JP7279272B1 - 繊維強化シート及び繊維強化シートの曲げ加工方法 - Google Patents
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Abstract
繊維強化シートを使用して、例えば、床版、橋脚、カルバートなどの構造物の補強に際して、構造物のコーナー部などの屈曲した箇所に適合する曲率を有した形状に、現場においても曲げ加工が可能な繊維強化シート及び繊維強化シートの曲げ加工方法を提供する。連続した強化繊維ｆを多数本収束した強化繊維束にマトリクス樹脂Ｒが含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維強化シート１であって、構造物１００の表面に接着材にて接着して一体化するための繊維強化シート１において、マトリクス樹脂Ｒは、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲とされ、強化繊維束は、１ｍ当たり５～１００回の撚りが入っており、加熱により曲げ加工が可能とされる。
Description
本発明は、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、更には、木製構造物、プラスチック製構造物、或いは、これらの複合構造物（本願明細書では、コンクリート構造物、鋼構造物、木製構造物、プラスチック製構造物、及び、これらの複合構造物を含めて単に「構造物」という。）を補修補強（以下、単に「補強」という。）する際に使用する曲げ加工可能な繊維強化シート及びその曲げ加工方法に関するものである。
近年、既存或いは新設の構造物の補強方法として、構造物の表面に、炭素繊維シートやアラミド繊維シートなどの強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする炭素繊維シート接着工法やアラミド繊維シート接着工法などの連続繊維シート接着工法、或いは、未硬化のマトリクス樹脂を連続繊維束に含浸させたシートを接着後硬化させる工法、がある。
更には、現場樹脂含浸を省略するため工場生産した板厚１～２ｍｍ、幅５ｃｍ程度のＦＲＰ板をコンクリート表面にパテ状接着樹脂を用いて接着するＦＲＰ板接着補強工法も開発されている。
しかしながら、上記連続繊維シート接着工法は、マトリクス樹脂（含浸接着剤）を連続繊維シートに工事現場で含浸させながら補強構造物に接着するために、マトリクス樹脂の強化繊維束への含浸に手間を要し、マトリクス樹脂の含浸不良、連続繊維シートの膨れ、浮きの発生など現地施工による品質不良が生じ易いという欠点があった。
又、上記未硬化のマトリクス樹脂を連続繊維束に含浸させたシートを接着後硬化させる工法は、樹脂含浸された連続繊維シートが通気性がないため接着面のシート間の空気が抜けにくく連続繊維シートの膨れ、浮きの発生など現地施工による品質不良が生じやすいという欠点があった。
更に、板厚１～２ｍｍ、幅５ｃｍ程度のＦＲＰ板をコンクリート表面にパテ状接着樹脂を用いて接着するＦＲＰ板接着補強工法は、連続繊維シートの厚さ０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度に比べ板厚が厚いＦＲＰ板を帯状に部分的に接着するため、連続繊維シート接着工法に比べて接着面積が極端に小さく接着界面に作用する付着せん断応力の集中のため端部から剥離が発生し易い、という欠点があり、また、板幅が小さく構造物全面を覆って接着することが困難であり、床版などの面部材に適用することが困難であった。
そこで、特許文献１には、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材、所謂、竹ひご状のストランドを複数本長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維強化シート、所謂、ストランドシートが提案され、また、斯かるストランドシートを使用した構造物の補強が施工されている。斯かる構成のストランドシートは、補強現場で樹脂を繊維束の中まで含浸させる必要がないため、補強施工時間の短縮や含浸不良による施工不良の改善に大きく寄与するものである。
一方で、斯かるストランドシートは、硬化した繊維強化プラスチック線材で構成されるため、直線部分の補強には好適であっても、床版のハンチ部や橋脚の角部（コーナー部）など屈曲した箇所の補強には適さない。
そこで、特許文献１に記載の補強方法においては、例えば、床版、橋脚の下面凹状部やボックスカルバートのハンチ出隅部、入隅部などの構造物のコーナー部においては、予め構造物の屈曲に合わせて曲げ成型した繊維強化プラスチック線材をシート状にした繊維強化シートを接着剤で接着する方法が示されているが、曲げ成型した繊維強化プラスチック線材をシート化する方法は記載されていない。また、特許文献１に記載の補強方法では、現場での施工に先立って、工場にて予め構造物の屈曲に合わせて曲げ成型した繊維強化プラスチック線材をシート化して置くことが必要であり、曲げ加工されたストランドシート作製に要する煩雑さや、現場合わせで加工が出来ないなど作業性などの点で問題が有った。
一方、特許文献２には、例えば床版の下面などの構造物の凹状曲り部の補強施工において、ストランドシートをストランドシートの弾性力に抗して接着材が塗布された構造部の凹状部の表面へと押圧して弾性変形させ、この状態をＬアングルなどの固定具を用いて仮固定し、接着材が硬化した後に固定具を撤去する構造物の補強方法が記載されている。
特許文献２に記載の構造物の補強方法は、特許文献１に記載の補強方法の問題点を解決することはできるが、特許文献２に記載の構造物の補強方法では、樹脂などの接着材を塗布して貼り付ける以外に、コンクリート躯体にアンカーを取付けるなど、樹脂塗布、貼付け以外の作業やボルト留めなどの別の工種が加わることと、樹脂材硬化後にＬアングルの取り外しやアンカーボルトカットなど手間が掛かるといった問題が有った。
そこで、上記諸問題を解決するべく構造物の補強個所のコーナー部の屈曲部に合わせて、より作業性良く加工可能なストランドシートが希求されている。
つまり、本発明の目的は、繊維強化シートを使用して、例えば、床版、橋脚、カルバートなどの構造物の補強に際して、構造物のコーナー部などの屈曲した箇所に適合する曲率を有した形状に、現場においても曲げ加工が可能な繊維強化シート及び繊維強化シートの曲げ加工方法を提供することである。
上記目的は本発明に係る繊維強化シート及び繊維強化シートの曲げ加工方法にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、連続した強化繊維を多数本収束した強化繊維束にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維強化シートであって、構造物の表面に接着材にて接着して一体化するための繊維強化シートにおいて、
前記マトリクス樹脂は、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が７０～９０℃の範囲とされ、
前記強化繊維束は、１ｍ当たり５～１００回の撚りが入っており、
加熱により曲げ加工が可能であることを特徴とする繊維強化シートである。
前記マトリクス樹脂は、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が７０～９０℃の範囲とされ、
前記強化繊維束は、１ｍ当たり５～１００回の撚りが入っており、
加熱により曲げ加工が可能であることを特徴とする繊維強化シートである。
本発明の一実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；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、高強度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。
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材のマトリクス樹脂は、常温硬化型或は加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などの熱硬化性樹脂；又は、フェノキシ樹脂（現場重合型も含む）、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂である。
本発明の他の実施態様によると、前記繊維強化プラスチック線材は、直径が０．５～５ｍｍの略円形断面形状である。
本発明の他の実施態様によると、前記各繊維強化プラスチック線材は、互いに０．０５～１０．０ｍｍだけ離間している。
本発明の他の実施態様によると、前記線材固定材は、前記各繊維強化プラスチック線材の長手方向に対して直角方向に複数本の前記繊維強化プラスチック線材を編み付ける横糸である。
本発明の他の実施態様によると、前記横糸は、ガラス繊維或いは有機繊維から成る糸条であり、熱融着可能なホットメルト接着剤が被覆され、熱融着によって前記繊維強化プラスチック線材を固定して保形する。
第２の本発明は、上記いずれかの構成とされる繊維強化シートの曲げ加工方法であって、
（ａ）前記繊維強化シートの少なくとも屈曲部全体を５５～１００℃の熱水にて加熱する工程と、
（ｂ）前記加熱された繊維強化シートを所定の曲率にて凸状に形成された上型と、前記上型と相補形状にて凹状に形成された下型とにて挟持する工程と、
（ｃ）前記上型と前記下型とにて挟持された状態にて前記繊維強化シートを冷却する工程と、
（ｄ）冷却された前記上型と前記下型とを分離して、前記繊維強化シートを取り出す工程と、
を有することを特徴とする繊維強化シートの曲げ加工方法である。
（ａ）前記繊維強化シートの少なくとも屈曲部全体を５５～１００℃の熱水にて加熱する工程と、
（ｂ）前記加熱された繊維強化シートを所定の曲率にて凸状に形成された上型と、前記上型と相補形状にて凹状に形成された下型とにて挟持する工程と、
（ｃ）前記上型と前記下型とにて挟持された状態にて前記繊維強化シートを冷却する工程と、
（ｄ）冷却された前記上型と前記下型とを分離して、前記繊維強化シートを取り出す工程と、
を有することを特徴とする繊維強化シートの曲げ加工方法である。
本発明の繊維強化シートは、例えば、床版、橋脚、カルバートなどの構造物の補強に際して、構造物のコーナー部などの屈曲した箇所に適合する曲率を有した形状に、現場においても容易に曲げ加工が可能であり、所定の曲げ形状に賦形することができ、極めて作業性が良い。また、本発明の繊維強化シートの曲げ加工方法は、使用する加工装置の構成を簡易なものとすることができ、補強の現場においても簡単に実施することができる。
以下、本発明に係る繊維強化シート及び繊維強化シートの曲げ加工方法を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例１
（繊維強化シート）
従来、土木建築構造物であるコンクリート構造物など種々の構造物を補強するのに補強材として繊維強化シートが使用されているが、繊維強化シートの代表的な一例を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
（繊維強化シート）
従来、土木建築構造物であるコンクリート構造物など種々の構造物を補強するのに補強材として繊維強化シートが使用されているが、繊維強化シートの代表的な一例を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
繊維強化シート１は、連続した繊維強化プラスチック線材（即ち、ストランド）２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定された繊維強化シート１、所謂、ストランドシートとされる。
繊維強化プラスチック線材２は、一方向に配向された連続した強化繊維ｆを多数本収束した強化繊維束にマトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された、直径（ｄ）が０．５～５ｍｍの略円形断面形状の竹ひご状とされる細長形状（細径）のものであり、弾性を有している。
繊維強化プラスチック線材２の強化繊維ｆとしては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；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、高強度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。
繊維強化プラスチック線材２に含浸されるマトリクス樹脂Ｒは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は加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などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂（現場重合型も含む）、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂などが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量は、３０～７０重量％、好ましくは、４０～６０重量％とされる。
又、各線材２を線材固定材３にて固定する方法としては、図１（ａ）に示すように、例えば、線材固定材３として横糸を使用し、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材２から成るシート形態とされる線材、即ち、連続した線材シートを、線材の長手方向に対して直角方向に一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、編み付ける方法を採用し得る。横糸３の打ち込み間隔（Ｐ）は、特に制限されないが、作製された繊維強化シート１の取り扱い性を考慮して、通常１０～１００ｍｍ間隔の範囲で選定される。
このとき、横糸３は、例えば直径２～５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維を複数本束ねた糸条とされる。又、有機繊維としては、ナイロン、ビニロン、ポリエステルなどが好適に使用される。
各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図２（ａ）に示すように、線材固定材３としてメッシュ状支持体シートを使用することができる。
つまり、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた複数本の線材２、即ち、線材シートの片側面、又は、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もできる。
この場合には、例えば、２軸構成とされるメッシュ状支持体シート３を構成する縦糸４及び横糸５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をスダレ状線材シート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４及び横糸５の部分をスダレ状線材シートに溶着する。
メッシュ状支持体シート３は、２軸構成のほかに、ガラス繊維を３軸に配向して形成したり、或いは、ガラス繊維を線材２に対して直交する横糸５のみを配置した、所謂、１軸に配向して形成して前記シート状に引き揃えた複数本の線材２に接着することもできる。
又、上記線材固定材３の糸条としては、例えば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やポリアミドなどをその周囲に配したような二重構造の複合繊維も又好ましく用いられる。
更に、各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図２（ｂ）に示すように、線材固定材３として、例えば、粘着テープ又は接着テープなどとされる可撓性帯材を使用することができる。可撓性帯材３は、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して直角方向に、複数本の繊維強化プラスチック線材２の片側面、又は、両面を貼り付けて固定する。
つまり、可撓性帯材３として、幅（ｗ１）２～３０ｍｍ程度の、塩化ビニルテープ、紙テープ、布テープ、不織布テープなどの粘着テープ又は接着テープが使用される。これらテープ３を、通常、１０～１００ｍｍ間隔（Ｐ）で各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して直角方向に貼り付ける。
更に、可撓性帯材３としては、ナイロン、ＥＶＡ樹脂などの熱可塑性樹脂を帯状に、線材２の長手方向に対して直角方向に片側面、又は、両面に熱融着させることによっても達成される。
更には、織機方式による織成繊維強化シートとすることもできる。
つまり、図３（ａ）に示すように、
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定のｇ空隙を持たせて平行に配列し、且つ、補助縦糸６を、平行に配列された繊維強化プラスチック線材２の間に所定の間隔Ｐ０にて平行に配列し、両側縁部に沿って耳部ｆｅを配置し、
（ｂ）平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２にて形成されるシート状の繊維強化プラスチック線材２のいずれかの側に位置するように、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔Ｐにて横糸３を配置し、且つ、横糸３は、縦糸（繊維強化プラスチック線材）２及び補助縦糸６に織り込まれることによって、平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２をシート状に固定する、
ことによって作製される。
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定のｇ空隙を持たせて平行に配列し、且つ、補助縦糸６を、平行に配列された繊維強化プラスチック線材２の間に所定の間隔Ｐ０にて平行に配列し、両側縁部に沿って耳部ｆｅを配置し、
（ｂ）平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２にて形成されるシート状の繊維強化プラスチック線材２のいずれかの側に位置するように、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔Ｐにて横糸３を配置し、且つ、横糸３は、縦糸（繊維強化プラスチック線材）２及び補助縦糸６に織り込まれることによって、平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２をシート状に固定する、
ことによって作製される。
更には、図３（ｂ）に示すように、
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙ｇを持たせて平行に配列し、両側縁部に沿って耳部ｆｅを配置し、
（ｂ）互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２に対して、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔にて横糸３を織り込み、シート状の織物を製織する、
ことによって作製される。
（ａ）縦糸として、連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、互いに所定の空隙ｇを持たせて平行に配列し、両側縁部に沿って耳部ｆｅを配置し、
（ｂ）互いに平行に配列された複数本の繊維強化プラスチック線材２に対して、繊維強化プラスチック線材２の長手方向に沿って所定間隔にて横糸３を織り込み、シート状の織物を製織する、
ことによって作製される。
ここで、本発明の繊維強化シート１の特徴は、上記従来の繊維強化シート１にて、使用する繊維強化プラスチック線材２が、次に記載の構成（Ａ）、（Ｂ）とされたことにある。
つまり、本発明の繊維強化シート１の特徴の一つは、
（Ａ）繊維強化プラスチック線材２のマトリクス樹脂Ｒとしては、上述した従来の繊維強化シートと同様の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができるが、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲とされる。好ましくは７０～９０℃の範囲とされる。これにより、後述するように、繊維強化シート１の屈曲加工時に５５～１６５℃に均一に加熱し、所定屈曲加工された上型（雄型）と下型（雌型）によって挟み込むことにより、屈曲形状の賦形を行い、その状態で冷却することで屈曲に賦形された状態を保ち、曲げ加工が完了する。なお、Ｔｇ値に加えてビカット軟化点が５０～１５０℃であることがより好ましい。
（Ａ）繊維強化プラスチック線材２のマトリクス樹脂Ｒとしては、上述した従来の繊維強化シートと同様の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができるが、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲とされる。好ましくは７０～９０℃の範囲とされる。これにより、後述するように、繊維強化シート１の屈曲加工時に５５～１６５℃に均一に加熱し、所定屈曲加工された上型（雄型）と下型（雌型）によって挟み込むことにより、屈曲形状の賦形を行い、その状態で冷却することで屈曲に賦形された状態を保ち、曲げ加工が完了する。なお、Ｔｇ値に加えてビカット軟化点が５０～１５０℃であることがより好ましい。
本発明におけるガラス転移点温度（Ｔｇ値）は、示差走査熱量測定（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ：ＤＳＣ）によりＪＩＳ Ｋ７１２１ プラスチックの転移温度測定方法に基づいて求めた値である。測定装置としては、株式会社日立ハイテクサイエンス製（商品名：ＤＳＣ７０２０）を使用した。
マトリクス樹脂ＲのＴｇ値が５０℃を下回る場合は、補強後に夏場の直射日光などで構造物の補強部の温度が５０℃を超えて上昇した場合に補強効果が低下するといった懸念がある。また、マトリクス樹脂ＲのＴｇ値が１５０℃を超える場合は、曲げ加工時の加熱温度が高温になることによる作業上の困難性が高まると同時に、横糸３の収縮や熱融着材の溶融によりシート形状が乱れるといった問題が生じる。
繊維強化シートを均一に加熱する方法としては、均一に加熱できる方法であればどのような方法も適用可能であり、例えば、繊維強化プラスチック線材２のマトリクス樹脂ＲのＴｇ値を水の沸点以下に調整した繊維強化シート１を用いた場合、加熱方法として、５５～１００℃の熱水（熱湯）を用いることができ、施工現場であっても加工が容易で、極めて作業性が良いといった利点を有している。
更に、本発明の繊維強化シート１の特徴の他の一つは、次の通りである。
（Ｂ）上述のように、従来においては、繊維強化プラスチック線材２は、一方向に配向された連続した強化繊維ｆを多数本収束した樹脂未含浸の強化繊維束にマトリクス樹脂を含浸し、硬化した構成とされた。これに対して、本発明においては、繊維強化プラスチック線材２は、多数本の連続した強化繊維ｆを収束し、マトリクス樹脂を含浸させて、硬化前に強化繊維束に対して１ｍ当たり５～１００回（即ち、５～１００ターン／ｍ）の撚りを入れ、その後に樹脂を硬化することにより作製される。詳しくは、後述するように、５ターン／ｍ未満の撚りでは、繊維強化プラスチック線材２の屈曲加工時に屈曲の内側に強化繊維自体の座屈が生じ、結果的に強度が低下することとなり、また、１００ターン／ｍを超える撚りを施した場合には、繊維強化プラスチック線材２の引張強度が低下することとなり、補強効果が低下する、
といった問題が生じる。
（Ｂ）上述のように、従来においては、繊維強化プラスチック線材２は、一方向に配向された連続した強化繊維ｆを多数本収束した樹脂未含浸の強化繊維束にマトリクス樹脂を含浸し、硬化した構成とされた。これに対して、本発明においては、繊維強化プラスチック線材２は、多数本の連続した強化繊維ｆを収束し、マトリクス樹脂を含浸させて、硬化前に強化繊維束に対して１ｍ当たり５～１００回（即ち、５～１００ターン／ｍ）の撚りを入れ、その後に樹脂を硬化することにより作製される。詳しくは、後述するように、５ターン／ｍ未満の撚りでは、繊維強化プラスチック線材２の屈曲加工時に屈曲の内側に強化繊維自体の座屈が生じ、結果的に強度が低下することとなり、また、１００ターン／ｍを超える撚りを施した場合には、繊維強化プラスチック線材２の引張強度が低下することとなり、補強効果が低下する、
といった問題が生じる。
なお、所望により、繊維強化プラスチック線材２は、多数本の連続した強化繊維ｆを収束した樹脂未含浸の強化繊維束に対して所定数の撚りを入れた後に、マトリクス樹脂を含浸し、その後に樹脂を硬化することによっても作製することができる。
本発明の上記特徴構成（Ａ）、（Ｂ）について、更に説明する。
特徴構成（Ａ）について
本発明によれば、繊維強化プラスチック線材２の強化繊維ｆとしては、従来と同様に、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；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、高強度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。
本発明によれば、繊維強化プラスチック線材２の強化繊維ｆとしては、従来と同様に、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；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、高強度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。
一方、本発明では、上述したように、繊維強化プラスチック線材２のマトリクス樹脂Ｒとしては、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲とされる樹脂が使用される。
つまり、繊維強化プラスチック線材２のマトリクス樹脂Ｒとしては、従来使用されていた上記熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができるが、硬化時においてガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲とされる必要がある。斯かる樹脂としては、特に、熱硬化性樹脂は、常温硬化型或いは加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などが、その成分の調整によって適用可能とされ、又は、熱可塑性樹脂はフェノキシ樹脂（現場重合型も含む）、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂などが好適に使用される。樹脂含浸量は、３０～７０重量％、好ましくは、４０～６０重量％である。
本発明では、上述したように、構造物が５０℃を上回ることがある我が国においては、耐候性上、繊維強化シート１のマトリクス樹脂Ｒは、Ｔｇ値が少なくとも５０℃以上が必要とされ、また、曲げ加工時の作業上の問題、また、横糸３の収縮や熱融着材の溶融によりシート形状が乱れるといった問題を回避する必要があることから、マトリクス樹脂ＲのＴｇ値は１５０℃以下とされる必要がある。
また、上述したように、繊維強化シート１の屈曲加工時の加熱媒体として、５５～１００℃の熱水（熱湯）を用いることが好ましいが、この場合には、硬化時のガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～９５℃、好ましくは７０～９０℃の範囲に入ることが必要である。
本発明者の研究実験の結果、現場重合型フェノキシ樹脂や、主鎖や架橋構造への脂肪族骨格の導入や高分子量エポキシ樹脂の配合によって架橋密度を適度に低下させたエポキシ樹脂がマトリクス樹脂Ｒとして好ましく、特に、下記配合割合（ｐｈｒ：重量部）にて混合して調製した熱硬化性のエポキシ樹脂が好ましいことが分かった。つまり、斯かるエポキシ樹脂の好ましい一実施例としては、
（１）エポキシ樹脂主剤（１００ｐｈｒ）として、ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（液状と固形の組み合わせ）（６０～１００ｐｈｒ）と反応性希釈剤１－６ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル（０～４０ｐｈｒ）を配合し、
（２）硬化剤としてジシアン・ジアミド（Ｄｉｃｙ）（２～８ｐｈｒ）、
（３）尿素誘導体、イミダゾール化合物、アミンアダクト等の硬化促進剤（２～８ｐｈｒ）、
を含有した組成を有したエポキシ樹脂組成物を挙げることができ、硬化時においてガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲に入ることが分かった。更に、具体的に、好ましいとされる一例を示せば、次の通りである。
（１）エポキシ樹脂主剤（１００ｐｈｒ）として、ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（液状と固形の組み合わせ）（６０～１００ｐｈｒ）と反応性希釈剤１－６ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル（０～４０ｐｈｒ）を配合し、
（２）硬化剤としてジシアン・ジアミド（Ｄｉｃｙ）（２～８ｐｈｒ）、
（３）尿素誘導体、イミダゾール化合物、アミンアダクト等の硬化促進剤（２～８ｐｈｒ）、
を含有した組成を有したエポキシ樹脂組成物を挙げることができ、硬化時においてガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０～１５０℃の範囲に入ることが分かった。更に、具体的に、好ましいとされる一例を示せば、次の通りである。
（具体例１）
熱硬化性のエポキシ樹脂は、
（１）エポキシ主剤
・液状ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（日鉄ケミカル＆マテリアル（株）製：商品名「ＹＤ－１２８」）（以下「ＹＤ－１２８」と記載する。）：３２．５ｐｈｒ
・固形ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（日鉄ケミカル＆マテリアル（株）製：商品名「ＹＤ－０１１」）（以下「ＹＤ－０１１」と記載する。）：４０．０ｐｈｒ
・反応性希釈剤１－６ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル（四日市合成（株）製：商品名「エポゴーセイＨＤ）（以下「１－６Ｈ」と記載する。）：２７．５ｐｈｒ
（２）硬化剤
・ジシアン・ジアミド（以下「Ｄｉｃｙ」と記載する。）：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ジクロロフェニル・ジメチル・尿素（以下「ＤＣＭＵ」と記載する。）：４．０ｐｈｒ
を配合し、硬化条件は１５０℃×６０分で、Ｔｇ値≒８０℃の樹脂を得ることができた。
熱硬化性のエポキシ樹脂は、
（１）エポキシ主剤
・液状ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（日鉄ケミカル＆マテリアル（株）製：商品名「ＹＤ－１２８」）（以下「ＹＤ－１２８」と記載する。）：３２．５ｐｈｒ
・固形ビスフェノールＡタイプエポキシ樹脂（日鉄ケミカル＆マテリアル（株）製：商品名「ＹＤ－０１１」）（以下「ＹＤ－０１１」と記載する。）：４０．０ｐｈｒ
・反応性希釈剤１－６ヘキサンジオール・ジグリシジルエーテル（四日市合成（株）製：商品名「エポゴーセイＨＤ）（以下「１－６Ｈ」と記載する。）：２７．５ｐｈｒ
（２）硬化剤
・ジシアン・ジアミド（以下「Ｄｉｃｙ」と記載する。）：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ジクロロフェニル・ジメチル・尿素（以下「ＤＣＭＵ」と記載する。）：４．０ｐｈｒ
を配合し、硬化条件は１５０℃×６０分で、Ｔｇ値≒８０℃の樹脂を得ることができた。
図４に、示差走査熱量測定（ＤＳＣ測定）によるＪＩＳ Ｋ７１２１ プラスチックの転移温度測定方法に基づいた測定結果を示す。測定装置としては、上述したように、株式会社日立ハイテクサイエンス製（商品名：ＤＳＣ７０２０）を使用した。
上記具体例１のエポキシ樹脂の比較例として、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０℃を下回る樹脂を、上記具体例１と同様の材料を用い、基本的に反応性希釈剤を増加した配合で、以下の２処方（比較例１、２）を得た。得られた樹脂は、具体例１と同様の測定装置を用いてガラス転移点温度（Ｔｇ値）を測定した。
（比較例１）
（１）エポキシ主剤
・ＹＤ－１２８：１０．０ｐｈｒ
・ＹＤ－０１１：４０．０ｐｈｒ
・１－６Ｈ：５０．０ｐｈｒ
（２）硬化剤
・Ｄｉｃｙ：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ＤＣＭＵ：４．０ｐｈｒ
を配合し、硬化条件は１５０℃×６０分で硬化した樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）は略４１℃であった（図５（ａ）参照）。
（１）エポキシ主剤
・ＹＤ－１２８：１０．０ｐｈｒ
・ＹＤ－０１１：４０．０ｐｈｒ
・１－６Ｈ：５０．０ｐｈｒ
（２）硬化剤
・Ｄｉｃｙ：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ＤＣＭＵ：４．０ｐｈｒ
を配合し、硬化条件は１５０℃×６０分で硬化した樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）は略４１℃であった（図５（ａ）参照）。
（比較例２）
（１）エポキシ主剤
・ＹＤ－１２８：１０．０ｐｈｒ
・ＹＤ－０１１：３５．０ｐｈｒ
・１－６Ｈ：５５．０ｐｈｒ
（２）硬化剤
・Ｄｉｃｙ：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ＤＣＭＵ：４．０ｐｈｒ
を配合し、硬化条件は１５０℃×６０分で硬化した樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）は略３４℃であった（図５（ｂ）参照）。
（１）エポキシ主剤
・ＹＤ－１２８：１０．０ｐｈｒ
・ＹＤ－０１１：３５．０ｐｈｒ
・１－６Ｈ：５５．０ｐｈｒ
（２）硬化剤
・Ｄｉｃｙ：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ＤＣＭＵ：４．０ｐｈｒ
を配合し、硬化条件は１５０℃×６０分で硬化した樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）は略３４℃であった（図５（ｂ）参照）。
なお、具体例１、比較例１、２の樹脂配合と硬化物のガラス転移点温度（Ｔｇ値）の一覧を表１に示した。
特徴構成（Ｂ）について
上述のように、繊維強化プラスチック線材２は、従来においては、例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を使用した場合には、例えば平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを一方向に平行に引き揃えて６０００～２４０００本収束した樹脂未含浸の強化繊維束にマトリクス樹脂を含浸し、硬化した構成とされた。
上述のように、繊維強化プラスチック線材２は、従来においては、例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を使用した場合には、例えば平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを一方向に平行に引き揃えて６０００～２４０００本収束した樹脂未含浸の強化繊維束にマトリクス樹脂を含浸し、硬化した構成とされた。
これに対して、本発明においては、図６（ａ）に示すように、繊維強化プラスチック線材２は、一方向に配向された連続した強化繊維ｆを多数本収束した強化繊維束Ｆに対してエポキシ樹脂を含浸させて、樹脂硬化前に、この樹脂含浸強化繊維束に対して１ｍ当たり５～１００回（即ち、５～１００ターン／ｍ）の撚りを入れ、その後、樹脂を硬化して作製することができる。勿論、図６（ｂ）に示すように、強化繊維束Ｆは、多数本、例えば３本の連続した小径の強化繊維束Ｆａを撚って形成することもできる。この場合は、樹脂未含浸の小径の３本の強化繊維束Ｆａにマトリクス樹脂を含浸させて、この樹脂含浸の強化繊維束Ｆａが硬化する前に、３本の樹脂含浸強化繊維束Ｆａに撚りを入れた後に、樹脂を硬化することによって繊維強化プラスチック線材２が作製される。
なお、所望により、繊維強化プラスチック線材２は、多数本の連続した強化繊維ｆを収束した樹脂未含浸の強化繊維束Ｆに対して所定数の撚りを入れた後に、マトリクス樹脂を含浸し、その後に樹脂を硬化することによっても作製し得ることは上述の通りである。また、図６（ｂ）に示す強化繊維束Ｆにおいても、樹脂未含浸の小径の３本の強化繊維束Ｆａに撚りを入れて強化繊維束Ｆを作製した後、マトリクス樹脂を含浸させて、樹脂を硬化することによっても繊維強化プラスチック線材２を作製することができる。
５～１００ターン／ｍの撚りが掛かった繊維強化プラスチック線材２は、従来と同様に、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、複数本を、長手方向にスダレ状に引き揃え、各繊維強化プラスチック線材２を互いに線材固定材３にて固定することにより繊維強化シート１が作製される。繊維強化シート１の作製方法は、従来と同様とし得るので、上記記載を援用し、再度の説明は省略する。
繊維強化シート１を製造するに際して、繊維強化プラスチック線材２は、繊維強化シート１の長手方向の反り、捻じれ等を最小限とするために、撚りを時計回りにした「Ｚ撚り」と、撚りを反時計回りにした「Ｓ撚り」とすることができ、例えば、図７（ａ）に示すように、「Ｓ撚り」繊維強化プラスチック線材２Ｓと、「Ｚ撚り」繊維強化プラスチック線材２Ｚとを交互に配列した構成とすることもできる。なお、「Ｓ撚り」繊維強化プラスチック線材２Ｓと、「Ｚ撚り」繊維強化プラスチック線材２Ｚとの配列態様は、これに限定されるものではなく、例えば、図７（ｂ）に示すように、２本置きに配列することもでき、その他、図示してはいないが、３本、４本、といった複数本置きに配列して作製することもできる。
ここで、一方向に引き揃えスダレ状とされた繊維強化シート１は、図７（ａ）に示すように、従来と同様に、各線材２は、互いに空隙（ｇ）＝０．０５～１０．０ｍｍだけ近接離間して、線材固定材３にて固定される。また、このようにして形成された繊維強化シート１の長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅（Ｗ）は、１００～１０００ｍｍとされる。又、長さ（Ｌ）は、０．３～５ｍ程度の短冊状のもの、或いは、１００ｍ以上、例えば、６００ｍ程度のものをも製造し得る。通常は、直径３ｍ以上のロール状に長尺のまま巻き取られて長尺まま保管される。このようにして作製された繊維強化シート１は、使用時においては、補強工事の仕様に合わせて所望の形状寸法に適宜切断して使用される。通常、長さ（Ｌ）は、１．０～３．０ｍの長さに切断して使用される。
（繊維強化シートの曲げ加工方法及び装置）
次に、図８、図９（ａ）～（ｅ）、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して、上述の構成とされる本発明の繊維強化シート１に対する曲げ加工を実施するための曲げ加工方法、及び、そのための加工装置の一実施例を説明する。
次に、図８、図９（ａ）～（ｅ）、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して、上述の構成とされる本発明の繊維強化シート１に対する曲げ加工を実施するための曲げ加工方法、及び、そのための加工装置の一実施例を説明する。
本実施例によると、曲げ加工装置２００は、図８を参照すると理解されるように、熱水槽２０１と曲げ加工型２０２とを備えている。曲げ加工型２０２は、上型（雄型）２０２ａと下型（雌型）２０２ｂとを有している。図９（ｂ）をも参照すると、上型２０２ａと下型２０２ｂとは、それぞれ、上型２０２ａと下型２０２ｂとにて繊維強化シート１を挟持して、繊維強化シート１に所定の曲げ加工を施すことができるように、相補形状とされる押圧面、即ち、凸面２０２ａ１と凹面２０２ｂ１を有している。押圧面２０２ａ１、２０２ｂ１の曲面形成角度θ２０２ａ、θ２０２ｂは、所望される繊維強化シート１の曲げ形状に応じて、直角、鈍角、鋭角などとされ、通常、９０～１７５°とされる。また、曲げ部の曲率半径Ｒ２０２ａ、Ｒ２０２ｂは、３０～１５０ｍｍとされ、本実施例では、後述するように、５０ｍｍとした。
次に、繊維強化シート１の曲げ加工方法について説明する。図９（ａ）に示すように、繊維強化シート１は、上型２０２ａと下型２０２ｂとにて挟持する前に、繊維強化シート１の少なくとも屈曲部全体を、繊維強化シート１の線材２のＴｇ値よりも５～１５℃程度高い温度、例えば、８５～９５℃の範囲の温度にて均一に加熱する。繊維強化シート１を均一に加熱する方法は、限定されるものではなく、均一な加熱が出来ればどのような方法でもよい。図示してはいないが、例えば、ラバーヒーターのようなフレキシブルな面状発熱体に挟み込んで加熱する方法や、熱風を吹き付けて加熱する方法などが適用可能である。また、上述したように、マトリクス樹脂のＴｇ値との兼ね合いで、熱水を用いて加熱する方法も好適に用いられる。熱水を用いる場合には、繊維強化シート１は、図９（ａ）に示す加熱工程を実施することなく、図９（ｂ）に示すように、繊維強化シート１を熱水槽２０１にセットして、上型２０２ａにて繊維強化シート１を熱水中に曲げ加工範囲が浸る程度に押し込むことで加熱することも可能である。
本実施例では９０℃前後に熱した熱水（熱湯）を用いる場合について説明する。本実施例では、図９（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、例えば電気ヒータなどとされる加熱手段２１１にて所定温度に、本実施例では略９０℃に温度調節された熱水２１０中に取り出し可能な状態で下型２０２ｂが仮固定されており、この下型２０２ｂ上に繊維強化シート１を渡して繊維強化シート１を熱湯２１０に浸漬して均一に加熱し、更に、上型２０２ａを用いて下型２０２ｂへと押し込むことで繊維強化シート１を熱水中に十分に浸漬させて加熱する。この状態を所定時間、通常、３０秒～１分程度維持する。これにより、繊維強化シート１は加熱され、繊維強化プラスチック線材２の含浸樹脂Ｒが軟化して、繊維強化シート１は、上下型２０２ａ、２０２ｂの曲率、即ち、所望の曲げ形状にて曲げ加工がなされる。
次いで、図９（ｄ）に示すように、上型２０２ａと下型２０２ｂにて繊維強化シート１を挟持した状態で、上型２０２ａ、下型２０２ｂ、繊維強化シート１を熱水槽２０１から取り出し、上型２０２ａ、下型２０２ｂ、繊維強化シート１ごと冷却水槽２２０に漬けて水冷する。
なお、本実施例では、上型２０２ａと下型２０２ｂとしては、詳しくは図１０（ａ）、（ｂ）を参照して後述するように、多数の孔が形成された厚さ（Ｔ２０２）が０．３～２．０ｍｍの薄板にて形成される上型２０２ａと下型２０２ｂが使用され、また、上述のように、加熱媒体としては、熱水２１０が使用されるので、熱水２１０中で曲率加工された孔空きの上型２０２ａと下型２０２ｂに挟み込まれて曲げられた状態の繊維強化シート１は、そのまま冷却用の水槽２２０にてマトリクス樹脂ＲのＴｇ以下の温度に冷却され、樹脂がゴム状からガラス状に変化して曲げられた形状を保った状態を維持できる。これにより、繊維強化シート１は所定の曲率半径形状部を備えた所定形状に賦形される。上型２０２ａと下型２０２ｂとを分離することにより、図９（ｅ）、図１１（ａ）、（ｂ）に示すような、所定の曲率半径の曲がり形状部を備えた繊維強化シート１（１Ａ、１Ｂ）が作製される。
本実施例では、図１０（ａ）、（ｂ）に図示するように、上型２０２ａと下型２０２ｂは、熱水２１０が直接繊維強化シート１に接触し、加熱処理を効率よく実施するために、熱水２１０の通過を可能とするべく、多数の孔２０４が形成されたステンレス、アルミニウムなどの金属製の薄板（打抜き金網）、所謂、パンチングメタル、又は、樹脂等の他の材料で作製された網状物などの薄板にて作製することが好ましい。好ましくは、熱伝導性が良く、強度が大であるといった理由から、金属製の、所謂、パンチングメタルが好ましい。孔形状は、丸穴、角孔、楕円、長孔など種々の形状とすることができる。ただ、材質、孔寸法形状などは限定されるものではない。本実施例では、厚さＴ２０２が０．６ｍｍのステンレス板に、直径ｄ２０４が６ｍｍの丸孔が、縦ピッチＰ２０４ａが７．８ｍｍ、横ピッチＰ２０４ｂが９ｍｍにて、且つ、隣り合った上下列は、横ピッチＰ２０４ｂの半分（１／２）のだけズレるようにして形成されたパンチングメタルを使用した。また、パンチングメタルの全体寸法形状は、限定されるものではないが、曲げ加工を施す繊維強化シート１の曲げ加工部分の寸法によって決定される。本実施例では、曲げ加工半径５０ｍｍに対する曲げ加工部分の長さ８０ｍｍとされ、パンチングメタルの長さＬ２０２が３００ｍｍ、幅Ｗ２０２が２００ｍｍの長方形状板材とした。なお、熱水によって加熱された繊維強化シート１は、人手による押し込みで容易に曲げ加工が可能で、数秒の保持時間で上型２０２ａと下型２０２ｂにて挟持可能となり、挟持されたまま人手で持ち上げて熱水から取り出し、冷却水の入った水槽にて冷却が可能であった。
上記構成の曲げ加工装置２００は、その構造が簡易であり、比較的軽量で、補強現場への搬送も容易であり、好便である。ただ、上型２０２ａと下型２０２ｂは、上記構成に限定されるものではなく、熱水中に浸漬された繊維強化シート１に所定の曲げ加工を施すことができる構造で、搬送性に優れたものであれば良い。また、上記構成の曲げ加工装置２００は、上述したように、加熱媒体として加熱水（熱湯）を利用することができ、その取扱いが容易である。
次に、（１）繊維強化プラスチック線材の撚り数と強度との関係、及び、（２）繊維強化プラスチック線材の強度とマトリクス樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）との関係について更に詳しく説明する。
（１）繊維強化プラスチック線材の撚り数と強度との関係
上述にて理解されるように、本発明においては、繊維強化プラスチック線材２は、多数本の連続した強化繊維ｆを多数本収束した強化繊維束にはマトリクス樹脂が含浸されて硬化され、且つ、強化繊維束に対しては１ｍ当たり５～１００回（即ち、５～１００ターン／ｍ）の撚りを施すことにより作製される。そこで、本発明に従った繊維強化プラスチック線材２の最適な撚り数を決定するために、以下の実験を行った。つまり、
（１）撚り数に関しては曲率半径５０ｍｍで９０°の角度で曲げ加工を施した繊維強化プラスチック線材２を用いて、曲率半径５０ｍｍで９０°角度での曲げ引張試験を実施した時の引張強度と、
（２）曲げ加工を施さない繊維強化プラスチック線材２を用いて直線引張試験を実施した時の引張強度と、
を求め、その結果から最適な撚り数を選定した。
上述にて理解されるように、本発明においては、繊維強化プラスチック線材２は、多数本の連続した強化繊維ｆを多数本収束した強化繊維束にはマトリクス樹脂が含浸されて硬化され、且つ、強化繊維束に対しては１ｍ当たり５～１００回（即ち、５～１００ターン／ｍ）の撚りを施すことにより作製される。そこで、本発明に従った繊維強化プラスチック線材２の最適な撚り数を決定するために、以下の実験を行った。つまり、
（１）撚り数に関しては曲率半径５０ｍｍで９０°の角度で曲げ加工を施した繊維強化プラスチック線材２を用いて、曲率半径５０ｍｍで９０°角度での曲げ引張試験を実施した時の引張強度と、
（２）曲げ加工を施さない繊維強化プラスチック線材２を用いて直線引張試験を実施した時の引張強度と、
を求め、その結果から最適な撚り数を選定した。
本実験では、強化繊維ｆとしては、平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを、収束本数２４０００本収束した強化繊維束（ＰＡＮ系炭素繊維（東レ（株）製：商品名「Ｔ７００ＳＣ－２４００００－６０Ｅ」）を使用し、エポキシ樹脂を含浸し、樹脂含浸後の未硬化の樹脂含浸強化繊維束に対して、撚りの回数を種々に変えて、即ち、撚り回数５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、１００、及び、１２０ターン／ｍの撚りを掛けて、硬化した（図６（ａ）参照）。エポキシ樹脂としては、上述の好ましいとされる上記具体例１の熱硬化性のエポキシ樹脂、即ち、
（１）エポキシ主剤
・ＹＤ－１２８：３２．５ｐｈｒ
・ＹＤ－０１１：４０．０ｐｈｒ
・１－６Ｈ：２７．５ｐｈｒ
（２）硬化剤
・Ｄｉｃｙ：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ＤＣＭＵ：４．０ｐｈｒ
を配合したエポキシ樹脂組成物を使用した。上述したように、硬化条件が１５０℃×６０分で、Ｔｇ値≒８０℃であった。樹脂含浸量は、６０重量％であった。
（１）エポキシ主剤
・ＹＤ－１２８：３２．５ｐｈｒ
・ＹＤ－０１１：４０．０ｐｈｒ
・１－６Ｈ：２７．５ｐｈｒ
（２）硬化剤
・Ｄｉｃｙ：４．０ｐｈｒ
（３）硬化促進剤
・ＤＣＭＵ：４．０ｐｈｒ
を配合したエポキシ樹脂組成物を使用した。上述したように、硬化条件が１５０℃×６０分で、Ｔｇ値≒８０℃であった。樹脂含浸量は、６０重量％であった。
このようにして作製した繊維強化プラスチック線材２に対して、上記図８、図９（ａ）～（ｅ）、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明した曲げ加工装置２００を使用して、曲率半径５０ｍｍで９０°の角度で曲げ加工を施した繊維強化プラスチック線材２を作製した。
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、試験片２Ｔとして、両端に実験のためのタブ２３０を固着した、曲げ加工を施さない繊維強化プラスチック線材（直線ストランド）２（図１２（ａ））と、曲げ加工を施した繊維強化プラスチック線材（曲がりストランド）２（図１２（ｂ））とを作製した。直線ストランド２には直線引張試験を行い、曲がりストランド２には、図１２（ｃ）に示すような治具曲率半径Ｒ３００の曲げ治具３００を用いて、曲率半径５０ｍｍで９０°角度での曲げ引張試験を行い、曲率半径５０ｍｍで９０°角度での曲げ引張試験を実施した時の引張強度と直線引張試験の結果から最適な撚り数を選定した。結果を、表２及び図１３に示す。試験片２Ｔの繊維強化プラスチック線材２の実質的本体の長さＬ２Ｔは、３８０ｍｍ、線材直径ｄ２Ｔは２．１ｍｍであった。
図１３は、試験片（繊維強化プラスチック線材）２Ｔに対する縦軸に曲率半径５０ｍｍでの曲げ引張と、直線引張との強度を、横軸に撚り数を変数としてプロットした図である。この結果、本実験では、曲率半径５０ｍｍでの曲率加工の場合は、３５ターン／ｍの撚り数が最適であることが分かった。最適とされる撚り数３５ターン／ｍから１２０ターン／ｍまで撚り数を増加させると、撚り数の増大と共に直線引張、曲げ引張ともに強度低下していることが分かった。
図１４（ａ）～（ｆ）は、本実験にて使用した曲げ加工された繊維強化プラスチック線材（曲がりストランド）２の内側の状態を示す写真であるが、２５ターン／ｍを下回ると、撚り数２０、１５、１０、５ターン／ｍの曲がりストランド２においては既に、屈曲加工の際に、曲がりストランド２の内側に炭素繊維の座屈が生じていることが観察された。また、５ターン／ｍにおいては、上述のように、曲げ加工時に座屈が発生し、曲げ引張強度は、直線引張に比較して、極端に低下することが分かった。一方で、１００ターン／ｍにおいては、座屈のないきれいな曲げ加工はできたが、撚り数が多すぎることにより、ストランド自体の強度が低下して、結果として直線引張も曲げ引張も同程度の提供となった。
なお、用いる強化繊維のフィラメントの太さやフィラメント数の多さによって最適な撚り数が異なり、今回の実施例では３５ターン／ｍが最適であったが、フィラメント径が小さくなるほど、フィラメント数が少なくなるほど、また、必要とされる曲げ加工の曲率半径が大きくなるほど、最適な撚り数は小さくなることが分かっている。一方で、一般的に構造部材の補強に用いる強化繊維のフィラメント径やフィラメント数では、即ち、例えば、炭素繊維に関して言えば、上述したように、強化繊維のフィラメント径が７μｍ、フィラメント数が６０００～２４０００本では、曲がりストランド２の場合、上述したように、撚り数が２５ターン／ｍを下回ると２０ターン／ｍにて既に屈曲加工の際に曲がりストランド２の内側に炭素繊維自体の座屈が生じてしまい、特に、撚り数が５ターン／ｍを下回ると、図１３から理解されるように、曲がりストランド２の引張強度が、最適とされる撚り数が３５ターン/ｍの場合の強度（略４２００Ｎ／ｍｍ２）から略２１８０Ｎ／ｍｍ２以下へと、つまり、略４０～５０％以上の強度低下をもたらすこととなり、補強効果が低下することが懸念される。同様に、撚り数が１００ターン／ｍを上回ると、図１３から理解されるように、繊維強化プラスチック線材（ストランド）２は、直線ストランド及び曲がりストランド共に、引張強度が、最適とされる撚り数が３５ターン/ｍの場合の強度（略４４００～４２００Ｎ／ｍｍ２）から略３３００Ｎ／ｍｍ２以下へと、つまり、略２０～３０％以上の強度低下をもたらすこととなり、補強効果が低下する、といった問題が生じることが分かった。
上記本実験による結果を勘案して、本発明に従った繊維強化シート１を、図７（ａ）に示すように、「Ｓ撚り」及び「Ｚ撚り」にて３５ターン／ｍの繊維強化プラスチック線材２を作製し、それらを交互に配列し、固定材３として熱融着接着剤がコーティングされたポリエステル繊維を用いて、７５ｍｍ間隔で熱融着固定して作製した。
このようにして作製した繊維強化シート１に対しても、上記曲げ加工装置２００を使用して同様の曲率加工を施した。その結果、図１５に示すように、曲げ加工された繊維強化シート１は、屈曲内面において繊維座屈は発生せず、良好な屈曲加工が可能であることが分かった。
（２）繊維強化プラスチック線材の強度とマトリクス樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）との関係
ここで、繊維強化プラスチック線材（ストランド）の強度と、マトリクス樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）との関係に関して、上記表１に示した具体例１（樹脂ＳＳ－１２）、比較例１（樹脂ＳＳ－１４）及び比較例２（樹脂ＳＳ－１５）の樹脂を用い、同一の炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維（東レ（株）製：商品名「Ｔ７００ＳＣ－２４００００－６０Ｅ」）を使用した評価を実施した。炭素繊維の撚り数は３５ターン／ｍ、１５０℃×６０分の硬化条件でストランドを作製し、室温（２３℃）環境と５０℃環境での引張試験を実施した。
ここで、繊維強化プラスチック線材（ストランド）の強度と、マトリクス樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）との関係に関して、上記表１に示した具体例１（樹脂ＳＳ－１２）、比較例１（樹脂ＳＳ－１４）及び比較例２（樹脂ＳＳ－１５）の樹脂を用い、同一の炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維（東レ（株）製：商品名「Ｔ７００ＳＣ－２４００００－６０Ｅ」）を使用した評価を実施した。炭素繊維の撚り数は３５ターン／ｍ、１５０℃×６０分の硬化条件でストランドを作製し、室温（２３℃）環境と５０℃環境での引張試験を実施した。
結果は、表３及び図１６に示した通りで、横軸がマトリクス樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ値）を示し、縦軸に直線引張の引張強度を示した。ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が５０℃未満のマトリクス樹脂を使用したストランドの場合は、室温（２３℃）環境では良好な引張強度を示したものの、５０℃の温度環境では強度の低下が著しく、構造物の補強に用いた場合には、夏場の直射日光等で構造物温度が上がった場合の補強効果が懸念される結果となった。ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が８０℃のマトリクス樹脂を使用したストランドの場合は、５０℃の温度環境においても強度の低下が小さいことが確認された。
（構造物の補強方法）
上述にて理解されるように、本発明に従った構成の繊維強化シート１は、強化繊維ｆにマトリクス樹脂Ｒが含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材２を互いに線材固定材３にて固定した構成とされ、しかも、現場での曲げ加工が可能な繊維強化シート１とされる。
上述にて理解されるように、本発明に従った構成の繊維強化シート１は、強化繊維ｆにマトリクス樹脂Ｒが含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材２を互いに線材固定材３にて固定した構成とされ、しかも、現場での曲げ加工が可能な繊維強化シート１とされる。
次に、図１７（ａ）～（ｃ）を参照して、本発明に従って構成される繊維強化シート１を用いた構造物１００の補強について説明する。
構造物１００の補強に際し、角柱部材の周方向に繊維強化シート１を配置する場合や、ハンチ入隅部に繊維強化シート１を配置する場合などのように、構造物のコーナー部には、繊維強化プラスチック線材２が直線状の繊維強化シート１では出隅部、入隅部で繊維強化プラスチック線材２の曲げ破壊が生じる可能性がある。
そこで、曲げ加工された繊維強化シート１を、つまり、図１１（ａ）、（ｂ）に示す本発明に従って曲げ加工された繊維強化シート１（１Ａ、１Ｂ）を被補強構造物のコーナー部に配置し、一般部には直線状の繊維強化シート１Ｃを配置して繊維強化シート１Ａ、１Ｂ、１Ｃを重ね継手で接合することにより、角柱部材の周方向に連続して繊維強化シート１を巻きたてたり、入隅を有するハンチ部分を連続して補強することができる。
図１７（ａ）に示すように、断面矩形の角柱状構造物１００に対して、曲げ加工された繊維強化シート１Ａを角部に配置し、平面部に配置された直線状の繊維強化シート１Ｃと組み合わせて重ね継手で接続することにより角柱部材１００の周方向に繊維強化プラスチック線材２を配向させて閉合して補強することができる。
また、図１７（ｂ）、（ｃ）の実施例に示すように、ハンチ入隅部及び出隅部、カルバートのハンチ部の凹状部に曲げ加工された繊維強化シート１Ｂを配置し、平面部に配置された直線状の繊維強化シート１Ｃと組み合わせて重ね継手で接続することによりハンチ形状のある構造物１００を補強することができる。
従来、上述したように、例えば、床版、橋脚の下面凹状部やボックスカルバートのハンチ出隅部、入隅部などの構造物１００のコーナー部においては、予め構造物１００の屈曲に合わせて曲げ成型した繊維強化シートを接着材で接着している。斯かる補強方法では、現場での施工に先立って、予め構造物１００の屈曲に合わせた繊維強化シートを曲げ成型にて作製して置くことが必要であり、繊維強化シート作製に要する煩雑さ、作業性などの点で問題が有った。
これに対して、本発明に従った繊維強化シート１は、予め工場などで作製しておく必要がなく、上記図８、図９（ａ）～（ｅ）、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明した簡易な曲げ加工装置２００を使用して、加熱媒体としての熱水にて補強現場での曲げ加工が可能であり、極めて好便である。
また、曲げ加工された繊維強化シート１は適当な形状（曲率）をもって曲げ加工されているため、特に、コンクリート躯体（被補強構造物）１００を切削したり不陸修正して滑らかな曲面としなくても、接着材をコーナー部（角部）に十分な厚さに塗布した後に曲げ加工された繊維強化シート１を押し付けて接着することで隙間無く良好にコンクリート構造物の角部に一体化することができ、工事期間の短縮、粉塵発生の抑制、コスト削減が図れる。
１ 繊維強化シート（ストランドシート）
２ 繊維強化プラスチック線材（ストランド）
３ 線材固定材（横糸、メッシュ支持体シート、可撓性帯材）
１００ 構造物
２００ 繊維強化シート曲げ加工装置
２０１ 熱水槽
２０２ａ 上型
２０２ｂ 下型
２２０ 冷却水槽
２ 繊維強化プラスチック線材（ストランド）
３ 線材固定材（横糸、メッシュ支持体シート、可撓性帯材）
１００ 構造物
２００ 繊維強化シート曲げ加工装置
２０１ 熱水槽
２０２ａ 上型
２０２ｂ 下型
２２０ 冷却水槽
Claims (8)
- 連続した強化繊維を多数本収束した強化繊維束にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維強化シートであって、構造物の表面に接着材にて接着して一体化するための繊維強化シートにおいて、
前記マトリクス樹脂は、ガラス転移点温度（Ｔｇ値）が７０～９０℃の範囲とされ、
前記強化繊維束は、１ｍ当たり５～１００回の撚りが入っており、
加熱により曲げ加工が可能であることを特徴とする繊維強化シート。 - 前記繊維強化プラスチック線材の強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；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、高強度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に記載の繊維強化シート。
- 前記繊維強化プラスチック線材のマトリクス樹脂は、常温硬化型或は加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などの熱硬化性樹脂、又は、フェノキシ樹脂（現場重合型も含む）、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化シート。
- 前記繊維強化プラスチック線材は、直径が０．５～５ｍｍの略円形断面形状であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化シート。
- 前記各繊維強化プラスチック線材は、互いに０．０５～１０．０ｍｍだけ離間していることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化シート。
- 前記線材固定材は、前記各繊維強化プラスチック線材の長手方向に対して直角方向に複数本の前記繊維強化プラスチック線材を編み付ける横糸であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化シート。
- 前記横糸は、ガラス繊維或いは有機繊維から成る糸条であり、熱融着可能なホットメルト接着剤が被覆され、熱融着によって前記繊維強化プラスチック線材を固定して保形することを特徴とする請求項６に記載の繊維強化シート。
- 請求項１に記載の繊維強化シートの曲げ加工方法であって、
（ａ）前記繊維強化シートの少なくとも屈曲部全体を５５～１００℃の熱水にて加熱する工程と、
（ｂ）前記加熱された繊維強化シートを所定の曲率にて凸状に形成された上型と、前記上型と相補形状にて凹状に形成された下型とにて挟持する工程と、
（ｃ）前記上型と前記下型とにて挟持された状態にて前記繊維強化シートを冷却する工程と、
（ｄ）冷却された前記上型と前記下型とを分離して、前記繊維強化シートを取り出す工程と、
を有することを特徴とする繊維強化シートの曲げ加工方法。
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