JP2006002411A - Reinforcing method of concrete columnar body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電加熱硬化型フレキシブル筋を使用した例えば建築物の壁付き柱などとされるコンクリート柱状体の補強方法に関するものである。 The present invention relates to a method for reinforcing a concrete columnar body, for example, a walled column of a building, which uses an electric heating and curing type flexible muscle.
近年、例えば建築物の耐震性強化の点から、新たに建造されるコンクリート構造物は勿論、既設のコンクリート構造物についても耐震性向上を目的とした補強が要望されている。 In recent years, for example, from the viewpoint of strengthening the earthquake resistance of a building, not only a newly constructed concrete structure but also an existing concrete structure has been requested to be reinforced for the purpose of improving the earthquake resistance.
従来、コンクリート構造物の耐震補強として、コンクリート柱状体を補強することが考えられている。例えば、橋脚、地下鉄の中柱、建築物の柱などの柱状体、特に鉄筋コンクリート（ＲＣ）或いは鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）にて建造されたコンクリート柱を補強する方法としては、コンクリート柱の周囲に鉄筋コンクリート（ＲＣ）を巻き立てる方法、鋼板を貼り付ける方法がある。又、比較的最近では、コンクリート柱に強化繊維シートを巻き付け、その繊維に含浸した樹脂を硬化して、繊維強化樹脂複合材料に形成することにより補強をなす方法が知られている。 Conventionally, it is considered to reinforce a concrete columnar body as a seismic reinforcement of a concrete structure. For example, as a method of reinforcing concrete pillars such as bridge piers, subway middle pillars, building pillars, etc., especially reinforced concrete (RC) or steel reinforced concrete (SRC), reinforced concrete ( RC) and a method of attaching a steel plate. Relatively recently, a method is known in which a reinforcing fiber sheet is wound around a concrete column, and a resin impregnated in the fiber is cured to form a fiber reinforced resin composite material.
しかしながら、鉄筋コンクリート（ＲＣ）を巻き立てる方法は、重量が増加する、新たに断面積が増加する、現場にてコンクリート打設を行うために養生期間が長く、工期が長いなどの問題がある。鋼板を貼り付ける方法は、貼り付けた鋼板を互いに溶接するか或いはボルト締めにて接合する作業が必要であり、又、鋼板の重量が重く、作業性が悪いなどの問題がある。 However, the method of winding up reinforced concrete (RC) has problems such as an increase in weight, a new cross-sectional area, and a long curing period and a long construction period for performing concrete placement on site. The method of affixing a steel plate requires the operations of welding the affixed steel plates together or joining them by bolting, and has a problem that the weight of the steel plate is heavy and workability is poor.
これに対して、強化繊維シートを巻き付ける方法は、軽量且つ作業性が良く、施工時間を短縮できコスト的に優位であるなどの利点を有することから、近年施工例が増加しつつある。補強するコンクリート柱状体が独立柱である場合、上述の強化繊維シートを巻き付ける方法により、比較的簡易に、しかも高強度にて柱状体を補強することができる。 On the other hand, since the method of winding a reinforcing fiber sheet has advantages such as light weight and good workability, shortening the construction time and being superior in cost, construction examples are increasing in recent years. When the concrete columnar body to be reinforced is an independent column, the columnar body can be reinforced relatively easily and with high strength by the method of winding the reinforcing fiber sheet.
しかし、柱が壁付き柱である場合には、コンクリート柱の周囲から延設された壁、より詳しくは、コンクリート柱から袖壁へと延在する差し筋のために、強化繊維シートの端部同士を強固に固着して、無端状態の連続繊維による強力な補強効果を得ることが非常に困難である。 However, if the column is a walled column, the end of the reinforcing fiber sheet is due to a wall extending from the periphery of the concrete column, more specifically, an incision extending from the concrete column to the sleeve wall. It is very difficult to firmly fix each other and obtain a strong reinforcing effect by continuous fibers in an endless state.
強化繊維シートをコンクリート柱に１周巻き付けずに、強化繊維シートの端部を柱の表面で自由端のままで終わらせるように貼着することもできるが、この方法では柱に加わる変形に対して、端部同士を固着して無端状態の連続繊維とする場合のような、繊維強化樹脂複合体材料シートの高い強度による補強効果を十分に発揮させることができない。 The end of the reinforcing fiber sheet can be stuck on the surface of the column without wrapping the reinforcing fiber sheet around the concrete column, but this method can be applied to the deformation applied to the column. Thus, the reinforcing effect due to the high strength of the fiber-reinforced resin composite material sheet as in the case where the end portions are fixed to form an endless continuous fiber cannot be sufficiently exhibited.
従って、施工が簡単でコスト的にも優位であり、例えば上述の壁付き柱のように補強部材を巻き付けることが困難であるコンクリート構造物を補強する場合にも作業性が良く作業時間の短縮が可能であり、且つ高強度であるコンクリート構造物の補強方法が要求される。 Therefore, it is easy to construct and has an advantage in terms of cost. For example, when reinforcing a concrete structure that is difficult to wind a reinforcing member, such as the above-mentioned column with a wall, the workability is good and the working time is shortened. There is a need for a method of reinforcing concrete structures that is possible and has high strength.
一方、特許文献１は、多数本の強化繊維を有する補強繊維束と、この補強繊維束の長手方向に沿って延在し、この補強繊維束を束ね或は囲包して配置された可撓性の外層部材とを有する構造とされる強化繊維補強筋を開示する。又、特許文献２は、多数本の強化繊維を有する補強繊維束と、この補強繊維束の長手方向に沿って延在し、十分な空隙を有した態様で補強繊維束を囲包して配置された可撓性の環状被覆部材と、を有する構造とされる強化繊維補強筋を開示する。
On the other hand,
これらの強化繊維補強筋においては、現場にて補強繊維束に樹脂が含浸されるか、或いは予め強化繊維束に樹脂が含浸されて未硬化又は半硬化状態とされるので、可撓性に優れており、現場にて任意の形状に変形することができる。又変形した後は、元の形状に戻ることはなく、変形した形態を保持することができるので作業性が良好である。 These reinforcing fiber reinforcing bars are excellent in flexibility because the reinforcing fiber bundle is impregnated with resin at the site, or the reinforcing fiber bundle is pre-impregnated with resin to be in an uncured or semi-cured state. And can be transformed into any shape on site. Further, after the deformation, the original shape is not restored and the deformed form can be maintained, so that the workability is good.
上記特許文献１には、上記強化繊維束又は外層部材として、電気伝導性を有する材料を用い、所定の位置に取り付け後、通電して発熱させ、含浸された樹脂を硬化させ得ることが示されている。又、上記特許文献２には、所定本数の強化繊維を収束したストランド（強化繊維束）を複数本束ねて構成される補強繊維束の、好ましくは略中心位置に導電繊維、例えばヒータ線が配置される構成とされ、ヒータ線の両端に電源を接続し、電源からヒータ線に給電することによりヒータ線を発熱させ、補強筋内の樹脂を迅速に加熱硬化し得ることが示されている。
これら従来技術においては、強化繊維補強筋は、主としてコンクリート補強筋として、コンクリート構造物を新たに建設する場合に、コンクリートを打設する前の鉄筋構造体に帯鉄筋などとして組み込んで使用されている。
本発明者は、このような通電により硬化する通電加熱硬化型フレキシブル筋を使用すれば、既設のコンクリート柱、特に、壁付き柱の補強が極めて迅速に且つ効率良く施工し得ることを見出した。本発明は、斯かる本発明者の新規な知見に基づきなされたものである。 The present inventor has found that the reinforcement of existing concrete columns, particularly walled columns, can be applied very quickly and efficiently by using such a heat-curing flexible stiffening that is cured by energization. The present invention has been made based on the novel knowledge of the present inventors.
つまり、本発明の目的は、軽量、高強度、しかも施工現場での変形が容易であり、補強部材の巻回が困難な壁付き柱などとされる被補強体への適用も容易である通電加熱硬化型フレキシブル筋を使用した極めて作業性の良いコンクリート柱状体の補強方法を提供することである。 In other words, the object of the present invention is to provide energization that is lightweight, high-strength, easy to deform at the construction site, and easy to apply to a to-be-reinforced body such as a walled column in which it is difficult to wind the reinforcing member. It is an object of the present invention to provide a method for reinforcing a concrete columnar body having a very good workability using a thermosetting flexible muscle.
上記目的は本発明に係るコンクリート柱状体の補強方法にて達成される。要約すれば、本発明は、（Ａ）コンクリートによって形成された柱状体と、前記柱状体の周面から延設された少なくとも１つの壁部と、を有する被補強体に埋設された、前記柱状体から前記壁部へと延在する差し筋を避けて、前記柱状体と前記壁部の接合部近傍に前記壁部を貫通する孔を設ける工程と、（Ｂ）多数本の強化繊維を有する連続繊維束と、前記連続繊維束の長手方向に沿って延在し、前記連続繊維束を束ね或いは囲包して配置された可撓性の外層部材と、前記外層部材の内側に設けられる通電により発熱する導電繊維と、前記連続繊維束及び前記外層部材に含浸された半硬化状態或いは未硬化状態の樹脂と、を有する通電加熱硬化型フレキシブル筋を、前記孔を通して前記柱状体の長手方向の所定箇所に所定回数巻回する工程と、（Ｃ）前記通電加熱硬化型フレキシブル筋の前記導電繊維に電源より給電して発熱させ、前記連続繊維束及び前記外層部材に含浸された樹脂を加熱硬化する工程と、を有することを特徴とするコンクリート柱状体の補強方法である。 The above object is achieved by the method for reinforcing a concrete columnar body according to the present invention. In summary, the present invention provides (A) a columnar body formed of concrete and at least one wall portion extending from the peripheral surface of the columnar body, and the columnar body embedded in a reinforced body. A step of providing a hole penetrating the wall portion in the vicinity of a joint portion between the columnar body and the wall portion, avoiding an incision extending from the body to the wall portion, and (B) having a plurality of reinforcing fibers A continuous fiber bundle, a flexible outer layer member that extends along the longitudinal direction of the continuous fiber bundle and is arranged to bundle or surround the continuous fiber bundle, and an energization provided inside the outer layer member The electrically conductive thermosetting flexible streaks having conductive fibers that generate heat due to the conductive fibers and the semi-cured or uncured resin impregnated in the continuous fiber bundle and the outer layer member are arranged in the longitudinal direction of the columnar body through the holes. Winding a predetermined number of times around a predetermined location; (C) supplying heat from the power source to the conductive fibers of the electric heating and curing type flexible muscle to generate heat, and heat curing the resin impregnated in the continuous fiber bundle and the outer layer member. This is a method for reinforcing a concrete columnar body.
本発明の一実施態様によると、前記工程（Ａ）の前に前記柱状体から前記壁部へと延在する差し筋の所在を探査する。前記差し筋が鉄筋である場合には、該差し筋を電磁波を利用して探査することができる。 According to one embodiment of the present invention, before the step (A), the location of the insertion line extending from the columnar body to the wall portion is searched. When the cutting bar is a reinforcing bar, the cutting bar can be probed using electromagnetic waves.
ここで、少なくとも前記柱状体に化粧モルタルなどの被覆体が覆設されている場合には、前記（Ａ）工程の前、又は前記（Ａ）工程の後且つ前記（Ｂ）工程の前に、少なくとも前記通電加熱硬化型フレキシブル筋を巻回する箇所の前記柱状体に覆設された被覆体を除去し、前記柱状体の表面を露出させてから補強することも可能である。 Here, when a covering such as a cosmetic mortar is covered on at least the columnar body, before the step (A), or after the step (A) and before the step (B), It is also possible to reinforce after removing the covering body covering the columnar body at least at the portion where the electric heating and curing type flexible muscle is wound, and exposing the surface of the columnar body.
又、前記柱状体の断面形状が矩形などの隅角部を有する形状である場合には、前記柱状体の少なくとも前記通電加熱硬化型フレキシブル筋を巻回する箇所の隅角部を湾曲状に加工することができる。又、本発明の他の実施態様によると、前記通電加熱硬化型フレキシブル筋を巻回する箇所の前記柱状体の表面に樹脂系パテ材を擦り付けることができる。 Further, when the cross-sectional shape of the columnar body is a shape having a corner portion such as a rectangle, at least the corner portion of the columnar body where the electric heating / curing flexible muscle is wound is processed into a curved shape. can do. Further, according to another embodiment of the present invention, a resin-based putty material can be rubbed against the surface of the columnar body where the electro-heating / curing flexible muscle is wound.
本発明において、前記通電加熱硬化型フレキシブル筋の前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維を含む無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維を含む有機繊維、又はチタン繊維、ステンレススチール繊維、鉄繊維を含む金属繊維を単独で、又は複数種を混合して使用することができる。 In the present invention, the reinforcing fibers of the electric heating and curable flexible muscle are carbon fibers, glass fibers, inorganic fibers including ceramic fibers, aramid fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, organic fibers including nylon fibers, or titanium fibers, Stainless steel fibers and metal fibers including iron fibers can be used singly or in combination.
本発明において、一実施態様によると、前記通電加熱硬化型フレキシブル筋の前記外層部材は、前記連続繊維束を構成する強化繊維と同質か或いは異質の繊維で作製された編組体とすることができる。他の実施態様によると、前記外層部材は、前記連続繊維束を構成する強化繊維と同質か或いは異質の繊維で作製されたテープ或いは紐とすることができる。又、好ましくは、前記外層部材を構成する繊維は、ガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維を含む絶縁性繊維を単独で、又は複数種を混合して使用する。 In the present invention, according to one embodiment, the outer layer member of the electric heating and curing type flexible muscle can be a braided body made of fibers that are the same as or different from the reinforcing fibers constituting the continuous fiber bundle. . According to another embodiment, the outer layer member may be a tape or string made of fibers that are the same as or different from the reinforcing fibers constituting the continuous fiber bundle. Preferably, the fiber constituting the outer layer member is an insulating fiber including glass fiber, polyester fiber, aramid fiber, nylon fiber, vinylon fiber, polyethylene fiber, polypropylene fiber, or a mixture of plural kinds. use.
本発明において、一実施態様によると、前記通電加熱硬化型フレキシブル筋の前記導電繊維としてニクロム線、タングステン線、ニッケル線を含む通電により発熱する金属線を単独で、又は複数種を混合して使用し、前記連続繊維束内に配置することができる。又、他の実施態様によると、前記強化繊維として炭素繊維、チタン繊維、鉄繊維を含む通電により発熱する繊維を単独で、又は複数種を混合して使用し、前記導電繊維の全部又は一部を兼ねることができる。 In the present invention, according to one embodiment, a metal wire that generates heat when energized, including nichrome wire, tungsten wire, and nickel wire, is used alone or as a mixture of a plurality of types, as the conductive fiber of the conductive heat-curable flexible muscle. And it can arrange | position in the said continuous fiber bundle. According to another embodiment, the reinforcing fibers include carbon fibers, titanium fibers, and iron fibers that generate heat when energized, either alone or in combination, and all or part of the conductive fibers. Can also serve.
本発明において、前記樹脂は、加熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂又はウレタン系樹脂であることが好ましい。 In the present invention, the resin is preferably a thermosetting epoxy resin, an unsaturated polyester resin, an MMA resin, or a urethane resin.
本発明によれば、軽量、高強度、しかも施工現場での変形が容易であり、補強部材の巻回が困難な壁付き柱などとされる被補強体への適用も容易である通電加熱硬化型フレキシブル筋を使用して、極めて作業性の良いコンクリート柱の補強が可能である。 According to the present invention, current heating and curing is easy to apply to a to-be-reinforced body that is lightweight, high-strength, easy to deform on the construction site, and difficult to wind a reinforcing member, such as a walled column. It is possible to reinforce concrete columns with extremely good workability by using mold flexible muscles.
以下、本発明に係るコンクリート柱状体の補強方法を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, a concrete columnar reinforcing method according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施例１
通電加熱硬化型フレキシブル筋
先ず、本発明に使用される通電加熱硬化型フレキシブル筋（以下、単に「フレキシブル筋」と呼ぶ。）について説明する。
Example 1
Electric Heating / Curing Flexible Muscle First, the electric heating / curing flexible muscle (hereinafter simply referred to as “flexible muscle”) used in the present invention will be described.
図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２に、フレキシブル筋の一実施例を示す。本実施例にてフレキシブル筋１は、多数本の強化繊維ｆを有する連続繊維束２と、この連続繊維束２を束ねて、或いは、囲包して配置された可撓性の外層部材３と、外層部材３の内側に配置される導電繊維４と、を有している。
1A, 1B and 2 show an embodiment of the flexible muscle. In this embodiment, the
連続繊維束２は、好ましくは、多数本の強化繊維ｆを一方向に引き揃えて配列して作製される。強化繊維ｆを編んで連続繊維束２を作製することも可能ではあるが、この場合には、繊維が重なっている部分で強度低下を引き起こす。これに対して、強化繊維ｆを平行に配列した場合には、繊維が重なる部分がなく、本来の強化繊維ｆの繊維強度を発揮することができる。
The
つまり、本実施例では、所定本数の強化繊維ｆを平行に或いは緩く撚りを掛けて収束して作製されるストランド（強化繊維束）を更に平行に或いは緩く撚りを掛けて複数本束ねることによって作製される。 That is, in this embodiment, a predetermined number of reinforcing fibers f are produced by bundling a plurality of strands (reinforced fiber bundles) produced by twisting them in parallel or loosely and twisting them in parallel or loosely. Is done.
強化繊維ｆとしては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維を含む無機繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維を含む有機繊維、又はチタン繊維、ステンレススチール繊維、鉄繊維を含む金属繊維を単独で、又は複数種を混合して使用することができる。連続繊維束２の所望の物性、例えば、破断延び、弾性率に応じて、単独又は複数種類混合して用いる強化繊維ｆを選択すればよい。
As the reinforcing fiber f, carbon fibers, glass fibers, inorganic fibers including ceramic fibers, aramid fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, organic fibers including nylon fibers, or metal fibers including titanium fibers, stainless steel fibers, and iron fibers. It can be used alone or in combination of two or more. The reinforcing fiber f used alone or in combination of a plurality of types may be selected according to the desired physical properties of the
通常、炭素繊維が好適に使用され、ＰＡＮ系、ピッチ系、その他、いずれのタイプの炭素繊維であっても構わない。好ましくは、強度が１００Ｋｇｆ／ｍｍ2（≒９８０Ｎ／ｍｍ2）以上、又弾性率が１０Ｔｏｎｆ／ｍｍ2（≒９８，０００Ｎ／ｍｍ2）以上とされる高強度、高弾性のものを使用する。 Usually, carbon fibers are preferably used, and any type of carbon fibers such as PAN-based, pitch-based, and the like may be used. Preferably, a high strength and high elasticity material having a strength of 100 kgf / mm 2 (≈980 N / mm 2 ) or more and an elastic modulus of 10 Tonf / mm 2 (≈98,000 N / mm 2 ) or more is used.
又、強化繊維ｆとしてアラミド繊維などの有機繊維を使用する場合、強度が１００Ｋｇｆ／ｍｍ2（９８０Ｎ／ｍｍ2）以上、弾性率が２Ｔｏｎｆ／ｍｍ2（１９，６００Ｎ／ｍｍ2）以上とされる。 When organic fibers such as aramid fibers are used as the reinforcing fibers f, the strength is 100 kgf / mm 2 (980 N / mm 2 ) or more and the elastic modulus is 2 Tof / mm 2 (19,600 N / mm 2 ) or more. .
本発明のフレキシブル筋１は、用途に応じて種々の寸法とすることができるが、詳しくは後述するようにコンクリート柱に巻回して補強するのに使用する場合、外径として約２〜５０ｍｍとすることが好ましい。例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を使用する場合、炭素繊維のフィラメント本数は、２４，０００〜２０，０００，０００本程度とされる。
The
可撓性の外層部材３は、前記連続繊維束２を構成する強化繊維と同質か或いは異質の強化繊維で作製される。詳しくは後述するように、コンクリート柱状体の補強において、コンクリート或いはモルタルとの定着性が良好であることから、好ましくは図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、連続繊維束２の強化繊維ｆと同質或いは異質の繊維ｆ’で作製された編組体３Ａとされる。但し、これに限定されるものではない。これにより、連続繊維束２は外層部材３にて被覆され、この外層部材３にて緩く拘束された状態とされる。
The flexible
別法として、外層部材３は、図３（Ａ）に示すように、同質或いは異質の強化繊維を平行に配列して或いは編成して形成された幅広の、或いは図３（Ｂ）に示すように幅狭若しくは紐状のテープ３Ｂとすることができる。又、これらテープ３Ｂなどを互いに離間して一方向に、或いは図３（Ｃ）に示すように、互いに交差するように両方向に巻き付けることによって連続繊維束２を束ねることも可能である。
Alternatively, the
このように、可撓性の外層部材３は連続繊維束２を構成する強化繊維ｆと同質或いは異質の繊維ｆ’にて構成し得るが、詳しくは後述するような通電加熱時の短絡防止の観点から、外層部材３は絶縁性であることが好ましく、繊維ｆ’としては、好ましくはガラス繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維を含む絶縁繊維を単独で、又は複数種混合して使用する。通常、ガラス繊維が好適に使用される。又、繊維ｆ’の繊度は、好ましくは２０〜１０，０００ｇ／ｋｍ程度とされる。
As described above, the flexible
外層部材３の内側、好ましくは連続繊維束２内の断面略中心位置には、導電繊維４がフレキシブル筋の長手方向に沿って配置される。導電繊維４は、後述するように、施工時に通電によりフレキシブル筋１を加熱し硬化させる際の電気の流れ道となる。従って、導電繊維４は、通電した時に発熱する電気抵抗を有するものであり、例えばニクロム線、タングステン線、ニッケル線などの金属線が使用可能である。
The
強化繊維ｆとして炭素繊維など、つまり、強化繊維自体が電気伝導性を有しており、通電により発熱し得る繊維を用いる場合、連続繊維束自体を導電繊維４として使用することができる。この場合、連続繊維束２内に特別に設ける導電繊維４の量は比較的少なくするか、或いは省くことができる。
In the case of using carbon fiber or the like as the reinforcing fiber f, that is, the fiber having the electrical conductivity and capable of generating heat by energization, the continuous fiber bundle itself can be used as the
連続繊維束２を構成する強化繊維ｆとしてアラミド繊維などの絶縁性繊維を用いる場合は、導電繊維４を複数本挿入するなどして通電発熱性能を高めることが好ましい。
When an insulating fiber such as an aramid fiber is used as the reinforcing fiber f constituting the
例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を用いて、外径５ｍｍ（フィラメント本数が２４，０００本の炭素繊維束が９本：２１６，０００フィラメント）程度の連続繊維束２を形成する場合、連続繊維束２内に特別に設ける導電繊維４として、例えば線径０．２ｍｍのニクロム線などの抵抗線を０〜１本程度挿入することが好ましい。又、例えば強化繊維ｆとしてアラミド繊維を用いて、外径１０ｍｍ（７１００デニールのアラミド繊維６０本）程度の連続繊維束２を形成する場合、導電繊維４として、例えば線径０．２ｍｍのニクロム線などの抵抗線を３〜５本程度挿入することが好ましい。当然、所望の通電、加熱特性に応じて、導電繊維４の材料、及び線径、本数などの条件は適宜変更可能である。
For example, when carbon fiber is used as the reinforcing fiber f and the
本実施例によれば、フレキシブル筋１には、予め樹脂が含浸され、半硬化状態或いは未硬化状態のプリプレグとして施工現場に提供される。そして、施工現場にてこの樹脂を加熱硬化してＦＲＰ（繊維強化樹脂）化する。
According to the present embodiment, the
本実施例では、詳しくは後述するように、先ずフレキシブル筋１のプリプレグの作製に際して連続繊維束２に樹脂を含浸させ、この連続繊維束２に付着した樹脂が、繊維ｆ’を連続繊維束２の周りにブレーディングする際、或いはフレキシブル筋１を加熱硬化させる際に外層部材３に含浸する。
In this embodiment, as will be described in detail later, first, a
フレキシブル筋１に含浸させる樹脂としては、加熱硬化型のエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ウレタン樹脂などのラジカル反応系樹脂を好適に使用し得る。含浸作業性などの点から通常１〜１，０００ポアズ（Ｐ）とされるのが好ましい。
As the resin to be impregnated into the
例えば、加熱硬化型のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ系液状エポキシ樹脂（エピコート−８２８／油化シェルエポキシ（株）製）、ジシアンジアミド（アデカハードナーＥＨ−３８４２／旭電化工業（株）製）、ジクロルメチルウレア（ＤＣＭＵ）（ＤＣＭＵ−９９／保土谷化学工業（株）製）の混合剤を好適に使用することができる。又、加熱硬化型の不飽和ポリエステル樹脂としては、リゴラック１５８ＢＱＴ（昭和高分子（株）製）、過酸化物（硬化剤）（パーブチルＺ／日本油脂（株）製）、酸化マグネシウム若しくはイソシアネート増粘剤の混合剤を好適に用いることができる。 For example, as the thermosetting epoxy resin, bisphenol A liquid epoxy resin (Epicoat-828 / Oilized Shell Epoxy Co., Ltd.), dicyandiamide (Adeka Hardener EH-3842 / Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.), di A mixed agent of chloromethylurea (DCMU) (DCMU-99 / Hodogaya Chemical Co., Ltd.) can be preferably used. Further, as the thermosetting unsaturated polyester resin, Rigolac 158BQT (manufactured by Showa High Polymer Co., Ltd.), peroxide (curing agent) (Perbutyl Z / manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.), magnesium oxide or isocyanate thickening A mixture of the agents can be suitably used.
フレキシブル筋１に含浸される樹脂の量としては、連続繊維束２及び外層部材３の量（体積）をＶF、連続繊維束２及び外層部材３に含浸された樹脂の量（体積）をＶRとし、ＶT＝ＶF＋ＶRとしたときに、樹脂充填率（％）、即ち、（ＶR÷ＶT）×１００が２０〜９０％となるように選定するのが好ましい。樹脂充填率が２０％より少ないと、強化繊維と強化繊維の間で応力の伝達ができなくなり、結果として全体の引張強度が低下するといった問題があり、又、９０％より大きいと、繊維の量が相対的に少なくなり、全体の引張強度が高くならないだけでなく、物理的に樹脂を含浸できないといった問題が発生する。従って、好ましくは、この樹脂充填率は３０〜６０％とされる。
The amount of the resin impregnated in the
フレキシブル筋１を製造した後に、連続繊維束２、更には外層部材３に含浸された樹脂は完全に硬化されることなはなく、半硬化状態或いは未硬化状態、即ち、プリプレグ状態に維持される。従って、本発明のフレキシブル筋１は、施工現場において硬化前には可撓性に優れている。
After the
フレキシブル筋１のプリプレグは、外層部材３の内側、即ち、連続繊維束２の好ましくは断面略中央に配置された導電繊維４、或いは連続繊維２が導電繊維４を兼ね得る場合には連続繊維束２に通電して加熱することによって、連続繊維束２、更には外層部材３に含浸された加熱硬化型樹脂を硬化させてＦＲＰを形成する。
The prepreg of the
つまり、例えば図４に示すように、施工現場にて導電繊維４の両端に電源５を接続して、電源５から導電繊維４に給電することにより導電繊維４を発熱させ、連続繊維束２、更には外層部材３に含浸された樹脂を迅速に加熱硬化させる。上述のように、連続繊維束２が導電繊維４を兼ね得る場合、連続繊維束自体に通電して連続繊維束２、更には外層部材３に含浸された樹脂を加熱硬化することが可能である。
That is, for example, as shown in FIG. 4, the power source 5 is connected to both ends of the
フレキシブル筋１のプリプレグは、例えば１００ｍ単位程度のロール状として施工現場に運搬され、施工現場にて必要長さを切り取り、詳しくは後述するように被補強コンクリート柱状体の必要箇所に必要回数巻回して配置した後に、通電加熱を行い硬化させてＦＲＰ筋化する。
The prepreg of the
このように、フレキシブル筋１は可撓性に富み、極めて作業性に優れ、又運搬容易性にも優れている。
Thus, the
又、フレキシブル筋１の連続繊維束２の周りに配置する外層部材３を編組体３Ａとすることによって、詳しくは後述するように被補強コンクリート柱状体にフレキシブル筋１を巻回して固定した後に打設するコンクリート、モルタルなどとの定着性が良好である。
Further, by forming the
更に、外層部材３を絶縁性の繊維ｆ’により構成することによって、通電時の短絡を防止することができる。
Furthermore, by forming the
通電加熱硬化型フレキシブル筋の製造例
次に、フレキシブル筋１のプリプレグの製造方法の一例を説明する。ここでは、連続繊維束２内に導電繊維４を特別に設ける場合について説明する。
Preparation of conduction heat-curing flexible muscles Next, an example of a method of manufacturing the prepreg
図５は、本発明に係るフレキシブル筋１のプリプレグの製造装置１００の一例の概略構成を示しており、大別して、連続繊維供給部１１０、樹脂供給部１２０、導電繊維供給部１３０、ブレーディング部１４０、及び巻き取り部１５０を備えている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of an example of the
例えば炭素繊維とされる、連続繊維束２を構成する強化繊維ｆは、連続繊維供給部１１０が備えた複数のリール１１１から繰り出される。リール１１１から繰り出された強化繊維ｆは、一方向に引き揃えて平行に或いは緩く撚りを掛けて、所定の連続繊維束２とされる。上述のように、連続繊維束２は、先ず所定本数の強化繊維ｆを平行に或いは緩く撚りを掛けて収束してストランドを作製し、このストランドを更に平行に或いは緩く撚りを掛けて複数本束ねることによって作製することができる。こうして収束された連続繊維束２は、支持ローラ、転向ローラなどのローラ群を介して樹脂供給部１２０まで搬送される。
For example, the reinforcing fibers f constituting the
樹脂供給部１２０では、樹脂供給装置１２１によって連続繊維束２に加熱硬化型の樹脂が供給される。樹脂供給装置１２１は、上述のような所定の含浸量が得られるように、所定の割合で連続繊維束２に樹脂を供給する。つまり、本実施例では、更に下流で連続繊維束２の周りに繊維ｆ’によるブレーディングを行う際或いはフレキシブル筋１を加熱硬化させる際に外層部材３にも樹脂が含浸されて上述のような含浸量が得られるように、樹脂供給装置１２１は連続繊維束２に比較的多めの樹脂を供給できるよう構成することが好ましい。
In the
樹脂供給装置１２１としては、樹脂を収容した樹脂槽から塗布ローラによって連続繊維束２に樹脂を供給するロールコート形式を用いることができる。或いは、上述のように連続繊維束２には比較的多めの樹脂を付けるために、樹脂を収容した樹脂槽中に樹脂未含浸の連続繊維束２を浸漬することによって樹脂を供給する、ディッピング形式とすることもできる。こうして、連続繊維２に樹脂が供給（ロールコート或いはディッピング）されると、樹脂は連続繊維束２中に含浸される。
As the
樹脂が含浸された連続繊維束２は、更に支持或いは転向ローラ群によって導電繊維供給部１３０に至り、ここで連続繊維束２の断面略中心部に、例えばニクロム線などの抵抗線とされる導電繊維４が挿入される。
The
導電繊維４は、連続繊維束２の中、好ましくは断面略中央に導電繊維４を挿入する。
The
導電繊維４が挿入された後、連続繊維束２の周囲には、ブレーディング部１４０が備えたブレーディング装置１４１により、例えばガラス繊維とされる繊維ｆ’がブレーディングされ、連続繊維束２を束ね或いは囲包するように外層部材３が形成される。
After the
外層部材３がブレーディングされたフレキシブル筋１は、巻き取り部１５０が備えた、例えば紙管などとされる巻き取りロール１５１に巻き取られる。上述のように、フレキシブル筋１は、例えば１００ｍ単位程度のロール状とされる。
The
連続繊維束２の強化繊維ｆとして、通電により発熱し導電繊維４の機能を兼ねる繊維を使用して、外層部材３の内側に特別に導電繊維４を設けない場合は、導電繊維供給部１３０は省略することができる。
When the fiber that generates heat and serves as the
その後、巻き取られたフレキシブル筋１は室温で養生され、含浸樹脂の増粘を待ってプリプレグ化され、フレキシブル筋１のプリプレグとなる。
Thereafter, the wound
上述のように、外層部材３には特別に樹脂を含浸させることはしないが、好ましくは、連続繊維束２に付着している樹脂がブレーディングの時或いはフレキシブル筋１の加熱硬化の時に含浸し、フレキシブル筋１を加熱硬化させる際にＦＲＰ化される。
As described above, the
以上、本発明に従うフレキシブル筋１は、連続繊維束２、更には外層部材３に含浸された樹脂は施工現場にて導電繊維４に通電して加熱するまで完全に硬化されることはなく、半硬化状態或いは未硬化状態に維持される。従って、フレキシブル筋１は、施工現場にて可撓性に優れており、任意の形状に変形することができ、又、変形した後は自然に元の形状に戻ることはなく、変形した形態を保持し、極めて良好な作業性を与える。
As described above, in the
コンクリート柱状体の補強例
次に、フレキシブル筋１を使用してコンクリート柱を補強する方法の一実施例を説明する。本実施例では、フレキシブル筋１は、壁付き柱の耐震補強に適用される。
Reinforcing Examples of concrete pillars will now be described an embodiment of a method of reinforcing a concrete pole by using the
フレキシブル筋１は、適当な単位（例えば１００ｍ）のロール状で施工現場に搬送され、施工現場にて必要長さに切り取り、補強を必要とする箇所に配筋した後、通電加熱を行い硬化させてＦＲＰ筋化する。
The
フレキシブル筋１を用いてコンクリートにて形成された柱状体（コンクリート柱状体）を補強するには、コンクリート柱状体の長手方向に所定間隔にて、フレキシブル筋１を所定回数巻き付け、これを通電加熱によって硬化させる。更に、フレキシブル筋１が硬化した後に、コンクリートやモルタルの打設を行うことができる。
In order to reinforce a columnar body (concrete columnar body) formed of concrete using the
図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の補強方法を適用する壁付き柱１０を示しており、断面矩形の柱部１１の周面、本実施例では柱部１１の相対する２つの周面からは、この柱部１１を挟んで同一平面上に連なる袖壁１２、１２が延設されている。壁付き柱１０の柱部１１及び袖壁１２、１２は、それぞれ鉄筋コンクリートにて形成された、コンクリート柱（柱状体）１１ａ、及び、このコンクリート柱１１ａより延設された少なくとも１つの壁部としての２つのコンクリート壁１２ａ、１２ａに、化粧モルタル１３を覆設して形成されている。
6 (A) and 6 (B) show a
コンクリート柱１１ａ及びコンクリート壁１２ａ、１２ａには鉄筋が埋設されており、コンクリート柱１１ａからコンクリート壁１２ａ、１２ａへと鉄筋による差し筋１４が延在して埋設されている。通常、差し筋１４はコンクリート柱１１ａを貫通して、コンクリート柱１１ａの周面の相対する２つの周面から延設される両コンクリート壁１２ａ、１２ａへと延在する。又、差し筋１４は、通常、コンクリート柱１１ａの長手方向に所定の間隔ｄで埋設されている。
Reinforcing bars are embedded in the
図６（Ａ）、（Ｂ）に示す壁付き柱１０を補強する場合、フレキシブル筋１を巻き付ける箇所近傍のみ、或いは柱部１１の全面の化粧モルタル１３をハツリ取って除去し、コンクリート柱１１ａを露出させる。本実施例では、フレキシブル筋１を巻き付ける箇所の化粧モルタル１３を除去する。
When reinforcing the
本実施例のように、コンクリート柱１１ａの断面形状が矩形である場合、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、化粧モルタルをハツリ取ることによって露出したコンクリート柱１１ａの隅角部（コーナー部）１５を湾曲状に加工する（Ｒ加工）。これによって、フレキシブル筋１の屈曲或いは応力集中による強度低下を最小限にとどめるようにする。Ｒ加工は、コーナー部１５をコンクリート鉋などの適当な手段によって湾曲状に削り取るか、或いはコンクリート柱１１ａのコーナー部１５の面取りを行った後に、予めＲ加工した鋼製のパネルなどの保護部材（図示せず）を、ボルトや接着材などの適当な手段により取り付けることも可能である。当然、コンクリート柱１１ａの断面形状が円形、長円形或いは楕円形など、隅角部を有しない形状である場合、上記Ｒ加工の工程は必要ない。
When the cross-sectional shape of the
又、コンクリート柱１１ａ、コンクリート壁１２ａ、１２ａに埋設されている差し筋１４の所在を探査し、適当な手段により印を設けることができる。通常、差し筋が鉄筋であれば、例えば差し筋部分を電磁波を利用して探査することができる。
Further, the location of the reinforcing
次いで、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、探査された差し筋１４を避けてフレキシブル筋１を通す貫通孔１６を設ける。貫通孔は、コンクリート柱１１ａの長手方向のフレキシブル筋１を巻回する所定箇所において、袖壁１２、即ち、コンクリート柱１１ａとコンクリート壁１２ａ、１２ａの接合部近傍を削孔して設ける。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, a through-
コンクリート柱１１ａの長手方向におてフレキシブル筋１を巻回する箇所は、フレキシブル筋１の構成（例えば、強化繊維の種類や量）、要求される補強強度に応じて適宜選定できるが、通常、コンクリート柱１１ａの長手方向に所定間隔Ｄにて複数箇所に巻回する。従って、通常、貫通孔１６はこの箇所に対応して、コンクリート柱１１ａの長手方向に沿って複数箇所に設ける。
The location where the
その後、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上述のようにして設けた貫通孔１４を通して、所定の長さに切断されたフレキシブル筋１をコンクリート柱１１ａに必要回数巻き付ける。フレキシブル筋１は、限定するものではないが、例えば手作業によってコンクリート柱１１ａに巻き付けることができる。
Thereafter, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
フレキシブル筋１をコンクリート柱１１ａに巻き付ける回数は、フレキシブル筋１の構成（例えば、強化繊維の種類や量）、要求される補強強度に応じて適宜選定すればよい。
What is necessary is just to select suitably the frequency | count of winding the
又、好ましくは、フレキシブル筋１を巻き付ける位置のコンクリート柱１１ａの表面に、平滑性を確保する目的で樹脂系パテ材を擦り付け、その後、このパテが硬化する前にフレキシブル筋１を巻き付ける。樹脂系パテ材としては、ＦＥ−Ｂ／日鉄コンポジット（株）製を好適に用いることができる。
Preferably, a resin-based putty material is rubbed against the surface of the
フレキシブル筋１をコンクリート柱１１ａに巻き付けた後に、フレキシブル筋１の両端において、導電繊維４、或いは連続繊維束２が通電により発熱する繊維によって構成される場合には連続繊維束２に電源５を接続して通電することによって加熱し、フレキシブル筋１の連続繊維束２、更には外層部材３に含浸された樹脂を加熱硬化させ、ＦＲＰ筋化する。
After the
通常、電源５から５〜１００Ｖ、０．１〜２０Ａ（直流）の通電を行い、導電繊維４、或いは連続繊維束２を８０〜１８０℃程度に加熱する。勿論、通電条件は、例えばフレキシブル筋１に含浸された樹脂、或いは要求される硬化時間、放熱条件などによって変更することができる。
Usually, a current of 5 to 100 V and 0.1 to 20 A (direct current) is applied from the power source 5 to heat the
コンクリート柱１１ａに巻回したフレキシブル筋１は、図９に示すように、その両端部から所定の長さ（定着長Ｌ）だけコンクリート柱１１ａの軸線方向に重ね、通電加熱硬化させることによって定着（接着）させる。
As shown in FIG. 9, the
こうしてフレキシブル筋１を硬化させた後に、コンクリートの打設やモルタル仕上げを行い、壁付き柱１０の断面復旧を行い、耐震補強（剪断補強）、補修工事を完了する。例えば、本実施例では、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ポリマーセメントモルタル（例えば、電気化学工業（株）製 ＲＩＳ３３２）１７を用いて、貫通孔１６の充填、柱部１１の増厚を行う。
After the
上述のように、連続繊維束２の周りに配置する外層部材３を編組体３Ａにより構成することにより、フレキシブル筋１の硬化後に打設するモルタル、コンクリートとの定着性を向上することができる。
As described above, by configuring the
又、外層部材３を絶縁繊維にて構成することによって、フレキシブル筋１を通電加熱硬化させる際の短絡を防止することができる。
Moreover, the outer-
本実施例の方法に使用するフレキシブル筋１の一例を示せば、次の通りである。
An example of the
Ａ．連続繊維
材質：ＰＡＮ系炭素繊維約２４，０００本からなる繊維束（ストランド）を２０本一方向に平行に配列して補強繊維束を形成した
炭素繊維の引張強度：４９０Ｋｇｆ／ｍｍ2（≒４８０２Ｎ／ｍｍ2）
弾性率 ：２３．５Ｔｏｎｆ／ｍｍ2（≒２３０Ｎ／ｍｍ2）
Ｂ．外層部材
材質：ポリエステル繊維を組紐状に連続繊維束の周りに製織した
Ｃ． 導電繊維
材質：線径０．２ｍｍのニクロム線
本数：１本
Ｄ．樹脂
種類：加熱硬化型エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ系液状エポキシ樹脂（エピコート−８２８／油化シェルエポキシ（株）製）／ジシアンジアミド（アデカハードナーＥＨ−３８４２／旭電化工業（株）製）／ジクロルメチルウレア（ＤＣＭＵ）（ＤＣＭＵ−９９／保土谷化学工業（株）製）
充填率：６０％
A. Continuous fiber Material: Twenty fiber bundles (strands) composed of about 24,000 PAN-based carbon fibers arranged in parallel in one direction to form a reinforcing fiber bundle Carbon fiber tensile strength: 490 Kgf / mm 2 (≈4802N / Mm 2 )
Elastic modulus: 23.5 Tonf / mm 2 (≈230 N / mm 2 )
B. Outer layer material: C. Woven polyester fiber woven around a continuous fiber bundle. Conductive fiber Material: Nichrome wire with a wire diameter of 0.2 mm Number of wires: 1 Resin Type: Thermosetting epoxy resin Bisphenol A liquid epoxy resin (Epicoat-828 / Oka Shell Epoxy Co., Ltd.) / Dicyandiamide (Adeka Hardener EH-3842 / Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) / Dichloromethylurea (DCMU) (DCMU-99 / Hodogaya Chemical Co., Ltd.)
Filling rate: 60%
例えば、このフレキシブル筋１（外径７ｍｍ）を、５０ｃｍ×５０ｃｍのコンクリート柱に３周巻回する場合、フレキシブル筋１の導電繊維４の両端に電源５から２０Ｖの直流電圧を印加して、これを１５０℃程度に加熱し、含浸された樹脂を硬化させる。この条件にて加熱硬化時間は約３０分である。
For example, when this flexible muscle 1 (outer diameter 7 mm) is wound three times around a 50 cm × 50 cm concrete column, a DC voltage of 20 V is applied to both ends of the
このようにして補強した壁付き柱に対して試験を行ったが、作業性、補強強度において極めて良好な結果を得ることができた。 A test was performed on the walled column thus reinforced, and extremely good results were obtained in terms of workability and reinforcement strength.
以上、本発明によれば、フレキシブル筋１は可撓性に優れ、しかも細長形状であるので、例えば壁付き柱の耐震補強を行うような場合にも、袖壁自体を完全に柱部周りから撤去する必要なく、差し筋を避けてコンクリート柱に巻回することが可能であり、極めて作業性良くコンクリート柱状体の補強（耐震補強、剪断補強）工事を行うことができる。
As described above, according to the present invention, the
尚、本発明の方法を適用し得る壁付き柱としては、上記実施例にて挙げた形態に限らず、例えば図１１（ａ）に示すように、コンクリート柱１１ａから延設されたコンクリート壁１２ａ、１２ａとコンクリート柱１１ａの１面が同一平面となるように形成された壁付き柱、図１１（ｂ）に示すように、コンクリート柱１１ａの１面から、例えばコンクリート柱１１ａの他の１面と同一平面状となるようにコンクリート壁１２ａが延設された壁付き柱、或いは１１（ｃ）に示すように断面が円形であるか、その他長円形、楕円形など断面が矩形形状ではないコンクリート柱１１ａの周面から、例えばコンクリート柱１１ａを介して同一平面状に延設された２つのコンクリート壁１２ａを有する壁付き柱など、各種の形態の壁付き柱が挙げられる。当然、柱部から延設される壁部は、柱部を挟んで同一平面状に形成されている必要はなく、柱部から任意の角度にて壁部が延設されている場合にも本発明は適用できる。
In addition, as a pillar with a wall which can apply the method of this invention, it is not restricted to the form quoted in the said Example, For example, as shown to Fig.11 (a), the
又、柱状体は、所謂、柱に限定されるものではなく、コンクリートにて作製された梁であってもよい。特に本発明によれば、梁から延在する差し筋が埋設された壁部を伴った梁を、上述の実施例における壁付き柱の場合と同様に極めて作業性良く補強することができる。 The columnar body is not limited to a so-called column, and may be a beam made of concrete. In particular, according to the present invention, it is possible to reinforce a beam with a wall portion in which a reinforcing bar extending from the beam is embedded, with extremely good workability as in the case of the column with a wall in the above-described embodiment.
１ 通電加熱硬化型フレキシブル筋（フレキシブル筋）
２ 連続繊維束
３ 外層部材
４ 導電繊維
１０ 壁付き柱
１１ 柱部
１１ａ コンクリート柱（柱状体）
１２ 袖壁（壁部）
１２ａ コンクリート壁（壁部）
１３ 化粧モルタル
１４ 差し筋
１６ 貫通孔
１００ 加熱硬化型フレキシブル筋プリプレグの製造装置
1 Electric heating and hardening type flexible muscle (flexible muscle)
2
12 Sleeve wall (wall)
12a Concrete wall (wall)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
（Ｂ）多数本の強化繊維を有する連続繊維束と、前記連続繊維束の長手方向に沿って延在し、前記連続繊維束を束ね或いは囲包して配置された可撓性の外層部材と、前記外層部材の内側に設けられる通電により発熱する導電繊維と、前記連続繊維束及び前記外層部材に含浸された半硬化状態或いは未硬化状態の樹脂と、を有する通電加熱硬化型フレキシブル筋を、前記孔を通して前記柱状体の長手方向の所定箇所に所定回数巻回する工程と、
（Ｃ）前記通電加熱硬化型フレキシブル筋の前記導電繊維に電源より給電して発熱させ、前記連続繊維束及び前記外層部材に含浸された樹脂を加熱硬化する工程と、
を有することを特徴とするコンクリート柱状体の補強方法。 (A) A columnar body made of concrete and at least one wall portion extending from a peripheral surface of the columnar body, and extending from the columnar body to the wall portion embedded in a reinforced body. Avoiding existing incisors, providing a hole penetrating the wall in the vicinity of the joint between the columnar body and the wall; and
(B) a continuous fiber bundle having a large number of reinforcing fibers, and a flexible outer layer member that extends along the longitudinal direction of the continuous fiber bundle and is arranged to bundle or surround the continuous fiber bundle; An electrically conductive thermosetting flexible muscle having a conductive fiber that is heated by energization provided inside the outer layer member, and a semi-cured or uncured resin impregnated in the continuous fiber bundle and the outer layer member, Winding a predetermined number of times in a predetermined position in the longitudinal direction of the columnar body through the hole;
(C) supplying heat from the power source to the conductive fibers of the electric heating and curing type flexible muscle to generate heat, and heating and curing the resin impregnated in the continuous fiber bundle and the outer layer member;
A method for reinforcing a concrete columnar body, comprising:
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