JPH04336242A

JPH04336242A - 繊維強化樹脂補強セメント系構造体

Info

Publication number: JPH04336242A
Application number: JP3135342A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishimura; 明西村; Kiyoshi Honma; 清本間; Ikuo Horibe; 郁夫堀部
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1992-11-24
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JP2965173B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、繊維強化樹脂補強セ
メント系構造体に関し、さらに詳しくは、繊維強化樹脂
層で補強された、コンクリートからなる橋の床版や橋脚
、モルタルからなる壁材等のセメント系構造体に関する
。

【０００２】

【従来の技術】最近、地震による橋の破壊、コンクリー
トの中性化による補強筋の錆の発生、急激な交通量の増
加に伴う橋の床版を補強している鉄筋の疲労やビルディ
ングの外壁の壁材のクラックによる落下など、セメント
系構造体の脆弱性や耐久性が社会問題となっている。も
っとも、新たな物に更新すれば良いわけだが、それでは
莫大な費用が必要となる。そこで、その対策として、通
常、例えば、橋の床版は、コンクリートからなる床版の
下面に補強材として鋼板を接着剤で接着する方法で補強
される。

【０００３】しかしながら、長期間経つとコンクリート
の床版がひび割れしてそこから水が浸透し、これが床版
と鋼板の接着面にまで到達すると、水の凍結による体積
膨脹により鋼板が床版から剥離し、この剥離部にさらに
水の浸透、凍結が繰り返されると鋼板の剥離面積が益々
大きくなり、補強効果が次第に無くなってくる。鋼板は
不透明なため水漏れ箇所を見付け出す事ができず、破壊
の危機にさらされていることに気付かない虞もある。従
来、ハンマーで鋼板を叩き、打撃音で剥離箇所を見付け
出す方法が採られているが、判断は人間が音の変化で感
知するので、熟練を要するばかりか、信頼性に欠け、剥
離部分を正確に把握することはできないという問題があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
述した問題を解決するために、セメント系構造体の十分
な補強を行いつつ、同時に構造体のひび割れ箇所、水漏
れ箇所や、補強材たるＦＲＰ層の剥離箇所などを容易に
かつ正確に見付け出すことができるセメント系構造体を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
繊維強化樹脂補強セメント系構造体は、セメント系材料
からなる構造体の外表面に、補強繊維基材を含む繊維強
化樹脂層が接着によって形成されたセメント系構造体で
あって、前記補強繊維基材は、炭素繊維糸条群と他の繊
維糸条群が、該補強繊維基材の少なくとも一部が前記他
の繊維糸条群のみから形成されるように配列された繊維
基材からなり、前記他の繊維糸条群は、繊維強化樹脂層
として成形されたときに該繊維強化樹脂層の前記他の繊
維糸条群部分が透明または半透明になる繊維糸条からな
る。

【０００６】本発明でいうセメント系構造体とは、モル
タルやコンクリートなどのセメント系材料からなる構造
体であって、建築・土木構造物や壁などに用いられる建
材等をいう。また、本発明のセメント系構造体は、その
外表面に補強繊維基材を含む繊維強化樹脂（ＦＲＰ）層
が接着によって形成されたＦＲＰ補強セメント系構造体
である。ＦＲＰ層は、補強繊維基材に樹脂を含浸させて
成形される。補強繊維基材は、単層でもよいが、セメン
ト系構造体補強の面からは、複数の補強繊維基材の積層
構成とすることが望ましい。

【０００７】本発明における補強繊維基材は、炭素繊維
糸条群と、炭素繊維以外の他の繊維糸条群からなり、両
繊維糸条群は、補強繊維基材の少なくとも一部が前記他
の繊維糸条群のみから形成されるように配列されている
。炭素繊維糸条群は、セメント系構造体の補強のために
配列される。他の繊維糸条群は、ＦＲＰ層に成形された
ときに、ＦＲＰ層の他の繊維糸条群部分が透明または半
透明になる繊維糸条からなることが必要である。

【０００８】本発明に使用する炭素繊維糸条は、ＰＡＮ
（ポリアクリルニトリル）系またはピッチ系の高弾性率
、高強度の炭素繊維からなる糸条である。糸条形態とし
ては、マルチフィラメント、モノフィラメントのいずれ
でもよいが、弾性率が２０×１０３　ｋｇ／ｍｍ２　以
上、引張強度が２５０ｋｇ／ｍｍ２　以上のマルチフィ
ラメントが好ましく、単糸３，０００〜３０，０００本
が収束して炭素繊維糸条を形成していることが好ましい
。

【０００９】本発明に使用する他の繊維糸条とは、ＦＲ
Ｐに成形したとき透明または半透明になる繊維糸条であ
り、必ずしもセメント系構造体の補強に寄与しなくても
よい。また、補強繊維基材に加工したとき、熱収縮率の
違いによる炭素繊維糸条の蛇行の発生を防ぐため、炭素
繊維糸条とほぼ熱収縮率が同じ繊維糸条が好ましく、そ
の様な糸条を構成する繊維としてはガラス繊維、ポリア
ラミド繊維、ビニロン繊維や液晶ポリエステル繊維等が
ある。また、ナイロン繊維やポリエステル繊維などの熱
可塑性繊維を熱処理して熱収縮率を小さくした繊維糸条
や、卷縮糸であってもよい。

【００１０】炭素繊維は、弾性率が高く強度も高いので
、弾性率の高いセメント系構造体の補強には少量でも効
果が有り、かつ耐アルカリ性や疲労特性に優れているの
で、セメント系構造体の補強には最適な繊維であるが、
繊維の色が黒く、不透明なので、補強箇所の全面を炭素
繊維強化樹脂で補強すると、鋼板で補強した場合と同様
、水漏れ箇所などを見付け出す事ができず、メインテナ
ンスが問題となる。したがって、ＦＲＰになった後も水
漏れ箇所などが肉眼観察で発見できるように、ＦＲＰ層
に透明または半透明のＦＲＰ部を設けておく必要がある
のである。

【００１１】このような構成を有する本発明の繊維強化
樹脂補強セメント系構造体は、たとえば図１，図２に示
すような構造を有する。図１，図２に示す実施態様では
、ＦＲＰ層は、複数の補強繊維基材の積層体を含む層に
構成されている。

【００１２】図１に示す態様では、セメント系構造体１
の下面に、積層された５枚の補強繊維基材３１　、３２
　、３３　、３４、３５　を含むＦＲＰ層２が接着によ
って形成されている。５枚の各補強繊維基材３１　、３
２　、３３　、３４　、３５　は、セメント系構造体の
長さ方向Ａにおいて帯状に、かつ幅方向Ｂにおいて間隔
をもたせて配列された炭素繊維糸条群４１　、４２　、
４３　、４４　、４５　と、これと交互配列をなす、炭
素繊維以外の他の繊維糸条群５１　、５２　、５３　、
５４　、５５　とからなり、炭素繊維糸条群部分同士お
よび他の繊維糸条群部分同士が互いに重なり合うように
各補強繊維基材が積層されている。そして、ＦＲＰ層に
成形したときに、他の繊維糸条群部分同士が互いに重な
り合った部分が、透明または半透明となるようになって
いる。

【００１３】図２に示す態様では、ＦＲＰ層１２を構成
する各補強繊維基材１３１　、１３２　、１３３　、１
３４　、１３５　の帯状炭素繊維糸条群１４１　、１４
２　、１４３　、１４４　、１４５　が、セメント系構
造体１の長さ方向Ａと幅方向Ｂの２方向に配列されてい
る。他の繊維糸条群１５１　、１５２　、１５３　、１
５４　、１５５　は、セメント系構造体１の長さ方向Ａ
のみに配列されているが、これも幅方向Ｂとの２方向に
配列されていてもよい。帯状の炭素繊維糸条群は間隔を
もたせて２方向に配列されているので、各炭素繊維糸条
群間に、角形の、他の繊維糸条群のみからなる部分が形
成され、各補強繊維基材の、上記他の繊維糸条群のみか
らなる部分同士が互いに重なり合うように積層されてい
る。

【００１４】上記した炭素繊維糸条と他の繊維糸条は、
予め繊維基材に加工したものを使用すると補強作業が簡
単となるので好ましい。たとえば、図１に示したＦＲＰ
層を成形するためには、図３に示すような一方向織物が
用いられる。図３の一方向織物は、炭素繊維糸条６を複
数本並行に配列してなる糸条群ａと、他の繊維からなる
糸条７を複数本並行に配列してなる糸条群ｂとを交互に
配列し、炭素繊維糸条と他の繊維糸条からなる経糸と、
補助糸としての緯糸８が交錯して、平組織している。な
お、他の繊維糸条群からなるＦＲＰ部を透明または半透
明にするために、緯糸もＦＲＰにしたとき透明または半
透明になるような繊維糸であることが好ましい。

【００１５】また、図２に示した、炭素繊維糸条群がセ
メント系構造体１の長さ方向と幅方向の２方向に配列し
たＦＲＰ層１２を設けるには、図３の一方向織物を長さ
方向と幅方向に交互に積層することによっても得られる
し、また、炭素繊維糸条群と他の繊維糸条群が交互に、
縦方向および横方向の２方向に配列した２方向織物を積
層することによっても得られる。

【００１６】本発明に用いる補強繊維基材においては、
炭素繊維糸条群からなる織物の部分と、他の繊維糸条群
からなる織物の部分とは、織物の厚さは必ずしも同じで
ある必要はなく、むしろ他の繊維糸条群からなる織物の
部分が、炭素繊維糸条群からなる織物の部分よりも薄い
方が、ＦＲＰ層にしたときにも他の繊維糸条群からなる
ＦＲＰ層部分が薄くなり水漏れ箇所などが発見しやすく
なるので好ましい。

【００１７】また、補強繊維基材の形態は織物に限定す
るものではなく、炭素繊維糸条を複数本並行に配列して
なる糸条群と、他の繊維糸条を複数本並行に配列してな
る糸条群を交互に配列し、これを接着剤が付着した糸で
接着させたり、ＦＲＰにしたとき透明または半透明にな
る繊維からなる薄い織物、不織布やマットを接着させた
りして形成したシート状の一方向基材でも良い。

【００１８】なお、本発明に使用する補強繊維基材の炭
素繊維は、セメント系構造体の補強を担うものであるか
らして、繊維基材全体の繊維に対して５０〜９０体積％
であることが好ましい。９０％以上になると、透明また
は半透明のＦＲＰ部の面積が小さくなり、水漏れ箇所な
どが発見し難くなるので好ましくない。また、水漏れ箇
所などを発見しやすくするため、他の繊維糸条群は、帯
状の１糸条群の幅が１０ｍｍ〜３００ｍｍ、より好まし
くは５０ｍｍ〜２５０ｍｍであることが好ましい。これ
よりも狭いと、補強繊維基材同士積層の際の互いの層の
ずれにより、透明または半透明のＦＲＰ部の面積が小さ
くなり、水漏れ箇所が発見し難くなる。

【００１９】本発明の繊維強化樹脂補強セメント系構造
体は、たとえば次のように作成することができる。まず
、補強繊維基材の積層に入る前の補修として、セメント
系構造体の補強箇所にひび割れが入っているような場合
、ひび割れ部にエポシキ樹脂系のパテを埋め込んで水漏
れを防止しておく。また、セメント系構造体の表面が凸
凹している場合、補強繊維基材はドレープ性があるので
若干の凸凹には沿うが、凸凹の程度が大きい場合グライ
ンダーでセメント系構造体の表面を削って平滑にし、ま
たＦＲＰ層との接着をより良くするために、エポシキ樹
脂系のプライマーを塗布する。

【００２０】補強されるセメント系構造体に、広幅の補
強繊維基材を必要枚数積層し、その周囲にブリーダを置
き、これらをバッグフイルムで覆い、ブリーダの外側に
配したシーリング材でセメント系構造体とバッグフイル
ムを接着させ、補強繊維基材とブリーダをフイルムでバ
ッグする。ブリーダの所に吸引口、補強繊維基材の所に
樹脂の導入口を取付け、吸引口から真空ポンプでバッグ
内を真空状態にしながら樹脂タンクから樹脂を供給し、
補強繊維基材に樹脂含浸させる。樹脂は補強繊維基材に
含浸しながら樹脂の導入口から吸引口へと流れ、補強繊
維基材の全面に樹脂が含浸される。この方法によると、
補強繊維基材を広幅の状態で使用できるので、補強のた
めの成形作業が簡単にできる。

【００２１】なお、ＦＲＰのマトリックスとなる樹脂と
して室温硬化型の熱硬化性樹脂を使用すれば、注入後そ
の状態で外気温に放置すれば樹脂が硬化するので、セメ
ント系構造体の補修作業が簡単になり好ましいが、必要
に応じ加熱硬化型の熱硬化性樹脂を使用し、ホットプレ
ート等で加熱硬化させることもできる。本発明に使用す
る熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂やフェノール樹脂等が挙げられるが、なかで
もエポキシ樹脂はセメント系構造体や炭素繊維との接着
が良いので好ましい。また、通常、セメント系構造体の
補修や補強には、樹脂の上部から下部への垂れ流れや、
含浸作業における樹脂の飛散防止のため、炭酸カルシウ
ムなどの不透明な充填材を入れて、粘度の高い樹脂が使
用され、補強繊維基材への樹脂含浸を悪くしているが、
上記の方法では、不透明な充填材を用いる必要は無く、
比較的透明な３〜２０ポイズの低粘度樹脂で成形が可能
である。樹脂の粘度が低いので、補強繊維基材への樹脂
含浸も良くなる。

【００２２】なお、真空バッグによってマトリックス樹
脂の硬化後バッグフイルムを剥がし、ＦＲＰ層の表面に
ウレタン系の塗料やアクリル系の塗料で表面塗装するこ
ともできるが、バッグフイルムを剥がさず残しておくこ
とによって、紫外線によるマトリックス樹脂の劣化を防
ぐことができ、また装飾効果を持たせることも可能にな
る。このような方法は、風雨による劣化のみならず、紫
外線による劣化も少ないので好ましい。また、炭素繊維
の色は、黒でありこれはＦＲＰにした後にも変わらない
。従って、補修後の橋等の色が黒になり、不快感を与え
るおそれのある場合には、フイルムをコンクリートと同
系色である灰色にすると、不快感を軽減できる。また必
要に応じ、種々の色のフイルムを使用することにより、
アメニティ感を向上させることも可能となる。

【００２３】本発明の繊維強化樹脂補強セメント系構造
体は、上述した以外にも様々な形態を採ることができる
。たとえば、水漏れ箇所などをより発見しやすくするた
め、他の繊維糸条群からなるＦＲＰ部に直径５〜１０ｍ
ｍ程度の、ＦＲＰ部を貫通しセメント系構造体に到達す
る穴を開けておいても良い。他の繊維糸条群からなるＦ
ＲＰ部は基本的には補強を担うものでないから、穴を開
けることによって、ＦＲＰ層の補強効果が低下する心配
はほとんどない。また、他の繊維糸条群からなるＦＲＰ
層の落下防止のため、セメント系構造体とボルトによる
締結を合わせ行ってもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の繊維強化樹脂補強セメント系構
造体によるときは、セメント系構造体に、炭素繊維糸条
群と他の繊維糸条群からなる補強繊維基材を含むＦＲＰ
層を接着によって形成し、そのＦＲＰ層に他の繊維糸条
群のみを有する透明または半透明の部分を形成したので
、炭素繊維糸条群を有するＦＲＰ層によるセメント系構
造体の補強を達成しつつ、同時に、上記透明または半透
明ＦＲＰ部を介して長年の使用によるセメント系構造体
のひび割れ箇所、水漏れ箇所や、補強材たるＦＲＰ層の
剥離箇所などを容易にかつ正確に発見することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る繊維強化樹脂補強セ
メント系構造体の斜視図である。

【図２】本発明の他の実施態様に係る繊維強化樹脂補強
セメント系構造体の斜視図である。

【図３】本発明における補強繊維基材の一例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１　　セメント系構造体２、１２　　繊維強化樹脂（ＦＲＰ）層３１　、３２　
、３３　、３４　、３５　、１３１　、１３２　、１３
３　、１３４、１３５補強繊維基材４１　、４２　、４３　、４４　、４５　、１４１　、
１４２　、１４３　、１４４、１４５炭素繊維糸条群５１　、５２　、５３　、５４　、５５　、１５１　、
１５２　、１５３　、１５４、１５５　他の繊維糸条群６　　炭素繊維糸条７　　他の繊維糸条８　　補助糸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　セメント系材料からなる構造体の外表
面に、補強繊維基材を含む繊維強化樹脂層が接着によっ
て形成されたセメント系構造体であって、前記補強繊維
基材は、炭素繊維糸条群と他の繊維糸条群が、該補強繊
維基材の少なくとも一部が前記他の繊維糸条群のみから
形成されるように配列された繊維基材からなり、前記他
の繊維糸条群は、繊維強化樹脂層として成形されたとき
に該繊維強化樹脂層の前記他の繊維糸条群部分が透明ま
たは半透明になる繊維糸条からなることを特徴とする繊
維強化樹脂補強セメント系構造体。
【請求項２】　　前記繊維強化樹脂層が、複数の前記補
強繊維基材の積層体を含み、各補強繊維基材は、炭素繊
維糸条群と前記他の繊維糸条群とが交互に配列された繊
維基材からなり、前記補強繊維基材の積層体は、各補強
繊維基材の前記他の繊維糸条群部分同士が互いに重なり
合うように積層されている請求項１の繊維強化樹脂補強
セメント系構造体。