JP5132326B2 - Carbon fiber tape material for concrete repair and reinforcement - Google Patents
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Description
本発明は、柱、梁、スラブ、壁、煙突等のコンクリート構造物の補強方法、特にじん性補強などの高い補強効果が求められる補強方法に使用されるコンクリート補修・補強用炭素繊維テープ材に関する。 The present invention relates to a method for reinforcing concrete structures such as columns, beams, slabs, walls, and chimneys, and particularly to a carbon fiber tape material for concrete repair and reinforcement used in a reinforcing method that requires a high reinforcing effect such as toughness reinforcement. .
コンクリート製の梁や柱、或いは、橋脚、煙突等の既設コンクリート構造物は、経年劣化による耐力の低下もさることながら、建造時の設計基準によっても大きく強度が異なっている。また、先の阪神・淡路大震災においては、昭和５６年施行の新耐震設計法の基準を満たす建築物の被害が軽微であったとの経験から、新耐震基準での見直しが行われ、既設構造物についても新耐震基準への適合が求められている。 Existing concrete structures such as concrete beams and columns, bridge piers, and chimneys are greatly different in strength depending on design standards at the time of construction as well as a decrease in proof stress due to deterioration over time. In the previous Great Hanshin-Awaji Earthquake, the new earthquake resistance standards were reviewed based on the experience that damage to buildings that met the standards of the new earthquake resistance design law enforced in 1981 was minor. Is also required to comply with the new seismic standards.
既設構造物の場合、取り壊し、新たに建造すれば新耐震基準を満たした構造物も得られるが、建造に長期間を有し、その費用も多大である。従って、通常は著しく劣化していない限りは耐震補強などの補修・補強工法が実施される。 In the case of an existing structure, if it is demolished and newly constructed, a structure satisfying the new earthquake resistance standard can be obtained. However, the construction has a long period of time and the cost thereof is great. Therefore, repair / reinforcement methods such as seismic reinforcement are usually carried out unless there is significant deterioration.
これら構造物の補修・補強工法では、施工が容易なことから、補強繊維、特に炭素繊維シートを用いた補修・補強工法が広く行われている。この補修・補強工法としては、樹脂含浸していない炭素繊維シート（ドライシート）を構造物に貼り、常温硬化型の樹脂をローラーや刷毛等を用いて含浸させる、いわゆるハンドレイアップ法が主流である。 Since repair and reinforcement methods for these structures are easy to construct, repair and reinforcement methods using reinforcing fibers, particularly carbon fiber sheets, are widely used. As the repair / reinforcement method, the so-called hand lay-up method, in which a carbon fiber sheet (dry sheet) not impregnated with resin is applied to a structure and a room temperature curable resin is impregnated with a roller or a brush, is the mainstream. is there.
ところで、高い補修・補強効果が必要な、例えばじん性補強などの場合には、必要な強化繊維量が多くなる。通常のシート材は薄く、一枚のシートは炭素繊維目付量として多くても２００〜３００ｇ／ｍ２程度しかないため、複数回のハンドレイアップが必要となり、工程が煩雑化していた。 By the way, in the case of, for example, tough reinforcement, which requires a high repair / reinforcing effect, the amount of necessary reinforcing fibers increases. Since a normal sheet material is thin and a single sheet has only about 200 to 300 g / m 2 as a carbon fiber basis weight, a plurality of hand layups are necessary, and the process is complicated.
この対策として、高目付量のシート材を使用すれば、積層作業回数が少なくなり、省力化が図られるが、シート材が高目付量であると、下記のように炭素繊維への樹脂含浸が不完全となり、ＦＲＰ層による補強効果が十分に得られないおそれがある。つまり、シート材の炭素繊維への樹脂含浸は、通常、シート材を構成する炭素繊維束の表面から繊維束の内部へ、ならびに炭素繊維束と隣接する炭素繊維束によって形成された間隙に入った樹脂が炭素繊維束の側面から繊維束の内部へと毛細管現象によって含浸されていく。ところが目付量が大きなシート材では、面内の繊維密度が大きくなるので、炭素繊維同士が互いに接触した状態となっており、表面から繊維束への樹脂含浸が進みにくい。また、炭素繊維束同士も互いに接触するような状態となりやすいので、炭素繊維束間の間隙も形成されない状態になることがあり、このような状態では、樹脂の含浸性がさらに悪くなる。 As a countermeasure, if a high basis weight sheet material is used, the number of laminating operations is reduced and labor saving is achieved. However, if the sheet material has a high basis weight, the carbon fiber is impregnated with resin as described below. There is a risk that the reinforcing effect by the FRP layer cannot be obtained sufficiently. That is, the resin impregnation of the carbon fibers of the sheet material usually enters the gap formed by the carbon fiber bundle adjacent to the carbon fiber bundle from the surface of the carbon fiber bundle constituting the sheet material to the inside of the fiber bundle. The resin is impregnated by capillary action from the side surface of the carbon fiber bundle to the inside of the fiber bundle. However, in a sheet material having a large basis weight, the in-plane fiber density increases, so that the carbon fibers are in contact with each other, and resin impregnation from the surface to the fiber bundle is difficult to proceed. In addition, since the carbon fiber bundles are likely to come into contact with each other, a gap between the carbon fiber bundles may not be formed. In such a state, the resin impregnation property is further deteriorated.
また、構造物の補修・補強の際に高目付量の炭素繊維シート材を曲率の大きい角を持つ柱などに巻きつけると、炭素繊維シート材には厚みがあるため、シート材を屈曲させた部分の外周と内周とに経路差が生じ、外周側には引張力が働き内周側には圧縮力が働くことになるが、炭素繊維の弾性率が高いため、このような引張力や圧縮力によっては炭素繊維は大きく伸び縮みはしない。このため、屈曲させた部分の外周側では炭素繊維に引張りの力がかかったままの状態になり、内周側では炭素繊維自体が縮まないため炭素繊維が蛇行する。 In addition, when a carbon fiber sheet material with a high basis weight is wrapped around a column with a large curvature corner when repairing or reinforcing a structure, the sheet material is bent because the carbon fiber sheet material is thick. There is a path difference between the outer circumference and the inner circumference of the part, and a tensile force acts on the outer circumference side and a compressive force acts on the inner circumference side. However, since the elastic modulus of the carbon fiber is high, such tensile force and Depending on the compressive force, the carbon fiber does not expand or contract greatly. For this reason, the tensile force is applied to the carbon fiber on the outer peripheral side of the bent portion, and the carbon fiber meanders on the inner peripheral side because the carbon fiber itself does not shrink.
炭素繊維は弾性率が高く変形が与えられた際に元に戻ろうとする復元力が強いため、上記のように強化繊維に蛇行が生じた場合、蛇行をなるべく小さくしようとする力が作用し、屈曲させた部分で繊維蛇行を吸収しようとするため、この部分で炭素繊維シート材が丸く膨らむことが多い。 Since the carbon fiber has a high elastic modulus and has a strong restoring force to return to the original when it is deformed, if meandering occurs in the reinforcing fiber as described above, a force to make the meander as small as possible acts, In order to absorb the meandering of the fiber at the bent portion, the carbon fiber sheet material often swells round at this portion.
このため、曲率の大きい角を持つ被補強物に炭素繊維シート材を巻きつけた場合、角部では炭素繊維の蛇行が生じたり、繊維蛇行を吸収しようとするため炭素繊維シート材が丸く膨らむので、被補強物の角部と炭素繊維シート材がきれいに密着せず、両者間に空隙が生じてしまう。 For this reason, when a carbon fiber sheet material is wound around a reinforcing object having a corner with a large curvature, carbon fiber meandering occurs at the corners, or the carbon fiber sheet material swells round in order to absorb the fiber meandering. The corners of the object to be reinforced and the carbon fiber sheet material do not adhere closely to each other, and a gap is generated between them.
このような問題が発生した状態で、炭素繊維シート材に樹脂含浸を行って硬化させＦＲＰ層を形成したとしても、被補強物の角部と炭素繊維シート材間の空隙部分で樹脂リッチとなってボイドが生じやすいという問題や、被補強物の角部で生じた炭素繊維の蛇行があるため高い補強効果が得られないといった問題がある。 In such a state, even if the carbon fiber sheet material is impregnated with resin and cured to form an FRP layer, the resin is rich in the gaps between the corners of the object to be reinforced and the carbon fiber sheet material. Therefore, there is a problem that voids are easily generated and a problem that a high reinforcing effect cannot be obtained due to meandering of carbon fibers generated at the corners of the object to be reinforced.
シート材の炭素繊維目付量を単純に大きくすると、シートを構成する炭素繊維糸条の間隔が密となり、樹脂含浸が困難となる。 If the basis weight of the carbon fiber of the sheet material is simply increased, the intervals between the carbon fiber yarns constituting the sheet become close and it becomes difficult to impregnate the resin.
そこで、特許文献１では、強化繊維糸条がシートの長さ方向に平行に配列した基材が、強化繊維の方向が同じになるように多層重なり、隣接する層が互いに一体化されている多層強化繊維シートが開示されている。例えば、特許文献１の図６には、一方向多重織物の一例として、２重織物が示されているが、これは、強化繊維糸条２１と補助糸４１とからなる平織物３１と、強化繊維糸条２２と補助糸４２からなる平織物３２との多層構造を有し、平織物３１の一部の補助糸４１と平織物３２の強化繊維糸条２２とが互いに交差することによって平織物３１と平織物３２とが一体となっている。
Therefore, in
又、特許文献２には、強化繊維基材への樹脂含浸性を保ちつつ、かつ比較的高目付の強化繊維基材を構造物に貼り付けるため、強化繊維目付が３００〜１０００ｇ／ｍ２であり、かつＪＩＳＬ１０９６に従って測定される通気量が３ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ以上かつ３０ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ未満である強化繊維基材を、ＪＩＳ Ｋ７１１７に従って測定される粘度が０．０５〜２Ｐａ・ｓである室温硬化型樹脂を用いて構造物表面へ貼り付ける方法が開示されている。ここで、強化繊維基材としては、一方向性強化繊維を低融点熱可塑性樹脂とガラス繊維などの非熱融着性繊維との複合糸などを形態保持用の補助糸とした平織物が開示されている。
上記のような織物は、経糸（縦糸）と緯糸（横糸）とを互いに交差させて織られており、強化繊維の目ずれは少ないものの、経糸と緯糸との交錯点において構成繊維が大きく屈曲（クリンプ）しており、そのため該織物に応力が加わるとその応力が上記屈曲部に集中して、強化繊維が本来有している高強力、高弾性率を発揮できない場合がある。 The woven fabric as described above is woven with warp (warp) and weft (weft) crossing each other, and although the misalignment of the reinforcing fibers is small, the constituent fibers are greatly bent at the intersection of the warp and weft ( Therefore, when stress is applied to the woven fabric, the stress concentrates on the bent portion, and the high strength and high elasticity inherent in the reinforcing fiber may not be exhibited.
これに対し、特許文献３では、補強繊維が並列に配列された繊維群を一単位として、それが間隔をもって、畝状に配列され、各畝状繊維群と交差する被覆補助繊維が、該繊維群の長さ方向に配置され、かつ該被覆補助繊維が隣接する繊維群の畝間で、からみ補助繊維により経編組織で結束されている補強シートが開示されている。このように構成されたシートでは、強化繊維がクリンプされていない（ノンクリンプ）構造となり、強化繊維が有する高強力、高弾性率を損なうことがない。特許文献４にも、形態安定性に優れ、樹脂含浸性にも優れる強化繊維シート材として、強化繊維束間に鎖編地糸を配置し、鎖編地糸に編み込まれた補強挿入糸を一定の列（コース）毎に振って強化繊維束の両面を挟持し、補強挿入糸の少なくとも一部に熱可塑性樹脂を含む熱融着糸が含まれており、該熱融着糸により強化繊維束を固着させたシートが提案されている。
On the other hand, in
しかしながら、このようなシート材を用いて施工した場合、施工後は強化繊維板でコンクリート表面が覆われてしまうため、例えば、中規模の地震が発生した場合に、コンクリートにひび割れ等が発生していないかどうかの診断が非常に困難である。 However, when construction is performed using such sheet material, the concrete surface is covered with reinforcing fiberboard after construction. For example, when a medium-scale earthquake occurs, cracks and the like have occurred in the concrete. Diagnosis is very difficult.
加えて、補強繊維シートによる全面巻き付けでは、段差や突起、不陸等の調整処理は、十分な接着性を得るために必須の処理であり、工程が煩雑となり、コスト増、施工期間の長期化等の原因ともなっている。 In addition, in the case of full-wrapping with a reinforcing fiber sheet, adjustment processing for steps, protrusions, unevenness, etc. is indispensable for obtaining sufficient adhesion, making the process complicated, increasing costs, and extending the construction period. It is also a cause of such.
特許文献５には、コンクリート構造物の表面上に、らせん状または縞状に、組紐状炭素繊維含有補強材料を所定間隔で巻き付けることを特徴とするコンクリート構造物の剪断補強方法が開示されている。しかしながら、組紐状炭素繊維は目付量が大きくなると樹脂含浸性が損なわれる場合がある。又、１本当たりの目付量を少なくして樹脂含浸性の低下を抑えると、必要目付量を得るための重ね巻を行う必要があり、重ね巻時にズレやすく、作業性が悪くなる場合があり、改良の余地があった。
特許文献６には、袖壁付き柱を補強シート材を用いて補強する際に、袖壁部分を貫通する穴を設け、この穴に補強シート材の定着用アンカーとして帯状の連続繊維補強部材からなり、その端部を扇形又はラッパ型に成型しやすい材料を使用することが提案されている。この帯状補強部材も特許文献３，４のような経編組織で結束された構造を有している。又、図４（ａ）には、炭素繊維の束を二層積層する構成が示されている。
本出願人らの一部は、先に帯状炭素繊維補強部材によるコンクリート構造物、特にコンクリート柱などのじん性補強方法を提案している。該方法によれば、従来のシート材による全面補強と比較して、施工後の構造物表面の確認が容易であること、施工に際しての下地処理が少なくて済むなどの有利な効果が得られている。 Some of the present applicants have previously proposed a toughness reinforcing method for concrete structures, in particular, concrete columns, using strip-like carbon fiber reinforcing members. According to the method, it is possible to easily confirm the surface of the structure after the construction as compared with the full-scale reinforcement by the conventional sheet material, and to obtain advantageous effects such as less ground treatment at the time of construction. Yes.
このようなコンクリート角柱などの角部のように曲率部を有する場合、所望の補強強度を少ない巻き回し回数で確保するために、強化繊維の目付量を増やしていくと、このような角部への追従性（ドレープ性）が損なわれ、角部で浮き上がったり、強化繊維の過剰な屈曲が生じたりする。その結果、所期の特性が得られなくなる場合がある。 In the case of having a curved portion such as a corner of a concrete prism or the like, increasing the basis weight of the reinforcing fiber in order to secure a desired reinforcing strength with a small number of windings, to such a corner Followability (drapability) is impaired, and floating at the corners or excessive bending of the reinforcing fibers occurs. As a result, desired characteristics may not be obtained.
しかしながら、ノンクリンプ構造（直線性）とドレープ性に関しては相反する面がある。例えば、ノンクリンプ構造において、１層で高目付量の基材とすると、シート自体の厚みが増し、内層と外層での経路差が生じ曲げにくくなる。たとえ曲げられたとしても炭素繊維は弾性率が高く復元力が働き、このような状態で樹脂含浸を行うと、樹脂リッチな部分や空隙が生じてしまう。 However, there are conflicting aspects regarding the non-crimp structure (linearity) and drapeability. For example, in a non-crimp structure, if one layer is a base material with a high weight per unit area, the thickness of the sheet itself increases, and a path difference between the inner layer and the outer layer occurs, making it difficult to bend. Even if bent, the carbon fiber has a high elastic modulus and a restoring force. When the resin is impregnated in such a state, a resin-rich portion or void is generated.
そこで、本発明の目的は、比較的高目付の補強材料にも拘わらず、樹脂含浸性に優れ、しかも構造物表面への追従性（ドレープ性）にも優れるコンクリート構造物の補修・補強用のテープ材を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to repair and reinforce a concrete structure that is excellent in resin impregnation property and has excellent followability (draping property) to the surface of a structure, despite a relatively high basis weight reinforcing material. It is to provide a tape material.
上記課題を解決する本発明は、
一方向に引き揃えられた複数の炭素繊維束を並列に配列し、これら炭素繊維束を編組織体により拘束して層を成し、その炭素繊維層が２層以上複数積層されたコンクリート補修・補強用炭素繊維テープ材であって、
前記編組織体は、鎖糸、第一挿入糸及び第二挿入糸で構成され、
該鎖糸が前記各炭素繊維束と交互に平行に配列され、前記第一挿入糸を隣接する鎖糸間に一定のコース毎に振られて編み込まれて編地を成し、
該編地の両面に各炭素繊維層が配置され、各炭素繊維層の各炭素繊維束は、前記隣接する鎖糸間に一定のコース毎に振られて編み込まれた前記第二挿入糸により袋状に拘束されてなるコンクリート補修・補強用炭素繊維テープ材に関する。
The present invention for solving the above problems
Concrete repairing in which a plurality of carbon fiber bundles aligned in one direction are arranged in parallel, and these carbon fiber bundles are constrained by a knitted structure to form a layer, and two or more carbon fiber layers are laminated. A reinforcing carbon fiber tape material,
The knitted fabric is composed of a chain yarn, a first insertion yarn and a second insertion yarn,
The chain yarns are alternately arranged in parallel with the carbon fiber bundles, and the first insertion yarn is knitted by being knitted with a certain course between adjacent chain yarns to form a knitted fabric,
Each carbon fiber layer is disposed on both sides of the knitted fabric, and each carbon fiber bundle of each carbon fiber layer is bagged by the second insertion yarn that is knitted while being swung every predetermined course between the adjacent chain yarns. It is related with the carbon fiber tape material for concrete repair and reinforcement restrained in the shape.
前記炭素繊維層の一層当たりの目付量が３００〜９００ｇ／ｍ２であることが好ましく、前記編組織体を形成する鎖糸、第一挿入糸及び第二挿入糸の繊度が５０〜６００ｄｔｅｘであることが好ましい。又、前記テープ材の幅は、１０〜１００ｍｍであることが好ましい。 The basis weight per layer of the carbon fiber layer is preferably 300 to 900 g / m 2 , and the fineness of the chain yarn, the first insertion yarn, and the second insertion yarn forming the knitted structure is 50 to 600 dtex. It is preferable. The width of the tape material is preferably 10 to 100 mm.
又、本発明では、少なくとも２本の上記のテープ材が、その長手方向の側面で連結糸により連結されてなるコンクリート補修・補強用炭素繊維テープ材が提供される。 Further, the present invention provides a carbon fiber tape material for concrete repair / reinforcement in which at least two of the above tape materials are connected by connecting yarns on the side surfaces in the longitudinal direction.
本発明によれば、比較的高目付の補強材料であり、炭素繊維がノンクリンプ状態で保持されている材料が提供できるため、炭素繊維が本来有する特性を損なうことがない。又、含浸樹脂の粘度が高くとも、炭素繊維束間に編組織体により間隙が形成されているため、樹脂含浸性に優れる。さらに、本発明のテープ材は、炭素繊維束を編組織体で拘束しており、炭素繊維束層間に第１挿入糸が介在することによって、テープ材を構造物表面に合わせて屈曲させた際にも炭素繊維束が編組織体内で上下独立に移動可能であるためドレープ性に優れ、樹脂リッチな部分やボイドが発生しない。 According to the present invention, a material having a relatively high basis weight and a material in which carbon fibers are held in a non-crimped state can be provided. Therefore, the characteristics inherent to carbon fibers are not impaired. Even if the viscosity of the impregnating resin is high, a gap is formed between the carbon fiber bundles by the knitted structure, so that the resin impregnation property is excellent. In the tape material of the present invention, the carbon fiber bundle is constrained by the knitted structure, and when the first insertion yarn is interposed between the carbon fiber bundle layers, the tape material is bent according to the structure surface. In addition, since the carbon fiber bundle can move independently in the vertical direction within the knitted tissue, it is excellent in drape and does not generate resin-rich portions or voids.
加えて、このようなテープ材の少なくとも２本を、その長手方向の側面で連結糸により連結したテープ材は、ロールに巻き取られる際には開いた状態でロール厚みを少なく抑えることができ、使用時に折りたたんで使用することで容易に高目付の補修・補強部材が得られ、一つのテープ材を重ね巻きする場合よりも重ね合わせずれが少ないという顕著な効果が得られる。 In addition, the tape material in which at least two of such tape materials are connected by connecting yarns on the side surfaces in the longitudinal direction can reduce the roll thickness in an open state when wound on the roll, By folding and using in use, a highly weighted repair / reinforcing member can be easily obtained, and a remarkable effect can be obtained that there is less overlay deviation than when one tape material is overwrapped.
以下、図面を参照して本発明のテープ材の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of the tape material of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は炭素繊維層２と炭素繊維層３の二層形態とされた炭素繊維テープ状材料Ａを示しており、図２はその模式的断面図である。テープ材の長手方向に延びる複数の炭素繊維束１がテープ材の幅方向に並行に配列されて炭素繊維層２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅは炭素繊維層２を形成する炭素繊維束を示している）と炭素繊維層３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは炭素繊維層３を形成する炭素繊維束を示している）を成し、これら炭素繊維層２と炭素繊維層３の間には鎖糸５に第一挿入糸６を編み込み、一定コース毎に振って側方に並行する鎖糸５の更に隣の鎖糸５に編み込まれて形成される編地が存在し、この編地に各炭素繊維束１を袋状に覆うようにして、第二挿入糸７を一定コース毎に振って側方に並行する鎖糸に編み込んで各炭素繊維束１を拘束する編組織体４が形成されている。図３に編組織体の一例になる組織図を示す。
FIG. 1 shows a carbon fiber tape-shaped material A having a two-layer form of a
なお、図２では説明を容易とするために編組織体４と炭素繊維束１との間に空隙を有するように示されているが、実際には編組織体４を構成する各補助糸（鎖糸５、第一挿入糸６、第二挿入糸７）は炭素繊維束１を屈曲させない程度のテンションで各炭素繊維束１に接してテープ材を構成している。
In FIG. 2, for ease of explanation, the
鎖糸、第一挿入糸、第二挿入糸は、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリオレフィン系などの一般的な合成繊維を単独又は複数混合して作成される糸条であり、その繊度が５０〜６００ｄｔｅｘ程度のものである。繊度が５０ｄｔｅｘ未満では、糸条の糸切れが起こりやすいため編組織体を形成しにくく、６００ｄｔｅｘを超える場合、炭素繊維以外の材料が多くなりすぎて、テープ材の強度低下の要因となりやすい。好ましくは、２００ｄｔｅｘ〜５００ｄｔｅｘであり、この範囲であれば、炭素繊維束間の間隙を形成しやすく、樹脂含浸性がより良好となる効果を奏する。 The chain yarn, the first insertion yarn, and the second insertion yarn are yarns made by combining general synthetic fibers such as polyester-based, polyamide-based, polyacrylonitrile-based, polyvinyl alcohol-based, and polyolefin-based one or more. Yes, the fineness is about 50 to 600 dtex. If the fineness is less than 50 dtex, yarn breakage is likely to occur, so that it is difficult to form a knitted structure. If it exceeds 600 dtex, the amount of materials other than carbon fibers increases so that the strength of the tape material tends to decrease. Preferably, it is 200 dtex-500 dtex, and if it is this range, it will be easy to form the gap | interval between carbon fiber bundles, and there exists an effect that resin impregnation property becomes more favorable.
鎖糸は、ループ状に炭素繊維束の配向方向（長手方向）に連続して鎖編み目を形成しながら編成されたもので、テープ材の長手方向、幅方向及び厚み方向への伸縮性を有している。鎖糸間の間隔は、その間で拘束する炭素繊維束の量により一概に限定されないが、通常、１ｍｍ〜８ｍｍである。１ｍｍ未満とすると炭素繊維以外の材料が多くなり、テープ材の強度低下の要因となりやすく、８ｍｍより大きくすると編組織体の形成が困難になり炭素繊維の直線性を保持することができなくなる場合がある。より好ましくは２ｍｍ〜６ｍｍとする。 The chain yarn is knitted while forming a chain stitch in a loop shape continuously in the orientation direction (longitudinal direction) of the carbon fiber bundle, and has stretchability in the longitudinal direction, width direction and thickness direction of the tape material. doing. Although the space | interval between chain yarns is not generally limited by the quantity of the carbon fiber bundle restrained between them, Usually, it is 1 mm-8 mm. If the thickness is less than 1 mm, materials other than carbon fibers increase, which tends to cause a reduction in the strength of the tape material. If the thickness exceeds 8 mm, formation of a knitted structure is difficult, and the linearity of the carbon fibers may not be maintained. is there. More preferably, it is set to 2 mm to 6 mm.
第一挿入糸及び第二挿入糸は、鎖糸に対して一定のコース毎に振って編み込んでいくが、少なくとも第二挿入糸を３〜１０ｍｍのピッチが好ましい。３ｍｍ未満とすると炭素繊維束を被覆している挿入糸が多くなり樹脂の含浸を阻害する場合がある。一方、１０ｍｍより大きくとすると炭素繊維束の直線性が保持できず所期の特性を得られなくなる場合がある。第１挿入糸及び第二挿入糸は同じコースに振っても、異なるコースに振ってもよく、又、それぞれに異なるピッチで挿入しても良い。 The first insertion yarn and the second insertion yarn are knitted by waving with respect to the chain yarn at every constant course, but at least the second insertion yarn has a pitch of 3 to 10 mm. If it is less than 3 mm, the number of insertion yarns covering the carbon fiber bundle increases, which may impair resin impregnation. On the other hand, if it is larger than 10 mm, the linearity of the carbon fiber bundle cannot be maintained, and desired characteristics may not be obtained. The first insertion thread and the second insertion thread may be swung on the same course, may be swung on different courses, or may be inserted at different pitches.
使用する強化繊維は、炭素繊維を使用するが、ガラス繊維、アラミド繊維、その他有機繊維等を問題のない範囲で混合して使用することができ、その用途に応じて適宜選択することができる。使用する炭素繊維としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７０７３に準拠した炭素繊維強化プラスチックの引張試験方法において、高強度タイプでは、２．４５×１０５Ｎ／ｍｍ２、中弾性タイプでは４．４０×１０５Ｎ／ｍｍ２、高弾性タイプでは６．４０×１０５Ｎ／ｍｍ２の引張弾性率を有する材料を使用する。 Carbon fibers are used as the reinforcing fibers to be used, and glass fibers, aramid fibers, other organic fibers, and the like can be mixed and used within a range that does not cause any problem, and can be appropriately selected according to the application. As the carbon fiber to be used, for example, in the tensile test method for carbon fiber reinforced plastic in accordance with JIS K7073, the high strength type is 2.45 × 10 5 N / mm 2 , and the middle elastic type is 4.40 × 10. A material having a tensile elastic modulus of 5 N / mm 2 and a high elastic type of 6.40 × 10 5 N / mm 2 is used.
炭素繊維層の１層当たりの目付量は３００〜９００ｇ／ｍ２であり、本発明になるテープ材は少なくとも２層の炭素繊維層を有することから、６００ｇ／ｍ２以上の炭素繊維目付量を有するものとなる。炭素繊維層１層当たりの目付量が９００ｇ／ｍ２より大きくなると、炭素繊維束間の間隙が狭くなり、樹脂含浸がなかなか進行していかないため好ましくない。炭素繊維層１層当たりの目付量が３００ｇ／ｍ２未満であると、テープ材の積層枚数が多く必要とされるため、手間がかかり好ましくない。炭素繊維層一層当たりのより好ましい目付量は５００〜７００ｇ／ｍ２である。 The basis weight per one layer of the carbon fiber layer is 300 to 900 g / m 2 , and the tape material according to the present invention has at least two carbon fiber layers. Therefore, the basis weight of the carbon fiber is 600 g / m 2 or more. It will have. If the basis weight per one carbon fiber layer is larger than 900 g / m 2 , the gap between the carbon fiber bundles is narrowed, and the resin impregnation does not proceed easily, which is not preferable. If the basis weight per one carbon fiber layer is less than 300 g / m 2 , a large number of tape materials are required, which is troublesome and unpreferable. A more preferable basis weight per one carbon fiber layer is 500 to 700 g / m 2 .
テープ材の幅は特に制限されるものではないが、好ましくは１０〜１００ｍｍ、より好ましくは２０〜８０ｍｍとする。１０ｍｍ未満とすると、テープ材に含まれる炭素繊維束が少なくなるため、所期の特性を得るためには不向きである。１００ｍｍを超えるとテープ材のメートルあたりの質量が重くなり、施工や成形の効率が悪くなり好ましくない。 The width of the tape material is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 mm, and more preferably 20 to 80 mm. If the thickness is less than 10 mm, the carbon fiber bundles contained in the tape material are reduced, which is not suitable for obtaining the desired characteristics. If it exceeds 100 mm, the mass per meter of the tape material becomes heavy, and the efficiency of construction and molding deteriorates, which is not preferable.
図４は、三層形態とされたテープ材の模式的断面図である。この場合も炭素繊維層１１と１２の間に鎖糸１５と第一挿入糸１６ａからなる編地、炭素繊維層１２と１３の間に鎖糸１５ｂと第一挿入糸１６ｂからなる編地が配置され、各炭素繊維層の縦方向の炭素繊維束１１ａ〜１３ａ、１１ｂ〜１３ｂ、１１ｃ〜１３ｃ、１１ｄ〜１３ｄ、１１ｅ〜１３ｅが鎖糸１５に編み込まれた第二挿入糸１７により袋状に拘束されて編組織体１４が構成されている。さらに多層の炭素繊維層を積層する場合も同様である。なお、多層になるほど編成が難しくなるため、通常は５層程度までにすることが好ましい。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a tape material in a three-layer form. Also in this case, a knitted fabric composed of the
施工時に目付量を増やすためには、所定目付のテープ材を重ねることで対応できるが、本発明では以下のような構成のテープ材を用いることが好ましい。 In order to increase the basis weight at the time of construction, it can be dealt with by stacking a tape material with a predetermined basis weight. However, in the present invention, it is preferable to use a tape material having the following configuration.
図５は、本発明になるテープ材Ｂ及びＣの２本をそれぞれの長手方向の一側面にて連結糸２８にて連結したものであり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は模式的断面図を示す。連結糸２８として第一挿入糸２６をそのまま使用することができ、鎖糸２５と第一挿入糸２６から形成される編地に組み合わせられる炭素繊維束１のうち、炭素繊維束１の一束分を抜いた状態で編組織体を形成することで容易に得られる。又、製造された各テープ材を、各テープ材の側面にある鎖糸２５に別途用意した連結糸２８を編み込むことで繋ぐこともできる。図５中、その他の符号は図１と同様の意味を示し、２２ａ〜２２ｊ、２３ａ〜２３ｊは各強化繊維層を形成する強化繊維束、２７は第二挿入糸、２４は編組織体を示す。
FIG. 5 shows two tape materials B and C according to the present invention connected by connecting
通常、本発明になるテープ材はロールに巻いて運搬され、現場にて引き出して使用されるが、目付量が多くなると厚くなり、ロールの径が大きくなる。また、目付量が多くなると編組織体を形成することがより難しくなる。一方、図５のように連結糸２８でつなぎ合わせたものは、ロールに巻く場合には開いた状態で巻くことで、ロール径が大きくなることを防止できる。また、使用時には図示するようにテープ材Ｃをテープ材Ｂ上に折りたたんで使用する。その結果、見かけ上は目付量の大きな帯を使用することになり、巻き回し回数が少なくて済む。また、連結糸２８にて各テープ材がつながれているため、１本のテープ材を重ね巻きする場合よりずれにくいという効果も奏する。
Usually, the tape material according to the present invention is wound around a roll and transported, and is used by being pulled out on site. However, as the basis weight increases, the tape material becomes thicker and the diameter of the roll becomes larger. Moreover, when the basis weight increases, it becomes more difficult to form a knitted structure. On the other hand, as shown in FIG. 5, what is connected by the connecting
本発明になるテープ材は、図６に示すようにコンクリート柱（ＲＣ柱３１）などの構造物表面に所定の間隔を空けて、図示するようなゼブラ状、或いは螺旋状に巻き付けて使用される。巻き付け間隔は、要求される補強効果により種々異なり一概に限定できないが、例えば鉄筋コンクリート製柱のじん性補強を行うには、柱の上下端部から２Ｄ（Ｄは柱断面高さを示す）以下のじん性補強区間にテープ材３２を、柱の端部より巻き付け間隔（Ｐ）が、５ｃｍ以上であり、Ｐ／Ｄが１／３以下となるように所定間隔を空けて巻き付け補強することが好ましい。また、じん性補強に際しては、より多くの補強量が要求されることから、テープ材３２を重ねて巻くことが好ましい。
The tape material according to the present invention is used by being wound around a surface of a structure such as a concrete column (RC column 31) as shown in FIG. 6 in a zebra shape or a spiral shape as illustrated. . The winding interval varies depending on the required reinforcement effect and cannot be limited to a specific range. For example, to reinforce the toughness of a reinforced concrete column, it is less than 2D (D indicates the height of the column cross section) from the upper and lower ends of the column. It is preferable to wind and reinforce the
一方、せん断補強は、じん性補強ほどの補強量は要求されないため、より広い間隔で巻くことができる。せん断補強は柱の全区間が対象となるが、通常はじん性補強と組み合わせて行うことが多く、その場合は、じん性補強区間以外の部分について適用すればよい。また、本発明になるテープ材は、炭素繊維目付量が多いため、一重巻きで十分なせん断補強効果が得られる。 On the other hand, since the shear reinforcement does not require the reinforcement amount as much as the toughness reinforcement, it can be wound at wider intervals. Shear reinforcement covers the entire section of the column, but usually it is often performed in combination with toughness reinforcement, and in that case, it may be applied to portions other than the toughness reinforcement section. In addition, since the tape material according to the present invention has a large amount of carbon fiber, a sufficient effect of shear reinforcement can be obtained by single winding.
本発明になるテープ材、要求補強量の多いじん性補強において、特に有効である。 The tape material according to the present invention is particularly effective in toughness reinforcement with a large amount of required reinforcement.
なお、じん性補強及びせん断補強の補強量は、例えば、（財）鉄道総合技術研究所発行の「炭素繊維シートによる鉄道高架橋柱の耐震補強工法設計・施工指針」第３版に準拠して、安全側に設計されるように選択すればよい。 In addition, the amount of reinforcement of toughness reinforcement and shear reinforcement is in accordance with, for example, “Guidelines for Design and Construction of Seismic Reinforcement Methods for Railway Viaduct Columns Using Carbon Fiber Sheets” issued by the Railway Technical Research Institute, It can be selected so that it is designed on the safe side.
このように巻き付けられたテープ材には樹脂が含浸され、それが硬化することによって炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）となる。含浸する樹脂は、常温硬化型あるいは熱硬化型のエポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂などの熱硬化性樹脂、メチルメタクリレート等のラジカル反応系樹脂などが使用できる。特に、常温硬化型のエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。本発明になるテープ材の使用に当たっては、含浸樹脂の粘度を最適化することが好ましく、特に、２０℃において、０．１Ｐａ・ｓ以上５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。たとえば、コニシ（株）製の商品名「ＣＦＢ５００」シリーズなどの低圧樹脂注入工法用、樹脂モルタル用の低粘度形エポキシ樹脂が使用できる。 The tape material wound in this manner is impregnated with a resin, and is cured to become a carbon fiber composite material (CFRP). As the resin to be impregnated, a room temperature curable epoxy resin, a thermosetting epoxy resin, a thermosetting resin such as a polyester resin, a radical reaction resin such as methyl methacrylate, or the like can be used. In particular, it is preferable to use a room temperature curable epoxy resin. In using the tape material according to the present invention, it is preferable to optimize the viscosity of the impregnating resin, and in particular, at 20 ° C., it is preferably 0.1 Pa · s to 5 Pa · s. For example, low-viscosity epoxy resins for low-pressure resin injection and resin mortar, such as the product name “CFB500” series manufactured by Konishi Co., Ltd., can be used.
又、樹脂の含浸は、樹脂未含浸のドライ状態のテープ材をＲＣ柱などの表面に巻き回した後に行うことが好ましいが、テープ材を巻き回す直前にテープ材を樹脂を溜めた樹脂槽を潜らせてから巻き回しても良い。 In addition, the resin impregnation is preferably performed after the tape material in a dry state not impregnated with the resin is wound around the surface of the RC pillar or the like, but a resin tank in which the tape material is stored immediately before the tape material is wound is provided. It may be wound after being dive.
１ 炭素繊維束
２、３ 炭素繊維層
４ 編組織体
５ 鎖糸
６ 第一挿入糸
７ 第二挿入糸
１１，１２，１３ 炭素繊維層
１４ 編組織体
１５ａ、１５ｂ 鎖糸
１６ａ、１６ｂ 第一挿入糸
１７ 第二挿入糸
２２ａ〜ｊ ２３ａ〜ｊ 炭素繊維束
２４ 編組織体
２５ 鎖糸
２６ 第一挿入糸
２７ 第二挿入糸
２８ 連結糸
３１ ＲＣ柱
Ａ、Ｂ、Ｃ、３２ テープ材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記編組織体は、鎖糸、第一挿入糸及び第二挿入糸で構成され、
該鎖糸が前記各炭素繊維束と交互に平行に配列され、前記第一挿入糸を隣接する鎖糸間に一定のコース毎に振られて編み込まれて編地を成し、
該編地の両面に各炭素繊維層が配置され、各炭素繊維層の各炭素繊維束は、前記隣接する鎖糸間に一定のコース毎に振られて編み込まれた前記第二挿入糸により袋状に拘束されてなるコンクリート補修・補強用炭素繊維テープ材。 Concrete repairing in which a plurality of carbon fiber bundles aligned in one direction are arranged in parallel, and these carbon fiber bundles are constrained by a knitted structure to form a layer, and two or more carbon fiber layers are laminated. A reinforcing carbon fiber tape material,
The knitted fabric is composed of a chain yarn, a first insertion yarn and a second insertion yarn,
The chain yarns are alternately arranged in parallel with the carbon fiber bundles, and the first insertion yarn is knitted by being knitted with a certain course between adjacent chain yarns to form a knitted fabric,
Each carbon fiber layer is disposed on both sides of the knitted fabric, and each carbon fiber bundle of each carbon fiber layer is bagged by the second insertion yarn that is knitted while being swung every predetermined course between the adjacent chain yarns. Carbon fiber tape material for concrete repair and reinforcement that is constrained in a shape.
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