JP2015085564A - 複合構造体の施工方法及び複合構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決する複合構造体の施工方法は、無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、硬化性樹脂材料を主成分とする未硬化の接着剤及び未硬化の硬化性無機材料を混合した状態で含む母材流動物とを、当該母材流動物が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、前記母材流動物を硬化させて母材が前記シート状補強材により繊維強化された複合構造体を形成する硬化工程とを備えている。
以下、図1〜図6を参照して母材として硬化性無機系材料を用いた複合構造体として実施した第1実施形態を説明する。
予めベース部11に下地層17が施工されている。ベース部11は、盛土又は切土などの施工対象の地盤、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート又はコンクリートからなるの躯体のうちの一つであり、その表面に下地層17が形成されることで、複合構造層12を施工し易い施工面11aを有している。なお、ベース部11の下地層形成前の表面が比較的凹凸がなくシート状補強材14を直接貼ってもその浮きが発生しない程度に滑らかな面であり、かつ土や砂を固めただけの面のような流動性のある面でなければ、その面を施工面としてもよい。
まずステップS1では、施工面に接着剤を塗付する。すなわち、施工面の所定エリア(シート状補強材貼付けエリア)に接着剤18を塗付する。ここで、所定エリアは一例として全面としているが、ベース部11の施工面の広さに応じて施工は複数回に分けて行ってもよく、この場合、施工面のうち1回分の所定エリアに接着材を塗付する。接着剤18の塗付方法としては、例えばローラを用いて接着剤を塗付するローラ塗付法、刷毛で塗付する方法、スプレー装置を用いて施工面11aに接着剤を吹き付ける吹付法、特定の転写媒体を用いて接着剤を転写する転写法などを使用できる。接着剤18の塗付量は1面当たり、例えば50〜300g/m2の範囲内の値としている。接着剤18は硬化性樹脂の一例として水性エポキシ樹脂を主成分とする二液型で主剤と硬化剤とを混合したものである。これは、その後、打設される接着剤混合モルタルM中の接着剤(硬化性樹脂)が水性であるため、これと接触した箇所で結合力を高めるべく、同じ水性エポキシ系の接着剤を使用する。ここで、本実施形態では、接着剤18を施工面に塗付したが、シート状補強材14の施工面11aと固定される側の第1の面と施工面11aとのうち少なくとも第1の面に接着剤を塗付してもよい。この場合、接着剤18の塗付方法としては、前述の方法の他に、シート状補強材14を接着剤貯留槽中の接着剤液に浸漬する浸漬塗付法(ディッピング法)を採用できる。なお、本実施形態では、ステップS1の工程が、接着剤塗付工程の一例に相当する。
(1)複合化工程(S2,S3)において、接着剤混合モルタルM(母材流動物の一例)でシート状補強材14を被覆してモルタル層19(母材層の一例)を形成することで、そのシート状補強材14と未硬化の接着剤混合モルタルMとを複合化させる。そして、硬化工程(S5)で、未硬化のモルタル層19を硬化させる。接着剤混合モルタルM中の細骨材13a及びセメントの粒子を囲む接着剤13bを介して母材13とシート状補強材14は比較的強固に接合する。この結果、母材13とシート状補強材14との間に比較的高い付着力が確保される。したがって、構造体10に曲げ応力が加わって複合構造層12の表面にひび割れが発生した際に、母材13からシート状補強材14の繊維14aが引き抜ける引抜け現象が発生しにくくなる。よって、曲げ強度及び曲げ靱性が共に高い構造体10及び複合構造層12を得ることができる。また、モルタル層19の形成時にシート状補強材14の第2の面に接着剤を塗付する必要がないので、モルタル層19の形成工程がモルタル打設工程の一工程で済み、複合構造層12の施工時の作業性がよくなる。
次に図7を用いて第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、複数の強化繊維層15のうち少なくとも一部の層でシート状補強材の繊維の材質が異なっている例である。以下、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、特に異なる部分についてのみ説明する。
(7)図6のステップS1を、第1実施形態における接着剤塗付工程に替え、ベース部11の下地層形成前の施工面11aに接着剤混合モルタルMを打設して下地層17を形成する下地層形成工程とした。そして、下地層17の接着剤混合モルタルMが未硬化のうちにシート状補強材20を載置する補強材載置工程(S2)と、シート状補強材20の第2の面を被覆するモルタル層19を形成する母材層形成工程(S3)とをこの順番で、強化繊維層15が必要な層数に達するまで繰り返す。よって、この施工方法により第1実施形態と同様に、比較的曲げ強度及び曲げ靱性の高い複合構造層12を得ることができる。
次に複合構造体の曲げ強度及び曲げ靱性を評価する実験の詳細を説明する。但し、以下の実験は、メッシュシートに接着剤としてエポキシ樹脂を塗付したうえで、その接着剤が未硬化のうちにその接着剤塗付面に未硬化のモルタルを打設して、接着剤とモルタルを共に未硬化の状態から一緒に硬化させる方法を評価するものである。つまり、この実験は、母材のうちシート状補強材の周辺に限って接着剤混合モルタルを打設したときと同じ形態を形成し、接着剤混合モルタルで母材を形成した複合構造体を評価するものである。
4点曲げ試験の結果より、荷重(曲げ応力)−たわみ曲線を、図10、図11に示す。式(1)より求めた曲げ靱性係数の一覧を図12に示す。また、曲げ応力は以下の式(2)より算出した。
図10に示したCM−B3−WとCM−B3の荷重−たわみ曲線と、図12に示した曲げ靱性係数より、CM−B3−Wのケースでは、CM−B3のケースに比べて最大荷重は63%〜134%、最大荷重時のたわみは40%〜206%、曲げ靱性係数は32%〜78%、それぞれ飛躍的に向上した。
・シート状補強材をメッシュシートに替えて織物シートとしてもよい。織物シートは、例えば平織り又は綾織りにより製織されている。例えば複数層(N層)のシート状補強材のうち、例えばベース部11寄りの(N−n)層(但しN>n)の強化繊維層15にメッシュシート16(又は23)を使用し、残りの表面寄りのn層の強化繊維層15に織物シートを使用する。織物シートは、その織目の隙間がメッシュシートの網目の隙間よりも十分小さいため、複合構造層12の内側(ベース部側)への空気の透過を抑制できる。このため、母材13であるモルタル、ベース部11を構成するコンクリートが、透過した空気中の炭酸ガスと反応して劣化(中性化)する劣化速度を遅らせることができる。
・シート状補強材を構成する繊維は、アラミド繊維以外の有機系繊維でもよい。例えばナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維などの有機系繊維を用いることもできる。また、無機系繊維で製織されたシート状補強材と有機系繊維で製織されたシート状補強材とを母材に混入してもよい。
・母材を構成する硬化性無機材料はセメントに限定されない。水硬性材料の一例としての水硬性石灰でもよい。また、硬化性無機材料は水硬性材料に限定されず、例えば硬化剤を添加した水ガラス(珪酸ナトリウム)でもよい。
・プレキャストコンクリート製品に適用してもよい。例えば側溝、管、橋桁、擁壁、杭、建物の一部(柱、梁、壁材)、カルバート、マンホールでもよい。これらの構成でも、ベース部11(躯体)の施工面11aに複合構造層12が形成された構造体を高い曲げ強度及び曲げ靱性とすることができる。
Claims (6)
- 無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、硬化性樹脂材料を主成分とする未硬化の接着剤及び未硬化の硬化性無機材料を混合した状態で含む母材流動物とを、当該母材流動物が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、
前記母材流動物を硬化させて母材が前記シート状補強材により繊維強化された複合構造体を形成する硬化工程と
を備えたことを特徴とする複合構造体の施工方法。 - 前記複合構造体は、ベース部の施工面に保護層として施工される複合構造層であり、
前記複合化工程は、
前記施工面と前記シート状補強材とのうち少なくとも一方に硬化性樹脂材料を主成分とする接着剤を塗付する接着剤塗付工程と、
塗付した前記接着剤が未硬化のうちに前記シート状補強材を前記施工面に載置して貼り付ける補強材載置工程と、
前記シート状補強材を前記母材流動物で被覆して母材層を形成する母材層形成工程とを含み、
前記硬化工程では、塗付した前記接着剤と前記母材層の前記母材流動物とを硬化させることを特徴とする請求項1に記載の複合構造体の施工方法。 - 前記複合構造体は、ベース部の施工面に保護層として施工される複合構造層であり、
前記複合化工程は、
前記ベース部の施工面を前記母材流動物で被覆して下地層を形成する下地層形成工程と、
前記シート状補強材を未硬化の前記下地層の表面に載置する補強材載置工程と、
前記シート状補強材を前記母材流動物で被覆して母材層を形成する母材層形成工程と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の複合構造体の施工方法。 - 未硬化の前記母材層に前記シート状補強材を載置する第2の補強材載置工程と前記母材層形成工程とをこの順番で一回以上行って、前記母材層で被覆されたシート状補強材の層を複数層形成することを特徴とする請求項2又は3に記載の複合構造体の施工方法。
- 前記硬化性無機材料は水硬性無機材料であり、前記接着剤は、前記水硬性無機材料を硬化させる水に溶解可能な水性の接着剤であり、
前記母材流動物は、前記水硬性無機材料と前記水性の接着剤と水とを含む混合物であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の複合構造体の施工方法。 - 無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、
水硬性無機材料と前記水硬性無機材料を硬化させるために混合する水に溶解可能な水性の接着剤と水とを混合した状態で含む母材流動物が、前記シート状補強材が少なくとも一層混入された状態で硬化してなる母材と、
を備えたことを特徴とする複合構造体。
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