JP2023118274A - Reinforcing method and reinforcing structure of structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は構造物の補強方法および補強構造に関し、より詳細には、コンクリートや各種鋼材などからなる建築物や海洋構造物の補強方法および補強構造に関するものである。 The present invention relates to a method and structure for reinforcing structures, and more particularly to a method and structure for reinforcing buildings and offshore structures made of concrete and various steel materials.
道路の橋梁や海洋構造物などがコンクリートの中性化や鉄筋の錆などによって老朽化が進み、地震などによって倒壊する危険性がこれまでから問題視されてきた。 The deterioration of road bridges and offshore structures due to the neutralization of concrete and the rusting of reinforcing bars has been progressing, and the risk of collapse due to earthquakes has been viewed as a problem.
そこで、コンクリート躯体を有する構造物の補強方法が種々提案されている。例えば特許文献１では、高架橋の橋脚部などのコンクリート躯体の外周面に、強化繊維を含んで形成された繊維シートを巻き付け、巻き付けられた繊維シートの外面側を硬化型樹脂で被覆するコンクリート構造物の補強方法が提案されている。また特許文献２では、コンクリートブロックからなる構造物に高強度繊維製メッシュ布帛を取り付けた後、高強度繊維製メッシュ布帛をポリウレア樹脂で被覆する構造物の補強方法が提案されている。 Therefore, various methods for reinforcing a structure having a concrete frame have been proposed. For example, in Patent Document 1, a concrete structure in which a fiber sheet containing reinforcing fibers is wound around the outer peripheral surface of a concrete skeleton such as a bridge pier of an elevated bridge, and the outer surface side of the wound fiber sheet is coated with a curable resin. has been proposed. Further, Patent Document 2 proposes a structure reinforcement method in which a high-strength fiber mesh fabric is attached to a structure made of concrete blocks, and then the high-strength fiber mesh fabric is coated with a polyurea resin.
しかしながら、特許文献１に提案の補強方法では、繊維シートに樹脂が含浸しておらず、また繊維シートはコンクリート躯体の外周面に接着していない状態で巻き付けられている。このため繊維シートと樹脂との一体強化が十分には図れないおそれがある。また特許文献２に提案の補強方法では、メッシュ布帛の空間率は７０％以上が好ましいとされている。メッシュ布帛の空間率が大きいとポリウレア樹脂のメッシュ布帛を挟んだ構造物との接着性は向上すると考えられるもののメッシュ布帛の強度が低下し構造物の十分な補強が図れないおそれがある。 However, in the reinforcing method proposed in Patent Literature 1, the fiber sheet is not impregnated with resin, and the fiber sheet is wrapped around the outer peripheral surface of the concrete frame in a non-bonded state. For this reason, there is a possibility that the fiber sheet and the resin cannot be sufficiently strengthened together. Further, in the reinforcing method proposed in Patent Document 2, it is said that the void ratio of the mesh fabric is preferably 70% or more. If the void ratio of the mesh fabric is large, it is considered that the adhesion to the structure sandwiching the polyurea resin mesh fabric is improved, but the strength of the mesh fabric is lowered, and there is a possibility that the structure cannot be sufficiently reinforced.
そこで本発明の目的は、構造物を一層しっかりと補強することができ、しかも現場での施工が容易な補強方法および補強構造を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a reinforcing method and a reinforcing structure which can reinforce a structure more firmly and which can be easily constructed on site.
前記目的を達成する本発明に係る補強方法は、構造物の外側に織布を取り付ける第１工程と、前記構造物の外側に取り付けられた前記織布の表面にポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方を塗布する第２工程とを有し、前記織布として網目が３０メッシュ以上１１０メッシュ以下のものを用いることを特徴とする。
なお、本明細書における「メッシュ」とは、１インチ（２５．４ｍｍ）間にある繊維の数をいうものとする。
A reinforcing method according to the present invention for achieving the above object comprises: a first step of attaching a woven fabric to the outside of a structure; and a second step of applying the woven fabric having a mesh size of 30 mesh or more and 110 mesh or less.
As used herein, the term "mesh" refers to the number of fibers between 1 inch (25.4 mm).
前記構成の補強方法において、第１工程の前に、前記構造物の表面にポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方を塗布する前処理工程をさらに有する構成としてもよい。 The reinforcing method having the above configuration may further include a pretreatment step of applying at least one of a polyurethane resin and a polyurea resin to the surface of the structure before the first step.
また前記構成の補強方法において、第１工程で前記織布に１００Ｎ以上の張力かけて前記構造物の外側に前記織布を取り付ける構成としてもよい。 Further, in the reinforcing method having the above configuration, the fabric may be attached to the outside of the structure by applying a tension of 100 N or more to the fabric in the first step.
また前記構成の補強方法において、前記織布を構成する繊維が単糸または撚糸で、太さが０．２ｍｍ以下のものであってもよい。 Further, in the reinforcing method having the above configuration, the fibers constituting the woven fabric may be single yarns or twisted yarns having a thickness of 0.2 mm or less.
また前記構成の補強方法において、前記織布を構成する繊維が、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール（ＰＢＯ）繊維からなる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好ましい。 Further, in the reinforcing method having the above configuration, the fiber constituting the woven fabric is at least one selected from the group consisting of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, boron fiber, and polyparaphenylene-benzobis-oxazole (PBO) fiber. is preferred.
また本発明によれば、構造物の外側に、網目が３０メッシュ以上１１０メッシュ以下の織布を有する第１層と、ポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方からなる第２層とが積層されていることを特徴とする構造物の補強構造が提供される。 Further, according to the present invention, the first layer having a woven fabric having a mesh size of 30 mesh or more and 110 mesh or less and the second layer made of at least one of polyurethane resin and polyurea resin are laminated on the outside of the structure. There is provided a reinforcing structure for a structure characterized by:
前記構成の補強構造において、前記構造物の表面と前記第１層との間にポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方からなる前処理層を有していてもよい。 In the reinforcing structure having the above configuration, a pretreatment layer made of at least one of polyurethane resin and polyurea resin may be provided between the surface of the structure and the first layer.
また前記構成の補強構造において、前記織布を構成する繊維が単糸または撚糸で、太さが０．２ｍｍ以下のものであってもよい。 Further, in the reinforcing structure having the configuration described above, the fibers constituting the woven fabric may be single yarns or twisted yarns having a thickness of 0.2 mm or less.
また前記構成の補強構造において、前記織布を構成する繊維が、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール（ＰＢＯ）繊維からなる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好ましい。 Further, in the reinforcing structure having the configuration described above, the fiber constituting the woven fabric is at least one selected from the group consisting of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, boron fiber, and polyparaphenylene-benzobis-oxazole (PBO) fiber. is preferred.
本発明に係る補強方法および補強構造によれば、現場での施工が容易で、構造物をしっかりと補強することができる。 According to the reinforcing method and the reinforcing structure according to the present invention, construction can be easily performed on site and the structure can be firmly reinforced.
以下、本発明に係る補強方法および補強構造について詳述するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。 The reinforcing method and reinforcing structure according to the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these embodiments.
図１に、本発明に係る補強方法の一例を示す工程図を示す。 FIG. 1 shows a process drawing showing an example of the reinforcing method according to the present invention.
（前処理工程）
図１（ａ）に示すように、まず、コンクリートや各種鋼材などからなる構造物ＳＴの表面にポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方がスプレーガンＧで噴霧塗布されて前処理層３が形成される。このような前処理層３が設けられることで、後述する織布と構造物ＳＴとの密着性が向上して補強構造の強度が高まると共に、現地施工において構造物ＳＴへの織布の取り付け保持などの作業性が向上する。
(Pretreatment process)
As shown in FIG. 1(a), first, at least one of a polyurethane resin and a polyurea resin is spray-coated on the surface of a structure ST made of concrete, various steel materials, or the like with a spray gun G to form a pretreatment layer 3. . By providing such a pretreatment layer 3, the adhesion between the woven fabric and the structure ST, which will be described later, is improved, and the strength of the reinforcing structure is increased. Workability such as is improved.
なお、ポリウレタン樹脂及び／又はポリウレア樹脂の塗布は、スプレーガンによる噴霧塗布やローラ塗布など従来公知の塗布方法を用いることができるが、作業労力の軽減および作業時間の短縮が図れることから図１（ａ）に示すようなスプレーガンＧによる噴霧塗布が好ましい。 The polyurethane resin and/or polyurea resin can be applied by conventionally known coating methods such as spray coating with a spray gun and roller coating. Spray application with a spray gun G as shown in a) is preferred.
ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基を１分子中に２個以上有するポリイソシアネート化合物と、アルコール性水酸基を１分子中に２個以上有するポリオール化合物とを反応させることによって得ることができる。また、ポリウレア樹脂は、イソシアネート基を１分子中に２個以上有するポリイソシアネート化合物と、アミノ基を有するポリアミン化合物とを反応させることによって得ることができる。 A polyurethane resin can be obtained by reacting a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule with a polyol compound having two or more alcoholic hydroxyl groups in one molecule. A polyurea resin can be obtained by reacting a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule with a polyamine compound having an amino group.
前処理層３としてポリウレタン樹脂又はポリウレア樹脂の原料をスプレー塗布する場合には、例えば図２に示すスプレー塗布装置ＳＰを用いるのが好ましい。図２に示すスプレー塗布装置ＳＰでは、ドラム缶６１からイソシアネート化合物が、ドラム缶６２からポリオール化合物またはポリアミン化合物がそれぞれ装置本体６０に供給され、装置本体６０において所定圧力に調整されたイソシアネート化合物と、ポリオール化合物またはポリアミン化合物とは加熱ホース６３を介してスプレーガンＧに供給される。そして、スプレーガンＧにおいてイソシアネート化合物と、ポリオール化合物またはポリアミン化合物とが混合されて構造物ＳＴに噴霧される。例えば、噴霧する際のスプレー塗布装置ＳＰの装置本体６０からの吐出圧力は１４ＭＰａ～２４ＭＰａ程度で、最高液圧温度は約９０℃程度である。このようなスプレー塗布装置ＳＰとしては、例えば、ＧＲＡＣＯ社製「Ｈ－ＸＰ３リアクター」が好適に使用される。 When the raw material of polyurethane resin or polyurea resin is spray-coated as the pretreatment layer 3, it is preferable to use the spray coating apparatus SP shown in FIG. 2, for example. In the spray coating apparatus SP shown in FIG. 2, the isocyanate compound is supplied from the drum can 61, and the polyol compound or the polyamine compound is supplied from the drum can 62 to the apparatus main body 60, and the isocyanate compound and the polyol compound are adjusted to predetermined pressures in the apparatus main body 60. Alternatively, the polyamine compound is supplied to the spray gun G through the heating hose 63 . Then, the isocyanate compound and the polyol compound or polyamine compound are mixed in the spray gun G and sprayed onto the structure ST. For example, the discharge pressure from the device body 60 of the spray coating device SP at the time of spraying is about 14 MPa to 24 MPa, and the maximum liquid pressure temperature is about 90.degree. As such a spray coating device SP, for example, "H-XP3 Reactor" manufactured by GRACO is preferably used.
ポリイソシアネート化合物としては、例えばジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート（ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート（液状ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート（粗製ＭＤＩ）、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート、３－イソシアナトメチル－３，５，５－トリメチルシクロヘキシルイソシアネート（ＩＰＤＩ）等の低分子量イソシアネート化合物が挙げられる。 Examples of polyisocyanate compounds include diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI), carbodiimide-modified diphenylmethane diisocyanate (liquid MDI), polymethylene polyphenyl isocyanate (crude MDI), 2,4-tolylene diisocyanate (2,4- TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), xylylene diisocyanate (XDI), hexamethylene diisocyanate, 3-isocyanatomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate (IPDI), etc. Molecular weight isocyanate compounds may be mentioned.
ポリオール化合物としては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。 Polyol compounds include, for example, polyether polyols, polyester polyols, polytetramethylene glycol and the like.
ポリアミン化合物としては、例えば、トリエチレンテトラミンのような脂肪族ポリアミン、メタフェニレンジアミンのような芳香族ポリアミン、イソホロンジアミンのような脂環式ポリアミン等を挙げられる。 Examples of polyamine compounds include aliphatic polyamines such as triethylenetetramine, aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, and alicyclic polyamines such as isophoronediamine.
前処理層３の厚みに特に限定はないが、通常、０．５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは１．０ｍｍ～２．０ｍｍの範囲である。 Although the thickness of the pretreatment layer 3 is not particularly limited, it is usually preferably in the range of 0.5 mm to 3.0 mm, more preferably in the range of 1.0 mm to 2.0 mm.
（第１工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、前処理層３の表面に織布４が取り付けられる。これが第１層１となる。第１層１の層厚は織布４の厚みと略同一である。なお、織布４の厚みは、織布４を構成する繊維の太さ及び織組織に起因し、後述するように、繊維の太さは０．２ｍｍ以下が好ましいことなどから、織布４の厚みは０．４ｍｍ以下が好ましい。織布４の取付は前処理層３が硬化する前に行うことが推奨される。前処理層３が接着層として織布４を保持する役割を果たすからである。もちろん、前処理層３が硬化した後に織布４を取り付けても構わない。織布４の取付は１００Ｎ以上の張力をかけて行うのがよい。ただし、織布４の材質によっては大きな張力をかけると網目構造が変形するおそれがあるので、上限値としては２００Ｎ程度が好ましい。
(First step)
Next, as shown in FIG. 1(b), a woven cloth 4 is attached to the surface of the pretreatment layer 3. Next, as shown in FIG. This becomes the first layer 1 . The layer thickness of the first layer 1 is substantially the same as the thickness of the woven fabric 4 . The thickness of the woven cloth 4 is due to the thickness and texture of the fibers that make up the woven cloth 4, and as described later, the thickness of the fibers is preferably 0.2 mm or less. A thickness of 0.4 mm or less is preferable. It is recommended that the woven fabric 4 be attached before the pretreatment layer 3 is cured. This is because the pretreatment layer 3 plays a role of holding the woven fabric 4 as an adhesive layer. Of course, the woven cloth 4 may be attached after the pretreatment layer 3 is cured. The woven fabric 4 is preferably attached with a tension of 100 N or more. However, depending on the material of the woven fabric 4, applying a large tension may deform the mesh structure, so the upper limit is preferably about 200N.
本発明で使用する織布４は網目が３０メッシュ以上１１０メッシュ以下であることが重要である。網目が３０メッシュより小さいと、網目の開き目が大きくポリウレタン樹脂やポリウレア樹脂が織布４へ進入して織布４と前記樹脂との一体化は図れるものの、織布４の強度が十分ではなく所期の補強効果が得られないおそれがある。一方、網目が１１０メッシュより大きいと織布４の強度は得られるものの網目の開き目が小さくポリウレタン樹脂やポリウレア樹脂の織布４への進入が不十分で網目と前記樹脂との一体化が図れず所期の補強効果が得られないおそれがある。後述するように、織布４を構成する繊維が単糸または撚糸であって、例えば、その太さが０．２ｍｍの場合、織布４の網目の好ましい下限値は５０メッシュであり、上限値は１００メッシュである。 It is important that the woven fabric 4 used in the present invention has a mesh size of 30 to 110 mesh. If the mesh size is smaller than 30 meshes, the openings of the mesh are large and polyurethane resin or polyurea resin enters the woven fabric 4, and although the woven fabric 4 and the resin can be integrated, the strength of the woven fabric 4 is not sufficient. There is a possibility that the desired reinforcing effect cannot be obtained. On the other hand, if the mesh size is larger than 110 mesh, although the strength of the woven fabric 4 can be obtained, the opening of the mesh is small, and the penetration of the polyurethane resin or polyurea resin into the woven fabric 4 is insufficient, and the integration of the mesh and the resin is difficult. There is a risk that the desired reinforcing effect will not be obtained. As will be described later, when the fibers constituting the woven cloth 4 are single yarns or twisted yarns and have a thickness of, for example, 0.2 mm, the preferable lower limit of the mesh size of the woven cloth 4 is 50 meshes, and the upper limit is 50 meshes. is 100 mesh.
織布４を構成する繊維に特に限定はないが、単糸または撚糸であるのがよい。繊維が無撚糸であると前記樹脂を吹き付け塗布する際に繊維の乱れや繊維の広がりが生じやすくなり織布強度の低下や織布開口の変化が生じやすくなるからである。繊維の太さとしては０．２ｍｍ以下であるのが好ましい。 The fibers that make up the woven fabric 4 are not particularly limited, but they are preferably single yarns or twisted yarns. This is because if the fibers are non-twisted yarns, the fibers are likely to be disordered or spread when the resin is applied by spraying, resulting in a decrease in the strength of the woven fabric and a change in opening of the woven fabric. The thickness of the fibers is preferably 0.2 mm or less.
繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール（ＰＢＯ）繊維からなる群より選ばれた少なくとも１種であるのが好ましい。織布４の組織としては特に限定はないが、平織、綾織、杉綾織などが好ましい。 The fiber is preferably at least one selected from the group consisting of glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, boron fiber, and polyparaphenylene-benzobis-oxazole (PBO) fiber. The texture of the woven fabric 4 is not particularly limited, but plain weave, twill weave, herringbone twill weave, and the like are preferable.
（第２工程）
図１（ｃ）に示すように、構造物ＳＴに取り付けた織布４の表面にポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方がスプレーガンＧによってスプレー塗布される。織布４の表面にスプレー塗布された前記樹脂の一部は、織布４の開口を通って前処理層３の表面に至るとともに織布４の開口を埋める。その後、織布４の表面に前記樹脂からなる第２層２が形成され、図１（ｄ）に示す積層構造となる。これにより、織布４を有する第１層１と第２層２とが一体化し強度が高くなる。
(Second step)
As shown in FIG. 1(c), at least one of polyurethane resin and polyurea resin is spray-coated by a spray gun G onto the surface of the woven fabric 4 attached to the structure ST. Part of the resin spray-coated on the surface of the woven cloth 4 reaches the surface of the pretreatment layer 3 through the openings of the woven cloth 4 and fills the openings of the woven cloth 4 . After that, the second layer 2 made of the resin is formed on the surface of the woven fabric 4, resulting in a laminated structure shown in FIG. 1(d). As a result, the first layer 1 and the second layer 2 having the woven fabric 4 are integrated to increase the strength.
第２層２の層厚に特に限定はないが、通常、０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲が好ましい。第２層２の層厚が０．５ｍｍよりも薄いと十分な補強効果が得られないおそれがある。一方、第２層２の層厚が５．０ｍｍよりも厚いと使用樹脂量に対して十分な効果が得られないおそれがある。 Although there is no particular limitation on the layer thickness of the second layer 2, it is usually preferably in the range of 0.5 mm or more and 5.0 mm or less. If the layer thickness of the second layer 2 is less than 0.5 mm, a sufficient reinforcing effect may not be obtained. On the other hand, if the layer thickness of the second layer 2 is more than 5.0 mm, there is a possibility that a sufficient effect cannot be obtained with respect to the amount of resin used.
ポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の原料および塗布方法については、前述の前処理層３における例示がここでも例示される。 As for raw materials and coating methods of the polyurethane resin and the polyurea resin, the examples of the pretreatment layer 3 described above are also used here.
（その他）
以上説明した実施形態では前処理層３を設けていたが、前処理層３を設けることなく構造物ＳＴの表面に織布４を取り付けて第１層１を形成した後、ポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方を塗布して第２層２を形成してもよい。
(others)
In the embodiment described above, the pretreatment layer 3 was provided. The second layer 2 may be formed by applying at least one of
また、構造体の補強度を高めるため、第１層と第２層とを交互に複数層積層してもよい。第１層と第２層の形成は前述の第１工程と第２工程を繰り返えせばよい。なお、第１層と第２層とを交互に複数層を積層した場合であっても最も外側の層は第２層とするのが望ましい。 Moreover, in order to increase the degree of reinforcement of the structure, the first layer and the second layer may be alternately laminated in multiple layers. The first and second layers may be formed by repeating the first and second steps described above. Even when the first layer and the second layer are alternately laminated, the outermost layer is preferably the second layer.
また最外層としてトップコート層を設けてもよい。このようなトップコート層としては、フッ素樹脂、アクリルシリコン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリル樹脂あるいはこれらの変性樹脂などを使用することができる。トップコート層の層厚に特に限定はないが、例えば０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度の厚みが好ましい。 A top coat layer may be provided as the outermost layer. As such a topcoat layer, fluorine resin, acrylic silicon resin, acrylic urethane resin, acrylic resin, or modified resin thereof can be used. Although the layer thickness of the top coat layer is not particularly limited, a thickness of, for example, approximately 0.02 mm or more and 1.0 mm or less is preferable.
本発明に係る補強方法および補強構造によれば、現場での施工が容易で、構造物をしっかりと補強することができる。 According to the reinforcing method and the reinforcing structure according to the present invention, construction can be easily performed on site and the structure can be firmly reinforced.
１ 第１層
２ 第２層
３ 前処理層
４ 織布
Ｇ スプレーガン
ＳＴ 構造物
REFERENCE SIGNS LIST 1 first layer 2 second layer 3 pretreatment layer 4 woven fabric G spray gun ST structure
Claims (9)
前記構造物の外側に取り付けられた前記織布の表面にポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方を塗布する第２工程と、
を有し、
前記織布として網目が３０メッシュ以上１１０メッシュ以下のものを用いる
ことを特徴とする構造物の補強方法。 a first step of attaching the fabric to the outside of the structure;
a second step of applying at least one of a polyurethane resin and a polyurea resin to the surface of the woven fabric attached to the outside of the structure;
has
A method for reinforcing a structure, wherein the woven fabric having a mesh size of 30 to 110 mesh is used.
構造物の外側に、網目が３０メッシュ以上１１０メッシュ以下の織布を有する第１層と、ポリウレタン樹脂及びポリウレア樹脂の少なくとも一方からなる第２層とが積層されていることを特徴とする構造物の補強構造。 A reinforcing structure for a structure,
A structure characterized in that a first layer having a woven fabric with a mesh size of 30 meshes or more and 110 meshes or less and a second layer made of at least one of polyurethane resin and polyurea resin are laminated on the outside of the structure. reinforced structure.
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