JP4644874B2 - 強化繊維シート及び構造物の補強方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化繊維シート緊張接着工法による土木、建築構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物(本願明細書では、コンクリート構造物或いは鋼構造物を含めて単に「構造物」という。)の補強方法及び斯かる補強方法に使用する強化繊維シートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
構造物の補強方法として、近年、既存或いは新設の構造物の表面に連続強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする接着工法が開発されている。
【0003】
しかしながら、上記接着工法は、単純な接着のみであり、FRP補強材の剥離による構造物の早期破壊により、終局耐力の補強効果の向上に限界がある一方、例えばコンクリート構造物のひび割れの抑制効果にも限界がある。その上、FRP補強材の高い性能が有効に活用されていない場合が多い。
【0004】
このような問題を改善するべく、強化繊維シートを用いた緊張接着工法が提案されている。例えば特開平11−182061号公報には、強化繊維として少なくとも炭素繊維を含む炭素繊維シート、クロス及び樹脂を含浸したプリプレグ等からなる繊維材に対して、治具を介して緊張装置により緊張力を導入し、次いで、接着剤により繊維材をコンクリート部材の表面に貼着し、その後、治具及び緊張装置を除去する緊張接着工法が開示されている。
【0005】
特に、このような緊張接着工法においては、作業性などの点から、強化繊維シートに対する緊張力導入時には、事前に強化繊維シートの樹脂含浸、硬化の工程を行わず、即ち、無含浸のままで緊張導入ができることが望ましい。
【0006】
従来、強化繊維シートに対する緊張力導入方法としては、例えば、本願添付の図5及び図6に記載するような緊張装置を用いて行われる。
【0007】
つまり、緊張装置10は、図5及び図6に示すように、強化繊維シート1Aの一端が取付けられる固定側取付け手段11と、他端に取付けられ、強化繊維シート1Aに引張力を付与する可動側取付け手段12とを有する。
【0008】
固定側取付け手段11は、矩形状のシート固着板部材とされ、この板部材のシート取付け部11Aに強化繊維シート1Aの一端が接着などにより固定され、他側の梁取付け部11Bにはボルト穴11Cが形成されている。この板部材11は、梁取付け部11Bのボルト穴11Cを利用して、コンクリート構造物であるコンクリート梁100のシート貼着面101の片側に位置してアンカーボルト18にて取付けられる。
【0009】
可動側取付け手段12は、シート固着アングル部材13と、ジャッキ手段14とを有する。シート固着アングル部材13は、コンクリート梁100のシート貼着面101の他側に位置して設置される水平部13Aと、この水平部13Aに対して直交して形成された垂直部13Bとを備え、水平部13Aには、強化繊維シート1Aの一端が接着などにより固定され、垂直部13Bには、ジャッキ手段14を構成する例えば油圧ジャッキ15の可動先端部15Aが連結される。又、ジャッキ15は、取付け基台16に取付けられており、取付け基台16は、ボルト穴16Aが形成されており、このボルト穴16Aを用いてコンクリート梁100の貼着面101と同一面にボルト17などにて固定される。
【0010】
先ず、補強方法を施工するに際して、強化繊維シート1Aの一端には、緊張装置10のシート固着板部材11のシート取付け部11Aが接着剤などを使用して固着され、又、強化繊維シート1Aの他端には、シート固着アングル部材13の水平部13Aが接着剤などを使用して固着される。
【0011】
次いで、シート固着板部材11は、上述のように、コンクリート梁100のシート貼着面101と同一面ではあるが、シート貼着面101の一方側部に位置したコンクリート梁100の下面に、上述したように、ボルト穴11Cを利用してアンカーボルト13により固定される。
【0012】
一方、ジャッキ手段12の取付け基台16が、コンクリート梁100のシート貼着面101と同一面ではあるが、シート貼着面101の他方側部に位置したコンクリート梁100の下面にボルト穴16Aを利用してアンカーボルト17により固定される。ジャッキ15の可動先端部15Aには、シート固着アングル部材13の垂直部13Bが接続される。ジャッキ15を駆動することにより、強化繊維シート1Aに引張力が付与される。強化繊維シート1Aは、コンクリート梁100の貼着面101に沿って伸張し、緊張力が導入される。
【0013】
又、別法としては、特開2000−129929に記載するように、強化繊維シートの両端或いは一端を、緊張装置に設けたローラに巻付け、ローラを回転することにより強化繊維シートに緊張力を導入することが提案されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らは、緊張接着工法について多くの研究実験を行った結果、強化繊維シートに緊張力を導入する際に、上記のように強化繊維シート1Aの一端を緊張装置10のシート固着板部材11のシート取付け部11Aに接着剤などを使用して固着し、ジャッキ15などで引っ張ったり、又は、ローラに巻付けて強化繊維シートの一端或いは両端を引っ張った場合には、緊張装置10の設置時の取付誤差、傾きなどに起因して、強化繊維シートの幅が20cmを超えると幅方向に均一に緊張力を導入することが極めて困難となり、強化繊維シート1Aの長手方向において撚れが生じたり、場合によっては部分的な糸切れを生じ、そのために、この状態で強化繊維シート1Aをコンクリート構造物100に貼着した場合には、所期の補強効果が得られないことが分かった。
【0015】
特に、コンクリート桁100のように、強化繊維シート1Aの長手方向の長さ(L0)が10m以上、強化繊維シート1Aの長手方向に対する直交方向の長さ、即ち、幅(W0)が30〜50cmとされるような場合には、このような傾向が顕著である。
【0016】
つまり、強化繊維シート1Aは、取り扱いを容易とするために、図7に示すように、強化繊維2を一方向に配列した強化繊維シートの片面、或いは、両面を、メッシュ状の支持体シート3により支持した構成とするか、或いは、図8に示すように、一方向に配列された強化繊維2に対して直交して、繊維2のバラケ止めとして繊維4を横糸として一定の間隔にて打ち込み、所謂、織物(クロス)のような構造のシートとされているに過ぎず、強化繊維シート1Aに導入される緊張力が緊張装置取付時の僅かなくるい或いは傾きなどによって強化繊維シート1Aの幅方向に均一には付与されない場合には、強化繊維シート1Aの長手方向の撚れ、或いは糸切れとなることが分かった。
【0017】
又、幅(W0)が30〜50cmとされる広幅の強化繊維シート1Aを緊張するには相当大型の緊張装置を必要とし、その設置が困難であり、場合によっては不可能となることもあり、より小型化、省力化が希求されている。
【0018】
従って、本発明の目的は、強化繊維シートを用いた緊張接着工法にて、特に、無含浸での緊張力導入を可能とし、信頼性の高い、しかも施工性の向上を図ることのできる強化繊維シート、及び、コンクリート構造物或いは鋼構造物の補強方法を提供することである。
【0019】
本発明の他の目的は、大型の緊張装置を必要とすることなく、緊張装置の小型化、省力化を図ることができ、強化繊維シートを用いた緊張接着工法にて、特に、無含浸での緊張力導入を可能とし、信頼性の高い、しかも施工性の向上を図ることのできる強化繊維シート、及び、コンクリート構造物或いは鋼構造物の補強方法を提供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る強化繊維シート及び構造物の補強方法にて達成される。要約すれば、第1の本発明によれば、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートにおいて、少なくとも強化繊維シートの長手方向の一端側が、端縁から長手方向に沿って所定距離だけ複数に分割されていることを特徴とする強化繊維シートが提供される。
【0021】
第1の本発明にて一実施態様によれば、前記強化繊維は、PAN系或いはピッチ系炭素繊維;ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維;アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維;が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用される。
【0022】
第1の本発明にて他の実施態様によれば、前記強化繊維シートは、その片面、或いは、両面を、メッシュ状の支持体シートにより支持されているか、或いは、一方向に配列された強化繊維に対して直交して横糸として繊維が一定の間隔にて打ち込まれている。
【0023】
第1の本発明にて他の実施態様によれば、前記強化繊維シートは、樹脂未含浸とされるか、或いは樹脂含浸とされる。
【0024】
第1の本発明にて他の実施態様によれば、前記強化繊維シートは、前記分割された端部に隣接する分割されていない領域が、強化繊維シート長手方向に沿って所定長さに亘って樹脂が含浸され、硬化されている。
【0025】
第2の本発明によれば、樹脂未含浸とされるか、或いは樹脂含浸とされる上記構成の強化繊維シートの少なくとも一端側に形成された分割された端部をそれぞれ独立して強化繊維シートの長手方向に引っ張り、強化繊維シートに均一な緊張力を導入した状態で構造物の表面に接着することを特徴とする構造物の補強方法が提供される。
【0026】
第2の本発明にて他の実施態様によれば、前記強化繊維シートは、前記分割された端部に隣接する分割されていない領域が、強化繊維シート長手方向に沿って所定長さに亘って樹脂が含浸され、硬化されている。
【0027】
第2の本発明にて他の実施態様によれば、前記強化繊維シートの一端側に形成された分割された端部は、個別に駆動されるローラに巻き付けられるか、或いは、個別に駆動されるジャッキ手段に接続されてそれぞれ独立して強化繊維シートの長手方向に引っ張られる。
【0028】
第2の本発明にて他の実施態様によれば、前記樹脂未含浸の強化繊維シートを構造物の表面に接着する場合、
(a)前記樹脂未含浸の強化繊維シートを、緊張力を導入した状態で構造物の表面に適合する工程、
(b)前記強化繊維シート側から樹脂を塗布し、前記強化繊維シートに含浸すると共に、前記強化繊維シートを構造物表面に接着する工程、
(c)前記樹脂を硬化する工程、
を有する。
【0029】
第2の本発明にて他の実施態様によれば、前記強化繊維シートは、構造物表面側へと押圧して接着される。この時、前記強化繊維シートは、バキュームバッグを用いて構造物表面側へと押圧して接着することができる。又、前記強化繊維シートが前記分割された端部に隣接する領域に樹脂含浸硬化領域を有する場合には、この硬化領域を利用してバキュームバッグが設置される。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る強化繊維シート及び構造物の補強方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【0031】
実施例1
本発明の強化繊維シート及び構造物の補強方法は、梁又は桁部材、更には、壁、柱部材、床版などのスラブ部材など、建築或いは土木構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物の補強に広く適用し得るが、本実施例では、コンクリート梁に適用した場合について説明する。
【0032】
図1に、本発明にて使用する強化繊維シート1の一実施例を示す。強化繊維シート1は、連続した強化繊維2を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した、所定の単位重量を有している。強化繊維シート1の長さ(L0)及び幅(W0)は、補強されるコンクリート構造物の寸法、形状に応じて適宜決定される。
【0033】
強化繊維2としては、PAN系或いはピッチ系炭素繊維;ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維;更には、アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維;が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【0034】
又、強化繊維シート1は、取り扱いを容易とするために、図7に示す従来の強化繊維シート1Aと同様に、強化繊維2を一方向に配列した強化繊維層の片面、或いは、両面を、例えば直径2〜50μmのガラス繊維或いは有機繊維にて作製したメッシュ状の支持体シート3により支持した構成とすることができる。図1に示す強化繊維シート1においては、図面を簡単にするために支持体シート3は省略されている。
【0035】
メッシュ状支持体シート3にて強化繊維層を保持する方法としては、図7を参照して説明すれば、例えば、メッシュ状支持体シート3を構成する縦糸6及び横糸7の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート3を強化繊維2からなる強化繊維層の両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート3の縦糸6及び横糸7の部分を強化繊維層4に溶着する。
【0036】
別法として、図8に示す従来の強化繊維シート1Aと同様に、一方向に配列された強化繊維2に対して直交して、繊維2のバラケ止めとして繊維4を横糸として一定の間隔にて打ち込み、所謂、織物(クロス)のような構造のシートとすることも可能である。繊維4としては、上述と同様に、例えば直径2〜50μmのガラス繊維或は有機繊維が使用可能であるが、ガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維は、繊維束のバラケ防止効果が大きく、好ましく用いられる。この方法での、横糸の打ち込み間隔(p)に特に制限はないが、作製されたシートの取り扱い性を考慮して、通常1〜15mm間隔の範囲で選定される。
【0037】
本発明に従うと、図1に示すように、強化繊維シート1は、その長手方向の少なくとも一端側が、2箇所以上において長手方向に沿って所定距離だけ分離されている。即ち、強化繊維シート1の長手方向の少なくとも一端側は、その端縁から長手方向に沿って所定の距離(L)にわたって複数に分割されている。
【0038】
図1に示す実施例では、強化繊維シート1の一端側が2箇所にて切離されており、従って、端部は3分割され、両側の分割端部1a、1c及び中央部の分割端部1bとされる。分割の数、及び分割端部の長さは、補強されるコンクリート構造物の寸法、形状に応じて適当な寸法とされる強化繊維シート1の長さ及び幅によって適宜決定される。通常、分割数は、2〜4とされ、分割端部1a、1b、1cの長さ(L)は、30cm以上、通常30cm〜5mとされる。又、分割態様(W1、W2、W3)は、強化繊維シート1の幅(W)方向に均等に分割することもできるが、異なるものとすることもできる。
【0039】
例えば、本実施例では、コンクリート梁100の補強に使用される強化繊維シート1において、強化繊維としてPBO繊維を使用した場合には、その長手方向の長さが10m、幅が50cmとされるとき両端部の分割幅(W1、W2)が15cm、中央部の幅(W2)が20cm、分割端部の長さ(L)が50cmとすることにより良好な結果を得ることができた。
【0040】
尚、本実施例では、上述のように、強化繊維シート1は、単糸デニールが1.5デニールのモノフィラメントを、例えば、約2000本収束した繊維束、即ち、PBO繊維2を使用し、このPBO繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したPBO連続繊維シートであった。PBO連続繊維シートの厚さは0.128mm(繊維目付200g/m2)であった。通常、PBO連続繊維シート1の繊維目付(単位面積当たりの重量:g/m2で表す)は、100〜1600g/m2(設計シート厚さ(t)0.064〜1.02mm)とされるが、好ましくは、140〜600g/m2(設計シート厚さ(t)0.090〜0.38mm)である。
【0041】
次ぎに、強化繊維シート1に緊張力を導入するための緊張方法及び緊張装置の一実施例について説明する。
【0042】
本発明によると、強化繊維シート1をコンクリート構造物100に接着するに先立って、強化繊維シート1に緊張力が導入される。強化繊維シート1には、樹脂は未だ含浸されていない。
【0043】
本実施例によると、緊張装置10は、図2及び図3に示すように、強化繊維シート1の一端が取付けられる固定側取付け手段11と、他端に取付けられ、強化繊維シート1に引張力を付与する可動側取付け手段12とを有する。
【0044】
固定側取付け手段11は、本実施例では、従来の図5及び図6に示す緊張装置10の場合と同様に、矩形状のシート固着板部材11とされ、この板部材のシート取付け部11Aに強化繊維シート1の一端が接着などにより固定される。板部材の他側の梁取付け部11Bにはボルト穴11Cが形成されており、板部材は、このボルト穴11Cを利用して、コンクリート梁100のシート貼着面101の片側に位置してボルト18にて取付けられる。
【0045】
可動側取付け手段12は、本実施例では、ローラ装置とされる。
【0046】
つまり、本実施例にて、ローラ装置12は、分割された強化繊維シート1の端部の分割数に応じて、本実施例では端部が3つの分割端部1a、1b、1cに分割されたことにより3個のローラ21(21a、21b、21c)が配置される。各ローラ21(21a、21b、21c)は、取付基台22に固定されたアングル支持板23(23a、23b、23c)に回転自在に担持され、その一端に設けた駆動手段、例えば駆動モータM(Ma、Mb、Mc)に接続されている。取付基台22は、コンクリート梁100にアンカーボルト24などにて取付られる。
【0047】
本実施例によると、本発明の補強方法を施工するに際して、先ず、強化繊維シート1の一端には、緊張装置10のシート固着板部材11のシート取付け部11Aが接着剤などを使用して固着される。次いで、シート固着板部材11は、上述のように、コンクリート梁100のシート貼着面101と同一面ではあるが、シート貼着面101の一方側部に位置したコンクリート梁100の下面に、上述したように、ボルト穴11Cを利用してアンカーボルト13により固定される。
【0048】
一方、ローラ装置12の取付基台22が、コンクリート梁100のシート貼着面101と同一面ではあるが、シート貼着面101の他方側部に位置したコンクリート梁100の下面にアンカーボルト24により固定される。
【0049】
次いで、強化繊維シート1の分割された先端部1a、1b、1cをローラ装置12の各ローラ21(21a、21b、21c)に巻き付け固定する。巻き付け固定方法は任意の方法を採用し得るが、例えば、強化繊維シート1の分割端部1a、1b、1cの先端を接着剤により各ローラ21(21a、21b、21c)の表面に接着固定することもできるが、ローラ表面に形成されたスリット(図示せず)内に先端を挿入して巻き付け固定することもできる。
【0050】
その後、各ローラ21(21a、21b、21c)が駆動モータM(Ma、Mb、Mc)を付勢することにより回転され、強化繊維シート1に引張力が付与される。強化繊維シート1は、コンクリート梁100の貼着面101に沿って伸張し、緊張力が導入される。各駆動モータM(Ma、Mb、Mc)は、強化繊維シート1の長手方向において撚りが生じないように、その速度、駆動タイミングなどが適宜制御される。
【0051】
強化繊維シート1への緊張力導入は、予め設定された引張量を引っ張った時点にて停止するか、或いは、ロードセルなどを固定側取付け手段11の適所に設置し、緊張荷重を計測しながら駆動モータM(Ma、Mb、Mc)を駆動し、所定荷重を印加した時点で駆動モータM(Ma、Mb、Mc)の駆動を停止することも可能である。
【0052】
強化繊維シート1に緊張力を導入したこの状態で、強化繊維シート1側から接着剤、即ち、マトリクス樹脂を塗布し、樹脂を強化繊維シート1へと含浸させ、強化繊維シート1をコンクリート梁100の貼着面101に接着する。
【0053】
尚、含浸した強化繊維シート1がコンクリート梁100の貼着面101に空隙が発生することなく接着させるために、強化繊維シート1をコンクリート梁100側へと押圧するのが好ましい。押圧手段としては任意の手段を使用し得るが、バキュームバッグとシール材を用いて含浸した強化繊維シート1の補強部分を完全にラップし、ラップ内エアーをポンプにより吸引し、シートを被補強構造物に押し付け常温硬化することが好ましい。
【0054】
又、バキュームバッグとシール材を用いて強化繊維シート1の補強部分を完全にラップし、ラップ内エアーをポンプにより効率良く吸引することができるように、図2及び図3に示す如く、強化繊維シート1は、分割された端部1a、1b、1cに隣接する分割されていない領域(R1)、及び反対側の固定側取付け手段11に隣接する領域(R2)が、強化繊維シートの長手方向に沿って所定長さ(L1)、例えば10cm程度に亘って予め樹脂を含浸し、硬化しておくことも可能である。このような硬化済み領域R1、R2の形成は、緊張力導入後において実施することもできるが、本発明者らの研究実験の結果、緊張装置10による強化繊維シート1への緊張力導入に先立って強化繊維シート1にこのような硬化済み部分R1、R2が形成されていても、緊張装置10による強化繊維シート1への緊張力導入には何らの支障もないことが分った。
【0055】
又、コンクリート梁100の貼着面は、強化繊維シート1を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。
【0056】
マトリクス樹脂は、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。樹脂含浸量は、30〜70重量%、好ましくは、40〜60重量%とされる。プライマーとしては、マトリクス樹脂と同系の又は同じ樹脂、例えば、通常使用されている、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などとし得る。
【0057】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シートがコンクリート構造物表面に完全に貼着した時点において、駆動モータM(Ma、Mb、Mc)を駆動して所定の速度で、例えば1分間当たり100〜500N/mm2に相当する定荷重速度にて緊張力を解放する。
【0058】
その後、今や、樹脂が硬化し繊維強化プラスチック(FRP部材)とされる強化繊維シート1の両端部を切断し、シート固着板部材11及びローラ装置12をコンクリート構造物表面101から除去する。
【0059】
更に、硬化したFRP部材上に、上記工程を繰り返し、強化繊維シート1をコンクリート構造物表面に複数層積層することも可能である。
【0060】
尚、樹脂が含浸し、硬化した強化繊維シート、即ち、FRP部材の両端は、例えば、剥離防止のために、両端部の上に、上記強化繊維シートと同じか、或いは異なる強化繊維を使用した強化繊維シートにて作製された端部補強シート(図示せず)を貼着するか、又は、金属製の補強板(図示せず)をボルトなどにより取りつけることにより、補強することができる。
【0061】
上記実施例では、強化繊維シート1は、一端側のみが分割され、分割端部1a、1b、1cが形成されるものとしたが、強化繊維シート1の両端側を同じように分割し、上記構成のローラ装置12を両端に配置し、ローラ装置12にて両端の分割端部を互いに引っ張るように構成することも可能である。
【0062】
又、上記実施例では、ローラ装置12にて、各ローラ21(21a、21b、21c)は個別の軸に取付けられ、駆動制御されるものとして説明したが、同軸上に配置し、個別に駆動制御する構成とすることも可能である。
【0063】
実施例2
上記実施例1では、緊張装置10は、ローラ装置12を用いて一端、或いは、両端を引っ張るものとして説明したが、図5及び図6を参照して説明した従来の緊張装置10を使用し、シート固着アングル部材13と、ジャッキ手段14とを有する可動側取付手段12を用いることも可能である。
【0064】
つまり、図4に示すように、強化繊維シート1は、その分割端部1a、1b、1cは、シート固着アングル部材13(13a、13b、13c)の水平部13Aに接着などにより固定される。図4には、ジャッキ手段14との連結態様は図示されてはいないが、垂直部13Bには、図6に示すように、ジャッキ手段14を構成する例えば油圧ジャッキ15の可動先端部15Aがそれぞれ連結される。
【0065】
従来と同様に、各ジャッキ15を駆動することにより、強化繊維シート1に引張力が付与され、それによって、実施例1と同様に、強化繊維シート1には、コンクリート梁100の貼着面101に沿って伸張し、緊張力が導入される。
【0066】
本実施例においても、強化繊維シート1の両端側を同じように分割し、分割端部1a、1b、1cを形成することができる。この場合には、ジャッキ手段14にて両端の分割端部1a、1b、1cを互いに引っ張るように構成することも可能である。
【0067】
上記実施例1、2にて理解されるように、本発明によれば、緊張装置は、強化繊維シート1の分割端部を個別に緊張することができるので、大型の緊張装置を必要とすることがなく、緊張装置の小型化、作業の省力化を図ることができる。
【0068】
実施例3
上記実施例1、2では、樹脂が未だ含浸されていない強化繊維シート1を使用し、この強化繊維シート1に緊張装置10を利用して緊張力を導入し、その後、樹脂を強化繊維シート1に含浸させ、コンクリート構造物表面に接着するものとしたが、樹脂含浸強化繊維シートを使用することもできる。
【0069】
つまり、樹脂を含浸しながら強化繊維シート1に緊張装置10を利用して緊張力を導入し、コンクリート構造物表面に接着することができる。更には、強化繊維シート1に予めマトリクス樹脂を含浸し、プリプレグの形態とされた樹脂含浸強化繊維シート1に緊張装置を利用して緊張力を導入し、コンクリート構造物表面に接着することも可能である。
【0070】
マトリクス樹脂は、実施例1の場合と同様に、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、MMA樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。樹脂含浸量は、30〜70重量%、好ましくは、40〜60重量%とされる。プリプレグ形態とされた樹脂含浸強化繊維シート1においては、樹脂を用いてコンクリート構造物100の表面101に接着されるが、接着樹脂としてはマトリクス樹脂と同じ或いは同系の樹脂を使用することができる。
【0071】
コンクリート梁100の貼着面101は、強化繊維シート1を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。
【0072】
又、実施例1の場合と同様に、プリプレグとされる強化繊維シート1をコンクリート梁100の貼着面101に空隙が発生することなく接着させるために、バキュームバッグとシール材を用いて強化繊維シート1の補強部分を完全にラップし、必要に応じてオートクレーブを用いて加熱するバキュームバッグを用いることが好ましい。
【0073】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸強化繊維シートがコンクリート構造物表面に完全に貼着した後の工程は、実施例1で説明したと同じであるので、再度の説明は省略する。
【0074】
上記実施例では、コンクリート構造物の補強に関して説明したが、本発明は、鋼構造物の補強に際しても同様に適用することができ、同様の作用効果を達成し得る。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る強化繊維シート及び構造物の補強方法は、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートが、少なくとも強化繊維シートの長手方向の一端側が、端縁から長手方向に沿って所定距離だけ複数に分割されている構成とされるので、
(1)維シートを用いた緊張接着工法にて、特に、無含浸での緊張力導入を可能とし、信頼性の高い、しかも施工性の向上を図ることができる。
(2)大型の緊張装置を必要とすることなく、緊張装置の小型化、省力化を図ることができる。
といった作用効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る強化繊維シートの一実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明の強化繊維シートを緊張するための緊張装置の一実施例の概略構成図であり、強化繊維シートを緊張装置に取り付けた状態を示す概略斜視図である。
【図3】緊張装置を構成するローラ装置をコンクリート構造物の貼付面に取り付けた態様を示す、図2の裏面側より見た概略構成図である。
【図4】本発明の強化繊維シートを緊張するための緊張装置の他の実施例の概略構成図であり、強化繊維シートを緊張装置に取り付けた状態を示す概略斜視図である。
【図5】従来のコンクリート構造物の補強方法を説明するための図である。
【図6】従来の強化繊維シートを緊張装置に取付けた状態を示す斜視図である。
【図7】本発明を適用し得る従来の強化繊維シートの一例を示す斜視図である。
【図8】本発明を適用し得る従来の強化繊維シートの他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 強化繊維シート
1a、1b、1c 分割端部
2 強化繊維
3 支持体
4 バラケ止め繊維
10 緊張装置
11 固定側取付け手段(シート固着板部材)
12 可動側取付け手段
21a、21b、21c ローラ
13 シート固着アングル部材
14 ジャッキ手段
Claims (13)
- 連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートにおいて、少なくとも強化繊維シートの長手方向の一端側が、端縁から長手方向に沿って所定距離だけ複数に分割されていることを特徴とする強化繊維シート。
- 前記強化繊維は、PAN系或いはピッチ系炭素繊維;ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維;アラミド、PBO(ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール)、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維;が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用されることを特徴とする請求項1の強化繊維シート。
- 前記強化繊維シートは、その片面、或いは、両面を、メッシュ状の支持体シートにより支持されていることを特徴とする請求項1又は2の強化繊維シート。
- 前記強化繊維シートは、一方向に配列された強化繊維に対して直交して横糸として繊維が一定の間隔にて打ち込まれていることを特徴とする請求項1又は2の強化繊維シート。
- 前記強化繊維シートは、樹脂未含浸とされるか、或いは樹脂含浸とされることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の強化繊維シート。
- 前記強化繊維シートは、前記分割された端部に隣接する分割されていない領域が、強化繊維シート長手方向に沿って所定長さに亘って樹脂が含浸され、硬化されていることを特徴とする請求項5の強化繊維シート。
- 前記請求項1〜4のいずれかの項に記載の樹脂未含浸とされるか、或いは樹脂含浸とされる強化繊維シートの少なくとも一端側に形成された分割された端部をそれぞれ独立して強化繊維シートの長手方向に引っ張り、強化繊維シートに均一な緊張力を導入した状態で構造物の表面に接着することを特徴とする構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートは、前記分割された端部に隣接する分割されていない領域が、強化繊維シート長手方向に沿って所定長さに亘って樹脂が含浸され、硬化されていることを特徴とする請求項7の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートの一端側に形成された分割された端部は、個別に駆動されるローラに巻き付けられるか、或いは、個別に駆動されるジャッキ手段に接続されてそれぞれ独立して強化繊維シートの長手方向に引っ張られることを特徴とする請求項7又は8の構造物の補強方法。
- 前記樹脂未含浸の強化繊維シートを構造物の表面に接着する場合、
(a)前記樹脂未含浸の強化繊維シートを、緊張力を導入した状態で構造物の表面に適合する工程、
(b)前記強化繊維シート側から樹脂を塗布し、前記強化繊維シートに含浸すると共に、前記強化繊維シートを構造物表面に接着する工程、
(c)前記樹脂を硬化する工程、
を有することを特徴とする請求項7又は8の構造物の補強方法。 - 前記強化繊維シートは、構造物表面側へと押圧して接着されることを特徴とする請求項7〜10のいずれかの項に記載の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートは、バキュームバッグを用いて構造物表面側へと押圧して接着されることを特徴とする請求項11の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートが前記分割された端部に隣接する領域に樹脂含浸硬化領域を有する場合には、この硬化領域を利用してバキュームバッグが設置されることを特徴とする請求項12の構造物の補強方法。
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