(57)【要約】【課題】煙突外表面温度が８０℃といった高温の鋼製煙突の補強にも有効に適用することができ、しかも、従来工法では必要とされた溶接作業等による補強工事を必要とせず、補強工事の簡素化による工期の短縮及び補強コストの低減を図ることのできる鋼製煙突の補強方法を提供する。【解決手段】鋼製煙突の筒身１００の外表面上に強化繊維を含む繊維シート１を接着剤１０５で接着して一体化する鋼製煙突の補強方法において、接着剤は、ガラス転移点温度が８０℃以上、粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓである。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製煙突の筒身の外表面上に強化繊維を含む繊維シートを接着剤で接着して一体化する鋼製煙突の補強方法において、
前記接着剤は、
ガラス転移点温度が８０℃以上、
粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓ、
であることを特徴とする鋼製煙突の補強方法。
【請求項２】
前記接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又は、光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項３】
前記繊維シートを前記筒身の外表面上に接着する前に、前記前記筒身の表面を下地処理するか、及び／又は、プライマーを塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項４】
前記筒身の外表面上にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して硬化させ弾性層を形成し、次いで、前記弾性層が形成された前記筒身の外表面に前記繊維シートを前記接着剤にて接着することを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項５】
前記ポリウレア樹脂パテ剤は、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ２以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ２以上５００Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項４に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項６】
前記弾性層を前記筒身の外表面上に塗布する前に、前記筒身の表面を下地処理するか、及び／又は、プライマーを塗布することを特徴とする請求項４又は５に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項７】
前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維を互いに線材固定材にて固定した繊維シートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項８】
前記繊維シートは、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維シートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項９】
前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維シートに樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項１０】
前記繊維シートは、複数層にて前記筒身の表面に積層して接着され、前記筒身と一体化することを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の鋼製煙突の補強方法。
【請求項１１】
前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維等の無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の鋼製煙突の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続した強化繊維を含むシート状の強化繊維含有材料（以下、「繊維シート」という。）を使用して、鋼製の煙突を補修、補強（以下、補修、補強を含めて単に「補強」という。）する鋼製煙突の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所、火力発電所等で排煙のために鋼製煙突が使用されている。鋼製煙突において維持管理が必要な部位は、主として、鋼製の筒身、筒身を支持する筒身支持部材、筒身内部のライニングの３つが挙げられる。その中でも筒身、筒身支持部材は煙突の構造体としての枠割を担い、劣化が進展すると自重、地震、及び強風による折損、倒壊等の要因となる。また、筒身においては亀裂発生の報告もされており、ガス漏れ等のトラブルも併せて懸念される。
【０００３】
これらの問題を解決するためには、鋼製煙突に対する補強を早急に進めていくべきであるが、補強計画が進展しない状況にある。特に、筒身の補強に関しては、その阻害要因として主に次の２点挙げられる。一つは、従来一般的に実施されている、補強用鉄板を筒身に溶接して補強する、所謂、当て板補強工法（以下、単に「従来工法」という。）は、その補強作業工程が煩雑で、仮設や安全対策を含め、難易度が高く、コストも高い傾向にあることにある。また、他の一つは、従来工法は各々の作業工程が長く、定修作業の制約下において補修作業完了までの期間が長期化することである。
【０００４】
一方、特許文献１は、筒身の内周面に縦方向及び横方向リブを井桁状に設置し、且つ、筒身の外周面に炭素繊維線材を巻付けた鋼製煙突の補強方法を開示している。この方法は、補強作業自体が極めて煩雑であり、工期の長期化は避けられない。
【０００５】
なお、特許文献２に記載するように、従来、鉄筋コンクリート製（ＲＣ製）煙突の補強には、一般的に且つ有効な手段として炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）による補強工法（ＣＦＲＰ工法）が採用されており、ＲＣ製煙突の補強は比較的効率よく進められている。
【０００６】
また、特許文献３には、鋼構造物の表面上に例えば強化繊維として炭素繊維、アラミド繊維等を使用した繊維シートを、鋼構造物表面にポリウレア樹脂を塗布して形成した弾性層に対して接着剤で接着して鋼構造物を補強する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、鋼製構造物として煙突も含まれることが記載されてはいるが、被補強体である鋼構造物は、真夏の直射日光により表面温度が６０℃程度にまで上昇することを前提とした道路橋などとされる鋼構造物の補強方法である。そのために、繊維シートの接着は、ガラス転移点温度が７０℃〜１００℃に調整した接着剤を使用することとしている。
【０００８】
本発明者らの研究実験の結果によると、製鉄所、火力発電所等で排煙のために使用される鋼製煙突は、内部に断熱材としてのライニングが敷設されているとしても、その外表面温度が８０℃を超え、１００℃にまで達することがあり、特許文献３に記載される補強方法を直ちに鋼製煙突の補強に採用することはできないことが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３２１４８２号公報
【特許文献２】特開平５−３３２０３１号公報
【特許文献３】特許第５３８０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明者らは、上記従来工法、及び上記特許文献等に記載される技術を検討した結果、鋼製煙突の補強方法にＣＦＲＰ工法を適用し、鋼製煙突の保全活動を容易かつ安価に進められるのではないかと考えた。先ず、従来工法とＣＦＲＰ工法の特徴を比較して想定される効果を纏めた結果、安全リスクの低減や、仮設工事の縮小、また、それらに伴うコスト低減等の効果が見込まれることが分かった。
【００１１】
つまり、
・安全面
（従来工法）
補強部材である当て板（鉄板）は、重量が重く、運搬、設置に労力を要する。また、落下時のリスクが大であるにも拘らず高所での溶接作業が必要とされる。
（ＣＦＲＰ工法）
軽量な炭素繊維を用いた接着工法であり、大物重量物揚重軽減を図ることができ、安全防災面で有利である。即ち、補強、補修工事の簡素化、安全性の向上を図ることができる。
・仮設、重機
（従来工法）
大物重機が必要であり、且つ、重機の拘束時間が長い。
（ＣＦＲＰ工法）
荷揚げ用重機の容量が小さくて済み、且つ、荷揚げの拘束時間が短い。即ち、重機の小型化、重機使用時間の短期化が可能である。
・工期
（従来工法）
高所での現場作業が多く、ガス等の影響で定修施工を余儀なくされる場合、工期が長くなる。
（ＣＦＲＰ工法）
短工期で実績のあるＣＦＲＰ等を使用することができ、補強、補修工事工程の短縮化を図ることができる。即ち、倒壊による安全リスク、損傷による生産阻害の早期軽減が図れる。
・コスト
（従来工法）
安全、品質確保のための火気養生、落下養生、防風対策等、大掛かりな仮設、安全対策が必要である。
（ＣＦＲＰ工法）
軽量且つ溶接レス工法のため仮設、安全対策費の軽減を図れる。即ち、補修コストの軽減が可能である。
・その他
（従来工法）
現場溶接により内部ライニングが損傷する懸念がある。
（ＣＦＲＰ工法）
溶接レスのため内部ライニングを損傷することはない。従って、筒身内部からの腐食の懸念を低減することができる。
【００１２】
本発明者らは、上記従来技術が有する問題点と、ＣＦＲＰ工法が有する特長とを比較考察することによって、繊維シートを筒身に接着する接着剤として特定の性質を有するものを使用することによって、ＣＦＲＰ工法を採用して鋼製煙突の補強を有効になし得ることを見出した。本発明は、斯かる本発明者らによる新規な知見に基づくものである。
【００１３】
本発明の目的は、煙突外表面温度が８０℃といった高温の鋼製煙突の補強にも有効に適用することができ、しかも、従来工法では必要とされた溶接作業等による補強工事を必要とせず、補強工事の簡素化による工期の短縮及び補強コストの低減を図ることのできる鋼製煙突の補強方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は本発明に係る鋼製煙突の補強方法にて達成される。要約すれば、本発明は、鋼製煙突の筒身の外表面上に強化繊維を含む繊維シートを接着剤で接着して一体化する鋼製煙突の補強方法において、
前記接着剤は、
ガラス転移点温度が８０℃以上、
粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓ、
であることを特徴とする鋼製煙突の補強方法である。
【００１５】
本発明の一実施態様によると、前記接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又は、光硬化型樹脂である。
【００１６】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維シートを前記筒身の外表面上に接着する前に、前記前記筒身の表面を下地処理するか、及び／又は、プライマーを塗布する。
【００１７】
本発明の他の実施態様によると、前記筒身の外表面上にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して硬化させ弾性層を形成し、次いで、前記弾性層が形成された前記筒身の外表面に前記繊維シートを前記接着剤にて接着する。
【００１８】
本発明の他の実施態様によると、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ２以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ２以上５００Ｎ／ｍｍ２以下である。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、前記弾性層を前記筒身の外表面上に形成する前に、前記筒身の表面を下地処理するか、及び／又は、プライマーを塗布する。
【００２０】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維を互いに線材固定材にて固定した繊維シートである。
【００２１】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維シートは、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維シートである。
【００２２】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維シートに樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートである。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、前記繊維シートは、複数層にて前記筒身の表面に積層して接着され、前記筒身と一体化する。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維等の無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、煙突外表面温度が８０℃といった高温の鋼製煙突の補強にも有効に適用することができる。しかも、本発明の補強方法は、従来工法では必要とされた溶接作業等による補強工事を必要とせず、補強工事の簡素化による工期の短縮及び補強コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の鋼製煙突の補強方法を説明するための補強された鋼製煙突の一部分の斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の鋼製煙突の補強方法における繊維シートの接着態様を説明するための補強された鋼製煙突の一部分の斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の鋼製煙突の補強方法における繊維シートの接着態様を説明するための補強された鋼製煙突の一部分の斜視図であり、図３（ｂ）は、繊維シートの他の接着態様を説明するための鋼製煙突の一部分の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の鋼製煙突の補強方法に使用し得る繊維シートの一実施例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の鋼製煙突の補強方法に使用し得る繊維シートの他の実施例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の鋼製煙突の補強方法に使用し得る繊維シートの一実施例を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の鋼製煙突の補強方法に使用し得る繊維シートを構成する繊維強化プラスチック線材の例の断面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の鋼製煙突の補強方法に使用し得る繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の鋼製煙突の補強方法の一具体例を説明する工程図である。
【図１０】図１０は、本発明の鋼製煙突の補強方法の他の具体例を説明する工程図である。
【図１１】図１１は、本発明の鋼製煙突の補強方法の他の実施例を説明する工程図である。
【図１２】図１２は、本発明の鋼製煙突の補強方法を実証するための曲げ強度試験装置の構成を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明と比較例とを比較するための補強された鋼材の曲げ試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る鋼製煙突の補強方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２８】
実施例１
図１を参照すると、鋼製煙突１０は、図１には筒身１００のみを示しているが、上述のように、鋼製の筒身１００、筒身１００を支持する筒身支持部材、筒身内部のライニングを備えており、特に、鋼製の筒身１００は劣化が進展し易く、その安全管理が要求される。筒身１００は、肉厚が１０ｍｍ以上、外径が２ｍ以上、高さが１００ｍを超えるものもある。また、内部には断熱、耐酸などのためのライニングが施工されているが、筒身１００の外側表面１０１が８０℃以上、場合によっては１００℃を超えることもある。このような鋼製煙突１０の筒身１００において、亀裂の発生などの劣化が進むと、自重、地震、及び強風による折損、倒壊等の要因となる。そのために、鋼製煙突１０の補強工事が必要とされる。本発明に係る鋼製煙突の補強方法によれば、鋼製煙突１０は、鋼製煙突１０の外側表面上に連続した強化繊維ｆを含む繊維シート１が接着剤にて接着されて筒身１００と一体化される。
【００２９】
ここで、本発明の鋼製煙突１０の補強方法の特徴は、鋼製煙突１０の筒身１００の外表面上に強化繊維ｆを含む繊維シート１を接着剤で接着して一体化する鋼製煙突の補強方法において、
接着剤として、
ガラス転移点温度が８０℃以上、
粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓ、
である接着剤を使用することにある。
【００３０】
本発明によれば、好ましくは、筒身外表面１０１に繊維シート１を接着剤で接着する前に、筒身表面１０１を下地処理し、更には、筒身表面１０１にプライマーを塗布することができる。また、筒身１００と繊維シート１との間にポリウレア樹脂パテ剤を塗布して弾性層を設けることもできる。
【００３１】
次に、本発明にて使用する繊維シート１について説明する。
【００３２】
（繊維シート）
本発明においては種々の形態の繊維シート１を使用することができる。繊維シート１の実施例を具体的にシート具体例１〜３として説明するが、本発明で使用する繊維シート１の形態は、これらシート具体例に示すものに限定されるものではない。
【００３３】
シート具体例１
図４に、本発明にて使用することのできる繊維シート１の一実施例を示す。繊維シート１は、連続した強化繊維ｆを一方向に引き揃えてシート状に構成される樹脂未含浸の繊維シート１Ａとされる。
【００３４】
即ち、繊維シート１Ａは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維ｆから成る強化繊維シートをメッシュ状の支持体シートなどとされる線材固定材３にて保持した構成とすることができる。例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を使用した場合には、例えば平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを６０００〜２４０００本収束した樹脂未含浸の単繊維束を複数本、一方向に平行に引き揃えて使用される。炭素繊維シート１Ａの繊維目付は、通常、３０〜１０００ｇ／ｍ２とされる。
【００３５】
線材固定材３としてのメッシュ状の支持体シートを構成する縦糸４及び横糸５の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３をシート状に配列した炭素繊維の片面或いは両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸４及び横糸５の部分を炭素繊維シートに溶着する。
【００３６】
メッシュ状支持体シート３は、２軸構成のほかに、ガラス繊維を３軸に配向して形成したり、或いは、ガラス繊維を一方向に配列された炭素繊維に対して直交する横糸５のみを配置した、所謂、１軸に配向して形成して前記シート状に引き揃えた炭素繊維に接着することもできる。
【００３７】
又、上記線材固定材３の糸条としては、例えばガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維も又好ましく用いられる。
【００３８】
シート具体例２
また、繊維シート１は、図５に示すように、複数の強化繊維ｆを一方向に引き揃えた強化繊維シート、例えば、図４に示すような繊維シート１Ａに樹脂Ｒｅを含浸し、前記樹脂が硬化された繊維シート（所謂、ＦＲＰ板）１Ｂとすることもできる。
【００３９】
上記シート具体例１、２で説明した繊維シート１Ａ、１Ｂにおいて、強化繊維ｆとしては、炭素繊維に限定されるものではなく、ガラス繊維、バサルト繊維等の無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００４０】
また、シート具体例２における繊維シート１Ｂの場合の樹脂Ｒｅとしては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００４１】
シート具体例３
更には、図６及び図７に示すように、繊維シート１としては、マトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定した繊維シート１Ｃを使用することもできる。
【００４２】
繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）が０．５〜３ｍｍの略円形断面形状（図７（ａ））であるか、又は、幅（ｗ）が１〜１０ｍｍ、厚み（ｔ）が０．１〜２ｍｍとされる略矩形断面形状（図７（ｂ））とし得る。勿論、必要に応じて、その他の種々の断面形状とすることができる。
【００４３】
上述のように、一方向に引き揃え、スダレ状とされた繊維シート１Ｃにおいて、各線材２は、互いに空隙（ｇ）＝０．０５〜３．０ｍｍだけ近接離間して、線材固定材３にて固定される。
【００４４】
繊維シート１Ｃの場合においても、強化繊維ｆとしては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維等の無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。また、繊維強化プラスチック線材２に含浸されるマトリクス樹脂Ｒは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、樹脂含浸量は、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％とされる。
【００４５】
又、各線材２を線材固定材３にて固定する方法としては、図６に示すように、例えば、線材固定材３として横糸を使用し、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材２から成るシート形態とされる線材、即ち、連続した線材シートを、線材に対して直交して一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、編み付ける方法を採用し得る。横糸３の打ち込み間隔（Ｐ）は、特に制限されないが、作製された繊維シート１の取り扱い性を考慮して、通常１０〜１００ｍｍ間隔の範囲で選定される。
【００４６】
このとき、横糸３は、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維を複数本束ねた糸条とされる。又、有機繊維としては、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用される。
【００４７】
各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図８（ａ）に示すように、線材固定材３としてメッシュ状支持体シートを使用することができる。
【００４８】
つまり、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた複数本の線材２、即ち、線材シートの片側面、又は、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製した、上記シート具体例１で説明したと同様の構成とされるメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。
【００４９】
更に、各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図８（ｂ）に示すように、線材固定材３として、例えば、粘着テープ又は接着テープなどとされる可撓性帯材を使用することができる。可撓性帯材３は、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して垂直方向に、複数本の繊維強化プラスチック線材２の片側面、又は、両面を貼り付けて固定する。
【００５０】
つまり、可撓性帯材３として、幅（ｗ１）２〜３０ｍｍ程度の、塩化ビニルテープ、紙テープ、布テープ、不織布テープなどの粘着テープ又は接着テープが使用される。これらテープ３を、通常、１０〜１００ｍｍ間隔（Ｐ）で各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して垂直方向に貼り付ける。
【００５１】
更に、可撓性帯材３としては、ナイロン、ＥＶＡ樹脂などの熱可塑性樹脂を帯状に、線材２の長手方向に対して垂直方向に片側面、又は、両面に熱融着させることによっても達成される。
【００５２】
なお、上述のようにして形成された繊維シート１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅（Ｗ）は、１００〜１０００ｍｍとされる。又、長さ（Ｌ）は、１〜５ｍ程度の短冊状のもの、或いは、１００ｍ以上のものを製造し得るが、使用時においては、適宜切断して使用される。また、繊維シート１の長さ（Ｌ）を１〜５ｍ程度として、幅Ｗをこれより長く１〜１０ｍ程度として製造することも可能である。
【００５３】
（補強方法）
次に、鋼製煙突１０の補強方法について説明する。本発明によれば、前述のようにして製造された繊維シート１を用いて、鋼製煙突１０、即ち、筒身１００の補強が行われる。図９及び図１０を参照して、本発明の補強方法の実施例を具体的に作業具体例１、２として補強工程手順に従って説明する。
【００５４】
作業具体例１
（第１工程）
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、必要に応じて、鋼製筒身１００の被補強面（即ち、筒身１００の外表面である被接着面）１０１の脆弱部１０１ａを、ディスクサンダー、サンドブラスト、スチールショットブラスト、ウォータージェットなどの研削手段５０により除去し、筒身１００の被接着面１０１を下地処理をする。
【００５５】
（第２工程）
図９（ｃ）に示すように、下地処理した面１０２にエポキシ変性ウレタン樹脂プライマー１０３を塗布する。プライマー１０３としては、エポキシ変性ウレタン樹脂系に限ることなくＭＭＡ系樹脂など適宜選定される。
【００５６】
なお、プライマー１０３の塗布工程は、省略することも可能である。
【００５７】
（第３工程）
下地処理した面１０２に、図９（ｄ）、（ｅ）に示すように、接着剤１０５を塗布し、この面に、繊維シート１を押し付けて接着する。繊維シート１は、必要に応じて所定枚数接着する。
【００５８】
本発明の鋼製煙突１０の補強方法によれば、例えば、繊維シート１として、上記シート具体例１で説明した強化繊維ｆを一方向に引き揃えて作製された繊維シート１Ａを使用することができ、筒身１００の外表面の上に接着剤１０５にて接着して一体化する。この時、繊維シート１Ａの筒身１００への接着と同時に、この接着剤による繊維シート１Ａに対する接着剤（マトリクス樹脂）含浸をも行うことができる。勿論、繊維シート１としてＦＲＰ材とされる繊維シート１Ｂを使用する場合は、繊維シート１Ｂは、筒身１００の形状に合わせて所定形状に成形したものが接着剤１０５にて筒身表面１０２に貼付される。
【００５９】
筒身１００の補強に際して、曲げモーメント及び軸力を主として受ける領域に対しては、曲げモーメントにより生じる引張応力或いは圧縮応力の主応力方向に強化繊維の配向方向を概ね一致させて接着することで、繊維シート１が効果的に応力を負担し、効率的に構造物の耐荷力を向上させることが可能である。上述した図１は、強化繊維ｆの配向方向が筒身１００の長手方向（軸線方向）に沿って貼付され、図２（ａ）は、強化繊維ｆの配向方向が筒身１００の円周方向（軸線方向と直交する方向）とされる。
【００６０】
また、直交する２方向に曲げモーメントが作用する場合、図２（ｂ）に示すように、繊維シート１の強化繊維ｆの配向方向が曲げモーメントにより生じる主応力に概ね一致するように２層以上の繊維シート１を直交させて積層接着することで効率的に耐荷力の向上が図れる。
【００６１】
また、筒身の捩り方向への補強をなすためには、図２（ｃ）に示すように、強化繊維ｆの配向方向を筒身の軸より角度θだけずらして貼り付けることができる。この場合は、角度θが４５°のときに捩れ方向に対する補強は最も有効となる。もし、筒身１００が両方向の捩りを受ける場合には、筒身の両方向の捩れに対する補強を行うために、図２（ｄ）に示すように、繊維配列方向角度θ１の繊維シートと、繊維配列方向角度θ２とをそれぞれ所定数だけ積層して筒身の外表面に貼付することができる。角度θ１、θ２は同じであっても良く、異なっていても良い。
【００６２】
上記説明では、繊維シート１は、図１に示すように、筒身１０の周方向長さ（Ｗ）、軸方向長さ（Ｌ）とされる矩形状の繊維シート１を筒身１００の補強領域に所定枚数を積層して貼付するものとして説明したが、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、繊維シート１は、筒身１００の周囲（円周方向）に巻き付けて貼付しても良い。この場合、繊維シート１は、図３（ａ）にて、筒身１０の軸方向長さ（Ｌ）の長尺の繊維シートを筒身１０の周方向に巻き付けても良く、或いは、図３（ｂ）に示すように、筒身１０の周方向長さ（Ｗ）、軸方向長さ（Ｌ）の繊維シート１を円周方向に互いに重なり領域Ｗｄを持って連続して貼付しても良い。
【００６３】
次に、本発明にて特徴をなす接着剤１０５について説明する。本発明における鋼製煙突１０は、筒身１００の外周面にて８０℃以上、場合によっては、１００℃以上にまで達することがある。従って、本発明によると、接着剤１０５としては、高温時にも良好な補強効果を達成するために、
（１）ガラス転移点温度（Ｔｇ）が８０℃以上、
（２）粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓ、
であることが必要である。
【００６４】
つまり、ガラス転移点温度（Ｔｇ）に関して言えば、本発明では鋼製煙突１０の躯体である筒身１００が８０℃以上とされることがあり、接着剤１０５としてはガラス転移点温度（Ｔｇ）が８０℃以上でなければ、接着剤１０５が軟化して所定の強度が得られない。
【００６５】
粘度に関して言えば、本発明にて、接着剤に要求される適切な粘度は、下記の試験、つまり、
（１）８０℃に加温した鋼板を垂直に立て、この鋼板の表面に粘度を変えた接着剤（増粘剤の添加量を調整することにより粘度の調整を行った）を塗布し、塗布された鋼板に繊維シートを接着する際の、接着剤のダレ性（施工性）及び繊維シートに対する接着剤の含浸性を見るための試験。
（２）粘度を変えた接着剤を繊維シートに含浸させて繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を作製し、接着剤の含浸性に起因したＦＲＰの引張強度を見る引張り試験。
（３）繊維シートに樹脂含浸させて作製した２枚の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）を、その一部が重なるようにして、粘度を変えた接着剤にて接合し、接着剤に起因した継手強度を見る引張試験。
により、施工性、含浸性、継手強度から判断した。即ち、施工性は上記試験（１）により、含浸性は上記試験（１）、（２）により、また、継手強度は上記試験（３）により判断している。
【００６６】
粘度が３０００ｍＰａ・ｓ未満では、含浸性、継手強度は良好であるが、垂直面に塗布した接着剤がダレて、繊維シート接着に必要な樹脂量を施工面に確保できないため、適切な施工を行うことが困難である。
【００６７】
粘度が５００００ｍＰａ・ｓより大きく、１０００００ｍＰａ・ｓ以下の場合、施工性、含浸性は良好であるが、接合される母材としての樹脂含浸硬化した繊維強化樹脂（ＦＲＰ）同志の継手強度が母材強度以下となってしまう。
【００６８】
更に粘度が１０００００ｍＰａ・ｓより大きいと、含浸性が低下し、目視により繊維の毛羽たちが確認され、ＦＲＰとしての強度も発現しなくなる。
【００６９】
上記試験（１）、（２）、（３）の結果による判断を纏めると、下記表１に示通りとなる。
【００７０】
【表１】
2018009334.tif 000003
【００７１】
つまり、上記諸試験の結果から、本発明では、上述のように、接着剤に要求される適切な粘度は３０００〜５００００ｍＰａ・ｓとされる。
【００７２】
上述したように、鋼製煙突１０、即ち、筒身１００は、排ガスの温度、及び、我が国においては、真夏の直射日光により、その表面は８０℃程度の温度にまで上昇する。そのため、上記特許文献３に記載するような従来仕様の接着剤では、接着剤が軟化し、必要な補強効果が得られない場合があることが分かった。
【００７３】
従って、接着剤１０５として、上記特性（１）、（２）、即ち、
（１）ガラス転移点温度（Ｔｇ）が８０℃以上、
（２）粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓ、
である特性を有した接着剤を使用することにより、排ガス及び日光照射により補強効果が得られなくなるような事態を回避し、十分な補強効果を得ることができ、且つ、繊維シートが破断強度に至る前に筒身表面から剥がれることを回避することができる。
【００７４】
上記特性を有した接着剤１０５としては、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、光硬化型樹脂等が挙げられ、具体的には、常温硬化型エポキシ樹脂及びＭＭＡ樹脂が好適とされる。
【００７５】
本実施例では、エポキシ樹脂接着剤を使用した。エポキシ樹脂接着剤は、主剤、硬化剤の２成分型により提供され、その組成の一例を示せば、下記の通りとされる。
（ｉ）主剤：主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤を含むものを使用する。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、特に、靭性付与のためのゴム変性エポキシ樹脂とすることができ、更に、反応性希釈剤、搖変剤、増粘剤などを用途に応じて添加しても良い。
（ｉｉ）硬化剤：主成分としてアミン類を含み、必要に応じて、硬化促進剤を含み、添加剤として着色剤等を含むものを使用し、主剤のエポキシ樹脂：硬化剤のアミン当量比は各々１：１である。アミン類は、例えば、メタキシレンジアミン及びイソホロンジアミンを含む脂肪族アミンとすることができる。斯かる組成のエポキシ樹脂は、ガラス転移点温度が８０℃以上（例えば１００℃）、粘度が３０００〜５００００ｍＰａ・ｓ（例えば８０００〜３００００ｍＰａ・ｓ）とされる。
【００７６】
尚、接着剤１０５は、筒身１００の上に塗布するものとして説明したが、勿論、繊維シート１に塗布することもでき、また、筒身１００の表面及び繊維シート１接着面の両面上に塗布しても良い。
【００７７】
また、上述したように、必要補強量が多い場合には、筒身表面に複数層の繊維シート１を接着することが可能である。ただ、複数層の繊維シート１を積層して接着すると、端部に応力集中が生じ、剥離破壊抵抗が低下することがある。
【００７８】
そこで、剥離破壊を防止するために、図１１に示すように、各層の繊維シート１のシート長さ（Ｌ）を変化させるのが好ましい。例えば、複数層積層する繊維シート１の長さは、筒身表面１０２から離間する外層に行くに従って順に短くして、繊維シート１の端部１ａを階段状に積層する。端部１ａのずらし長さ（ｈ）は、３０ｍｍ〜３００ｍｍ程度とするのが適当である。例えば、シート端部１ａが１００ｍｍづつ短くなるように接着することにより、好結果を得ることができた。
【００７９】
つまり、複数層積層する繊維シート１の長さ（Ｌ）を外層を順に３０〜３００ｍｍ程度短くして端部１ａを階段状に積層することにより、シート端部１ａでの応力集中を低減し、剥離抵抗を向上させることが可能である。
【００８０】
作業具体例２
図１０を参照して、本発明の補強方法の実施例の他の作業具体例について説明する。
【００８１】
本作業具体例２は、上記作業具体例１と同様の作業工程を有しているが、ただ、図１０（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、繊維シート１を接着剤にて筒身１００の表面に接着する前に、筒身１００の、必要に応じて下地処理された表面１０２にポリウレア樹脂パテ剤が塗布されて弾性層１０４が形成され、その後、繊維シート１が該弾性層１０４を介して接着剤により筒身１００の表面に接着される点において異なる。以下に、更に詳しく説明する。
【００８２】
（第１工程、第２工程）
本作業具体例２においても作業具体例１と同様にして、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１工程及び第２工程が施工される。
【００８３】
つまり、第１工程では、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、必要に応じて、鋼製筒身１００の被補強面（即ち、筒身１００の外表面である被接着面）１０１の脆弱部１０１ａを、ディスクサンダー、サンドブラスト、スチールショットブラスト、ウォータージェットなどの研削手段５０により除去し、筒身１００の被接着面１０１を下地処理をする。
【００８４】
また、第２工程では、図１０（ｃ）に示すように、下地処理した面１０２にエポキシ変性ウレタン樹脂プライマー１０３を塗布する。プライマー１０３としては、エポキシ変性ウレタン樹脂系に限ることなくＭＭＡ系樹脂など適宜選定される。
【００８５】
なお、プライマー１０３の塗布工程は、省略することも可能である。
【００８６】
（第３工程）
図１０（ｄ）に示すように、下地処理した面１０２にポリウレア樹脂パテ剤１０４を所要の厚さ（Ｔ）にて塗布し、硬化させ、弾性層１０４を形成する。塗布厚さ（Ｔ）は、被接着面１０２の表面の凹凸、繊維シート１の厚さＴに応じて適宜設定されるが、一般にＴ＝０．２〜１０ｍｍ程度とされる。
【００８７】
弾性率の低いポリウレア樹脂パテ剤、即ち、弾性層１０４を形成する材料（弾性層形成材）は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤などを含んでおり、その組成の一例を示せば、下記の通りとされる。
（ｉ）主剤：イソシアネート（例えば、４，−４’ジフェニルメタンジイソシアネート）を反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
（ｉｉ）硬化剤：主成分として芳香族アミン（例えばアミン価８０〜９０）含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。更には、硬化促進剤としてｐ−トルエンスルホン酸塩などを含むこともできる。
（ｉｉｉ）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
（ｉｖ）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
【００８８】
ここで、ポリウレア樹脂パテ剤は、硬化時における引張伸びが４００％以上（通常、４００〜６００％）、引張強度が８Ｎ／ｍｍ２以上（通常、８〜１０Ｎ／ｍｍ２）、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ２以上５００Ｎ／ｍｍ２以下（通常、６０〜１００Ｎ／ｍｍ２）とされる。
【００８９】
弾性率が６０Ｎ／ｍｍ２未満では、必要な補強応力伝達ができず、また逆に、１００Ｎ／ｍｍ２を越えると、特に、５００Ｎ／ｍｍ２を超えると、伸び性能が不足するといった問題が生じる。
【００９０】
また、ポリウレア樹脂をパテ剤として使用するためには、２３℃におけるＢＭ型粘度計による２回転での粘度が２００〜７００Ｐａ・ｓで、回転数２０回転では６０〜１００Ｐａ・ｓの範囲にあり、チクソトロピックインデックス、即ち、回転粘度計による異なる回転数による粘度の測定値の比（回転数２回転における粘度÷２０回転の粘度）が４〜７であることが望ましい。
【００９１】
すなわち、粘度が６０Ｐａ・ｓより小さくチクソトロピックインデックスが４未満であれば、塗付後にダレ等が生じ塗付面の平滑性及び天井面、壁面の塗布が困難となり、また逆に、粘度が１００Ｐａ・ｓより大きくチクソトロピックインデックスが７を超えると樹脂が硬く、混合に問題があり、且つ、平滑に塗布することも困難になる。
【００９２】
本作業具体例２にて使用する上記特性のポリウレア樹脂パテ剤は、−１５℃から８０℃まで安定した性能を示すことができる。従って、ポリウレア樹脂パテ剤は、鋼製煙突補強用弾性層形成材として使用し、温度に影響されない剥離防止、補修補強効果を達成することができ、鋼製煙突の補強工法に極めて好適に使用し得ることが分かった。
【００９３】
（第４工程）
図１０（ｅ）、（ｆ）に示すように、ポリウレア樹脂パテ剤が硬化し、弾性層１０４が形成されると、この弾性層１０４の上に接着剤１０５を塗布し、この面に、繊維シート１を押し付けて補強対象コンクリート構造物１００の表面１０２に弾性層１０４を介して接着する。この工程は、作業具体例１の場合と同様である。
【００９４】
つまり、接着剤１０５としては、上記作業具体例１で説明したと同様の上記特性（１）、（２）、（３）を有している接着剤が使用される。
【００９５】
尚、接着剤１０５は、弾性層１０４の上に塗布するものとして説明したが、勿論、繊維シート１に塗布することもでき、また、弾性層１０４の表面及び繊維シート１接着面の両面上に塗布しても良い。
【００９６】
次に、本発明に係る鋼製煙突の補強方法の作用効果を実証するために以下の実験を行った。
【００９７】
実験例（本発明）
本発明に係る実験例では、繊維シート１を使用して、接着工法に従って筒身１００としての鋼材を補強した。また、本実験例で使用した繊維シート１は、図４を参照してシート具体例１として説明した構成の繊維シート１Ａであった。
【００９８】
繊維シート１Ａにおける強化繊維ｆとしては、平均径１０μｍ、収束本数６０００本の樹脂未含浸のピッチ系炭素繊維ストランドを繊維目付３００ｇ／ｍ２となるように一方向に引き揃えてシート状とした。このシート状の強化繊維の片側面にガラス繊維を使用して作製された２軸のメッシュ状支持体３を溶着して繊維シート１Ａとした。
【００９９】
このようにして作製した繊維シート１Ａとされる繊維シート１は、幅（Ｗ）が５００ｍｍ、長さ（Ｌ）が５０ｍであった。本実施例では、斯かる繊維シートを適宜切り出して使用した。
【０１００】
次に、上記繊維シート１を使用して筒身としての鋼材１００を、図９を参照して説明したと同様の繊維シート接着工法により、次のようにして補強した。ただ、本実験例では、鋼材１００の両側面に繊維シート１を貼付した。
【０１０１】
本実験例で使用した供試体としての鋼材１００は、図１２に示すように、断面が幅Ｗ１００が２５ｍｍ、厚さＴ１００が９ｍｍの矩形状とされる、全長Ｌ１００が６００ｍｍの構造用鋼板であった。
【０１０２】
先ず、本実験例では、上記鋼材１００の両面をショットブラストにて研掃し、適度の粗面とした。この鋼材１００の下地処理済み表面１０２上に接着剤１０５としてガラス転移点温度が１００℃、粘度が９７００ｍＰａ・ｓとされる上述した組成のエポキシ樹脂を、（本実験例では、繊維シート１を複数層積層したので、各層当たり下塗りとして）塗布量０．４ｋｇ／ｍ２にて塗付した。繊維シート１は、上記繊維シート１Ａから、鋼材１００と同じに幅Ｗ１が２５ｍｍとし、全長Ｌ１００は４００ｍｍとした。
【０１０３】
つまり、繊維シート１は、鋼材１００の両側面の各側において長手方向中央部に配置し、エポキシ樹脂塗布面に軽く押し付けた後、繊維シート１の上を幅１００ｍｍ、直径１０ｍｍプラスチックローラーを１００Ｎ程度の押し付け力を加えながら移動させた。繊維シート１は、上述の構成の繊維シート１を接着剤１０５により全部で７層積層した。具体的には、新日鉄住金マテリアルズ（株）製の「炭素繊維シートＣ８３０」（商品名））を５層、更に、新日鉄住金マテリアルズ（株）製の「炭素繊維シートＣ１６０」（商品名））を２層、積層した。
【０１０４】
プラスチックローラーにより繊維シート１上から転圧することで、エポキシ樹脂は、繊維シート１の各繊維の隙間から染み出した状態となっており、なんら保持をしなくても鋼材１００に貼りついた状態で剥離することはなかった。
【０１０５】
なお、本実験例では、繊維シート１を複数層積層したので、各層当たり上塗りとしてエポキシ樹脂１０５を塗布量０．２ｋｇ／ｍ２にて繊維シート１の表面に塗布してゴムベラにより表面を平坦に仕上げた。その後、室温で１週間養生した。繊維シート１の貼着面に、何らボイドを発生することなく、鋼材１００に極めて良好に接着することができた。
【０１０６】
比較例として、繊維シート１を鋼材表面に接着する接着剤１０５が異なる以外は、上記実験例と同じ構造、材料で作製した。比較例にて使用した接着剤１０５は、ガラス転移点温度が７０℃、粘度が４２００ｍＰａ・ｓとされるエポキシ樹脂であった。
【０１０７】
以上のようにして作製した本実験例の繊維シート補強鋼材１００と、比較例の繊維シート補強鋼材１００と、に対して、図１２に示すように、鋼材１００の両端部をチャックにて把持し、引張試験装置を使用して引張試験を行った。試験雰囲気温度は８０℃とした。また、試験体である繊維シート補強鋼材１００にて、両側面に貼着した繊維シート（ＣＦＲＰ）１の長手方向中央部（Ｌ１００／２が３００ｍｍの位置）、幅方向中央部（Ｗ１００、Ｗ１が１２．５ｍｍの位置）、及び鋼材１００の両側部の長手方向中央部（Ｌ１００／２が３００ｍｍの位置）に歪ゲージＳＧを設置して、引張荷重を付与した場合の鋼材１００及び繊維シート（ＣＦＲＰ）１の供試体中央部におけるひずみ量を測定した。
【０１０８】
本実験例の試験結果を図１３（ａ）に示し、比較例の試験結果を図１３（ｂ）に示す。図１３（ａ）、（ｂ）に示す荷重／歪グラフから以下のことが理解される。
【０１０９】
本実験例（図１３（ａ））では、雰囲気温度が８０℃においても、接着剤が軟化することがなく、従って、鋼材１００に負荷された荷重は、荷重が増大しても、鋼材１００と繊維シート（ＣＦＲＰ）１のひずみは合致しており、つまり、鋼材に付加した荷重が繊維シート（ＣＦＲＰ）１に完全に伝達され、計算値通りの補強効果を達成していることが分かる。これに対して、比較例（図１３（ｂ））では、接着剤として８０℃未満のガラス転移点温度（Ｔｇ＝７０℃）のエポキシ樹脂接着剤を使用しているため、雰囲気温度が８０℃では、接着剤が軟化し、荷重が増大するに伴って繊維シート（ＣＦＲＰ）１と鋼材１００との間に歪のずれが増大しており、繊維シート（ＣＦＲＰ）にその荷重が伝わりきれず、計算値通りの補強効果を達成することができないことを示している。つまり、本発明と比較すると、比較例では、温度上昇と共に、十分な鋼材の補強が達成されず、繊維シート（ＣＦＲＰ）１は最終的に鋼材１００から剥離することとなる。
【０１１０】
このように、本発明に従った鋼製煙突の補強方法によれば、鋼製煙突１０を有効に補強できることが明らかとなった。
【符号の説明】
【０１１１】
１              繊維シート
２              繊維強化プラスチック線材
３              線材固定材（横糸、メッシュ支持体シート、可撓性帯材）
１０            鋼製煙突
１００          鋼製筒身
１０３          プライマー
１０４          ポリウレア樹脂パテ剤（弾性層）
１０５          接着剤
【図１】
2018009334.tif 000004
【図２】
2018009334.tif 000005
【図３】
2018009334.tif 000006
【図４】
2018009334.tif 000007
【図５】
2018009334.tif 000008
【図６】
2018009334.tif 000009
【図７】
2018009334.tif 000010
【図８】
2018009334.tif 000011
【図９】
2018009334.tif 000012
【図１０】
2018009334.tif 000013
【図１１】
2018009334.tif 000014
【図１２】
2018009334.tif 000015
【図１３】
2018009334.tif 000016