではない。
【００１８】
強化繊維束についても前述の繊維強化樹脂長尺体を構成する強化繊維と同じであってもよいし、異なっていてもよく、長尺体を構成する強化繊維の説明中に例示したものが例示できるがこれらに限定されるものではない。
【００１９】
【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。
（実施例１）
弾性率２４ｔ／ｍｍ²の炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製ＴＲ３０Ｇ）を一方向に引き揃え、１３０℃硬化エポキシ樹脂を含浸したプリプレグ（三菱レイヨン株式会社製ＴＲ３４０Ｇ１２５ＳＭＬ、樹脂含有率３３重量％、炭素繊維目付１２５ｇ／ｍ²、厚さ０．１３ｍｍ）を繊維軸を揃えて８枚積層し、１３０℃×１時間なる条件で成形し炭素繊維強化エポキシ樹脂成形板を得た。この板を繊維軸方向が長手方向となるように、長さ６００ｍｍ、幅２０ｍｍに切り分け矩形断面を有する繊維強化樹脂長尺体とした。長尺体を幅方向に２４本並べ、この上にナイロン１２繊維からなる不織布（ダイセル化学工業株式会社製、目付３０ｇ／ｍ²）を幅５０ｍｍに切断したテープをピッチ７０ｍｍで配置し、これを１００℃に加熱したプレスにて熱圧着し、図１のコンクリート製構造物補強材をえた。
【００２０】
５ｍｍφ鉄筋を埋め込み、この鉄筋に張力（張力除去したときに３５０ｋｇｆ／ｃｍ²なるプレストレスがかかる）を付与した、直径１５０ｍｍφ、長さ６００ｍｍのコンクリート製円柱に上記繊維強化樹脂長尺体を巻き付けた（図２；コンクリート製円柱は図示せず）、このとき巻き余った長尺体は不織布による連結部にカッターを差し込み切断することにより容易に除去することができた。巻きはじめと巻き終わりを荷作りテープで仮固定し巻き崩れがないようにした。
【００２１】
弾性率２４ｔ／ｍｍ²の炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製ＴＲ３０Ｇ）に２０℃の粘度２０ポイズの低粘度の室温硬化エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製Ｅｐ８０１Ｐ／Ｂ００２Ｗ＝１００／４８重量部）を樹脂含有率が約４５重量％となるように含浸しながら巻き付けた（図３；コンクリート製円柱は図示せず）。これを室温に２４時間放置して硬化した。
【００２２】
（実施例２）
弾性率２４ｔ／ｍｍ²の炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製ＴＲ３０Ｇ）を一方向に引き揃え、１００℃硬化ビニルエステル樹脂を含浸し、１３０℃に加熱した１０ｍｍφ金型から引き抜きつつ硬化して、引き抜き成形棒（炭素繊維体積含有率６１％、直径９．５ｍｍφ）を得た。この引き抜き成形棒を幅方向に４０本並べ、ポリエステル繊維（三菱レイヨン株式会社製、フィラメント数４８、繊度１５０デニール）でピッチ１２ｍｍで絡み織りし、図４のコンクリート製構造物補強材をえた。
【００２３】
５ｍｍφ鉄筋を埋め込み、この鉄筋に張力（張力除去したときに３５０ｋｇｆ／ｃｍ²なるプレストレスがかかる）を付与した、直径１５０ｍｍφ、長さ６００ｍｍのコンクリート製円柱に上記繊維強化樹脂長尺体を巻き付けた（図５；コンクリート製円柱は図示せず）、このとき巻き余った長尺体は不織布による連結部にカッターを差し込み切断することにより容易に除去することができた。巻きはじめと巻き終わりを荷作りテープで仮固定し巻き崩れがないようにした。
【００２４】
弾性率２４ｔ／ｍｍ²の炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製ＴＲ３０Ｇ）に２０℃の粘度２０ポイズの低粘度の室温硬化エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製Ｅｐ８０１Ｐ／Ｂ００２Ｗ＝１００／４８重量部）を樹脂含有率が約４５重量％となるように含浸しながら巻き付けた（図６；コンクリート製円柱は図示せず）。これを室温に２４時間放置して硬化した。
【００２５】
【発明の効果】
上述の如く構成された本発明によれば、熟練者による施工が必要なく熟練者によらずとも一定の補強効果が確実な、既存のコンクリート製構造物の補強に用いるコンクリート構造物補強材およびそれを用いる補強工法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】幅方向に並んだ複数の繊維強化樹脂長尺体（矩形断面）を不織布で連結したものの概念図である。
【図２】コンクリート（図示せず）の周囲に繊維強化樹脂長尺体を配置したところの概念図である。
【図３】繊維強化樹脂長尺体の外側に樹脂を含浸した強化繊維束を巻き付けるところの概念図である。
【図４】幅方向に並んだ複数の繊維強化樹脂長尺体（丸断面）を繊維で絡み織りして連結してものの概念図である。
【図５】コンクリート（図示せず）の周囲に繊維強化樹脂長尺体を配置したところの概念図である。
【図６】繊維強化樹脂長尺体の外側に樹脂を含浸した強化繊維束を巻き付けるところの概念図である。
【符号の説明】
１繊維強化樹脂長尺体
２不織布
３繊維
４樹脂を含浸した強化繊維

Claims

幅方向に並んだ複数の繊維強化樹脂長尺体の隣り合う繊維強化樹脂長尺体を可撓性材料で連結してなるコンクリート製構造物補強材であって、繊維強化樹脂長尺体が強化繊維と熱硬化性樹脂とからなり、その熱硬化性樹脂が硬化されてなる、コンクリート製構造物補強材。
補強するコンクリート製構造物に、請求項1記載のコンクリート製構造物補強材を両者の長手方向が揃うように巻き付け、その外周に未硬化の樹脂を含浸した強化繊維束を巻き付けたのち、この樹脂を硬化する、コンクリート製構造物補強方法。