JP4277069B2 - 緊張された多層強化繊維シートによるコンクリート補強方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緊張された多層強化繊維シートによるコンクリート補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート部材の補強構造として、従来、緊張力が導入された強化繊維シートをコンクリート部材の下面または側面に接着することが知られている。
【０００３】
例えば、図4では橋脚４２に架設されたコンクリート造の橋桁４１を示したが、この橋桁４１の下面には複数の強化繊維シート４３が接着されている。この補強構造は、一枚または複数の強化繊維シート４３を緊張装置によって緊張させた後、樹脂製接着剤によりコンクリート部材の表面に積層するように接着したものである。しかしながら、このような補強構造に強化繊維シート内の緊張力により、図３（ａ）に示したように、強化繊維シート４３の端部と接着層及びコンクリートの表層に剪断応力が集中するため、緊張力の増加に伴って強化繊維シート４３が剥離することが知られている。また緊張力自身による補強材端部の剥離が生じなくても、外部荷重の増加に伴い繊維強化シートの剥離が生じる可能性がある。
【０００４】
そこで、強化繊維シート端部の剥離防止のため、図5および図６に示したようなシート端部の納まりが提案されている。すなわち、図5では、緊張されてコンクリート部材４０の下面に接着された強化繊維シート１３の両端を包むように、非緊張の強化繊維シート１５が接着され、一方、図６では、同様な強化繊維シート１３の両端に鋼板１６がボルト１７で圧着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図4の橋桁４１のように配置されたコンクリート部材において、曲げ応力は中央が最も大きく、両端に向かうにしたがって減少するものであるが、上記従来の補強構造では、コンクリート部材の全長に渡って強化繊維シートが接着されているため、強化繊維シートの両端部は構造耐力的に無駄になっている。
【０００６】
また図５及び図６のように、強化繊維シートの両端を鋼板１６及びボルト１７、または非緊張の強化繊維シート１５で固定する場合、材料や工程が増えるためコストが上昇するといった欠点がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を解決せんとしたものであり、その課題は、施工を容易に行うことができると共に、繊維材の剥離に対する耐力を向上させることができる、コンクリート部材の補強構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、長さの異なる強化繊維シートを二層以上コンクリート部材に積層・接着する方法であって、まず、もっとも長い強化繊維シートに緊張力を導入して接着剤で前記コンクリート部材の下面に定着する工程と、つぎに、二番目に長い強化繊維シートに緊張力を導入して前記シートと中央が揃う配置で接着する工程と、を含む、緊張力を導入した強化繊維シートを長い順に積層・接着することを特徴とした緊張された多層強化繊維シートによるコンクリート補強方法が提供される。
【００１０】
ここで、前記長さの異なる複数の強化繊維シートは、それぞれのほぼ中央を揃えて積層されてなることが好ましい。
【００１１】
なお、前記強化繊維シートは、強化繊維ストランドあるいは強化繊維シートにマトリックス樹脂を含浸し、硬化したものを使用することができる。ここで、強化繊維ストランドあるいは強化繊維シートとしては、炭素繊維、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ポリエステル繊維、高強度ポリプロピレンなどの有機繊維、スチール、ボロン、チタン、銅などの金属繊維、及びガラス繊維などから選択される何れかの繊維であるか、あるいは前記繊維を複数種類混合したハイブリッドタイプとすることが可能である。
【００１２】
また、前記マトリックス樹脂は、少なくとも常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリエステル系もしくはビニルエステル系樹脂、ポリアミド樹脂もしくはポリカーボネート樹脂、またはＭＭＡなどのラジカル反応系樹脂を少なくとも一種類以上含んだものであっても良い。
【００１３】
さらに、前記強化繊維シートは、シート状に強化繊維を一方向あるいは多方向に配列したシートであるか、強化繊維を織成したクロスであるか、またはマットであっても良い。
【００１４】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
図１は本発明のコンクリート部材の補強構造を橋桁に適用した例を示す側面図であり、コンクリート部材としての橋桁４１は橋脚４２，４２に架設され、橋桁４１の下面には長さの異なる複数の強化繊維シート４５ａ〜４５ｄが長い順に接着・積層されている。
ここで、複数の強化繊維シート４５ａ〜４５ｄは、それぞれ中央を橋桁４１の中央に揃えるように積層配置され、強化繊維シート４５ａ〜４５ｄには少なくとも一枚に緊張力が導入されるが、好ましくは、コンクリート面に接着された最長の強化繊維シート４５ａを除いた他の全ての強化繊維シート４５ｂ〜４５ｄに緊張力が導入される。補強材の有効利用の観点より、全ての強化繊維シート４５ａ〜４５ｄに緊張力が導入される。最適には、最下層のコンクリート表面に直接接着された強化繊維シートに他の接着層より、比較的に低い緊張力が導入され、最下層の強化繊維シートの剥離を極力的に防ぐ。
【００１６】
図示のような両端支持の橋桁４１では、その中央で曲げ応力が最も大きく作用し、両端に向かうにしたがって減少するが、上述の如き補強構造では、橋桁４１の両端から中央に向けて強化繊維シートの積層数が増加するように構成されるので、曲げ応力に対して、構造耐力的に最も効率良く対抗することが可能である。また橋桁４１の端部では強化繊維シートが図１のように配置されたので、剪断応力は図３（ｂ）のように分散され、したがって、強化繊維シートの端部における応力集中がかなり低減される。従って、一定の剥離が防止可能となる。必要であれば、図５，６のような端部補強法と併用し、端部の剥離を完全に防止する。
【００１７】
次に、コンクリート部材の補強構造を形成する方法について、全ての強化繊維シート４５ａ〜４５ｄに緊張力を導入してなる補強構造を例にとって説明する。最初に、もっとも長い強化繊維シート４５ａに緊張力を導入して、これを接着剤により橋桁４１の下面に定着する。次に、定着した強化繊維シート４５ａの表面に接着剤を塗布し、二番目に長い強化繊維シート４５ｂに緊張力を導入して、それぞれの中央が揃う配置で強化繊維シート４５ａのうえに接着する。同様にして順次、長い強化繊維シートから積層・接着すれば、補強構造が形成される。
【００１８】
また図２は図１以外の実施態様であって、図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）は拡大断面図である。ここでは、複数の強化繊維シート４６ａ〜４６ｃが長い順に接着・積層され、そのうちの少なくとも一枚に緊張力が導入されており、最上層が、最下層の強化繊維シート４６ａよりも長く、かつ非緊張の強化繊維シート４６ｄにより被覆されている。このような構成の補強構造では、特に、強化繊維シート端部の一体化を果たすことによって端部補強や端部剥離を防止するという効果を奏することができる。
【００１９】
なお、前記強化繊維シート４５ａ〜４５ｄ及び前記強化繊維シート４６ａ〜４６ｄとしては、いわゆるＣＦＲＰシートを採用することができる。すなわち、ＣＦＲＰシートとは、強化繊維としての炭素繊維にエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂が含浸されて成形された炭素繊維強化プラスチックであり、炭素繊維は、ＰＮＡ系繊維、ピッチ系繊維などを使用することができる。このＣＦＲＰシートは、例えば、炭素繊維シート（日鉄コンポジット株式会社製、ＦＯＲＣＡトウシート「ＦＴＳ−Ｃ１−２０」）を使用して作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるコンクリート補強構造の側面図である。
【図２】 (ａ)は図１とは異なるコンクリート補強構造の側面図であり、（ｂ）は(ａ)の拡大断面図である。
【図３】 (ａ)は従来のコンクリート補強構造における剪断応力を示す図であり、（ｂ）は本発明のコンクリート補強構造における剪断応力を示す図である。
【図４】従来のコンクリート補強構造を示す側面図である。
【図５】従来例を示す斜視図である。
【図６】図５とは異なる従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
４１ コンクリート部材
４５ａ〜４５ｄ 強化繊維シート
４６ａ〜４６ｄ 強化繊維シート

Claims (1)

1. 長さの異なる強化繊維シートを二層以上コンクリート部材に積層・接着する方法であって、
   まず、もっとも長い強化繊維シートに緊張力を導入して接着剤で前記コンクリート部材の下面に定着する工程と、
   つぎに、二番目に長い強化繊維シートに緊張力を導入して前記シートと中央が揃う配置で接着する工程と、を含む、緊張力を導入した強化繊維シートを長い順に積層・接着することを特徴とした緊張された多層強化繊維シートによるコンクリート補強方法。

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