JP4554845B2 - 構造物の補強方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化繊維シート緊張接着工法による土木建築構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物（本願明細書では、コンクリート構造物或いは鋼構造物を含めて単に「構造物」という。）の補強方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の補強方法として、近年、既存或いは新設の構造物の表面に連続強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする接着工法が開発されている。
【０００３】
しかしながら、上記接着工法は、単純な接着のみであり、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）補強材の剥離による構造物の早期破壊により、終局耐力の補強効果の向上に限界がある一方、例えばコンクリート構造物のひび割れの抑制効果にも限界がある。その上、ＦＲＰ補強材の高い性能が有効に活用されていない場合が多い。又、既存構造物のひび割れ損傷などの回復や死荷重に対する補強はできない。
【０００４】
このような問題を改善するべく、強化繊維シートを用いた緊張接着工法が提案されている。例えば特開平１１−１８２０６１号公報には、強化繊維として少なくとも炭素繊維を含む炭素繊維シート、クロス及び樹脂を含浸したプリプレグ等からなる繊維材に対して、治具を介して緊張装置により緊張力を導入し、次いで、接着剤により繊維材をコンクリート部材の表面に貼着し、その後、治具及び緊張装置を除去する緊張接着工法が開示されている。
【０００５】
このような緊張接着工法により、図８に示すように、同じ寸法の複数の強化繊維シート１をコンクリート構造物表面１０１に積層して接着した場合には、強化繊維シート１の端部とコンクリート構造物表面との間に、図９（Ａ）に示すように、剪断応力が集中し、強化繊維シート１の端部から剥離が生じることが知られている。
【０００６】
そのために、図１０に示すように、長さの異なる強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を、コンクリート構造物表面１０１の側から外側へと長い順に積層配置することが提案されている。このような構成とすることにより、図９（Ｂ）に示すように、剪断応力が分散され、強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部における応力集中が大幅に低減され、端部剥離を著しく改善することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような緊張接着工法に基づく強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部がずれたコンクリート構造物の補強方法を実施するに際して、各強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を１枚毎に緊張力を導入し接着するといった作業を、全ての強化繊維シート１に対して繰り返し行うことは、作業が極めて煩雑であり、作業効率の点で問題があり、更なる改良が希求されている。
【０００８】
従って、本発明の目的は、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強を、極めて作業性良く実施することのできる、コンクリート構造物或いは鋼構造物のような構造物の補強方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る構造物の補強方法にて達成される。要約すれば、本発明は、樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法において、
（ａ）構造物の被補強表面に適合するように強化繊維シートを複数枚長手方向に整列して積層する工程、
（ｂ）構造物に対する各強化繊維シートの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、前記積層された各強化繊維シートの両端位置に且つ各強化繊維シートの間に、積層された前記各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シートを配置する工程、及び
（ｃ）前記積層された各強化繊維シートを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で、前記強化繊維シートを構造物の表面に、及び各強化繊維シート同士を接着剤にて接着する工程、
を有し、前記構造物に接着された複数層をなす強化繊維シートの両端部が構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となるようにしたことを特徴とする構造物の補強方法である。
【００１０】
本発明の一実施態様によると、前記工程（ｃ）を実施するに先立って、前記段状とされる強化繊維シートの端部に相当する位置に、前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に、前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した再接着アンカー強化繊維シートを積層配置し、そして、前記再接着アンカー強化繊維シートにより前記強化繊維シートの端部を構造物表面に固定するべく、前記工程（ｃ）を実施する際に前記再接着アンカー強化繊維シートを接着剤にて前記強化繊維シート及び構造物表面に接着し、前記各強化繊維シート及び前記各再接着アンカー強化繊維シートの接着剤が硬化した後、前記強化繊維シートに導入した緊張力を解放する。前記再接着アンカー強化繊維シートは、強化繊維が前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に配列されており、又、前記再接着アンカー強化繊維シートは、前記強化繊維シートと同じ構成とすることができる。
【００１１】
本発明の他の実施態様によると、積層された前記強化繊維シートの最外層に位置して、前記段状とされる前記各強化繊維シートの端部に相当する位置にそれぞれ定着板を配設し、前記各定着板は、前記工程（ｃ）の後、前記各強化繊維シートの端部を構造物表面に定着するべくアンカーボルトにて構造物に固定され、前記定着板が固定された後、前記強化繊維シートに導入した緊張力を解放する。前記定着板は、金属製板或いはＦＲＰ製板とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る構造物の補強方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１３】
実施例１
本発明の構造物の補強方法は、梁又は桁部材、更には、壁、柱部材、床版などのスラブ部材など、建築或いは土木構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物の補強に広く適用し得るが、本実施例では、コンクリート梁に適用した場合について説明する。
【００１４】
図４に、本発明にて使用する強化繊維シート１の一実施例を示す。強化繊維シート１は、連続した強化繊維２を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した、所定の単位重量を有するものである。強化繊維シート１の長さ及び幅は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定される。
【００１５】
強化繊維２としては、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００１６】
又、強化繊維シート１は、取り扱いを容易とするために、図４に示すように、強化繊維２を一方向に配列した強化繊維層の片面、或いは、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製したメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。
【００１７】
メッシュ状支持体シート３にて強化繊維シートを保持する方法としては、例えば、メッシュ状支持体シート３を構成する縦糸６及び横糸７の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３を強化繊維層２の両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸６及び横糸７の部分を強化繊維層４に溶着する。
【００１８】
別法として、図５に示すように、強化繊維シート１は、一方向に配列された強化繊維２に対して直交して、繊維２のバラケ止めとして繊維４を横糸として一定の間隔にて打ち込み、所謂、織物（クロス）のような構造のシートとすることも可能である。繊維４としては、上述と同様に、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或は有機繊維が使用可能であるが、ガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維は、繊維束のバラケ防止効果が大きく、好ましく用いられる。この方法での、横糸の打ち込み間隔（ｐ）に特に制限はないが、作製されたシートの取り扱い性を考慮して、通常１〜１５ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００１９】
尚、本実施例では、強化繊維シート１は、単糸デニールが１．５デニールのモノフィラメントを、例えば、約２０００本収束した繊維束、即ち、ＰＢＯ繊維２を使用し、このＰＢＯ繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したＰＢＯ連続繊維シートであった。ＰＢＯ連続繊維シートの厚さは０．１２８ｍｍ（繊維目付２００ｇ／ｍ2）であった。通常、ＰＢＯ連続繊維シート１の繊維目付（単位面積当たりの重量：ｇ／ｍ2で表す）は、１００〜１６００ｇ／ｍ2（設計シート厚さ（ｔ）０．０６４〜１．０２ｍｍ）とされるが、好ましくは、１４０〜６００ｇ／ｍ2（設計シート厚さ（ｔ）０．０９０〜０．３８ｍｍ）である。
【００２０】
本発明の補強方法を実施する際に強化繊維シート１に含浸されるマトリクス樹脂（即ち、接着剤）は、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００２１】
本発明の構造物の補強方法の一実施例について説明する。本実施例ではコンクリート梁１００を補強するものとする。
【００２２】
本発明によると、強化繊維シート１をコンクリート梁１００に接着するに先立って、強化繊維シート１に緊張力が導入される。本実施例では、強化繊維シート１には、樹脂は未だ含浸されていないものとする。
【００２３】
本実施例によると、緊張装置（図示せず）は、ジャッキ手段を有し、強化繊維シート１の両端にそれぞれ連結され、強化繊維シート１に引張力を付与する構成とされる。
【００２４】
本発明に従って緊張接着工法を実施するに当たり、先ず、図１〜図３に示すように、強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）が複数枚長手方向に整列して積層され、強化繊維シート積層体１０とされる。各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の長さは、所要の長さ、つまり、コンクリート梁１００のシート貼着面１０１に接着されて補強に供する「長さ（有効長）」と、更に、引張力を導入するために緊張装置により保持させるために必要とされる「長さ」とを加えた長さとされる。
【００２５】
尚、本明細書にて、強化繊維シート１、或は、複数枚の強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）を積層して構成される強化繊維シート積層体１０において、「内側」とは、コンクリート梁１００のような構造体のシート貼着面１０１側を意味し、「外側」とはこのシート貼着面１０１より離れる方向を意味する。又、上述のように、強化繊維シート１、或は、強化繊維シート積層体１０がシート貼着面１０１に接着され補強に供される実際の接着長さ（Ｌ）（図２参照）を「有効長」と呼び、その両端部から中央部に向かう方向を「内方」とし、その両端部側を「外方」と呼ぶ。
【００２６】
本実施例では、図１及び図２に示すように、コンクリート梁１００のシート貼着面１０１に接着される最内層の第１の強化繊維シート１ａと、その上に積層される中間層の第２の強化繊維シート１ｂと、最外層の第３の強化繊維シート１ｃとの、３枚の強化繊維シート１を有した強化繊維シート積層体１０を使用するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１及び図２には、コンクリート梁１００及び強化繊維シート積層体１０の有効長領域の一方端部（即ち、図面上左側端部）のみを示すが、同様の構成がコンクリート梁１００及び強化繊維シート積層体１０の有効長領域の他方端部にも適用される。
【００２８】
本発明に従うと、強化繊維シート積層体１０の有効長領域の端部領域には、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の間に剥離シート１１（１１ａ、１１ｂ）が配置される。即ち、本実施例では、第１強化繊維シート１ａと第２強化繊維シート１ｂとの間、第２強化繊維シート１ｂと第３強化繊維シート１ｃとの間に、それぞれ第１剥離シート１１ａ及び第２剥離シート１１ｂが配置される。
【００２９】
本発明によれば、図示されるようにコンクリート梁１００のシート貼着面１０１に近い最内層から最外層へと行くに従って、剥離シート１１の内方への延在長さが長くされる。即ち、本実施例では第２剥離シート１１ｂは第１剥離シート１１ａより内方への突出量が長くされる。
【００３０】
従って、本発明の補強方法によれば、有効長領域の端部領域にて、第１強化繊維シート１ａと第２強化繊維シート１ｂ、第２強化繊維シート１ｂと第３強化繊維シート１ｃが互いに接着されることが防止され、それによって、最内層から最外層へと行くに従って、強化繊維シート１１の有効長が短くされた積層構造が実現され、端部応力集中が低減された補強構造が提供される。
【００３１】
又、本実施例では、第１強化繊維シート１ａと第１剥離シート１１ａとの間、第２強化繊維シート１ｂと第２剥離シート１１ｂとの間、及び、第３強化繊維シート１ｃの外側に、各強化繊維シート１１の長手方向に対して直交する方向に強化繊維が配列された、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）をそれぞれ積層配置する。
【００３２】
各再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、図１に示すように、その長さＬ１が、強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の幅Ｗより長くされ、強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と重なり合っていない部分、即ち、（Ｌ１−Ｗ）／２の部分１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’が、各再接着アンカー強化繊維シート１２を構造体１００の表面に接着固定するアンカー部を形成する。アンカー部の寸法形状は、各再接着アンカー強化繊維シート１２にて同じとすることもでき、異なるものとすることも可能である。
【００３３】
又、各再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、通常、互いに重なり合わないように配置する。
【００３４】
つまり、第１再接着アンカー強化繊維シート１２ａは、その外方（左側）端が第１強化繊維シート１ａの有効長左側端部に整列して、第１強化繊維シート１ａと第１剥離シート１１ａとの間に配置される。第２再接着アンカー強化繊維シート１２ｂは、第１剥離シート１１ａより更に内方へと延びた第２剥離シート１１ｂと第２強化繊維シート１ｂとの間に配置され、第２再接着アンカー強化繊維シート１２ｂの内方（右側）端が、第２剥離シート１１ｂの内方（右側）端部に整列して位置決めされる。更に、第３再接着アンカー強化繊維シート１２ｃは、第２剥離シート１１ｂの有効長左側端部とは反対側の内方端部、即ち、図１及び図２にて右側端部より更に内方に位置して、しかも、第３再接着アンカー強化繊維シート１２ｃの外方（左側）端が第２剥離シート１１ｂの内方（右側）端部に整列して配置される。
【００３５】
換言すれば、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、互いに隣接してはいるが、重なり合わないようにして配置される。又、再接着アンカー強化繊維シート１２は、外側に位置するに従って強化繊維シート積層体１０の内方、即ち、中央部に位置するように配置される。
【００３６】
第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、上述した強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と同じ構成とすることができる。
【００３７】
次に、本発明に従った緊張接着工法について説明する。
【００３８】
図３（Ａ）に示すように、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の有効長領域両端部に剥離シート１１（１１ａ、１１ｂ）及び再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を介在させた強化繊維シート積層体１０の延長された両端部が緊張装置のジャッキ手段（図示せず）に保持され、案内ローラ２０により、その有効長領域がコンクリート梁１００のシート貼着面１０１に近接した位置へと案内される。
【００３９】
引き続いて、緊張装置のジャッキ手段を作動させ、強化繊維シート積層体１０、即ち、第１、第２及び第３強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）を一括して長手方向に引っ張り、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）に緊張力を導入する。
【００４０】
各強化繊維シート１への緊張力導入は、予め設定された引張量を引っ張った時点にて停止するか、或いは、ロードセルなどを適所に設置し、緊張荷重を計測しながらジャッキを駆動し、所定荷重を印加した時点でジャッキの駆動を停止することも可能である。
【００４１】
図３（Ａ）に示すように、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）が緊張状態に維持された状態にて、コンクリート梁シート貼着面１０１に対面した側から強化繊維シート積層体１０の第１強化繊維シート１ａにマトリクス樹脂を塗布し、強化繊維シート積層体１０にマトリクス樹脂を含浸させる。
【００４２】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、案内ローラ２０を移動し、強化繊維シート積層体１０をコンクリート梁１００の貼着面１０１に接着する。今度は、強化繊維シート積層体１０のコンクリート構造体表面１０１とは反対側の面から、即ち、第３強化繊維シート１ｃの外側面にマトリクス樹脂を塗布する。これにより、強化繊維シート積層体１０には、その内部の第２強化繊維シート１ｂにまで、十分にマトリクス樹脂が含浸される。
【００４３】
更に、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）にもマトリクス樹脂を含浸させる。これにより、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、それぞれ、積層された対応の強化繊維シート１に接着されるとともに、図１及び図３（Ｃ）に示すように、強化繊維シート１より直交する横方向に突出したアンカー部１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’をコンクリート梁１００の、本実施例では、側面部１０２に接着する。
【００４４】
尚、含浸した強化繊維シート積層体１０、即ち、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）をコンクリート梁１００の貼着面１０１に、更には、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を貼着面１０２に空隙が発生することなく接着させるために、強化繊維シート１、並びに第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２をコンクリート梁１００側へと押圧するのが好ましい。押圧手段としては任意の手段を使用し得るが、バキュームバッグとシール材を用いて含浸した強化繊維シート１の補強部分を完全にラップし、ラップ内エアーをポンプにより吸引し、シートを被補強構造物に押し付け常温硬化することが好ましい。
【００４５】
又、コンクリート梁１００の貼着面１０１、１０２は、強化繊維シート１及び再接着アンカー強化繊維シート１２を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。プライマーとしては、マトリクス樹脂と同系の又は同じ樹脂、例えば、通常使用されている、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などとし得る。
【００４６】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シート１、及び、第１、第２、第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）がそれぞれ構造物の被補強表面、即ち、貼着面１０１、及び、側面１０２に完全に貼着した時点において、ジャッキを駆動して所定の速度で、例えば１分間当たり１００〜５００Ｎ／ｍｍ2に相当する定荷重速度にて緊張力を解放する。
【００４７】
次いで、今や、樹脂が硬化し繊維強化プラスチック（ＦＲＰ部材）とされる強化繊維シート積層体１０を、特に、第１強化繊維シート１ａを、図２及び図３（Ｄ）に示すように、有効長領域の両端部（位置Ａ）にて切断し、第１強化繊維シート１ａのコンクリート梁貼着面１０１に接着固定された有効長領域を残し、それ以外の両端領域を除去する。
【００４８】
第１剥離シート１１ａは、第１再接着アンカー強化繊維シート１２ａ及び第１強化繊維シート１ａの端部と、第２強化繊維シート１ｂの端部とが接着されることを防止しており、第２剥離シート１１ｂは、第２再接着アンカー強化繊維シート１２ｂ及び第２強化繊維シート１ｂの端部と、第３強化繊維シート１ｃとが接着されることを防止している。
【００４９】
第１及び第２剥離シート１１ａ、１１ｂは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ部材）とされコンクリート梁貼着面１０１に接着固定されている強化繊維シート積層体１０の両端部領域から除去することができる。又、第１強化繊維シート１ａに接着されていない第２強化繊維シート１ｂの両端部、及び第２強化繊維シート１ｂに接着されていない第３強化繊維シート１ｃの両端部は、それぞれ、図２の位置Ｂ、Ｃにて切断し、除去する。
【００５０】
これによって、コンクリート梁１００は、図１に一点鎖線にて示すような、コンクリート梁貼着面１０１に接着された複数層をなす強化繊維シート１の両端部がコンクリート構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となるようにした態様で補強がなされる。
【００５１】
更に、本実施例では、段状とされる強化繊維シート積層体１０の端部に相当する位置に、強化繊維シート１の長手方向に対して直交する方向に強化繊維が配列された再接着アンカー強化繊維シート１２が積層配置され、コンクリート梁１００の側面貼着面１０２に接着固定する構造とされるので、強化繊維シート１の両端部の剥離防止が強化される。
【００５２】
再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、場合によっては省略することも可能である。
【００５３】
実施例２
実施例１では、コンクリート梁１００に接着された、段状とされる強化繊維シート１の端部の剥離防止のために、再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を使用するものとしたが、本実施例では、図６及び図７に示すように、再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の代わりに、定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）が使用される。
【００５４】
つまり、本実施例では、定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）は、強化繊維シート１が、コンクリート梁１００の貼着面１０１に緊張、接着された後、緊張力が解放される直前までの間において、段状とされる強化繊維シート積層体１０の端部に相当する位置に積層配置し、そして、コンクリート梁１００の側面貼着面１０１にアンカーボルト１５にて固定する。定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の、強化繊維シート１より突出したアンカー部１３ａ’、１３ｂ’、１３ｃ’にはボルト穴１４が形成される。
【００５５】
定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）は、例えば、鋼板などの金属製とすることもできるが、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製とすることもできる。このとき、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、など任意の繊維を使用し得る。
【００５６】
樹脂が硬化し強化繊維シート積層体１０が繊維強化プラスチック（ＦＲＰ部材）となった時点において、強化繊維積層体１０は、図７に示すように、第１強化繊維シート１ａの有効長領域の両端部（位置Ａ）にて切断し、それ以外の両端領域を除去する。
【００５７】
第１及び第２剥離シート１１ａ、１１ｂ、更には、これら第１及び第２剥離シート１１ａ、１１ｂと積層されている第２及び第３強化繊維シート１ｂ、１ｃの端部は、定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）とアンカーボルト１５にて固定されているので、除去する必要はない。
【００５８】
定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）を使用した構造物の補強方法においてもその他の点では実施例１の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５９】
本実施例においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
実施例３
上記実施例１、２では、樹脂が未だ含浸されていない強化繊維シート１を使用し、この強化繊維シート１に緊張装置を利用して緊張力を導入し、その後、樹脂を強化繊維シート１に含浸させ、コンクリート構造物表面１０１に接着するものとしたが、樹脂が含浸された強化繊維シート１を使用することもできる。
【００６１】
つまり、樹脂を含浸しながら強化繊維シート１に緊張装置を利用して緊張力を導入し、コンクリート梁表面１０１に接着することができる。
【００６２】
更には、強化繊維シート１に予めマトリクス樹脂を含浸し、プリプレグの形態とされるか、或いは、ＦＲＰの形態とされた樹脂含浸強化繊維シート１に接着剤を塗布し、複数枚積層された強化繊維シート積層体１０に、緊張装置を利用して緊張力を導入し、コンクリート梁表面１０１に接着することも可能である。
【００６３】
同様に、再接着アンカー強化繊維シート１２に関しても、樹脂が含浸され、プリプレグの形態とされるか、或いは、ＦＲＰの形態とされた強化繊維シートを使用することができる。
【００６４】
マトリクス樹脂は、実施例１の場合と同様に、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００６５】
プリプレグ或いはＦＲＰ形態とされた樹脂含浸強化繊維シートにおいては、樹脂を用いてコンクリート梁１００の表面１０１に接着されるが、接着樹脂としてはマトリクス樹脂と同じ或いは同系の樹脂を使用することができる。
【００６６】
コンクリート梁１００の貼着面１０１は、強化繊維シート１を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。
【００６７】
又、実施例１、２の場合と同様に、プリプレグ或いはＦＲＰとされる強化繊維シート１をコンクリート梁１００の貼着面１０１に空隙が発生することなく接着させるために、バキュームバッグとシール材を用いて強化繊維シート１の補強部分を完全にラップし、必要に応じてオートクレーブを用いて加熱するバキュームバッグを用いることが好ましい。
【００６８】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸強化繊維シートがコンクリート構造物表面に完全に貼着した後の工程は、実施例１、２で説明したと同じであるので、再度の説明は省略する。
【００６９】
上記実施例では、コンクリート構造物の補強に関して説明したが、本発明は、鋼構造物の補強に際しても同様に適用することができ、同様の作用効果を達成し得る。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数枚の樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シート積層体を一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法であって、構造物に対する各強化繊維シートの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、積層された各強化繊維シートの両端位置に且つ各強化繊維シートの間に、積層された各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シートを配置する構成とされるので、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強を、極めて作業性良く実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った構造物の補強方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図２】図１の構造物の補強方法を説明するための正面図である。
【図３】図１の構造物の補強方法の工程を説明するための模式図である。
【図４】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの一実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に従った構造物の補強方法の他の実施例を説明するための斜視図である。
【図７】図６の構造物の補強方法を説明するための正面図である。
【図８】従来のコンクリート構造物の補強方法を説明するための図である。
【図９】補強されたコンクリート構造物の補強構造態様と、端部応力集中との関係を説明するための説明図である。
【図１０】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を低減させたコンクリート構造物の補強構造態様を示す図である。
【符号の説明】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ） 強化繊維シート
２ 強化繊維
３ 支持体
４ バラケ止め繊維
１０ 強化繊維シート積層体
１１（１１ａ、１１ｂ） 剥離シート
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ） 再接着アンカー強化繊維シート
１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ） 定着板
１５ アンカーボルト
１００ 構造物
１０１、１０２ 構造物貼着面
【発明の属する技術分野】
本発明は、強化繊維シート緊張接着工法による土木建築構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物（本願明細書では、コンクリート構造物或いは鋼構造物を含めて単に「構造物」という。）の補強方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の補強方法として、近年、既存或いは新設の構造物の表面に連続強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする接着工法が開発されている。
【０００３】
しかしながら、上記接着工法は、単純な接着のみであり、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）補強材の剥離による構造物の早期破壊により、終局耐力の補強効果の向上に限界がある一方、例えばコンクリート構造物のひび割れの抑制効果にも限界がある。その上、ＦＲＰ補強材の高い性能が有効に活用されていない場合が多い。又、既存構造物のひび割れ損傷などの回復や死荷重に対する補強はできない。
【０００４】
このような問題を改善するべく、強化繊維シートを用いた緊張接着工法が提案されている。例えば特開平１１−１８２０６１号公報には、強化繊維として少なくとも炭素繊維を含む炭素繊維シート、クロス及び樹脂を含浸したプリプレグ等からなる繊維材に対して、治具を介して緊張装置により緊張力を導入し、次いで、接着剤により繊維材をコンクリート部材の表面に貼着し、その後、治具及び緊張装置を除去する緊張接着工法が開示されている。
【０００５】
このような緊張接着工法により、図８に示すように、同じ寸法の複数の強化繊維シート１をコンクリート構造物表面１０１に積層して接着した場合には、強化繊維シート１の端部とコンクリート構造物表面との間に、図９（Ａ）に示すように、剪断応力が集中し、強化繊維シート１の端部から剥離が生じることが知られている。
【０００６】
そのために、図１０に示すように、長さの異なる強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を、コンクリート構造物表面１０１の側から外側へと長い順に積層配置することが提案されている。このような構成とすることにより、図９（Ｂ）に示すように、剪断応力が分散され、強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部における応力集中が大幅に低減され、端部剥離を著しく改善することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような緊張接着工法に基づく強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）の端部がずれたコンクリート構造物の補強方法を実施するに際して、各強化繊維シート１（１ａ〜１ｄ）を１枚毎に緊張力を導入し接着するといった作業を、全ての強化繊維シート１に対して繰り返し行うことは、作業が極めて煩雑であり、作業効率の点で問題があり、更なる改良が希求されている。
【０００８】
従って、本発明の目的は、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強を、極めて作業性良く実施することのできる、コンクリート構造物或いは鋼構造物のような構造物の補強方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る構造物の補強方法にて達成される。要約すれば、本発明は、樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法において、
（ａ）構造物の被補強表面に適合するように強化繊維シートを複数枚長手方向に整列して積層する工程、
（ｂ）構造物に対する各強化繊維シートの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、前記積層された各強化繊維シートの両端位置に且つ各強化繊維シートの間に、積層された前記各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シートを配置する工程、及び
（ｃ）前記積層された各強化繊維シートを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で、前記強化繊維シートを構造物の表面に、及び各強化繊維シート同士を接着剤にて接着する工程、
を有し、前記構造物に接着された複数層をなす強化繊維シートの両端部が構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となるようにしたことを特徴とする構造物の補強方法である。
【００１０】
本発明の一実施態様によると、前記工程（ｃ）を実施するに先立って、前記段状とされる強化繊維シートの端部に相当する位置に、前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に、前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した再接着アンカー強化繊維シートを積層配置し、そして、前記再接着アンカー強化繊維シートにより前記強化繊維シートの端部を構造物表面に固定するべく、前記工程（ｃ）を実施する際に前記再接着アンカー強化繊維シートを接着剤にて前記強化繊維シート及び構造物表面に接着し、前記各強化繊維シート及び前記各再接着アンカー強化繊維シートの接着剤が硬化した後、前記強化繊維シートに導入した緊張力を解放する。前記再接着アンカー強化繊維シートは、強化繊維が前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に配列されており、又、前記再接着アンカー強化繊維シートは、前記強化繊維シートと同じ構成とすることができる。
【００１１】
本発明の他の実施態様によると、積層された前記強化繊維シートの最外層に位置して、前記段状とされる前記各強化繊維シートの端部に相当する位置にそれぞれ定着板を配設し、前記各定着板は、前記工程（ｃ）の後、前記各強化繊維シートの端部を構造物表面に定着するべくアンカーボルトにて構造物に固定され、前記定着板が固定された後、前記強化繊維シートに導入した緊張力を解放する。前記定着板は、金属製板或いはＦＲＰ製板とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る構造物の補強方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１３】
実施例１
本発明の構造物の補強方法は、梁又は桁部材、更には、壁、柱部材、床版などのスラブ部材など、建築或いは土木構造物であるコンクリート構造物或いは鋼構造物の補強に広く適用し得るが、本実施例では、コンクリート梁に適用した場合について説明する。
【００１４】
図４に、本発明にて使用する強化繊維シート１の一実施例を示す。強化繊維シート１は、連続した強化繊維２を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した、所定の単位重量を有するものである。強化繊維シート１の長さ及び幅は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定される。
【００１５】
強化繊維２としては、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００１６】
又、強化繊維シート１は、取り扱いを容易とするために、図４に示すように、強化繊維２を一方向に配列した強化繊維層の片面、或いは、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製したメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。
【００１７】
メッシュ状支持体シート３にて強化繊維シートを保持する方法としては、例えば、メッシュ状支持体シート３を構成する縦糸６及び横糸７の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３を強化繊維層２の両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸６及び横糸７の部分を強化繊維層４に溶着する。
【００１８】
別法として、図５に示すように、強化繊維シート１は、一方向に配列された強化繊維２に対して直交して、繊維２のバラケ止めとして繊維４を横糸として一定の間隔にて打ち込み、所謂、織物（クロス）のような構造のシートとすることも可能である。繊維４としては、上述と同様に、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或は有機繊維が使用可能であるが、ガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維は、繊維束のバラケ防止効果が大きく、好ましく用いられる。この方法での、横糸の打ち込み間隔（ｐ）に特に制限はないが、作製されたシートの取り扱い性を考慮して、通常１〜１５ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００１９】
尚、本実施例では、強化繊維シート１は、単糸デニールが１．５デニールのモノフィラメントを、例えば、約２０００本収束した繊維束、即ち、ＰＢＯ繊維２を使用し、このＰＢＯ繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列したＰＢＯ連続繊維シートであった。ＰＢＯ連続繊維シートの厚さは０．１２８ｍｍ（繊維目付２００ｇ／ｍ2）であった。通常、ＰＢＯ連続繊維シート１の繊維目付（単位面積当たりの重量：ｇ／ｍ2で表す）は、１００〜１６００ｇ／ｍ2（設計シート厚さ（ｔ）０．０６４〜１．０２ｍｍ）とされるが、好ましくは、１４０〜６００ｇ／ｍ2（設計シート厚さ（ｔ）０．０９０〜０．３８ｍｍ）である。
【００２０】
本発明の補強方法を実施する際に強化繊維シート１に含浸されるマトリクス樹脂（即ち、接着剤）は、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００２１】
本発明の構造物の補強方法の一実施例について説明する。本実施例ではコンクリート梁１００を補強するものとする。
【００２２】
本発明によると、強化繊維シート１をコンクリート梁１００に接着するに先立って、強化繊維シート１に緊張力が導入される。本実施例では、強化繊維シート１には、樹脂は未だ含浸されていないものとする。
【００２３】
本実施例によると、緊張装置（図示せず）は、ジャッキ手段を有し、強化繊維シート１の両端にそれぞれ連結され、強化繊維シート１に引張力を付与する構成とされる。
【００２４】
本発明に従って緊張接着工法を実施するに当たり、先ず、図１〜図３に示すように、強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）が複数枚長手方向に整列して積層され、強化繊維シート積層体１０とされる。各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の長さは、所要の長さ、つまり、コンクリート梁１００のシート貼着面１０１に接着されて補強に供する「長さ（有効長）」と、更に、引張力を導入するために緊張装置により保持させるために必要とされる「長さ」とを加えた長さとされる。
【００２５】
尚、本明細書にて、強化繊維シート１、或は、複数枚の強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）を積層して構成される強化繊維シート積層体１０において、「内側」とは、コンクリート梁１００のような構造体のシート貼着面１０１側を意味し、「外側」とはこのシート貼着面１０１より離れる方向を意味する。又、上述のように、強化繊維シート１、或は、強化繊維シート積層体１０がシート貼着面１０１に接着され補強に供される実際の接着長さ（Ｌ）（図２参照）を「有効長」と呼び、その両端部から中央部に向かう方向を「内方」とし、その両端部側を「外方」と呼ぶ。
【００２６】
本実施例では、図１及び図２に示すように、コンクリート梁１００のシート貼着面１０１に接着される最内層の第１の強化繊維シート１ａと、その上に積層される中間層の第２の強化繊維シート１ｂと、最外層の第３の強化繊維シート１ｃとの、３枚の強化繊維シート１を有した強化繊維シート積層体１０を使用するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１及び図２には、コンクリート梁１００及び強化繊維シート積層体１０の有効長領域の一方端部（即ち、図面上左側端部）のみを示すが、同様の構成がコンクリート梁１００及び強化繊維シート積層体１０の有効長領域の他方端部にも適用される。
【００２８】
本発明に従うと、強化繊維シート積層体１０の有効長領域の端部領域には、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の間に剥離シート１１（１１ａ、１１ｂ）が配置される。即ち、本実施例では、第１強化繊維シート１ａと第２強化繊維シート１ｂとの間、第２強化繊維シート１ｂと第３強化繊維シート１ｃとの間に、それぞれ第１剥離シート１１ａ及び第２剥離シート１１ｂが配置される。
【００２９】
本発明によれば、図示されるようにコンクリート梁１００のシート貼着面１０１に近い最内層から最外層へと行くに従って、剥離シート１１の内方への延在長さが長くされる。即ち、本実施例では第２剥離シート１１ｂは第１剥離シート１１ａより内方への突出量が長くされる。
【００３０】
従って、本発明の補強方法によれば、有効長領域の端部領域にて、第１強化繊維シート１ａと第２強化繊維シート１ｂ、第２強化繊維シート１ｂと第３強化繊維シート１ｃが互いに接着されることが防止され、それによって、最内層から最外層へと行くに従って、強化繊維シート１１の有効長が短くされた積層構造が実現され、端部応力集中が低減された補強構造が提供される。
【００３１】
又、本実施例では、第１強化繊維シート１ａと第１剥離シート１１ａとの間、第２強化繊維シート１ｂと第２剥離シート１１ｂとの間、及び、第３強化繊維シート１ｃの外側に、各強化繊維シート１１の長手方向に対して直交する方向に強化繊維が配列された、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）をそれぞれ積層配置する。
【００３２】
各再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、図１に示すように、その長さＬ１が、強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の幅Ｗより長くされ、強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と重なり合っていない部分、即ち、（Ｌ１−Ｗ）／２の部分１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’が、各再接着アンカー強化繊維シート１２を構造体１００の表面に接着固定するアンカー部を形成する。アンカー部の寸法形状は、各再接着アンカー強化繊維シート１２にて同じとすることもでき、異なるものとすることも可能である。
【００３３】
又、各再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、通常、互いに重なり合わないように配置する。
【００３４】
つまり、第１再接着アンカー強化繊維シート１２ａは、その外方（左側）端が第１強化繊維シート１ａの有効長左側端部に整列して、第１強化繊維シート１ａと第１剥離シート１１ａとの間に配置される。第２再接着アンカー強化繊維シート１２ｂは、第１剥離シート１１ａより更に内方へと延びた第２剥離シート１１ｂと第２強化繊維シート１ｂとの間に配置され、第２再接着アンカー強化繊維シート１２ｂの内方（右側）端が、第２剥離シート１１ｂの内方（右側）端部に整列して位置決めされる。更に、第３再接着アンカー強化繊維シート１２ｃは、第２剥離シート１１ｂの有効長左側端部とは反対側の内方端部、即ち、図１及び図２にて右側端部より更に内方に位置して、しかも、第３再接着アンカー強化繊維シート１２ｃの外方（左側）端が第２剥離シート１１ｂの内方（右側）端部に整列して配置される。
【００３５】
換言すれば、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、互いに隣接してはいるが、重なり合わないようにして配置される。又、再接着アンカー強化繊維シート１２は、外側に位置するに従って強化繊維シート積層体１０の内方、即ち、中央部に位置するように配置される。
【００３６】
第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、上述した強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）と同じ構成とすることができる。
【００３７】
次に、本発明に従った緊張接着工法について説明する。
【００３８】
図３（Ａ）に示すように、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）の有効長領域両端部に剥離シート１１（１１ａ、１１ｂ）及び再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を介在させた強化繊維シート積層体１０の延長された両端部が緊張装置のジャッキ手段（図示せず）に保持され、案内ローラ２０により、その有効長領域がコンクリート梁１００のシート貼着面１０１に近接した位置へと案内される。
【００３９】
引き続いて、緊張装置のジャッキ手段を作動させ、強化繊維シート積層体１０、即ち、第１、第２及び第３強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）を一括して長手方向に引っ張り、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）に緊張力を導入する。
【００４０】
各強化繊維シート１への緊張力導入は、予め設定された引張量を引っ張った時点にて停止するか、或いは、ロードセルなどを適所に設置し、緊張荷重を計測しながらジャッキを駆動し、所定荷重を印加した時点でジャッキの駆動を停止することも可能である。
【００４１】
図３（Ａ）に示すように、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）が緊張状態に維持された状態にて、コンクリート梁シート貼着面１０１に対面した側から強化繊維シート積層体１０の第１強化繊維シート１ａにマトリクス樹脂を塗布し、強化繊維シート積層体１０にマトリクス樹脂を含浸させる。
【００４２】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、案内ローラ２０を移動し、強化繊維シート積層体１０をコンクリート梁１００の貼着面１０１に接着する。今度は、強化繊維シート積層体１０のコンクリート構造体表面１０１とは反対側の面から、即ち、第３強化繊維シート１ｃの外側面にマトリクス樹脂を塗布する。これにより、強化繊維シート積層体１０には、その内部の第２強化繊維シート１ｂにまで、十分にマトリクス樹脂が含浸される。
【００４３】
更に、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）にもマトリクス樹脂を含浸させる。これにより、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、それぞれ、積層された対応の強化繊維シート１に接着されるとともに、図１及び図３（Ｃ）に示すように、強化繊維シート１より直交する横方向に突出したアンカー部１２ａ’、１２ｂ’、１２ｃ’をコンクリート梁１００の、本実施例では、側面部１０２に接着する。
【００４４】
尚、含浸した強化繊維シート積層体１０、即ち、各強化繊維シート１（１ａ、１ｂ、１ｃ）をコンクリート梁１００の貼着面１０１に、更には、第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を貼着面１０２に空隙が発生することなく接着させるために、強化繊維シート１、並びに第１、第２及び第３再接着アンカー強化繊維シート１２をコンクリート梁１００側へと押圧するのが好ましい。押圧手段としては任意の手段を使用し得るが、バキュームバッグとシール材を用いて含浸した強化繊維シート１の補強部分を完全にラップし、ラップ内エアーをポンプにより吸引し、シートを被補強構造物に押し付け常温硬化することが好ましい。
【００４５】
又、コンクリート梁１００の貼着面１０１、１０２は、強化繊維シート１及び再接着アンカー強化繊維シート１２を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。プライマーとしては、マトリクス樹脂と同系の又は同じ樹脂、例えば、通常使用されている、エポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などとし得る。
【００４６】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸された強化繊維シート１、及び、第１、第２、第３再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）がそれぞれ構造物の被補強表面、即ち、貼着面１０１、及び、側面１０２に完全に貼着した時点において、ジャッキを駆動して所定の速度で、例えば１分間当たり１００〜５００Ｎ／ｍｍ2に相当する定荷重速度にて緊張力を解放する。
【００４７】
次いで、今や、樹脂が硬化し繊維強化プラスチック（ＦＲＰ部材）とされる強化繊維シート積層体１０を、特に、第１強化繊維シート１ａを、図２及び図３（Ｄ）に示すように、有効長領域の両端部（位置Ａ）にて切断し、第１強化繊維シート１ａのコンクリート梁貼着面１０１に接着固定された有効長領域を残し、それ以外の両端領域を除去する。
【００４８】
第１剥離シート１１ａは、第１再接着アンカー強化繊維シート１２ａ及び第１強化繊維シート１ａの端部と、第２強化繊維シート１ｂの端部とが接着されることを防止しており、第２剥離シート１１ｂは、第２再接着アンカー強化繊維シート１２ｂ及び第２強化繊維シート１ｂの端部と、第３強化繊維シート１ｃとが接着されることを防止している。
【００４９】
第１及び第２剥離シート１１ａ、１１ｂは、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ部材）とされコンクリート梁貼着面１０１に接着固定されている強化繊維シート積層体１０の両端部領域から除去することができる。又、第１強化繊維シート１ａに接着されていない第２強化繊維シート１ｂの両端部、及び第２強化繊維シート１ｂに接着されていない第３強化繊維シート１ｃの両端部は、それぞれ、図２の位置Ｂ、Ｃにて切断し、除去する。
【００５０】
これによって、コンクリート梁１００は、図１に一点鎖線にて示すような、コンクリート梁貼着面１０１に接着された複数層をなす強化繊維シート１の両端部がコンクリート構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となるようにした態様で補強がなされる。
【００５１】
更に、本実施例では、段状とされる強化繊維シート積層体１０の端部に相当する位置に、強化繊維シート１の長手方向に対して直交する方向に強化繊維が配列された再接着アンカー強化繊維シート１２が積層配置され、コンクリート梁１００の側面貼着面１０２に接着固定する構造とされるので、強化繊維シート１の両端部の剥離防止が強化される。
【００５２】
再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）は、場合によっては省略することも可能である。
【００５３】
実施例２
実施例１では、コンクリート梁１００に接着された、段状とされる強化繊維シート１の端部の剥離防止のために、再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を使用するものとしたが、本実施例では、図６及び図７に示すように、再接着アンカー強化繊維シート１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）の代わりに、定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）が使用される。
【００５４】
つまり、本実施例では、定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）は、強化繊維シート１が、コンクリート梁１００の貼着面１０１に緊張、接着された後、緊張力が解放される直前までの間において、段状とされる強化繊維シート積層体１０の端部に相当する位置に積層配置し、そして、コンクリート梁１００の側面貼着面１０１にアンカーボルト１５にて固定する。定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の、強化繊維シート１より突出したアンカー部１３ａ’、１３ｂ’、１３ｃ’にはボルト穴１４が形成される。
【００５５】
定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）は、例えば、鋼板などの金属製とすることもできるが、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製とすることもできる。このとき、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、など任意の繊維を使用し得る。
【００５６】
樹脂が硬化し強化繊維シート積層体１０が繊維強化プラスチック（ＦＲＰ部材）となった時点において、強化繊維積層体１０は、図７に示すように、第１強化繊維シート１ａの有効長領域の両端部（位置Ａ）にて切断し、それ以外の両端領域を除去する。
【００５７】
第１及び第２剥離シート１１ａ、１１ｂ、更には、これら第１及び第２剥離シート１１ａ、１１ｂと積層されている第２及び第３強化繊維シート１ｂ、１ｃの端部は、定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）とアンカーボルト１５にて固定されているので、除去する必要はない。
【００５８】
定着板１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）を使用した構造物の補強方法においてもその他の点では実施例１の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５９】
本実施例においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
実施例３
上記実施例１、２では、樹脂が未だ含浸されていない強化繊維シート１を使用し、この強化繊維シート１に緊張装置を利用して緊張力を導入し、その後、樹脂を強化繊維シート１に含浸させ、コンクリート構造物表面１０１に接着するものとしたが、樹脂が含浸された強化繊維シート１を使用することもできる。
【００６１】
つまり、樹脂を含浸しながら強化繊維シート１に緊張装置を利用して緊張力を導入し、コンクリート梁表面１０１に接着することができる。
【００６２】
更には、強化繊維シート１に予めマトリクス樹脂を含浸し、プリプレグの形態とされるか、或いは、ＦＲＰの形態とされた樹脂含浸強化繊維シート１に接着剤を塗布し、複数枚積層された強化繊維シート積層体１０に、緊張装置を利用して緊張力を導入し、コンクリート梁表面１０１に接着することも可能である。
【００６３】
同様に、再接着アンカー強化繊維シート１２に関しても、樹脂が含浸され、プリプレグの形態とされるか、或いは、ＦＲＰの形態とされた強化繊維シートを使用することができる。
【００６４】
マトリクス樹脂は、実施例１の場合と同様に、熱硬化性樹脂とすることができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂を好適に使用し得る。樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００６５】
プリプレグ或いはＦＲＰ形態とされた樹脂含浸強化繊維シートにおいては、樹脂を用いてコンクリート梁１００の表面１０１に接着されるが、接着樹脂としてはマトリクス樹脂と同じ或いは同系の樹脂を使用することができる。
【００６６】
コンクリート梁１００の貼着面１０１は、強化繊維シート１を接着するに先立って、予めプライマーを塗布して下地処理を行うのが好ましい。又、更に、予めマトリクス樹脂を塗布しておくこともできる。
【００６７】
又、実施例１、２の場合と同様に、プリプレグ或いはＦＲＰとされる強化繊維シート１をコンクリート梁１００の貼着面１０１に空隙が発生することなく接着させるために、バキュームバッグとシール材を用いて強化繊維シート１の補強部分を完全にラップし、必要に応じてオートクレーブを用いて加熱するバキュームバッグを用いることが好ましい。
【００６８】
マトリクス樹脂が硬化し、樹脂含浸強化繊維シートがコンクリート構造物表面に完全に貼着した後の工程は、実施例１、２で説明したと同じであるので、再度の説明は省略する。
【００６９】
上記実施例では、コンクリート構造物の補強に関して説明したが、本発明は、鋼構造物の補強に際しても同様に適用することができ、同様の作用効果を達成し得る。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数枚の樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シート積層体を一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法であって、構造物に対する各強化繊維シートの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、積層された各強化繊維シートの両端位置に且つ各強化繊維シートの間に、積層された各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シートを配置する構成とされるので、接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を著しく低減することのできる緊張接着工法に基づくコンクリート構造物の補強を、極めて作業性良く実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従った構造物の補強方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図２】図１の構造物の補強方法を説明するための正面図である。
【図３】図１の構造物の補強方法の工程を説明するための模式図である。
【図４】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの一実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明にて使用することのできる強化繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に従った構造物の補強方法の他の実施例を説明するための斜視図である。
【図７】図６の構造物の補強方法を説明するための正面図である。
【図８】従来のコンクリート構造物の補強方法を説明するための図である。
【図９】補強されたコンクリート構造物の補強構造態様と、端部応力集中との関係を説明するための説明図である。
【図１０】接着された複数枚の強化繊維シートの端部をずらすことにより端部応力集中を低減させたコンクリート構造物の補強構造態様を示す図である。
【符号の説明】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ） 強化繊維シート
２ 強化繊維
３ 支持体
４ バラケ止め繊維
１０ 強化繊維シート積層体
１１（１１ａ、１１ｂ） 剥離シート
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ） 再接着アンカー強化繊維シート
１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ） 定着板
１５ アンカーボルト
１００ 構造物
１０１、１０２ 構造物貼着面
Claims (12)
- 樹脂含浸又は樹脂未含浸の強化繊維シートを長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で構造物の被補強表面に接着する構造物の補強方法において、
（ａ）構造物の被補強表面に適合するように強化繊維シートを複数枚長手方向に整列して積層する工程、
（ｂ）構造物に対する各強化繊維シートの長手方向接着長さが、構造物表面最内層から最外層へと行くに従ってより短くなるように、前記積層された各強化繊維シートの両端位置に且つ各強化繊維シートの間に、積層された前記各強化繊維シート同士の接着を防止する剥離シートを配置する工程、及び
（ｃ）前記積層された各強化繊維シートを一括して長手方向に引っ張り、強化繊維シートに緊張力を導入した状態で、前記強化繊維シートを構造物の表面に、及び各強化繊維シート同士を接着剤にて接着する工程、
を有し、前記構造物に接着された複数層をなす強化繊維シートの両端部が構造物表面最内層から最外層へと向かって段状となるようにしたことを特徴とする構造物の補強方法。 - 前記工程（ｃ）を実施するに先立って、前記段状とされる強化繊維シートの端部に相当する位置に、前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に、前記強化繊維シートの幅よりも長く延在した再接着アンカー強化繊維シートを積層配置し、そして、前記再接着アンカー強化繊維シートにより前記強化繊維シートの端部を構造物表面に固定するべく、前記工程（ｃ）を実施する際に前記再接着アンカー強化繊維シートを接着剤にて前記強化繊維シート及び構造物表面に接着し、前記各強化繊維シート及び前記各再接着アンカー強化繊維シートの接着剤が硬化した後、前記強化繊維シートに導入した緊張力を解放することを特徴とする請求項１の構造物の補強方法。
- 前記再接着アンカー強化繊維シートは、強化繊維が前記強化繊維シートの長手方向に対して直交する方向に配列されていることを特徴とする請求項２の構造物の補強方法。
- 前記再接着アンカー強化繊維シートは、前記強化繊維シートと同じ構成とされることを特徴とする請求項３の構造物の補強方法。
- 積層された前記強化繊維シートの最外層に位置して、前記段状とされる前記各強化繊維シートの端部に相当する位置にそれぞれ定着板を配設し、前記各定着板は、前記工程（ｃ）の後、前記各強化繊維シートの端部を構造物表面に定着するべくアンカーボルトにて構造物に固定され、前記定着板が固定された後、前記強化繊維シートに導入した緊張力を解放することを特徴とする請求項１の構造物の補強方法。
- 前記定着板は、金属製板或いはＦＲＰ製板とされることを特徴とする請求項５の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートは、連続した強化繊維を均一に引き揃え、互いに密に一方向に配列した強化繊維シートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維は、ＰＡＮ系或いはピッチ系炭素繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用されることを特徴とする請求項７の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートは、その片面、或いは、両面を、メッシュ状の支持体シートにより支持されていることを特徴とする請求項７又は８の構造物の補強方法。
- 前記強化繊維シートは、一方向に配列された強化繊維に対して直交して横糸として繊維が一定の間隔にて打ち込まれていることを特徴とする請求項７又は８の構造物の補強方法。
- 前記接着剤は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の構造物の補強方法。
- 前記構造物は、コンクリート構造物或いは鋼構造物であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の構造物の補強方法。
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