(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物のアスファルトが敷設されるコンクリート表面に樹脂を含浸した強化繊維を施工し、含浸した樹脂を硬化することにより強化繊維を固めて繊維強化複合材となした後、その繊維強化複合材上に接着剤を塗布し、砂を散布して接着し、繊維強化繊維複合材の上面に一体化され凹凸を形成する砂の上から溶剤系のアスファルトプライマーを塗布し、その後、繊維強化複合材上にアスファルトを敷設するアスファルト敷設コンクリート構造物の補強方法であって、
接着剤の塗布量が繊維強化複合材の表面積あたり０．１〜５．０ｋｇ／ｍ2であり、砂の平均粒径が１〜１０ｍｍであり、砂の散布量が繊維強化複合材の表面積あたり０．５〜５．０ｋｇ／ｍ2であり、溶剤系のアスファルトプライマーの塗布量が、繊維強化複合材の表面積あたり不揮発分量で０．０２〜１．２ｋｇ／ｍ2であることを特徴とするアスファルト敷設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項２】
接着剤がエポキシ樹脂である請求項１の補強方法。
【請求項３】
強化繊維が、支持体シート上に接着剤層を介して強化繊維を一方向または二方向に配列した強化繊維シートの形態からなり、使用時に樹脂が含浸される請求項１叉は２の補強方法。
【請求項４】
強化繊維が、一方向または二方向に配列した強化繊維に予め樹脂を含浸して半硬化したシート状のプリプレグの形態からなる請求項１、２叉は３の補強方法。
【請求項５】
コンクリート構造物が、上面にアスファルトが敷設される道路橋コンクリート床版である請求項１〜４のいずれかの項に記載の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路橋床版や駐車場スラブ、倉庫スラブなどのアスファルトを付設したコンクリート構造物の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路橋などのコンクリート構造物は半永久構造物であるとされていたが、長期にわたる使用や交通量の増加、自動車積載荷重の増加といった要因により、コンクリート表面の劣化やひび割れがかなり発生し、強度上、問題となっている。そこで、コンクリート構造物を補強することが行なわれ、その１つの方法として、樹脂を含浸した炭素繊維等で補強することが行なわれる。
【０００３】
この補強方法は、コンクリート表面に樹脂を含浸した炭素繊維等の強化繊維を貼り付け、樹脂を硬化して強化繊維を固めることにより、繊維で強化した補強材、つまり繊維強化複合材（ＦＲＰ）となして補強させるものである。これによれば、コンクリート表面に強固に付着した補強材中の強化繊維が、その高い引張強度により引張材として作用して、コンクリート構造物を高い補強効果で補強することができる。
【０００４】
このような補強に使用される強化繊維は、強化繊維を支持体シート上に接着剤層を介して一方向または両方向に配列した、使用時に樹脂を含浸する強化繊維シートの形態、あるいは一方向または両方に配列した強化繊維に予め樹脂を含浸して半硬化した、可撓性シートのプリプレグの形態で用いることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
引張材となる強化繊維でコンクリート構造物を補強する場合、道路橋のコンクリート床版などでは、その中央部に下側に凸となるようなモーメントが発生するので、中央部の補強は下面に樹脂を含浸した強化繊維を貼り付けて補強する。これに対し、床版の張り出し部などでは、中央部とは反対方向のモーメントが発生するので、上面からの補強が必要となる。
【０００６】
この上面からの補強は、コンクリート床版の上に敷設したアスファルトを除去して上面を露出し、上面に樹脂を含浸した強化繊維を貼り付けて硬化し、その後、形成された補強材上にアスファルト敷設して、作業が終了する。
【０００７】
しかしながら、従来は、補強材と敷設したアスファルトとの間に高い付着強度が確保できず、自動車の通過によりアスファルトが移動したりする等の難点があった。
【０００８】
道路橋の床版以外に駐車場のスラブや倉庫のスラブなどにおいても、スラブのコンクリート表面上にアスファルトを敷設して使用することがあるが、このようなアスファルトを敷設するスラブの上面に強化繊維による補強を実施した場合、同様に、強化繊維による補強材とアスファルトとの間に十分な付着強度が得られない問題が生じる。さらには、ビルの屋上などの簡易な防水を目的にアスファルトを敷いたコンクリート床面においても、強化繊維による補強で補強材とアスファルトの付着強度が得られない問題が生じる。
【０００９】
本発明の目的は、道路橋のコンクリート床版など、コンクリート構造物のアスファルトを敷設するコンクリート表面を、強化繊維による補強材により、アスファルトとの間に高い付着強度を確保した状態で補強することを可能としたアスファルト敷設コンクリート構造物の補強方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にかかるアスファルト敷設コンクリート構造物の補強方法にて達成される。要約すれば、本発明は、コンクリート構造物のアスファルトが敷設されるコンクリート表面に樹脂を含浸した強化繊維を施工し、含浸した樹脂を硬化することにより強化繊維を固めて繊維強化複合材となした後、その繊維強化複合材上に接着剤を塗布し、砂を散布して接着し、繊維強化繊維複合材の上面に一体化され凹凸を形成する砂の上から溶剤系のアスファルトプライマーを塗布し、その後、繊維強化複合材上にアスファルトを敷設するアスファルト敷設コンクリート構造物の補強方法であって、
接着剤の塗布量が繊維強化複合材の表面積あたり０．１〜５．０ｋｇ／ｍ2であり、砂の平均粒径が１〜１０ｍｍであり、砂の散布量が繊維強化複合材の表面積あたり０．５〜５．０ｋｇ／ｍ2であり、溶剤系のアスファルトプライマーの塗布量が、繊維強化複合材の表面積あたり不揮発分量で０．０２〜１．２ｋｇ／ｍ2であることを特徴とするアスファルト敷設コンクリート構造物の補強方法である。
【００１１】
本発明によれば、好ましくは、接着剤がエポキシ樹脂である。
【００１２】
また、本発明によれば、強化繊維は、支持体シート上に接着剤層を介して強化繊維を一方向または二方向に配列した強化繊維シートの形態とすることができ、使用時に樹脂が含浸される。さらに、強化繊維を一方向または二方向に配列した強化繊維に予め樹脂を含浸して半硬化したシート状のプリプレグの形態とすることもできる。典型的には、コンクリート構造物は、上面にアスファルトが敷設される道路橋コンクリート床版とされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、コンクリート構造物のアスファルトを敷設するコンクリート表面を繊維強化複合材（ＦＲＰ）で補強し、その後、その補強材上にアスファルト敷設するに際し、補強材の表面に砂による凹凸を付けて、補強材と敷設されるアスファルトの付着強度を高めたことが大きな特徴である。以下、道路橋のコンクリート床版を例にとって、本発明の補強方法を説明する。
【００１４】
図１〜図２は、本発明の補強方法の一実施例における工程を示す図である。本実施例では、一方向強化繊維シートを用いて道路橋のコンクリート床版の上面を補強した。
【００１５】
本実施例で用いた一方向強化繊維シートを図４に示す。この一方向強化繊維シート２０は、ガラスメッシュ等の支持体シート１７上に接着剤層１８を介して、強化繊維１９を一方向に配列してなっている。強化繊維１９としてはガラス繊維、炭素繊維等が用いられるが、炭素繊維が特に好適である。本例では、炭素繊維による一方向強化繊維シート（炭素繊維シート）を使用した。
【００１６】
図１に示すように、まず、道路橋のコンクリート床版２上に敷設（舗装）したアスファルト７を削岩機などにより崩し（同図（ａ））、パワーシャベルなどにより取り除いて、床版２の上面６を露出し（同図（ｂ））、次いで、上面６に付着している油分９を除去するために、ディスクサンダーなどにより上面６をケレン処理する（同図（ｃ））。このケレン処理は、上面６の表面を厚さ０．２ｍｍ以上削るようにすることが好ましい。
【００１７】
このようにケレン処理すると、上面６に凹凸（不陸）ができるので、これに樹脂を含浸した強化繊維シート２０を施工しても、シート２０に糸よれが発生し、十分な補強効果が得られない。そこで、通常は、樹脂モルタルをコテなどで塗って上面６を平に不陸調整し、その後、樹脂を含浸した強化繊維シート２０を貼り付けるが、この不陸調整作業は非常な手間と慎重を要することから、ここでは、図２のようにする。
【００１８】
すなわち、凹凸ができた上面６の不陸調整をせずに、上面６に熱硬化性樹脂１３を流し込む（同（ａ））。次いで、樹脂１３上に一方向強化繊維シート２０を載せ（同図（ｂ））、その端部でドライビット１４を床版２の上面６に打ち込んで、強化繊維シート２０をピンと展張した状態に支持する。そしてその展張状態を保持して強化繊維シート２０に樹脂１３を含浸させると共に、樹脂が含浸された強化繊維シート２０を床版２の上面６に接着して、上面への強化繊維シートの施工が完了する（同図（ｃ））。
【００１９】
上記の熱硬化性樹脂１３としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂を用いることができる。この樹脂１３の粘度は、床版２の上面６への流し込みにより樹脂１３に容易に平な水平面を得るためと、樹脂１３上に載せた強化繊維シート２０への含浸性を高めるためとから、２０℃で５，０００ｃｐｓ以下とすることが好ましい。
【００２０】
また、樹脂１３のダレ止め効果を弱くして、流し込んだ樹脂が上面６の全面に十分に行き渡るようにするために、２０℃におけるチクソトロピックス・インデックスＴＩを３以下とすることが好ましい。さらに、好ましくは、樹脂１３のガラス転移点Ｔｇを６０℃以上とする。これは、道路橋の床版２などでは、夏場に、その上のアスファルトに当たった直射日光により、アスファルトの温度が５０℃以上にもなるので、強化繊維シート２０に含浸した樹脂１３のガラス転移点Ｔｇがこれよりも低いと、安全を見込めば６０℃よりも低いと、強化繊維シートの引張強度が極端に低下し、補強効果が顕著に低減するからである。
【００２１】
上記のようにして、上面６に樹脂を含浸した強化繊維シート２０の施工を行なったら、含浸された樹脂１３を加熱硬化するか、樹脂１３に室温硬化型の熱硬化性樹脂を使用した場合には、展張状態で更に保持、養生し、含浸された樹脂１３を硬化して強化繊維シート２０を固化し、図２（ｄ）に示すように、繊維強化複合材、すなわち補強材２１に形成する。従来であると、その後、この補強材２１上にアスファルト７を再度敷設して、補強もしくは補修作業を完了するが、この方法であると、補強材とアスファルトの付着強度が得られない。
【００２２】
そこで、本発明では、図３（ａ）に示すように、補強材２１上に接着剤２２を塗布し、砂２３を散布して接着し（同図（ｂ））、補強材２１の上面に砂２３による凹凸を形成する。補強材２１上面の凹凸により補強材２１上に敷設するアスファルトとの機械的結合力が増し、またアスファルトとの付着面積が大きくなる。
【００２３】
接着剤２２が硬化して補強材２１の上面に砂２３が一体化したら、砂２３のアスファルトとの馴染みを良くするために、砂２３の上から溶剤系のアスファルトプライマー２４を塗布し（同図（ｃ））、ついで補強材２１の上面にアスファルト７を打設し、敷設すればよい（同図（ｄ））。
【００２４】
上記の接着剤２２としては、砂２３の補強材２１との高い接着を得るために、好ましくはエポキシ樹脂がよい。接着剤２２の塗布量は、補強材２１の表面積当たり０．１〜５．０ｋｇ／ｍ２  程度がよい。接着剤の塗布量が０．１ｋｇ／ｍ２  未満では、補強材２１の表面に対する砂２３の接着力が不十分となり、砂２３が補強材２１の表面から剥れて、補強材２１の上面にアスファルト７との付着強度を十分に確保できない。接着剤２２の塗布量が５．０ｋｇ／ｍ２  を超えると、砂２３が接着剤２２中に埋没して、補強材２１の上面に十分な凹凸が形成されない。
【００２５】
砂２３は、濡れていると接着強度が低下するので乾燥しているほど良いが、加熱乾燥するまでには及ばず、自然乾燥している程度で十分である。砂２３の平均粒径は１〜１０ｍｍ位がよく、平均粒径が１ｍｍ未満では、砂２３による十分大きな凹凸を形成できず、逆に１０ｍｍを超えると、補強材２１と砂２３の一体化が難しくなる。砂２３の散布量は、補強材２１の表面積当たり０．５〜５．０ｋｇ／ｍ２程度が好ましい。砂２３の散布量が０．５ｋｇ／ｍ２未満では、凹凸を十分に多く形成できず、５．０ｋｇ／ｍ２を超えると、未接着の砂が多く生成し、アスファルト７の付着力を確保するのに悪影響を与える。
【００２６】
溶剤系のアスファルトプライマーとしては、クロロプレン系ゴム、アスゴム等を使用できる。このプライマーの塗布量は好ましくは、補強材２１の表面積当たり不揮発分量で０．０２〜１．２ｋｇ／ｍ２  であり、０．０２ｋｇ／ｍ２  未満では補強材２１の上面に接着した砂２３の表面を十分に覆うことができず、敷設したアスファルト７との馴染みが悪くなる。プライマーの塗布量が１．２ｋｇ／ｍ２  を超えると、プライマー層が厚すぎて、アスファルト７の付着強度をかえって低下させることになる。
【００２７】
以上のように補強された道路橋のコンクリート床版２によれば、その上に設けた繊維強化複合材からなる補強材２１の上面に接着剤により一体化した砂２３により凹凸を形成したので、その上に敷設したアスファルト７を機械的結合力および付着面積を大きくして付着でき、補強材２１とアスファルト７との付着強度を十分に確保することができる。従って、自動車の通過によりアスファルト７が移動したりすることがなく、コンクリート床版２を上面から問題なく補強し、補修することができる。
【００２８】
以上の実施例では、道路橋のコンクリート床版２の上面６をケレン処理したので、それによる凹凸の不陸調整作業を省略するために、上面６に樹脂１３を流し込み、その上に強化繊維シート２０を展張状態に載せて、強化繊維シート２０に樹脂を含浸し、施工したが、駐車場や倉庫のコンクリートスラブなどでは、不陸調整せずに強化繊維シート２０を施工することが可能である。
【００２９】
不陸調整を考慮しない施工は、スラブのコンクリート表面に樹脂を塗布し、樹脂を塗布したコンクリート表面に強化繊維シートを貼り付け、押圧して、塗布した樹脂を強化繊維シートに含浸させることにより、または、強化繊維シートに樹脂を含浸してコンクリート表面に貼り付けることにより、もしくは、コンクリート表面に接着剤を塗布し、接着剤を塗布したコンクリート表面に強化繊維シート貼り付け、貼り付けた強化繊維シートに樹脂を塗布し、塗布した樹脂を擦り付けて強化繊維シートに含浸することにより行なう。
【００３０】
また、以上の実施例では、強化繊維シート２０は、炭素繊維の一方向強化繊維シート（炭素繊維シート）としたが、強化繊維はガラス繊維、アラミド繊維など他の繊維でもよい。さらに強化繊維を縦横二方向に配列した強化繊維シートでもよく、また、支持体シートを使用せず、縦横二方向の強化繊維を編んだマット状の強化繊維シートでもよい。さらにまた、強化繊維を一方向または二方向に配列して、予め樹脂を含浸して半硬化したシート状のプリプレグの形態で用いてもよい。
【００３１】
本発明の補強方法は、道路橋のコンクリート床版、駐車場や倉庫などのスラブの補強や補修ばかりでなく、繊維強化複合材による補強材が防水性に優れているので、ビルの屋上などの防水用のアスファルトを敷いたコンクリート床面の補強や補修にも適している。
【００３２】
以下、本発明による試験例について説明する。
【００３３】
厚さ２ｃｍ、縦横７ｃｍの試験用モルタル板（日本テストパネル製）を用意し、図５（ａ）に示すように、そのモルタル３０板の一面に炭素繊維シート３１（東燃（株）製フォルカトウシートＦＴＳ−Ｃ１−２０）を樹脂を含浸して１層に施工し、樹脂の硬化後、炭素繊維シート（繊維強化複合材）３１上に再度、エポキシ系接着剤（東燃（株）製ＦＲレジンＦＲ−Ｅ３Ｐ）を上塗りし、その上から乾燥砂を散布した。接着剤の硬化後、アスファルトプライマー（乳剤）を塗布し、この上にアスファルト３３を打設し、接着試験片とした。
【００３４】
用いた乾燥砂の粒径、散布量、乳剤の種類、塗布量を表１に示す。乾燥砂は６号砂（平均粒径０．５ｍｍ）、４号砂（１．０ｍｍ）、白竜砕石（３ｍｍ）である。プライマーは溶剤系がカチコートＲ（ニチレキ製）、水エマルジョン系がカチオゾール（ニチレキ製）である。
【００３５】
アスファルト３３の打設は、アスファルトプライマーを塗布した炭素繊維シート３１上で、内寸法４ｃｍ×４ｃｍ×４ｃｍの鉄枠３２を用いてアスファルトを厚さ２ｃｍとなるように詰めてから、炭素繊維シート３１を熱プレス上に載せ、鉄枠３２内でアスファルト３３に圧着用鋼板３４を当てて押圧し、熱圧着成型することにより行なった。アスファルト３３の打設に際しては、モルタル片３０、鉄枠３２、アスファルト３３、圧着用鋼板３４のいずれをも、予め１５０℃に熱しておいた。
【００３６】
接着試験片は室温まで冷却したのち１０時間以上放置してから、建築研究所式による接着試験を行なった。図５（ｂ）に示すように、試験片のアスファルト３３の上面に接着試験用鋼製アタッチメント３５を接着して、図示しない引張試験機に取付け、試験機でアタッチメント３５を介してアスファルト３３を上方に引張って、引き剥すことにより接着試験を実施した。
【００３７】
試験片の引張速度は、負荷応力速度１．０ｋｇ／ｃｍ２  ／秒を目標に２〜５ｍｍ／分とした。そのときの試験片の破壊モードを表１に示す。表１において、破壊モードの界面破壊は、試験片が強化繊維シート（繊維強化複合材）３１とアスファルト３５の界面で破壊し、アスファルト破壊はアスファルト３５の内部で破壊することを示す。界面破壊の場合の接着強度は、強化繊維シート３１とアスファルト３５の界面破壊時の強度、アスファルト破壊の場合の接着強度は、アスファルト３５の内部破壊時の強度である。
【００３８】
【表１】
0003586338.tif 000002
【００３９】
表１に示されるように、本発明の条件の範囲外であるＮｏ．３、５、７、８、１１〜１３、１６、２０、２２では、繊維強化複合材とした強化繊維シート３１とアスファルト３５の接着強度が低く、試験片が強化繊維シート３１とアスファルト３５の界面で破壊した。これに対し、本発明の条件を満たすＮｏ．１、２、４、６、９、１０、１４、１５、１７〜１９、２１、２３では、強化繊維シート３１とアスファルト３５の接着強度が高く、試験片がアスファルト３５の内部で破壊しており、強化繊維シート３１とアスファルト３５との間に、モルタルに直接アスファルトを打設したのと同等の付着強度が得られている。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の補強方法によれば、道路橋のコンクリート床版などコンクリート構造物のアスファルトを敷設するコンクリート表面を、強化繊維による補強材により、アスファルトとの間に高い付着強度を確保した状態で補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補強方法の一実施例における工程を示す図である。
【図２】図１の続きを示す工程図である。
【図３】図２の続きを拡大して示す工程図である。
【図４】本発明で使用する一方向強化繊維シートを示す断面図である。
【図５】本発明の試験例における試験片の作成法および接着試験を示す断面図である。
【符号の説明】
２    コンクリート床版
６    上面
７    アスファルト
１３  熱硬化性樹脂
２０  一方向強化繊維シート
２１  補強材（繊維強化複合材）
２２  接着剤
２３  砂
２４  アスファルトプライマー
【図１】
0003586338.tif 000003
【図２】
0003586338.tif 000004
【図３】
0003586338.tif 000005
【図４】
0003586338.tif 000006
【図５】
0003586338.tif 000007