JPH0967943A

JPH0967943A - コンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材、コンクリート構造物の補修・補強方法及びその補修・補強構造

Info

Publication number: JPH0967943A
Application number: JP24672495A
Authority: JP
Inventors: Koji Shiraki; 浩司白木; Masato Ando; 正人安藤; Yukio Asano; 幸雄浅野; Takehiko Kato; 武彦加藤; Norimitsu Hayashida; 則光林田; Tomoaki Tsujimura; 知明辻村
Original assignee: Arisawa Mfg Co Ltd; Toho Rayon Co Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Arisawa Mfg Co Ltd; Teijin Ltd; Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】既存のコンクリート構造物を繊維強化樹脂で
補強する際に使用されるコンクリート構造物補修・補強
用強化繊維材において、強化繊維の直線性に優れ、コン
クリート構造物に高強度を与えることができ、マトリッ
クス樹脂を含有する場合に生起する保存時間（可使時
間）が短くなるといった問題がなく、その施工時におい
て軽量であり且つドレープ性に優れ、躯体との間にエア
の噛み込みがなく、不陸部分にも追従することができ、
施工時の環境によっても温度依存性がなく、作業性に優
れたコンクリート構造物補修・補強用強化繊維材、その
補修・補強方法及びその補修・補強構造を提供する。【解決手段】本発明のコンクリート構造物補修・補強
用一方向強化繊維材は、一方向に引き揃えて配列された
強化用長繊維を経糸とし、熱可塑性樹脂繊維を緯糸とし
製織してなり、該熱可塑性樹脂繊維にて経糸相互が融着
されてバインドされた構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既存のコンクリー
ト構造物を繊維強化樹脂で補修・補強する際に使用され
るコンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材、
該コンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材を
用いたコンクリート構造物の補修・補強方法並びにコン
クリート構造物の補修・補強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】既存のコンクリート構造物は、長年にわ
たる使用とともに老朽・劣化したり、高速道路や一般道
路における高架部分の床版、橋脚では、交通量の激増、
車両の大型化に伴い、設計当時の安全率を超え、補強を
必要とする箇所が急増している。一方、一般のコンクリ
ート構造物においても、長年の使用による老朽・劣化
や、地震の罹災によって強度が低下し、補強・補修を必
要とする例が増えている。

【０００３】旧来このような構造物の強化には補強材料
として鉄板が使用されていたが、鉄板は大重量であり取
り付け時の作業性が劣る、躯体の複雑形状に鉄板が追従
できないため、鉄板取り付け後に、鉄板と躯体との間に
グラウトを充填しなくてはならない等の問題があった。

【０００４】このような問題を解決するべく、近年、強
化繊維シートに樹脂を含浸させたいわゆるプリプレグを
補強材料として用いる補強・補修方法や、それを硬化成
型してなるＦＲＰを補強材料として用いる補修・補強方
法が提案されており、補強材料の軽量化や施工性の向上
に寄与している。

【０００５】従来、繊維強化樹脂材によるコンクリート
構造物への適用方法には、（１）強化繊維シートにマト
リックス樹脂成分を含浸した後、該樹脂成分を硬化、成
型して製造された、いわゆるＦＲＰをコンクリート構造
物に接着する方法（例えば、特開昭６３−３５９６７号
公報参照）、或いは、（２）強化繊維シートにマトリッ
クス樹脂成分を含浸させ、この樹脂成分の硬化を抑制す
ることにより硬化していない状態（未硬化状態、半硬化
状態）のプリプレグとし、これをコンクリート構造物に
接着させ、次いでマトリックス樹脂を硬化させる方法
（例えば、特開平３−２２４９６６号公報、特開昭６３
−３５９６７号公報、特開平７−３４６７７号公報参
照）、或いは、（３）施工現場にて接着剤層を介して支
持体に接着された強化繊維シートにマトリックス樹脂を
含浸させてコンクリート構造物に接着及び樹脂を硬化さ
せる方法（例えば、特開平３−２２２７３４号公報参
照）、或いは、（４）強化繊維の織物シートをコンクリ
ート構造物の要補強箇所に巻き付けて、それに室温硬化
型のマトリックス樹脂を含浸して、硬化させる方法、等
が知られている。

【０００６】一方、ＦＲＰの強度や、プリプレグの性能
をより向上させるために、一方向性繊維シートを一枚以
上積層してなる強化繊維シートをＦＲＰや、プリプレグ
に使用することが行われている。一方向性繊維シートは
スクリムクロス、ガラスクロス、離型紙、ナイロンフィ
ルム等の支持体シート上に担持された状態で保存されて
いるが、シート状態が乱れやすく、その取扱い性が悪
い。このため、一方向性繊維シートをコンクリート構造
物に適用する場合には、前記（２）及び（３）で説明し
たように予めプリプレグ化して、得られたプリプレグを
コンクリート構造物に適用する方法が採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）のＦＲＰを用いる方法は、予め工場で成型された
ＦＲＰが使用されるため、コンクリート構造物の要補強
部の表面構造に追従した形状、強度にすることが困難で
あるという不都合や、コンクリート構造物の形状によっ
て施工が複雑になったりしていた。

【０００８】前記（２）及び（３）のプリプレグを用い
る方法では、プリプレグ中にはマトリックス樹脂成分
が、８〜４０重量％、通常、３０〜４０重量％含まれて
いるので、樹脂を含浸していない強化繊維シートに比べ
て重量が大きく、現場で施工する場合の作業性が悪いと
いう問題を有する。特に、梁や天井に施工するごとき、
施工作業が上向きで行うことを要求される場合には、そ
の重量の大きさは作業員に大きな負担となる。

【０００９】また、プリプレグを用いる方法では、プリ
プレグ中にマトリックス樹脂が含まれているために、マ
トリックス樹脂を含浸していない強化繊維シートに比べ
て、ドレープ性が悪く、そのために、プリプレグシート
をコンクリート構造物の形状に追従させることが困難で
あり、特に、コンクリート等の欠落した所謂不陸部分に
プリプレグを追従させて貼るには、プリプレグのドレー
プ性を更に向上させる必要のあることなどの問題点も指
摘されている。また、躯体とプリプレグの間にエアを噛
みやすく、エア抜きに時間が掛かる等の欠点がある。

【００１０】前記特開平７−３４６７７号公報には、こ
のようなエアの噛み込み、ドレープ性不十分といった問
題の改善対策として、樹脂含有量が１５重量％以下（好
ましくは、８〜１２重量％）のプリプレグが提案されて
いるが、マトリックス樹脂含有量を少なくすると、プリ
プレグを離型シートから剥がす際や所定寸法に裁断する
際に強化繊維がバラバラになっり形状安定性が悪くなる
という、取扱性の面で新たな問題が生じている。さら
に、このような、樹脂含有量が１５重量％以下（好まし
くは、８〜１２重量％）のプリプレグでも、マトリック
ス樹脂を完全に排除したものではないので、一般のプリ
プレグ同様に、プリプレグ中に含まれるマトリックス樹
脂は半硬化状態の樹脂となっているため、高温時には柔
らかく、夏期には接着効果が乏しくなって強化繊維シー
トが支持体シートから脱落したり、一方、寒冷時には硬
くなり、ドレープ性に欠け、コンクリート構造物にフィ
ットさせにくいといった温度依存性が高いために生ずる
問題がある。

【００１１】更に、プリプレグは、一般的に樹脂成分中
に硬化剤を含み、経時的に樹脂の硬化が進み、このため
保存期間（可使時間）に制限がある。この対策として、
高温硬化の硬化剤を使用する対策が採られるが、やは
り、樹脂の硬化の進行は避けがたい問題となっている。

【００１２】また、高温硬化の硬化剤を使用したプリプ
レグ及び硬化剤を含まないプリプレグを使用する場合
も、共に硬化剤を後から付与する方法が採られ、この硬
化剤を後から付与する方法では、硬化剤成分を有機溶剤
に溶解させたものが塗布されるが、この場合は、施工現
場で有機溶剤が蒸発し作業環境を悪化させるという問題
を伴う。

【００１３】前記（４）の強化繊維の織物シートを用い
る方法では、強化繊維自体が織物であるため、経糸と緯
糸の交差部分が存在するので、強化繊維である経糸にク
リンプが入り、直線性を確保できず、このような織物シ
ートにマトリックス樹脂を含浸して硬化させたものは強
度が弱くなるという問題がある。特に、コンクリート構
造物の梁や柱等においては、強度が要求されるため、強
化繊維シート自体にも強度の高いものが要求される。な
お、所謂ノンクリンプ織物の使用も考えられるが、ノン
クリンプ織物においても、貼付する躯体の形状に合わせ
てカットした際、織物端部が徐々に解れ取扱性が悪化す
る。また、緯糸の打込み本数が多すぎると、織糸交点で
の樹脂含浸性が損なわれ、一方少なすぎると施工時に強
化繊維がズレて強化繊維の直線性が保てない、取扱性が
悪化するといった問題が生じやすい。

【００１４】そこで本発明の目的は、既存のコンクリー
ト構造物を繊維強化樹脂で補強する際に使用されるコン
クリート構造物補修・補強用強化繊維シートにおいて、
強化繊維の直線性に優れ、コンクリート構造物に高強度
を与えることができ、マトリックス樹脂を含有する場合
に生起する保存時間（可使時間）が短くなるといった問
題がなく、その施工時において軽量であり且つドレープ
性に優れ、躯体との間にエアの噛み込みがなく、不陸部
分にも追従することができ、施工時の環境によっても温
度依存性がなく、作業性に優れたコンクリート構造物補
修・補強用強化繊維シートを提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、コンクリート構造物
の表面で熱硬化性樹脂をコンクリート構造物補修・補強
用強化繊維シートに含浸させるのに、その含浸を容易に
行うことができ、しかも、含浸の際に強化繊維自体が損
傷を受けず、且つ強化繊維の平行性が乱れず、既存コン
クリート構造物への現場での適用に好適なコンクリート
構造物補修・補強用強化繊維シートを提供することにあ
る。

【００１６】また本発明は、このようなコンクリート構
造物補修・補強用強化繊維シートを使用した、補強方法
及びその補強構造を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明のコンクリート構造物補修・補強用一
方向強化繊維材は、一方向に引き揃えて配列された強化
用長繊維を経糸とし、熱可塑性樹脂繊維を緯糸とし製織
してなり、該熱可塑性樹脂繊維にて経糸相互が融着され
てなることを特徴とする。

【００１８】本発明のコンクリート構造物の補強方法
は、（１）コンクリート構造物の面に接着剤或いは接着
性を有するマトリックス樹脂を塗布し、（２）前記本発
明のコンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材
を前記接着剤或いは接着性を有するマトリックス樹脂の
塗布面に配設し、（３）該コンクリート構造物補修・補
強用一方向強化繊維材にマトリックス樹脂を塗布し、或
いは塗布しないでそのまま、該コンクリート構造物補修
・補強用一方向強化繊維材を圧着させることにより、下
層の接着剤或いはマトリックス樹脂を湧き上げて該コン
クリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材に含まれ
る気泡を追い出しつつ、該コンクリート構造物補修・補
強用一方向強化繊維材中に接着剤或いはマトリックス樹
脂を含浸させ、次いで硬化させることを特徴とする。

【００１９】本発明のコンクリート構造物の補強構造
は、前記本発明のコンクリート構造物補修・補強用一方
向強化繊維材が、コンクリート構造物表面に所定枚数積
層され、熱硬化性樹脂のマトリックスによってコンクリ
ート躯体と一体化になっていることを特徴とする。

【００２０】本明細書中において、「コンクリート構造
物補修・補強用一方向強化繊維材」は、以下、「一方向
強化繊維材」と略す。

【００２１】本発明の一方向強化繊維材は、上記したよ
うに一方向に引き揃えて配列された強化用長繊維を経糸
とし、熱可塑性樹脂繊維を緯糸とし製織してなり、該熱
可塑性樹脂繊維にて経糸相互が融着されたシートであ
り、マトリックス樹脂を含んでいない。そして、該一方
向強化繊維材を用いた本発明のコンクリート構造物の補
強方法によれば、一方向強化繊維材をコンクリート構造
物に配設するときにはマトリックス樹脂を含浸していな
い状態のものを使用するので、その重量は、マトリック
ス樹脂を含浸しているものに比べ軽量であり、作業性に
優れる。しかも、マトリックス樹脂が含浸されていない
のでドレープ性に優れ、躯体とプリプレグの間にエアを
噛むことがなく、コンクリート構造物の表面の複雑な形
状にも追従させて貼着することができる。

【００２２】本発明の一方向強化繊維材は、マトリック
ス樹脂を施工現場において含浸させるため、一方向強化
繊維材の保存性は特に考慮する必要がない。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の一方向強化繊維材におい
て使用可能な強化繊維の種類は、炭素繊維、硝子繊維、
アラミド繊維などの有機もしくは無機繊維の単独又は２
種以上の組合せである。コンクリート構造物に高強度を
与える上で、特に、好ましくは炭素繊維が使用され、炭
素繊維としてはアクリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維
等が挙げられる。これらの炭素繊維は、樹脂等の親和性
を増すために表面処理による表面が活性化されたものが
好ましい。

【００２４】強化繊維を２種以上使用する場合には、例
えば、炭素繊維を主体として一定間隔、例えば、５cm間
隔でガラス繊維を配することで、現場でシートを裁断す
る際の目安とすることができる。また、ガラス繊維は樹
脂を含浸させると透明になるため、強化繊維シートへの
樹脂含浸性を確認することにも使用できる。また、炭素
繊維とアラミド繊維を組み合わせたり、破断伸度の異な
る炭素繊維を組み合わせて使用することで、繊維破断を
一度に起こさないようにし、コンクリート構造物のタフ
ネスを向上させることも可能である。

【００２５】本発明の一方向強化繊維材の緯糸として用
いられる熱可塑性樹脂繊維の成分は、ナイロン６、ナイ
ロン１２、ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレ
ン、ポリエステルなどが挙げられ、それらの１種又は２
種以上の組合せを使用することができる。特に溶融温度
が７０〜２００℃の熱可塑性樹脂繊維が好適である。そ
の理由は、７０℃未満で溶融する繊維では気温が高くな
る夏場には形態保持性が乏しくなり、一方、溶融温度が
２００℃を越えるものであれば熱融着に多くのエネルギ
ーが必要となるためである。本発明の一方向強化繊維材
の緯糸として用いられる熱可塑性樹脂繊維は、融点の異
なる２種類の糸を選んで製織し、その後、低融点側の緯
糸のみを溶融・バインドさせることも可能である。

【００２６】本発明の一方向強化繊維材は、熱可塑性樹
脂繊維を溶融させて強化繊維間をバインドしているの
で、経糸と緯糸を単に織りあげた織物を構造物の補修・
補強に使用する場合と異なり、躯体の形状に合わせてカ
ットしても、端部が解れるといった問題が生じない。ま
た、ドレープ性や樹脂含浸性の妨げとなる緯糸の打込み
本数を２０本／ｍ以上１００本／ｍ以下と少なくして
も、強化繊維がズレて直線性が保てない、取扱性が悪化
するといった問題を防ぐことができる。

【００２７】すだれ状織物の製織には通常の織機を用い
ることが可能で、製織巾は織機の規格内で任意に選ぶこ
とができる。製織時は、経糸にクリンプを生じないよう
配慮することが、強度の高い一方向強化繊維材とするた
めに必要である。

【００２８】強化繊維シートと熱可塑性樹脂繊維との融
着一体化は、加熱したローラー間を通過させることによ
って、或いは熱板に挟み加熱することによって行うこと
ができる。また、強化繊維シート材が炭素繊維である場
合は、通電による炭素繊維の抵抗発熱を利用する方法も
有効である。

【００２９】強化繊維と熱可塑性樹脂繊維との熱融着の
程度は、熱可塑性樹脂繊維が繊維の状態を維持している
程度に、溶融して両者が接着しているのが良い。熱可塑
性樹脂繊維が完全に溶融し、膜状を形成してしまうと、
織物の網目構造が完全に塞がれたり、或いはマトリック
ス樹脂が通過するための通孔となる網目が減少してしま
い、マトリックス樹脂の含浸性に欠けるようになるから
である。

【００３０】本発明の製造方法により得られる一方向強
化繊維材は、従来のプリプレグタイプの樹脂を含浸させ
た一方向強化繊維材とは異なり、樹脂成分を含浸してお
らず、完全なドライタイプとなっており、軽量であり、
ドレープ性がある。また、本発明の製造方法により得ら
れる一方向強化繊維材は、従来行われていたような強化
繊維シートが支持体に接着剤で接着される製造工程を経
ていないので、接着剤により通孔が塞がれるような不都
合がなく、現場での施工時、一方向強化繊維材をコンク
リート構造物へ接着する際には、マトリックス樹脂が含
まれていなので軽量で作業性に優れ、ドレープ性がある
ので、構造物の表面の形状に追従することができる。ま
た、マトリックス樹脂の含浸時においては、マトリック
ス樹脂の含浸性は極めて高く、繊維目付は、広い範囲で
選定できる。

【００３１】本発明の一方向強化繊維材の目付の下限
は、通常、５０ｇ／ｍ²以上、特に２００ｇ／ｍ²以上
とするのが、積層工程を減少させる観点から好ましく、
一方、目付の上限は、目付が大きくなるとマトリックス
樹脂の含浸性が劣る等の理由で、８００ｇ／ｍ²を越え
ない方が良い。

【００３２】本発明の一方向強化繊維材のコンクリート
構造物面への施工は、コンクリート構造物の面に予め通
常の下地処理を施した後、接着剤或いは接着性を有する
マトリックス樹脂を塗布し、一方向強化繊維材を配設
し、この一方向強化繊維材の繊維層の厚さと樹脂量に応
じ、さらにマトリックス樹脂を塗布し、或いはそのまま
で、ローラー等の圧着具により、一方向強化繊維材を押
さえつけて、下層に塗布されている接着剤やマトリック
ス樹脂を湧き上げるようにし、一方向強化繊維材の繊維
層に含まれる空気等の気泡を追い出しつつ、繊維層に接
着剤を充分に含浸させる。この際適用される接着剤は、
接着性を有するならばマトリックス樹脂と同一成分であ
ってもよく、或いは、マトリックス樹脂と親和性を有
し、マトリックス樹脂を兼ねるものが好ましい。

【００３３】本発明の一方向強化繊維材を、コンクリー
ト構造物面上に多重積層する場合は、各層ごとに、マト
リックス樹脂の塗布と一方向強化繊維材の配置を行い、
ローラー等の圧着具による樹脂含浸をその都度行うのが
良い。本発明の一方向強化繊維材に樹脂を含浸する際
に、ローラー等の圧着具を用いて行っても、本発明の一
方向強化繊維材は、一方向に引き揃えて配列された強化
用長繊維を経糸とし、熱可塑性樹脂繊維を緯糸とし製織
しているので、含浸時に圧着具による毛羽立ちが無い。

【００３４】図１はコンクリート構造物に本発明の一方
向強化繊維材を適用した場合の補修・補強構造の断面を
示す。１はコンクリート構造物であり、コンクリート構
造物１の梁部分に、緯糸である熱可塑性樹脂繊維にて経
糸である強化繊維相互が融着されてなる一方向強化繊維
材２が貼着された状態を示している。

【００３５】本発明の一方向強化繊維材に含浸されるマ
トリックス樹脂は、２０〜４０℃で、数日以内に硬化す
るような、エポキシなどの樹脂成分と硬化剤の組み合わ
を選定するのが望ましい。

【００３６】また、一方向強化材繊維シートへの含浸性
を考慮し、樹脂粘度が２００ポイズ以下（２０℃）、特
に好ましくは１０〜１００ポイズ（２０℃）に調整され
ていることが好ましい。但し、施工現場の環境を損なう
ことがないよう、有機溶剤等による粘度調整は避けるべ
きである。

【００３７】接着剤及びマトリックス樹脂の種類は特に
制限されないが、冬季の５℃から６０℃程度までの広い
温度範囲で施工でき、躯体が比較的湿潤状態でも硬化不
良を起こさず、躯体との接着性に優れる等の特長から、
好ましくは、建設分野で実績のあるエポキシ樹脂が挙げ
られる。本発明において好ましく用いられるエポキシ樹
脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキ
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、
ハロゲン化エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ
樹脂等が挙げられる。

【００３８】エポキシ樹脂の反応性希釈剤として、ｎ−
ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテ
ル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレン
オキサイド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグ
リシジルエーテル、グリシジルメタクリレートから選ば
れた少なくとも１種が併用でき、無溶剤で適度の粘度に
調整するのに有効である。

【００３９】エポキシ樹脂の硬化剤及び硬化促進剤とし
ては、通常エポキシ樹脂に用いられている種類のものが
適用できる。マトリックス樹脂がエポキシ樹脂で反応性
希釈剤がフェニルグリシジルエーテルの場合、例えばポ
リアミドアミン、アミドアミン、ジエチレントリアミン
等の脂肪族ポリアミン、メタキシレンジアミン等の芳香
族ポリアミン、メンセンジアミン等の脂環族ポリアミ
ン、変性ポリアミン、ベンジルメチルアミン等の第三ア
ミン、２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、ポ
リメルカプタン類、ポリチオール類、三フッ化ホウ素ア
ミン錯体等を例示できる。

【００４０】硬化剤及び硬化促進剤の選択は、マトリッ
クス樹脂の硬化温度が１０〜４０℃程度の常温で硬化す
る様に選定するのが、硬化時に特に加熱装置を必要とし
ないので、現場施工において好ましく、上記に列挙した
硬化剤及び硬化促進剤はこの基準に合致する。

【００４１】

【実施例】

〔実施例１〕東邦レーヨン（株）製ＰＡＮ系高強度炭素
繊維「ベスファイトＨＴＡ７−１２Ｋ」（商品名、直
径７μ×１２０００フィラメント）を経糸とし、ポリエ
チレン繊維を緯糸に用いて、炭素繊維すだれ状織物１０
４０ｍｍ巾×５０ｍ長（炭素繊維目付３００ｇ／ｍ²、
経糸打込み本数３７５本／ｍ、緯糸打込み本数５０本／
ｍ）を作製した。次に、上記炭素繊維すだれ状織物を、
予め１５０℃に保持した加熱ローラーに０. ５ｍ／分で
連続的に通し、緯糸を溶融させて炭素繊維間をバインド
して本実施例１の一方向強化繊維材とした。

【００４２】得られた一方向強化繊維材のドレープ性、
エア噛込みやすさ、樹脂含浸性、形態安定性、コンクリ
ートの曲げ補強効果を評価した。ドレープ性は、天然繊
維や合成繊維の風合度を測定するために用いられる風合
メーターを用いて評価した。その結果を下記の表１に示
す。本実施例１の一方向強化繊維材は風合度が低く優れ
たドレープ性を有することが確認された。

【００４３】エアの噛込みやすさは下記要領で評価し
た。得られた一方向強化繊維材を３００ｍｍ角に切り、
予め離型処理を施した鋼板上に、通常のコンクリート構
造物に施工するのと同様にして前記一方向強化繊維材を
貼付け、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂〔油化シェル
（株）製エピコート８２５（商品名）〕に硬化剤として
２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成工業
（株）製）を１０ｐｈｒ混合させたエポキシ樹脂組成物
を含浸・硬化させた。

【００４４】樹脂が完全に硬化した後、前記一方向強化
繊維材に樹脂が含浸硬化した炭素繊維強化プラスチック
を鋼板から剥がし、裏面のエアの噛み込み状況を５段階
で評価した。その結果を下記の表１に示す。その結果、
本実施例１の一方向強化繊維材はエアの噛込みが全くな
い優れたものであることが確認された。

【００４５】樹脂含浸性は、エアの噛込み評価に用いた
前記炭素繊維強化プラスチックにつき、断面顕微鏡観察
を行ない、ボイドの有無を調べて５段階で評価した。そ
の結果を下記の表１に示す。本実施例１の一方向強化繊
維材を使用して製造された補修・補強構造はボイドも全
くない優れたものであることが確認された。

【００４６】コンクリートの曲げ補強効果は、ＪＩＳ
Ａ１１３２「コンクリートの強度試験用供試体の作り
方」に準拠して製作した１００ｍｍ×１００ｍｍ×４０
０ｍｍ長の曲げ試験供試体にプライマー処理を施し、続
いて一方向強化繊維材をその炭素繊維の配向方向がコン
クリート曲げ試験供試体の長さ方向と合致するようにし
て１枚施工し、ＪＩＳＡ１１０６「コンクリートの曲
げ強度試験方法」に準拠して実施した。その結果を下記
の表１に示す。

【００４７】形態安定性は、現場施工時の取扱性を評価
したもので、炭素繊維の配向方向に直角に裁断した際の
炭素繊維の乱れ、及び炭素繊維の配向に沿って裁断した
際に、緯糸を切断することによる炭素繊維の解れを評価
した。また、後述する比較例１〜４のプリプレグでは、
樹脂フィルムから剥ぐ際に炭素繊維が離型紙側に残って
しまいバラバラになる程度、裏打ちしたガラス三軸組布
からの炭素繊維の脱落具合を見た。評価は目視による５
段階評価とした。

【００４８】〔比較例１〕東邦レーヨン（株）製ＰＡＮ
系高強度炭素繊維改質エポキシ樹脂プリプレグ「ベスフ
ァイト・プリプレグ＃１１２」（商品名、１３０℃硬化
タイプ、樹脂含有率３７％炭素繊維目付３００ｇ／ｍ
²）について、ドレープ性、形態安定性を前記実施例１
と同様にして評価した。

【００４９】また、エアの噛込みやすさ、コンクリート
の曲げ補強効果については、前記プリプレグを（株）ソ
マール製パテ状エポキシ樹脂Ｐ−１１１２を用いて躯体
に貼付け、その上から坂本薬品工業（株）製反応性希釈
剤フェニルグルシジルエーテルと四国化成（株）製２Ｍ
Ｚの混合物を塗布して、含浸・硬化させたものを用いて
評価した。

【００５０】それらの結果を下記の表１に示す。比較例
１のプリプレグを用いたものは、樹脂含有率が高いため
形態安定性は良いものの、ドレープ性が低く、また施工
時のエア噛込みが大きいため物性は低い。

【００５１】〔比較例２〜４〕東邦レーヨン（株）製プ
リプレグ樹脂＃１１２（商品名、１３０℃硬化タイ
プ）、フィルムコーターを用いて３種類の厚さの異なる
樹脂フィルムを作製し、次ぎに前記樹脂フィルムを一方
向に引き揃えられた炭素繊維（東邦レーヨン（株）製Ｐ
ＡＮ系高強度炭素繊維「ベスファイトＨＴＡ７−１２
Ｋ（商品名）」直径７μ×１２０００フィラメント）に
それぞれ圧着・含浸させ、炭素繊維目付３００ｇ／
ｍ²、樹脂含有率が各々５、１０、１８％のプリプレグ
を作製した。

【００５２】樹脂含有率５、１０％のプリプレグについ
ては、日東紡績（株）製ガラス三軸組布ＫＴ２２０Ｂ織
物を裏打ちして補強した。

【００５３】得られた炭素繊維プリプレグにつき、前記
実施例１と同様にして、ドレープ性、エア噛込みやす
さ、樹脂含浸性、形態安定性、コンクリートの曲げ補強
効果を評価した。

【００５４】エア噛込みやすさ、樹脂含浸性、コンクリ
ートの曲げ補強効果は、施工後の樹脂含有率が３７％と
なるように前記実施例１で使用したものと同じエポキシ
樹脂組成物を含浸・硬化させた。樹脂含有率１８％のプ
リプレグについては、前記比較例１で用いたフェニルグ
ルシジルエーテルと２ＭＺの混合物を塗布した後、前記
（株）ヘンケル白水製エポキシ樹脂組成物を含浸・硬化
させた。

【００５５】コンクリートの曲げ補強効果の評価におい
て、樹脂含有率５、１０％のものは、プリプレグを曲げ
強度試験供試体に貼付後、前記三軸組布だけを剥がし、
物性に対する三軸組布の影響を除外した。

【００５６】その結果を下記の表１に示す。表１によれ
ば、比較例２〜４のプリプレグは樹脂含有率が高くなる
と形態安定性は向上するものの、ドレープ性や施工時の
樹脂含浸性は低下し、物性も低下する傾向にあることが
分かる。

【００５７】〔比較例５〕前記実施例１と同様に、東邦
レーヨン（株）製ＰＡＮ系高強度炭素繊維「ベスファイ
トＨＴＡ７−１２Ｋ（商品名）」（直径７μ×１２０
００フィラメント）を経糸とし、ポリエチレン繊維を緯
糸に用いて、炭素繊維すだれ状織物１０４０ｍｍ巾×５
０ｍ長（炭素繊維目付３００ｇ／ｍ²、経糸打込み本数
３７５本／ｍ、緯糸打込み本数５０本／ｍ）を作製し、
緯糸を溶融させない織物のまま、ドレープ性、エア噛込
みやすさ、樹脂含浸性、形態安定性、コンクリートの曲
げ補強効果を評価した。

【００５８】その結果を下記の表１に示す。比較例５の
炭素繊維すだれ状織物のドレープ性やエアの噛込み、樹
脂含浸性は、いずれも良好であったが、物性測定用に１
００ｍｍ巾に切断した際、端部２０ｍｍ程度は緯糸が解
れて取り扱い難かった。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【発明の効果】本発明のコンクリート構造物補修・補強
用一方向強化繊維材は、マトリックス樹脂を含有しない
ので、通常のプリプレグを使用した場合における躯体貼
付時のエア噛込みや不陸部分に追従できないドレープ性
不足などの問題を解決することができ、また保存時間
（可使時間）が短くなるといった問題がなく、その施工
時において軽量であり、且つ施工時の環境によっても温
度依存性が小さく、作業性に優れる。

【００６１】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は、強化繊維間は熱可塑性樹脂の繊維
によって融着されているため、強化繊維がバラバラにな
ることがなく、樹脂含有率の低いプリプレグや強化繊維
を支持体シート上に接着して支持した強化繊維シートに
見られるような形態安定性不足による取扱性の不都合が
ない。

【００６２】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は、熱可塑性樹脂繊維を溶融させて経
糸である強化繊維間をバインドしているので、経糸と緯
糸を単に織りあげた織物を構造物の補修・補強に使用す
る場合と異なり、躯体の形状に合わせてカットしても、
端部が解れるといった問題が生じない。

【００６３】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は、経糸と緯糸との交点においては、
緯糸である熱可塑性繊維が溶融されているので、経糸で
ある強化繊維にクリンプの発生を抑制でき、したがっ
て、直線性が確保できるので、強度が高い。

【００６４】通常の織物からなる強化繊維シートは、緯
糸はドレープ性や樹脂含浸性において妨げになるが、緯
糸の本数を減らすと強化繊維がズレて直線性が保てず、
取扱い性が悪化したり、強度が保てなくなるが、本発明
のコンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材
は、緯糸である熱可塑性繊維が経糸に溶融されているの
で、緯糸の打込み本数を２０本／ｍ以上１００本／ｍ以
下と少なくしても、このような問題が無い。

【００６５】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は製織されているので、マトリックス
樹脂が通過できる網目が形成されており、特に、緯糸打
込み本数が２０本／ｍ以上且つ１００本／ｍ以下とする
ことにより、マトリックス樹脂及び気泡が通過し易いの
で、マトリックス樹脂の含浸性に優れ、且つ強化繊維層
に含まれる気泡がマトリックス樹脂成分の含浸工程にお
いて、下面に塗布されたマトリックス樹脂の湧き出現象
によって追い出され、気泡の減少した強度の高いコンク
リート構造物の補強構造を提供することができる。

【００６６】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は、前記のように含浸性が良いので、
マトリックス樹脂を含まない本発明の軽量なコンクリー
ト構造物補修・補強用一方向強化繊維材をコンクリート
構造物に接着した後に、マトリックス樹脂の含浸工程を
行うことが可能となったので、接着時の作業性が大幅に
向上する。

【００６７】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は、熱可塑性樹脂繊維を溶融させて経
糸である強化繊維間をバインドして形態保持性が良いの
で、樹脂を含浸する際にローラー等の圧着具を用いて行
っても、圧着具による毛羽立ちが無い。

【００６８】熱硬化性の樹脂成分を含む、従来タイプの
コンクリート構造物補修・補強用強化繊維シートは、樹
脂成分と硬化剤成分とを個別に供給することが要求され
ていたが、本発明のコンクリート構造物補修・補強用一
方向強化繊維材を使用する場合は、硬化剤成分を含むマ
トリックス樹脂成分を同時に含浸することができ、施工
が簡素化される。

【００６９】本発明のコンクリート構造物補修・補強用
一方向強化繊維材は、マトリックス樹脂を含有しない状
態でコンクリート構造物面に直接接着しているので、既
にマトリックス樹脂を含有しているプリプレグを利用し
た場合に比べ高い剥離強度を有し、したがって、コンク
リート構造物への補強効果に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンクリート構造物に本発明の一方向強化繊維
材を適用した場合の補修・補強構造の断面を示す。

【符号の説明】

１コンクリート構造物２一方向強化繊維材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 101:12 105:08 (72)発明者安藤正人静岡県駿東郡長泉町上土狩字高石234番地東邦レーヨン株式会社研究所内 (72)発明者浅野幸雄新潟県上越市大字中田原１番地株式会社有沢製作所中田原工場内 (72)発明者加藤武彦茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内 (72)発明者林田則光茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内 (72)発明者辻村知明茨城県つくば市大字鬼ヶ窪字下山1043番１株式会社熊谷組技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向に引き揃えて配列された強化用長
繊維を経糸とし、熱可塑性樹脂繊維を緯糸とし製織して
なり、該熱可塑性樹脂繊維にて経糸相互が融着されてな
ることを特徴とするコンクリート構造物補修・補強用一
方向強化繊維材。
【請求項２】前記強化用長繊維が炭素繊維である請求
項１のコンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維
材。
【請求項３】前記熱可塑性樹脂繊維が７０℃以上で溶
融したものである請求項１又は２記載のコンクリート構
造物補修・補強用一方向強化繊維材。
【請求項４】前記熱可塑性樹脂繊維が、緯糸打込み本
数が２０本／ｍ以上且つ１００本／ｍ以下である請求項
１、２又は３記載のコンクリート構造物補修・補強用一
方向強化繊維材。
【請求項５】（１）コンクリート構造物の面に接着剤
或いは接着性を有するマトリックス樹脂を塗布し、（２）請求項１、２、３又は４記載のコンクリート構造
物補修・補強用一方向強化繊維材を前記接着剤或いは接
着性を有するマトリックス樹脂の塗布面に配設し、（３）該コンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊
維材にマトリックス樹脂を塗布し、或いは塗布しないで
そのまま、該コンクリート構造物補修・補強用一方向強
化繊維材を圧着させることにより、下層の接着剤或いは
マトリックス樹脂を湧き上げて該コンクリート構造物補
修・補強用一方向強化繊維材に含まれる気泡を追い出し
つつ、該コンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊
維材中に接着剤或いはマトリックス樹脂を含浸させ、次
いで硬化させることを特徴とするコンクリート構造物の
補修・補強方法。
【請求項６】請求項５記載のコンクリート構造物の補
修・補強方法において、マトリックス樹脂の塗布、コン
クリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材の配設、
及びコンクリート構造物補修・補強用一方向強化繊維材
の圧着からなる工程を、複数回繰り返すことを特徴とす
るコンクリート構造物の補修・補強方法。
【請求項７】請求項１、２、３又は４記載のコンクリ
ート構造物補修・補強用一方向強化繊維材が、コンクリ
ート構造物表面に所定枚数積層され、熱硬化性樹脂のマ
トリックスによってコンクリート躯体と一体になってい
ることを特徴とするコンクリート構造物の補修・補強構
造。