JP4020805B2 - 強化繊維シート扇形アンカー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化繊維シート扇形アンカーに関し、更に詳しくは、炭素繊維などの強化繊維を貼り付けることによりコンクリート構造物を補強する場合、強化繊維端部の力を効果的に伝達するために用いられる強化繊維シート扇形アンカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリート建造物等の耐震補強を図るため、炭素繊維等の強化繊維材料よりなる補強シートを柱、梁、橋梁等のコンクリート部材の表面に巻き付けて配設する工法が開発されている。
これは、地震により柱等に加わるせん断力に対する補強方法の一つで、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維よりなる補強シートを、柱等の全周に巻き付けて補強するものである。
【０００３】
しかし、柱や壁、梁等の部材が互いに一体化して形成されている場合などには、そのままでは補強シートで全周に巻き付けることができない。
そのため、こうした場合には、部材の表裏面に補強シートを貼り付けることによりコンクリート部材を補強する。
【０００４】
ところが、接着剤等で補強シートを単に貼り付けただけでは、何らかの原因で補強シート、特にその端部が剥がれてしまって、補強効果を必ずしも十分発揮することができない。
また、実際に地震等が発生した場合、特に補強シートの端部付近では補強シートのせん断に耐える力が壁等の部材に必ずしも十分には伝達しないという問題もあった。
【０００５】
そこで、補強シートの端部を剥がれないようにし、しかも補強シートの端部においてもコンクリート構造物に力を効果的に伝えるため、補強シートの端部に強化繊維シート製のアンカーを貼り付ける補強方法が幾つか開発された（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
これは、例えば、補強シートの端部付近のコンクリート構造物に穴を穿設し、穴の中に多数本の強化繊維を配置し樹脂を含浸させたうえで、その強化繊維の端部を扇形に広げ、その扇形に広げた部分を樹脂で補強シートに接着する方法である。
【０００６】
これらの方法は、現場で施工する場合、強化繊維の一定領域を扇形に広げる作業を、必ず人手により行わなければならない。
図８に示すように、多数の強化繊維を平行に束ねた繊維束を用意し〔図８（Ａ）参照〕、この一方を広げて一定の角度θを有する扇形に形成する〔図８（Ｂ）参照〕作業を行う。
このような施工時の作業は、技術者によって扇形の角度等の形状が必ずしも一定とならず不安定である。
【０００７】
すなわち、図９に示すように、扇形の一部が欠ける場合、 図１０に示すように、扇形の角度（中心角）が開き過ぎたり〔図１０（Ａ）参照〕、閉じ過ぎたり〔図１０（Ｂ）参照〕して一定しない場合、図１１に示すように扇形全体の形が崩れる場合、図１２に示すように厚みが均一にならない場合〔（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図）、等の問題が生じるのである。
このような問題点は、施工する技術者が相当の熟練者であっても避けることは容易ではない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１５２９０７号公報
【特許文献２】
特開２０００−５４５６１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２７４４６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実情を背景に、上記の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明は、強化繊維シート扇形アンカーの扇形の形状を保持し、施工現場でも常にその形状を安定に保ち保形できる強化繊維シート扇形アンカーを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して、鋭意研究を重ねた結果、強化繊維シート扇形アンカーの扇形部分を別の繊維で補強したものとすることにより、施工時に保形が保証され扇形が安定した状態となる点を見出し、この知見により本発明を完成させたものである。
【００１１】
即ち、本発明は、（１）、強化繊維を平行に束ねた繊維束の一方又は両方を扇形に広げてなる強化繊維シート扇形アンカーであって、細幅部分とそれに連続する扇形に広げた広幅部分とよりなり、該広幅部分がメッシュ状繊維により保形されているものにおいて、該メッシュ状繊維が広幅部分の表裏両面で連続して結合されている強化繊維シート扇形アンカーに存する。
【００１２】
そして、（２）、広幅部分の表裏両面にメッシュ状繊維を接着することで保形されている強化繊維シート扇形アンカーに存する。
【００１３】
そしてまた、（３）、広幅部分の表裏両面にメッシュ状繊維を溶着することで保形されている強化繊維シート扇形アンカーに存する。
【００１５】
そしてまた、（４）、保形するためのメッシュ状繊維が無機又は有機繊維よりなる上記（１）記載の強化繊維シート扇形アンカーに存する。
【００２１】
本発明は、この目的に沿ったものであれば、上記１〜４の中から選ばれた２つ以上を組みあわせた構成も採用可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の強化繊維シート扇形アンカーについて詳細に説明する。
【００２３】
【第１の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態における強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す（なお、便宜上、各図は端面の図で示す）。
【００２４】
この強化繊維シート扇形アンカーは、基本的には、多数の強化繊維１１を平行に束ねて繊維束１とし、この繊維束１の一方を扇形に広げてなるものである。
使用される強化繊維１１としては、設定された引張り強度を保証するものであればよく、例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、玄武岩繊維等が使用される。
【００２５】
強化繊維シート扇形アンカーの細幅部分Ｙは、扇形に広げない繊維束１の部分、すなわち、多数の強化繊維１１を平行に束ねた繊維束１がそのままの状態となっている部分である。
また、広幅部分Ｘは、細幅部分Ｙより連続的に広がって扇形に形成されている部分である。
【００２６】
この扇形の広幅部分Ｘは、広がりが一定の角度θ（中心角θ）を形成しており、この状態がメッシュ状繊維２（いわゆる網状体をいう）により保持されることで、広幅部分Ｘの保形がなされる。
ここで、扇形の広幅部分Ｘを保形するには、メッシュ状繊維２を少なくとも一方の面に接合することである。
そして扇形の広幅部分Ｘの表裏両面に接合することで片面の場合より更に保形性が高まる。
【００２７】
図２は、メッシュ状繊維を表裏両面に接合した強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
メッシュ状繊維２を広幅部分Ｘに接合する方法としては、前もって接着剤をメッシュ状繊維２に塗布しておき、この接着剤が塗布された状態のメッシュ状繊維２を、扇形に広げた広幅部分Ｘに添わせて配置し接着する方法がある。
尚、メッシュ状繊維が広幅部分よりはみ出した場合は、折り曲げて反対側面に接着するとよい。
【００２８】
ここで用いられる接着剤としては、エチレン酢酸ビニル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系などのホットメルト型、シアノアクリレート系、アクリル樹脂、第２世代アクリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの反応型の接着剤が上げられるが、メッシュ状繊維と、広幅部分Ｘの強化繊維とが接着できるものであればこの限りではない。
もっとも、接着強度は、現場の施工の際のハンドリングに耐えられる程度でよいが、施工時に使用される含浸用接着剤である、例えばエポキシ樹脂やメチルメタクリレート樹脂等に溶解しないものが好ましい。
【００２９】
また別の接合方法として、図示しないが、熱溶融性を有するメッシュ状繊維２を扇形に広げた広幅部分Ｘの面に対して添着し、その状態で加熱ローラ等を使って圧接してメッシュ状繊維２を扇形の広幅部分Ｘに圧接溶着（融着）する方法もある。
また、この場合の加熱方法としては、メッシュ状繊維の材質にもよるが超音波溶着や高周波溶着が採用可能である。
【００３０】
接着剤による接合方法や熱溶着による接合方法により、メッシュ状繊維２を広幅部分Ｘの表と裏とで連続的に結合されているようにすることも可能である。
このようにすることで、メッシュ状繊維２により広幅部分Ｘの保持効果がより増大される。
【００３１】
本発明のメッシュ状繊維２とは、緯糸と経糸を組み合わせた格子状のシート状網体をいうが、１２０度間隔で３方向に組み合わせられた３軸のものや、格子状のものを２枚、４５度方向に組み合わせた４軸のものでもよい。
またメッシュの糸の間隔は、小さくても含浸用樹脂が浸透し易い程度であり、大きくても強化繊維シート扇形アンカーの扇形部分の形状の保持ができる程度の範囲で決定される。
【００３２】
具体的には、５〜３０ｍｍ程度が採用される。
また、該メッシュ状繊維２の糸の太さは、特に限定されるものではないが、直径が０．０５〜１ｍｍ程度のものが望ましい。
細過ぎると、強化繊維シート扇形アンカーの扇形の広幅部の形状の保持がしにくく、反対に太過ぎると強化繊維シート扇形アンカーを施工現場でコンクリート構造物に接着する際、該アンカーとコンクリート構造物に間隙が生じたり、該アンカーの剛性が大きくなり過ぎて曲面への追随性が悪くなる等の不具合が生じ易い。
【００３３】
メッシュ状繊維２の材質としては、ガラス繊維，アルミナ繊維，カーボン繊維、玄武岩繊維等の無機繊維、及びポリエチレン，ポリプロピレン，ポリアミド，ポリエステル等の有機繊維等が挙げられる。
【００３４】
【第２の実施の形態】
図３は、本発明の第２の実施の形態における強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
この広幅部分Ｘも、広がりが一定の角度θ（中心角θ）を形成しており、この状態がフィラメント繊維（いわゆる糸の状態をいう）３により保持されることで保形がなされる。
ここで、広幅部分Ｘを保形するには、フィラメント繊維３を一方の面に接合することであるが、表裏両面に接合することにより更に保形性が良くなる。
【００３５】
図４は、フィラメント繊維３を表裏両面に接合した強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
フィラメント繊維３を広幅部分Ｘに接合するには、先述したように、前もって接着剤が塗布されたフィラメント繊維３を、扇形に広げた広幅部分Ｘに接着する方法がある。
【００３６】
また熱溶融性を有するフィラメント繊維３を、扇形に広げた広幅部分Ｘの面に対して添着し、その状態で加熱ローラを使って圧接することでフィラメント繊維３を、広幅部分Ｘに圧接溶着（融着）する方法もある。
フィラメント繊維３は扇状の広幅部分Ｘの繊維方向と垂直方向に接合する他に、傾斜を加えて接合する方法も可能である。
【００３７】
またフィラメント繊維３が表裏両面で連続して結合されている構成とすることにより、保形性がより高まる。
この場合、例えば、広幅部分Ｘに対して螺旋状にフィラメント繊維を巻回するように接合すればよい。
フィラメント繊維の材質や太さは、第１の実施の形態におけるメッシュ状繊維の材質や太さと同様に考えればよい。
また、フィラメント繊維の形態としては、モノフィラメントでもマルチモノフィラメントでもどちらでもよい。
【００３８】
【その他の実施の形態】
これまで述べた実施の形態の強化繊維シート扇形アンカーにおいては、強化繊維を平行に束ねた繊維束の一方（すなわち、一方の端側）を扇形に広げてたものであったが、この束ねた繊維束の両方（すなわち、両方の端側）を扇形に広げてたものでも適用可能である。
【００３９】
図５及び図６は、その強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
図５の場合は、図１に示す強化繊維シート扇形アンカーにおいて、他方側にも扇形に広げた広幅部分Ｘが形成されているものに相当する。
またメッシュ状繊維を広幅部分の表裏両面に接着又は溶着して保形することも当然可能である。
【００４０】
図６の場合は、図４に示す強化繊維シート扇形アンカーにおいて、他方側にも扇形に広げた広幅部分Ｘが形成されているものに相当する。
またフィラメント繊維を広幅部分の片方の面に（表面又は裏面に）接着又は溶着して保形することも当然可能である。
【００４１】
さて図７は、強化繊維シート扇形アンカーを外形を概略的に示した図であり、広幅部分の形態が異なる場合を示す。
図７（Ａ）は、一方の広幅部分Ｘ１と他方の広幅部分Ｘ２とは、その広がりの角度（θ１、θ２）や長さ（Ｌ１、Ｌ２）において異なっている。
図７（Ｂ）は、その広がりの角度（θ１、θ２）のみが異なっているものである。
【００４２】
以上説明した強化繊維シート扇形アンカーは、従来例で説明したような施工方法が当然適用できる。
例えば、補強シートの端部付近のコンクリート構造物に穴を穿設し、穴の中に多数本の強化繊維を配置し樹脂を含浸させたうえで、その強化繊維の扇形に広げた広幅部分を樹脂でコンクリート構造物の補強シートに接着する。
【００４３】
この場合、繊維束の一方のみを扇形に広げてなる強化繊維シート扇形アンカーの場合は、その広げてない細幅部分を穴に挿入することができる。
また、繊維束の両方を扇形に広げてなる強化繊維シート扇形アンカーの場合は、扇形に広げた両方の広幅部分をコンクリート構造物の補強シートに重ねて、樹脂で接着する方法がある。
【００４４】
以上、本発明を説明してきたが、本発明は、その目的に沿う限り、実施の形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
例えば、扇形の広幅部分Ｘを保形するためのメッシュ状繊維２やフィラメント繊維３は、強化繊維シート扇形アンカーの機能を奏するものであれば実施の形態のものに限定されることはない。
また、広幅部分Ｘの形は扇形以外の形とすることも当然可能である。
【００４５】
【実施例１】
ＰＡＮ系炭素繊維「ＴＯＲＥＹＣＡ−Ｔ７００ＳＣ−２４０００−６０Ｅ：東レ（株）製」製強化繊維８０本の束を、細幅部分Ｙ（２００ｍｍ）と中心角θが６０度の広幅部分Ｘ（２００ｍｍ）２００幅部分Ｘの中心角θを６０度に形成した。
この扇形の広幅部分Ｘの表裏両面にメッシュ状繊維（メッシュ状ガラス繊維製３軸組布「ＫＴ２２８Ａ１０６ＨＢ：日東紡績（株）」製）を接着して強化繊維シート扇形アンカーを作成した。
【００４６】
【実施例２】
実施例１のメッシュ状繊維の代わりに、直径０．５ｍｍのポリプロピレンのモノフィラメントを使って表裏両面にそれを加熱溶着して強化繊維シート扇形アンカーを作成した。
【００４７】
【比較例１】
実施例１で用いた強化繊維を１本用い、３８０ｍｍ間隔に固定した２本のフックの間を４０往復引っ掛けて、８０本の繊維束を作成し、フックから外した後、片側から２００ｍｍをそのまま結束することで強化繊維シート扇形アンカーを作成した。
【００４８】
以上、実施例１、実施例２、及び比較例１によって作成した強化繊 維シート扇形アンカーのそれぞれ５本を、エポキシ樹脂「アルファテック３８０：アルファ工業（株）製」に２０分間浸漬した後、コンクリート製柱に貼り付け施工した結果を表１に示す。
以上の結果から明らかなように、本発明の強化繊維シート扇形アンカーは、比較例（従来例）に較べ、貼り付け後の扇形の広幅部分Ｘの角度の安定性、貼り付けに要する時間、及び強化繊維のほつれ難さにおいて優れていることが分かる。
【００４９】
【表１】

【００５０】
【発明の効果】
本発明の強化繊維シート扇形アンカー使った場合、常に、扇形の広幅部分Ｘの形状を確実に保持することができる。
そのため、運搬、輸送時や、施工現場でも、常にその形状を安定に保ち保形できる。
また施工時のエポキシ樹脂等の含浸工程でも扇形の形状が保形されて施工品質
が保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
【図２】図２は、メッシュ状繊維を表裏両面に接合した強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態における強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
【図４】図４は、フィラメント繊維を表裏両面に接合した強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、及び側面図（Ｃ）を示す。
【図５】図５は、本発明の他の実施の形態における強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、および側面図（Ｃ）を示す。
【図６】図６は、本発明の他の実施の形態における強化繊維シート扇形アンカーを示す概略図であり、それぞれ平面図（Ａ）、正面図（Ｂ）、および側面図（Ｃ）を示す。
【図７】図７は、強化繊維シート扇形アンカーを外形を概略的に示した図であり、それぞれ広幅部分の形態が異なる場合を示す。
【図８】図８は、従来における強化繊維シート扇形アンカーの施工方法を説明する図である。
【図９】図９は、従来の強化繊維シート扇形アンカーの問題点を示す図である。
【図１０】図１０は、従来の強化繊維シート扇形アンカーの他の問題点を示す図である。
【図１１】図１１は、従来の強化繊維シート扇形アンカーの他の問題点を示す図である。
【図１２】図１２は、従来の強化繊維シート扇形アンカーの他の問題点を示す図である。
【符号の説明】
１…繊維束
１１…強化繊維
２…メッシュ状繊維
３…フィラメント繊維
Ｘ（Ｘ１，Ｘ２）…広幅部分
Ｙ…細幅部分

Claims (4)

1. 強化繊維を平行に束ねた繊維束の一方又は両方を扇形に広げてなる強化繊維シート扇形アンカーであって、細幅部分とそれに連続する扇形に広げた広幅部分とよりなり、該広幅部分がメッシュ状繊維により保形されているものにおいて、該メッシュ状繊維が広幅部分の表裏両面で連続して結合されていることを特徴とする強化繊維シート扇形アンカー。
2. 広幅部分の表裏両面にメッシュ状繊繊を接着することで保形されていることを特徴とする請求項１記載の強化繊維シート扇形アンカー。
3. 広幅部分の表裏両面にメッシュ状繊繊を溶着することで保形されていることを特徴とする請求項１記載の強化繊維シート扇形アンカー。
4. 保形するためのメッシュ状繊維が無機又は有機繊維よりなることを特徴とする請求項１記載の強化繊維シート扇形アンカー。

Images