JP2691848B2 - コンクリートライニング材およびライニング工法 - Google Patents

コンクリートライニング材およびライニング工法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリートまたはモ
ルタル構造物等の土木建築物に用いられる亀裂追従性、
防水性、躯体との一体性に優れた新規なライニング材、
およびそれを用いるコンクリートライニング工法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】コンクリートまたはモルタル構造体を腐
食環境から保護する目的で行われる防水、防食などを目
的とするライニング工法としては、主としてウレタン樹
脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂等の熱硬化性樹脂とガラス繊維等の繊維補強
材との組み合わせによるFRPライニング工法が用いら
れている。これらの防水、防食ライニング工法はFRP
に使用する熱硬化性樹脂の性能により耐水性、耐熱性、
遮塩性、耐擦傷性、耐候性等に優れたライニング層を形
成するか伸長性に劣っている熱硬化性樹脂を使用した
り、あるいは伸長性の低いガラス繊維等の補強材を使用
するためFRP(繊維強化プラスチック)としたときに
伸長性が非常に小さくなる。
【0003】一方、コンクリートやモルタル等の土木建
築用構造物は、構築後の乾燥収縮や地盤沈下あるいは地
震等により低速度および高速度の収縮運動が繰り返し起
こるためその表面には亀裂が生じる。このような亀裂が
発生すると、腐食性物質の侵入を招き、水の侵入、凍結
による破壊の進行、あるいは中の鉄筋、鉄骨などの腐食
などコンクリートやモルタル等の土木建築用構造物の耐
久性に問題が生じる。従来の剛性材の高いFRPライニ
ング工法では構造物のこのような亀裂には追従できず、
コンクリートの亀裂発生と同時にFRPライニング材も
亀裂、破断が避けられなかった。近年このような亀裂現
象に対処するために伸長性に優れた熱硬化性樹脂と繊維
補強材とを組み合わせたFRPライニング工法が試みら
れている。
【0004】これらFRPライニング工法には伸長性に
優れた熱硬化性樹脂と繊維補強材とを組み合わせたライ
ニング材が提案されているが、それらの多くは繊維補強
材としてガラス繊維が使用されている。しかし、ガラス
繊維は剛性を要求される場合は効果的であるが、伸長性
に劣るために伸長性に優れた熱硬化性樹脂の特徴が生か
されず結局コンクリート等の亀裂には追従できない。伸
長性を有する熱硬化性樹脂と柔軟性を有する繊維補強材
とを組み合わせたFRPライニング工法も試みられてい
るが、一般にライニング層の厚さが薄く、ライニング層
そのものの物理的性質に劣るために膨れや破断等が生じ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は建築物素地面
における亀裂や伸縮運動に対して充分に耐えるだけの伸
縮性、抗張力および接着力を有するコンクリートライニ
ング材とそれを使用するコンクリートライニング工法の
開発を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、一定の物理
的条件を有する熱硬化性樹脂と有機繊維補強材との組み
合わせによるFRPをコンクリートライニング材として
使用することにより、コンクリートおよびモルタル構造
物等の土木建築物に用いられる際に要求される亀裂追従
性、防水性、構造物躯体との一体性に優れた新規のライ
ニング材、およびそれを用いるコンクリートライニング
工法を見いだし本発明を完成するに至ったものである。
【0007】即ち、本発明はコンクリートまたはモルタ
ルの土木建築用構造物に施工された繊維強化プラスチッ
ク層が、幅1cmあたりの強度15Kg/cm以上、か
つ引張伸び率が10%以上である、熱硬化性樹脂と有機
繊維補強材からなるライニング材であることを特徴とす
るコンクリートライニング材および、コンクリートまた
はモルタルの土木建築用構造物に、あらかじめプライマ
ーを塗布した後、熱硬化性樹脂と有機繊維補強材からな
る繊維強化プラスチック層の幅1cmあたりの強度が1
5kg/cm以上、かつ引張伸び率が10%以上のコン
クリートライニング材を施工することを特徴とするライ
ニング工法を開発することにより上記の目的を達成し
た。
【0008】以下に本発明を更に詳細に説明する。本発
明において、繊維強化プラスチック層の強度は、土木建
築用構造物上に施工されたライニング層を、JIS K
−7113に規定されている試験方法(試験片は1号形
試験片のサイズ)により引張破壊荷重を求め、これを試
験片の平行部分の幅(単位cm)で除して繊維強化プラ
スチック層の強度を求めた(従って同一の組成物であっ
ても厚さに比例して強度は向上する。)。この強度はラ
イニング層そのものの強度を示すことになる。
【0009】本発明に使用される熱硬化性樹脂として
は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、樹脂注型物
の引張伸び率が10%以上を有することが必要であり、
好ましくは20%以上である。
【0010】樹脂注型物の引張伸び率が10%に満たな
い場合は、これを使用した有機繊維補強材との組み合わ
せによるFRPの引張伸び率も10%以下となり、構造
物躯体の亀裂にライニング材も破壊せずにこれに追従す
ることができず破断に至る結果となる。
【0011】本発明に使用される有機繊維補強材の有機
繊維としては、天然繊維、ポリアミド、アラミド、ポリ
ビニルアルコール、ポリエステル等の繊維が挙げられ、
繊維自体の引張伸び率が10%以上を有するものであ
り、好ましくは20%以上である。繊維自体の引張伸び
率が10%に満たない場合は、熱硬化性樹脂との組み合
わせによるFRPの引張伸び率も10%以下となり、躯
体の亀裂追従性に劣り破断に至る結果となる。この場合
耐薬品性、耐微生物性などの性能としては合成繊維が優
れているので実用的には合成繊維が適している。
【0012】有機繊維補強材は垂直面等への貼付、取り
扱いの容易さ、均一性などを考慮すると、不織布、織
物、編み物等の形で引張伸び率が10%以上のものとし
て使用することが必要であり、特に不織布が価格、実用
性から優れている。
【0013】例えば、有機繊維補強材としてポリエステ
ル不織布を用いた場合、FRP層幅1cmあたりの強度
15kg/cm以上を確保するためには、熱硬化性樹脂
の種類、ポリエステル繊維の強度などにより変動する
が、一般的に言えば不織布の目付として最小値130〜
140g/m2 位が必要とされるようである。もし、目
付がこれを下回るようなときはFRP層の強度が不十分
となるため複数枚数を重ねて使用することが必要とな
る。
【0014】上記のように、それぞれの注型物としての
引張伸び率が10%以上を有する熱硬化性樹脂と繊維補
強材としての有機繊維補強材とを組み合わせてなるFR
Pであって、FRP層として幅1cmあたりの強度が1
5kg/cm以上、かつ引張伸び率が10%以上の性能
を有することが必須条件である。
【0015】FRP層の引張強度試験の結果、15kg
/cmに満たない場合は、構造物、躯体の亀裂発生時に
同時にFRP層も亀裂破断に至る。また引張伸び率が1
0%に満たない場合も同様にFRP層は亀裂破断に至
る。
【0016】本発明のコンクリートライニング材をコン
クリートおよびモルタル構造物等の土木建築物に用いる
際は次のようにしてライニング施工される。
【0017】まず、躯体の表面をサンダーやサンドブラ
スト等で処理し、構造物躯体の新しい面を露出させた
後、プライマーを塗布する。プライマーとしては、ウレ
タン系、エポキシ系、アクリル系、ビニルエステル系等
があり、躯体の状況や施工する樹脂、施工される構造体
材質等により適宜選択される。
【0018】プライマーが硬化した後、コンクリートラ
イニング材をライニング施工する。施工方法は、有機繊
維補強材を躯体上に置くかあるいは傾斜面、垂直面など
においては樹脂等により簡単に固定化した後熱硬化性樹
脂をハンドレアップ法またはスプレーアップ法等で含浸
させ硬化させる。熱硬化性樹脂にはライニング施工直前
にそれぞれの樹脂に適応した硬化剤を添加混合しておく
ことは周知のとおりである。
【0019】本発明のコンクリートライニング材は、単
独で使用しても良いが、目的によってはこのFRPライ
ニングした上に種々のコーティング材を使用しても良
い。
【0020】即ち、耐候性が要求される場合にはフッ素
系、アクリルウレタン系、シリコンアクリル系等の上塗
り塗料の塗布、あるいはライニング面を歩行する場合に
は硅砂等を滑り止めとして撒布すれば良い。また高強度
が要求される場合にはガラス繊維と熱硬化性樹脂とを組
み合わせたFRPをライニング施工しても良い。
【0021】この場合、構造物躯体に有機繊維補強材−
FRP層上に施工されたガラス繊維−FRPは、構造物
躯体の亀裂・破断によるストレスが中間層の有機繊維補
強材−FRP層で吸収されるため直接躯体に施工したと
きと異なり、亀裂破断は避けられる。
【0022】本発明のコンクリートライニング材を用い
て行われるライニング工法の対象物としては、建築物の
屋根、屋上、床、ベランダ、水槽、埋設管、防護壁等が
あり、その躯体追従性や躯体との一体性に優れた性能を
生かし利用することができる。
【0023】
【作用】ライニング材に要求される性能としては、腐食
環境から保護するための防水性、防食性を有し、コンク
リートまたはモルタル構造物との接着力に優れ、躯体が
何らかの理由により亀裂が生じてもライニング材は亀裂
が生じないであくまで躯体を被覆している性能が要求さ
れる。
【0024】コンクリートの亀裂に追従してライニング
材が破断しないためには、コンクリートの亀裂発生と同
時に亀裂箇所の片側もしくは両側がコンクリートから剥
離することが必要である。なぜなら剥離しないとすると
0スパンからの伸びとなりその場合の伸び率は無限大が
要求されるが、コンクリートのライニング材にそのよう
な性能を有するものはない。亀裂箇所の片側もしくは両
側のわずかの部分が剥離すれば無限大の伸びは要求され
ずライニング材の伸び率に期待されることとなる。
【0025】本発明に規定する条件は、充分な接着力が
あって、更により強い応力にあっては躯体より剥離する
ことで亀裂発生時に発生する応力を分散しながら徐々に
伸びて亀裂に至らないものと推測される。
【0026】以下に、実施例および比較例を挙げて本発
明を更に詳細に説明する。なお、例中の部および%はそ
れぞれ重量部および重量%を意味する。
【0027】
【実施例】本発明の規定する条件を満たす熱硬化性樹脂
を有機繊維補強材との組み合わせからなるライニング材
のFRPを実施例1〜4とし、本発明の規定する条件か
らはずれる組み合わせからなるライニング材のFRPを
比較例1〜4として、下記試験を実施した。
【0028】[試験方法] 1.樹脂注型物の引張破壊伸び率 JIS K 7113 引張試験方法に準拠して測定し
た。 2.補強繊維の破断伸び率 JIS L 1085に準拠して測定した。 3.FRPの引張試験 JIS K 7113 引張試験方法に準拠し試験片は
1号形試験片のサイズにより温度20℃、引張速度10
mm/minにおける引張破壊荷重を求め、これを試験
片の平行部分の幅(単位cm)で除した数値を強度とし
た。引張破壊伸び率は規定のとおり求めた。 4.ピール試験 基板にセメントモルタル板(JIS A−5758;1
00×70×20mm)を用い、これの片面にプライマ
ーとして1液性ウレタンプライマーを塗布、乾燥した
後、ライニング材を積層し、「材料」 Vol.41, No.467,
pp1305-1310, Aug 1992; [コンクリート面FRPライ
ニングの接着強度 浦上,他]記載の試験方法に準拠し
島津オートグラフ(AG−10TB)を用いて測定し
た。但し、試験片の幅は20mm、引張速度50mm/
分とした。 5.亀裂追従性試験 基板にスレート板(JIS A−5403 S・平板)
を用い、上記プライマーで処理した表裏面にライニング
材を20mm幅で積層し、試験体を作成した。試験体を
島津オートグラフ(AG−10TB)を用いて引張試験
と同様の方法にて荷重〜伸び曲線を測定した。
【0029】(実施例1)熱硬化性樹脂としてビニルエ
ステル樹脂[リポキシRM−101C,昭和高分子
(株);引張破壊伸び率100%]100部にベンゾイ
ルパーオキサイド50%溶液を2部およびジメチルアニ
リン0.5部を混合し、有機繊維補強材としてポリエス
テル不織布[ソンタラ8100、東レ・デュポン
(株);引張破断伸び率50%(PE−1)]を用いて
FRPの引張試験、ピール試験を行った。
【0030】(実施例2)熱硬化性樹脂としてビニルエ
ステル樹脂[リポキシFM−505,昭和高分子
(株);引張破壊伸び率60%]、有機繊維補強材とし
てポリエステル不織布[ポシブルAK−200,旭化成
工業(株)、引張破断伸び率80%(PE−2)]を用
いたほかは実施例1と同一の組成、同一の試験を行っ
た。
【0031】(実施例3)熱硬化性樹脂として不飽和ポ
リエステル樹脂[リゴラック50FBT,昭和高分子
(株);引張破壊伸び率50%]100部にメチルエチ
ルケトンパーオキサイド1部を混合し、ポリエステル不
織布[ポシブルAK−150,旭化成工業(株)、引張
破断伸び率80%(PE−3)]を用い、実施例1と同
一の試験を行った。
【0032】(実施例4)実施例1と同一組成の熱硬化
性樹脂に、ポリエステル不織布[スパンボンドE−D1
070,旭化成工業(株)引張破断伸び率20%(PE
−4)]を用い、実施例1と同一の試験を行った。
【0033】(比較例1)実施例1と同一組成の熱硬化
性樹脂とポリエステル不織布(PE−4)を用い、実施
例1と同一の試験を行った。
【0034】(比較例2〜3)実施例1と同一組成の熱
硬化性樹脂とガラス繊維不織布[チョップストランドマ
ット#450、日東紡(株);(GM−1)]および
[ガラスクロス#230、日東紡(株);(GC−
1)]を用い、実施例1と同一の試験を行った。
【0035】(比較例4)熱硬化性樹脂としてビニルエ
ステル樹脂[リポキシRT−933,昭和高分子
(株);引張破壊伸び率9%]100部にメチルエチル
ケトンパーオキサイド1部、6%−ナフテン酸コバルト
0.5部、ジメチルアミリン0.2部を混合しポリエス
テル不織布(PE−2)を用いて実施例1と同一の試験
を行った。これらの試験結果を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】表1に示すように実施例1〜4で得られた
ライニング材のFRP層は本発明で規定する条件を満た
したものであり、この場合はコンクリートとの接着力に
優れ、しかも亀裂追従性試験においてはより強力な引張
応力に対して基板から剥離し、それにより5mm以上の
破壊伸び率を示している。コンクリートの発生亀裂の実
際の大きさは0.1〜1mm程度であるからライニング
材としてこの程度の破壊伸び率があれば充分に対応でき
る。
【0038】比較例1では、実施例4で用いた有機繊維
不織布を1枚としたためライニング材としてのFRP層
の強度がないために剥離する前に破断したものである。
つまりFRP層が薄いため強度が小さい場合には有機繊
維不織布を数枚重ねてFRP層の強度が15kg/cm
以上となるようにすれば良い。
【0039】比較例2,3はガラス繊維を用いた例であ
り、ライニング材としての破壊伸び率が小さいため亀裂
に追従できず破断に至る。比較例4は熱硬化性樹脂の伸
び率が小さいために、ライニング材としての破壊伸び率
が小さく、亀裂に追従できず破断に至っている。
【0040】
【発明の効果】本発明はライニング材としての熱硬化性
樹脂と有機繊維補強材からなるFRP層が引張破壊強度
が15kg/cm以上、かつ引張破壊伸び率が10%以
上であるライニング材を用いることにより、コンクリー
トまたはモルタル構造物等の乾燥、収縮、地盤沈下等に
基づく躯体の亀裂発生においても、接着力に優れたライ
ニングの剥離とFRP層の優れた破壊伸び率による亀裂
追従性があるためライニングの破損を生ぜしめずに防水
力、防食力に優れたライニングを施工することができ
る。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンクリートまたはモルタルの土木建築
    用構造物に施工された繊維強化プラスチック層が、幅1
    cmあたりの強度15Kg/cm以上、かつ引張伸び率
    が10%以上である、熱硬化性樹脂と有機繊維補強材か
    らなるライニング材であることを特徴とするコンクリー
    トライニング材。
  2. 【請求項2】 熱硬化性樹脂と有機繊維補強材のそれぞ
    れの引張伸び率が10%以上を有する請求項1記載のコ
    ンクリートライニング材。
  3. 【請求項3】 コンクリートまたはモルタルの土木建築
    用構造物に、あらかじめプライマーを塗布した後、熱硬
    化性樹脂と有機繊維補強材からなる繊維強化プラスチッ
    ク層の幅1cmあたりの強度が15kg/cm以上、か
    つ引張伸び率が10%以上のコンクリートライニング材
    を施工することを特徴とするライニング工法。
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