(57)【要約】【課題】施工後長時間防食機能が継続しかつ耐荷力が維持される鉄筋コンクリート構造物の補強防食シートおよび補強防食施工方法を提供する。【解決手段】補強防食シート１は、合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物２の補強を目的とするシート状の補強部３と、導電性を有する金属を含み電気防食の電極として機能するシート状の電極部４と、を有し、導電性を有する金属は、その表面を露出させてシート状の電極部の両面を連通させる透き間を形成しており、補強部と電極部とが連続して１つのシートに構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とするシート状の補強部と、
導電性を有する金属を含み電気防食の電極として機能するシート状の電極部と、を有し、
前記導電性を有する金属は、その表面を露出させてシート状の前記電極部の両面を連通させる透き間を形成しており、
前記補強部と前記電極部とが連続して１つのシートに構成されている
ことを特徴とする補強防食シート。
【請求項２】
合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とする補強部と、
導電性を有する金属を含み電気防食の電極として機能する電極部と、を有し、
前記電極部は、
前記金属の線材同士がもしくは前記金属の線材と合成樹脂繊維とが、網の目状に交差させて形成されもしくは透かし編みされて形成され、または、リボン状の前記金属と前記金属の線材もしくは合成樹脂繊維とが網の目状に交差させて形成されており、
前記補強部と前記電極部とが電気的に遮断された状態で連続して１つのシートに構成されている
ことを特徴とする補強防食シート。
【請求項３】
コンクリート構造物の補強防食施工方法であって、
合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とする補強シートと、
予め前記補強シートに連結され導電性を有する金属の表面が露出するように透き間を有する電極シートと、を用意し、
前記補強シートを熱硬化性樹脂により前記コンクリート構造物に固着し、
前記熱硬化性樹脂が硬化した後に前記補強シートおよび前記電極シートをセメントモルタルにより被覆する
ことを特徴とする補強防食施工方法。
【請求項４】
コンクリート構造物の補強防食施工方法であって、
合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とする補強シートと、
導電性を有する金属の表面が露出するように透き間を有する電極シートと、を別々に用意し、
前記補強シートを熱硬化性樹脂により前記コンクリート構造物に固着し、
前記熱硬化性樹脂が硬化した後に前記電極シートをその一部または全部が前記補強シートに重ならないように前記コンクリート構造物の表面に配して前記補強シートおよび前記電極シートをセメントモルタルにより被覆する
ことを特徴とする補強防食施工方法。
【請求項５】
前記補強シートを熱硬化性樹脂により前記コンクリート構造物に固着する前に、
前記コンクリート構造物における前記補強シートが固着される部分に強度を高めるための熱硬化性樹脂を塗布する
請求項３または請求項４に記載の補強防食施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材が埋め込まれたコンクリート構造物の耐荷力を向上させかつ埋め込まれた鋼材の腐食を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材が埋め込まれたコンクリート構造物、例えば鉄筋コンクリート構造物において、電気化学的防食が鉄筋腐食を防止する工法として採用されている。また、近年、既設の鉄筋コンクリート構造物、特に建物の柱および橋脚等の耐荷力不足が問題化しており、耐荷力の向上のために、これらの表面を連続繊維シートで被覆する工法が広く行われている。
しかし、すでに塩害等が生じている構造物に対しては、表面を連続繊維シートで被覆するのみではその腐食の進行を止めることが難しい。そこで、連続繊維シートにチタン線を編み込み導電性を付与して、耐荷力を向上させるともに電気防食を行うことができる技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された連続繊維シートによる防食は、施工後長時間経過すると、コンクリート構造物とチタン線が編み込まれた連続繊維シートとの接着面で生じる酸素のために、連続繊維シートが剥離しやすくなるという問題がある。そして、コンクリート構造物からのチタン線が編み込まれた連続繊維シートの剥離は、防食機能を低下させるだけではなく、耐荷力等をも低下させる。
また、チタン線が編み込まれた連続繊維シートが接着剤によりコンクリート構造物の施工面に固着されるため、チタン線とコンクリート構造物との間の通電性が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、施工後長時間防食機能が継続しかつ耐荷力が維持される鉄筋コンクリート構造物の補強防食シートおよび補強防食施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る補強防食シートは、合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とするシート状の補強部と、導電性を有する金属を含み電気防食の電極として機能するシート状の電極部と、を有し、前記導電性を有する金属は、その表面を露出させてシート状の前記電極部の両面を連通させる透き間を形成しており、前記補強部と前記電極部とが連続して１つのシートに構成されている。
本発明に係る他の補強防食シートは、合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とする補強部と、導電性を有する金属を含み電気防食の電極として機能する電極部と、を有し、前記電極部は、前記金属の線材同士がもしくは前記金属の線材と合成樹脂繊維とが、網の目状に交差させて形成されもしくは透かし編みされて形成され、または、
リボン状の前記金属と前記金属の線材もしくは合成樹脂繊維とが網の目状に交差させて形成されており、前記補強部と前記電極部とが電気的に遮断された状態で連続して１つのシートに構成されている。
【０００７】
本発明に係る補強防食施工方法は、コンクリート構造物の補強防食施工方法であって、合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とする補強シートと、予め前記補強シートに連結され導電性を有する金属の表面が露出するように透き間を有する電極シートと、を用意し、前記補強シートを熱硬化性樹脂により前記コンクリート構造物に固着し、前記熱硬化性樹脂が硬化した後に前記補強シートおよび前記電極シートをセメントモルタルにより被覆する。
本発明に係る他の補強防食施工方法は、コンクリート構造物の補強防食施工方法であって、合成樹脂繊維で形成されコンクリート構造物の補強を目的とする補強シートと、導電性を有する金属の表面が露出するように透き間を有する電極シートと、を別々に用意し、前記補強シートを熱硬化性樹脂により前記コンクリート構造物に固着し、前記熱硬化性樹脂が硬化した後に前記電極シートをその一部または全部が前記補強シートに重ならないように前記コンクリート構造物の表面に配して前記補強シートおよび前記電極シートをセメントモルタルにより被覆する。
【０００８】
好ましくは、前記補強シートを熱硬化性樹脂により前記コンクリート構造物に固着する前に、前記コンクリート構造物における前記補強シートが固着される部分に強度を高めるための熱硬化性樹脂を塗布する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、施工後長時間防食機能が継続しかつ耐荷力が維持されるコンクリート構造物の補強防食シートおよび補強防食施工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は補強防食シートの平面図である。
【図２】図２はコンクリート構造物への補強防食シートの施工フローチャートである。
【図３】図３はコンクリート構造物への補強防食シートの施工過程を示す図である。
【図４】図４は補強防食シートが施工されたコンクリート構造物の断面の概念図である。
【図５】図５は防食機能の持続性を調べた試験体の概略図である。
【図６】図６は試験体における各電位の経時変化を示す図である。
【図７】図７は他の形態による補強防食シートを示す図である。
【図８】図８は他の形態による補強防食シートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は補強防食シート１の平面図である。
補強防食シート１は、補強部３と電極部４とで構成される。
補強防食シート１において、補強部３は例えば適度な幅を有する矩形に形成され、電極部４は補強部３と補強部３との間に、例えば補強部３の幅よりも狭い幅を有する短冊状に形成される。
補強部３は、アラミド繊維を束ねた繊維束を一方向に揃えた１方向シートであり、経糸
（たていと）であるアラミド繊維は、アラミド繊維を束ねた緯糸（よこいと）により密なシート状にまとめられている。補強部３の目付量は、２００〜１０００ｇ／ｍ2が好ましい。
【００１２】
電極部４は、チタン線による経糸１１，…，１１が補強部３に連続する緯糸１２，…，１２により「からみ織り」されてシート状に形成されている。電極部４は、「…透き間のある織物」（新村出編、広辞苑第六版、岩波書店出版）である「からみ織り」のような透き間を有することを要する。電極部４は、「からみ織り」のような透き間を有すれば、電気の良導体がメッシュ（網の目）状に編まれたもの等で形成することができる。電極部４の経糸１１に使用されるチタン線は、白金属酸化被膜処理されている。
なお、電極部４における透き間は、穴あき編みまたは模様編み等の透かし編み（「透かし編み」については、「新村出編、広辞苑第六版、岩波書店出版」参照）により形成されていればよい。
【００１３】
補強部３の経糸１１および緯糸１２には、炭素繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維またはポリエステル繊維等を使用することができる。補強部３には、１方向シートのほか、２方向シートまたはメッシュ状のシートを使用することができ、２方向シートでは目付量が１００〜１０００ｇ／ｍ2のものが好ましく、メッシュ状のシートでは、目付量が５０〜３００ｇ／ｍ2のものが好ましい。
また、経糸１１に使用されるチタン線は、径が０．８ｍｍ以下であることが加工性にとって好ましく、より好ましくは径が０．５ｍｍ以下である。
【００１４】
電極部４の経糸１１には、ニッケルめっきチタン、白金、白金めっきチタンまたは銅等の良電導性金属を使用することができる。
次に、コンクリート構造物２への補強防食シート１の施工方法について説明する。
図２はコンクリート構造物２への補強防食シート１の施工フローチャート、図３はコンクリート構造物２への補強防食シート１の施工過程を示す図である。
図２および図３を参照して、初めに、コンクリート構造物２における、補強防食シート１が施工される部分のケレン処理Ｓ１を行う（図２（ａ））。ケレン処理とは、コンクリート構造物２における施工面の凹凸を取り去る作業であり、ディスクサンダー等を用いて行われる。
【００１５】
ケレン処理後、コンクリート構造物２における、補強防食シート１の電極部４により被覆が予定される（電極部４が重ね合わされる）範囲２１，２１，２１，２１に、マスキングＳ２が施される（図２（ｂ））。マスキング材２２には、粘着紙テープまたは粘着布テープ等の公知のものが使用される。
続いて、コンクリート構造物２における、補強防食シート１の補強部３により被覆が予定される範囲２３，２３，２３に、プライマー２４が塗布される（プライマー塗布Ｓ３、図２（ｃ））。プライマー塗布Ｓ３は、コンクリート構造物２の表面強度を高めるために行われる。プライマー２４には、エポキシ樹脂が用いられる。
【００１６】
先に行われたマスキングＳ２は、電極部４により被覆される範囲２１にプライマー２４および次工程における下塗り樹脂２５が塗布されることを防止する目的で行われる。したがって、プライマー２４の塗布精度が高い場合、マスキングＳ２を省略することができる
。
コンクリート構造物２に塗布されたプライマー２４が硬化した後、コンクリート構造物２における、補強防食シート１の補強部３により被覆される範囲２３に、下塗り樹脂２５が塗布される（下塗り樹脂塗布Ｓ４、図２（ｄ））。下塗り樹脂２５には、公知のエポキシ樹脂が使用される。下塗り樹脂２５に使用されるエポキシ樹脂は、補強部３をコンクリート構造物２に固着させる接着剤としての機能を有する。
【００１７】
コンクリート構造物２に塗布された下塗り樹脂２５が硬化する前に、コンクリート構造物２における、電極部４により被覆される範囲２１に行われたマスキング材２２が除去され（マスキング除去Ｓ５）、コンクリート構造物２に補強防食シート１が重ね合わされる（補強防食シート重ね合わせＳ６、図２（ｅ））。
含浸ローラにより補強防食シート１への下塗り樹脂２５の含浸が行われる。この作業により、未硬化の下塗り樹脂２５の一部が、補強防食シート１の補強部３に浸透する。
コンクリート構造物２に重ね合わされた補強防食シート１の電極部４に対して、マスキング材２６，２６，２６，２６によるマスキングＳ７が行われる（図２（ｆ））。マスキング材２６には、粘着紙テープまたは粘着布テープ等の公知のものが使用される。電極部４のマスキングＳ７は、後に行われる上塗り樹脂２７の塗布（Ｓ８）によって電極部４に上塗り樹脂２７が塗布されることを防止するためである。したがって、上塗り樹脂２７の塗布の精度が高い場合、電極部４のマスキングＳ７を省略することができる。
【００１８】
次に、補強防食シート１の補強部３，３，３に上塗り樹脂２７が塗布される（上塗り樹脂塗布Ｓ８、図２（ｆ））。
上塗り樹脂２７が塗布された後、含浸ローラにより補強防食シート１の補強部３，３，３に上塗り樹脂２７が十分にしみ込むように処理される。
上塗り樹脂２７は、下塗り樹脂２５と同じものまたは同系のエポキシ樹脂である。上塗り樹脂２７は、下塗り樹脂２５とともに補強防食シート１の補強部３の強度を高めるためのものであり、補強部３に含浸するように十分な量が塗布される。上塗り樹脂２７に下塗り樹脂２５と同じものを使用する場合には、上塗り樹脂２７の塗布を、下塗り樹脂２５の硬化を待たずに行うことができ、作業の時間短縮を図ることができる。
【００１９】
補強部３に含浸させた下塗り樹脂２５および上塗り樹脂２７が硬化した後、電極部４をマスキングするマスキング材２６，…，２６が除去される（マスキング除去Ｓ９、図２（ｇ））。
最後に、コンクリート構造物２に固着された補強防食シート１全体が、モルタル２８により被覆される（モルタル被覆Ｓ１０、図２（ｈ））。使用されるモルタル２８は、セメントモルタルである。モルタル２８として、外部電源方式の電気防食の際に用いられるモルタルを使用してもよい。
【００２０】
上述した補強防食シート１の電極部４に対するマスキングＳ７は、マスキング材２６として粘着紙テープまたは粘着布テープのほかに、シリコンシーラー等の流動性を有する材料を使用することができる。
マスキング材２６としてシリコンシーラーを用いた場合には、マスキング材２６を除去しないで残したまま、補強防食シート１にモルタル２８を被覆することができる（モルタ
ル被覆Ｓ１０、図２（ｈ））。
補強防食シート１の施工に使用されるモルタル２８には、コンクリート構造物２のコンクリートよりも高い導電性を長期に渡り保持でき、コンクリートおよび上塗り樹脂２７との付着性に優れたものが用いられる。モルタル２８に高い導電性が付与するために、電気良導体の繊維もしくは導電性微粒子、または電解質である水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムもしくは亜硝酸リチウム等を混入してもよい。モルタル２８にコンクリート等との高い付着性能を付与するために、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂等の合成樹脂繊維等を混入してもよい。
【００２１】
下塗り樹脂２５および上塗り樹脂２７として、エポキシ樹脂のほかに、不飽和ポリエステル樹脂、またはフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を使用することができる。
図４は補強防食シート１が施工されたコンクリート構造物２の断面の概念図である。なお、図４における補強防食シート１の断面は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面である。
上述のようにして補強防食シート１が施工されたコンクリート構造物２は、下塗り樹脂２５による層３１、上塗り樹脂２７による層３２およびこれらが含浸して強化された補強部３と、プライマー２４によって補強された層（一部コンクリート５の層を含む）３３とにより、耐荷力が高められる。また、電極部４におけるチタン線による経糸１１を外部直流電源の陽極に接続し、補強防食シート１に電力を供給することにより、コンクリート構造物２に埋設された鉄筋６等の腐食を防止することができる。
【００２２】
図５は補強防食シート１における防食機能の持続性を調べた試験体７の概略図である。なお、図５（ａ）は試験体７の平面図、図５（ｂ）は試験体７の正面図、図５（ｃ）は試験体７の図５（ｂ）における右側面図である。
試験体７は、丸鋼３４，…，３４が交差させて埋め込まれたコンクリート構造物３５の直方体状ブロックの上面に、上述した施工方法により補強防食シート１が固着されたものである。
補強防食シート１の電極部４におけるそれぞれの経糸１１，…，１１は、配流端子３６に連結される。配流端子３６は直流電源の陽極に接続され、丸鋼３４は直流電源の陰極に接続される。防食機能の持続性の調査は、経糸１１，…，１１と丸鋼３４，…，３４との間に電流を流し、陽極電位および陰極電位（防食電位）の経時変化を計測（照合電極としてＣＳＥを使用）することにより行った。
【００２３】
試験体７は、その高さ（４０ｍｍ）の下から３分の１の位置まで１重量％の食塩水に浸して丸鋼３４の腐食を促進させた。また、電流密度は、補強防食シート１の施工面４００ｍｍ×７０ｍｍに対して１０００ｍＡ／ｍ2とした。
図６は試験体７における各電位の経時変化を示す図である。図６においては、時間経過が積算電流密度（Ａｈ／ｍ2）として横軸に表されている。
図６から、補強防食シート１が施工された試験体７は、積算電流量が４７００Ａｈ／ｍ2（実使用レベルで２７年相当の積算電流量）となっても陽極電位の上昇は認められず、陰極電位も安定しており、通電性能は低下しなかった。
【００２４】
このように補強防食シート１が施工された試験体７は、高い通電性能を長期間に渡り維持し電気防食の効果を持続することができる。
図７および図８は他の形態による補強防食シート１Ｂ，１Ｃを示す図である。
図７に示される補強防食シート１Ｂは、電極部４Ｂが、リボン状（細長いテープ状）に形成された良電導性金属による経（たて）方向の電極部材１１Ｂ，１１Ｂ，１１Ｂ，１１Ｂと、緯糸１２，…，１２とにより構成されている。電極部材１１Ｂは、補強防食シート１における経糸１１に代わるものであり、電極部材１１Ｂ，１１Ｂ，１１Ｂ，１１Ｂと緯糸１２，…，１２とが交差し、隣り合う電極部材１１Ｂ，１１Ｂ間および隣り合う緯糸１２，１２間には、補強防食シート１の電極部４におけると同様に透き間が形成されている。
【００２５】
図８に示される補強防食シート１Ｃは、電極部４Ｃが、白金属酸化被膜処理されチタン線１１Ｃ，…，１１Ｃが、１方向シートである補強部３の経糸に対して４５度および−４５度の２方向にそれぞれ傾斜させメッシュ状に編まれて形成されている。電極部４Ｃには、メッシュ状における開口が、補強防食シート１の電極部４における透き間と同じ程度の大きさに設定される。
補強防食シート１Ｂ，１Ｃは、それぞれの電極部４Ｂ，４Ｃを除く部分の構成は、補強防食シート１におけるものと同じである。また、補強防食シート１Ｂ，１Ｃは、上に説明した補強防食シート１の施工と同様にして、コンクリート構造物２を防食および補強するために施工される。
【００２６】
補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃは、施工されたコンクリート構造物２において電気防食の効果を長期間持続させるために、電極部４，４Ｂ，４Ｃと補強部３とを明確に区別し、補強部３が陽電極の働きをしないように考慮されている。そのため、補強部３では電気防食による気泡が発生せず、補強部３がコンクリート構造物２かにら剥離することによる補強効果の低下が生じない。
電極部４，４Ｂ，４Ｃは、経糸１１、電極部材１１Ｂ、チタン線１１Ｃがその表面を露出させて電極部４，４Ｂ，４Ｃの表裏を連通させる透き間が形成され、電気防食により発生する気泡を外部に放出可能とされている。
【００２７】
電極部４，４Ｂ，４Ｃが適度な透き間を有することにより、施工時にこの透き間にモルタル２８が充満される。そのため、電極部４，４Ｂ，４Ｃの経糸１１、電極部材１１Ｂ、チタン線１１Ｃは、その表面全体が導電性を有するモルタル２８に接し、通電が効率的に行われる。また、通電により生じた気泡は、モルタル２８内部を通過して外部に放出されるので、電極部４の通電面積が滞留する気泡により減少することがなく、通電性能を長期間維持することができる。
補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃは、鉄筋等が埋設されたコンクリート構造物２の他に、ＳＲＣ、ＰＣおよびＰＲＣ等の、鋼材で強化されたコンクリート構造物全般の鋼材の腐食防止および耐荷力の向上のために施工することができる。
【００２８】
補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃは、専ら補強の用に供する部分（補強部３）と電極部分（電極部４，４Ｂ，４Ｃ）とが区分された状態で１つのシートとしたことにより、コンクリート構造物への施工を一度で行うことができ、シンプルな構成で防食機能と耐荷力を確保することができる。
上記施工方法は、補強部３と電極部４，４Ｂ，４Ｃとが１枚の補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃに形成されている場合のほか、補強部３と電極部４，４Ｂ，４Ｃとが分離されて別
々のシートとされたものについても、同様に施工することができる。その場合においても、補強部３と電極部４，４Ｂ，４Ｃとを１枚に形成した補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃと同様の、施工の簡便化および長期間にわたる防食機能の維持等の効果を奏することができる。
【００２９】
本発明では連続繊維部分に使用される紫外線遮断効果を持つ仕上げモルタルのみで全体を被覆することが可能であり、コスト縮減や工程の省力化を図ることができる。
上述の実施形態において、補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃ、および補強防食シート１，１Ｂ，１Ｃの各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、鋼材が埋め込まれたコンクリート構造物の耐荷力を向上させかつ埋め込まれた鋼材の腐食を防止する技術に利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１，１Ｂ，１Ｃ  補強防食シート
２  コンクリート構造物
３  補強部、補強シート
４，４Ｂ，４Ｃ  電極部、電極シート
２４  熱硬化性樹脂（プライマー）
２５  熱硬化性樹脂（下塗り樹脂）
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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