(57)【要約】【課題】無機系繊維又は有機系繊維を製織してなるシート状補強材で母材を強化した複合構造体において、比較的高い強度と靱性が得られる複合構造体の施工方法及び複合構造体を提供する。【解決手段】躯体（鉄筋コンクリート体）の表面に下地モルタル層を形成し（Ｓ１）、そのモルタル層の表面に接着剤を塗布する（Ｓ２）。その接着剤塗布面にシート状補強材を貼り付る（Ｓ３）。このとき、モルタル層表面の接着剤がシート状補強材の裏面に転写される。さらにシート状補強材の表面に接着剤を塗布する（Ｓ４）。次にその接着剤塗布面に被覆モルタル層を形成する（Ｓ５）。必要な層数を形成するまで、Ｓ２〜Ｓ５の工程を繰り返す。施工を終了した段階では、接着剤とモルタル層は共に未硬化であり、その後、必要な硬化時間だけ放置し、接着剤とモルタル層を共に硬化させる（Ｓ６）。シート状補強材は、例えばバサルト繊維で製織されたメッシュシートからなる。【選択図】図６
2014168862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材に、未硬化の硬化性樹脂材料からなる接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤が塗布された前記シート状補強材と、無機系又は有機系の未硬化の硬化性材料を少なくとも一部に含む母材とを、当該接着剤が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、
前記母材と前記接着剤とを硬化させる硬化工程と
を備えたことを特徴とする複合構造体の施工方法。
【請求項２】
前記母材の一部を構成する未硬化の母材層を形成する第１母材層形成工程と、
前記未硬化の母材層の一面に前記接着剤を塗布する第１塗布工程と、
前記シート状補強材を前記母材層の接着剤塗布面に貼り付ける補強材貼付工程と、
前記シート状補強材の前記母材層側と反対側となる面に前記接着剤を塗布する第２塗布工程と、
前記シート状補強材の接着剤塗布面に未硬化の他の母材層を形成する第２母材層形成工程と、
を含み、
前記接着剤塗布工程は、前記第１塗布工程と前記第２塗布工程とを含み、
前記複合化工程は、前記第１母材層形成工程と前記補強材貼付工程と前記第２塗布工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の複合構造体の施工方法。
【請求項３】
無機系又は有機系の硬化性材料を少なくとも一部に含む母材と、
前記母材中に混入され、無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、
前記シート状補強材を被覆する状態で当該シート状補強材と前記母材との間に介在する硬化性樹脂と、
前記母材と前記硬化性樹脂とが共に流動性を有する未硬化の状態で接触した痕跡となる凹凸状の界面と
を有していることを特徴とする複合構造体。
【請求項４】
前記母材中に複数層の前記シート状補強材を含むことを特徴とする請求項３に記載の複合構造体。
【請求項５】
網目の大きさの異なる二種以上の前記シート状補強材を含み、前記複数層のシート状補強材のうち一番網目の小さいシート状補強材が、前記複数層のうち一番表面側の層に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の複合構造体。
【請求項６】
引張弾性率の異なる繊維で製織された二種以上の前記シート状補強材を含み、引張弾性率の一番高い繊維で製織されたシート状補強材が、前記複数層のうち一番奥側の層に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の複合構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタルやコンクリート等の無機材料又は有機材料からなる母材が、無機材料又は有機材料の強化繊維で補強された複合構造体の施工方法及び複合構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の基礎や外壁、橋脚、コンクリート製品などのコンクリート構造物は、荷重、地震などの加振源からの振動や骨材等の劣化による体積膨張などに起因して、応力（例えば曲げ応力）が加わる。このため、コンクリート構造物には、比較的高い曲げ強度及び靱性が必要とされる。強度及び靱性を高めるために例えば母材に無機系繊維又は有機系繊維を混入した繊維強化構造体が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ガラス繊維がメッシュ状に製織されたメッシュ織物が、モルタル層に混入された建造物用複合構成体（複合構造体）が知られている。メッシュ織物は、耐アルカリ性ガラス繊維を製織したメッシュ生地に浸漬法により樹脂を塗布し、その塗布した樹脂を乾燥固化することにより作製される。
【０００４】
また、特許文献２には、コンクリート構造物表面にコンクリートと一体となった剥落防止層を形成させる補強用シート複合体（複合構造体）が開示されている。補強用シート複合体は、無機系繊維又は有機系繊維でメッシュ状に製織された補強用網状シート（シート状補強材）を、上塗モルタルと下塗モルタルとで挟んだ構造を有する。無機系繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維が挙げられ、有機系繊維としては、ナイロン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維が挙げられている。また、補強用網状シートは、無機系繊維又は有機系繊維に含浸させた接着材料を硬化させて得られる繊維強化樹脂材料（Fiber reinforced plastics）からなる。使用される接着材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２１２４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１、２に記載されたメッシュ生地に含浸させた樹脂を硬化して作製される繊維強化樹脂シート（ＦＲＰシート）を母材に混入して製造された複合構造体では、曲げ応力が加わってひび割れが発生した後、シート中の繊維が母材から引き抜ける現象が発生する場合がある。この場合、複合構造体は、その引き抜けた一部の繊維が破断されることなく破壊に至り、メッシュシートが複合構造体の曲げ耐力（例えば曲げ強度）及び靱性（例えば曲げ靱性係数）の向上に寄与しにくい面があった。もちろん、上記の課題は、モルタルやコンクリートなどの無機材料を母材とする無機系複合構造体に限定されず、有機材料を母材とする有機系複合構造体にも共通に当てはまる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、無機系繊維又は有機系繊維を製織してなるシート状補強材で母材を強化した複合構造体において、比較的高い強度と靱性が得られる複合構造体の施工方法及び複合構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために複合構造体の施工方法は、無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材に、未硬化の硬化性樹脂材料からなる接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤が塗布された前記シート状補強材と、無機系又は有機系の未硬化の硬化性材料を少なくとも一部に含む母材とを、当該接着剤が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、前記母材と前記接着剤とを硬化させる硬化工程とを備えている。
【０００９】
上記方法によれば、接着剤塗布工程でシート状補強材に塗布された接着剤（硬化性樹脂）が未硬化のまま、複合化工程において、当該シート状補強材と母材とが複合化される。このとき、シート状補強材を一部含浸した状態で被覆する接着剤と母材との界面は、シート状補強材の網目又は織目の起伏に起因する起伏面となり、母材が粒子を含む場合はさらに母材中の粒子に起因する凹凸面ともなる。そして、硬化工程において界面の起伏面（さらには凹凸面）が残る状態で接着剤及び母材が硬化する。得られた複合構造体では、シート状補強材の繊維と母材は、接着剤と母材との界面の起伏面（さらには凹凸面）による一種のアンカー効果により、接着剤（硬化性樹脂）を介して比較的強く結合する。例えば含浸樹脂が予め硬化されている繊維強化樹脂材料（ＦＲＰ）のシート状補強材を、未硬化の母材に混入させた複合化後に母材を硬化させる施工方法に比べ、シート状補強材と母材との付着力が一層高くなる。よって、複合構造体に応力（例えば曲げ応力）が加わった際、ひび割れ発生後も、母材からのシート状補強材の引き抜けが発生しにくい。したがって、複合構造体によって、より高い強度及び靱性が得られる。
【００１０】
また、上記複合構造体の施工方法では、前記母材の一部を構成する未硬化の母材層を形成する第１母材層形成工程と、前記未硬化の母材層の一面に前記接着剤を塗布する第１塗布工程と、前記シート状補強材を前記母材層の接着剤塗布面に貼り付ける補強材貼付工程と、前記シート状補強材の前記母材層側と反対側となる面に前記接着剤を塗布する第２塗布工程と、前記シート状補強材の接着剤塗布面に未硬化の他の母材層を形成する第２母材層形成工程と、を含み、前記接着剤塗布工程は、前記第１塗布工程と前記第２塗布工程とを含み、前記複合化工程は、前記第１母材層形成工程と前記補強材貼付工程と前記第２塗布工程とを含むことが好ましい。
【００１１】
上記方法によれば、第１母材層形成工程で形成された母材層の一面に接着剤が塗布された接着剤塗布面に、シート状補強材を貼り付けることで、シート状補強材の一面に母材層に塗布された接着剤が転写される。さらにシート状補強材の母材層側と反対側となる面に接着剤を塗布することで、シート状補強材の両面に接着剤を塗布できる。よって、シート状補強材の少なくとも片面に接着剤を塗布した後に、シート状補強材の貼り付けを行う作業性の悪い手順をとらなくて済む。
【００１２】
また、複合構造体であって、無機系又は有機系の硬化性材料を少なくとも一部に含む母材と、前記母材中に含まれる無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、前記シート状補強材を被覆する状態で当該シート状補強材と前記母材との間に介在する硬化性樹脂と、前記母材と前記硬化性樹脂とが共に流動性を有する未硬化の状態で接触した痕跡となる凹凸状の界面とを有している。
【００１３】
上記構成によれば、シート状補強材に被覆された硬化性樹脂と母材とが硬化前の流動性を有する未硬化の状態で接触した痕跡となる凹凸状の界面による一種のアンカー効果により、硬化性樹脂を介したシート状補強材と母材との間の比較的強い付着力が確保される。よって、複合構造体のひび発生後に、母材からのシート状補強材の引き抜けが発生しにくく、より高い曲げ強度及び曲げ靱性が得られる。
【００１４】
さらに上記複合構造体では、前記母材中に複数層の前記シート状補強材を含むことが好ましい。なお、シート状補強材は複数層（枚）重ねてもよいし、層間に母材の層が介在する構造でもよい。
【００１５】
上記構成によれば、複合構造体は母材中に複数層のシート状補強材を含むので、複合構造体の曲げ強度を高めることができる。
また、上記複合構造体では、網目の大きさの異なる二種以上の前記シート状補強材を含み、前記複数層のシート状補強材のうち一番網目の小さいシート状補強材が、前記複数層のうち一番表面側の層に配置されていることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、複合構造体の一番表面側の層に配置された一番網目の小さなシート状補強材の存在によって、外気（一例として空気）中の成分（例えば炭酸ガス）のその層よりも奥側（反表面側）の母材中と接触しにくくなり、外気中の成分との反応による母材の劣化（例えば中性化）を遅らせることができる。この結果、複合構造体の耐久性が向上する。
【００１７】
また、上記複合構造体では、引張弾性率の異なる繊維材料で製織された二種以上の前記シート状補強材を含み、引張弾性率の一番高い繊維材料で製織されたシート状補強材が、前記複数層のうち一番奥側の層に配置されていることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、引張弾性率の一番高い繊維材料で製織されたシート状補強材が、前記複数層のうち一番奥側の層に配置されているため、衝撃にも曲げにも強い複合構造体を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、無機系繊維又は有機系繊維を製織してなるシート状補強材で母材を強化した場合に、比較的高い強度と靱性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態におけるコンクリート構造物の構成及び施工工程を示す模式分解斜視図。
【図２】コンクリート構造物の模式断面図。
【図３】メッシュシートを示す部分平面図。
【図４】モルタル層に挟まれた強化繊維層を示す模式断面図。
【図５】モルタル層と強化繊維層との境界付近を示す模式拡大断面図。
【図６】複合構造層の施工方法を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態におけるコンクリート構造物の構成及び施工工程を示す模式分解斜視図。
【図８】複合構造層の施工方法を示すフローチャート。
【図９】コンクリート構造物の模式断面図。
【図１０】四点曲げ試験における供試体の構造を示す模式斜視図。
【図１１】四点曲げ試験方法を説明する模式側面図。
【図１２】ＣＭ−ＮとＣＭ−Ｂの供試体に係る荷重−たわみ曲線を示すグラフ。
【図１３】ＣＭ−Ｂ２の供試体に係る荷重−たわみ曲線を示すグラフ。
【図１４】ＣＭ−Ｂ３とＣＭ−Ｂ３−Ｗの供試体に係る荷重−たわみ曲線を示すグラフ。
【図１５】ＣＭ−Ｂ３Ｃ１−Ｗの供試体に係る荷重−たわみ曲線を示すグラフ。
【図１６】供試体の曲げ靱性係数を示すグラフ。
【図１７】第３実施形態におけるコンクリート構造物の構成及び施工工程を示す模式分解斜視図。
【図１８】コンクリート構造物の模式断面図。
【図１９】変形例におけるコンクリート構造物の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、図１〜図６を用いて第１実施形態を説明する。
図２に示すように、コンクリート構造物１０は、例えば鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、又はコンクリートからなる所定形状の躯体１１と、躯体１１の表面に繊維強化された補強層として施工された複合構造層１２とを有している。この複合構造層１２は、モルタル又はコンクリートからなる母材１３と、母材１３中に繊維強化の目的で混入され、無機系繊維（無機材料繊維）と有機系繊維（有機材料繊維）のうち少なくとも一方の繊維で製織されたシート状補強材１４を含む強化繊維層１５とを有する。躯体１１は、例えば建物、橋脚、橋桁の他、管、側溝、ブロックなどのコンクリート製品のベース部などで構成される。なお、母材１３を構成するモルタルは、セメントと細骨材（砂等の粒子）とを含み、母材１３がコンクリートである場合は、セメントと粗骨材（砂利等の粒子）と細骨材を含む。いずれの場合も、セメントが母材を構成する硬化性材料に相当する。また、母材１３にセメントペーストを使用してもよい。
【００２２】
なお、本実施形態では、躯体１１が不動産の場合は、その表面に施工される複合構造層１２が複合構造体の一例となる。また、コンクリート構造物１０がコンクリート製品などの動産である場合、躯体１１と複合構造層１２とを含むコンクリート構造物１０の全体が、複合構造体の一例となる。このように複合構造体は、単体であることに限定されず、構造体の表面に補強目的で施工されるその一部（補強層）であってもよい。また、複合構造体の施工方法は、コンクリート構造物１０が動産・不動産に関わらず、その施工方法として採用できる。
【００２３】
シート状補強材１４は、複合構造層１２の厚さ方向に例えば複数層含まれている。図２では、複合構造層１２を、シート状補強材１４を３層含む例で示している。もちろん、シート状補強材１４の層数は、２層、４層、５層〜８層でもよい。この層数は、シート状補強材１４の目付（１平方メートル当たり重量（ｇ／ｍ２））、複合構造層１２に必要とされる曲げ強度、曲げ靱性係数などの値から決められる。但し、施工時の作業性を考慮すれば層数は少ない方が好ましく、複合構造層１２に必要な曲げ強度等からシート一枚当たりの目付を調整し、２層〜６層の範囲内の層数を選択することが好ましい。もちろん、シート状補強材１４は、少なくとも１層含まれればよく、例えば１層のみとしてもよい。
【００２４】
シート状補強材１４は、メッシュシートと織物シートと編物シートのうちから選択される少なくとも１つからなる。複数層の場合、シート状補強材１４が全ての層で同じシート種である構成、全ての層で異なるシート種である構成、一部の二以上の層で同じシート種で他の一部の層で異なるシート種である構成でもよい。本例ではシート状補強材１４として、メッシュシート１６（図１、図３を参照）を採用している。
【００２５】
図２に示す複合構造層１２は、コンクリート構造物１０の表面側（図２では下面側）を補強する。これによりコンクリート構造物１０に曲げ応力が加わっても、表面のひび割れの発生を抑制する。また、複合構造層１２は、コンクリートの劣化（母材１３の中性化による鉄骨や鉄筋の酸化あるいはアルカリ骨材反応等）による内部の体積膨張等に起因する内部応力に対しても表面のひび割れの発生を抑制する。
【００２６】
図１は、図２に示すコンクリート構造物１０の施工方法を分かり易く示した分解斜視図である。複合構造層１２は、コンクリート構造物１０を構成する躯体１１の表面に施工される。複合構造層１２では、複数枚のシート状補強材１４を重ねて配置してもよいが、本実施形態では、シート状補強材１４と母材１３（一例としてモルタル）との結合力をより高めるため、図１に示すように、シート状補強材１４の一枚毎にその厚み方向両側をモルタル層１７，１９で挟んでいる。
【００２７】
図１、図２に示すように、複合構造層１２は、躯体１１の表面に一体に固定するべく打設される下地モルタル層１７と、下地モルタル層１７の表面に硬化性樹脂材料からなる接着剤１８の塗布層を介して貼り付けられるシート状補強材１４と、シート状補強材１４の表面に接着剤１８の塗布層を介して打設される被覆モルタル層１９とを有する。そして、図１及び図２に示すように、強化繊維層１５（図２を参照）が複数層の場合は、さらに被覆モルタル層１９の表面に接着剤１８の塗布層を介してシート状補強材１４が貼り付けられ、さらにシート状補強材１４の表面に接着剤１８の塗布層を介して被覆モルタル層１９が打設される。そして、接着剤１８の塗布層を介したシート状補強材１４の貼り付けと、このシート状補強材１４の表面への接着剤１８の塗布層を介した被覆モルタル層１９の形成とを、強化繊維層１５が必要な層数形成されるまで繰り返す。なお、最表面層の被覆モルタル層１９は、必要なかぶり厚で形成される。
【００２８】
図３に示すように、シート状補強材１４がメッシュシート１６であるため、塗布した接着剤１８が含浸し易いうえ、接着剤１８の塗布後も、メッシュの網目（隙間）にモルタルやコンクリート等からなる母材１３が含浸し易くなる。
【００２９】
図３に示すように、シート状補強材１４は、無機系繊維と有機系繊維のうち少なくとも一方の繊維１４ａで製織されている。また、複数層（枚）のメッシュシート１６は、本例では全て同じメッシュサイズ（網目サイズ）となっている。もちろんメッシュサイズを異ならせてもよい。ここで、メッシュサイズは、２ｍｍ〜１０ｃｍの範囲内の値が好ましい。２ｍｍより小さいと、塗布した接着剤で網目が詰まり母材のモルタルが網目に含浸しにくくなる虞がある。このため、メッシュサイズは２ｍｍ以上が好ましい。一方、メッシュサイズが１０ｃｍを超えると、母材に対する繊維の割合が少なくなって繊維強化の効果が小さくなる。このため、メッシュサイズは１０ｃｍ以下が好ましい。
【００３０】
ここで、シート状補強材１４を構成する繊維１４ａとしては、バサルト繊維（Basalt fiber）、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維のうち一つが選択されている。これらの繊維はいずれも引張弾性率（ヤング率）と伸び率（伸度）とが共に高い。本例では、一例としてバサルト繊維を採用する。
【００３１】
バサルト繊維は、一例として径１３μｍのものを使用している。もちろん、繊維の径は６〜３０μｍの範囲内であればよい。５μｍ以下であると繊維が切れやすく、３０μｍを超えると柔軟性に劣る。また、本例では、繊維１４ａとして撚りのないロービング糸（不撚糸）を使用するので、樹脂やモルタルが含浸し易く硬化後の強度が出やすい。もちろんバサルト繊維は撚糸でもよい。本例では、バサルト繊維のロービング糸で製織された５ｍｍピッチのメッシュシート１６を使用している。メッシュシート１６は、例えば幅およそ１メートルの長尺のものを適当な長さに切断して使用する。
【００３２】
ここで、バサルト繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維の特性を比較する。引張弾性率（ヤング率）Ｅは、バサルト繊維Ｅ＝９０ＧＰａ、炭素繊維（ＴＲ５０Ｓ）Ｅ＝２４０ＧＰａ、ガラス繊維（Ｅガラス）Ｅ＝７４ＧＰａ、アラミド繊維（ケブラー（登録商標）４９）Ｅ＝８０〜１１８ＧＰａである。また、伸び率は、バサルト繊維が２．４％、炭素繊維が１．５％、ガラス繊維が１．８〜２．０％、アラミド繊維が１．７％である。
【００３３】
炭素繊維は、引張弾性率がバサルト繊維よりも高く、伸び率はバサルト繊維よりも低い。アラミド繊維は引張弾性率がバサルト繊維と同程度であるが、伸び率がバサルト繊維よりも低い。ガラス繊維は引張弾性率がバサルト繊維よりも低く、伸び率がバサルト繊維よりも少し低い。この中でバサルト繊維が一番伸び率が高いので、バサルト繊維のシート状補強材１４を使用することで、曲げ強度及び曲げ靱性（曲げ靱性係数）が共に高い複合構造層１２が得られる。
【００３４】
なお、本実施形態で使用するシート状補強材１４は、繊維１４ａで製織したメッシュ生地に樹脂を含浸させて硬化して作製したバサルト繊維強化樹脂（Basaltfiber reinforced plastics）（ＢＦＲＰ）からなるメッシュシート１６である。シート状補強材１４がＦＲＰであると、アルカリ耐久性が一層よくなるうえ、メッシュの網目が崩れにくく好ましい。もちろん、メッシュシート１６は樹脂未含浸のメッシュ生地のままでもよい。この場合、メッシュの網目が崩れ易くなるものの、シート製造時に樹脂含浸・硬化工程が不要になるうえ、施工時に塗布する接着剤１８がメッシュシート１６の繊維１４ａや網目に含浸し易く好ましい。
【００３５】
シート状補強材１４の厚み方向両側にはモルタル層１７，１９を配置するのがよい。これは、メッシュシート１６の網目にモルタルが入り易く、メッシュシート１６とモルタルとの付着力が確保され易くなるからである。強化繊維層１５の間隔が広すぎると、シート状補強材１４が別々に効き出すので、強度確保の点から間隔は狭い方がよい。強化繊維層１５間の間隔、つまり被覆モルタル層１９の厚さは、例えば０．１〜２０ｍｍの範囲内の値であればよい。特に０．５〜１０ｍｍの範囲内の値が好ましく、その中でも１〜５ｍｍの範囲内の値が最も好ましい。
【００３６】
被覆モルタル層１９の厚さが０．１ｍｍ未満であると、モルタルの厚みにむらができてメッシュシート１６の網目にモルタルが入らない箇所ができる場合がある。また、２０ｍｍを超える厚さでは、強化繊維層１５が別々に効き出す場合があり、複数層の割に強度向上効果が得られにくい。また、０．５ｍｍ以上の厚さでは、モルタルの厚みのむらを少なくできメッシュシート１６の面全体に均一にモルタルを網目に入れることができる。１０ｍｍ以下の厚さでは、複数の強化繊維層１５が一層協働して効き易く強度向上に繋がる。さらに１ｍｍ以上の厚さがあれば、モルタルがメッシュシート１６の網目に十分入り込むことができ、強化繊維層１５とモルタル層１７，１９との結合を一層高められる。５ｍｍ以下の厚さであると、強化繊維層１５がさらに一層協働して効き易く一層の強度向上に繋がる。なお、最表面の被覆モルタル層１９のかぶり厚さは、１ｃｍ以上にしている。
【００３７】
ここで、複合構造層１２に含まれる繊維１４ａと母材１３との結合力（付着力）が十分確保されていないと、複合構造層１２の表面にひび割れが発生した後、曲げ応力がかかる部分（例えば表面側）で繊維１４ａが母材から引き抜ける現象（引き抜け）が発生する。この場合、引き抜けた繊維が破断されることなく複合構造層１２が破壊に至るので、引き抜け繊維数の割合に応じて複合構造層１２の曲げ強度及び曲げ靱性が低下する。このため、高曲げ強度のコンクリート構造物１０を得るには、繊維１４ａと母材１３との付着力を高める必要がある。
【００３８】
本実施形態で施工時にシート状補強材１４の両面に硬化性樹脂からなる接着剤１８を塗布し、塗布した接着剤１８が未硬化のまま母材中に混入する手順をとるのは、繊維１４ａと母材１３との付着力を高めるためである。本例では、接着剤１８用の硬化性樹脂として、常温硬化性樹脂を使用している。常温硬化性樹脂は、一液性でも二液性でもよい。本例では、硬化性樹脂の一例としてエポキシ樹脂を採用する。もちろん、エポキシ樹脂以外に例えばアクリル樹脂も使用できる。なお、母材が紫外線透過性を有する場合は紫外線硬化樹脂でもよい。また、母材が加熱しても硬化しかつ比較的熱伝導性の良い材料である場合は、接着剤１８として熱硬化性樹脂を使用してもよい。
【００３９】
図４に示すように、強化繊維層１５は、シート状補強材１４と、その両面に塗布された接着剤１８の層とで構成される。接着剤１８はシート状補強材１４の網目に一部入り込んだ状態でシート状補強材１４の表面を被覆している。また、接着剤１８の層の外側はモルタル層１７（１９）で覆われ、モルタル層１７（１９）の一部は、接着剤１８の外側からメッシュシート１６の網目内に入り込んでいる。
【００４０】
また、図５に示すように、本例のメッシュシート１６は、メッシュ生地の繊維１４ａに硬化性樹脂（一例としてエポキシ樹脂）を含浸・硬化させることで製造された繊維強化樹脂材料（Fiber reinforced plastics）（ＦＲＰ）からなる。このため、繊維１４ａに含浸する状態でその表面を被覆している硬化樹脂層１４ｂのさらにその外層を、施工時に事前塗布された接着剤１８が被覆している。
【００４１】
また、図４に示すように、モルタル層１７，１９と接着剤１８との間には、シート状補強材１４の網目の凹凸のピッチとほぼ同周期で起伏する起伏面状の界面１８ａが形成されている。さらにこの界面付近では、モルタル層１７，１９中の砂等の細骨材１３ａ及びセメント粒子などの母材粒子の一部が、施工中に液状であった接着剤１８の層（硬化性樹脂層）内に一部入り込んでいる。このため、界面１８ａは、母材粒子の一部が接着剤１８の層中に入り込んでできた微細な凹凸を有する凹凸面となっている。この起伏面と凹凸面による一種のアンカー効果により、シート状補強材１４（メッシュシート１６）とモルタル層１７，１９との付着力が確保されている。
【００４２】
次に、上記のように構成された複合構造層１２の施工方法、及びこの方法で施工されたコンクリート構造物１０（又は複合構造層１２）の作用を説明する。まず、図６のフローチャートに従って施工方法の手順を説明する。
【００４３】
まずコンクリート構造物１０を構成する躯体１１を施工する。躯体１１は例えば鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート及びコンクリートのうちの一つとして施工される。躯体１１が完成すると、次に躯体１１の表面に複合構造層１２を施工する。以下、その手順を図６に従って説明する。
【００４４】
まずステップＳ１では、下地モルタル層１７を形成（打設）する。この下地モルタル層１７は、躯体１１と複合構造層１２との接着層を兼ね、次層の強化繊維層１５（シート状補強材１４）を厚み方向にモルタル層で挟むための下地層となる。コンクリート構造物１０の強度を増すためには、シート状補強材１４が躯体１１の表面からあまり離れないことが好ましい。このため、下地モルタル層１７の厚みは、硬化後の厚さで例えば０．１〜２０ｍｍの範囲内の値とする。もちろん、必要な強度を確保できれば、下地モルタル層１７の厚みはこの範囲外でもよい。なお、本実施形態では、このステップＳ１の工程が、第１母材層形成工程の一例に相当する。
【００４５】
ステップＳ２では、下地モルタル層１７の表面の所定エリア（シート状補強材貼付けエリア）に接着剤１８を塗布する。ここで、所定エリアは一例として全面としているが、躯体１１の形状や補強面の部位に応じて、かぶり厚分の周縁部を除く内側エリアとしてもよい。なお、本実施形態では、ステップＳ２の工程が、第１塗布工程の一例に相当する。
【００４６】
次のステップＳ３では、シート状補強材１４を下地モルタル層１７の接着剤塗布面に貼り付ける。この貼り付けは接着剤１８の未硬化状態で行う。シート状補強材１４は、例えば図１に示すように、メッシュシート１６を必要な所定長さに切断して、下地モルタル層１７の表面に一方向（図１の例では水平方向）に沿って貼り付ける。この貼り付けの結果、下地モルタル層１７に塗布された接着剤１８がシート状補強材１４の裏面（下地モルタル層１７と対向する面）に転写される。すなわち、この例では、シート状補強材１４の片面（裏面）への接着剤の塗布が転写により行われる。ここで、躯体１１が例えば柱状又は筒状の場合は、シート状補強材１４を躯体１１の外周層を形成する下地モルタル層１７の接着剤塗布面（外周面）に巻き付ける。なお、本実施形態では、このステップＳ３の工程が、補強材貼付工程の一例に相当する。
【００４７】
ステップＳ４では、貼付け後のシート状補強材１４の表面に接着剤１８を塗布する。こうしてシート状補強材１４の両面に接着剤１８が塗布される。ここで、ステップＳ２，Ｓ４における接着剤１８の塗布方法としては、例えばローラを用いて接着剤を塗布するローラ塗布法、刷毛で塗布する方法、スプレー装置を用いてシート状補強材に接着剤を吹き付ける吹付法、特定の転写媒体を用いて接着剤を転写する転写法などを使用できる。また、例えばエポキシ系のプライマーを接着剤１８として用いることもできる。なお、本実施形態では、ステップＳ４の工程が、第２塗布工程の一例に相当する。また、シート状補強材１４への接着剤１８の転写を目的として前層のモルタル層の表面に接着剤１８を塗布するステップＳ２の工程と、その接着剤塗布面に貼り付けられたシート状補強材１４の表面に接着剤１８を塗布するステップＳ４の工程とにより、接着剤塗布工程の一例が構成される。
【００４８】
但し、接着剤塗布工程は、上記の手順に限定されず、例えばモルタル層へ接着剤の塗布を止めて、シート状補強材１４のモルタル層への貼り付け前に事前にシート状補強材１４の両面に接着剤を塗布し、この両面に接着剤が塗布されたシート状補強材をモルタル層の表面に貼り付ける手順でもよい。この場合、シート状補強材の両面に接着剤を塗布する方法としては、前述のローラ塗布法、刷毛で塗布する方法、吹付法、転写法の他、シート状補強材１４を接着剤貯留槽中の接着剤液に浸漬する浸漬塗布法（ディッピング法）を採用できる。
【００４９】
次のステップＳ５では、シート状補強材１４の接着剤塗布面にモルタルを塗り付けて、被覆モルタル層１９を形成（打設）する。被覆モルタル層１９の厚みは、硬化後で例えば０．１〜２０ｍｍの範囲内の値とする。もちろん、必要な強度を確保できれば、被覆モルタル層１９の厚みはこの範囲外でもよい。本実施形態では、このステップＳ５の工程が、第２母材層形成工程の一例に相当する。
【００５０】
なお、ステップＳ３〜Ｓ５の工程に替え、貼り付け前のシート状補強材１４を複数のスペーサで支持して前層のモルタル層の表面から少し離間して宙に浮く状態とし、この状態でシート状補強材１４の表面にモルタルを塗り付けることで、モルタルが網目を通り易くしてもよい。この場合、網目にモルタルが入り込み易くなった分、モルタルと繊維１４ａとの付着力が高まる。
【００５１】
図１及び図２に示す例では、強化繊維層１５が３層なので、Ｓ１〜Ｓ５の工程を１回（１層形成分）行った段階では、複合構造層１２の施工は終了しない。複合構造層１２の施工終了でなければ（Ｓ６で否定判定）、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ５の各工程を複合構造層１２の施工終了まで繰り返す。強化繊維層１５が３層である本実施形態では、ステップＳ２〜Ｓ５の各工程を３回繰り返し、最表面側の被覆モルタル層１９の打設まで行う。こうして、バサルト繊維を含む強化繊維層１５を所定の複数層含む複合構造層１２が施工される。もちろん、強化繊維層１５の層数は１層、２層あるいは４層以上であってもよい。そして、複合構造層１２の施工を終えると（Ｓ６で肯定判定）、ステップＳ７に進む。なお、本実施形態では、両面に塗布された接着剤１８が未硬化のままシート状補強材１４を未硬化の母材１３（モルタル層１７，１９）中に混入させた複合化状態にするステップＳ１，Ｓ３，Ｓ５の工程が、複合化工程の一例に相当する。
【００５２】
ステップＳ７では、接着剤１８とモルタル層１７，１９とを硬化させる。すなわち、それぞれの硬化に必要な時間のうち長い方の時間（養生時間）だけ放置し、接着剤１８とモルタル層１７，１９とを共に硬化させる。このとき、接着剤１８とモルタル層１７，１９との界面１８ａには、メッシュシート１６の網目の凹凸とほぼ同周期で起伏する起伏面と、モルタル中の砂等の細骨材１３ａが接着剤１８中に入り込んでできた微細な凹凸を有する凹凸面とが形成される。なお、本実施形態では、このステップＳ７の工程が、母材と接着剤とを硬化させる硬化工程の一例に相当する。
【００５３】
なお、上記の例では、シート状補強材１４を一枚ずつ両側からモルタル層で挟んだが、例えば複数枚のシート状補強材１４を間にモルタル層を挟まず重ねて配置して、１つの強化繊維層１５を構成してもよい。この場合、前層（１枚躯体側のシート状補強材を含む）の表面に接着剤を塗布し、その接着剤塗布面にシート状補強材１４を貼り付けて転写によりその裏面に接着剤を塗布する手順を含んでもよいし、シート状補強材１４の両面に接着剤１８を塗布した後、前層の表面にこのシート状補強材１４を貼り付ける手順でもよい。
【００５４】
以上詳述したように本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）接着剤塗布工程（Ｓ２，Ｓ４）でシート状補強材１４に塗布された接着剤１８が未硬化のまま、複合化工程（Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５）においてそのシート状補強材１４を未硬化のモルタル層１７，１９（母材の一例）に混入された複合化状態にする。そして、硬化工程（Ｓ７）で、シート状補強材１４を被覆する接着剤１８とモルタル層１７，１９とが共に硬化することで、シート状補強材１４とモルタル層１７，１９との間に比較的高い付着力が確保される。したがって、コンクリート構造物１０に曲げ応力が加わったときに複合構造層１２の表面にひび割れ発生後、シート状補強材１４のモルタル層１７，１９からの引き抜けが発生しにくくなる。よって、高強度及び高靱性のコンクリート構造物１０を得ることができる。
【００５５】
（２）シート状補強材１４の繊維１４ａとして引張弾性率の比較的高い無機系及び有機系の繊維のうち比較的伸び率（伸度）の高いバサルト繊維を用いたので、相対的に曲げ靱性の高いコンクリート構造物１０を提供できる。例えば地震などで比較的振幅の大きな振動を受けても、ひび割れが発生し難いうえ、ひび割れ発生後、破壊に至るまでに比較的大きなたわみを許容できる高靱性のコンクリート構造物１０を提供できる。
【００５６】
（３）シート状補強材１４を予め含浸させた樹脂を硬化させて製造したＦＲＰとした場合、メッシュ生地に比べ網目の崩れを心配せず取り扱いできるので、ハンドリング性がよく、施工時の作業性がよくなる。
【００５７】
（４）シート状補強材１４を繊維１４ａのみからなるメッシュ生地とした場合、ＦＲＰタイプのものと比べ、施工時に塗布した接着剤１８が繊維１４ａ及び網目に一層含浸し易いうえ、塗布した接着剤１８（樹脂）で仮に網目が埋まっても、モルタルがその網目を埋めた流動性のある接着剤１８を押し退けて網目に入り込むことが可能になる。この結果、シート状補強材１４とモルタル層１７，１９との一層高い付着力を確保できる。よって、ＦＲＰタイプのシート状補強材１４を使用した場合に比べ、一層高い曲げ強度及び曲げ靱性を得ることが可能になる。
【００５８】
（５）シート状補強材１４をメッシュシート１６としたため、接着剤１８が網目に含浸し易いうえ、その後に塗り付けるモルタルも網目に含浸し易い。よって、メッシュシート１６の繊維１４ａに含浸した接着剤１８とモルタルとが共に網目に入り込んだ状態で硬化するので、メッシュシート１６の繊維１４ａとモルタルとの良好な付着力が確保される。したがって、曲げ強度及び曲げ靱性の比較的高いコンクリート構造物１０（つまり複合構造層１２）が得られる。
【００５９】
（６）複合構造層１２の厚み方向に複数層のシート状補強材１４を混入したので、コンクリート構造物１０に必要な曲げ強度を確保できる。
（７）シート状補強材１４を一枚ずつモルタル層１７，１９で挟む構造なので、シート状補強材１４を複数枚重ねて配置しその両側からモルタル層で挟む構成に比べ、シート状補強材１４と母材１３との付着力を高め、曲げ靱性の高いコンクリート構造物を得ることができる。
【００６０】
（８）前層のモルタル層の表面に塗布した接着剤１８を、その接着剤塗布面にシート状補強材１４を貼り付けてその片面（裏面）に転写する手順（Ｓ２，Ｓ３）をとるうえ、他方の面（表面）への接着剤１８の塗布（Ｓ４）は貼り付け後に行う。よって、予め両面に接着剤１８を塗布したシート状補強材１４を、モルタル層１７，１９の表面に貼り付ける手順をとる場合に比べ、複合構造層１２の施工時の作業性がよくなる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に図７〜図９を用いて第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、複数の強化繊維層１５のうち少なくとも一部の層でシート状補強材の繊維の材質が異なっている例である。以下、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、特に異なる部分についてのみ説明する。
【００６２】
図７及び図９に示すように、コンクリート構造物１０の構成は基本的に第１実施形態と同様であり、母材１３を構成するモルタル層１７，１９の間に強化繊維層１５が挟まれている。複数の強化繊維層１５を構成するシート状補強材１４，２０の材質は、一部の層で異なっている。
【００６３】
図７及び図９に示す複合構造層１２は、使用される複数種の繊維のうち最も引張弾性率の高い繊維で製織されたシート状補強材２０を含む第１補強層２１と、シート状補強材２０の繊維よりも引張弾性率の低い繊維１４ａで製織されたシート状補強材１４を含む第２補強層２２とを有している。第１補強層２１は躯体１１に一番近い側の位置に１層形成され、強化繊維層１５と、この強化繊維層１５を挟むモルタル層１７，１９とにより構成される。一方、第２補強層２２は、第１補強層２１よりも表面側の位置に２層形成され、それぞれ強化繊維層１５と、この強化繊維層１５を挟むモルタル層１９，１９とにより構成される。もちろん、第１補強層２１の層数と、第２補強層２２の層数は、上記の例に限定されず適宜変更してよい。
【００６４】
第２補強層２２中のシート状補強材１４は、バサルト繊維、アラミド繊維、ガラス繊維のうちから選択される少なくとも１つの繊維でそれぞれ製織されたメッシュシート１６からなる。本例では、シート状補強材１４の全てを、バサルト繊維（引張弾性率Ｅ＝９０ＧＰａ）で製織されたメッシュシート１６としている。また、第１補強層２１中のシート状補強材２０は、第２補強層２２中のシート状補強材１４の繊維よりも引張弾性率の高い無機系繊維で製織されたメッシュシート２３からなる。本例では、メッシュシート２３に炭素繊維（引張弾性率Ｅ＝２４０ＧＰａ）が使用されている。
【００６５】
複合構造層１２では、使用される複数種の繊維のうち引張弾性率が一番高い炭素繊維のメッシュシート２３を躯体１１側の位置に配置し、メッシュシート２３よりも躯体１１と反対側となる位置（より表面側の位置）にバサルト繊維のメッシュシート１６を配置している。バサルト繊維よりも３倍近く引張弾性率の高い炭素繊維のメッシュシート２３を使用することで、コンクリート構造物１０が必要な曲げ強度を得るうえで必要なメッシュシートの枚数を減らしたり、メッシュシートの枚数が少ないままでコンクリート構造物１０の曲げ強度を十分高めることができる。しかも、引張弾性率の高い炭素繊維のメッシュシート２３を躯体１１側に配置することで、コンクリート構造物１０の曲げ強度を効果的に高めることができる。
【００６６】
また、複合構造層１２内におけるメッシュシート２３よりも表面側の位置に、炭素繊維の伸び率１．５％よりも伸び率が２．４％と高いバサルト繊維のメッシュシート１６を配置しているので、比較的高い曲げ靱性を確保できる。よって、バサルト繊維のメッシュシート１６と炭素繊維のメッシュシート２３との混入により、曲げ強度及び曲げ靱性が一層高いコンクリート構造物１０（つまり複合構造層１２）の提供が可能になる。
【００６７】
図８は本実施形態の複合構造層１２の施工方法を示すフローチャートである。施工方法は基本的に第１実施形態の図６に示すものと同様であるが、二種類のシート状補強材１４，２０を用いて二種類の補強層２１，２２を形成する関係上、その補強層の種類毎に第１実施形態と基本的に同様の施工手順を繰り返す。以下、図８に従って本実施形態の施工方法を説明する。
【００６８】
図８に示すように、まずステップＳ１１では、躯体１１の表面に母材１３の一部の層を構成する下地モルタル層１７を形成（打設）する。本実施形態では、このステップＳ１１の工程が、第１母材層形成工程の一例に相当する。
【００６９】
ステップＳ１２では、下地モルタル層１７の表面の所定エリア（一例として全面）に接着剤１８を塗布する。次のステップＳ１３では、使用される繊維のうち最も高い引張弾性率を有する材質よりなる繊維（本例では炭素繊維）で製織された第１シート状補強材２０を下地モルタル層１７の接着剤塗布面に貼り付ける。このとき、下地モルタル層１７に塗布された接着剤１８が第１シート状補強材２０の片面（下地モルタル層１７と対向する裏面）に転写される。すなわち、シート状補強材１４の片面（裏面）への接着剤１８の塗布は、前層のモルタル層からの転写により行われる。なお、本実施形態では、ステップＳ１２の工程が、第１塗布工程の一例に相当し、ステップＳ１３の工程が補強材貼付工程の一例に相当する。
【００７０】
そして、ステップＳ１４では、貼付け後のシート状補強材１４の表面に接着剤１８を塗布する。こうしてシート状補強材１４の両面に接着剤１８が塗布される。ここで、Ｓ１２，Ｓ１４において接着剤１８を塗布する方法は、前記第１実施形態と同様に、ローラ塗布法、刷毛で塗布する方法、吹付法、転写法などを使用できる。なお、本実施形態では、このステップＳ１４の工程が、第２塗布工程の一例に相当する。
【００７１】
次のステップＳ１５では、シート状補強材１４の接着剤塗布面に、未硬化のモルタルを所定厚さで塗り付けて、母材１３の他の一部の層を構成する被覆モルタル層１９を形成する。なお、本実施形態では、このステップＳ１５の工程が、第２母材層形成工程の一例に相当する。
【００７２】
図７及び図９の例では、第１補強層２１中の強化繊維層１５が１層なので、Ｓ１２〜Ｓ１５の工程を１回行うと、第１補強層２１の施工が終了する。例えば第１補強層２１中の強化繊維層１５が複数層ある場合は、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理を１回終わった段階で、第１補強層２１の施工終了とはならず（Ｓ１６で否定判定）、Ｓ１２〜Ｓ１５の工程を第１補強層２１の施工終了まで繰り返す。こうして、炭素繊維のメッシュシート２３を規定の層数含む第１補強層２１の施工を終えると（Ｓ１６で肯定判定）、ステップＳ１７に進む。
【００７３】
ステップＳ１７では、前層のモルタル層１７の表面の所定エリア（一例として全面）に接着剤１８を塗布する。次のステップＳ１８では、被覆モルタル層１９の接着剤塗布面に、バサルト繊維で製織された第２シート状補強材１４を貼り付ける。第２シート状補強材１４を構成する第２繊維（本例ではバサルト繊維）は、第１シート状補強材２０を構成する第１繊維（本例では炭素繊維）よりも、引張弾性率は低いものの、より高い伸び率を有している。この第２シート状補強材１４の貼り付けにより、被覆モルタル層１９の表面から第２シート状補強材１４の片面（被覆モルタル層１９と対向する裏面）に接着剤１８が転写される。このように第２補強層２２の形成時も、第２シート状補強材１４の片面（裏面）への接着剤１８の塗布が転写により行われる。
【００７４】
そして、ステップＳ１９では、貼付け後のシート状補強材１４の表面に接着剤１８を塗布する。こうしてシート状補強材１４の両面に接着剤１８が塗布される。ここで、Ｓ１７，Ｓ１９において接着剤１８を塗布する方法は、第１補強層２１の形成時と同様に、ローラ塗布法、刷毛で塗布する方法、吹付法、転写法などを使用できる。なお、本実施形態では、Ｓ１２〜Ｓ１４、Ｓ１７〜Ｓ１９により、シート状補強材に接着剤を塗布する接着剤塗布工程が構成される。但し、接着剤塗布工程は、上記の手順に限定されず、例えばモルタル層へ接着剤の塗布を止めて、シート状補強材のモルタル層への貼り付け前に予めシート状補強材の両面に接着剤を塗布し、このシート状補強材をモルタル層の表面に貼り付ける手順でもよい。この場合、接着剤の塗布方法としては、ローラ塗布法、刷毛で塗布する方法、吹付法、転写法の他、シート状補強材を接着剤貯留槽中の接着剤液に浸漬する浸漬塗布法（ディッピング法）などを採用できる。
【００７５】
次のステップＳ２０では、シート状補強材１４の接着剤塗布面に未硬化のモルタルを所定厚さ塗り付け、母材の他の一部の層を構成する被覆モルタル層１９を形成する。なお、本実施形態では、ステップＳ１７の工程が第１母材層形成工程の一例に相当し、ステップＳ１８の工程が補強材貼付工程の一例に相当する。また、ステップＳ１９の工程が第２塗布工程の一例に相当し、ステップＳ２０の工程が第２母材層形成工程の一例に相当する。
【００７６】
図７及び図９に示す例では、第２補強層２２中の強化繊維層１５が複数層（本例では２層）あるので、Ｓ１７〜Ｓ２０の工程を１回（１層形成分）行って、第２補強層２２の施工終了でなければ（Ｓ２１で否定判定）、Ｓ１７〜Ｓ２０の工程を第２補強層２２の施工終了まで繰り返す。こうしてバサルト繊維のメッシュシート１６を含む強化繊維層１５を規定の層数含む第２補強層２２の施工を終えると（Ｓ２１で肯定判定）、ステップＳ２２に進む。なお、第２補強層２２中の強化繊維層１５の層数は、１層あるいは３層以上であってもよい。
【００７７】
ステップＳ２２では、接着剤１８とモルタル層１７，１９とを硬化させる。すなわち、それぞれに必要な硬化時間のうち長い方の時間（養生時間）だけ放置して、接着剤１８とモルタル層１７，１９とを共に硬化させる。このとき、互いに流動性を有する未硬化の接着剤１８と未硬化のモルタル層１７，１９とは、貼り付けや塗り付け（打設）時に互いに接触する状態で押さえ付けられる。このため、接着剤１８とモルタル層１７，１９との界面１８ａには、網目のピッチとほぼ同周期で起伏する図４に示す起伏面と、施工時の貼り付けや塗り付け時に付与された圧力でモルタル中の細骨材１３ａを含む母材粒子の一部が接着剤１８中に入り込んでできた図５に示す微細な凹凸を有する凹凸面とが形成される。そして、この硬化を終えることで、複合構造層１２の施工が終了する。なお、本実施形態では、このステップＳ２２の工程により、母材１３と接着剤１８とを硬化させる硬化工程の一例が構成される。
【００７８】
この第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（８）の効果を同様に得られるうえ、以下の効果も得られる。
（９）バサルト繊維のメッシュシート１６と、バサルト繊維よりも高弾性率である炭素繊維のメッシュシート２３とを使用するので、必要な曲げ強度及び曲げ靱性を得るために必要なシート状補強材１４，２０（メッシュシート１６，２３）の層数（枚数）を減らしたり、同じ層数で必要な曲げ強度及び曲げ靱性を高めたりすることができる。また、シート状補強材１４の層数の低減により繊維１４ａの引き抜けを抑制し易く、コンクリート構造物１０の靱性向上に寄与する。
【００７９】
（１０）使用される複数種の繊維のうち最も引張弾性率の高い第１繊維（本例では炭素繊維）のメッシュシート２３を躯体１１側に配置し、第１繊維（炭素繊維）よりも引張弾性率が低いものの伸び率の高い第２繊維（本例ではバサルト繊維）のメッシュシート１６を躯体１１と反対側の位置に配置した。よって、第１実施形態の構成に比べ、一層高い曲げ強度及び曲げ靱性を有するコンクリート構造物１０を得ることができる。例えば、耐震に対しては、小規模の地震では引張弾性率の高い炭素繊維のメッシュシート２３が有効に効き、中規模の地震では、炭素繊維のメッシュシート２３とバサルト繊維のメッシュシート１６の両方が効き、さらに大規模の地震では、伸び率の高いバサルト繊維のメッシュシート１６が効いてくる。よって、耐震性に優れるコンクリート構造物１０を提供できる。
【００８０】
＜実験＞
次に複合構造体の曲げ強度及び曲げ靱性を評価する実験の詳細を説明する。
複合構造体の一例としてのバサルト繊維複合材（Basalt fiber reinforced plastics）（以下、単に「ＢＦＲＰ」とも称す）のメッシュシート２６の混入によるモルタルの強度及び靱性の向上効果、及びこのモルタルの曲げ挙動を評価した。詳しくは、コンクリート標準示方書におけるコンクリートの曲げ強度試験方法に準拠した寸法、すなわち幅１００ｍｍ×高さ１００ｍｍ×長さ４００ｍｍの供試体を作製し、曲げ試験を実施した。実験パラメータはＢＦＲＰメッシュシートの枚数（０枚、１枚、２枚、３枚、それぞれＣＭ−Ｎ，ＣＭ−Ｂ１，ＣＭ−Ｂ２，ＣＭ−Ｂ３と呼称する。）とエポキシ樹脂の事前塗布による接着の有無（事前塗布を行った供試体をＣＭ−Ｂ３−Ｗと呼称する。）とした。エポキシ樹脂の塗布量は１面当たり２００ｇ／ｍ２とした。さらにＢＦＲＰメッシュシートと炭素繊維複合材（Carbon fiber reinforced plastics）のメッシュシート（ＣＦＲＰメッシュシートと呼称する。）を混入し、エポキシ樹脂の事前塗布による接着を行った供試体を作製した。それぞれの供試体について３体の実験を行った。
【００８１】
ＢＦＲＰメッシュシートは、０°，９０°の方向に１本２００ｔｅｘのバサルト繊維紐を４．２ｍｍの格子間隔で編んだバサルト繊維メッシュシートをエポキシ樹脂で含浸・成形したものである。供試体の幅内にはメッシュシート１枚当たり１４本のＢＦＲＰ棒が混入される。ＣＦＲＰメッシュシートも、バサルト繊維に替えて炭素繊維を使用している点以外の構成はＢＦＲＰメッシュシートと同じである。
【００８２】
ＢＦＲＰメッシュシート２６の詳細寸法を図１０に、各種材料の物性値を表１にそれぞれ示す。図１０に示すように、供試体は、幅１００ｍｍ×高さ１００ｍｍ×長さ４００ｍｍで、その母材であるセメントモルタル２５中には、供試体の底面から２０ｍｍの高さ位置に、幅６０ｍｍ×長さ１００ｍｍのＢＦＲＰメッシュシート２６を、底面と平行に配置する状態で混入している。ＢＦＲＰメッシュシート２６についてはＢＦＲＰ棒（１本）の引張試験を１０本行い、平均値を物性値として採用した。
【００８３】
【表１】
2014168862.tif 000003
また、モルタルの物性については３本のφ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱供試体３体の試験結果を平均した値を採用した。モルタル供試体は、打設後に屋外環境下で湿布養生を行い、２８日間の養生後に２０００ｋＮ加圧試験機により４点曲げ試験を実施した。曲げ強度の状況を図１１に示す。計測機器及び項目は、荷重及び供試体両側面の各載荷点に設置した変位計２７により測定したたわみ（平均値）とした。
【００８４】
（実験結果と考察）
４点曲げ試験の結果より、荷重（曲げ応力）−たわみ曲線を、図１２〜図１５に示す。式（１）より求めた曲げ靱性係数の一覧を図１６に示す。また、曲げ応力は以下の式（２）より算出した。
【００８５】
【数１】
2014168862.tif 000004
【００８６】
【数２】
2014168862.tif 000005
ここで、ｆｂバーは曲げ靱性係数、Ｔbは荷重−たわみ曲線におけるδthまでの面積、δthはスパンの１／１５０のたわみ、ｌはスパン、ｂは破壊断面の幅、そしてｈは破壊断面の高さ、Ｐは荷重である。
【００８７】
ＣＭ−Ｎのケースでは、供試体のスパン中央部に１本のひび割れが発生して２つに割れ、載荷を継続できなくなったが、ＣＭ−Ｂ１のケースでは１本のひび割れ発生後、一時的にひび割れ発生直前における荷重の５０％程度低下するも、その後はやや荷重が増加するひずみ硬化が見られた。また、ＣＭ−Ｎのケースに比べて最大荷重は向上しないが、終局破壊時のたわみは４１０％、曲げ靱性係数は１６１％それぞれ増加した。
【００８８】
さらにＣＭ−Ｂ２，ＣＭ−Ｂ３と補強量が大きいほど、このひずみ硬化がより明確に現れ、ＣＭ−Ｎのケースに比べて最大荷重、終局破壊時のたわみ、曲げ靱性係数のすべてで大幅に増加した。しかし、最大荷重時には、ＢＦＲＰメッシュシート２６が数本ずつ段階的に破断し、その都度荷重低下を伴って早期にすべてのＢＦＲＰメッシュシート２６が破断に至ったため、靱性の向上効果は限定的であった。また、破断後にひび割れ近傍を観察したところ、ＣＭ−Ｂ１及びＣＭ−Ｂ２については剥離や引き抜けは確認できなかったが、ＣＭ−Ｂ３についてはひび割れから両端に向かって５０ｍｍ程度離れた箇所に新たにひび割れが生じ、ＢＦＲＰメッシュシートの引き抜けや段階的な部分破断、かぶりの剥落が生じた。以上から、ＣＭ−Ｂ３のようにある程度補強量が大きいケースでは、ＢＦＲＰメッシュシートの引き抜けやすべりが生じるため、メッシュシートを構成する１４本のＢＦＲＰ棒間に生じる応力が不均一化し、モルタルの曲げ挙動が不安定化することから、ＢＦＲＰメッシュシートの付着確保が重要な課題と考えられた。
【００８９】
そこで、ＢＦＲＰメッシュシート２６の付着確保のため、モルタルの打設前にＢＦＲＰメッシュシート２６の表面にエポキシ樹脂を塗布することにより付着確保を図った。
図１４に示したＣＭ−Ｂ３−ＷとＣＭ−Ｂ３の荷重−たわみ曲線と、図１６に示した曲げ靱性係数より、ＣＭ−Ｂ３−Ｗのケースでは、ＣＭ−Ｂ３のケースに比べて最大荷重は６３％〜１３４％、最大荷重時のたわみは４０％〜２０６％、曲げ靱性係数は３２％〜７８％、それぞれ飛躍的に向上した。
【００９０】
また、図１４に示すように、ＣＭ−Ｂ３のケースでは、最大荷重とＢＦＲＰメッシュシート完全破壊時のたわみが大きくばらついているが、ＣＭ−Ｂ３−Ｗではばらつきがかなり制御されている。よって、モルタルの打設前にＢＦＲＰメッシュシート２６の表面にエポキシ樹脂を塗布することにより、ＢＦＲＰメッシュシート混入モルタルの曲げ耐力及び靱性が飛躍的に向上し、その性能はかなり安定化されることが実験的に明確となった。
【００９１】
また、図１５に示したＣＭ−Ｂ３Ｃ１−Ｗの荷重−たわみ曲線と、図１６に示した曲げ靱性係数のグラフとから、ＣＭ−Ｂ３Ｃ１−Ｗのケースでは、ＣＭ−Ｂ３−Ｗのケースに比べて、最大荷重時のたわみは多少小さくなっているものの、最大荷重、曲げ靱性係数は共に飛躍的に向上した。特に図１６に示すＣＭ−Ｂ３Ｃ１−Ｗのケースでは、６．０Ｎ／ｍｍ２を超える曲げ靱性係数が得られた。また、炭素繊維メッシュシートを加えることで、剛性（一次剛性及び二次剛性）を容易に上げられることが確認できた。
【００９２】
（第３実施形態）
次に図１７及び図１８を用いて第３実施形態を説明する。第３実施形態は、前記第１及び第２実施形態における複合構造層１２中の一番表面側に混入されるシート状補強材をメッシュシートに替え、織物シートとした例である。以下、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、特に異なる部分についてのみ説明する。なお、第２実施形態の構成に対応する符号を括弧内に記す。
【００９３】
図１８に示すように、本実施形態の複合構造層１２は、一番表面側の強化繊維層１５を構成するシート状補強材１４が織物シート２９になっている。織物シート２９は、例えば平織り又は綾織りにより製織されている。図１７及び図１８に示すように、複数層（Ｎ層：一例として３層）のシート状補強材１４（２０）のうち、躯体１１側の（Ｎ−１）層の強化繊維層１５をそれぞれ構成するシート状補強材１４（又は１４，２０）がメッシュシート１６（又は１６，２３）となっている。躯体１１と反対側となる最も表面側に位置する強化繊維層１５を構成するシート状補強材１４が織物シート２９になっている。メッシュシート１６（２３）を配置した強化繊維層１５では、その網目にモルタル又はコンクリートからなる母材１３が入り込み易く、母材１３とシート状補強材１４との間に比較的高い付着力を確保できる。また、一番表面側の強化繊維層１５にメッシュシート１６（２３）の網目に比べ十分小さな織目の織物シート２９を配置しているので、この織物シート２９が内側（躯体側）への空気の透過を抑制する。このため、母材１３であるモルタル又はコンクリートが、空気中の炭酸ガスと反応して徐々に劣化（中性化）する劣化速度を遅くすることができる。
【００９４】
この第３実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（８）及び第２実施形態の（９），（１０）の各効果に加え、以下の効果が得られる。
（１１）複合構造層１２の最表面側の強化繊維層１５を構成するシート状補強材１４を織物シート２９としたので、織物シート２９よりも内側で母材１３が空気中の成分と反応して起こる劣化（例えば中性化）の速度を遅らせることができる。
【００９５】
なお、実施形態は、以下に示す態様でもよい。
・前記各実施形態では、躯体１１の形成後にその表面に複合構造層１２を追加形成する構成としたが、躯体１１を構成するコンクリートの打設時にその表面側の層に複合構造層を形成してもよい。図１９に示すように、複合構造体の一例としてのコンクリート構造物３０は、コンクリートからなる母材１３と、母材１３の表面側（図１９では下側）の部分に形成された複数層の強化繊維層１５とを有している。施工方法は、まずコンクリートを打設して母材１３のベース部３１を形成し、未硬化のベース部３１に接着剤を塗布した後、その接着剤塗布面にシート状補強材１４（２０）を貼り付け、さらにシート状補強材１４（２０）の表面に接着剤を塗布し、その接着剤塗布面に所定厚さのコンクリートを打設して被覆層３３（被覆コンクリート層）を形成する。以後、必要な層数の施工を終えるまで、前層の表面への接着剤塗布、シート状補強材の貼り付け、シート状補強材の表面への接着剤塗布、被覆コンクリート層の形成からなるこれら一連の手順を繰り返す。なお、母材１３はモルタルでもよいし、ベース部３１をコンクリートとし被覆層３３をモルタルとしてもよい。
【００９６】
・第１及び第２実施形態において、複数層のシート状補強材を混入する構成では、それぞれを製織している繊維の材質が異なってもよい。例えばバサルト繊維メッシュシート、ガラス繊維メッシュシート及びアラミド繊維メッシュシートのうち少なくとも２つを使用してもよい。また、第３実施形態において、第２シート状補強材の繊維は、バサルト繊維に替え、ガラス繊維又はアラミド繊維としてもよい。
【００９７】
・複合構造層１２中に、メッシュシートを複数枚含む強化繊維層と、メッシュシートを１枚のみ含む強化繊維層とが混在していてもよい。
・１つのシート状補強材（例えばメッシュシート）を材質の異なる複数種の繊維を混ぜて製織してもよい。例えば炭素繊維とバサルト繊維とを混ぜたメッシュシート、バサルト繊維とアラミド繊維とを混ぜたメッシュシート、バサルト繊維とガラス繊維とを混ぜたメッシュシートを使用してもよい。
【００９８】
・シート状補強材を構成する繊維は、アラミド繊維以外の有機系繊維でもよい。例えばナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維などの有機系繊維を用いることもできる。また、無機系繊維で製織されたシート状補強材と有機系繊維で製織されたシート状補強材とを母材に混入してもよい。
【００９９】
・複合構造体は、母材がモルタルとコンクリートとのうち少なくとも１つからなることに限定されず、母材がモルタル及びコンクリート以外の無機系材料からなる構成でもよい。無機系材料の一例としては、硬化剤を添加した水ガラスなどが挙げられる。さらに母材が有機系材料である有機系複合構造体でもよい。母材が硬化性樹脂などの有機系材料であっても、接着剤を塗布したシート状補強材と母材とを接着剤が未硬化のうちに複合化すれば、母材及び接着剤を共に硬化させることで高強度かつ高靱性の複合構造体が得られる。
【０１００】
・第３実施形態において複数のシート状補強材の配置順序は、網目（織目）のサイズ順に限定されない。例えばシート状補強材を表面側のものより躯体側のものの方が網目（織目）が細かくなる順番に配置したり、網目サイズの順番をランダムにしたりしてもよい。また、引張弾性率の高い材質のシート状補強材を表面側に配置してもよいし、複合構造体の厚さ方向に引張弾性率の順番をランダムにしてもよい。
【０１０１】
・母材に粒子が含まれていなくてもよい。この場合も、シート状補強材の網目や織目の凹凸と同じ周期で起伏する界面（起伏面）を形成でき、この起伏のある界面による一種のアンカー効果によってもシート状補強材と母材１３との付着力は確保される。
【０１０２】
・エポキシ樹脂の塗布量は１面当たり２００ｇ／ｍ２に限定されず、例えば５０〜３００ｇ／ｍ２の範囲内の値としてもよい。
・複合構造体としてプレキャストコンクリート製品に適用してもよい。例えば側溝、管、橋桁、擁壁、杭、建物の一部（柱、梁、壁材）、カルバート、マンホールでもよい。
【０１０３】
前記各実施形態及び変形例から把握される技術思想を以下に記載する。
（イ）前記複合化工程では、前記接着剤が塗布された前記シート状補強材を、当該接着剤が未硬化のまま、無機系又は有機系の硬化性材料を少なくとも一部に含む未硬化の母材中に混入した状態とすることで、当該シート状補強材と当該母材とを複合化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合構造体の施工方法。
【０１０４】
（ロ）前記母材は粒子を含み、前記凹凸状の界面は、当該母材中の粒子の一部が前記硬化性樹脂内に入り込んだ状態で硬化することで当該母材と当該硬化性樹脂との間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の複合構造体。この構成によれば、粒子の一部が硬化性樹脂内に入り込んだ状態で硬化して形成された凹凸状の界面による一種のアンカー効果により、ひび割れ発生後の曲げ応力でシート状補強材の引き抜けが発生し難い。
【０１０５】
（ハ）前記シート状補強材は、メッシュシートであることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一項に記載の複合構造体。この構成によれば、メッシュシートの比較的大きな網目に、塗布した接着剤及び未硬化の母材が含浸し易い。このため、シート状補強材と母材との良好な付着力が確保され、曲げ応力が加わったとき、同一の目付の織物に比べ、繊維の引き抜けが発生しにくく、より高い曲げ強度及びより高い曲げ靱性が得られ易い。
【０１０６】
（ニ）前記母材は、水和反応硬化型の無機系材料からなり、当該無機系材料はモルタルとコンクリートのうちから選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の複合構造体。この構成によれば、モルタルとコンクリートのうちから選択される少なくとも一方を母材とする複合構造体の曲げ強度及び曲げ靱性を高めることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…複合構造体の一例であるコンクリート構造物、１２…複合構造体の一例を構成する複合構造層、１３…母材、１３ａ…細骨材、１４…シート状補強材（第２シート状補強材）、１４ａ…繊維、１５…強化繊維層、１６…メッシュシート、１７…下地モルタル層、１８…接着剤、１８ａ…界面、１９…モルタル層、２０…シート状補強材（第１シート状補強材）、２１…第１補強層、２２…第２補強層、２３…メッシュシート、２９…織物シート、３０…複合構造体の一例であるコンクリート構造物、３１…ベース部、３２…補強層、３３…コンクリート層。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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