JPH02227220A - 繊維強化プラスチック板を用いた構築物の補強方法 - 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】 本発明は、鋼板製タンク、コンクリート製タンクの天井
板、側板等の補強や、コンクリート構造物の梁、床版、
その他種々の構築物の補強に使用することができる構築
物補強用繊維強化プラスチック板に関する。

支え立上ｊ 鋼板製タンク、コンクリート製タンクの天井板、側板、
コンクリート構造物の梁、床版、その他種々の構築物は
、永年の使用と共に腐食やりラック等により劣化し、曲
げ応力等の作用により強度が低下するため、補強の必要
が生じる。

従来、このような構築物の補強、例えばコンクリート構
造物の床版（コンクリートスラブ）が劣化により強度低
下を生じた場合にその補強は、補強材料として鉄板を使
用して、該鉄板をアンカーボルト等で補強箇所に固定す
る方法が採られていた。また鋼板製タンクの側板の補強
は、鉄板を溶接等で取り付ける方法が一般的である。し
かし、鉄板を補強材料としたのでは補強材料の重量が大
となるため、大面積の補強作業は補強材ネ４の取り扱い
上から困難になり、又補強箇所によっては補強材料の増
り付は作業自体が不可能か、極めて困難なことが多く、
作業効率が悪い。

このような問題を解決するべく１重量が極めて軽量で、
補強箇所の表面への取付け、固定方法も容易であり、且
つ引張強度及び弾性率等に優れている繊維強化プラスチ
ック板を補強材料として使用する方法が提案されている
。

が 上記のａｍ強化プラスチック板は１例えば炭素繊維など
の強化繊維とマトリクス樹脂とからなるプリプレグを積
層、硬化してなっている。このような繊維強化プラスチ
ック板によれば、好適にコンクリートスラブ、更には種
々の構築物の補強。

強化をすることが可能になり、又使用される材料が極め
て軽量であるので、その取り扱いも容易で作業効率も向
上するという種々の利点を有している。

繊維強化プラスチック板による例えばコンクリートスラ
ブの補強は、第４図に示されるように、コンクリートス
ラブｌの補強すべき箇所の表面２に接着剤３を直接又は
プライマーを介して塗布し、その後繊維強化プラスチッ
ク板４を接着剤３上からコンクリートスラブｌの表面２
に押圧して、貼り付けることにより行なわれる。

このとき、コンクリートスラブｌの表面２上の接着剤３
と繊維強化プラスチック板４との間に空気が挟さみ込ま
れて空隙部５が生じると、繊維強化プラスチ−２り板４
による補強効果を低減させるので、接着剤３と繊維強化
プラスチック板４との間にできるだけ空気が挟み込まれ
ることがないようにして、繊維強化プラスチック板４を
貼り付けている。しかしながら、成る程度広い面積をも
ったｍ維強化プラスチック板４を貼り付けることから、
接着剤３と繊維強化プラスチック板４との間に空気が挟
さみ込まれないようにすることは難しく、挟さみ込まれ
た空気による空隙部５が生じることが多い、この挟さみ
込まれた空気による空隙部５の発生は、使用する繊維強
化プラスチック板４が大きくなればなるほど著しくなる
。またコンクリートスラブｌの表面２に凹凸がある場合
、その影響を無くすためにコンクリートスラブｌの表面
２に接着剤３を厚く塗布することがあるが、接着剤３が
厚くても接着剤３と繊維強化プラスチック板４との間に
空気が挟さみ込まれないようにするのが難しいのは同じ
で、同様に挟み込まれた空気による空隙部５が生じる。

また逆に接着剤３を多く塗布し過ぎて、接着剤３が過度
に厚くなったり局部的に接着剤３が集まることによる繊
維強化プラスチック板４の膨れが生じる。

このようなことから、従来は繊維強化プラスチック板４
による補強効果を十分に発揮させることができなかった
。

従って、本発明の目的は、鋼板製タンク、コンクリート
製タンクの天井板、側板等、あるいはコンクリート構造
物の梁、床版、その他種々の構築物の補強すべき箇所の
表面上に塗布した接着剤と繊維強化プラスチック板との
間に空気が挟み込まれても、その挟み込まれた空気が残
存するのを容易に防止して、空隙部を発生させることな
く又余分な接着剤を容易に排出して、繊維強化プラスチ
ック板を構築物に貼り付け、繊維強化プラスチック板に
よる補強効果を十分に発揮させて構築物を補強すること
ができるようにした。構築物補強用繊維強化プラスチッ
ク板およびその製造方法を提供することにある。

ための 上記品目的は本発明に係る構築物補強用繊維強化プラス
チック板およびその製造方法にて達成される。

要約すれば本発明は、強化繊維とマトリクス樹脂とから
なるプリプレグを積層、硬化してなり、且つ、その厚み
方向に貫通する複数個の貫通穴を有することを特徴とす
る構築物補強用繊維強化プラスチック板、並びに、強化
繊維とマトリクス樹脂とからなるプリプレグを８＆層し
て、前記積層したプリプレグにその厚み方向に貫通する
複数個の貫通穴を開孔した後、前記貫通穴を軟質の充填
材料で塞いで前記８１磨したプリプレグを加熱、硬化し
、然る後に前記貫通穴を塞いだ充填材料を除去すること
を特徴とする構築物補強用繊維強化プラスチック板の製
造方法、及び、強化繊維とマトリクス樹脂とからなるプ
リプレグの複ａ箇所に強化ｍ維の非配置部分を設けるよ
うにして前記プリプレグを作製し、そして前記複数箇所
の強化繊維の非配置部分を重ねて前記プリプレグをａＢ
して前記積層したプリプレグを加熱、硬化し、然る後に
前記複数箇所の強化繊維の非配置部分にその厚み方向に
貫通する貫通穴を開孔したことを特徴とする構築物補強
用繊維強化プラスチック板の製造方法である。

本発明の繊維強化プラスチック板は、通常通りプリプレ
グを作製して積層し、未硬化状態で貫通穴を開孔するか
又は加熱硬化したのち貫通穴を開孔することによって得
たものでもよいが１本発明の製造方法によれば、いずれ
も強化繊維を切断することのない貫通穴を有する繊維強
化プラスチック板を製造することができる。

笈１遺 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は１本発明の構築物補強用繊維強化プラスチック
板の一実施例を示す斜視図である。第１図に示すように
１本発明の構築物補強用繊維強化プラスチック板６は、
強化繊維とマトリクス樹脂とからなるプリプレグ７を積
層、硬化してなり、１つその厚み方向に貫通する複数個
の貫通穴８を有している。この貫通穴８は構築物の補強
すべき箇所の表面上に繊維強化プラスチック板６を貼り
付ける際に、その表面上に塗布した接着剤と繊維強化プ
ラスチック板６との間に挟み込んだ空気又は余分な接着
剤を外部に排出するためのもの、更には、空気の排出が
不完全な場合はこの貫通穴８から接着剤を注入、充填し
て空気を排出するためのもので、繊維強化プラスチック
板６に例えば直径３〜ｌ　Ｏｍ　ｍの大きさで１００〜
２００ｍｍの間隔にて設けられる。

このような貫通穴８を有する繊維強化プラスチック板６
は、未発＃Ｉ製造方法の−っの態様によれば、プリプレ
グ７を未硬化の状態（即ち、軟質状態）に作製して積層
し、そして貫通穴８を開孔して硬化することにより製造
される。

先ず、強化繊１１（ここで言う強化繊維とはガラス繊維
、アラミド繊維、炭素繊維（黒鉛繊維をも含む）である
）と、マトリクス樹脂の熱硬化性樹Ｊｌ又は熱可塑性樹
脂とを使用して、未硬化のプリプレグ７を作製する。

強化ａＳとして炭素繊維を用いた場合について説明する
と、炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ、％
炭素繊維等任意の市販の炭素繊維を使用することができ
るが、好ましくは引張強度２．０ＧＰａ以上、弾性率２
００ＧＰａ以上とされる高強度高弾性率の炭素繊維が使
用される。

般に、直径７〜１２μｍ程度のフィラメントを３０００
〜２４０００本集東合糸することにより形成された炭素
繊維が使用される。

マトリクス樹脂を構成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、ポリウレタン樹脂
、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂等が使用可
能であり、更に硬化温度が１３０〜１８０℃となるよう
に硬化剤その他の付与剤、例えば可撓性付与剤等が適当
に選択される。従って、好ましい一例を挙げれば、熱硬
化性樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましく、使用可能な
エポキシ樹脂としては、例えば、（１）グリシジルエー
テル系エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｓ系エポ
キシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェ
ノールＡ系エポキシ樹Ｉｔ）ｉ）：（２）環式脂肪族エ
ポキシ樹脂：　（３）グリシジルエステル系エポキシ樹
脂；　（４）グリシジルアミン系エポキシ樹脂；　（５
）複素環式エポキシ樹脂：その他種々のエポキシ樹脂か
ら選択される１種又は複数種が使用され、特に、ビスフ
ェノールＡ、Ｆ及びＳ系グリシジルアミン系エポキシ樹
脂が好適に使用される。又、硬化剤としてはジアミノジ
フェニルスルフォン（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメ
タン（ＤＤＭ）等が好適に使用される。

マトリクス樹脂を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリ
アセタール樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリスチロール樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化
ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
アクリル樹脂等が好適である。

未硬化のプリプレグ７は通常の態様にて製造するが、簡
単に説明すると、所定の幅を有した、連続的に供給され
る下フィルムに長繊維の炭素繊維を連続的に供給すると
共に、マトリクス樹脂として例えば熱硬化性樹脂を炭素
繊維へと供給し、該炭素繊維にロール等を使用して加圧
加熱含浸させ、所定厚さ１通常０’、０５〜０．３ｍｍ
とし、未硬化の状態でＬカバーフィルムにて挟持して巻
き取りロールに巻き取ることにより製造する。使用され
る炭素繊維の物性、使用量及び配列態様、更にはマトリ
クス樹脂に対する含浸率を変えることにより、又使用さ
れるマトリクス樹脂の配合割合、つまり特性を種々に変
えることにより種々の引張強度、引張弾性率、更には靭
性を提供するプリプレグ７が作製される。

次いで、このようにして製造された未硬化のプリプレグ
７を積層して、その厚み方向に貫通する複数個の貫通穴
８を開孔する。この場合、プリプレグ７は、構築物の補
強箇所に要求される強度、その他の特性に応じて同じ特
性を有したもの、又は異なる特性を有したものが複数枚
積層される。

ｒｔ通六８は所望の径となるように針棒等を突き刺して
、積層したプリプレグ７に開孔する。このときプリプレ
グ７は未硬化なので炭素繊維が＃き得、針棒等を突き刺
しても炭素繊維を切断せずに貫通穴８を開孔することが
できる。

このようにして積層したプリプレグ７に貫通穴８を開孔
したら６次いで貫通穴８に軟質の充填材料１例えばパテ
、シーラントなどの粘度質材料優品めて、貫通穴８を塞
いだのち、積層したプリプレグ７を温度１３０−１８０
℃で加熱、硬化する。そして貫通穴８に詰めた粘度質材
料を除去すれば１貫通穴８を有する繊維強化プラスチッ
ク板６が得られる。なお、貫通穴８を塞ぐ軟質の充填材
料としては、木片、樹脂片１石膏、鉛片等の比較的柔ら
かい材料も用いることができる。

貫通穴８を有する繊維強化プラスチック板６は、本発明
製造方法の別の一つの態様によれば、プリプレグ７を作
製してプリプレグ７をｌｉＬ層、硬化したのち１貫通穴
８を開孔することによっても製造することができる。

本製造方法では、先ず、プリプレグ７を上述した製造方
法に準じた方法で半硬化の状態に作製する。その際、半
硬化のプリプレグ７は、第２図に示すように、複数箇所
に炭素繊維９の非配置部分１０を設けるようにして作製
する０次いで、複数箇所の炭素繊維９の非配置部分１０
同士を重ねてプリプレグ７を積層して、積層したプリプ
レグ７を温度１３０−１８０℃で加熱、硬化する。この
ようにして積層したプリプレグ７が硬化したら。

１−記複数箇所の炭素ｍ維９の非配置部分ｌＯにその厚
み方向に貫通穴８をプレス等で開孔すればよい、炭素縁
ｆｉ９をνＪ断することなく貫通穴８を開孔することが
できる。かくして貫通穴８を有する炭素繊維強化プラス
チック板６が得られる。

以４二の製造方法では、繊維強化プラスチック板６とし
て、強化繊維を切断することのない貫通穴８を有する場
合について示したが、補強の目的、程度等によっては、
繊維強化プラスチック板６は１強化繊維を切断した貫通
穴８を有してもよく、従ってその場合には１通常通りプ
リプレグ７を作製して積層し、未硬化状態で貫通穴８を
開孔するか、又は加熱硬化して繊維強化プラスチック板
６としたのち、貫通穴８を開孔すればよい。

次に、本発明に係る炭素繊維強化プラスチック板を使用
した構築物の補強方法を説明する。

第３図を参照すると、コンクリートスラブｌの補強箇所
の下側の表面２に炭素繊維強化プラスチック板６を貼り
付け、劣化により強度が低下したコンクリートスラブ１
の補強をする補強方法が示されている。

コンクリートスラブｌの下側の表面２に、必要に応じて
簡単なケレンを施したのち、接着剤３を直接またはプラ
イマー（図示せず）を介して所定厚さに塗布する０通常
、接着剤３としては炭素繊維強化プ之スチック板６のマ
トリクス樹脂と馴染み易いものが使用される０例えばマ
トリクス樹脂としてエポキシ系樹脂が使用された場合に
は、エポキシ系接着剤等が好適である。該接着剤３の厚
さは通常２〜５ｍｍとされる。プライマーとしてはエポ
キシ系プライマー等が使用可能である。

次に、炭素繊維強化プラスチック板６の一端側を接着剤
３上からコンクリートスラブｌの表面２に押し当てたの
ち、順次他端側へと炭素繊維強化プラスチック板６を押
し付けて、接着剤３と炭素繊維強化プラスチック板６と
の間にできるだけ空気が挟さみ込まれることがないよう
にして、炭素繊維強化プラスチック板６をコンクリート
スラブｌの表面２に貼り付ける。この炭素繊維強化プラ
スチック板６はその厚み方向に貫通する貫通穴８を有し
ており、接着剤３と炭素繊維強化プラスチック板６との
間の空気を貫通穴８を通って外部に排出するので、接着
剤３と炭素繊維強化プラスチック板６との間に空気が挟
み込まれに＜〈、また余分な接着剤も残らない。

次いで、コンクリートスラブｌの表面２に貼り付けた炭
素ｍ雄偉化プラスチック板６を、押圧手段１１で押し付
ける。抑圧手段１１は、貫通穴８を塞がない位置に比較
的小ピッチで取り付けた押し角材１２と、その押し角材
１２を直角方向で支えるそれより太い剛性のある押し材
１３と、該押し材１３を所定圧力にて担持し押圧する長
さ方向に調整自在とされる通常のサポート１４とから構
成するのが好適である。なお、抑圧手段１１は、エアー
バッグ等を用いて構成することも可能である。

以上のようにして押圧手段１１で炭素繊維強化プラスチ
ック板６を押圧する。すると炭素繊維強化プラスチック
板６はその厚み方向に貫通する貫通穴８を有しているの
で、接着剤３と炭素繊維強化プラスチック板６との間に
狭さみ込まれている空気又は余分な接着剤は、貫通穴８
を通り押し角材１２の間から外部に排出される。従って
、接着剤３と炭素繊維強化プラスチック板６との間に挟
さみ込まれた空気が残存することがなく、挟さみ込まれ
た空気による空隙部を発生させることなく、また余分な
接着剤を残すことなくコンクリートスラブｌの表面２に
炭素繊維強化プラスチック板６を貼り付けることができ
る。このため炭素繊維強化プラスチック板６による補強
効果を十分に発揮させてコンクリートスラブｌを補強す
ることができる。

以上の実施例では、炭素繊維強化プラスチック板６はコ
ンクリートスラブ１の補強箇所の下側の表面２に貼り付
けてコンクリートスラブｌを補強したが、炭素繊維強化
プラスチック板６をフンクリートスラブｌの補強箇所の
上側の表面に貼り付けて補強することもできる。また炭
素繊維強化プラスチック板６はコンクリートスラブｌな
どコンクリート構造物だけでなく、鋼板製タンクの側板
等を初め、その他種々の構築物の補強に使用することも
できる。

え１立差］ 以上説明したように、本発明に係る繊維強化プラスチッ
ク板はその厚み方向に貫通する貫通穴を有しているので
、これを構築物の補強すべき箇所の表面に接着剤を介し
て貼り付けたときに接着剤と＃ａ維強化プラスチック板
との間に空気が狭さみ込まれても、その空気を貫通穴を
通って外部に排出することができ、また空気が抜けきっ
ていない場合でも、その貫通穴から逆に接着剤を注入、
充填することによって、空気を排出することができる。

従って接着剤と繊維強化プラスチック板との間に挟さみ
込まれた空気による空隙部が発生するのを防１Ｆでき、
更には、余分な接着剤の排出、局部への接着剤の溜まり
防とができ、その結果、繊謔強化プラスチック板に補強
効果を十分に発揮させて構築物を補強することができる
。また、繊維強化プラスチック板を、強化繊維を切断せ
ずに貫通穴を有するようにしたものでは、強化繊維の強
度低下がないので、大きな補強効果が得られ、使用範囲
も広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の構築物補強用炭素繊維強化プラスチ
ック板の一実施例を示す斜視図である。 第２図は、第１図に示した炭素ｍ雄偉化プラスチック板
の、本発明製造方法の一態様におけるプリプレグを示す
平面図である。 第３図は、第１図に示した炭素繊維強化プラスチック板
によるコンクリートスラブの補強方法を示す説明図であ
る。 第４図は、従来の炭素繊維強化プラスチック板によるコ
ンクリートスラブの補強方法を示す説明図である。 ：コンクリートスラブ 二表面 ：接着剤 ：空隙部 ：炭素繊維強化プラスチック板 ニブリプレグ ：貫通穴 ：炭素繊維 ０：算配ｌ！部分 ｌ：抑圧手段 第３図 第４図 Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）強化繊維とマトリクス樹脂とからなるプリプレグを
   積層、硬化してなり、且つ、その厚み方向に貫通する複
   数個の貫通穴を有することを特徴とする構築物補強用繊
   維強化プラスチック板。 ２）強化繊維とマトリクス樹脂とからなるプリプレグを
   積層して、前記積層したプリプレグにその厚み方向に貫
   通する複数個の貫通穴を開孔した後、前記貫通穴を軟質
   の充填材料で塞いで前記積層したプリプレグを加熱、硬
   化し、然る後に前記貫通穴を塞いだ充填材料を除去する
   ことを特徴とする構築物補強用繊維強化プラスチック板
   の製造方法。 ３）強化繊維とマトリクス樹脂とからなるプリプレグの
   複数箇所に強化繊維の非配置部分を設けるようにして前
   記プリプレグを作製し、そして前記複数箇所の強化繊維
   の非配置部分を重ねて前記プリプレグを積層して、前記
   積層したプリプレグを加熱、硬化し、然る後に前記複数
   箇所の強化繊維の非配置部分にその厚み方向に貫通する
   貫通穴を開孔したことを特徴とする構築物補強用繊維強
   化プラスチック板の製造方法。