JP5033431B2 - 繊維補強材の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、現場等でも行える繊維補強材の成形方法に関する。

厳しい腐食性環境に位置するＲＣ構造物の施工では、長期供用での耐久性確保を目的として、鉄筋の代わりに、炭素繊維やアラミド繊維などの耐食性の高い繊維を収束し、これを樹脂で固めて成形した連続繊維補強材が一部使用されている（例えば特許文献１参照）。

通常、連続繊維補強材は、工場での生産ラインを通して製造されている（例えば特許文献２参照）。
特公平８−３３０４８号公報 特開２００６−２０５５１９号公報

前述したように、連続繊維補強材は、通常、工場での生産ラインを通して製造されており、基本的に、現場での成形・加工作業は困難とされていた。また、連続繊維補強材は、材料費よりも加工・設備費が大きく占められており、加工費のコストダウンが大きな問題であった。また、工場で作製される連続繊維補強材は、既に形状が固定化されているため、複雑な配筋を施工する際の効率性が低く、さらに、長い部材を作製する場合には、異型鉄筋と同様に重ね継ぎ手が必要であり、施工上および構造上にも課題があった。
このため、鉄筋のように現場での成形・加工が可能で、取り扱い性に優れた繊維補強材の開発が求められている。

本発明の課題は、現場等での繊維補強材の成形・加工を可能とすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、繊維補強材の成形方法であって、内周面に異形加工が施されたホースを目的とする形に配置して固定する工程と、前記ホース内に炭素繊維を束にして挿入する工程と、前記ホース内に熱硬化性樹脂を充填する工程と、前記炭素繊維の束の両端に電極を取り付けて通電する工程と、前記通電による前記熱硬化性樹脂の硬化後に、前記ホースを撤去する工程と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、繊維補強材の成形方法であって、内周面に異形加工が施され、内周面に通電性材料が取り付けられたホースを目的とする形に配置して固定する工程と、前記ホース内に繊維を束にして挿入する工程と、前記ホース内に熱硬化性樹脂を充填する工程と、前記ホース内周面の前記通電性材料を通電する工程と、前記通電による前記熱硬化性樹脂の硬化後に、前記ホースを撤去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、現場等での繊維補強材の成形・加工が可能となる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した一実施形態の構成として、せん断補強を目的とした実施例であり、１は主筋、２はホースである。図示例では、４本の主筋１の周囲に、設計上、せん断補強の必要な箇所にホース２が巻き付けられている。このような、ホース２の巻き付けは、現場で行うが、予め工場で作製可能である。

図２（ａ）はホース２の前端部を拡大したものである。
また、図２（ｂ）はホース２の前端部からの繊維束３の挿入を示している。このような繊維束３の挿入は、現場で行うが、予め工場でも作製可能である。
そして、図２（ｃ）は続くホース２の前端部からの熱硬化性樹脂の充填（矢印４参照）を示している。なお、熱硬化性樹脂の充填作業では、所定の量が充填されるように充填量の管理を実施する。

１．「炭素繊維にのみ適用できる成形方法」
（１）ホース２を、例えば図１に示したように、目的の形に配置して固定する。
（２）ホース２の内部に、例えば図２（ｂ）に示すように、未硬化の炭素繊維を束３にして挿入する。または、未硬化の炭素繊維の束３をホース２内に予め挿入して配置しておく。
（３）ホース２内に、例えば図２（ｃ）に矢印４で示すように、熱硬化性樹脂を充填する。
（４）樹脂の充填完了後、炭素繊維束３の両端に図示しない電極を取り付けてから、電気を流す。
（５）炭素繊維に電気を流すことで、炭素繊維自体の温度が上昇し、その放射熱を利用して樹脂を硬化させる。
（６）樹脂が硬化した後、ホース２を撤去して完了。

なお、工程（１）〜（３）の作業は、現場で行うが、予め工場で行ってから現場に搬入することも可能である。
また、工程（６）については、ホース２をそのままコンクリート中に残して良い場合には省略する。

ここで、図３はホース２の表面（内周面及び外周面）に異形加工２１・２２が施されている場合を示したもので、例えば図３（ｂ）は螺旋状の異形加工２２を示している。

前記工程（６）のように、ホース２を撤去する場合、図３（ａ）に示すように、内周面に異形加工２１を有するホース２を使用することで、得られる繊維補強材の樹脂表面に転写された異形加工により、コンクリートとの付着が確保される。

また、ホース２を撤去しない場合には、得られた繊維補強材とホース２との付着をホース２内周面の異形加工２１により確保し、さらに、ホース２とコンクリートとの付着をホース外周面の異形加工２２により確保することで、繊維補強材（熱硬化性樹脂を含む）、ホースおよびコンクリートとを一体化し、外力に対する耐荷性能を発揮することが可能となる。

以上において、ホース２の材質は、例えば、成形過程で発生する樹脂の硬化発熱温度による劣化が生じず、かつ曲げ加工や切断加工のしやすい低弾性素材などが有効である。
また、熱硬化性樹脂の設定硬化温度は、硬化時の発熱による繊維へのダメージや熱硬化性樹脂の温度収縮・膨張に伴う割裂等が発生しない適切なものを選択する。ただし、外気温では硬化しないものを使用する。

２．「繊維の種類によらず適用可能な成形方法」
（１）ホース２を、例えば図１に示したように、目的の形に配置して固定する。なお、ホース２の内周面には、導電性の高い材料が取り付けられている。
（２）ホース２の内部に、例えば図２（ｂ）に示すように、未硬化の繊維を束３にして挿入する。
（３）ホース２内に、例えば図２（ｃ）に矢印４で示すように、熱硬化性樹脂を充填する。
（４）樹脂の充填完了後、導電性材料に電気を流し、ホース２内の樹脂温度を上げることで、樹脂を硬化させる。
（５）樹脂が硬化した後、ホース２を撤去して完了。

なお、工程（１）〜（３）の作業は、現場で行うが、予め工場で行ってから現場に搬入することも可能である。
また、工程（５）については、ホース２をそのままコンクリート中に残して良い場合には省略する。
そして、ホース２の材質は、成形過程で発生する樹脂の硬化発熱温度による劣化が生じず、かつ曲げ加工や切断加工のしやすい低弾性素材を使用する。
また、熱硬化性樹脂の設定硬化温度は適切なものを選択する。ただし、外気温では硬化しないものを使用する。

以上のように、本発明の繊維補強材の成形方法による効果は次のとおりである。
（１）現場での繊維補強材の成形・加工が可能となり、従来の工業製品ではできなかった複雑な形状にも加工できる。
（２）密な配筋断面でも、容易に繊維補強材を配筋（配置）できる。
（３）硬化する前は任意の形状にできるため、繊維補強材の配筋（配置）時の微調整が可能である。
（４）従来の工場生産に代わり、簡単な設備で製造可能である。
（５）加工費・設備費を削減することで、繊維補強材の価格を安価にできる。
（６）未硬化の繊維（原糸）を使用するため、運搬等による長さ制限がなく、組立て時にも継手部のない極めて長い連続した繊維補強材を製造できる。

なお、以上の実施形態においては、せん断補強を目的とした用途について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の用途であっても良い。
また、ホースの配置・固定の仕方、異形加工、繊維の素材や熱硬化性樹脂の種類や繊維補強材としての形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した一実施形態の構成を示すもので、せん断補強鉄筋の代わりの場合を例示した斜視図である。 図１のホースの前端部の拡大図（ａ）と、繊維束の挿入を示した図（ｂ）と、熱硬化性樹脂の充填を矢印で示した図（ｃ）である。 図２のホースに異形加工を施した場合の端面図（ａ）と、側面図（ｂ）である。

符号の説明

１ 主筋
２ ホース
２１・２２ 異形加工
３ 繊維束

Claims (2)

1. 内周面に異形加工が施されたホースを目的とする形に配置して固定する工程と、
   前記ホース内に炭素繊維を束にして挿入する工程と、
   前記ホース内に熱硬化性樹脂を充填する工程と、
   前記炭素繊維の束の両端に電極を取り付けて通電する工程と、
   前記通電による前記熱硬化性樹脂の硬化後に、前記ホースを撤去する工程と、
   を備えることを特徴とする繊維補強材の成形方法。
2. 内周面に異形加工が施され、内周面に通電性材料が取り付けられたホースを目的とする形に配置して固定する工程と、
   前記ホース内に繊維を束にして挿入する工程と、
   前記ホース内に熱硬化性樹脂を充填する工程と、
   前記ホース内周面の前記通電性材料を通電する工程と、
   前記通電による前記熱硬化性樹脂の硬化後に、前記ホースを撤去する工程と、
   を備えることを特徴とする繊維補強材の成形方法。

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