JPH04149366A - 強化繊維シート及び構築物の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ 本発明は、繊維強化プラスチックにより橋梁上高架道路
などを初めとする構築物の補強をする番１際し、補強現
場で施行性良く補強を行なうことｔでき且つ補強強度も
向上することを可能とした仝化縁維シート及び構築物の
補強方法に関する。

【ｉ立且Ｉ 橋梁や高架道路などの橋脚を繊維強化プラスラックによ
り補強することが行なわれている。

その補強の仕方として、従来、 （１）硬化した繊維強化プラスチックを橋脚Ｃ補強箇所
に貼り付ける方法、 （２）橋脚の補強箇所にプリプレグを貼り付け、その上
に加熱硬化時の変形を防止するための押さえテープを巻
回して、加熱硬化することにより繊維強化プラスチック
と為す方法、 が知られている。

が　　しよ　と　る しかしながら、上記（１）の方法では、橋脚の補強箇所
に対する補強の効率は良好であるが、湾曲した補強箇所
では実施できないという大きな欠点がある。

（２）の方法では、橋脚の補強箇所に貼り付けたプリプ
レグを現場で加熱硬化しなけれらばならないので、加熱
硬化の作業が容易でない欠点がある。

上記以外に、橋脚の補強箇所に現場でフィラメントワイ
ンディング法により樹脂を含浸させた強化繊維の糸を巻
き付け、その後硬化して繊維強化プラスチックと為す方
法も考えられているが、補強対象が限られる上に設備コ
ストが高い等の欠点があり、実用的でない。

そこで、本発明者等は、繊維強化プラスチックにより橋
梁や高架道路などを初めとする構築物の補強をするに際
し、補強現場で施行性良（補強を行なうことができ且つ
補強強度も向上することを可能とした一方向配列強化繊
維シート、その強化繊維をハイブリッド化した一方向配
列ハイブリッド強化繊維シート等及びこれらを使用した
構築物の補強方法等を、先頃、特願平２−１９９２７号
、２−１９９２８号、２−９４４３６号、２−９４４３
７号及び２−９４４３８号として提案した。

上記提案による強化繊維シートは、基本的に支持体シー
ト上に接着剤層を介して強化繊維を設けてなり、補強現
場で強化繊維に室温硬化型マトリクス樹脂を含浸させて
使用できるようにしているので、強化繊維にマトリクス
樹脂を含浸させた強化繊維シートを構築物の補強箇所の
周囲に貼付けてそのまま放置することにより、補強現場
でのマトリクス樹脂の加熱硬化という面倒な作業を行な
うことなく、マトリクス樹脂を硬化させて繊維強化プラ
スチックと為して、施行性よ（補強を行なわせることが
できる。

本発明は、このような強化繊維シートを用いて構築物の
補強をするに際し、その強化繊維に含浸させる室温硬化
型マトリクス樹脂のポットライフを長くし、取扱い性を
良好にして補強することを可能とした強化繊維シート及
び構築物の補強方法を提供することを目的とするもので
ある。

を　゛　るた　の 上記目的は本発明に係る強化繊維シート及び構築物の補
強方法にて達成される。要約すれば本発明は、支持体シ
ート上に接着剤層を介して強化繊維を設けてなり、構築
物の補強現場で前記強化繊維に室温硬化型マトリクス樹
脂を含浸して、前記構築物の補強に使用される強化繊維
シートにおいて、前記マトリクス樹脂に配合の硬化剤に
よる前記マトリクス樹脂の硬化を促進する硬化促進剤を
、前記接着剤層中に配合したことを特徴とする強化繊維
シートである。

又本発明は、支持体シート上に接着剤層を介して強化繊
維を設けた強化繊維シートを、前記強化繊維に室温硬化
型マトリクス樹脂を含浸させた後、構築物の補強箇所の
表面に貼付けるか、構築物の補強箇所の表面に、室温硬
化型マトリクス樹脂を塗布した後に前記強化繊維シート
を貼り付けて、前記強化繊維にマトリクス樹脂を含浸さ
せるか、又は前記強化繊維シートを構築物の補強箇所の
表面に貼付けた後、前記強化繊維に室温硬化型マトリク
ス樹脂を含浸させ、然る後に前記マトリクス樹脂を硬化
させる構築物の補強方法において、前記マトリクス樹脂
に配合の硬化剤による前記マトリクス樹脂の硬化を促進
する硬化促進剤を、前記接着剤層中に配合したことを特
徴とする構築物の補強方法である。

本発明の一態様によれば、前記接着剤層がエポキシ樹脂
からなり、前記室温硬化型マトリクス樹脂が前記硬化剤
としてパーオキサイド系硬化剤を配合の不飽和ポリエス
テル系樹脂からなり、前記硬化促進剤がコバルト系硬化
促進剤からなる。

及ｌ１ＪＩ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の強化繊維シートの一実施例を示す断
面図である。

本強化繊維シート１は、支持体シート２上に接着剤層３
を介して強化繊維４を一方向に配列して設けてなってお
り、橋梁や高架道路などの補強現場で強化繊維４に室温
硬化型マトリクス樹脂を含浸させて、補強に使用できる
ようにしである。

本発明では、室温硬化型マトリクス樹脂のポットライフ
を長くして補強現場での取扱い性を良好とするために、
室温硬化型マトリクス樹脂に配合の室温硬化剤による該
マトリクス樹脂の硬化を促進する硬化促進剤を、強化繊
維シート１の接着剤層３中に配合している。

これによれば、補強現場で強化繊維シート１の強化繊維
４に室温硬化型マトリクス樹脂を含浸させて、マトリク
ス樹脂中の室温硬化剤と強化繊維シートｌの接着剤層３
中の硬化促進剤とを混じり合せるまでは、マトリクス樹
脂は硬化しないので、マトリクス樹脂のポットライフを
長くでき、取扱い性が良好になる。従ってマトリクス樹
脂の硬化を考慮して早急に補強作業を行なうなどの必要
もなくなり、施行性が一段と向上する。他方、強化繊維
４に室温硬化型マトリクス樹脂を含浸させて、室温硬化
剤と硬化促進剤とを混じり合せると、硬化反応が進行し
てマトリクス樹脂が急速に硬化するので、マトリクス樹
脂を硬化させることについての問題はない。

硬化促進剤は、マトリクス樹脂及びこれに配合する室温
硬化剤の種類によって適宜法めればよく、マトリクス樹
脂として例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステ
ル樹脂等の不飽和ポリエステル系樹脂を使用した場合を
示せば、室温硬化剤にはメチルエチルケトンパーオキサ
イド等のパーオキサイド系硬化剤が使用され、硬化促進
剤にはナフテン酸コバルト等のコバルト系硬化促進剤が
使用される。

接着剤層３を形成する接着剤は、原則として支持体シー
ト２上に強化繊維４を少なくとも一時的に接着できるも
のならば何でも使用できるが、マトリクス樹脂による強
化繊維４の補強効果と同様な効果を接着剤層３にも与え
る観点から、マトリクス樹脂との相溶性のよい樹脂を使
用することが好ましく、マトリクス樹脂が不飽和ポリエ
ステル系樹脂樹脂やエポキシ系樹脂の場合、接着剤層３
にはエポキシ系の接着剤を用いることがよい。

上記の支持体シート２としては、スクリムクロス、ガラ
スクロス、離型紙、ナイロンフィルム等が使用される。

通常は支持体シート２は樹脂浸透性を有することを要し
ないが、マトリクス樹脂をシート２側から強化繊維４に
含浸できるようにしたい場合には、シート２に上記のス
クリムクロス、ガラスクロス等が使用される。

上記の強化繊維４としては、ピッチ系炭素繊維、ボロン
繊維、ＰＡＮ系炭素炭素繊維ラミド繊維、ガラス繊維、
スチール繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維な
ど各種の強化繊維を使用することができる。

強化繊維４は、これをフィラメントとして収束剤で多数
本収束した繊維束または軽度に撚りをかけて収束した繊
維束を接着剤層３上に並べて上方から押し潰すことによ
り軽度にバラされ、これにより強化繊維４は収束剤また
は撚りによる結合により複数層に積層した状態で、支持
体シート２上に接着剤層３を介して一方向に配列して接
着され、所望の強化繊維シート１が得られる。

繊維束の押し潰しの程度は、これによって配列した複数
層の繊維４の層に得たい層厚にもよるが、炭素繊維の場
合を示すと、直径５〜１５μｍの炭素繊維フィラメント
を１２０００本程度収束した炭素繊維束のとき、これを
横方向の幅が５ｍｍ程度になるように押し潰すことが一
例として挙げられる。

以上では、強化繊維シート１は、支持体２上に接着剤層
３を介して強化繊維４を一方向に配列して設けた場合を
示したが、強化繊維シート１は、強化繊維４を２方向に
交叉させて互に織り込みクロスにしたものを用いて、こ
れを接着剤層３を介して支持体２上に設けたようにした
のでもよい。

又強化繊維４は１種類のものを使用したが、例えば剛性
の高い強化繊維と靭性の高い強化繊維の２種類の強化繊
維を使用して、第２図に示すように、これら２種の剛性
の高い強化繊維４ａ、靭性の高い強化繊維４ｂを支持体
２上に接着剤層３を介して一方向配列の態様で交互に並
べて、ハイブリッド化した強化繊維シート１としてもよ
（、或いは第３図に示すように、支持体２の一方の面上
に剛性の高い強化繊維４ａを接着剤層３を介して一方向
配列に設け、他方の面上に靭性の高い強化繊維４ｂを接
着剤層３を介して一方向配列に設けて、ハイブリッド化
してもよい。

いずれの強化繊維シート１でも、同様に、室温硬化型マ
トリクス樹脂に配合の室温硬化剤によるマトリクス樹脂
の硬化を促進する硬化促進剤を、接着剤層３中に配合し
ておくことにより、これに使用するマトリクス樹脂のポ
ットライフを長くでき、マトリクス樹脂の取扱い性を良
好にして構築物の補強を行なうことができる。

次に、本発明による構築物の補強方法として、第１図に
示した強化繊維４を一方向配列した強化繊維シート１を
用いて補強する場合を例に採って説明する。

強化繊維シート１は、強化繊維４が炭素繊維、支持体２
上の接着剤層３がエポキシ樹脂で、接着剤＃３中に硬化
促進剤としてナフテン酸コバルトを配合しである。強化
繊維シート１の強化繊維４に含浸させる室温硬化型マト
リクス樹脂は、室温硬化剤のメチルエチルケトンパーオ
キサイドを配合した不飽和ポリエステル樹脂を使用した
。

本発明の一実施例では、橋梁や高架道路の橋脚など構築
物の補強現場で、ローラ、刷毛、吹付は等の適宜な塗布
手段により強化繊維シート１上の強化繊維４に室温硬化
型マトリクス樹脂を塗布して含浸させ、第４図に示すよ
うに、強化繊維４の側を構築物の補強箇所１５側として
シート１を補強箇所１５の周囲に貼り付け、所望の数だ
け積層する０次いでハンドローラ等でマトリクス樹脂の
含浸操作を行った後、その上に押さえテープを巻回する
などしてカバーを行い、その後そのまま放置してマトリ
クス樹脂を硬化させればよい。これにより加熱硬化する
ことな（マトリクス樹脂を硬化して、シート１を繊維強
化プラスチックと為し、繊維強化プラスチックによる構
築物の補強が行われる。

本発明の他の実施例では、第５図に示すように、補強箇
所１５の周囲に室温硬化型マトリクス樹脂１８を例えば
１１００ｔＬ程度の厚みに塗布し、次いで強化繊維４の
側を補強箇所１５側として強化繊維シート１を所望の数
だけ積層し、そして押し付けることによりシート１を貼
り付けると同時に強化繊維４にマトリクス樹脂１８を含
浸させる。この場合、先に積層したシート１上に次ぎの
シート１を積層する度に、先のシートｌの支持体シート
２に更にマトリクス樹脂を塗布してもよい。その後は、
上記と同様に、シート１上に押さえテープを巻回するな
どしてカバーを行い、その後そのまま放置してマトリク
ス樹脂を硬化させ、シート１を繊維強化プラスチックと
為せばよい。

これにより同様に繊維強化プラスチックによる構築物の
補強が行われる。

本発明の更に他の実施例では１強化繊維シート１として
支持体シート２が樹脂浸透性のものを使用する。第６図
に示すように、先ず、補強箇所工５の周囲表面上にブラ
イマー１６としてマトリクス樹脂と相溶性の高い樹脂を
塗布し、その上からシート１を貼り付けて所望の数だけ
積層し、その後最外層のシート１の支持体シート２上か
らローラ等により室温硬化型マトリクス樹脂１７を塗布
してシート２を通って浸透させ、マトリクス樹脂１７を
強化繊維４に含浸させるようにする。その後は、上記と
同様に、シート１上に押さえテープを巻回するなどして
カバーを行い、その後そのまま放置してマトリクス樹脂
１７を硬化させ、シート１を繊維強化プラスチックと為
せばよい。これにより同様に繊維強化プラスチックによ
る構築物の補強が行われる。

以上いずれの場合も、強化繊維シート１の強化繊維４に
室温硬化型マトリクス樹脂を含浸して、マトリクス樹脂
中の室温硬化剤と接着剤層３中の硬化促進剤とを混じり
合わせるまでは、マトリクス樹脂が硬化しないので、マ
トリクス樹脂の取扱い性がよく、マトリクス樹脂の硬化
を考慮して早急に補強作業を行なう必要がなく、補強作
業が行ない易い。しかも強化繊維４にマトリクス樹脂を
含浸すれば、室温硬化剤と硬化促進剤とが混じり合って
硬化反応が進行し、マトリクス樹脂が急速に硬化するの
で、何らの問題なくマトリクス樹脂を硬化して、強化繊
維シートｌを繊維強化プラスチックと為して構築物の補
強をさせることができる。

以上の各実施例では、いずれも、強化繊維シート１は強
化繊維４の側を補強箇所１５側として貼り付け、積層し
たが、支持体シート２側を補強箇所１５側として貼り付
け、積層してもよい。

又以上の各実施例では、第１図に示した強化繊維１を用
いて構築物の補強を行なう場合を示したが、第２図等に
それぞれ示した強化繊維１を用いても、同様にして構築
物の補強を行なうことができる。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。

支持体シートとして有沢製作所製薄肉ガラスクロスＥＰ
ＣＯ３１を用い、ナフテン酸コバルトを添加したエポキ
シ樹脂の樹脂フィルムを接着剤層として用い、その樹脂
フィルム上にガラス繊維を設けたガラス繊維（ＧＦ）の
強化繊維シート（促進剤入り強化繊維シート）を作製し
、そのＧＦ強化繊維シートに室温硬化型マトリクス樹脂
として不飽和ポリエステル系樹脂を含浸して、そのマト
リクス樹脂の硬化特性（残存スチレン量）を評価し、本
発明の強化繊維シートの接着剤層中に室温硬化型マトリ
クス樹脂の硬化促進剤を配合することによる効果を調べ
た。

ＧＦ強化繊維シートのガラス繊維の糸目付けは３５０ｇ
／ｍ”であった。エポキシ樹脂の樹脂フィルムには、油
化シェル（株）製のエピコート−１００１及びエピコー
ト−８２８の２種を組み合わせて使用し、ナフテン酸コ
バルトにはハリマ化成（株）製のノーデックスＣ０−８
％（ミネラルターペン液にナフテン酸コバルトを８％分
散）を使用し、エピコート−１００１／エピコート−８
２８／ノーデックスＣ０−５％＝７３／７／２０（重量
比）に配合した樹脂液を調整し、これを目付１８ｇ／ｍ
”でコーティングしたものを用いた。

ＧＦ強化繊維シートのガラス繊維へのマトリクス樹脂の
含浸は、ＰＥＴフィルム上にマトリクス樹脂／ＧＦ強化
繊維シート／マトリクス樹脂／ＧＦ強化繊維シート／マ
トリクス樹脂の順に積層することにより行なった。マト
リクス樹脂の硬化条件は室温で８日間放置である。

室温硬化型マトリクス樹脂の不飽和ポリエステル系樹脂
は、不飽和ポリエステル樹脂（ｕｐ）とビニルエステル
樹脂（Ｖ　Ｅ）の２種とし、不飽和ポリエステル樹脂／
硬化剤には、昭和高分子リボラック１５０ＨＲＮ／カヤ
メツクＭ　（ＭＥＫＰＯ）（ＭＥＫＰＯ：不飽和ポリエ
ステル用硬化剤、メチルエチルケトンパーオキサイド）
を使用し、ビニルエステル樹脂／硬化剤には、昭和高分
子リポキシＲ−８０２／３２８Ｅ　（３２８Ｅ：化薬ア
クシー製、ビニルエステル樹脂用パーオキサイド系硬化
剤）を使用した。

比較のために、硬化促進剤非添加のエポキシ樹脂フィル
ムを接着剤層としてこの上にガラス繊維を設けたＧＦ強
化繊維シート（通常の強化繊維シ−ト）を作製し、その
ガラス繊維に通常通り硬化促進剤のナフテン酸コバルト
を配合のマトリクス樹脂を含浸して、そのマトリクス樹
脂の硬化特性を評価した。又通常の強化繊維シートのガ
ラス繊維にナフテン酸コバルトを配合しないマトリクス
樹脂を含浸した場合も調べた。

得られた結果を第１表に示す。

第１表に示されるように、本発明ＮＣＬ１〜２では、硬
化促進剤をマトリクス樹脂でなく接着剤層中に配合した
ので、マトリクス樹脂のポットライフが比較例虱５と同
様長く１０時間もあり、このためＧＦ強化繊維シート及
びマトリクス樹脂を積層することによる強化繊維へのマ
トリクス樹脂の含浸作業を、十分な時間をかけて行なう
ことができた。又マトリクス樹脂含浸後８日間の室温放
置をすることにより、残存スチレン量が２．３〜３．２
ｗｔ％とマトリクス樹脂が良好に硬化しており、通常通
りマトリクス樹脂自体に硬化促進剤を配合した比較例歯
、３〜４の場合（マトリクス樹脂の残存スチレン量が１
．７〜２．１Ｗ％）と遜色のない優れた硬化特性を示し
た。

これに対し比較例ＮＩＬ　３〜４では、マトリクス樹脂
の硬化特性が優れているものの、ポットライフが２０分
と短時間しかなく、マトリクス樹脂の硬化を考慮して早
急に含浸作業を行なう必要があった。比較例Ｎｏ、　５
では、マトリックス樹脂の取扱い性が良好であるものの
、接着剤層にもマトリクス樹脂にも硬化促進剤を配合し
ていないので、８日間の室温放置でも硬化させることは
できなかった。

以上から、支持体シート上に接着剤層を介して強化繊維
を設けた強化繊維シートを用い、構築物の補強現場で強
化繊維に室温硬化型マトリクス樹脂を含浸して、構築物
の補強に使用する際に、本発明の如（、マトリクス樹脂
に配合の硬化剤によるマトリクス樹脂の硬化を促進する
硬化促進剤を、上記接着剤層中に配合することにより、
マトリクス樹脂のポットライフを長くし、取扱い性を良
好にして補強することができることが判る。

１肛二皇１ 以上説明したように、本発明では、支持体シート上に接
着剤層を介して強化繊維を設けた強化繊維シートを用い
て構築物を補強するに際し、補強現場で強化繊維に含浸
させる室温硬化型マトリクス樹脂に配合の硬化剤による
該マトリクス樹脂の硬化を促進する硬化促進剤を、強化
繊維シートの接着剤層中に配合したので、室温硬化型マ
トリクス樹脂のポットライフを長くして取扱い性をよく
して、マトリクス樹脂を補強作業に供することができる
。

従って強化繊維にマトリクス樹脂を含浸させた強化繊維
シートを構築物の補強箇所の周囲に貼付けてそのまま放
置することにより、補強現場でのマトリクス樹脂の加熱
硬化という面倒な作業を行なうことなく、マトリクス樹
脂を硬化させて繊維強化プラスチックと為して、施行性
よく補強することができることに加えて、マトリクス樹
脂の取扱い性がよいことにより、補強作業の作業性を一
段と向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の強化繊維シートの一実施例を示す断
面図である。 第２図は、本発明の強化繊維シートの他の実施例を示す
斜視図である。 第３図は、本発明の強化繊維シートの更に他の実施例を
示す断面図である。 第４図は、本発明の構築物の補強方法の一実施例を示す
断面図である。 第５図は、本発明の構築物の補強方法の他の実施例を示
す断面図である。 第６図は、本発明の構築物の補強方法の更に他の実施例
を示す断面図である。 １　： ２　： ３　： ４． １５　： １６　： １７　： 強化繊維シー 支持体シート 接着剤層 ４ａ、４ｂ二強化繊維 補強箇所 ブライマー マトリクス樹脂 ト 第５図 第４ 第６図 手続補正書 平成 ３年 ３月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持体シート上に接着剤層を介して強化繊維を設け
   てなり、構築物の補強現場で前記強化繊維に室温硬化型
   マトリクス樹脂を含浸して、前記構築物の補強に使用さ
   れる強化繊維シートにおいて、前記マトリクス樹脂に配
   合の硬化剤による前記マトリクス樹脂の硬化を促進する
   硬化促進剤を、前記接着剤層中に配合したことを特徴と
   する強化繊維シート。２）前記室温硬化型マトリクス樹
   脂が前記硬化剤としてパーオキサイド系硬化剤を配合の
   不飽和ポリエステル系樹脂からなり、前記接着剤層がエ
   ポキシ樹脂からなり、前記硬化促進剤がコバルト系硬化
   促進剤からなる請求項１記載の強化繊維シート。 ３）支持体シート上に接着剤層を介して強化繊維を設け
   た強化繊維シートを、前記強化繊維に室温硬化型マトリ
   クス樹脂を含浸させた後、構築物の補強箇所の表面に貼
   付けるか、構築物の補強箇所の表面に、室温硬化型マト
   リクス樹脂を塗布した後に前記強化繊維シートを貼り付
   けて、前記強化繊維にマトリクス樹脂を含浸させるか、
   又は前記強化繊維シートを構築物の補強箇所の表面に貼
   付けた後、前記強化繊維に室温硬化型マトリクス樹脂を
   含浸させ、然る後に前記マトリクス樹脂を硬化させる構
   築物の補強方法において、前記マトリクス樹脂に配合の
   硬化剤による前記マトリクス樹脂の硬化を促進する硬化
   促進剤を、前記接着剤層中に配合したことを特徴とする
   構築物の補強方法。 ４）前記室温硬化型マトリクス樹脂が前記硬化剤として
   パーオキサイド系硬化剤を配合の不飽和ポリエステル系
   樹脂からなり、前記接着剤層がエポキシ樹脂からなり、
   前記硬化促進剤がコバルト系硬化促進剤からなる請求項
   ３記載の構築物の補強方法。