JP4228497B2

JP4228497B2 - 補強用織物

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Publication number: JP4228497B2
Application number: JP2000031659A
Authority: JP
Inventors: 清本間; 明西村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JP2001226849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合材の補強基材として使用される補強用織物に関し、とくにハンドレイアップ成形によりコンクリート構造体の表面に貼り付けて補強するに最適な補強用織物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、コンクリートの中性化によりコンクリート表面が劣化し、高架橋のコンクリート面が剥落する事故が生じている。
【０００３】
その対策として、例えばコンクリート面の炭素繊維を含む繊維強化プラスチックを接着する補強方法が採られている。
【０００４】
この方法は、補強効果も高く、耐久性にも優れ、また補強作業も簡単であることことから広く用いられている。
【０００５】
繊維強化プラスチックをコンクリート面に接着させる工法は地震対策のための橋脚補強や、交通量増大による床版補強で行われていたが、コンクリート面の剥落防止については、コンクリート片が落下するの防げばよいことから繊維強化プラスチックを構成する炭素繊維は僅かな量で十分であることから、低目付の炭素繊維織物が要求されている。
【０００６】
しかしながら、低目付の炭素繊維織物は、糸値の高い細い炭素繊維糸で構成されているために非常に高価な織物となり、補強工事費が高くなる問題があった。
【０００７】
一方、炭素繊維は太い糸ほど安価であることから、太い炭素繊維糸で低目付織物を得ようとすると、織糸間隔の大きなメッシュ織物となるためにたて糸とよこ糸の交錯による拘束力が無く、非常にルーズな織物で取扱い性が悪くてコンクリート面に炭素繊維糸を真っ直ぐな状態で接着させることが出来ず、炭素繊維の有する高強度を十分に発揮させることができないし、また貼り付け作業に時間を要する問題がある。
【０００８】
メッシュ織物において、たて糸とよこ糸の交点での拘束力を得る手段として、絡み織や、模紗織などが提案されているが、たて糸とよこ糸の交点においてはたて糸とよこ糸の拘束力によって保持されているが、たて糸とよこ糸の交点間においては炭素繊維束が単独で長く延びているだけであるからその部分は剛性がなく、織物として変形し易いものである。
【０００９】
ハンドレイアップで成形するコンクリートの補強用としては使いづらい織物であり、取扱い性の優れた安価な織物の提供が望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の上述した問題点を解決し、効率よく簡単に施工でき、かつコンクリート表面の補修ならびに補強に適した安価な補強用織物を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の構成からなる。すなわち、
（１）補強繊維糸からなるたて糸とよこ糸が７〜３０ｍｍの間隔でメッシュ状に配列され、前記配列された補強繊維糸間にガラスヤーンからなるたて糸補助糸およびよこ糸補助糸が１〜３本配列され、前記補強繊維糸と補助糸とが平織組織で一体化されて組織されていることを特徴とする補強用織物。
【００１３】
（２）前記補強繊維糸の太さが１５０〜７０００Ｔｅｘであることを特徴とする前記（１）に記載の補強用織物。
【００１４】
（３）前記補強繊維糸の間に配列する補助糸は、太さが２０〜２００Ｔｅｘからなることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の補強用織物。
【００１６】
（４）織物の目付が７０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の補強用織物。
【００１７】
（５）前記補強繊維糸が炭素繊維、ポリアラミド繊維、ガラス繊維から選ばれた繊維であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の補強織物。
【００１９】
（６）前記補助糸に低融点熱可塑性ポリマーが付着して、補助糸と交錯するたて糸および／またはよこ糸の交点で接着されていることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の補強用織物。
【００２０】
（７）前記補助糸はガラスヤーンに低融点ポリマー糸が被覆された状態で溶融されて、ガラスヤーンの周りに付着してなるものであることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の補強用織物。
【００２１】
（８）前記（１）〜（７）のいずれかに記載の補強用織物を用いることを特徴とするコンクリート構造体の補強方法。
【００２２】
（９）前記（１）〜（７）のいずれかに記載の補強用織物を用いてコンクリート構造体の表面を補修・補強することを特徴とするコンクリート構造体の補修・補強方法。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記したように、補強繊維糸からなるたて糸とよこ糸が７〜３０ｍｍの間隔でメッシュ状に配列され、前記配列された補強繊維糸間にガラスヤーンからなるたて糸補助糸およびよこ糸補助糸が１〜３本配列され、前記補強繊維糸と補助糸とが平織組織で一体化されて組織されていることを特徴とするものである。
【００２４】
好ましくは、前記補強繊維糸の太さが１５０〜７０００Ｔｅｘであること、前記補強繊維糸の間に配列する補助糸は、太さが２０〜２００Ｔｅｘの糸であること、織物の目付が７０〜５００ｇ／ｍ^２であることである。
【００２５】
また、前記補助糸に低融点熱可塑性ポリマーが付着して、補助糸と交錯するたて糸、またはよこ糸、あるいはたて糸およびよこ糸の交点で接着されてもよい。
【００２６】
本発明の補強用織物はコンクリート構造体を補強に用いて好適なものである。
【００２７】
以下、本発明の補強用織物について図面を参照しながら詳述する。
【００２８】
図１は、本発明の実施態様に係る補強用織物を示している。
【００２９】
図１において、１ａ、１ｂ・・は補強繊維糸のたて糸、３ａ、３ｂ・・は補強繊維糸のよこ糸でそれぞれ大きな間隔で配列されている。
【００３０】
２ａ、２ｂ・・はたて糸補助糸、４ａ、４ｂ・・はよこ糸補助糸であって大きなピッチで配列した前記補強繊維糸１、または３の補強繊維糸間に配置されている。
【００３１】
すなわち、たて糸については補強繊維糸１ａ、補助糸２ａ，２ｂそして補強繊維糸１ｂ、補助糸２ｃ、２ｄの順に配列し、よこ糸については補強繊維糸３ａ、補助糸４ａ、４ｂ、補強繊維糸３ｂ、補助糸４ｃ、４ｄの順に配列しており、その糸配列で平織の組織で一体化をなしている。
【００３２】
図２は、補強繊維糸間の補助糸の配列本数を違えた場合の実施態様を示すもので、たて糸の補助糸が補強繊維糸間に３本配置され、よこ糸補助糸が２本配置されて平織の組織で一体化されたものである。
【００３３】
図３は、たて糸補助糸が補強繊維糸間に２本配置され、よこ糸補助糸が１本配置されて平織で組織された別の実施態様を示したものである。
【００３４】
本発明の補強織物を構成する補強繊維糸としてはコンクリート表面の剥落を防ぐものであるから、高強度で破断伸度の高い炭素繊維、またはポリアラミド繊維、ガラス繊維を用いることにより少量で高い補強効果が得られる。
【００３５】
中でも、炭素繊維は高強度、高弾性率を有し、また耐アルカリ性にも優れていることから好ましい。
【００３６】
炭素繊維は、引張強度が３ＧＰａ以上で破断伸度が１．５％以上とすることにより、少ない使用量で高い補強効果が得られる。
【００３７】
そのような特性の炭素繊維を用いることにより、コンクリート面の剥落防止においては補強織物１枚当たりの炭素繊維量は５０〜４５０ｇ／ｍ²程度で十分な補強効果を発揮させることができる。
【００３８】
また、炭素繊維糸は繊度が大きい程安価であることから、できる限り太い繊度であることが好ましく、１５０〜７０００Ｔｅｘの太い繊度であることが好ましい。さらには、３５０〜１８００Ｔｅｘの繊度であることが好ましい。繊度が７０００Ｔｅｘ以上の更に太い炭素繊維にすることで更に低コストが可能となるが、そのような太い炭素繊維で低目付織物にしようとすると炭素繊維糸の配列ピッチが非常に大きくなり、織物としての剛性が小さくなるために取扱い性が悪い織物となる。大きなピッチの炭素繊維間に補助糸を沢山配列して組織させ、織物の剛性を高める手段も考えられるが、補助糸を沢山使用すると材料費がアップするし、織物の生産性がダウンすることから織物価格がアップする問題がある。
【００３９】
また、余りに太い炭素繊維糸を用いると、その炭素繊維糸の箇所の厚みが大きくなり、コンクリート面に貼り付け表面を平滑にさせようとすると沢山の樹脂が必要となり施工費用もアップする問題がある。
【００４０】
炭素繊維糸は無よりの糸束断面が扁平な糸を用い、よりが入らないように織物にすることで炭素繊維同士の交錯部での厚みが低減し、より平滑に成形することができるので好ましい。例えば、扁平状としては、フィラメント数が６，０００本の炭素繊維糸では糸幅が３〜６ｍｍ、また１２，０００フィラメント数では４〜１０ｍｍ程度である。
【００４１】
次に、前記炭素繊維糸などの補強繊維糸は７〜３０ｍｍの間隔でメッシュ状に配列させるものである。
【００４２】
太い炭素繊維糸などの補強繊維糸をメッシュ状に配列することは、コンクリート面に貼り付ける際、まずコンクリート面に樹脂を塗布し、その上に補強用織物を貼り付けるが、補強用織物はメッシュ状であるからコンクリートと補強用織物に空気を抱き込むことなく貼り付けることが出来、また、下塗り樹脂の塗布ムラがあっても炭素繊維糸間の大きな隙間から樹脂が抜け、その抜けた樹脂が塗布の少ない箇所へ容易に移動するので、補強用織物を貼り付けた後でも樹脂を均一に分散させることができるものである。
【００４３】
メッシュの間隔は、用いる炭素繊維糸（補強繊維糸）の太さと補強に必要な炭素繊維の必要量により決まるものであるが、上記目的から７〜３０ｍｍが好適である。炭素繊維糸のメッシュ間隔を小さくすることは、炭素繊維の使用量が同じな場合には糸値の高い細い炭素繊維糸を使用しなければならず、高い織物になってしまう。
【００４４】
一方、メッシュ間隔を大きくすると、織物の剛性が低下して取扱い性の悪い織物となり、炭素繊維糸の間隔は１０〜３０ｍｍであることがより好ましいものである。
【００４５】
さらに、炭素繊維糸はメッシュ状で配列されているので、太い炭素繊維糸であっても炭素繊維には殆どクリンプを有することがなく織物とするので、炭素繊維の有する高強度が十分に発揮される。
【００４６】
また、太い炭素繊維糸がメッシュ状に配列するので、繊維部と空隙部の厚み差を出来るだけ小さくする方法として、よりのない炭素繊維糸によりが入るようなことなく織物とすれば、炭素繊維が扁平状に拡がり易くて薄い織物となるので好ましい方法である。
【００４７】
また、炭素繊維糸の糸束断面が扁平状をなした糸を使用し、その扁平状の糸によりが入らないように織物にすることで炭素繊維同士の交錯部で厚みが低減し、より平滑に成形することができる。例えば、扁平状としては、フィラメント数が６，０００本の炭素繊維糸では糸幅が３〜６ｍｍ、また１２，０００フィラメント数では４〜１０ｍｍ程度である。
【００４８】
補助糸については、織物としての剛性を高めることが目的であるから大きな繊度の糸で沢山の本数を用いれば高い効果を発揮するが、補助糸の使用量が増大してコストアップとなるのが問題である。
【００４９】
補助糸としては、繊度が２０〜２００Ｔｅｘの糸であることが好ましく、補強繊維糸間に配列する糸本数は、１〜３本である。さらに好ましくは、繊度が５０〜１００Ｔｅｘで、補強繊維糸間に配列する糸本数は１〜３本で十分に織物の剛性を確保させることができ好ましいものである。
【００５０】
特に、補助糸の補強繊維糸間に配列する本数が、多くなると補強繊維糸のたて糸とよこ糸でなすメッシュ状の空隙部面積が小さくなり、前述した施工時に易樹脂移動性の効果が得られなくなる。
【００５１】
また、補助糸は、糸自身に高い剛性を有している方が好ましく、中でも引っ張り弾性率が７．５ＧＰａと高いガラスヤーンが好ましい。
【００５２】
ガラス繊維は、コンクリートの有するアルカリ性で劣化されやすいが、ガラス繊維糸自体の補強効果は期待するものでなく、施工時に織物の形態保持が得られれば良いものであるから問題とはならない。
【００５３】
補強繊維糸間に配列する補助糸の位置は、補強繊維糸間の隙間にほぼ均等に配列することが好ましいが、特に限定されるものではない。
【００５４】
前記配列された補強繊維糸と補助糸のたて糸とよこ糸は平織で組織されているものである。本発明の織物は織糸間隔が大きいが、平織組織とすることによってたて糸とよこ糸の交錯部において高い拘束力を発揮するので、織物として形態安定性が増し、取扱い性の優れた織物となるものである。
【００５５】
前記たて糸および／またはよこ糸の補助糸には熱可塑性ポリマーが付着し、補助糸と直交して交錯する炭素繊維（補強繊維糸）のたて糸、またはよこ糸、またはたて糸およびよこ糸との交点で、あるいは補助糸との交点で接着されている。
【００５６】
その様に接着させることにより、織物としての剛性が付与され、また、織物の取扱い時に炭素繊維糸が曲がったり、目ずれを起こすことがなく、炭素繊維糸を真っ直ぐに配向させた状態で成形加工させることができ、高い補強効果を発揮することが可能である。
【００５７】
補助糸に熱可塑性ポリマーを付着させる方法としては、補助糸を芯糸にして低融点の熱可塑性繊維糸を被覆糸を用い、織物にした後、ヒータで前記熱可塑性繊維の融点以上に加熱することにより、織糸の交点を簡単に接着させることが出来好ましい方法である。
【００５８】
前記被覆方法としては、５〜３５Ｔｅｘの低融点ナイロン糸を１５〜２００Ｔｅｘのガラスヤーンの周りに、１００〜５００Ｔ／ｍのより数でシングル、またはダブルの巻回被覆させることにより得られる。
【００５９】
また、溶融状態にした熱可塑性ポリマーを補助糸の周りに連続的付着させたコーテング糸を製作し、その糸を織物した後に加熱して交点を接着させることも可能である。
【００６０】
この時、熱可塑性ポリマーは補助糸に対して、５〜４０重量％付着させことが好ましい。
【００６１】
本発明の補強織物は、コンクリート表面に生じたひび割れが進展し、コンクリート片が落下するのを防ぐことができるものであるから沢山の炭素繊維を使用する必要がなく、炭素繊維の目付で５０〜４５０ｇ／ｍ²もあれば十分であり、そして補助糸の重量を含めて、補強織物の目付としては７０〜５００ｇ／ｍ²が好ましいものである。さらには、７０〜２５０ｇ／ｍ²が好ましいものである。
【００６２】
本発明はコンクリート構造体の表面に樹脂を塗布し、その上から本発明の補強用織物を貼り付けると同時に補強繊維に樹脂含浸させて補強する補修・補強方法についても含まれる。
【００６３】
また、本発明の補強織物は、補強繊維をメッシュ状に配列しているので、モルタルやコンクリート内に埋め込んでモルタルやコンクリートの補強用として用いることもできる。また、同織物に樹脂を含浸し、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）として用いることもできる。
【００６４】
【実施例】
実施例１
補強繊維糸としてフィラメント数が１２，０００本（繊度：８００Ｔｅｘ）、引張強度が５ＧＰａ、破断伸度２．１％の無よりの炭素繊維高強度糸を用い、補助糸としては６７．５Ｔｅｘのガラス繊維糸に低融点ナイロン５．６ＴｅｘをＳ方向に２００Ｔ／ｍのより数でシングル巻回の被覆した糸を用いた。
【００６５】
たて糸の炭素繊維糸は、密度が１．２５本／ｃｍの筬の筬羽間１つ置きに通し、実際の配列密度０．６２５本／ｃｍ（炭素繊維糸の間隔が１６ｍｍ、織物における炭素繊維の目付が１００ｇ／ｍ²）に配列し、前記たて糸の補助糸は炭素繊維糸を通した同じ筬羽間に炭素繊維糸の両端側に位置するようそれぞれ１ずつ通して補助糸の密度が１．２５本／ｃｍとした。
【００６６】
そして、図１に示す織物構造である平組織で、よこ糸密度を１．８７５本／ｃｍとして炭素繊維糸１に対して補助糸２の関係でよこ糸を切り替えながら製織し、織機の巻き取り手前に設けた遠赤外線ヒータで加熱して低融点ナイロンを溶融させ、たて糸とよこ糸の交点を接着させた。
【００６７】
炭素繊維糸の密度が粗いにも係わらず、よこ糸の炭素繊維糸はたて糸炭素繊維糸の間に配列した補助糸とも交錯させているので蛇行すること無くほぼ真っ直ぐに配向し、補助糸との交錯部で熱可塑性ポリマーにより接着されているので織物として剛性有した取扱い性の良好な織物が得られた。
【００６８】
比較例１
実施例と同じ炭素繊維糸を用い（補助糸なし）、たて糸密度０．６２５本／ｃｍ、よこ糸密度０．６２５本／ｃｍでメッシュ織物を製織した。
【００６９】
たて糸とよこ糸の交点の接着方法は、たて糸およびよこの炭素繊維糸に低融点ナイロン糸を引き揃えて供給し、織物にした後ヒータで溶融して交点の接着を試みた。
【００７０】
たて糸の炭素繊維の密度が粗いために、たて糸が開口した際に既に打ち込まれたよこ糸を屈曲させ、織上がった織物のよこ糸が大きく蛇行した織物となった。
【００７１】
また、よこ糸の炭素繊維糸が蛇行したためにたて糸とよこ糸の交点の接着が不完全な織物となって不安定な織物で、ハンドレイアップ成形する際に取扱い難い結果であった。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は、太い補強繊維糸をメッシュ状に配列し、その補強繊維糸間に細い補助糸を配列させて組織させ、好ましくはそれぞれの交点を接着させて一体化させた織物であるから、炭素繊維糸自身はメッシュ状の構成をなしていても形態安定性を有し、取扱い性に優れ、また施工時における補強繊維糸を真っ直ぐに配向した状態で成形することが出来高い補強効果を発揮する。
【００７３】
さらに、補強繊維糸として炭素繊維を用いた場合、安価である太い炭素繊維糸をメッシュ状に配列させているので炭素繊維糸使用量が少なく、しかも炭素繊維糸を直線的に配向させているので非常に安価で、高い補強効果を発揮する補強織物の提供が可能である。
【００７４】
また、織物に空隙部設けたので、樹脂を下塗りしたコンクリート面に貼り付ける際、下塗り樹脂が空隙部から織物表面に簡単に移動し、コンクリート面と織物面に樹脂過多や過小な部分を作ることなく均一に貼り付けることができ、特にコンクリート体の垂直面や下向き面などに貼り付けてもずり落ちたりすることがなく効率に施工が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補強織物の実施例を示す正面図である。
【図２】本発明の補強織物の他の実施例を示す正面図である。
【図３】本発明の補強織物のさらに他の実施例を示す正面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ：たて糸の炭素繊維糸
２，２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：たて糸の補助糸
３，３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：よこ糸の炭素繊維糸
４，４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：よこ糸の補助糸

Claims

補強繊維糸からなるたて糸とよこ糸が７〜３０ｍｍの間隔でメッシュ状に配列され、前記配列された補強繊維糸間にガラスヤーンからなるたて糸補助糸およびよこ糸補助糸が１〜３本配列され、前記補強繊維糸と補助糸とが平織組織で一体化されて組織されていることを特徴とする補強用織物。
前記補強繊維糸の太さが１５０〜７０００Ｔｅｘであることを特徴とする請求項１に記載の補強用織物。
前記補強繊維糸の間に配列する補助糸は、太さが２０〜２００Ｔｅｘからなることを特徴とする請求項１または２に記載の補強用織物。
織物の目付が７０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の補強用織物。
前記補強繊維糸が炭素繊維、ポリアラミド繊維、ガラス繊維から選ばれた繊維であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の補強織物。
前記補助糸に低融点熱可塑性ポリマーが付着して、補助糸と交錯するたて糸および／またはよこ糸の交点で接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の補強用織物。
前記補助糸はガラスヤーンに低融点ポリマー糸が被覆された状態で溶融されて、ガラスヤーンの周りに付着してなるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の補強用織物。
請求項１〜７のいずれかに記載の補強用織物を用いることを特徴とするコンクリート構造体の補強方法。
請求項１〜７のいずれかに記載の補強用織物を用いてコンクリート構造体の表面を補修・補強することを特徴とするコンクリート構造体の補修・補強方法。