JP6839898B2 - 繊維集成材及び繊維集成材の製造方法 - Google Patents
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Description
また、帯状プレートの他の帯状プレートと接着される滑らかな面は、接着するときに双方の面が密着するのが望ましく、同程度に滑らかな面を当接したときに流動性の高い接着剤によって隙間を生じることなく接着することができる程度に滑らかなものとするのがよい。
このような繊維集成材では、繊維が含浸された合成樹脂によって固められ、引張強度の高い帯状の部材とすることができる。そして、滑らかな面が他の帯状プレートと接着されることにより、重ね合わされた帯状プレートを強固に接着することができるとともに、凹凸が形成された面を表面に露出することができる。また、他の帯状プレートとして一方の面に凹凸が形成され、他方の面が滑らかとなったものを用いることによって帯状となった部材の両面が凹凸を有するものとすることができる。このように凹凸が表面に形成されていることにより、コンクリートやモルタルに埋め込んだときに凹凸がコンクリート又はモルタルと噛み合い、該繊維集成材とコンクリート又はモルタルとのずれを抑制することができる。また、この繊維集成材の一部をコンクリート又はモルタルに埋め込んでアンカーとして用いたときには大きな引き抜き抵抗力を有するものとなる。
このような繊維集成材では、増厚部がコンクリート又はモルタルに埋め込まれることにより、引張力が作用したときにも増厚部よって構造部材に確実に定着することが可能となる。特に、この繊維集成材をアンカーとして用いるときには、増厚部によって大きな引き抜き抵抗力を有するものとなる。また、この繊維集成材を緊張材として用いるときには、増厚部を把持して引張力を付与することができるとともに、増厚部によって引張力が導入された状態で確実に定着することができる。
なお、帯状の繊維集成材の表面に凹凸を形成する方法としては、合成樹脂を含浸させるときの製作台に凹凸を形成しておき、この製作台上に繊維を織った帯状部材を載せ置いて合成樹脂を含浸させることができるが、製作台上に塗布する剥離剤が凹部に溜まり、所定の大きさで強度が大きい凸部を形成することが難しくなる。
また、本発明の繊維集成材の製造方法では、帯状となった両面に高い強度の凸部が多数形成された繊維集成材を製造することができる。
図1は、本発明の一実施形態である繊維集成材の概略側面図及び概略平面図である。
この繊維集成材1は、アラミド繊維と合成樹脂とを主材料として帯状の板材としたものであり、アラミド繊維を束ねた紐状体を織った帯状部材に合成樹脂を含浸させ、合成樹脂が硬化した2枚の帯状プレート1aを張り合わせたものである。
織り方は、模紗織り、ラッセル織りなどとすることができ、たて糸として用いるアラミド繊維の束が表面に凹凸を形成するものとなっている。
アラミド繊維を織った帯状部材1bは、図2(a)に示すように平滑な面を有する製作台2上に載せ置き、この上でエポキシ樹脂を含浸させる。エポキシ樹脂は、未硬化の状態でアラミド繊維のそれぞれの間に入り込み、すべて繊維を密着して固めることができる程度に流動性の良好なものを用いる。そして、帯状部材の上面にはアラミド繊維を束ねた紐状体の織り目による凸部1cが多数生じているが、これらの凸部1cにもエポキシ樹脂が含浸された状態で、凸部1cの形状が残留する量に含浸量を調整する。つまり、表面に形成されている凹部に液状のエポキシ樹脂が溜まらない状態で、凸部1cと凹部とが生じる程度に含浸させる。この状態でエポキシ樹脂を硬化させることにより、下面は平坦な製作台の上面に沿って平滑となり、上面にはアラミド繊維の束の織り目による凹凸が生じた帯状プレートを形成することができる。
このように形成された2枚の帯状プレート1aを、図2(b)に示すように平滑な面1dを対向させ、接着剤を用いて貼り合わせることにより繊維集成材を製作することができる。接着剤はエポキシ樹脂を用いるのが望ましいが、帯状プレート1aを強固に接着することができる他の接着剤を用いることもできる。
図3(a)に示す繊維集成材3は、3枚の帯状プレートが重ね合わされ、接着されている。上層の帯状プレート3a及び下層の帯状プレート3bは、図1に示す繊維集成材を構成するものと同じものであり、同様に製作することができるものである。中層の帯状プレート3cは、上層の帯状プレート3a及び下層の帯状プレート3bと同様にアラミド繊維を織った帯状部材にエポキシ樹脂を含浸させたものであるが、両面が平坦で滑らかに形成されている。したがって中層の帯状プレート3cの平滑な両面は、上層の帯状プレート3aの滑らかな下面及び下層の帯状プレート3bの滑らかな上面と接着され、3層が一体に接合された繊維集成材となっている。
両面が平滑な帯状プレートの製作は、製作台上で帯状部材に十分な量のエポキシ樹脂を含浸させた後、平滑な面を有する押さえ部材を上面に圧接する。この状態でエポキシ樹脂を硬化させることにより両面を平滑に形成することができる。
アラミド繊維を織った帯状部材4dは、図4に示すように製作台5上に載せ置いてエポキシ樹脂を含浸させるが、増厚部とする端部は製作台5上の平坦な部分5aに連続して設けられた盛り上がった部分5b上に載せ置く。この状態で、織り目による凹凸が上面に残る程度に液状としたエポキシ樹脂を含浸させ、硬化させる。エポキシ樹脂の硬化によって形成された帯状プレート4aは、製作台に接していた面は滑らかな製作台の面に沿って滑らかとなり、図4(b)に示すように製作台5の盛り上がった部分5b上に載せ置かれていた端部が緩やかに曲折したものとなっている。同様に形成された2枚の帯状プレート4aの滑らかな面4eを対向させ、曲折した部分の間に増厚部材4cを挟み込んで双方の帯状プレート4aを接着する。増厚部材4cは製作台5の盛り上がった形状に対応するように厚さが変化するものとしておくことにより、2枚の帯状プレート4aの間で隙間なく双方の帯状プレート4aと接着することができる。
図5(a)に示す繊維集成材6は、一方の端部に図3(b)に示す繊維集成材4と同じ第1の増厚部8bを備えている。この第1の増厚部8bは、第2の増厚部7bとの間隔に合わせて製作された延長部材8の端部に形成されている。延長部材8は、図3(b)に示す繊維集成材4と同様に、アラミド繊維からなる帯状部材にエポキシ樹脂を含浸させた2枚の延長用プレート8aを、増厚部材8dを挟み込んで接着したものである。一方、中間部分に設けられた第2の増厚部7bは、一端に上記第1の増厚部8bが形成された短い延長部材8の他端8cを、2枚の帯状プレート7aの端部に挟み込み、第2の増厚部7bを形成するとともに上記延長部材8と接続したものである。
この繊維集成材6を構成する、一端が第1の増厚部8bとなる延長用プレート8a及び端部が第2の増厚部となる帯状プレート7aはそれぞれ図3(b)示す繊維集成材4の帯状プレート4aと同様に製作することができる。また、一端に第1の増厚部8bが形成された延長部材8の他端8cは、他の帯状プレート7a間に挟み込まれたときに、隙間なく接着することができるように先端に向かって徐々に厚さが低減されるように加工しておくのが望ましい。
上記帯状プレート9aの形成は、図6(a)に示すように、製作台10上に形成された盛り上がった部分10aを越えてアラミド繊維を織った帯状部材9eを載せ置き、この状態でエポキシ樹脂を含浸させ、硬化させる。また、この帯状部材9eの端部は第1の増厚部9bを形成するために他の盛り上がった部分10b上に載せ置く。このようにして形成された2枚の帯状プレート9aは、図6(b)に示すように第1の増厚部9bを形成する部分及び第2の増厚部9cを形成する部分に増厚部材9f,9dを挟み込んで互いに接着する。これにより2つの増厚部9b,9cを有する繊維集成材9を形成することができる。
この繊維集成材11は、アラミド繊維を織った帯状部材にエポキシ樹脂を含浸させた2枚の帯状プレート11a,11bを貼り合わされたものであるが、端部が波状に曲がった形状となっている。2枚の帯状プレート11a,11bは波状に曲折しているが、図1に示す繊維集成材1と同様に互いに貼り合わせる一方の面が滑らかとなっており、他方の面はアラミド繊維を織った帯状部材の織り目による凹凸が形成されている。
これらの製作台12,13の上面は平坦な部分に連続して波状に起伏を有する部分12a,13aが形成されている。この部分にアラミド繊維を織った帯状部材11cの端部を載せ置き、エポキシ樹脂を含浸させることによって端部が波状に曲がった帯状プレート11a,11bを形成する。2つの製作台12,13の波状に起伏を有する部分12a,13aは、断面形状が対応するものとなっているが上下方向の位相が逆になっている。したがって、これらの上に載せ置いて形成された2枚の帯状プレート11a,11bは、製作台12,13の形状に接触して形成された滑らかな面を対向させたときに双方が密着するものとなり、これら強固に接着することができる。
図8は、コンクリート構造物21にプレキャストコンクリート部材22を接合するときに本発明の繊維集成材23を用いたものである。
コンクリート構造物21はプレキャストコンクリート部材22の接合よりも先に構築されているものであり、このコンクリート構造物21のプレキャストコンクリート部材22を接合する位置に穴24が切削される。この穴24には、図8(a)に示すように本件発明の繊維集成材23の一端が挿入され、モルタル25又は合成樹脂を充填することによって繊維集成材23が埋め込まれてコンクリート構造物21に強固に定着される。
この例でもコンクリート構造物31に切削した穴34に繊維集成材33の一端を挿入し、モルタル35又は合成樹脂の充填によって一体に定着するが、図8(a)に示すように繊維集成材33は他端部に2つの増厚部33a,33bを有するものを用いている。この繊維集成材33は、プレキャストコンクリート部材32に形成されたダクト32aに挿通して、プレキャストコンクリート部材32をコンクリート構造物31に当接させたときに、第1の増厚部33aがダクト32a内を貫通して突出するものとなっている。一方、第2の増厚部33bはダクト32a内となるように位置が設定されている。
この繊維集成材33には、図8(b)に示すようにダクト内から突き出した第1の増厚部33aをジャッキ39で把持し、緊張力を導入することができる。この状態でダクト32a内にグラウト材36を充填し、硬化した後にジャッキ39による緊張力を解放する。繊維集成材33に導入されている緊張力は、第2の増厚部33bを含むグラウト材36中に埋め込まれた部分を介してプレキャストコンクリート部材32に定着される。これにより、プレキャストコンクリート部材32がコンクリート構造物31に圧接された状態で接合される。
例えば、図10(a)に示すようにコンクリート構造物41に繊維集成材43の一端43aを埋め込んで定着しておき、これらの繊維集成材43を埋め込むとともにコンクリート構造物41に密接するように未硬化のコンクリート42を打設する。これにより繊維集成材43はコンクリートに埋め込まれた鉄筋と同様に機能してコンクリート部材を接合するとともにコンクリート部材を補強するものとなる。
この例はコンクリート構造物51の曲げモーメントに対する補強が必要となる部分に削孔を施し、繊維集成材52を挿入する。そしえ,グラウト材53を充填して繊維集成材52をコンクリート構造物51と一体にして補強するものである。
この例はフーチング61上に立ち上げられた橋脚62の下端部を補強したものであり、地震時等の大きな水平力が作用したときの下端部に生じる曲げモーメントに対して、曲げによる引張力の一部を繊維集成材63によって負担しようとするものである。
上記補強に用いられる繊維集成材63は、上記穴64に挿入される部分は図1又は図3に示されるようにアラミド繊維を織った帯状部材にエポキシ樹脂を含浸させた帯状プレートとし、これを貼り合わせて両面に凹凸が形成されたものとなっている。この穴に挿入して固定される部分はアンカーとして機能するものであり、図1又は図3(a)に示すように直状の部材でもよいが、図3(b)に示すように増厚部が設けられたもの、又は図7に示すように波状に起伏が設けられたものを用いるのが望ましい。これにより、繊維集成材63の端部をフーチング61のコンクリートに強固に定着することができるものである。
一方、この繊維集成材63の上記穴64より上方に伸びた部分で橋脚62の側面に張り付けられる部分63aはアラミド繊維を織って帯状部材としたままでエポキシ樹脂が含浸されない状態のものが用いられる。橋脚62に張り付けられる部分は、橋脚の側面に当接された状態で液状となったエポキシ樹脂を含浸させるとともに橋脚62の側面に接着させるものである。
一方、使用態様についても、以上に説明したものに限定されるものではなく、本発明の繊維集成材は様々な用途に採用することが可能である。
3:繊維集成材, 3a,3b,3c:帯状プレート,
4:繊維集成材, 4a:帯状プレート, 4b:増厚部, 4c:増厚部材, 4d:帯状部材, 4e:帯状プレートの滑らかな面, 5:製作台, 5a:製作台の平坦な部分, 5b:製作台の盛り上がった部分,
6:繊維集成材, 7a:帯状プレート, 7b:第2の増厚部, 8:延長部材, 8a:延長用プレート, 8b:第1の増厚部, 8d:増厚部材,
9:繊維集成材, 9a帯状プレート, 9b:第1の増厚部、 9c:第2の増厚部、 9d:第2の増厚部を構成する増厚部材, 9e:帯状部材, 9f:第1の増厚部を構成する増厚部材, 10:製作台, 10a,10b:製作台の盛り上がった部分,
11:繊維集成材, 11a,11b:帯状プレート, 11c:帯状部材, 12,13:製作台, 12a,13a:製作台の波状に起伏を有する部分,
21:コンクリート構造物, 22:プレキャストコンクリート部材, 22a:プレキャストコンクリート部材に設けられたダクト, 23:繊維集成材, 24:コンクリート構造物に切削された穴, 25:モルタル, 26:グラウト材, 27:コンクリート構造物とプレキャストコンクリート部材との接合面, 28:断面拡大部,
31:コンクリート構造物, 32:プレキャストコンクリート部材, 32a:プレキャストコンクリート部材に設けられたダクト, 33:繊維集成材, 33a:第1の増厚部, 33b:第2の増厚部, 36:グラウト材, 37:コンクリート構造物とプレキャストコンクリート部材との接合面, 39:ジャッキ,
41:コンクリート構造物, 42:打設する未硬化のコンクリート, 43:繊維集成材, 43a:繊維集成材のコンクリート構造物に埋め込まれた部分,
51:コンクリート構造物, 52:繊維集成材, 53:グラウト材,
61:フーチング, 62:橋脚, 63繊維集成材, 63a:繊維集成材の橋脚に張り付けられる部分, 64:フーチングに切削された穴
Claims (7)
- コンクリート、モルタル又はグラウト材に少なくとも一部を埋め込んで用いる繊維集成材であって、
複数の繊維からなる糸状体又は紐状体を帯状に織った帯状部材に合成樹脂が含浸されて硬化した複数の帯状プレートを有し、
複数の前記帯状プレートは重ね合わせて接着されており、
それぞれの帯状プレートは、重ね合わせて接着された状態の表面及び裏面には、前記糸状体又は紐状体を織った織り目による凹凸が、合成樹脂が含浸された状態で形成されており、他の帯状プレートと接着されている面は、前記凹凸が形成された面より滑らかとなっていることを特徴とする繊維集成材。 - 重ね合わせて接着された前記帯状プレート間に増厚部材が挟み込まれ、長手方向の一部に増厚部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の繊維集成材。
- 重ね合わせて接着された前記帯状プレートの端部に、延長用プレートの端部が挟み込まれ、重ね合わせて接着された前記帯状プレートに延長用プレートが接続されるとともに、接続部分が前記延長用プレートの厚さによって増厚された増厚部となっていることを特徴とする請求項1に記載の繊維集成材。
- 重ね合わせて接着された前記帯状プレートの端部は、波状に曲げられていることを特徴とする請求項1に記載の繊維集成材。
- コンクリート、モルタル又はグラウト材に少なくとも一部を埋め込んで用いる繊維集成材の製造方法であって、
複数の繊維からなる糸状体又は紐状体を帯状に織った帯状部材を製作台上に載せ置き、液状となった合成樹脂を含浸させ、該合成樹脂を硬化させて帯状プレートを製作する工程と、
前記帯状プレートを他の帯状プレートと重ね合わせ、前記帯状プレートの前記製作台上の面に接触して形成された面と他の帯状プレートの面とを接着剤によって貼り合わせる工程と、を有し、
前記製作台上に載せ置かれた帯状部材に液状となった合成樹脂を含浸させる工程は、 合成樹脂が全ての繊維を被覆するとともに、前記糸状体又は紐状体を織った織り目によって生じている凹凸が維持される量の合成樹脂を含浸させるものであることを特徴とする繊維集成材の製造方法。 - 前記製作台上の面には、平坦な部分と該平坦な部分より盛り上がった部分を設けておき、
前記帯状プレートの、前記帯状部材に合成樹脂を含浸させるときに前記盛り上がった部分上に載せ置かれた部分と他の帯状プレートとの間に増厚部材を挟み込んで、前記帯状プレートと他の帯状プレートとを接着することを特徴とする請求項5に記載の繊維集成材の製造方法。 - 前記製作台には、平坦な部分と波状に起伏が設けられた部分が設けられているものとし、
前記帯状プレートを製作する工程は、前記帯状部材の端部を前記波状の起伏が設けられた部分上に載せ置いて前記合成樹脂を含浸させるものとし、
前記他の帯状プレートは、 前記製作台の前記波状の起伏と上下方向の位相が逆となる起伏が設けられた部分と平坦な部分とを有する第2の製作台を用いて製作され、端部を該第2の製作台の波状の起伏が設けられた部分上に載せ置いて合成樹脂を含浸させるものとし、
前記帯状部材の起伏が形成された部分と、前記第2の製作台上で形成された前記他の帯状部材の起伏が形成された部分と、を対向させ、接着することを特徴とする請求項5に記載の繊維集成材の製造方法。
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