(57)【要約】【課題】  製造条件等を厳密に選択しなくても、優れた耐震補強効果を奏する物性値が安定して得られる耐震工事用ベルト状補強材を提供する。【解決手段】  主としてポリエステル繊維からなる耐震工事用ベルト状補強材であって、ベルト状補強材の長尺方向に配された繊維のうちに、ほぼ直線状に配された繊維を３〜１５重量％含有し、１％歪時の有効ヤング率が４５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、破断強度が４００Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ破断歪が１０％以上であるものとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主としてポリエステル繊維からなる耐震工事用ベルト状補強材であって、
ベルト状補強材の長尺方向に配された繊維のうちに、ほぼ直線状に配された繊維を３〜１５重量％含有し、
１％歪時の有効ヤング率が４５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、破断強度が４００Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ破断歪が１０％以上である
ことを特徴とする耐震工事用ベルト状補強材。
【請求項２】
前記ほぼ直線状に配された繊維が高強度ポリエステル繊維であることを特徴とする、請求項１に記載の耐震工事用ベルト状補強材。
【請求項３】
前記ほぼ直線状に配された繊維が破断伸度２〜７％の高強度繊維であることを特徴とする、請求項１に記載の耐震工事用ベルト状補強材。
【請求項４】
前記高強度繊維が、アラミド繊維、高強力ビニロン繊維、高強力ポリエチレン繊維及びポリフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維からなる群から選択された１種又は２種以上であることを特徴とする、請求項３に記載の耐震工事用ベルト状補強材。
【請求項５】
繊維をベルト状に織成後、樹脂を含浸させ、延伸しながら加熱して前記樹脂を硬化させたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐震工事用ベルト状補強材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート柱や橋脚等の構造物の耐震性を向上させる目的で使用する耐震工事用ベルト状補強材に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート柱や橋脚等の構造物の耐震性を向上させるには、従来、鉄鋼や、炭素繊維等の高強度、高ヤング率糸を目的物に巻き付ける方法が広く用いられている。
【０００３】
しかしこれらの方法には、素材のコストが高いという問題や、保有強度を超える強震に遭い、破損に至ると構造物の全面破壊を引き起こすという問題があった。
【０００４】
上記問題を解決する目的で、強度、ヤング率は従来の素材に劣るが、伸度のある素材を用いたベルト状補強材を用いた施工方法が提案されている（特許文献１等）。この方法によれば、強震により構造物が破壊しても、ベルトが構造物を包み込んだまま、ほぼ元の形状を保持し、全面破壊には至らないという長所がある。また、この方法で使用されている素材は産業用高強度ポリエステルであり、鉄鋼や炭素繊維を用いる場合と比較するとコスト的にも有利である。
【０００５】
しかしながら、このベルト状補強材においては、所望の効果を得るための、ベルト素材となる高強度ポリエステル糸の品質の選択が厳しく、またベルトを作成した後の必須の工程である熱セットの条件も限定され、耐震補強効果の再現が困難であるという問題があった。すなわち、本発明の発明者らが追試を行ったところ、１％歪時の有効ヤング率が４５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、破断強度が４００Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ破断歪が１０％以上であるという基準値に到達することはできなかった。特に、目標とする有効ヤング率の実現は困難であり、原料となるポリエステル糸の種類と熱セット条件とを厳密に選択して組み合わせることが必要であると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−３２４４６４号公報
【特許文献２】特開２００２−３８７２６号公報
【特許文献３】特開２００３−１４７９７３号公報
【特許文献４】特開２００３−２２１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、製造条件等を厳密に選択しなくても所望の耐震補強効果を得るための基準値、特に１％歪時の有効ヤング率を安定して達成できる耐震工事用ベルト状補強材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】
【０００７】
本発明の発明者らは、上記ベルト状補強材の製造においてほぼ直線状に配された繊維を少量含有させることで、充分な耐震補強効果を奏する物性が比較的容易に得られることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００８】
本発明の耐震工事用ベルト状補強材（以下、単に「ベルト状補強材」ともいう）は、上記の課題を解決するために、主としてポリエステル繊維からなる耐震工事用ベルト状補強材であって、ベルト状補強材の長尺方向に配された繊維のうちに、ほぼ直線状に配された繊維（以下、これを「ストレート繊維」という場合がある）を３〜１５重量％含有し、１％歪時の有効ヤング率が４５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、破断強度が４００Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ破断歪が１０％以上であるものとする（請求項１）。
【０００９】
上記において、ほぼ直線状に配された繊維としては、高強度ポリエステル繊維又は破断伸度２〜７％の高強度繊維を好適に用いることができる（請求項２，３）。破断伸度２〜７％の高強度繊維としては、アラミド繊維、高強力ビニロン繊維、高強力ポリエチレン繊維及びポリフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維からなる群から選択された１種又は２種以上を用いることができる（請求項４）。
【００１０】
上記ベルト状補強材は、繊維をベルト状に織成後、樹脂を含浸させ、延伸しながら加熱して前記樹脂を硬化させたものであることが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ポリエステル繊維中に一定量のストレート繊維を含有させることにより、１％歪時の有効ヤング率、破断強度、破断歪みの全てにおいて基準値を満たす耐震工事用ベルト状補強材が得られ、これにより所望の耐震補強効果を得ることが可能となる。特に、従来技術では達成困難であった、１％という極めて低い領域でのヤング率を比較的容易に向上させることができる。
【００１２】
ストレート繊維として、高強度ポリエステル繊維を用いた場合、比較的安価で所望の物性を有する補強材が得られ、一方、アラミド繊維、高強力ビニロン繊維等の破断伸度２〜７％の高強度繊維を用いた場合、比較的少ない含有量で優れた物性を有する補強材が得られる。
【００１３】
また、繊維を織成後に、樹脂を含浸させ、延伸しながら加熱して前記樹脂を硬化させること（以下、これを「熱セット」という場合がある）により、上記基準値の達成がより容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図を用いて本発明を説明するが、本発明のベルト状補強材は、図に示した構成、組織又は形状を有するものに限定されるわけではない。
【００１５】
図１，２は本発明のベルト状補強材の織組織の例を示す図であり、図１は長尺方向の縦断面を示し、図２は幅方向の縦断面を示す。これらの図において、符号１は経糸、２は緯糸、３はストレート繊維の集合体（糸）を示すが、経糸及び緯糸は断面に現れる全てを示したものではなく、要部のみを示している。
【００１６】
これらの図に示すように、経糸１はベルト状補強材の長尺方向にほぼ波形状に配され、ベルト状補強材の幅方向にほぼ波形状に配された緯糸２によって固定されている。このような織組織は既存の織物にも見られるものである。しかし、本発明のベルト状補強材においては、その長尺方向に、上記経糸１とは別に、ほぼ直線状のストレート繊維３が配されている。ストレート繊維３の織り込み方は特に限定されないが、後述する分量（３〜１５重量％）のストレート繊維を、図２に示すように補強材の幅に応じた本数の集合体（糸）として織り込むのが好ましい。織り込まれたストレート繊維３は、図２には示されていないが、実際には多数の経糸１に取り囲まれて固定されている。
【００１７】
本発明のベルト状補強材は、上記のような織組織を有することにより、有効ヤング率、破断強度、及び破断歪みの全てが基準値を満たすものとなり、特に長尺方向にほぼ直線状に配されたストレート繊維が、有効ヤング率の向上に寄与する。
【００１８】
本発明のベルト状補強材に使用するポリエステル繊維は、特に限定されず、従来から使用されている産業資材用ポリエステル繊維を適宜使用できる。産業資材用ポリエステル繊維とは衣料用以外の用途に用いられる、概ね強度１０００Ｎ／ｍｍ２以上、１％歪時のヤング率が１００００Ｎ／ｍｍ２以上、破断伸度１０〜２０％程度の高強力ポリエステル繊維であり、例としてユニチカ（株）製ポリエスターＥ２２３が挙げられる。
【００１９】
また、ストレート繊維としては、ベルト状補強材の他の部分を構成するのと同じ上記高強力ポリエステル繊維又は破断伸度２〜７％の高強度繊維を使用することができ、１種類の繊維を用いてより安価で補強材を製造できるという点からは高強力ポリエステル繊維が好ましく、比較的少量の含有量で上記基準値の達成が可能であるという点からは破断伸度２〜７％の高強度繊維が好ましい。
【００２０】
破断伸度２〜７％の高強度繊維とは、アラミド繊維（例えば帝人テクノプロダクツ（株）製テクノーラ（登録商標））、高強力ビニロン繊維（例えばユニチカ（株）製スーパービニロン）、高強力ポリエチレン繊維（例えば東洋紡績（株）ダイニーマ（登録商標））及びポリフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（例えば旭化成（株）製ザイロン（登録商標））等の、概ね強度２０００Ｎ／ｍｍ２以上の繊維であり、従来、各種補強用として市販されている繊維を利用することができる。中でも、ゲル紡糸等により得られる、アラミド繊維や高強力ビニロン繊維が好適に用いられる。これら高強度繊維は１％歪時のヤング率が２００００Ｎ／ｍｍ２以上であることが望ましい。
【００２１】
上記ストレート繊維は、２種以上を併用することもできる。
【００２２】
上記ストレート繊維の含有量は、長尺方向に配された全繊維量中３〜１５重量％であることが好ましい。３重量％未満では所望の物性を有するベルト状補強材が得られない。１５重量％を超えても特に問題が生じるわけではないが、コスト上昇に比例した物性の向上が得られない傾向があり、物性とコストのバランスを重視すると１０重量％以下がより好ましい。
【００２３】
本発明のベルト状補強材の寸法は、強度の確保や使用の利便性の点から、厚さ約２〜６ｍｍ、幅約２５〜１２０ｍｍであることが好ましい。
【００２４】
上記のような構造を有するベルト状補強材は、ニードル織機（ヤコブミューラー、富永製作所等）を用いて製造することができる。
【００２５】
織成後は、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂等の樹脂を用い、熱セットするのが好ましい。熱セットにより有効ヤング率のさらなる向上を図ることができる。好ましい熱セットの方法及び条件は樹脂の種類等によっても異なるが、通常は樹脂に含浸させた後、２〜１０％の延伸（ストレッチ）をかけながら加熱すればよく、加熱条件の目安は１２０〜２００℃で５〜２０分間程度である。
【００２６】
本発明のベルト状補強材は、上記構成により、１％歪時の有効ヤング率が４５００Ｎ／ｍｍ２以上であり、破断強度が４００Ｎ／ｍｍ２以上であり、かつ破断歪が１０％以上であるという基準値を満たすものとなる。より好ましくは、４回測定して平均値（ｍ）及び母集団標準偏差（σ）を求め、（ｍ−３σ）がこれらの基準値を満たすものとする。この基準値を満たすベルト状補強材は、所望の耐震補強効果を安定して奏するものとなる。
【００２７】
本発明のベルト状補強材は、従来のベルト状補強材と同様、コンクリート柱や橋脚等の構造物に巻き付けて接着させて使用する。より具体的には、上記のような構造物にポリウレタン系等の弾力性を有する接着剤を塗布して、本発明のベルト状補強材を隙間が生じないように巻き付け、乾燥させればよい。これにより、仮に地震によって構造物を形成するコンクリートがベルト状補強材の内部で破壊されても、構造物の形状はほぼ保持され、構造物の倒壊を免れることができる耐震補強効果を得ることが可能となる。
【実施例】
【００２８】
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２９】
［実施例１〜５、比較例１，２］
ポリエステル繊維としてユニチカ（株）製ポリエスターＥ２２３（破断伸度１３％、１％歪時の有効ヤング率１３０００Ｎ／ｍｍ２）、アラミド繊維として帝人テクノプロダクツ（株）製テクノーラ（登録商標）（破断伸度４．６％、１％歪時の有効ヤング率７３０００Ｎ／ｍｍ２）、高強力ビニロン繊維としてユニチカ（株）製スーパービニロン（破断伸度６．０％、１％歪時の有効ヤング率２１０００Ｎ／ｍｍ２）を用い、幅５０ｍｍ、厚さ４ｍｍのベルト状補強材を製造した。
【００３０】
実施例１〜５のものは、図１に示したように、波状の経糸と緯糸が組み合わされ、かつストレート繊維が直線状に織り込まれた織組織を有するものとした。ストレート繊維としては、実施例１，２ではビニロン繊維、実施例３，４ではアラミド繊維、実施例５ではポリエステル繊維を用いた。また、いずれも樹脂としてバイエル社製ウレタン樹脂を用い、温度１８０℃、１５分間（処理速度２．３ｍ／分）の条件で熱セットを行った。
【００３１】
また、比較例１，２のものは、ストレート繊維を有さない織組織を有するものとしたが、比較例１のものは熱セットを行わず、比較例２のものは実施例と同じ条件で熱セットを行った。
【００３２】
これらのベルト状補強材につき、１％歪時の有効ヤング率、破断強度、破断歪みを測定した。測定は、ＪＩＳ  Ｌ  １０９６、ラベルドストラップ法により、引張速度５０〜１５０ｍｍ／ｍｉｎ、試験片幅５０ｍｍ、標線間隔１０００ｍｍ、初荷重２００Ｎで行った。測定は各試料につき４回行い、４回の測定値から平均値（ｍ）及び母集団標準偏差（σ）を求め、（ｍ−３σ）を結果として表１に示した。
【００３３】
【表１】
2006219858.tif 000003
【００３４】
表１に示されたように、ストレート繊維を含有する実施例のベルト状補強材は、いずれも１％歪時の有効ヤング率、破断強度、破断歪共に基準値を満たした。これに対し、比較例１のものは有効ヤング率及び破断歪が基準値を満たさず、特に有効ヤング率が著しく劣っていた。比較例２のものは、熱セットの効果により、有効ヤング率、破断歪共に比較例１のものよりは向上していたが、なお、基準値を満たすには至らなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の耐震工事用ベルト状補強材は、コンクリート柱や橋脚等の各種構造物の補強に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のベルト状補強材の織組織の例を示す、長尺方向の模式断面図である。
【図２】同上の幅方向の模式断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ａ……ベルト状補強材
１……経糸
２……緯糸
３……ストレート繊維
【図１】
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【図２】
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