(57)【要約】【課題】補強用シートなどの定着に使用するアンカーを、強度を低下させることなくＬ字形に屈曲させて形成し、これを用いてコンクリート構造物の補修・補強工事の作業効率の改善及び施工品質の安定化を図る。【解決手段】多数の繊維を束ねた繊維束がＬ字形に折れ曲がり、且つ含浸接着剤により固化されてなるアンカー１を形成するにあたり、アンカー１の屈曲部１２を棒状部１１,１１から中央部Ａに向けて漸次拡幅しつつ湾曲した扁平な形状に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の繊維を束ねた繊維束がＬ字形に折れ曲がり、且つ含浸接着剤により固化されてなるアンカーであって、
両端部にそれぞれ連なる棒状部と両棒状部の間の湾曲した屈曲部を有するとともに、前記屈曲部が拡幅されて扁平な形状に設けられた構成を有することを特徴とするアンカー。
【請求項２】
棒状部の屈曲部側端部（Ｂ）から屈曲部の中央部（Ａ）に向けて漸次拡幅するように屈曲部が設けられた構成を有することを特徴とする請求項１に記載のアンカー。
【請求項３】
屈曲部の幅はその中央部（Ａ）が最も大きく、棒状部の幅（Ｄ）の２倍以上の大きさに設けられた構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアンカー。
【請求項４】
屈曲部の中央部（Ａ）から棒状部の屈曲部側端部（Ｂ）までの寸法（Ｌ）が、前記屈曲部の中央部（Ａ）の幅寸法よりも大きく設けられた構成を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアンカー。
【請求項５】
炭素繊維又はアラミド繊維を束ねた繊維束により構成されてなる請求項１〜４の何れかに記載のアンカー。
【請求項６】
多数の繊維を束ねた繊維束をＬ字形に折り曲げる工程と、前記折り曲げられた繊維束の屈曲させた部分を拡幅する工程と、前記屈曲させた部分以外部分を棒状に揃えてその径を調整する工程と、前記繊維束に接着樹脂を含浸させて固化する工程とを有することを特徴とするアンカーの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５の何れかに記載のアンカーと、アンカーの棒状部が係入する凹面部を有する定着板からなる定着具。
【請求項８】
請求項７に記載の定着具を用いた構造物の補強方法であって、
梁や柱などの隔壁部で隔てられた構造物の表面に補強用シート又は補強板を貼り付けるとともに、前記隔壁部にアンカーの棒状部が挿通可能な大きさの貫通孔を形成し、
隔壁部の一側からアンカーの一側の端部を前記貫通孔に挿通させて当該端部を隔壁部の他側に露出させた後、
隔壁部の両側においてアンカーの棒状部に定着板を重ね合わせて前記補強用シート又は補強板の端部に接着固定することにより当該補強用シート又は補強板を定着固定することを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項９】
請求項７に記載の定着具を用いた構造物の補強方法であって、
構造物の表面に補強用シート又は補強板を貼り付けるとともに、アンカーの一側の棒状部が没入する深さの穴部を形成し、
接着樹脂が充填された前記穴部にアンカーの一側の棒状部を埋め込んでアンカーの一側を構造物に固定した後、
アンカーの他側の棒状部に定着板を重ね合わせて前記補強用シート又は補強板の端部に接着固定することにより当該補強用シート又は補強板を定着固定することを特徴とする構造物の補強方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の補強方法により補強用シート又は補強板が定着固定されてなる構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の補強用シートなどの定着具として用いられるアンカーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート造の建築物や道路の橋梁、高架橋などのコンクリート構造物を補修・補強する工法として、構造物の表面に炭素繊維シートなどの補強用シートを貼り付け、このシートの端部を、多数の炭素繊維を束ねてなるアンカーで定着固定する工法が知られている。
【０００３】
かかる工法で用いられるアンカー１００として、図９に示されるように、繊維束をその一側又は両側の端部が扇形状に広げることができるように束ねて形成し、構造物に貼り付けた補強用シートに扇形状に広げたアンカー１００の端部を重ね合わせ、繊維束の束ねた部分と扇形状に広げた部分の全体に接着樹脂を含浸させて補強用シートを接着固定する構成ものが知られている（例えば特許文献１参照）。
また、図１０に示されるように、梁や柱などの隔壁部で隔てられた構造物の補強に用いられるアンカー１０１として、棒状に束ねた繊維束をＬ字形に屈曲させるとともに接着樹脂を含浸させて固化し、隔壁部１０２に設けた貫通孔１０２ａにアンカー１０１の端部を挿通し、隔壁部１０２を隔て構造物表面に巻き付けた補強用シート１０３の端部にアンカー１０１の両端部をそれぞれ定着固定する構成のものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２００３−２９３５９８号公報
【特許文献２】特開２００６−５２６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記図９に示されたアンカー１００は、施工現場で接着樹脂をアンカー１００に含浸させる作業が必要となるため、施工に手間と時間がかかり、また、アンカー１００を補強用シートに定着させる作業に手間を要するため、作業者の熟練度により定着状態（強度）にバラツキが生じやすく、施工品質が安定しないという問題がある。
前記図１０に示された繊維束をＬ字形に固化したアンカー１０１では、施工現場における接着樹脂の含浸作業は不要であるが、棒状に束ねた繊維束をそのままＬ字形に屈曲させたに過ぎないため、屈曲した部分の繊維束が断裂し易くなって強度が著しく低くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、補強用シートなどの定着に使用するアンカーを、強度を低下させることなくＬ字形に屈曲させて形成し、これを用いてコンクリート構造物の補修・補強工事の作業効率の改善及び施工品質の安定化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明のアンカーは、多数の繊維を束ねた繊維束がＬ字形に折れ曲がり、且つ含浸接着剤により固化されてなるアンカーであって、
両端部にそれぞれ連なる棒状部と両棒状部の間の湾曲した屈曲部を有するとともに、前記屈曲部が拡幅されて扁平な形状に設けられた構成を有することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、アンカーの屈曲部が棒状部よりも拡幅されて扁平に形成されているので、アンカーが受ける引張り応力や曲げモーメントなどの応力は、屈曲部の一点に集中することはなく、屈曲部の拡幅された部分に分散されるので、繊維束が有する保証強度に近い強度を具備させることでき、切れ目が生じたり断裂したりし難く、構造物に貼り付けた補強用シートや補強板を確実且つ強固に定着させることができる。
前記構成のアンカーは、繊維束をＬ字形に折り曲げた状態で接着樹脂を含浸させて固化してあるので、施工現場で接着樹脂を含浸させる作業は不要であり、施工手間を解消して作業が簡略化されるとともに、作業者の熟練度に関わりなく、補強用シートや補強板を確実に定着させて、施工品質を安定させることができる。
【０００９】
前記構成のアンカーにおいて、強度を高めるため、アンカーはその棒状部の屈曲部側端部（Ｂ）から屈曲部の中央部（Ａ）に向けて漸次拡幅するように屈曲部が設けられた構成を有することが好ましい。
また、屈曲部の幅はその中央部（Ａ）が最も大きく、棒状部の幅（Ｄ）の２倍以上の大きさに設けられた構成を有することが好ましい。
さらに、屈曲部の中央部（Ａ）から棒状部の屈曲部側端部（Ｂ）までの寸法（Ｌ）が、前記屈曲部の中央部（Ａ）の幅寸法（Ｗ）よりも大きく設けられた構成を有することが好ましい。
また、屈曲部を湾曲させる度合い（曲率半径）はＲ２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度であることが好ましい。２０ｍｍより小さいと湾曲させた部分に応力が集中して強度が低下し、４０ｍｍｍより大きいと大きな面取りが必要になって加工に手間を要することから上記範囲とすることが適切である。
アンカーの屈曲部を前記のように構成することで、屈曲部の応力がより分散されて応力集中による切れ目や断裂が生じ難くなり、アンカーのせん断応力をさらに高めることができる。
【００１０】
前記構成のアンカーは、炭素繊維又はアラミド繊維を束ねた繊維束により構成することができる。
前記炭素繊維としては、例えばポリアクリロニトリル系炭素繊維（ＰＡＮ系）、レーヨン系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、或いはポリビニルアルコール系炭素繊維などの前駆体繊維を用いることができる。中でも、アクリルニトリル重合体或いはその共重合体から得られるポリアクリロニトリル系炭素繊維である、ＰＡＮ系高強度タイプが好ましい。アラミド繊維としては、芳香族ポリアミド繊維を用いることができる。
前記構成のアンカーは、多数の繊維を束ねた繊維束をＬ字形に折り曲げる工程と、前記折り曲げられた繊維束の屈曲させた部分を拡幅する工程と、前記屈曲させた部分以外部分を棒状に揃えてその径を調整する工程と、前記繊維束に接着樹脂を含浸させて固化する工程との各加工工程により製造することができる。例えば、多数の繊維を紐状に束ねた繊維ストラドを複数本束ねて棒状にし、これをＬ字形に屈曲させるとともに前記の如く屈曲部を拡幅させるとともに棒状部の径を所定の大きさに規制して調整した状態で、収束剤としてエポキシ樹脂系接着剤を含浸させて固化することにより形成することができる。
前記接着剤としては、例えばエポキシ、不飽和ポリエステル、フェノール、ビニルエーテル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリウレタン、メラミン、マレイミド、ポリイミド等の重合・硬化型やポリオレフィン、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポミアミドイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のうちの一種類、或いはこれらのうちの二種類以上の混合樹脂を用いることができる。
【００１１】
また、本発明の定着具は、前記構成のアンカーと、アンカーの棒状部が係入する凹面部を有する定着板とにより構成される。
この定着具を用いて構造物を補強するには、先ず、梁や柱などの隔壁部で隔てられた構造物の表面に補強用シート又は補強板を貼り付けるとともに、前記隔壁部にアンカーの棒状部が挿通可能な大きさの貫通孔を形成し、次いで、隔壁部の一側からアンカーの一側の端部を前記貫通孔に挿通させて当該端部を隔壁部の他側に露出させた後、前記隔壁部の両側においてアンカーの棒状部に定着板を重ね合わせて前記補強用シート又は補強板の端部に接着固定することにより当該補強用シート又は補強板を定着固定して行うことができる。
また、構造物の隔壁部以外の部分を補強する場合は、先ず、構造物の表面に補強用シート又は補強板を貼り付けるとともに、アンカーの一側の棒状部が没入する深さの穴部を形成し、次いで、接着樹脂が充填された前記穴部にアンカーの一側の棒状部を埋め込んでアンカーの一側を構造物に固定した後、アンカーの他側の棒状部に定着板を重ね合わせて前記補強用シート又は補強板の端部に接着固定することにより当該補強用シート又は補強板を定着固定して行うことができる。
このように補強された構造物は、表面に貼り付けた補強用シート又は補強板が確実且つ強固に定着されて耐震強度が高められ、補強した部材は耐久性及び耐火性を備えており長期に亘り補強後の耐震強度を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のアンカーの一実施形態の外観斜視図である。
【図２】図１のアンカーの平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明のアンカーの一例の製造工程を説明するための図である。
【図４】アンカーとともに定着具を構成する定着板の外観斜視図である。
【図５】図４の定着板でアンカーを固定して補強用シートを定着させた状態を示した図である。
【図６】本発明の定着具を用いて補強した一例の構造物の態様を示した図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は図６の補強工事の手順を説明するための図である。
【図８】本発明の定着具を用いて補強した他の例の構造物の態様を示した図である。
【図９】従来のアンカーの一例の外観図である。
【図１０】従来のＬ字形に屈曲したアンカーを用いて構造物を補強する態様を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明のアンカーの一実施形態を示しており、このアンカー１は、多数の炭素繊維を紐状に束ねた炭素繊維ストランドを複数本束ねて適宜な太さの棒状とし、これをＬ字形に折り曲げるとともに屈曲した部分を拡幅して扁平状にした状態で、全体に接着樹脂を含浸させて固化した形状のものである。
【００１４】
詳しくは、図１及び図２に示されるように、アンカー１は、その両端部１ａ，１ｂにそれぞれ連なる円形断面の棒状部１１，１１と、両棒状部１１，１１の間の湾曲した屈曲部１２を有してＬ字形に屈曲しており、この屈曲部１２は、両棒状部１１，１１の屈曲部側端部Ｂ，Ｂから屈曲部１２の中央部Ａに向けて漸次拡幅するように設けてある。拡幅した屈曲部１２は、その中央部Ａの幅Ｗが最も大きく、棒状部１１の幅（直径）Ｄの２倍以上の大きさに設けてある（Ｗ＞Ｄ×２）。
また、屈曲部１２の中央部Ａから棒状部１１の屈曲部側端部Ｂまでの寸法Ｌが、屈曲部１２の中央部Ａの幅Ｗの寸法よりも大きく設けてある（Ｌ＞Ｗ）。
屈曲部１２の両側の棒状部１１，１１の長さは、それぞれ適宜な長さに設けることができる。
【００１５】
このようなアンカー１は、複数本の炭素繊維ストランドを棒状に束ねて、これをＬ字形に折り曲げるとともに、折り曲げられた部分を拡幅するとともに棒状部の径を所定の大きさに調整して規制し、この状態で繊維束に接着樹脂を含浸させて固化させるなどの方法により製造することができる。
アンカー１の製造工程の一例を示せば、図３に示されるように、適宜な間隔を開けて４本の巻き付け棒Ｒを平行に配置し（同図（Ａ））、各巻き付け棒Ｒの外周に所定数の炭素繊維ストランドＦＳを巻き付けて束ねる（同図（Ｂ））。
この際、前記屈曲部１２となる各巻き付け棒Ｒの外周面に重なる炭素繊維ストランドＦＳを所定の幅に拡幅し、また、屈曲部１２の両側の棒状部１１，１１となる部分の径を所定の大きさに調整する。
そして、この状態で束ねた炭素繊維ストランドＦＳ束に接着樹脂を含浸させて固化させ、その後、巻き付け棒Ｒに沿ってリング状に固化した炭素繊維ストランド束ＦＳを各巻き付け棒Ｒ間で切断することにより形成することができる（同図（Ｃ））。アンカー１の製造工程はこれに限定されない。
【００１６】
図４は、アンカー１とともに定着具３を構成する定着板２を示しており、この定着板２はその平坦な板面の中央部にアンカー１の棒状部１１が係入する凹面部２１を設けて形成してある。
アンカー１と定着板２からなる定着具３は、図５に示されるように、構造物４の表面に貼り付けられた炭素繊維シートなどからなる補強用シート５の端部に、アンカー１の棒状部１１を凹面部２１に挟み込んだ定着板２を重ね、これを補強用シート５の端部表面に接着することで、補強用シート５を貼り付け位置に定着固定するようになっている。
【００１７】
図６は、梁や柱などの隔壁部４１で隔てられた構造物４を前記構成の定着具３を用いて補強した態様を示している。
この場合の補強は、先ず、図７（Ａ）に示されるように、隔壁部４１で隔てられた構造物４の表面に補強用シート５を貼り付けるとともに、隔壁部４１にアンカー１の棒状部１１が挿通可能な大きさの貫通孔４ａを形成し、次いで、隔壁部４１の一側からアンカー１の一側の端部１ａを貫通孔４１ａに挿通させ、アンカー１の端部１ａを隔壁部４１の他側に露出させた後、同図（Ｂ）に示されるように、隔壁部４１の両側で、アンカー１の両端部１ａ，１ｂの棒状部１１,１１を定着板２に挟み込んで定着板２を補強用シート５の端部に接着する工程により行われ、アンカー１の両端部に補強用シート５が接着することで、補強用シート５は隔壁部４１周辺の構造物４の表面に定着固定せしめられる。
【００１８】
図８は、構造物４の表面に補強板６を貼り付けて補強した態様を示している。
この場合の補強は、先ず、構造物４の表面に補強板６を貼り付けるとともに、アンカー１の一側の棒状部１１が没入する深さの穴部４ｂを形成し、次いで、穴部４ｂに接着樹脂を充填した状態でアンカー１の端部１ａ側の棒状部１１穴部４ｂに埋め込んでアンカー１を構造物４に固定した後、アンカー１の端部１ｂの棒状部１１を定着板２に挟み込んで定着板２を補強板６の端部に接着する工程により行われ、アンカー１の端部１ｂに補強板６の端部が接着することで、補強板６は構造物４の表面に定着固定せしめられる。
【００１９】
次に、炭素繊維ストランドを束ねて形成したアンカー１の強度を検証した結果について説明する。
【００２０】
〔実施例１〕
２４０００本のＰＡＮ系高強度タイプの炭素繊維フィラメントからなる炭素繊維ストランドを６４本用い、これを束ねてＬ字状に屈曲させた状態で、エポキシ樹脂系接着剤を含浸させ、固化して、図１に示されるアンカー１を形成した。
アンカー１は、その棒状部１１の繊維断面積を５５．６８ｍｍ２（直径Ｄが約１２ｍｍ）、屈曲部１２の中央部Ａの幅Ｗを２６ｍｍ、屈曲部１２の中央部Ａから棒状部１１の屈曲部側端部Ｂまでの寸法Ｌを３０ｍｍ、屈曲部１２の中央部Ａから両端部１ａ，１ｂまでの長さを６００ｍｍに設定し、同寸法のものを２本形成した。
【００２１】
〔実施例２〕
屈曲部１２の中央部Ａの幅Ｗを４０ｍｍ、屈曲部１２の中央部Ａから棒状部１１の屈曲部側端部Ｂまでの寸法Ｌを１３０ｍｍに設定する以外は、実施例１と同様にして、アンカー１を２本形成した。
【００２２】
〔比較例〕
２４０００本のＰＡＮ系高強度タイプの炭素繊維フィラメントからなる炭素繊維ストランドを７４本用い、これを束ねてＬ字状に屈曲させた状態で、エポキシ樹脂系接着剤を含浸させ、固化してアンカーを形成した。形成したアンカーは、前記実施例とは異なり、屈曲させた部分を拡幅して扁平な形状にする処理は施さず、繊維束を直角に曲げたままでそのまま含浸樹脂により固化させた。
アンカーの棒状部の繊維断面積は６４．００ｍｍ２（直径Ｄが約１４．０ｍｍ）であり、前記直角に折れた屈曲部の中央部Ａの幅Ｗを１４ｍｍ、屈曲部の中央部Ａから両端部までの長さを６００ｍｍに設定し、同寸法のものを２本形成した。
【００２３】
両実施例と比較例で形成した計８本のアンカーについて、アンカーの両端をそれぞれの軸方向に引張る引張り試験機で、アンカーが破壊する最大耐力を測定し、そのときの応力を求め、炭素繊維ストランドの保証強度と比較した。その結果を表１に示す。なお、前記炭素繊維ストランドの保証強度は３４００Ｎ／ｍｍ２である。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
前記測定結果によれば、炭素繊維束をＬ字形に屈曲した成形品であっても、実施例２のように、屈曲部を拡幅するとともに棒状部からの拡幅度合いを適宜に設定することで、成形前の炭素繊維ストランドの保証強度の６０％以上の強度を持たせることができることを確認できる。
また、両実施例の測定結果から、アンカーの屈曲部の中央部Ａの幅Ｗと、屈曲部の中央部Ａから棒状部の屈曲部側端部Ｂまでの寸法Ｌを適宜に設定することで、アンカー１を所望の強度に形成可能であることが確認できる。例えば、炭素繊維ストランドを９６本用いてアンカーを形成する場合、必要な強度を持たせるため、アンカーの屈曲部の中央部Ａの幅Ｗは４５ｍｍ程度、屈曲部の中央部Ａから棒状部の屈曲部側端部Ｂまでの寸法Ｌは１７０ｍｍ程度に設定することができる。
【００２６】
なお、図示したアンカー１や定着板２の形態、構造物４を補強する作業工程は一例であり、本発明はこれらに限定されず、他の適宜な形態や作業工程のもの構成することが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  アンカー、１１  棒状部、１２  屈曲部、２  定着板、３  定着具、４  構造物、４１  隔壁部、５  補強用シート、６  補強板、Ｒ  巻き付け棒、ＦＳ  炭素繊維ストランド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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