JPH08118535A - 構造物の補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリート等の構造物の補強を、極めて容
易に行なえる方法を提供する。 【構成】 ２液硬化型樹脂の一成分を片面に、その反対
側の面にもう一方の成分を塗布した強化繊維を主体とし
たシート状補強基材を、構造物の補強すべき構造要素の
表面に貼り付けて硬化させることを特徴とする構造物の
補強方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造物の補強方法に関
するものである。より詳しくは建物、タンク、煙突、橋
脚、床版等の構造物を、補強繊維を用いて補強する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既存構造物の中には、旧い設計基準・指
針によって構築されたため、現行の基準による構造物に
比べて耐震性能が劣り、耐震補強を必要とする場合があ
る。また、構造物の増改築に際して建物階数を増やす等
の理由から、設計荷重に対して補強を必要とする場合
等、構造物を補強する必要が生じる場合が多い。従来の
補強方法としては、既存柱部材の周囲を鋼板で囲んだ
り、あるいは既存柱部材を溶接金網や鉄筋籠で囲み、主
として柱部材の靱性の向上、即ち、ひび割れ等の多少の
損傷を受けても載荷能力及びエネルギー消費能力を減少
させないことを意図した補強方法が提案されている。し
かし、これらの補強方法では、重機による鋼材の搬入、
熟練者による溶接、応力伝達の為にモルタルの密接な充
填が必要等問題点が多い。また、鋼板をアンカーボルト
及び接着剤あるいはグラウト材を用いてコンクリート構
造物に貼り付け、曲げ強度の補強をする方法も提案され
ているが、補強費用、補強工期の両面において必ずしも
満足できるものではない。

【０００３】高強度繊維を繊維強化プラスチックの形態
で接着剤を介して貼り付けるという補強方法も提案され
ている。しかし、繊維強化プラスチックを用いる施工方
法は、予め制作しておいた繊維強化プラスチックを施工
現場で貼り付けるという施工方法が必要であり、補強対
象が大きい場合には、細かく分割して施工しなければな
らず、また補強対象物の形状によっては施工が複雑にな
るという問題点を有している。そこで、構造物を、一方
向に配列した強化繊維等に熱硬化性樹脂を含浸させたプ
リプレグ材料で補強することが提案されている。建物、
タンク、煙突、橋脚、床版等の構造物に、高強度の炭素
繊維で強化したプリプレグを捲回し、または貼り付けて
何等かの方法で硬化させるのである。プリプレグを硬化
させる方法としては、成形後、加熱オープン、またはオ
ートクレーブ内に載置し、７５〜３５０℃程度に加熱し
て硬化させる方法が最も一般的であるが、この硬化処理
を常温で行うと数ヶ月以上を要する。そこで、この硬化
時間を短縮すべく比較的硬化温度の低い樹脂を含浸させ
てなるプリプレグを用いたり、常温硬化型接着剤を塗布
して硬化させることが試みられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】加熱をしないで常温で
硬化させるために硬化温度の低い樹脂を含浸すると、そ
のプリプレグは安定性に難があり、低温貯蔵の為の大型
の冷蔵庫等が必要になるし、ポットライフが短く、作業
中に硬化してしまう恐れがある。常温硬化型接着剤を塗
布する場合、短時間で硬化させるべく硬化速度の速い接
着剤を用いる必要があるが、その場合作業性は著しく悪
くなる。また接着剤中の溶媒による作業環境の悪化、硬
化物の表面性状の悪化等問題が多い。本発明の目的は、
かかる問題点を解決する常温で安定な補強基材を用い、
作業性が良好で且つ常温で短時間に硬化して早期補強効
果を発揮する構造材の補強方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく鋭
意検討した結果、２液硬化型樹脂の一成分を片面に、そ
の反対側の面にもう一方の成分を塗布した強化繊維を主
体とするシート状補強基材を、構造物の補強すべき構造
要素の表面に貼り付けることにより、特別な加熱をする
ことなく補強基材中にそれぞれの成分が浸透して硬化す
ることにより、容易にしかも早期に構造物を補強するこ
とが判明し、本発明に到達した。本発明に使用されるシ
ート状補強基材は、強化繊維を一方向に配列した一方向
材、強化繊維を縦糸、横糸に使用した織物、また比較的
短繊維をランダムに配向したマット、シート等いずれの
形態も使用できる。またこれら補強基材に予め樹脂を含
浸した、いわゆるプリプレグも有効に使用できる。予め
含浸する樹脂は本発明に使用される２液硬化型樹脂と同
系統の樹脂が好ましい。

【０００６】本発明のシート状補強基材を構成する強化
繊維はガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ
繊維、ポリエチレン繊維等いずれも使用可能であり、用
途により適宜選択することができる。特に、比強度、比
弾性率に優れ、低弾性率から高弾性率まで幅広く選択可
能な炭素繊維が好ましい。シート状補強基材の繊維量は
通常１５０〜１０００ｇ／ｍ² 、好ましくは１００〜５
００ｇ／ｍ² である。強化繊維の性状、シートの形態に
もよるが、この範囲よりも少なくなるとシートが薄くな
り取扱いが困難となり、また貼り付け枚数が多くなって
工事が繁雑となる。一方、これよりも多くなると樹脂中
の硬化剤、硬化促進剤の拡散が不十分となり、硬化時間
が長くなったり、硬化不足で十分な補強硬化が得られな
い等の悪影響が現れやすい。

【０００７】本発明で使用する２液硬化型樹脂とは、２
成分以上の硬化剤成分が２分割された主剤にそれぞれ分
割されて混合されており、２液を混合する前は室温付近
では安定であるが、２液を混合することによって硬化剤
成分が混合され、硬化反応が開始される樹脂系をいう。
２液硬化型であればいずれの樹脂でも使用可能である。
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂
等が具体的には挙げられるが、ラジカル重合性２液硬化
型樹脂が好ましい。本発明で使用される２液硬化型のラ
ジカル重合性樹脂には不飽和ポリエステル、ビニルエス
テル、不飽和単量体及びこれらの混合物が使用できる。
不飽和ポリエステルは、無水マレイン酸で代表される不
飽和ジカルボン酸誘導体をジカルボン酸の一成分とした
ポリエステルであり、ビニルエステルはビスフェノール
Ａのジグリシジルエーテルで代表されるポリエポキシ化
合物とアクリル酸、メタアクリル酸のような不飽和モノ
カルボン酸との反応生成物であり、更にジイソシアナー
ト化合物等で変性したものも含まれる。不飽和単量体は
スチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物、
メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレ
ート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールプロパントリ（メタ）アクリレート、ポリアルキレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート等の（メタ）アク
リル酸エステル、ジアリルフタレート、トリアリルイソ
シアヌレート等のアリル化合物等を挙げることができ
る。これらは単独でも使用できるが、一般には２種以上
を混合して使用する。特に不飽和ポリエステル、ビニル
エステルは不飽和単量体と混合することによりその粘度
が低下するため、取扱いが容易になり好ましい。また必
要に応じて、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、カーボン
ブラック、二酸化チタン、アルミナ粉末、三酸価アンチ
モン、セルロース粉末、ポリビニルアセタール、ゴム等
の増量剤、充填剤、強化剤、着色剤、難燃剤、流動調節
剤等を適宜添加することができる。

【０００８】本発明に使用する２液硬化型樹脂は硬化剤
と硬化促進剤の少なくとも２成分を必須とし、この硬化
剤、硬化促進剤をそれぞれ独立に上記ラジカル硬化型樹
脂に溶解、分散した２成分系の樹脂組成物である。使用
される硬化剤には、メチルエチルケトンパーオキサイ
ド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオ
キサイド、１，１−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ）
３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等のパーオキシ
ケタール、キュメンハイドロパーオキサイド、ｐ−メン
タンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイ
ド、ジーｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−クミル−パー
オキサイド等のジアルキルパーオキサイド、ベンゾイル
パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等のジアシ
ルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシピバレード、
ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキソエート等のパ
ーオキシエステル等を挙げることができる。また硬化促
進剤にはジメチルアニリン、ジエチルアニリン等の３級
アミン、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン等の
金属塩、ラウリルメルカプタン、ジフェニルジスルフィ
ド等のメルカプタン、ジスルフィド化合物等を挙げるこ
とができる。本発明で使用される硬化剤、硬化促進剤の
組合わせは任意に選択できるが、ベンゾイルパーオキサ
イドとジメチルアニリン、ケトンパーオキサイドとナフ
テン酸コバルト等の組合せが一般的に使用される。

【０００９】本発明には硬化剤を含有する樹脂液Ａ、硬
化促進剤を含有する樹脂液Ｂの２種類の樹脂液を調製す
る。これら樹脂液の粘度は通常０．１〜１０００ポイ
ズ、好ましくは１〜１００ポイズである。そして補強工
事を施工する際に樹脂液Ａ、Ｂをシート状補強基材の両
面にそれぞれ塗布して補強対象物に貼り付け、必要に応
じて２枚以上を順次積層して室温に放置することにより
構造物を補強するものである。具体的には補強基材の片
面に樹脂液Ａを塗布して構造物に貼り付け、その後表面
に出ているもう一方の面に樹脂液Ｂを塗布する。次いで
片面に樹脂液Ａを塗布した２枚目の補強基材を貼り付
け、その後表面に樹脂液Ｂを塗布する。成形物の大き
さ、可使時間、環境温度等により硬化剤、硬化促進剤の
量が調節可能であり、必要に応じて加熱することによっ
て反応を促進することもできる。また、補強すべき構造
物との接着を強固にするために、構造物の表面を研磨、
下地剤塗布等を行うが、下地剤の一つとして樹脂液２成
分の内の１成分を塗布することも有効である。以下、実
施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は
特許請求の範囲を越えない限りこれらの実施例によって
限定されるものではない。

【００１０】（実施例１）不飽和ポリエステル樹脂（日
本ユピカ製、「ユピカ４００７Ａ」）１００重量部に、
硬化剤（日本ユピカ製、「パーキュアーＡ」）２．０重
量部を混合して樹脂液Ａを調製した。同じ不飽和ポリエ
ステル樹脂１００重量部に、硬化促進剤（日本ユピカ
製、「ＰＲ−Ｍ」）１．５重量部を混合して樹脂液Ｂを
調製した。表面を平滑にする下地処理をした円筒状のコ
ンクリート構造体に、樹脂液Ａを塗布した。１００ｍｍ
間隔でガラス繊維で固定された、一方向に引き揃えられ
た炭素繊維束のシート（繊維量２００ｇ／ｍ² ）の片面
に樹脂液Ｂを均一に塗布し、塗布した面が樹脂液Ａと接
するようにコンクリート構造体に貼り付けた。その後表
面（樹脂液Ｂを塗布した面の反対の面）に樹脂液Ａを塗
布して２０〜２５℃で７日放置したところ完全に硬化し
た。硬化した炭素繊維シートを一部構造体から引き剥が
して引張強度を測定したところ、炭素繊維換算で３１０
ｋｇ／ｍｍ²であった。

【００１１】（実施例２）実施例１で用いた樹脂液Ａ、
樹脂液Ｂおよび炭素繊維束のシートを用いて、実施例１
と同様な操作で、それぞれの樹脂液を両面に塗布したシ
ートを、樹脂液Ａと樹脂液Ｂが接触するようにコンクリ
ート構造体に順次２枚貼り付けて７日間硬化させた。構
造体から引き剥がした硬化した炭素繊維シートの引張強
度は２９５ｋｇ／ｍｍ² であった。

【００１２】（実施例３）ビニルエステル樹脂（昭和高
分子製、「Ｈ６００」）１００重量部にメチルエチルケ
トンパーオキサイド（日本油脂製、「パーメックＮ」）
３．０重量部を添加して樹脂液Ａを、またナフテン酸コ
バルト溶液（キシダ化学製、コバルト含量６％）１．０
重量部添加して樹脂液Ｂを調製した。この樹脂液Ａ、Ｂ
を用いて実施例１と同様の操作でコンクリート構造体に
１枚貼り付けて７日間硬化させた。構造体から引き剥が
した硬化した炭素繊維シートの引張強度は２８０ｋｇ／
ｍｍ ² であった。

【００１３】（比較例１）実施例１で調製した樹脂液
Ａ、樹脂液Ｂを等量混合し、実施例１で使用した炭素繊
維シートに塗布、積層して成形板を得ようとしたが、１
０分後には混合液の粘度が上昇してシートに塗布するこ
とができなくなった。 （比較例２）２液硬化型エポキシ樹脂（豊田合成製、
「ＥＡ９４３４」）１００重量部をメチルエチルケトン
５０重量部に溶解し、樹脂含浸プリプレグ（化成ファイ
バーライト社製、「ｈｙＥＪ２５」）の両面に塗布して
コンクリート構造材に貼り付け、実施例１と同様に２０
〜２５℃で７日間硬化させた。硬化したシートの表面
は、気泡による膨れが認められた。構造体から引き剥が
した硬化した炭素繊維シートの引張強度は１４５ｋｇ／
ｍｍ² であり、硬化は不完全であった。更に２週間硬化
すると３００ｋｇ／ｍｍ² であり、硬化はほぼ完了して
いた。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、コンクリート等の構造体
の補強を極めて容易に行うことができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２液硬化型樹脂の一成分を片面に、その
   反対側の面にもう一方の成分を塗布した強化繊維を主体
   としたシート状補強基材を、構造物の補強すべき構造要
   素の表面に貼り付けて硬化させることを特徴とする構造
   物の補強方法。
2. 【請求項２】 ２液硬化型樹脂が、ラジカル重合性２液
   硬化型樹脂である請求項１記載の構造物の補強方法。
3. 【請求項３】 ２液硬化型樹脂が、不飽和ポリエステル
   またはビニルエステルである請求項１記載の構造物の補
   強方法。