(57)【要約】【課題】建設分野における連続繊維シートを用いた補修補強工法において、簡易に継ぎ手施工が可能となるうえ、工事作業者の技量による継ぎ手強度のばらつきを抑制させて継げ手強度の安定性を向上させる連続繊維シート同士の継ぎ手方法を提供する。【解決手段】構造物の補修補強で用いる現場含浸型の連続繊維シートの継ぎ手方法であって、含浸樹脂硬化前の第１の連続繊維シートの継ぎ手位置の表面に帯状シートを設置し、該帯状シートを除去して該表面に凸凹を形成した後、該表面に第２の連続繊維シートを貼り付けることを特徴とする連続繊維シートの継ぎ手方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の補修補強で用いる現場含浸型の連続繊維シートの継ぎ手方法であって、含浸樹脂硬化前の第１の連続繊維シートの継ぎ手位置の表面に帯状シートを設置し、該帯状シートを除去して該表面に凸凹を形成した後、該表面に第２の連続繊維シートを貼り付けることを特徴とする連続繊維シートの継ぎ手方法。
【請求項２】
第１の連続繊維シートの含浸樹脂硬化後に、前記帯状シートを除去することを特徴とする請求項１に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
【請求項３】
前記帯状シートが、繊維系シートまたはフィルム系シートであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
【請求項４】
前記繊維系シートが、０．５〜５ｍｍ間隔で形成されるメッシュ状であることを特徴とする請求項３に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
【請求項５】
前記フィルム系シートの少なくとも片側の表面にエンボス加工が施されていることを特徴とする請求項３に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、劣化した建設物の補修補強工法として用いられる連続繊維シート同士を接合する継ぎ手方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設分野において、ひび割れ、経年劣化や用途変更等によって耐荷重不適合になった構造物の補修補強工法として、主に繊維量が２００〜４００ｇ／ｍ２となる連続繊維シートに、現場にて樹脂を含浸・硬化させて、補強構造物に接着させる工法が用いられてきた。この際、連続繊維シートによる補強では、一般的に連続繊維シートの端部同士を重ね合わせた継ぎ手接合が用いられていた。近年、補強工程の短縮化や樹脂使用量を減らすために、連続繊維シートの繊維量が４５０ｇ／ｍ２以上を越す高目付の連続繊維シートが採用されてきている。
【０００３】
しかし、高目付の連続繊維シートは厚みが厚いため、継ぎ手接合をする場合、従来の連続繊維シート以上に段差が生じる。連続繊維シートに応力が発生すると、この段差によって継手部分にモーメントが発生し、そして継手部にピーリング力（垂直方向に向かう引き剥がし力）が発生し、通常より低い応力で継手部に剥離が生じることが課題となっていた。
【０００４】
さらに、継ぎ手部分の強度低下に問題があることに加えて、現場施工のために、樹脂量が増えるにつれて、継手部分の連続繊維シート間の厚みが厚み方向、面内方向ともに均等になりにくくなり、結果継ぎ手強度のばらつきが大きくなることも課題となっていた。
【０００５】
現場含浸型の連続繊維シート同士の接合に関する技術として、非特許文献１に記載があるように、継手部分に白化現象が生じた場合に、継ぎ手部の表面にサンドペーパー等を用いて粗面化し、下層の連続繊維シート層に接着する方法が提案されている。
【０００６】
その他、建設分野以外の継手部分の接着部分の接着力を向上させる方法として、表面処理に関する従来技術が提案されている。ＦＲＰ材料同士を接合する際に接合部の接着力を向上させる方法としては、例えば特許文献１に記載があるようにＦＲＰの接合面をコロナ処理とレザー照射を同時に行う方法や、特許文献２に記載があるように成形材中に散布した水溶性フィラーを水処理することで除去し粗面化する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開１９９３−２２０４４４号公報
【特許文献２】特開２０１２―１９７３５８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】連続繊維施工管理士及び施工士のための連続繊維補強工法の研修会用テキスト（一般社団法人繊維補修補強協会）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、非特許文献１に開示された技術は、従来から使われている技術ではあるものの、継ぎ手箇所が点在したり、継ぎ手範囲が広域にわたる場合には、目粗し処理に手間がかかることに加え、施工者の技量における差が発生しやすい。さらにサンドペーパーをかけすぎると連続繊維シートを傷つけてしまうということが懸念される。
【００１０】
また、特許文献１については、電気エネルギーと光エネルギーを用いた表面処理のため大掛かりな装置が必要であり、かつ厳密に管理された環境下での処理となる為、本発明で実施しようとするような多様な環境下での施工現場での適用は困難となる。
【００１１】
さらに、特許文献２については、水溶性フィラーの塗布が必要なうえ、該フィラーを水で溶かすことになるが、ここで使用した水が継ぎ手表面に残る可能性が高く、安定した継ぎ手強度の確保が難しい。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、建設分野における連続繊維シートを用いた補修補強工法において、継手強度が向上し、簡易に継ぎ手施工が可能となるうえ、工事作業者の技量による継ぎ手強度ばらつきを抑える連続繊維シート同士の継ぎ手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】
【００１３】
（１）構造物の補修補強で用いる現場含浸型の連続繊維シートの継ぎ手方法であって、含浸樹脂硬化前の第１の連続繊維シートの継ぎ手位置の表面に、帯状シートを設置し、該帯状シートを除去して該表面に凸凹を形成した後、該表面に第２の連続繊維シートを貼り付けることを特徴とする連続繊維シートの継ぎ手方法。
（２）第１の連続繊維シートの含浸樹脂硬化後に、前記帯状シートを除去することを特徴とする（１）に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
（３）前記帯状シートが、繊維系シートまたはフィルム系シートであることを特徴とする（１）または（２）に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
（４）前記繊維系シートが、０．５〜５ｍｍ間隔で形成されるメッシュ状であることを特徴とす（３）に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
（５）前記フィルム系シートの少なくとも片側の表面にエンボス加工が施されていることを特徴とする（３）に記載の連続繊維シートの継ぎ手方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、建設分野における連続繊維シートを用いた補修補強工法において、簡易に継ぎ手施工が可能となる。さらに、工事作業者の技量による継ぎ手強度のばらつきを抑制させて継ぎ手強度の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るコンクリート構造物の表面に補強した連続繊維シートの継手方法を形成する工程を示す模式図である。
【図２】本発明の継ぎ手方法を用いた継手部分の拡大縦断面図である。
【図３】帯状シートのメッシュ形状の模式図である。
【図４】試験体の形状を示す模式図である。
【図５】試験体１（ＵＴ−Ｎｏ）の継ぎ手部分の断観察写真である。
【図６】試験体２（ＵＴ−ＰＰ）の継ぎ手部分の断観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態である連続繊維シートの継ぎ手方法について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、コンクリート構造物の表面に補強した連続繊維シートの継手方法を形成する工程を示したものである。以下、本発明の継手方法を形成する工程について順に説明する。
【００１８】
はじめに工程１として、コンクリート構造物９に、接着強度を向上させるために下地に付着している油、塵埃、カスなどの汚れを除去し、その上に、下地処理材１０として、プライマー、次いで不陸調整材の順番で塗布する。このとき、プライマーまたは不陸調整材はＦＲＰを形成する含浸樹脂と同種の樹脂を用いることが好ましい。
【００１９】
次に工程２として、第１の連続繊維シート２に下塗り含浸樹脂１を塗布する。塗布量は設置する第１の連続繊維シート２の目付量に応じて決定するが、例えば高目付の炭素繊維シート６００ｇ／ｍ２の場合、４００ｇ／ｍ２〜８００ｇ／ｍ２の含浸樹脂が必要となる。第１の下塗り含浸樹脂１の樹脂量は、炭素繊維シートの目付に応じて変化するものの、４００ｇ／ｍ２未満では炭素繊維シート内へ十分に樹脂が含浸しなくなり所定の強度等が発揮しないおそれがあり、また８００ｇ／ｍ２を超えると、第１の下塗り含浸樹脂１自身の厚みが増し、樹脂ダレや樹脂ムラ等の施工上の問題が発生するため、十分な補強効果が発現できなくなるおそれがある。
【００２０】
本発明に用いる第１の連続繊維シートの材料２としては、種々の強化繊維が使用可能である。例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキソゾール（ＰＢＯ）繊維及び高強度ポリエステル繊維からなる群から、少なくとも一種の連続繊維を用いることが出来る。中でも引張弾性係数が１００ＧＰａ〜８００ＧＰａの範囲となる炭素繊維を使用すると、より効率的に剛性を向上させることができ、補強効果が発揮されやすいため好ましい。また、炭素繊維シートを用いる場合、目付は４５０〜９００ｇ／ｍ２の高目付が好ましく、５００〜７５０ｇ／ｍ２がより好ましい。目付が高くなると、単位面積あたりの連続繊維量が増え、補強効果を発現でき、工期短縮を実現することができる。一方で、目付が高くなりすぎると、繊維間に樹脂が含浸しにくくなり、未含浸により強度等が十分に発現できなくなる等のおそれが生じる。
【００２１】
含浸樹脂としては、合成樹脂系の接着剤を用いることが好ましい。例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ビニエステル系樹脂、フェノール系樹脂および不飽和ポリエステル系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種の樹脂を用いることが出来るが、耐久性および連続繊維シートの強度発揮特性および安定性を考慮すると、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂を用いることがより好ましい。
【００２２】
次に工程３として、第１の連続繊維シート２を、工程１で前処理したコンクリート構造物９の表面に貼り付ける。第１の連続繊維シート２を貼り付けた後、第１の連続繊維シート２の隙間から第１の下塗り含浸樹脂１が染み出てくるが、軽く触れた程度では第１の連続繊維シート２がずれない程度に硬化するまで放置する。
【００２３】
その後、含浸ローラーや脱泡ローラーを用いて、第１の連続繊維シート２を構成する繊維束に内存する空気をしごいて押し出す。
【００２４】
次に工程４として、工程２で含浸した第１の連続繊維シート２の上部に、第１の上塗り含浸樹脂３を塗布し、再度含浸作業を行う。塗布量は設置する第１の連続繊維シート２の目付量に応じて決定するが、例えば高目付け炭素繊維シート６００ｇ／ｍ２の場合、２００ｇ／ｍ２〜４００ｇ／ｍ２の含浸樹脂が必要となる。上塗り含浸樹脂の場合、下塗り含浸樹脂で連続繊維シート内に樹脂が内存した状態で表面へ塗布するため、下塗り含浸樹脂に比べ樹脂量が少なく、後述するように継手部分の段差に生じるモーメントを減少させたりして、連続繊維シートによる補強効果を十分に発現させるようにすることが好ましい。
【００２５】
次に工程５として、第１の上塗り含浸樹脂３が硬化する前の第１の連続繊維シート２の継ぎ手位置の表面に、帯状シート５を設置する。帯状シート５については、繊維系シートもしくはフィルム系シートを用いることができる。
【００２６】
繊維系シートは、０．５〜５ｍｍ間隔で形成されるメッシュ状であることが好ましい。より好ましくは０．７５〜３ｍｍである。メッシュの形状は図３に示す三角形形状や四角形形状が考えられるが、継ぎ手部にできる凹凸を等間隔に配置でき、かつ均一の厚みで余分な樹脂を取り除ける形状であれば、五角形以上の多角形でもよい。メッシュを構成する繊維径は、０．０１〜０．１ｍｍが好ましい。より好ましくは０．０２５〜０．０７５ｍｍである。また、上塗り含浸樹脂３から容易に剥離しやすくできるように、繊維系シートはピールプライ材であることが好ましい。ピールプライ材の基材としては、ナイロン織物、ポリエステル織物が好ましく、該基材にシリコーン樹脂や酸成分を１〜１０％含有する酸変性ポリオレフィン樹脂と、前記酸変性ポリオレフィレン樹脂１００質量部に対して１〜５０質量部の架橋剤と含有されている樹脂でコーティングされたものがより好ましい。
【００２７】
またフィルム系シートについては、少なくとも片面がエンボス加工されたもので、そのエンボス形状は球状、三角錐、四角錐や多角形円筒の形状を示しており、かつその大きさは、０．１〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。フィルム系シートの基材としてはポリエステルやポリプロピレンが好ましく、該基材の表面をシリコンコーティングもしくは離形剤を塗布することで合成樹脂と接着しにくくしたものが好ましい。
【００２８】
さらに、上述した帯状シート５は、曲率半径が１００ｍｍ程度に湾曲させても塑性変形しない柔軟性を有することが好ましい。補強するコンクリート構造物が曲面形状を有する場合にも、好適に適用させることができる。
【００２９】
本発明は、上述したように継手部分を、帯状シート５を使って表面処理することで溝部４が形成されることにより、接着面積を増やすことができる。さらに、高目付の連続繊維シートを用いることで含浸樹脂の目付も大きくなり、塗布した含浸樹脂の厚みが厚くなったとしても、第１の上塗り含浸樹脂３の余剰樹脂を除去でき、継手部分の厚みを薄く、均一化できるため、継手部分の段差に生じるモーメントを減少させることができ、結果として継手強度を向上させることが可能となる。また、溝部４は、容易に剥離可能な繊維系シートもしくはエンボス加工されたフィルム系シートで形成できるため、作業者の技量によるバラツキを抑えることができるほか、第１の連続繊維シート２を傷つけることなく表面処理を行うことができるとともに、サンドペーパー等を用いた従来の表面処理方法に比べて施工期間を短縮することが可能となる。さらに第１の連続繊維シート２の継手部分に帯状シート５を配置することで、継手部分の位置を可視化でき、施工ミスを低減することができる。
【００３０】
次に工程６として、帯状シート５を除去して表面に溝部４（凸凹）を形成する。このとき、帯状シート５を除去するタイミングとしては、第１の上塗り含浸樹脂３が未硬化でも実施することが可能であるが、溝部４の形状を明確に保つために、工程６が終了後１２〜２４時間以上経過した後に、第１の連続繊維シート２の第１の上塗り含浸樹脂３が初期硬化状況（軽く爪を立てても爪跡が残らない程度）のタイミングとすることが望ましい。その後、第１の下塗り樹脂１および第１の上塗り樹脂３がともに十分硬化した時点で、第１のＦＲＰ１００が形成される。
【００３１】
最後に工程７として、第１のＦＲＰ１００を形成した手順と同じ手順で、第２の含浸樹脂（下塗り）６、第２の連続繊維シート８、第２の含浸樹脂（上塗り）７を用いて、第２のＦＲＰ２００を形成する。なお、さらにＦＲＰを継ぎ足す場合には、工程１〜工程６を繰り返すことで各ＦＲＰに継ぎ手部を形成し、さらに次のＦＲＰを形成して、必要な長さのＦＲＰ製補強材を設けることができる。
【００３２】
本発明により得られた継手部分の拡大縦断面図を図２に示す。第１の連続繊維シート２と第１の含浸樹脂（下塗り）１、第１の含浸樹脂（上塗り）３からなる第１のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）１００の継ぎ手部に連続した凹凸からなる溝部４を形成し、第２の連続繊維シート８と第２の含浸樹脂（下塗り）６、第２の含浸樹脂（上塗り）７からなる第２のＦＲＰ２００が接合されている。このように溝部４をあらかじめ設けておくことで、次のＦＲＰを形成する箇所が明確になるとともに、接着面積が増大することで含浸樹脂同士が強固に接着でき、継ぎ手部分からの剥離等も発生しにくくなる。また、一部が剥離し連続繊維シート同士に未接着部分が生じたとしても、剥離してない箇所が強固に接着できているため、コンクリート構造物の補強効果を低減させる影響を減らすことができる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の連続繊維シートの継ぎ手方法について、実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は本実施例によって何ら制限されるものではない。
【００３４】
（１）継ぎ手試験体
継ぎ手試験体に用いた炭素繊維シートは、東レ（株）製“トレカ（登録商標）”クロスＵＴ７０−６０Ｇ（カタログ値：ＣＦ目付量６００ｇ／ｍ２、引張強度３４００ＭＰａ以上、弾性率２４５ＧＰａ）である。ＦＲＰを形成する含浸樹脂は、東邦アーステック（株）製含浸樹脂ＣＦ−５Ｐを用いた。また、継ぎ手部に用いる帯状シートは、繊維系シートとし、ＲＩＣＨＭＯＮＤ（株）製Ｂ−４４４４を用いた。
【００３５】
（２）試験体作成方法
始めに離型フィルム（泉（株）製離型ＰＥＴフィルム：１２５−ＳＰ１０８０）上に含浸樹脂を６００ｇ／ｍ２を下塗りし、その上に第１の連続繊維シートを置き、繊維軸の直線性を保ちながら含浸樹脂を含浸させ、脱泡させた。更に、第１の連続繊維シートの上部に、第１の上塗り含浸樹脂を６００ｇ／ｍ２塗布し、再度含浸作業を行った。
【００３６】
その後、試験体１「ＵＴ−Ｎｏ」については、含浸樹脂が未硬化の状態で、第１の連続繊維シートと第２の連続繊維シートの継ぎ手部分にあたる幅１０ｃｍに、帯状シートを設置した。帯状シート設置後、２４時間養生し、含浸樹脂が硬化しことを確認した後に、帯状シートを除去し、第１の連続繊維シートの継ぎ手部表面に渡って溝部を作成した。試験体２「ＵＴ−ＰＰ」については、第1の連続繊維シートと第２の連続繊維シートの継ぎ手部に帯状シートを設置せず、そのままの状態で２４時養生を実施した。
【００３７】
作製した第１のＦＲＰ（「ＵＴ−Ｎｏ」、「ＵＴ−ＰＰ」）と１００ｍｍラップさせるよう、第２のＦＲＰシートを形成した。第２のＦＲＰの成形方法としては、第１の連続繊維シートを形成した手順と同じ手順で、含浸樹脂を下塗りし、第２の連続繊維シートを設置した後、含浸樹脂を上塗りする順に実施した。
【００３８】
第２のＦＲＰの含浸作業終了後、１週間養生した後に、第２のＦＲＰが硬化していることを確認し、ガラス繊維強化プラスチック製の引張試験用タブをエポキシ系接着剤を用いて貼り付けた。その後、ダイヤモンドカッターを用いて、幅１２．５ｍｍ±２．５ｍｍ、長さ２００ｍｍ以上に切り出し、図４に示す形状の短冊状の継ぎ手試験片を作成した。
【００３９】
（３）試験方法
継ぎ手強度は、土木学会コンクリート標準示方書基準編に記載の「連続繊維シートの継手試験方法ＪＳＣＥ−Ｅ５４２−２００７」に基づいて試験を実施した。具体的には、使用した試験機は、静的力学試験機インストロン（最大荷重５００ｋＮ）を用いて、継ぎ手試験片の両端を静的力学試験機のチャック部に取り付け、引張試験を実施した。試験中は、載荷速度２ｍｍ／分の条件で載荷重を増加させ、継ぎ手試験片が破壊するまで載荷した。
【００４０】
（４）試験結果
継ぎ手試験結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１の通り、本発明で示す繊維系シートを継ぎ手部作業に用いることによって、継ぎ手強度が向上することを確認できた。また、継ぎ手強度のばらつきについても約１／４抑制することができ、安定した継ぎ手強度を発揮する効果を確認できた。また、統計処理の結果、９９．６％信頼度での継ぎ手強度は、明らかに向上することも確認できた。
【００４３】
図５に、ＵＴ−Ｎｏの継ぎ手部分の断面観察写真を、図６に、ＵＴ−ＰＰの断面観察写真をそれぞれ示す。これらの断面観察写真から、ＵＴ−Ｎｏに比べ、ＵＴ−ＰＰは第１のＦＲＰと第２のＦＲＰの境目の凹凸が細かく一様にすることができた。つまり、細かく一定間隔に形成され溝部が付着面積を増やしていると共に、継ぎ手面が繊維配列方向に水平かつ均一化できていることによって、継ぎ手強度の向上、安定した継ぎ手強度が得られた。
【符号の説明】
【００４４】
１  第１の含浸樹脂（下塗り）
２  第１の連続繊維シート
３  第１の含浸樹脂（上塗り）
４  溝部
５  帯状シート
６  第２の含浸樹脂（下塗り）
７  第２の含浸樹脂（上塗り）
８  第２の連続繊維シート
９  コンクリート構造物
１０  下地処理材
１００  第１のＦＲＰ
２００  第２のＦＲＰ
【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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