JPH10306596A

JPH10306596A - コンクリート既存構造物の補修補強方法

Info

Publication number: JPH10306596A
Application number: JP9115882A
Authority: JP
Inventors: Shigeji Hayashi; 繁次林; Tomoo Sano; 智雄佐野; Sakae Ushijima; 栄牛島; Yoshifumi Sakai; 芳文酒井
Original assignee: Aoki Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Aoki Corp; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-11-17
Anticipated expiration: 2017-05-06
Also published as: JP3801726B2

Abstract

(57)【要約】【課題】補強シートを用いてコンクリート既存構造物
を補強補修する方法であって、補強シートによる補強補
修効果を最大限に引き出す方法を提供すること。【解決手段】コンクリート既存構造物の補強補修箇所
２に補強シート１を貼り付けるコンクリート既存構造物
の補強補修方法であって、補強補修箇所２に補強繊維の
配向方向に直交する方向に幅３〜１０ｍｍ、深さ３〜１
０ｍｍ、ピッチ１０〜３０ｍｍの溝１０を形成し、溝１
０に樹脂１１を充填し、補強補修箇所２に補強シート１
を貼り付けるコンクリート既存構造物の補強補修方法で
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、連続繊維補強シー
トをコンクリート面に接着させ、構造物の耐荷力を増加
させる補強方法あるいは劣化部を補修する方法に関する
ものであり、特に連続繊維補強シートのコンクリート面
に対する接着力を向上させ、補強及び補修効果を最大限
に引き出す方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道や道路の高架橋の桁や床版の曲げ補
強や劣化補修に際して、連続繊維補強シートを桁や床版
の下面に、又場合によっては上面に貼り付けることが行
われている。貼り付け方法は、シートの接着性をよくす
るためにコンクリート面にマトリクス樹脂と同系のプラ
イマー樹脂を塗布した後、マトリクス樹脂を塗布し、そ
の上にシートを貼り付け、さらにその上からマトリクス
樹脂を塗布することによりシート全体にマトリクス樹脂
が含浸される方法が採用されている。

【０００３】しかし、コンクリート面とシート接着面の
間にせん断応力が発生した場合、シートが剥離し、補強
効果が急激に低下する場合が多い。特にシートの定着面
積が十分に確保できない場合、コンクリート面が脆弱化
している場合、あるいは表面が緻密で平坦すぎる場合
は、シートの剥離が生じ、シートの補強効果を十分発揮
できない場合がある。

【０００４】そこで、特開平６−１９３２８１号公報に
示すような止めピンによるアンカー定着による補強方法
が採られている。

【０００５】しかしながら、止めピンによるアンカー定
着の場合は、ピン部分に応力が集中するため、シートの
繊維間に亀裂が発生したり、シートに開けられた穴部分
とピンの間の隙間によりアンカー効果を発揮しない等の
問題点が生じていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記事情を鑑
みてなされたもので、補強シートを用いてコンクリート
既存構造物を補強補修する方法において、補強シートに
よる補強及び補修効果を最大限に引き出す方法を提供す
ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はコンクリート既
存構造物の補強補修箇所に連続繊維補強シートを貼り付
けるコンクリート既存構造物の補強補修方法において、
補強補修箇所に補強繊維の配向方向に直交する方向に幅
３〜１０ｍｍ、深さ３〜１０ｍｍ、ピッチ１０〜３０ｍ
ｍの溝を形成し、該溝に樹脂を充填し、ついで補強補修
箇所に連続繊維補強シートを貼り付けるコンクリート既
存構造物の補強補修方法を要旨とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で用いる補強繊維は、連続
繊維であればよく、通常複合材料の補強繊維として用い
られるものであればよく、特に限定しないが、炭素繊
維、ガラス繊維、ＳｉＣ繊維、ボロン繊維、アルミナ繊
維、スチール繊維等の無機補強繊維、アラミド繊維、高
強力ポリエチレン繊維、高強力ポリビニルアルコール繊
維等の有機繊維が挙げられる。さらにこれらの補強繊維
の中から２種以上を選んで組み合わせて用いても差し支
えない。

【０００９】本発明に用いる連続繊維補強シートとして
は、上記連続した補強繊維からなる織布、一方向配列シ
ート、又比較的短い連続補強繊維をランダムに又は一方
向に配向したマット、シート等いずれの形態のものでも
使用できる。さらに、これらを組み合わせたもの及びこ
れらの連続繊維補強シートに予め樹脂を含浸したいわゆ
るプリプレグも使用できる。予め含浸する樹脂として
は、後述する補修樹脂と同系統の樹脂が好ましい。補強
効果の面から一方向配列シートか好ましく用いられる。

【００１０】本発明に用いる連続繊維補強シートとして
炭素繊維を連続繊維として用いる場合には、炭素繊維目
付が１００〜８００ｇ／ｍ²とするのが適当であり、１
５０〜６００ｇ／ｍ²とすればさらに好ましい。炭素繊
維の目付が１００ｇ／ｍ²未満とすると、樹脂の含浸は
良好であるが、シートにスリットが発生しやすい傾向に
あり、シートとしての取り扱いが低下するし、必要な補
強効果を得るのに必要な貼り付け枚数が多くなり作業が
煩雑になる。また、逆に８００ｇ／ｍ²を超えると、樹
脂の含浸性が悪くなり好ましくない。

【００１１】本発明で用いる補修樹脂は、補修補強を行
う現場において上記の補強シートに含浸が容易な複合材
料に適した樹脂であればよく特に限定はしないが、エポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹
脂、アクリル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノー
ル樹脂等が挙げられる。中でも、不飽和ポリエステル樹
脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂と常温硬化型の
重合開始剤を組み合わせた常温硬化型樹脂を使用すると
工期が短縮され好ましい。樹脂の中に各種充填剤等を混
入させ、液だれの防止等の特性を付与することはもちろ
ん構わない。

【００１２】本発明の補修補強方法においては、まず、
連続繊維補強シートの接着面となるコンクリート面に補
強繊維の配向方向に直交する方向に幅３〜１０ｍｍ、深
さ３〜１０ｍｍ、ピッチ１０〜３０ｍｍの溝を形成す
る。このとき溝の断面形状は特に限定せず、矩形であっ
ても、Ｕ字であってもよい。溝はコンクリートカッター
等により形成することが可能である。

【００１３】溝の幅が３ｍｍ未満または１０ｍｍを超え
る場合は、前者は溝を形成する効果が小さく、後者は溝
を形成するのに労力を要し、又コンクリート構造物への
ダメージを無視できなくなり好ましくない。また、深さ
が３ｍｍ未満の場合は、十分なアンカー効果を得ること
が難しく、１０ｍｍを超えるとコンクリート構造物への
ダメージを無視できなくなる。さらに、溝の間隔が１０
ｍｍ未満の場合は、溝と溝の間のコンクリート部分が破
壊し易く、３０ｍｍを超えると十分なアンカー効果を得
ることが難しくなる。

【００１４】溝を形成する位置は、コンクリートのシー
トを貼り付ける面全面であってもよいし、また応力が働
く位置のみに部分的に実施しても良く、状況に応じて選
択される。

【００１５】幅が広い床版を補強する場合、補強シート
を床版の長手方向と幅方向にそれぞれ連続繊維が配向す
るように補強シートを２枚以上貼付することが行われて
いるが、この場合は、溝を格子状に形成することが好ま
しい。溝を格子状に形成する場合、溝の幅、深さは上記
の範囲で好ましい結果が得られる。

【００１６】上記の溝を形成する前に接着面となるコン
クリート面の表面をサンドペーパー、ディスクサンダー
等を用いて研磨する、いわゆるケレン処理し、表面に付
着している剥離剤を除去するとともに表面を荒らすこと
は好ましいが、ノミなどでチッピングすると、接着面と
なるコンクリート面に比較的大きな凹凸ができ、補強シ
ートが厚み方向、幅方向にも蛇行することとなり、十分
な補強効果が得られず好ましくない。

【００１７】本発明の補修補強方法では、次に形成した
溝に樹脂を充填する。樹脂としては上記の補修樹脂と相
性の良いものであれば任意のものを使用することか可能
であるが、補修樹脂と同系の樹脂が最も好ましく使用で
きる。適度の粘性を与え、液だれを防止するなどを目的
として、フィラー、骨材等各種充填剤を添加してももち
ろん構わない。

【００１８】溝に充填した樹脂が硬化した後、補強シー
トを貼付する、次の段階に進んでもよいし、硬化前に次
の段階に進んでもよい。重要なのは溝に樹脂を充填して
おくことであり、次の段階に進んだときに溝の中に樹脂
が充填されていることが必要である。

【００１９】溝に樹脂を充填した後は、特開平３−２２
４９０１公報、特開平３−２２４９６６、特開平５−３
９６７３、特開平８−１１８５３５号公報等に開示され
た公知の方法、手順で補修補強を行えばよく、その方
法、手順は特に限定しないが、補強シートに補修樹脂を
含浸し、コンクリートの補修面に貼付する、あるいはコ
ンクリートの補修面に補強シートを仮留めしておき、そ
の上から補修樹脂を含浸する等の方法が例示できる。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。せん断付着力試験体及び曲げ試験用コンク
リート試験体を以下のようにして作製し、これら試験体
のせん断付着力及び曲げ強度を測定した。

【００２１】ーせん断付着力試験体の作製とせん断付着
力の測定ーせん断付着力試験体を作製するために、縦１
００ｍｍ×横１００ｍｍ×幅４００ｍｍの大きさのコン
クリート片を準備した。該コンクリート片は既存構造物
のコンクリートを模したものである。

【００２２】（表面処理）前記コンクリート片の表面
を、次に示す表面処理法１〜５の５通りに処理した。表面処理法１；コンクリートを打設したままのもの。表面処理法２；補強シートを接着しようとする面をサン
ダーを用いてケレン処理。表面処理法３；表面処理法２のケレン処理をした後、ノ
ミを用いてチッピング処理。表面処理法４；表面処理法２のケレン処理をした後、コ
ンクリートカッターを用い、幅５ｍｍ、深さ５ｍｍ、ピ
ッチ１５ｍｍの溝を形成。表面処理法５；表面処理法２のケレン処理をした後、コ
ンクリートカッターを用い、幅５ｍｍ、深さ５ｍｍ、ピ
ッチ２７ｍｍの溝を形成。

【００２３】図２の（ａ）〜（ｅ）は、前記の表面処理
１〜５を施したコンクリート表面の状態を示す断面図で
ある。図２（ａ）に示すようにコンクリート打設品は平
坦な表面を有し、図２（ｂ）に示すようにケレン処理品
は前記打設品よりも表面粗であり、図２（ｃ）に示すよ
うにノミによるチッピング処理品は更に表面粗であり、
図２（ｄ）、（ｅ）に示すように表面処理４、５を施し
たコンクリート片は深さの大きい溝１０をその表面に有
していた。

【００２４】（補強シート）引張強度４５０ｋｇ／ｍｍ
²、引張弾性率２４ｔ／ｍｍ²の三菱レイヨン株式会社製
炭素繊維パイロフィルＴＲ３０Ｇを目付が３００ｇ／ｍ
²となるように一方向に引き揃えて配向（配列）させた
ものに、ガラス繊維の表面に熱融着性の低融点ナイロン
繊維を配置した特殊ガラス繊維をピッチ５ｍｍで平織し
た後、熱融着して固定した一方向炭素繊維クロスを用意
した。

【００２５】（補修樹脂）三菱レイヨン社製メチルメタ
クリレート系樹脂（アクリシラップＸＤ−３９１）を用
意した。

【００２６】（貼り付け方法）せん断付着力試験体は、
表面処理法１〜５のコンクリート片のそれぞれの表面処
理面にプライマーとして上記補修樹脂と同系統の三菱レ
イヨン株式会社製メチルメタクリレート系樹脂（アクリ
シラップＤＲ−８０）を約２００ｇ／ｍ²目安で塗布
し、該プライマー樹脂を硬化させた後、補強シートを補
修樹脂ＸＤ−３９１を用いて貼付することにより作製し
た。表面処理法４〜５に係わるせん断付着力試験体は、
溝にプライマー樹脂を十分充填し、硬化させ、硬化する
のを待って補強シートを貼付した。また、前記のプライ
マー樹脂及び補修樹脂とも、重合開始剤の混合後、常温
（２０゜Ｃ）で約３５分で硬化した。なお、これらのせ
ん断付着力試験体は、引張方向（図１、３に太い矢印で
示す）と補強繊維軸の方向（炭素繊維の配列方向）が一
致するように補強シートを１層貼り付けた。

【００２７】図１は、溝が形成されたコンクリート面に
補強シートを貼り付けた例、具体的には、表面処理法５
のコンリート片に補強シートを貼り付けたせん断付着力
試験体の接着部を示す図であって、図１（ａ）は接着部
の断面図、（ｂ）はその正面図である。該試験体は、コ
ンクリート２の表面に補強シート１を貼り付けたもので
あって、コンクリート２の表面に補強繊維（炭素繊維）
の配向方向（図中に矢印で示す）に直交する方向に幅５
ｍｍ、深さ５ｍｍ、ピッチ２７ｍｍの溝１０を形成し、
溝１０に樹脂１１を充填し常温で硬化させ、さらにコン
クリート２の樹脂１１の硬化した面に連続繊維補強シー
ト１を補修樹脂ＸＤ−３９１を用いて貼り付け常温で硬
化したものである。

【００２８】なお、せん断付着力試験体を作製する際、
コンクリートの端部の影響を避けるため、図１（ｂ）に
示すように、両端部の幅ｅ＝１０ｍｍを除いたＬ＝８０
ｍｍ、Ｗ＝４０ｍｍの形状で補強シート１を貼り付け
た。

【００２９】表面処理法１〜５のせん断付着力試験体
を、図３に示す様に、固定ジグ３にて試験台上に固定
し、接着面と平行方向に補強シート１の端部を１ｍｍ／
分で引張るせん断付着力試験を実施した。その測定結果
を、曲げ試験結果とともに表１に示す。

【００３０】ー曲げ試験用コンクリート試験体の作製と
曲げ強度の測定ー図４は曲げ試験方法を示す図であっ
て、（ａ）は曲げ試験用コンクリート試験体の正面図、
（ｂ）は該試験体に貼り付けられている補強シートを示
す。この曲げ試験体を次のようにして作製した。コンク
リート工学年次論文報告集Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２，ｐ
ｐ．１４４５（１９９６）と同様にして１８００×９０
０×１５０ｍｍの鉄筋コンクリート製曲げ試験体を、ま
ず作製した。この鉄筋コンクリート製曲げ試験体の表面
を前述の表面処理法２（ケレン処理）の表面処理をし、
該表面処理面に補強シートを２枚貼り付けることによ
り、試験例２の曲げ験用コンクリート試験体（曲げ試験
体）を１体作製した。一方、別の鉄筋コンクリート製曲
げ試験体の面を前記表面処理法２（ケレン処理）の後更
にシート貼り付け面の両端から５００ｍｍ即ちＰ／２地
点までは表面処理法４の表面加工（溝形成）を幅方向
（後述する１ｂの方向）に施し、該表面処理面に補強シ
ートを２枚貼り付けることにより、試験例４の曲げ試験
体を１体作製した。

【００３１】なお、これらの曲げ試験体を作製する際、
図４（ｂ）に示すように、１層目の補強シート１の炭素
繊維の配向方向１ａは試験体の長手方向になるように、
２層目の補強シート１の炭素繊維の配向方向１ｂは幅方
向になるように貼り付けた。また、曲げ試験体５の作製
のため用いた補強シートの種類、補修樹脂の種類、補修
樹脂の塗布方法等は、前記のせん断付着力試験体の作製
に用いたものと同じとした。

【００３２】（曲げ試験方法）図４に示すように、貼り
付けられた補強シート１を下面側とし、上方より荷重を
かけることにより実施した。この測定結果を表１に示
す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から判るように、コンクリート面に形
成された溝１０に樹脂１１を充填し、補強シート１を貼
り付けた試験例４及び５は、コンクリート打設面を接着
面とする試験例１、ケレン処理表面を接着面とする試験
例２、ノミによるチッピング処理表面を接着面とする試
験例３に比較して、剪断付着力が大であった。また、試
験例４は試験例２に比較して曲げ強度が大であった。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、コンクリートの連続繊
維補強シート接着面に形成された溝に、接着剤等の樹脂
を充填後、シートを樹脂により接着することにより、シ
ートと樹脂が一体化し、せん断キーが形成され、コンク
リート面とシート接着面の間に発生するせん断応力に面
で対抗するので、シートの補強効果が最大限発揮され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】溝が形成されたコンクリート面に補強シート
を貼り付けた例を示す図であって、（ａ）は接着部の断
面図、（ｂ）は接着部の正面図である。

【図２】コンクリートの表面状態を示す断面図であっ
て、（ａ）はコンクリート打設後、（ｂ）はケレン処理
後、（ｃ）はノミによるチッピング処理後、（ｄ）、
（ｅ）は溝を形成した後、の状態を示す。

【図３】せん断付着力試験の方法を示す図である。

【図４】曲げ試験の方法を示す図であって、（ａ）は
曲げ試験体の正面図、（ｂ）は貼り付けられている補強
シートを示す。

【符号の説明】１・・補強シート、２・・コンクリート、３・・固定ジ
グ、４・・接着部、５・・曲げ試験用コンクリート試験
体、１０・・溝、１１・・樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牛島栄茨城県つくば市要36−１株式会社青木建設研究所内 (72)発明者酒井芳文茨城県つくば市要36−１株式会社青木建設研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート既存構造物の補強補修箇所
に連続繊維補強シートを貼り付けるコンクリート既存構
造物の補強補修方法において、補強補修箇所に補強繊維
の配向方向に直交する方向に幅３〜１０ｍｍ、深さ３〜
１０ｍｍ、ピッチ１０〜３０ｍｍの溝を形成し、溝に樹
脂を充填し、ついで補強補修箇所に連続繊維補強シート
を貼り付けるコンクリート既存構造物の補強補修方法。