JP4318464B2

JP4318464B2 - コンクリート構造物の剥落防止用繊維シート

Info

Publication number: JP4318464B2
Application number: JP2003028359A
Authority: JP
Inventors: 文男池田; 紀三宅; 富夫小嶋
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP2004238757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート製の橋梁、高架車道、トンネル、建築物等の構造物からコンクリートが剥離落下するのを防止するために用いられるビニロン繊維を用いた繊維シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、橋梁、高架車道、トンネル、建築物等のコンクリート製の構造物は、耐久性の優れたものとして多数建造されてきたが、コンクリートのコールドジョイントや中性化、空気中の塩分や汚染物質による化学的変化、鉄筋の腐食や膨張、車両の通行量の増大、積載量の増大・高速化等による過剰負荷や繰り返し負荷の累積等に起因して、コンクリートにひび割れを生じたり、剥離や浮きが発生して、漏水を起こしたり、コンクリートの剥離部分が落下してしまう事故が起こったりしている。コンクリート構造物の打診等によりこのような異常が検知された場合には、コンクリート表面を清浄化し下塗りを行った後、補強のために織物や編物を貼付け、塗料を塗布して仕上げすることがよく行われている。
【０００３】
特許文献１には、上記のような補修・補強を行う際に、現場での作業簡素化のための貼付層と保護層を積層した補修・補強用シートが提案されていて、さらに織物・編物・不織布等からなる補強層が積層されていてもよいことが開示され、その繊維基材としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維が挙げられている。
【０００４】
また、特許文献２には、コンクリート構造物を建造する際にコンクリート層の表面に合成繊維網を張り巡らし、その上にモルタルを吹き付けるコンクリートの剥離落下防止法が提案されていて、合成繊維網に用いる繊維素材としては、ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、テトロンが記載されている。
【０００５】
このようにコンクリート構造物の剥落防止のために繊維布帛を用いることは提案されているが、この用途において要求される繊維布帛の耐久性について充分なる検討がなされた結果とはいえない現状である。すなわち、高強度の繊維からなる布帛として、例えばアラミド繊維やガラス繊維からなる布帛等が提案されているが、このような布帛であっても布帛自身のたわみ性や伸びが適正でない限り、コンクリート構造物の変動が生じた際に十分な補強効果を発揮することができない。
【０００６】
地震等の天災による震動に加えて、上記したように、コンクリート構造物には種々の要因でひび割れが生じたり、剥離や浮きが発生したり、コンクリートの剥離までも生じるようになるため、予めコンクリート構造物に繊維布帛を貼り付けるが、このときの繊維布帛に期待される補強効果としては、構造物の変動に応じて繊維布帛が適応して変動しながら補強を行い、コンクリート片の剥離が生じた場合はある程度コンクリート片を保持できるという効果である。
【０００７】
また、コンクリート構造物には様々な形態があり、凹凸やカーブのある箇所も多いため、このような凹凸や湾曲面に沿って貼り付けることができるという施工性の良さも求められる性能である。
しかしながら、十分な補強効果及び施工性の良さを有するコンクリート構造物の剥落防止用の繊維シートは、未だに提案されていないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２５６７０７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９５１９４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、コンクリート構造物の各種の要因による変動に対して、強度低下や切断が生じることなく十分な補強効果を維持することができ、貼り付け時の施工性にも優れる剥落防止用繊維シート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】
本発明は、上記目的を達成するものであり、強度が６〜１２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が６．５〜１５％、ヤング率が１３〜２４ＧＰａであるビニロン繊維が用いられていることを特徴とするコンクリート構造物の剥落防止用繊維シート、繊維シートの少なくとも一方向における強度が１５００Ｎ／３０ｍｍ以上、伸度が６〜２２％である上記のコンクリート構造物の剥落防止用繊維シート、及び繊維シートが織物であって、織物の組織が平織、からみ織または模紗織である上記のコンクリート構造物の剥落防止用繊維シートを要旨とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明を行う。
本発明のコンクリート構造物の剥落防止用繊維シートは、ビニロン繊維が用いられているシートである。用いられるビニロン繊維の強度が６〜１２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が６．５〜１５％、ヤング率が１３〜２４ＧＰａである。
【００１２】
ビニロン繊維は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリオレフィン系繊維等に比して酸、アルカリにおかされにくく耐薬品性に優れている．耐候性に優れている．セメントとの接着性に優れている等のコンクリート構造物の補修・補強に用いるに適した特性を併せて有していて、これを用いている繊維シートは、剥落防止用として適している。
【００１３】
ビニロン繊維の強度が６ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、繊維シートの強度が不足して必要な補強効果を得られない。ビニロン繊維の強度は、大きい程強度的には有利であるが、１２ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるものとなると伸度の小さいものとなり、繊維シートの伸度も小さくなって、少しの伸びでも破損してしまい、補強効果がなくなってしまう。
【００１４】
なお、ビニロン繊維とは、ポリビニルアルコールを湿式法、乾式法、乾湿式法、ゲル紡糸法等の紡糸法を用い、その後、延伸、中和、湿熱延伸、水洗、乾燥、熱延伸等を常法に従って製造したものである。そして、長繊維としてマルチフィラメントやモノフィラメントのみならず、繊維を集束して繊維束とし、これをカットして短繊維としたものや、短繊維をその後紡績工程により紡績糸としたものでもよい。
【００１５】
剥落防止用繊維シートとしては、ある程度の伸びを有していることが重要であり、ビニロン繊維の伸度が６．５％未満であると、繊維シートの伸度も小さくなって、少しの伸びでも破損してしまい、補強効果に乏しいものとなる。また、貼り付け時にも種々の凹凸を有する構造に対応できず、施工性に劣るものとなる。伸度が１５％を超えるものとなると、充分な強度の繊維シートが得にくくなり、補強効果を損なうこととなる。
【００１６】
ビニロン繊維のヤング率が１３ＧＰａ未満であると、低荷重で容易に伸びてしまう繊維シートとなり、補強効果に乏しいものとなる。ヤング率が２４ＧＰａを超えるビニロン繊維となると、伸度が小さくなって、少しの伸びでも破損してしまい、補強効果に乏しいものとなる。
【００１７】
本発明の剥落防止用繊維シートは、ビニロン繊維を使用したシート状のものであれば特に限定するものではなく、織物、編物、不織布等のものや複数の繊維を引き揃え又は交差させて繊維間を接着して得られたもの等が挙げられる。中でも繊維シートの強度と伸度を考慮すると織物形状とすることが好ましい。
【００１８】
繊維シートを織物形状とする際には、織物の組織は、平織、綾織、朱子織等の基本組織を始め、これらからの誘導組織のいずれであってもよいが、糸の強力利用率の大きい平織や糸目間を大きく取って、接着剤やモルタルとの物理的接着効果の得やすいからみ織や模紗織であるのが好ましい。
【００１９】
そして、本発明の剥落防止用繊維シートは、繊維シートとしての強度、伸度を満足し、コンクリート構造物への接着性を低下させない範囲であれば、ビニロン繊維以外の繊維を含むものであってもよい。
つまり、繊維シートを構成する繊維として他の繊維を組織の一部に用いるものであったり、ビニロン繊維と他の繊維との混紡糸や混繊糸を用いて繊維シートを構成したものでもよい。
【００２０】
他の繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維等を用いることができる。
【００２１】
本発明の剥落防止用繊維シートは、繊維シートの少なくとも一方向における強度が１５００Ｎ／３０ｍｍ以上で、伸度が６〜２２％であるのが好ましい。すなわち、剥落防止用途においては、貼り付ける方向にのみこの強度、伸度を満足すれば、その効果を奏することができる場合もあるので、少なくとも一方向においてこの強度と伸度を満足するものとする。
【００２２】
なお、少なくとも一方向とは、本発明においては繊維シートの強度と伸度は方形のシートをＪＩＳＬ−１０９６Ａ法に準じて測定するものであるので、縦又は横方向のいずれか一方をいう。そして、さらには、シートの両方向においてこの強度と伸度を満足することが好ましい。
【００２３】
このように、本発明の繊維シートは、繊維物性として強度、伸度、ヤング率を適正に選定し、かつシートとしての強度と伸度が適正な範囲のものであるので、たわみや柔軟性をも有し、剥落防止用繊維シートとしてコンクリート構造物に貼り付けた際に十分な補強効果を有するとともに、貼り付け時の施工性にも優れる。
【００２４】
つまり、コンクリート構造物は使用期間を経るうちに、地震等の天災による震動に加えて、種々の要因でひび割れが生じたり、剥離や浮きが発生したり、コンクリートの剥離までも生じるようになる。本発明の繊維シートは、このような構造物の変動や変形に応じてシートが適応して変形しながらも補強を行うことができ、コンクリート片の剥離が生じた場合はある程度コンクリート片を保持できるという効果を奏することができる。また、種々の形状を有するコンクリート構造物に対してもその形状に沿って施工性よく貼り付けを行うことができる。
【００２５】
繊維シートの強度が１５００Ｎ／３０ｍｍ未満であると、強度不足となり十分な補強効果が得られにくくなる。繊維シートの伸度が６％未満であると少しの伸びでも破損してしまい、補強効果に乏しいものとなり、また貼り付け時にコンクリート構造物の形状に沿わないことがあり、施工性に乏しいものとなる。繊維シートの伸度が２２％を超える場合には、伸びが大きいことから耐久性が乏しくなり、補強効果に劣るものとなる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、実施例における性能の評価は、次の方法で行った。
（１）糸の強度、伸度、ヤング率
ＪＩＳＬ−１０１３に準じて定速伸長形引張試験機を用い、つかみ間隔５０ｃｍ、引張速度５０ｃｍ／分で測定。
（２）繊維シートの強度、伸度
ＪＩＳＬ−１０９６Ａ法に準じて定速伸長形引張試験機を用い、試料幅３０ｍｍ、つかみ間隔２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／ｍｉｎで測定。
（３）繊維シートの施工性
直角面を有するコンクリート構造物の直角面に沿って、得られた繊維シートを次のようにして貼り付け、そのときの施工性を２段階で評価した。
プライマーとして、アルファー工業社製「アルファテック３８０」を塗布量0.25Kg/ｍ²付与し、接着剤としてアルファー工業社製「アルファテック５４０V」を塗布量0.3Kg/ｍ²付与し、次に得られた繊維シートを貼り付け、さらに接着剤としてアルファー工業社製「アルファテック５４０V」を塗布量0.2Kg/ｍ²付与した。
○… 直角面においても形状に沿い、作業性よく貼り付けできた。
× … 直角面の形状に沿いにくく、貼り付け作業性が悪い。
（４）繊維シートの補強性能
日本道路公団試験研究所規格の「連続繊維シート接着の押抜き試験方法」に従って、以下のようにして押し抜き試験を行った。
供試体としてＪＩＳＡ 5334に規定する鉄筋コンクリートＵ形ふた（400×600×60ｍｍ）を使用し、Ｕ形ふたの中央部を直径100ｍｍの円形状をコンクリート用コアカッタによりコア抜きをする。このときコアは深さ55mmに穿孔し、コア抜きをした面を表面とし、供試体の裏面の全面に得られた繊維シートを貼り付けた。このとき、（３）と同様の接着剤を用いて繊維シートを貼り付け、図１に示すようにしてＨ鋼上にセットし、試験機としてＪＩＳＢ 7733の６.（試験機の等級）に規定する１等級以上のものを用いて押し抜き試験を行った。
まず、供試体表面のコア中央部に鉛直、均等に荷重がかかるように球座等をはさんで載荷する。５ｍｍ／分で載荷し、押し抜き試験を行い、10ｍｍ及び40ｍｍ変位時の荷重（kN）を測定した。
【００２７】
実施例１
ポリビニルアルコールからなる強度が７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が１１．５％、ヤング率が１４．７ＧＰａのビニロン長繊維１３３０ｄｔｅｘ／５００フィラメントに６０回／ｍの撚糸を施した糸条を経緯糸として、レピア織機を用いて、経糸密度４０本／５０ｍｍ、緯糸密度４０本／５０ｍｍで平織の織物を製織し、目付が２３５ｇ／ｍ²の本発明の剥落防止用繊維シートを得た。得られた織物の経糸方向の強度は２２２６Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１３．２％であり、緯糸方向の強度は２０６２Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１４．５％であった。
【００２８】
実施例２
ポリビニルアルコールからなる強度が７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が１１．５％、ヤング率が１４．７ＧＰａのビニロン長繊維１３３０ｄｔｅｘ／５００フィラメントに６０回／ｍの撚糸を施した糸条を経糸とし、ビニロン長繊維１３３０ｄｔｅｘ／５００フィラメントを２本合撚した糸条を緯糸として、レピア織機にもじり綜絖を取り付けて、経糸密度３０本／５０ｍｍ、緯糸密度１５本／５０ｍｍでからみ織の織物を製織し、目付が１７６ｇ／ｍ²の本発明の剥落防止用繊維シートを得た。得られた織物の経糸方向の強度は１５５０Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１４．２％であり、緯糸方向の強度は１６００Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１３．５％であった。
【００２９】
実施例３
ポリビニルアルコールからなる強度が７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が１１．５％、ヤング率が１４．７ＧＰａのビニロン長繊維１１００ｄｔｅｘ／５００フィラメント３本を６０回／ｍの撚で合撚した糸条を経緯糸として、レピア織機を用いて、経糸密度３０本／５０ｍｍ、緯糸密度３０本／５０ｍｍで６枚模紗織の織物を製織し、目付が４３０ｇ／ｍ²の本発明の剥落防止用繊維シートを得た。得られた織物の経糸方向の強度は３８７５Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１３．５％であり、緯糸方向の強度は３５１９Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１４．０％であった。
【００３０】
実施例４
ポリビニルアルコールからなる強度が１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が６．８％、ヤング率が２２．６ＧＰａのビニロン長繊維１３３０ｄｔｅｘ／２５０フィラメントに６０回／ｍの撚糸を施した糸条を経緯糸として、レピア織機を用いて、経糸密度４０本／５０ｍｍ、緯糸密度４０本／５０ｍｍで平織の織物を製織し、目付が２４０ｇ／ｍ²の本発明の剥落防止用繊維シートを得た。得られた織物の経糸方向の強度は２７００Ｎ／３０ｍｍで、伸度は９．０％であり、緯糸方向の強度は２７００Ｎ／３０ｍｍで、伸度は１０．０％であった。
【００３１】
比較例１
芳香族ポリアミドからなる強度が２０．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が１．８％、ヤング率が２９．２ＧＰａのアラミド繊維を経糸、緯糸として、レピア織機を用いて、経糸密度１６本／５０ｍｍ、緯糸密度１６本／５０ｍｍで平織の織物を製織し、目付が１８０ｇ／ｍ²の剥落防止用繊維シートを得た。得られた織物の経、緯方向の強度は３４１５Ｎ／３０ｍｍで、伸度は４．２％であった。
【００３２】
比較例２
強度６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２．０％、ヤング率６８．５ＧＰａのガラス繊維を用いて、経３６本／５０ｍｍ、緯３８本／５０ｍｍで平織の織物を製織し、目付が２００ｇ／ｍ²の剥落防止用繊維シートを得、ヒートクリーニングとシランカップリング処理を行い、ＪＩＳＲ３４１６（処理ガラスクロス）に規定されるＥＰＦ２１Ａのクロスを得た。得られた織物の経、緯方向の強度は４３４Ｎ／３０ｍｍで、伸度は３．０％であった。
【００３３】
実施例１〜４、比較例１〜２で得られた繊維シートの強度、伸度、施工性評価、補強性能の測定結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１から明らかなように、実施例１〜４で得られた繊維シートは原糸の強度、伸度、ヤング率が適切であり、かつ繊維シートとしての強度、伸度も適切なものであったので、強度と適度なたわみを有し、補強性能が高く、施工性にも優れていた。
一方、比較例１の繊維シートはアラミド繊維からなるものであったため、比較例２の繊維シートはガラス繊維からなるものであったため、原糸の強度、伸度、ヤング率及び繊維シートとしての強度、伸度も満足しないものであり、適度なたわみがなく、施工性が悪かった。そして比較例１のシートは、補強性能については、最大荷重は１２ｋＮと高いがその時の変位は3.82ｍｍと低いものであり、補強性能に劣るものであった（10ｍｍ変位時、40ｍｍ変位時の荷重は測定不能であった）。比較例２のシートは、押し抜き試験時の最大荷重が1.78ｋＮであり、そのときの変位は5.31ｍｍであった（40ｍｍ変位時の荷重は測定不能であった）。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のコンクリート構造物の剥離防止用繊維シートによれば、種々の形状のコンクリート構造物に対しても、施工性よく貼り付けることができ、各種の要因による変動に対しても、強度低下や切断が生じることなく十分な補強効果を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例、比較例において繊維シートの補強性能を評価するために行った押し抜き試験の状態を示す説明図である。

Claims

強度が６〜１２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が６．５〜１５％、ヤング率が１３〜２４ＧＰａであるビニロン繊維が用いられている繊維シートであって、繊維シートの少なくとも一方向における強度が１５００Ｎ／３０ｍｍ以上、伸度が６〜２２％であることを特徴とするコンクリート構造物の剥落防止用繊維シート。
繊維シートが織物であって、織物の組織が平織、からみ織または模紗織である請求項１記載のコンクリート構造物の剥落防止用繊維シート。