JPH10246000A - 構造物の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】柱の側面や壁面等に対して接着剤の強制含浸作
業を行う場合、作業者に無理な体勢を強いることとな
り、作業性が劣るという問題がある。また、柱の側面や
壁面等に貼設された集束繊維シートにはエポキシ樹脂接
着剤が含浸し難いために強制含浸作業により多くの手間
が必要となるだけでなく、被補強面の隅々にまで手が届
き難いために集束繊維シートに接着剤を均一に含浸させ
ることが困難になる。さらに、接着剤の含浸状況が目視
により確認し難いといった問題がある。 【解決手段】 集束繊維シートＳを平坦な作業面に載
せ、おもてとなる一方の面から接着剤を含浸させた後、
この集束繊維シートＳを被補強面に貼り付け、さらにそ
の表面に接着剤を塗布する構造物の補強方法を採用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強化繊維の素線を
平面状に集束して構成される集束繊維シートを構造物の
被補強面に貼設することで当該構造物の補強を図る構造
物の補強方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維やアラミド繊維等の強化繊維
は、高い引張り強度を有するだけでなく軽量で、しかも
腐食の問題がないという特徴を活かしてプレストレスコ
ンクリート構造物の緊張材としての利用や、強化繊維の
撚り線を鉄筋の代替品として塩害劣化を受けやすい構造
物への利用が検討されている。

【０００３】また既に、これら強化繊維を柱や橋脚、ト
ンネル等のコンクリート構造物に対する補強材として利
用する方法が確立されている。この補強方法は、コンク
リート構造物の被補強面に炭素繊維やアラミド繊維等の
強化繊維をエポキシ樹脂で集束させた集束繊維シートを
エポキシ樹脂接着剤を用いて１層または多層に接着し、
硬化させることでコンクリート構造物の曲げ耐力や疲労
寿命、変形靱性の向上を図るというものである。このと
き使用するエポキシ樹脂接着剤には、例えばビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂主剤と硬化剤とからなる二液性の
エポキシ樹脂接着剤が使用されている。

【０００４】ところで、集束繊維シートを使用した従来
の補強方法では、構造物の被補強面にエポキシ樹脂接着
剤を塗布し、その塗布面に集束繊維シートを貼設した
後、この集束繊維シートの上からさらにエポキシ樹脂接
着剤を塗布するといった作業を行っている。上記のよう
な作業を行う場合には、集束繊維シートをヘラで繰り返
ししごくなどしてエポキシ樹脂接着剤を強制的に含浸さ
せる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、柱の側
面や壁面等に補強を施す場合には、これら切り立った被
補強面に対してヘラでしごくなどの強制含浸作業を行わ
なければならず、作業者に無理な体勢を強いることとな
る。さらに、切り立った被補強面に貼設された集束繊維
シートに対してはエポキシ樹脂接着剤が含浸し難いため
に強制含浸作業により多くの手間が必要となるだけでな
く、被補強面の隅々にまで手が届き難いために集束繊維
シートに接着剤を均一に含浸させることが困難になる。
加えて、接着剤の含浸状況が目視により確認し難いとい
った問題がある。

【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、集束繊維シートを構造物の表面に貼設すること
でその補強を図るに際し、接着剤の集束繊維シートへの
含浸作業を簡単に行えるようにして補強工事における作
業性を向上させ、工期を短縮することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような補強方法を採用する。ま
ず、集束繊維シートを平坦な作業面に載せ、上面となる
一方の面から接着剤をシートの内部に含浸させた後、集
束繊維シートを被補強面に貼り付ける。そして、この集
束繊維シートの表面からさらに接着剤を塗布してシート
に内部に含浸させる。上記の補強方法によれば、先んじ
て集束繊維シートの内部に接着剤を含浸させることで、
従来行われていた柱の側面や壁面といった被補強面への
強制含浸作業を省略することが可能となる。

【０００８】集束繊維シートの内部への含浸作業は、例
えば平坦な作業面を有する専用の作業台を用意し、その
上に集束繊維シートを敷き、ローラーブラシ等を使用し
て上面となる一方の面から接着剤をシートの内部に含浸
させるとよい。また、集束繊維シートはあらかじめ被補
強面の形状に合わせて裁断しておくことが望ましい。

【０００９】接着剤には２液性のエポキシ樹脂接着剤を
使用するのが通常であるが、それ以外に、強化繊維を集
束させているエポキシ樹脂を除去すると同時に集束繊維
シートに浸透する含浸用組成物と、この含浸用組成物と
置換して硬化する接着用組成物とが混練された集束繊維
シート接着用組成物を使用してもよい。この集束繊維シ
ート接着用組成物を使用すれば、集束繊維シートへの接
着剤の含浸性が格段に高まるだけでなく、強化繊維を集
束しているエポキシ樹脂が除去されることで集束繊維シ
ートを柔らかくして被補強面に貼設し易くすることがで
きる。

【００１０】前記接着剤を構成する含浸用組成物と接着
用組成物とを別々の状態で使用するものとし、集束繊維
シートに含浸用組成物をシートの内部に含浸させたうえ
で被補強面に貼り付けた後、この集束繊維シートの表面
に接着用組成物を塗布して含浸させるようにしてもよ
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る構造物の補強方法の
第１の実施形態を図１ないし図３に示して説明する。ま
ず、補強に用いる集束繊維シート、この集束繊維シート
を補強すべき対象物に接着するための接着剤および補強
を図る対象物について説明する。

【００１２】〈集束繊維シート〉図１に示す実施形態の
集束繊維シート（以下は単にシートと称する）Ｓは、炭
素繊維やアラミド繊維等、強化繊維の素線を同一方向に
向けて密に並べ、エポキシ樹脂を付着または含浸させて
平面状とした強化繊維の束１と、網状の基盤クロス２
と、離型紙３とを重ね合わせて接着したもので、施工の
際には補強を施すコンクリート構造物、例えば柱の表面
を被補強面の形状に合わせて適切な形状に裁断して使用
される。

【００１３】〈接着剤〉接着剤には、強化繊維を集束さ
せているエポキシ樹脂を除去すると同時に集束繊維シー
トに浸透する含浸用組成物と、この含浸用組成物と置換
して硬化する接着用組成物とが混練された集束繊維シー
ト接着用組成物を使用する。この集束繊維シート接着用
組成物は、エポキシ樹脂主剤および硬化剤の他に必須成
分としてエポキシ樹脂を除去する含浸用組成物としての
ビニルモノマーが含有されたものであり、ビニルモノマ
ーを含むエポキシ樹脂主剤と硬化剤とを分けた２液混合
型として使用直前に両者を混練して使用する。

【００１４】〈補強対象物〉上記の組成物を用いてシー
トを接着する補強対象物としては、コンクリート面、金
属面、ＰＲＰ面、セラミックス面、プラスチックス面な
どが挙げられる。特に重要な対象物は、（ａ）橋脚、橋
梁の床版、桁、高欄または張出し部、（ｂ）建物の柱、
梁、床版、（ｃ）トンネル、（ｄ）水路、共同溝、
（ｅ）煙突、電柱、等のコンクリート構造物である。

【００１５】次に、補強対象物としてコンクリート製の
柱にシートを接着して補強を図る場合の施工手順を以下
に示す。

【００１６】［１．施工条件の確認］補強工事は、
（１）雨天、および（２）強風時を避け、（３）気温５
℃以上、（４）湿度８５％以下、等の各条件をすべて満
たす日に実施するのが望ましい。これらの条件は、次の
ような施工上の問題を未然に防ぐために設けるものであ
る。・被補強面とプライマーとの間、プライマーと接着
剤との間、先に塗布した接着剤と後から塗布した接着剤
との間に層間剥離が生じる。これは施工面に水分が付着
した場合に起こりうる。・貼り付け作業中にシートがシ
ワになったり、折れ目が付いたりする。これはシートが
薄く柔軟であるために貼り付け作業中に風にあおられる
ことによって起こりうる。理想的には上記の各条件を満
たす状況であっても補強を図る構造物には風養生を施す
ことが望ましい。

【００１７】［２．被補強面素地調整］被補強面に対し
て墨出しを行い、補強を実施しない部分との境界にはマ
スキング養生を行う。被補強面に付着した油等の汚れを
サンドプラスト、高圧水噴射等により洗浄する。水洗浄
は施工当日の数日前に行うものとし、その後十分に乾燥
させて被補強面に水分が残らないようにする。被補強面
にサンダーがけしてケレンを行う。例えば、図２に示す
ように柱が捨て型枠で構築されていた場合、型枠どうし
の合わせ目にはズレが生じている（図中Ａの部分）こと
があるので、この目違いを少なくとも１ｍｍ以下に修正
する。また、クラックは樹脂注入して埋め（図中Ｂの部
分）、欠損部はポリマーセメントモルタルで補修し（図
中Ｃの部分）、柱のコーナーは滑らかな曲面となるよう
に面取りする（図中Ｄの部分）。

【００１８】［３．プライマー塗布］プライマーをロー
ラーブラシを使用して被補強面に均一に塗布する。プラ
イマーとしては例えばエポキシ樹脂を材料とするものを
使用する。

【００１９】［４．不陸部修正］被補強面をエポキシパ
テで全面にわたって平滑にならす。このパテ処理は被補
強面にできたピンホール部や不陸部が埋ってなくなるま
で何回でも行う。パテ処理後は被補強面を全面にわたっ
て再度軽くサンダーがけしてケレンを行う。

【００２０】［５．被補強面への接着剤塗布］素地調整
の済んだ被補強面に、接着剤を浸したローラーブラシを
使用して接着剤を塗布する。ところで、接着剤は２液混
合型であるため各工程において使用する分量をその都度
混練して作成することが望ましい。

【００２１】［６．シートへの接着剤含浸］シートを被
補強面の割り付け寸法に合わせて裁断する。通常、シー
トは帯状に加工され、ロールされた状態にあるので、柱
であればこれを周方向の長さよりもやや長く切断し、周
方向に巻き付けるようにして貼設する。裁断したシート
を施工現場に隣接して設置した平坦な作業台の上に敷
き、接着剤を浸したローラーブラシを使用して接着剤を
シートにその上面から均一に含浸させる。

【００２２】［７．シートの貼設］接着剤の塗布作業
後、約１０分程度の間にシートの内部への含浸状況の確
認および不足分の充填を行ったうえで、シートを被補強
面に貼り付ける。シートは接着剤がその内部にまで含浸
されたことでより柔軟になっているので、割り付け寸法
が大きい場合には複数の人数でシートに撚れや折り目が
付かないように丁寧に扱いながら被補強面に貼り付け
る。このとき、図３に示すように、１枚のシートについ
て強化繊維の配設方向の両端のラップ長は１０ｃｍ程度
とするが（図中Ｉの部分）、個々のシートについて強化
繊維の配設方法に交叉する方向には必ずしもラップさせ
る必要はなく、多少の間隔を空けるようにしてもよい
（図中ＩＩの部分）。貼り付けたシートを離型紙の上か
らゴムベラでしごき、被補強面とシートとを密着させる
と同時にこれらの間にできた空気の泡をシートの端に寄
せるようにして脱泡を行う。

【００２３】［８．貼設後のシートへの接着剤塗布］シ
ートから離型紙を剥がし取り、この離型紙の下に隠れて
いた基盤クロスの上からシートの表面に先と同様にロー
ラーブラシを使用して接着剤を塗布する。

【００２４】［９．脱泡処理］シートの表面を直接ゴム
ベラでしごき、塗布した接着剤の含浸を促すとともに再
度脱泡を行う。

【００２５】［１０．貼設後のシートへの接着剤含浸
（仕上げ）］仕上げとして、シートの表面に先と同様に
ローラーブラシを使用して再々度接着剤を塗布する。

【００２６】［１１．養生］シートの表面ににじみ出た
接着剤が乾燥するまで時間をおいて養生する。養生期間
中はシートの表面にゴミが付着しないよう対策を講じて
おく。

【００２７】以上の工程を実施して被補強面にシートを
貼設してその補強を図る。シートを２プライ以上積層さ
せる場合には、上記の工程のうち、［６．シートへの接
着剤含浸］から［１１．養生］までの工程を所望の積層
数に等しい回数繰り返し実施する。この場合、養生期間
については、接着剤の乾燥状態を目安としてシートの表
面を指で触っても接着剤が指につかない程度になるまで
時間を経過させることが望ましい。

【００２８】上記のようにしてコンクリート製の柱に対
して補強を図れば、以下のような効果が得られる。シー
トへの接着剤の含浸作業を施工現場に隣接して設置した
作業台で先に行っておき、接着剤が含浸されたシートを
被補強面に貼設するので、作業者に無理な体勢での作業
を強いることがない。また、シートを作業台の上に敷
き、接着剤をシートの表面に上方から含浸させることで
接着剤の含浸性が高まるので、含浸作業を円滑に行うこ
とができる。さらに、上方から含浸作業を行うので、シ
ートの上面から内部の隅々に致るまで接着剤を均一に含
浸させることができ、しかもシートへの接着剤の含浸状
況を目視により確認することも容易くなる。これらのこ
とから、接着剤の集束繊維シートへの含浸作業が簡単に
行えるようになるので、補強工事における作業性を向上
させて工期の短縮を図ることができる。

【００２９】ところで、上記第１の実施形態において
は、接着剤として集束繊維シート接着用組成物を使用し
たが、この接着剤を構成する成分であるエポキシ樹脂を
除去すると同時に集束繊維シートに浸透するビニルモノ
マーを主とした含浸用組成物と、この含浸用組成物と置
換して硬化するエポキシ樹脂主剤と硬化剤とが混練され
た接着用組成物とを別々の状態で使用して柱の補強を図
ることも可能である。そこで、本発明に係る構造物の補
強方法の第２の実施形態としてその施工手順の概要を以
下に示す。

【００３０】［１．施工条件の確認］から［４．不陸部
修正］までの工程は上記の実施形態と全く同じである。
［５．被補強面への接着剤塗布］の工程を実施する際、
接着剤に代えて接着用組成物を使用する。［６．シート
への接着剤含浸］の工程を実施する際、接着剤に代えて
含浸用組成物を使用する。［７．シートの貼設］を経て
［８．シートへの接着剤含浸］の工程を実施する際、接
着剤に代えて接着用組成物を使用する。［９．脱泡処
理］を経て［１０．シートへの接着剤含浸（仕上げ）］
の工程を実施する際にも、接着剤に代えて接着用組成物
を使用する。

【００３１】そもそも接着用組成物は、被補強面や基盤
クロス面の凹凸を埋めるべくある程度の厚みをもって施
工することが望ましいため、高い粘性を備えるものが適
している。また、含浸用組成物は、強化繊維の微細な間
隙に浸透させるため、低い粘性を備えるものが適してい
る。

【００３２】そこで、上記のように含浸用組成物と接着
用組成物とを別々の状態で使用するようにすれば、接着
用組成物の粘性を高くし、含浸用組成物の粘性を低くす
ることが可能である。これにより、先にも述べたように
接着用組成物によって被補強面や基盤クロス面の凹凸を
より平滑に埋めることができ、しかも含浸用組成物をシ
ートにすばやく含浸させることができるようになり、補
強工事の精度が向上するとともに作業性が向上して工期
の短縮が可能になる。

【００３３】それだけでなく、接着用組成物の粘性を高
めることで接着力が高まるため、より厚手のシートを使
用することが可能になる。これは、同じ強度を持たせる
場合でもシートの積層数を少なくすることを可能にする
ものであり、積層にかかる工数を削減して工期を短縮す
ることができる。

【００３４】なお、上記第１、第２の実施形態ではコン
クリート製の柱に補強を施す場合について説明してきた
が、本発明の補強方法は、先にも述べたように、その他
あらゆる構造物を補強するのに好適な技術である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構造物の
補強方法によれば、集束繊維シートへの接着剤の含浸作
業を、被補強面でなく作業が楽に行える場所で先に行っ
ておき、接着剤が含浸された集束繊維シートを被補強面
に貼設するので、作業者に無理な体勢での作業を強いる
ことがない。また、集束繊維シートを平坦な作業台の上
に敷き、接着剤を集束繊維シートの表面に含浸させるこ
とで接着剤の含浸性が高まるので、含浸作業を円滑に行
うことができる。さらに、集束繊維シートの隅々にまで
接着剤を含浸させることができ、集束繊維シートへの接
着剤の含浸状況を目視により確認することも容易くな
る。以上のように、接着剤の集束繊維シートへの含浸作
業が簡単に行えるようになり、補強工事における作業性
を向上させて工期の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る構造物の補強に用いる集束繊維
シートの一実施形態を示す分解斜視図である。

【図２】 本発明に係る構造物の補強方法の一実施形態
を示す図であって、補強を図るコンクリート製の柱を示
す断面図である。

【図３】 同じく、集束繊維シートが貼設される柱を示
す斜視図である。

【符号の説明】 Ｓ 集束繊維シート １ 集束繊維の束 ２ 基盤クロス ３ 離型紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 敏也 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 沢出 稔 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 大井川 幸彦 神奈川県横浜市神奈川区星野町１番地 ア ルファ工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強化繊維の素線を平面状に集束した集束
   繊維シートを構造物の被補強面に貼設することで補強を
   図る構造物の補強方法であって、 前記集束繊維シートの上面から接着剤をシートの内部に
   含浸させたうえで前記被補強面に貼り付け、さらにその
   表面に接着剤を塗布してシート内部に含浸させることを
   特徴とする構造物の補強方法。