JP4890522B2 - 光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法 - Google Patents

Description

この発明は、紫外線を受けると硬化し接着する光硬化型樹脂に連続繊維を入れて強化した光硬化型繊維強化樹脂シート（以下、光硬化型ＦＲＰシートと云う場合がある。）を、コンクリート構造物の補修必要箇所の表面へ当てがいつつ密着させ、紫外線を照射することにより硬化させて接着し同コンクリート構造物を補修、補強する方法の技術分野に属する。

従来、コンクリート構造物、例えばトンネルに関しては、一次覆工の補強や防水、内装仕上げを目的として、二次覆工に耐久性のある内巻きコンクリートが施工されている。しかし、コンクリート構造物は、施工上の問題として、セメントと骨材等の混練が不十分で分離する所謂ジャンカ、或いは打継ぎ部の所謂コールドジョイント等が不良箇所として発生し、ひび割れの発生や剥離、落下が発生する深刻な問題が明らかになっている。剥離、落下事故はコンクリート構造物自体の耐用寿命の問題であると同時に、通行人や通行車両等に危険と被害を及ぼすため、安全対策が重要な課題となっている。

特許文献１には、トンネルの二次覆工として、紫外線を受けると硬化し接着する光硬化型ＦＲＰシートを一次覆工後のコンクリート壁面へ接着し、同コンクリートを補強する方法が開示されている。光硬化型ＦＲＰシートとコンクリートとの接着強度を増加させるため一次覆工後のコンクリート表面を平滑化し、プライマー剤を塗布する。その後、コンクリート表面へ光硬化型ＦＲＰシートを接着するため、トンネル内部へ搬送した接着作業装置を用いてトンネルの軸方向へ沿って光硬化型ＦＲＰシートを当てがい、天端部から順次下方へと圧力を加えたのち、紫外線照射装置を用いて紫外線を照射し硬化させ接着すると説明されている。

特許文献２及び特許文献３並びに特許文献４に開示された光硬化型繊維強化樹脂シートは、モノマー、オリゴマー、光重合開始剤、そして各種添加剤で構成された組成物の各種成分を種々の物質で構成することで、例えば耐久性、耐水性、生産性、光硬化性等を改善したと説明されている。
特開２０００−１３６６９６号公報 特開２００３−２６７３８号公報 特開２００３−９５７０６号公報 特開２００２−６０６３６号公報

上記特許文献１の補強方法は、コンクリート構造物が剥離、ひび割れ等した補修必要箇所だけでなく、コンクリートの全面に施工する必要があるため、不必要な箇所にまで施工することとなり、不経済であり、手数も多くかかる。また、全面にむら無く密着させ、接着する必要があるため、専用の接着作業装置が必要であり、接着作業に大変な時間と労力が掛かる。
光硬化型ＦＲＰシートは、ある程度の硬さを有する薄いシート状に形成された状態でコンクリート表面に当てがわれるため、たとえ押圧ローラー等を用いても表面が粗いコンクリート表面に十分なじまず、柔軟に追従して密着しないまま、紫外線を照射して硬化させ接着するので、所謂点接触に近い接着状態になり易く、接着面積が小さい。必然的に、接着強度及び剥離強度が低い。この問題の解決策として、接着前に粗いコンクリート表面を平滑状態に形成する前処理、例えばプライマー剤の塗布、或いは接着用樹脂と硬化剤の混合液を塗布するといった、丹念な下準備の処理を行わなければならず、労力とコストがかかり、大変非効率であった。

本発明の目的は、コンクリート表面へ当てがった光硬化型ＦＲＰシートを、圧力及び振動を加えてコンクリート表面へ密着させた上で紫外線を照射することにより接着強度及び剥離強度を増大させた、光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法を提供することである。

本発明の次の目的は、先行して接着した光硬化型ＦＲＰシートに一部分をラップさせて、新規の光硬化型ＦＲＰシートを上記の方法で接着することにより、コンクリート構造物の剥離、ひび割れの進行に対して即効的に有効である、光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法を提供することである。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法は、
紫外線を受けると硬化し接着する光硬化型繊維強化樹脂シート１を、コンクリート構造物３の補修必要箇所の表面へ当てがい、同光硬化型繊維強化樹脂シート１に圧力を加えてコンクリート表面１０へ密着させ、紫外線を照射して接着させ補修する方法において、
コンクリート構造物３の補修必要箇所の表面へ当てがった光硬化型繊維強化樹脂シート１を押圧ローラー７で押して必要な大きさの圧力を加え、更にバイブレーターによる振動を加え、又はバイブレータで押圧ローラー７を振動させて圧力及び振動を加えて前記シート１をコンクリート表面１０へ強く密着させ、前記シート１に紫外線を照射して硬化させコンクリート表面１０へ接着させて補修、補強することを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法において、
コンクリート構造物３の補修必要箇所の剥離、ひび割れ４の進行に対し、先行して補修必要箇所へ接着した光硬化型繊維強化樹脂シート１へ一部分ラップさせて、新規の光硬化型繊維強化樹脂シート１’をコンクリート構造物３の剥離、ひび割れ４の進行部分へ当てがい、この新規シート１’を押圧ローラー７で押して必要な大きさの圧力を加え、更にバイブレーターによる振動を加え、又はバイブレータで押圧ローラー７を振動させて圧力及び振動を加えて先行のシート１及びコンクリート表面１０へ強く密着させ、前記新規のシート１’に紫外線を照射して先行のシート１及びコンクリート表面１０へ接着させて補修、補強することを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法において、
光硬化型繊維強化樹脂シート１へ圧力と振動を同時に加えて、又は光硬化型繊維強化樹脂シート１へ圧力を加えた後に振動を加えて前記シート１をコンクリート表面１０へ密着させることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法において、
コンクリート構造物３の補修必要箇所の表面へ光硬化型繊維強化樹脂シート１を圧力と振動を加えて密着させるのと同時に紫外線を照射して、又は圧力と振動を加えて密着させた後速やかに紫外線を照射して、前記光硬化型繊維強化樹脂シート１を硬化させることを特徴とする。

本発明の光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法によれば、コンクリート表面１０へ当てがった光硬化型ＦＲＰシート１は、圧力を加えるのと同時に振動を加え、又は圧力を加えた後に振動を加えるので、粗いコンクリート表面１０の細部にわたり柔軟に追従させ密着させることができる。こうして光硬化型ＦＲＰシート１を完全にコンクリート表面１０へ密着させた状態で紫外線を照射するので、光硬化型ＦＲＰシート１の接着強度は飛躍的に増大し、コンクリート構造物３のひび割れ４や剥離、落下に対する補修、補強を効果的に行うことができる。

また、補修必要箇所の大きさに合わせて裁断した光硬化型ＦＲＰシート１を、進行性のひび割れ４や剥離等に対し、その進行を抑制、防止するのに必要な又は効果的な箇所へ必要なだけ当てがい、上記の方法で接着するので、ひび割れ４や剥離の進行を効果的に抑制、防止できる。

光硬化型ＦＲＰシート１をコンクリート構造物３の補修必要箇所へ当てがい、該光硬化型ＦＲＰシート１を押圧ローラー７で押して必要な大きさの圧力を加え、更にバイブレーターによる振動を加え、又はバイブレータで押圧ローラー７を振動させて圧力及び振動を加えて前記シート１をコンクリート表面１０へ強く密着させ、その後、紫外線を照射して接着し補修、補強を行う。

本発明に係る光硬化型ＦＲＰシートを用いたコンクリート構造物の補修方法の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明で使用する光硬化型ＦＲＰシートの使用前の形態を示している。図１中の符号１が光硬化型ＦＲＰシート（厚さ２ｍｍ程度）で、符号２は同光硬化型ＦＲＰシート１の表面を被覆、保護する透光性の被覆フィルム（厚さ１ｍｍ程度）である。

本発明で使用する光硬化型ＦＲＰシート１の主たる構成材料は、例えばポリエステル樹脂等である。これに例えばガラス繊維等の連続繊維を含浸させて補強されており、補修、補強に必要十分な強度を持たせている。また、紫外線を吸収すると反応し分解する光重合開始剤、その分解した光重合開始剤と反応するモノマー、オリゴマー、各種添加剤等を含有している。

この光硬化型ＦＲＰシート１は、後述の紫外線照射装置９等で紫外線を照射すると、光重合性開始剤が反応して分解され、モノマー、オリゴマー等の樹脂成分と反応し、更にこの反応生成物が樹脂成分と連鎖的に反応して分子量が増大し約２０秒程度で硬化し接着性能を発揮する。前記被覆フィルム２、２は、使用前の光硬化型ＦＲＰシート１の粘着面を保護するためのものであり、使用に際して接着面側の被覆フィルム２を取り剥がしてコンクリート構造物３の表面１０へ貼り着ける。表面側の被覆フィルム２は、光硬化型ＦＲＰシート１の接着操作が完了するまで残しておく。

図２は、補修、補強が必要なコンクリート構造物３の断面図を例示している。補修必要箇所の有無の検査、確認は、例えばコンクリート表面１０は、ハイビジョンカメラ、デジタルカメラ、光学カメラ等の撮影機器を用いて行い、コンクリート内部については、赤外線センサーを用いて検出したコンクリート構造物３の温度を基に判断し特定する。かくすると、肉眼では判断、特定しがたい初期段階或いは内部の補修必要箇所、例えばジャンカ５、又はひび割れ４の存在や進行状況を精密に判定し特定できる。従って、早い段階で必要な補修、補強対策ができ、コンクリート構造物３の悪化を早期に抑制、防止できる。

前記カメラ等の撮影機器で判断し特定した補修必要箇所、又は赤外線センサーで測定した温度を基に判断し特定した補修必要箇所の補修に際しては、同コンクリート表面１０に汚れ、異物等が付着していると、光硬化型ＦＲＰシート１の接着強度が低下するので、これらの汚れ、異物等を予めきれいに清掃する。

図３は、光硬化型ＦＲＰシート１をコンクリート構造物３の補修必要箇所のコンクリート表面１０へ当てがい密着させた段階を示している。光硬化型ＦＲＰシート１は、紫外線の侵入を防ぐ構造で包装して現場へ搬入し、現地で包装を解いたときは、特定した補修必要箇所の広さ、形状に合わせて最適な大きさと形状に手早く裁断して使用する。光硬化型ＦＲＰシート１は、例えばハサミ、カッター等で容易に裁断でき、必要に応じて現地での裁断が可能で便利である。補修必要箇所の大きさを現場で確認しつつ必要最小限の大きさに裁断できるので経済的でもある。

補修に必要な又は効果的な大きさと形状に裁断した光硬化型ＦＲＰシート１は、接着面側の被覆フィルム２のみを剥がし、その面を速やかにコンクリート表面１０の補修必要箇所へ当てがう。そして、例えば押圧ローラー７等を用い前記光硬化型ＦＲＰシート１に必要十分な大きさの圧力を加え、更に同光硬化型ＦＲＰシート１にバイブレータ等で振動を加えて同シート１をコンクリート表面１０へ押し付け密着させる。
なお、バイブレータ等で押圧ローラー７等を振動させて光硬化型ＦＲＰシート１に圧力と振動を同時に加えて、同シート１をコンクリート表面１０へ押し付けて密着させても好適に実施できる。
前記光硬化型ＦＲＰシート１は、押圧ローラー７の移動に柔軟に追従して変形し、コンクリート表面１０の凹凸に親密になじんで効果的に密着する。光硬化型ＦＲＰシート１は、例えば押圧ローラー７の表面が凹凸状のものを用いることで、より一層コンクリート表面１０へなじんで効果的に密着できる。或いは木槌等で叩いて又はバイブレータ等の振動を加えて密着させてもよい。

図４は、上記の処理によってコンクリート表面１０に密着した前記光硬化型ＦＲＰシート１へ紫外線を照射する段階を示している。紫外線を発する紫外線照射装置９を前記光硬化型ＦＲＰシート１が密着したコンクリート表面１０の手前位置へ設置し、当該光硬化型ＦＲＰシート１へ、紫外線照射装置９で紫外線を光硬化型ＦＲＰシート１が十分硬化するまでの時間照射する。すると、光硬化型ＦＲＰシート１は即座に完全に硬化してコンクリート表面１０に接着し補修、補強の効果をあらしめる。その後、表面側の被覆フィルム２を取り剥がす。

なお、光硬化型ＦＲＰシート１は、時間の経過と共に樹脂自体の形状が戻る。この所謂スプリング効果を防止するために、光硬化型ＦＲＰシート１を圧力と振動を加えて密着させるのと同時に紫外線を照射して、又は圧力と振動を加えて密着させた後速やかに紫外線を照射して、前記光硬化型ＦＲＰシート１を硬化させると、効果的にコンクリート表面１０に接着させることができる。

図５は、補修、補強したコンクリート構造物３の断面図を例示している。紫外線に反応し硬化してコンクリート表面１０に接着した光硬化型ＦＲＰシート１の接着強度は、約２．５Ｎ／ｍｍ^２にもなる。また補修、補強したコンクリート表面１０は、接着した光硬化型ＦＲＰシート１が薄く透明なので補修、補強する前とほぼ変わらない外観を呈し自然な状態に仕上がる。

図６は、請求項２記載の発明に係る実施例を示している。この実施例２は、コンクリート構造物３のジャンカ５、ひび割れ４の進行に対し、先に補修必要箇所へ接着した光硬化型ＦＲＰシート１の上に一部分が重なる配置で、新規の光硬化型ＦＲＰシート１’を接着することを特徴としている。新旧の光硬化型ＦＲＰシート１、１’の共同効果として補修の実効性を発揮させるものである。新規の光硬化型ＦＲＰシート１’を、先行して接着した光硬化型ＦＲＰシート１及びコンクリート表面１０へ接着させる手段は、上記実施例１で説明した接着手段と同様の内容である。なお、先行して接着した光硬化型ＦＲＰシート１と重なり合う部分の接着強度は、コンクリート表面１０へ接着した接着強度と同程度の強度を発揮する。

先行の光硬化型ＦＲＰシート１が存在していても、厚さが２ｍｍ程と薄く、透明なので、その光硬化型ＦＲＰシート１に影響を受けることなく、ハイビジョンカメラ、デジタルカメラ、光学カメラ等の撮影機器を用いてコンクリート表面１０のひび割れ等を測定できる。またコンクリート内部のジャンカ５、空洞等に関しては赤外線センサーを用いて測定できる。したがって、補修、補強したコンクリート表面１０も定期的にジャンカ５やひび割れ４の進行を正確に点検できる。また点検により発見したジャンカ５、ひび割れ４等の進行の抑制、防止に、請求項４に係る発明の補修方法は即効的に有効である。新規の光硬化型ＦＲＰシート１’は、先行して接着した光硬化型ＦＲＰシート１と一部分がラップした状態で接着するので、継ぎ目による補修、補強の不足といった問題もない。

なお、以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

光硬化型ＦＲＰシートの使用前の形状断面図である。 補修必要箇所を有するコンクリート構造物の断面図である。 光硬化型ＦＲＰシートを補修必要箇所へ密着させる段階を示す説明図である。 光硬化型ＦＲＰシートに紫外線を照射する段階を示した説明図である。 補修、補強したコンクリート表面の断面図である。 補修必要箇所の進行に際し新規の光硬化型ＦＲＰシートを追加して補修した実施例を示す説明図である。

符号の説明

１ 光硬化型繊維強化樹脂シート（光硬化型ＦＲＰシート）
１’ 新規の光硬化型繊維強化樹脂シート（光硬化型ＦＲＰシート）
３ コンクリート構造物
４ ひび割れ
５ ジャンカ
７ 押圧ローラー
１０ コンクリート表面

Claims (4)

1. 紫外線を受けると硬化し接着する光硬化型繊維強化樹脂シートを、コンクリート構造物の補修必要箇所の表面へ当てがい、同光硬化型繊維強化樹脂シートに圧力を加えてコンクリート表面へ密着させ、紫外線を照射して接着させ補修する方法において、
   コンクリート構造物の補修必要箇所の表面へ当てがった光硬化型繊維強化樹脂シートを押圧ローラーで押して必要な大きさの圧力を加え、更にバイブレーターによる振動を加え、又はバイブレータで押圧ローラーを振動させて圧力及び振動を加えて前記シートをコンクリート表面へ強く密着させ、前記シートに紫外線を照射して硬化させコンクリート表面へ接着させて補修、補強することを特徴とする、光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法。
2. コンクリート構造物の補修必要箇所の剥離、ひび割れの進行に対し、先行して補修必要箇所へ接着した光硬化型繊維強化樹脂シートへ一部分ラップさせて、新規の光硬化型繊維強化樹脂シートをコンクリート構造物の剥離、ひび割れの進行部分へ当てがい、この新規シートを押圧ローラーで押して必要な大きさの圧力を加え、更にバイブレーターによる振動を加え、又はバイブレータで押圧ローラーを振動させて圧力及び振動を加えて先行のシート及びコンクリート表面へ強く密着させ、前記新規のシートに紫外線を照射して先行のシート及びコンクリート表面へ接着させて補修、補強することを特徴とする、光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法。
3. 光硬化型繊維強化樹脂シートへ圧力と振動を同時に加えて、又は光硬化型繊維強化樹脂シートへ圧力を加えた後に振動を加えて前記シートをコンクリート表面へ密着させることを特徴とする、請求項１又は２に記載した光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法。
4. コンクリート構造物の補修必要箇所の表面へ光硬化型繊維強化樹脂シートを圧力と振動を加えて密着させるのと同時に紫外線を照射して、又は圧力と振動を加えて密着させた後速やかに紫外線を照射して、前記光硬化型繊維強化樹脂シートを硬化させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した光硬化型繊維強化樹脂シートを用いたコンクリート構造物の補修方法。

Images