(57)【要約】【課題】製造工場でほとんどの作業を完結することができ、施工現場では作業者の修練度に左右されない作業を行うことで容易に設置することが可能であり、コストを削減することができるコンクリート柱補強器具を提供する。メンテナンスのための取り外しが容易、かつ取り外し後の再利用が可能な、経済性に優れた高強度のコンクリート柱補強器具を提供する。【解決手段】長繊維の強化繊維の束からなる芯線、該芯線を被覆する外層、並びに前記芯線および前記外層に含浸された固化材を備えた強化繊維線材が、複数本束ねられてなるストランド構造体２０を備え、固化材は、熱可塑性エポキシ樹脂であるコンクリート柱補強器具１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維の強化繊維の束からなる芯線、該芯線を被覆する外層、並びに前記芯線および前記外層に含浸された固化材を備えた強化繊維線材が、複数本束ねられてなるストランド構造体を備え、
前記固化材は、熱可塑性エポキシ樹脂であるコンクリート柱補強器具。
【請求項２】
強化繊維の束が固化材により固化されてなる繊維強化複合材料からなるコーナー支持体を備える請求項１に記載のコンクリート柱補強器具。
【請求項３】
前記ストランド構造体を接続する継手部を備える請求項１または２に記載のコンクリート柱補強器具。
【請求項４】
前記強化繊維の長さが１ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンクリート柱補強器具。
【請求項５】
前記コーナー支持体に含まれる前記強化繊維の束が短冊状である請求項２に記載のコンクリート柱補強器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート柱補強器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や鉄道の柱等の既存のインフラは、設置されてから、かなりの時間が経過すると、劣化が生じてくることがある。しかし、インフラを新しく建て替えることは、交通に大きな支障が生じるばかりでなく、多大なコストがかかる。そこで、ほとんどの場合、既存のインフラを補強することにより、それらの耐震性や強度を補っている。
【０００３】
インフラの補強用の補強器具としては、鉄等の金属を含む鋼材を主とする素材からなるものが多用されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、金属は温度によって体積が変化（膨張）するものが多い。そこで、補強器具によりコンクリート柱を補強する場合には、必要以上に強い力でネジを締めて、コンクリート柱に補助器具を固定しなければならない。そのため、夏季と冬季では、補強器具によって発揮される補強力が異なり、補強器具本来の強度を発揮できない時期がある。
【０００４】
一方、金属に替わる部材として強化繊維に樹脂が含浸されてなる繊維強化複合材料を用いた補強方法が知られている。例えば、紐状若しくは帯状に組織された炭素繊維材料を所定間隔でコンクリート柱に巻き付けて、コンクリート柱を補強する技術が知られている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
さらに、熱可塑性樹脂を強化繊維に混入して組織し、施工現場でその強化繊維を加熱して熱可塑性樹脂を溶融させ、コンクリート柱の全面に強化繊維を巻き付けて、コンクリート柱を補強する方法も知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５２１１１号公報
【特許文献２】特開２００８−０６３７４５号公報
【特許文献３】特開２００７−３３２６６７号公報
【特許文献４】特開平６−２８８１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
炭素繊維等の強化繊維を、直接、コンクリート柱に設置する場合、コンクリート柱の断面が矩形であると、強化繊維が断裂することがある。そこで、コンクリート柱の角を面取りして、コンクリート柱に丸みを帯びさせる必要がある。また、強化繊維に含浸させる樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合、強化繊維に樹脂を含浸させる作業が煩雑であり、作業効率が低く、工程が長くなるため、多大なコストがかかる。さらに、コンクリート柱に補強器具を取り付ける直前に、強化繊維に樹脂を含浸させる場合、作業者の修練度合いによっては、強化繊維に対して樹脂を均一に含浸させることができないことがある。
【０００８】
また、コンクリート柱の全面に強化繊維を螺旋状に巻き回す方法では、コンクリート柱に亀裂等の異常が発生しても確認することが難しい。また、仮に異常が発見されたとしても、コンクリート柱の全面に強化繊維を巻き回しているため、コンクリート柱に補強器具の一部を取り付けたまま補修作業をすることができず、補強器具を全て取り外さなければならない。
【０００９】
加えて、熱硬化性樹脂は、施工現場で一度加工すると硬化してしまうため、加工を確実に行わなければならない。また、点検等の際に、一旦、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を取り外すと、その強化繊維は再形成できないため、新たな補強器具を設置しなければならない。このように、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維は再利用が難しい。また、汎用の熱可塑性樹脂を含浸させた強化繊維は耐久性が低いため好ましくない。
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、製造工場でほとんどの作業を完結することができ、施工現場では作業者の修練度に左右されない作業を行うことで容易に設置することが可能であり、コストを削減することができるコンクリート柱補強器具を提供することを目的とする。また、本発明は、メンテナンスのための取り外しが容易、かつ取り外し後の再利用が可能な、経済性に優れた高強度のコンクリート柱補強器具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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
［１］長繊維の強化繊維の束からなる芯線、該芯線を被覆する外層、並びに前記芯線および前記外層に含浸された固化材を備えた強化繊維線材が、複数本束ねられてなるストランド構造体を備え、前記固化材は、熱可塑性エポキシ樹脂であるコンクリート柱補強器具。
［２］強化繊維の束が固化材により固化されてなる繊維強化複合材料からなるコーナー支持体を備える前記［１］に記載のコンクリート柱補強器具。
［３］前記ストランド構造体を接続する継手部を備える前記［１］または前記［２］に記載のコンクリート柱補強器具。
［４］前記強化繊維の長さが１ｍｍ以上である前記［１］〜前記［３］のいずれかに記載のコンクリート柱補強器具。
［５］前記コーナー支持体に含まれる前記強化繊維の束が短冊状である前記［２］に記載のコンクリート柱補強器具。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造工場でほとんどの作業を完結することができ、施工現場では作業者の修練度に左右されない作業を行うことで容易に設置することが可能であり、コストを削減することができるコンクリート柱補強器具を提供することができる。また、本発明によれば、メンテナンスのための取り外しが容易、かつ取り外し後の再利用が可能な、経済性に優れた高強度のコンクリート柱補強器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具の概略構成を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具におけるストランド構造体の概略構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具における強化繊維線材の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具におけるストランド構造体の端部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具におけるコーナー支持体の概略構成を示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具におけるコーナー支持体に含まれる強化繊維束の一例の概略構成を示す斜視図である。
【図７】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具における継手部の一例の概略構成を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係るコンクリート柱補強器具における継手部の他の例の概略構成を示す斜視図である。
【図９】第２の実施形態に係るコンクリート柱補強器具の概略構成を示す平面図である。
【図１０】第２の実施形態に係るコンクリート柱補強器具におけるストランド構造体の端部の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のコンクリート柱補強器具の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１５】
（第１の実施形態）
［コンクリート柱補強器具］
図１は、本実施形態のコンクリート柱補強器具の概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、ストランド構造体２０と、コーナー支持体３０と、継手部４０と、を備える。
【００１６】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０では、コーナー支持体３０が当て具としてコンクリート柱１０００の四隅に配置される。また、コーナー支持体３０を介して、コンクリート柱１０００の軸方向に対して垂直となる方向に、２つの平面視コ字形状のストランド構造体２０が配置されている。さらに、２つのストランド構造体２０は、その端部が継手部４０に接続、固定されている。ストランド構造体２０の両端部には、受け治具２１およびネジ形状の固定具２２が設けられており、その固定具２２が継手部４０によって固定される。このようにストランド構造体２０、コーナー支持体３０および継手部４０を設置することにより、コンクリート柱補強器具１０は、コンクリート柱１０００を補強することができる。
【００１７】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０を設置することにより、コンクリート柱１０００のじん性やせん断性を補強することができる。
【００１８】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０において、ストランド構造体２０は、強化繊維の束（以下、「強化繊維束」という。）を含む。また、コーナー支持体３０は、強化繊維束を含むことが好ましい。
ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０における強化繊維の含有率、すなわち、繊維体積含有率（Ｖｆ値）は２０％〜８０％であることが好ましく、３０％〜７０％であることがより好ましく、４０％〜６０％であることがさらに好ましい。
ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０における繊維体積含有率が下限値以上であれば、ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０は充分な機械的強度（引張強さ）を確保することができる。一方、ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０における繊維体積含有率が上限値以下であれば、ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０を安定に製造することができる。また、ストランド構造体２０内部の強化繊維束が切断されたりすることがなく、強化繊維束本来の機械的強度を保持することができる。
【００１９】
ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０における繊維体積含有率（Ｖｆ値）は、下記の式（１）によって算出することができる。
Ｖｆ値（％）＝（Ｗ−ρ３×Ｖ）／［（ρ２−ρ３）×Ｖ］・・・（１）
【００２０】
上記の式（１）において、Ｗはストランド構造体２０またはコーナー支持体３０の質量（ｇ）、Ｖはストランド構造体２０またはコーナー支持体３０の体積（ｃｍ３）、ρ２は強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ３）、ρ３はストランド構造体２０およびコーナー支持体３０に用いられる樹脂の密度（ｇ／ｃｍ３）を表す。
【００２１】
「ストランド構造体」
図２は、本実施形態のコンクリート柱補強器具におけるストランド構造体の概略構成を示す斜視図である。図３は、本実施形態のコンクリート柱補強器具における強化繊維線材の概略構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図４は、本実施形態のコンクリート柱補強器具におけるストランド構造体の端部の概略構成を示す斜視図である。
【００２２】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０におけるストランド構造体２０は、図２に示すように、複数本の強化繊維線材５０が束ねられ、かつ撚られてなるものである。
強化繊維線材５０は、図３に示すように、長繊維の強化繊維５１が束ねられてなる芯線５２と、芯線５２を被覆する外層５３と、芯線５２および外層５３に含浸された固化材５４とを備える。
【００２３】
ストランド構造体２０を構成する強化繊維線材５０の本数は、２本以上であれば特に限定されず、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０の目的とする性能や、設置する対象のコンクリート柱１０００の大きさ等に応じて適宜決定される。強化繊維線材５０の本数は、通常、２本〜４０本であり、７本~３７本であることが好ましい。
【００２４】
強化繊維束は芯線５２として用いられる。芯線５２の外周には、芯線５２がバラバラにならないように、芯線５２の外周に繊維を巻き回してなる外層５３が設けられている。また、外層５３に含浸された固化材５４が芯線５２を形成する強化繊維５１の間、すなわち、芯線５２の内部まで浸透している。これにより、強化繊維線材５０では、固化材５４によって、芯線５２をなす強化繊維束と外層５３を構成する繊維が接着結合し一体化していることが好ましい。芯線５２と外層５３を構成する繊維が一体化することにより、強化繊維線材５０の強度がより向上する。
ストランド構造体２０では、芯線５２は所定の回数の撚りがかけられた状態で固化材５４により固化されている。芯線５２の撚り数は、得られる強化繊維線材５０の曲げ応力に対する耐性、強化繊維５１のバラケ防止性、強化繊維５１の撚りに対する強度（撚りにより強化繊維が切れない）や、後述する固化材を付与する前の外層で被覆された状態のときに、外層の間から強化繊維束が飛び出す（目むき）ことがないようにすることを考慮して決定される。芯線５２の撚り数は、２回／ｍ〜５０回／ｍであることが好ましく、５回／ｍ〜４０回／ｍであることがより好ましく、１０回／ｍ〜３０回／ｍであることがさらに好ましい。芯線５２の撚り方向は、特に限定されず、Ｓ（右）撚りであってもよく、Ｚ（左）撚りであってもよい。
【００２５】
芯線５２は、複数本（通常、数千本から数万本）の強化繊維５１が束ねられてなり、断面が円形状または扁平状の糸状体である。
強化繊維５１としては、スーパー繊維とも称される繊維が用いられる。このような繊維としては、例えば、炭素繊維、バサルト繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ繊維）等が挙げられる。芯線５２では、上記の繊維を１種類で用いてもよく、２種類以上を混繊して用いてもよい。また、芯線５２では、上記の繊維と、上記以外の有機繊維および無機繊維の少なくとも一方とを、その強度や曲げ性が損なわれない範囲で混繊して用いてもよい。
【００２６】
炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系の炭素繊維や、ピッチ系の炭素繊維が用いられる。炭素繊維を含む成形品の強度と弾性率のバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。
【００２７】
炭素繊維が束ねられてなる炭素繊維束としては、炭素繊維メーカーから供給される炭素繊維６０００本（６Ｋ）、１２０００本（１２Ｋ）、２４０００本（２４Ｋ）等を、コンクリート柱補強器具１０において必要とされる強度に応じて、１本、または複数本束ねたものが用いられる。
【００２８】
なお、芯線５２は、芯線５２を構成する強化繊維５１がまとまりやすいように、強化繊維５１にサイジング剤や集束剤を含浸させて、強化繊維５１を束ねたものであってもよい。
サイジング剤や集束剤としては、後述する固化材と親和性の高いものを用いることが好ましい。
【００２９】
複数本の強化繊維５１を一方向に配列させることで得られる芯線５２は、強化繊維５１の単繊維を１０００本以上束ねたものであることが好ましく、１万本以上束ねたものであることがより好ましい。
強化繊維５１の単繊維の本数の上限は、特に限定されない。強化繊維５１の束が開繊されていないものの場合には、強化繊維５１の単繊維の本数の上限は、５０万本程度である。なお、強化繊維５１の束を開繊して用いる場合には、強化繊維５１の単繊維の本数はさらに多くてもよい。
【００３０】
外層５３は、筒状の構造体である。筒状の構造としては、例えば、繊維を編み上げた丸編み構造や、繊維を筒状に組み上げた組紐構造等が挙げられる。外層５３としての硬さ、強度、形態安定性等の観点から、外層５３は組紐構造であることが好ましい。外層５３を組紐構造とすることにより、芯線５２をなす強化繊維束の表面を目視にて確認できない程度にまで被覆できる。これにより、外層５３は、芯線５２を結束するとともに、外層５３の内部の芯線５２を構成する強化繊維５１を保護する保護層としても機能する。そのため、コンクリート柱１０００にコンクリート柱補強器具１０を設置した後に、ストランド構造体２０が砂利等の鋭利な物と接触しても、ストランド構造体２０が断線することを防止できる。また、別途、ストランド構造体２０に保護層を設ける必要がないため、ストランド構造体２０をより細くすることができ、製造コストを削減することができる。
【００３１】
組紐構造としては、丸打構造、角打構造、平打構造が挙げられるが、形状と安定性の観点から、丸打構造とすることが好ましい。また、打ち数としては、金剛打、８打、１６打、２４打等が挙げられるが、目的とする強化繊維線材５０の太さ、幅に応じて、適宜好ましい打ち数を選択すればよい。
【００３２】
外層５３に用いられる繊維としては、柔軟なものが好ましい。このような繊維としては、例えば、ポリアミド（ナイロン等）、ビニロン、ポリアクリル、ポリプロピレン、塩化ビニル、アラミド、セルロース、ポリエステル、ポリアセタール等からなる合成繊維や、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、絹、羊毛、麻、綿等の天然繊維等が挙げられる。
また、外層５３に用いられる繊維としては、固化材５４の耐熱性や固化の状態にもよるが、強化繊維線材５０の製造工程あるいは使用環境において熱が加わる場合には、熱安定性に優れる繊維が好ましい。熱安定性に優れる繊維としては、ポリエステル繊維、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維が好ましく、ガラス繊維がより好ましい。熱安定性に優れる繊維を用いることにより、熱が加わったときに、芯線５２と外層５３とのずれの発生を抑制し、ストランド構造体２０は安定した引張強さを発現することができる。
【００３３】
外層５３に用いられる繊維は、撚りがかかっていてもよく、撚りがかかっていなくてもよい。
外層５３を有する芯線５２は、固化材５４が塗布されることにより、芯線５２と外層５３が接着して一体化した強化繊維線材５０となってより強度が向上する。強度の観点から、塗布される固化材５４は強化繊維線材５０の内部まで含浸し、外層５３を構成する繊維と、強化繊維線材５０の内部の芯線５２とが接着結合し一体化していることが好ましい。
【００３４】
固化材５４は、熱可塑性エポキシ樹脂である。
熱可塑性エポキシ樹脂としては、硬化剤や触媒、重合開始剤、重合促進剤等の添加剤を添加したり、加熱したりすることにより、反応が開始または反応が促進等されて硬化する反応型樹脂であり、硬化した後も熱可塑性を有するものである。また、熱可塑性エポキシ樹脂としては、熱可塑性を維持し、加熱処理および加圧処理の少なくとも一方の処理により、分子構造が直鎖状のものがより好ましい。
【００３５】
このような熱可塑性エポキシ樹脂を用いることにより、強化繊維５１と熱可塑性エポキシ樹脂からなる繊維強化樹脂材料を製造した後、任意の時期に各繊維強化複合材料を任意の形状に加工することができるため、在庫を大量に抱えるリスクを低減できる。また、本発明の目的を逸脱しない範囲で、熱可塑性エポキシ樹脂に、その他の熱可塑性樹脂を配合してもよい。
【００３６】
反応型の熱可塑性エポキシ樹脂は、硬化剤で硬化させる前は、常温で液状であり、溶剤に溶解または分散させることができる。そのため、芯線５２の内部まで、熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させることができる。従って、芯線５２の内部まで熱可塑性エポキシ樹脂を存在させることができるため、芯線５２と熱可塑性エポキシ樹脂が充分に絡み合う（接触し合う）。これにより、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、優れた強度を有する。また、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、加熱処理および加圧処理の少なくとも一方の処理時に、熱可塑性エポキシ樹脂の移動（変形）とともに、芯線５２も移動（変形）し易くなり、成形性に優れる。
【００３７】
一般的な熱可塑性樹脂は、熱により溶融して用いられるため、芯線５２として薄い炭素繊維の束を用いた場合であっても、芯線５２の内部まで熱可塑性樹脂を含浸させることが容易ではない。特に、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０のように、強化繊維５１が密に束ねられた芯線５２では、芯線５２の表面近傍のみに熱可塑性樹脂が存在することとなる。本実施形態のコンクリート柱補強器具１０では、固化材５４として熱可塑性エポキシ樹脂を用いて、芯線５２の内部まで熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させた後、熱可塑性エポキシ樹脂を反応させて、硬化させる。そのため、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０では、強化繊維線材５０、さらに、強化繊維線材５０の内部にある芯線５２の内部まで熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させることができる。
【００３８】
なお、熱可塑性樹脂のなかには、反応後に化学構造が変わるものがある。例えば、エポキシ樹脂は、反応後にフェノキシ樹脂になる。つまり、本実施形態における反応型の熱可塑性エポキシ樹脂は、反応後にフェノキシ樹脂になるものも含む。
【００３９】
また、本発明の目的を逸脱しない範囲で、熱可塑性エポキシ樹脂に、熱硬化性樹脂を配合してもよい。
なお、熱硬化性樹脂のみを用いた場合には、強化繊維に熱硬化性樹脂を付与した材料を硬化させずに保管し、任意の時期にコンクリート柱補強器具の形状に成形する場合には、硬化までの間、冷凍または冷蔵保存が必要となり、保管の負荷が大きくなる。
【００４０】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、熱可塑性エポキシ樹脂を用いているため、熱硬化性樹脂のみで構成された繊維強化複合材料に比べて、熱可塑性エポキシ樹脂を硬化させた後でも成形が可能であり、熱硬化性エポキシ樹脂のように成形するまで低温保存を行う必要もなく、保存期間の問題もなく使用し易く、長時間の硬化時間も必要とせず、生産性の観点からも優れている。
【００４１】
さらに、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０におけるストランド構造体２０は、図４に示すように、端部２０Ａに、固定のための受け治具２１を有する。なお、端部２０Ａおよび受け治具２１は、ストランド構造体２０の両端部に設けられている。
受け治具２１の先端面２１ａには、寸切りボルトのようなネジ形状の固定具２２が突設されている。継手部４０に固定具２２を接続し、固定することにより、コンクリート柱１０００にコンクリート柱補強器具１０を設置して、コンクリート柱１０００を補強する。
また、ストランド構造体２０は、図１に示すように、受け治具２１が設けられ、コンクリート柱１０００の外側面１０００ａの中央部からコンクリート柱１０００の角部１０００Ａ近傍にわたって配置される端部２０Ａ，２０Ａと、コーナー支持体３０のＲを付けた面に接して配置される（コーナー支持体３０の角部３０Ａ側の面に沿って湾曲する）角部２０Ｂ，２０Ｂと、コンクリート柱１０００の外側面１０００ａの幅方向のほぼ全長にわたって配置される中央部２０Ｃとから構成される。また、図１に示すように、ストランド構造体２０において、端部２０Ａの長さをＬ１、角部２０Ｂの長さをＬ２、中央部２０Ｃの長さをＬ３とする。
【００４２】
受け治具２１および固定具２２の素材としては、鉄、クロム、ニッケル、チタン、モリブデン、亜鉛等の任意の金属、またはその合金が用いられる。
また、受け治具２１および固定具２２の素材としては、強化繊維束と固化材からなる繊維強化複合材料が用いられる。繊維強化複合材料としては、後述するコーナー支持体３０や継手部４０の素材と同様のものが用いられる。
【００４３】
ストランド構造体２０は、補強するコンクリート柱１０００の外周の長さに合わせて、平面視コ字形状に成形され、コンクリート柱１０００の外周に沿って設置される。すなわち、図１に示すように、２つの平面視コ字形状のストランド構造体２０は、コンクリート柱１０００における対向する外側面１０００ａ，１０００ａそれぞれの中央部にて、ターンバックルやスペーサー等の両端ネジ用の継手部４０に接続されて、設置される。
【００４４】
ストランド構造体２０は、強化繊維束からなる芯線５２および芯線５２を被覆する外層５３に、固化材５４が含浸された強化繊維線材５０が撚り合わされたものであるため、鉄筋のように気温差により膨張または収縮することがなく、必要以上に強い力で固定する必要がない。
【００４５】
ストランド構造体２０の引張強さ、すなわち、ストランド構造体２０の長手方向における引張強さは、２０ｋＮ〜２２０ｋＮであることが好ましく、４０ｋＮ〜２００ｋＮであることがより好ましい。ストランド構造体２０の引張強さが２０ｋＮ以上であれば、ストランド構造体２０は、コンクリート柱１０００に対して充分な補強性能を有し、破断することもない。一方、ストランド構造体２０の引張強さが２２０ｋＮ以下であれば、ストランド構造体２０の生産性と強度のバランスを保つことができる。
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０において、引張強さは、ＪＩＳ  Ｋ７１６４「プラスチック−引張特性の試験方法−」に準拠して測定される。
【００４６】
ストランド構造体２０を形成する方法としては、例えば、必要な本数の強化繊維線材５０を束ねて、束ねられた強化繊維線材５０全体に撚りをかける方法、芯となる強化繊維線材５０を、一本または複数本の他の繊維強化複合材料（強化繊維線材５０）で取り囲む構造となるように、芯となる強化繊維線材５０と他の繊維強化複合材料（強化繊維線材５０）を撚り合わせる方法等が挙げられる。
ストランド構造体２０の撚り数は、１．１回／ｍ〜５０回／ｍであることが好ましい。
【００４７】
「コーナー支持体」
図５は、本実施形態のコンクリート柱補強器具におけるコーナー支持体の概略構成を示す斜視図である。図６は、本実施形態のコンクリート柱補強器具におけるコーナー支持体に含まれる強化繊維束の一例の概略構成を示す斜視図である。
【００４８】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０におけるコーナー支持体３０は、コンクリート柱１０００の角部１０００Ａおよび角部１０００Ａと連接する外側面１０００ａに密接するように、Ｌ字形状に成形されている。
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０におけるコーナー支持体３０は、図５に示すように、強化繊維束３１が、固化材３２により固化されてなる繊維強化複合材料からなる。また、コーナー支持体３０は、固化材３２中にて強化繊維束３１がランダムに積層されたものである。詳細には、各強化繊維束３１がコーナー支持体３０の形状に対して、ランダムに僅かに傾斜して、相互に折り重なった状態をなしている。強化繊維束３１は、複数の強化繊維が一方向に配列されてなる。
【００４９】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０では、ストランド構造体２０が平面視コ字形状に成形されている。そのため、コーナー支持体３０は、コンクリート柱１０００の四隅にて、ストランド構造体２０の各角部２０Ｂにおいて、ストランド構造体２０からコンクリート柱１０００の四隅に加えられる圧力を分散する当て具としても用いられる。
【００５０】
コーナー支持体３０を当て具として用いる場合には、コーナー支持体３０の当て具部分におけるストランド構造体２０の引張強さを強化するために、コーナー支持体３０の外側（ストランド構造体２０と接する側）の角部３０Ａを丸くする（Ｒを付ける）ことが好ましい。コーナー支持体３０の角部３０ＡのＲは、５ｍｍ〜１０００ｍｍであることが好ましく、５０ｍｍ〜９００ｍｍであることがより好ましく、１００ｍｍ〜８００ｍｍであることがさらに好ましい。Ｒが５ｍｍ以上であれば、コーナー支持体３０の当て具部分において、ストランド構造体２０は充分な引張強さを有する。一方、Ｒが１０００ｍｍ以下であれば、コーナー支持体３０の成形性および生産性の観点からも好ましい。なお、角部３０ＡのＲとは、角部３０Ａの曲率半径のことである。
【００５１】
複数の強化繊維が一方向に配列されてなる強化繊維束３１とは、強化繊維束３１を構成する複数本の強化繊維の各々の繊維軸方向を合わせたものである。なお、強化繊維束３１を構成する強化繊維の繊維軸方向がほぼ合わせられていれば、強化繊維束３１やこれを構成する強化繊維は、曲がったり、蛇行したりしていてもよい。特に、加熱処理および加圧処理されて形成された成形体では、成形体の凹凸形状、強化繊維およびその束同士の交絡によって、曲がったり、蛇行したり、部分的につぶれて広がったりする形状の強化繊維や強化繊維束３１が多く存在する。また、強化繊維束３１がランダムに積層されたものという概念には、このように加圧処理等によって、曲がったり、蛇行したりして変形した状態の強化繊維や強化繊維束３１も含まれる。また、コーナー支持体３０中の強化繊維束は、強化繊維束３１のような、短く裁断され、ランダムに積層されたものではなく、長繊維の強化繊維を一方向に配列させ、積層させたものであってもよい。
【００５２】
強化繊維束３１は、開繊処理を行ったものであってもよく、無撚糸、有撚糸、または、解燃糸であってもよい。
強化繊維束３１を構成する強化繊維としては、ストランド構造体２０を構成する強化繊維と同様のものが用いられる。
【００５３】
コーナー支持体３０を構成する繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の長さは１ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ〜５００ｍｍであることがさらに好ましい。繊維強化複合材料に含まれる強化繊維の長さが１ｍｍ以上であれば、コーナー支持体３０は充分な引張強さを有する。
【００５４】
コーナー支持体３０に含まれる強化繊維束３１は、図６に示すように、短冊状の強化繊維束（以下、「短冊状強化繊維束」と言う。）３３であることが好ましい。
短冊状強化繊維束３３は、複数の強化繊維が一方向に配列し、それらの強化繊維が固化材と一体化した複合体である。
短冊状強化繊維束３３は、繊維軸方向の長さが５ｍｍ〜５００ｍｍであることが好ましく、幅が１ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましい。また、短冊状強化繊維束３３は、繊維軸方向の長さが、幅方向の長さに比べ長い短冊状をなしていることが好ましい。短冊状強化繊維束３３の繊維軸方向の長さが５ｍｍ以上であれば、短冊状強化繊維束３３は充分な強度を有する。一方、短冊状強化繊維束３３の繊維軸方向の長さが５００ｍｍ以下であれば、短冊状強化繊維束３３は引張強さのばらつきや、引張強さの異方性が発生しない。
【００５５】
コーナー支持体３０の機械的強度およびその安定性の観点から、短冊状強化繊維束３３の繊維軸方向の長さは、１０ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、短冊状強化繊維束３３の幅は３ｍｍ〜３０ｍｍであることがより好ましい。
【００５６】
短冊状強化繊維束３３を構成する強化繊維の長さは、１ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ〜５００ｍｍであることがさらに好ましい。つまり、短冊状強化繊維束３３を構成する各強化繊維の長さは、この強化繊維が複数本、一方向に束ねられてなる短冊状強化繊維束３３の長さと実質的に同一であることが好ましい。
【００５７】
短冊状強化繊維束３３の厚みは、特に限定されないが、短冊状強化繊維束３３の繊維軸方向の長さや幅に比べて短いことが好ましい。短冊状強化繊維束３３の厚みは、０．０２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、コーナー支持体３０の機械的強度の観点から、０．２ｍｍ〜５ｍｍであることがより好ましい。
【００５８】
コーナー支持体３０における繊維体積含有率（Ｖｆ値）は、ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０と同様に、２０％〜８０％であることが好ましく、３０％〜７０％であることがより好ましく、４０％〜６０％であることがさらに好ましい。
【００５９】
固化材３２としては、ストランド構造体２０を構成する固化材５４と同様のものが用いられる。
【００６０】
「継手部」
図７は、本実施形態のコンクリート柱補強器具における継手部の一例の概略構成を示す斜視図である。図８は、本実施形態のコンクリート柱補強器具における継手部の他の例の概略構成を示す斜視図である。
【００６１】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０における継手部４０は、コンクリート柱１０００にストランド構造体２０を固定し、補強するためのものである。
【００６２】
継手部４０としては、例えば、図７に示す両端ネジ用のターンバックル型のものや、図８に示す両端ネジ用のスペーサー型のもの等が挙げられる。
【００６３】
上述のように、コンクリート柱１０００の外周に沿って、平面視コ字形状のストランド構造体２０を設置する場合には、ストランド構造体２０の端部同士が、コンクリート柱１０００の対向する外側面１０００ａ，１０００ａそれぞれの中央部にて継手部４０に接続されて、コンクリート柱１０００に固定される。
【００６４】
継手部４０の素材としては、鉄、クロム、ニッケル、チタン、モリブデン、亜鉛等の任意の金属、またはその合金が用いられる。また、継手部４０の素材としては、コーナー支持体３０を構成する強化繊維束３１と固化材３２からなる繊維強化複合材料が用いられる。
【００６５】
継手部４０の素材として繊維強化複合材料を用いる場合、継手部４０における繊維体積含有率（Ｖｆ値）は、ストランド構造体２０およびコーナー支持体３０と同様に、２０％〜８０％であることが好ましく、３０％〜７０％であることがより好ましく、４０％〜６０％であることがさらに好ましい。
【００６６】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、少なくともストランド構造体２０が強化繊維を含み、機械的強度に優れているため、既設のコンクリート柱の補強に用いられている鋼材製の補強器具と同様に、コンクリート柱に取り付けて、コンクリート柱を補強することができる。
【００６７】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、ストランド構造体２０と、コーナー支持体３０と、継手部４０と、を備え、継手部４０で２つのストランド構造体２０を接続する構造である。そのため、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、コンクリート柱に取り付ける際に大掛かりな設備を必要としないばかりでなく、断面が矩形である既設のコンクリート柱に、面取り処理等の前処理を施すことなく設置することができる。また、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、コンクリート柱に生じた亀裂等の異常を検査したり、メンテナンスを行ったりする際に、コンクリート柱から容易に取り外すことができる。
【００６８】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、ストランド構造体２０が強化繊維束と固化材からなるため、金属のように気温差により膨張または収縮することがなく、必要以上に強い力でコンクリート柱に対して固定する必要がない。これにより、コンクリート柱補強器具１０によるコンクリート柱への負担を軽減することができる。
【００６９】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、ストランド構造体２０等を構成する固化材として熱可塑性エポキシ樹脂を用いている。そのため、充分な強度を保持しながら、目的とするコンクリート柱の形状に合わせて、一旦製造した後に、任意の形状に変形させることができる上に、取り外し後に再利用することもできる。また、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、製造工場にて、コンクリート柱への取り付け以外の作業をほとんど完結させることができる上に、目的とするコンクリート柱の形状に合わせて曲げる等の簡単な作業のみを施工現場にて行うこともできる。また、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０は、施工現場での作業者の負担を軽減することができる上に、従来の鋼材を用いた補強器具と比較して軽量であるため、設置の作業効率を向上することができる。
【００７０】
［コンクリート柱補強器具の製造方法］
次に、本実施形態のコンクリート柱補強器具の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るコンクリート柱補強器具の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
【００７１】
「ストランド構造体の製造方法」
長繊維の強化繊維を束ねて、強化繊維束を形成する。
次いで、強化繊維束に繊維を巻き回し、筒状の組紐構造を形成することにより、その筒状の組紐構造からなる外層を得る。これにより、強化繊維束を外層で被覆した組紐構造体を得る。
【００７２】
強化繊維や、外層を構成する繊維は、上述の本実施形態のコンクリート柱補強器具と同様のものが用いられる。
また、組紐構造としては、上述の本実施形態のコンクリート柱補強器具と同様の構造が挙げられる。
【００７３】
次いで、組紐構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を付与する。具体的には、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を用いて、組紐構造体を構成する強化繊維束に、熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させる。
【００７４】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液は、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂と、その熱可塑性エポキシ樹脂を溶解または分散するための溶媒と、硬化剤と、を少なくとも含む。なお、本実施形態における熱可塑性エポキシ樹脂溶液は、溶媒に溶質が完全に溶解した溶液に限定されず、エマルジョンやディスパージョンであってもよい。
【００７５】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液に含まれる溶媒としては、例えば、水、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、セロソルブ、アノン等が挙げられる。
【００７６】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液に含まれる硬化剤としては、例えば、脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド、ケチミン、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン、イミダゾール、３級アミン等のアミン系化合物、リン酸化合物、酸無水系化合物、メルカプタン系化合物、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物等が挙げられる。
【００７７】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液は、本発明の目的を逸脱しない範囲で、触媒、重合開始剤、重合促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、増粘剤、乳化剤、分散剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００７８】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、５ｍＰａ・ｓ〜１０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、組紐構造体への熱可塑性エポキシ樹脂の付与量の観点から、１０ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましく、５０ｍＰａ・ｓ以上であることがさらに好ましい。また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、５００ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましく、２００ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。
熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であれば、組紐構造体に充分な量の熱可塑性エポキシ樹脂を容易に付与することができる。一方、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であれば、組紐構造体を構成する強化繊維束の内部まで熱可塑性エポキシ樹脂を容易に浸透させることができる。
【００７９】
組紐構造体への熱可塑性エポキシ樹脂の付与方法としては、例えば、熱可塑性エポキシ樹脂溶液に組紐構造体を浸漬させるディップ法、熱可塑性エポキシ樹脂溶液に組紐構造体を浸漬した後にマングル等で絞るディップニップ法、熱可塑性エポキシ樹脂溶液をキスロールやグラビアロール等に付着させて、そのキスロール等から組紐構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を転写する転写法、組紐構造体に霧状の熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与するスプレー法等が挙げられる。
【００８０】
ディップ法、転写法、スプレー法等では、熱可塑性エポキシ樹脂溶液が付着した組紐構造体を、ダイスロール等と接触させることにより、組紐構造体および強化繊維束の内部まで熱可塑性エポキシ樹脂を押し込んだり、余分な熱可塑性エポキシ樹脂を除去したりして、組紐構造体への熱可塑性エポキシ樹脂の付与量を調整できる。
【００８１】
また、強化繊維線材が上述の好適なＶｆ値となるように、組紐構造体への熱可塑性エポキシ樹脂溶液の付与量を調整したり、溶媒の配合比によって熱可塑性エポキシ樹脂溶液における熱可塑性エポキシ樹脂の含有量を調整したりすることが好ましい。
【００８２】
本実施形態では、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度が低いため、組紐構造体を構成する強化繊維束の内部まで熱可塑性エポキシ樹脂を浸透させることができる。
組紐構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を付与した後、乾燥および熱処理の少なくとも一方を行うことが好ましい。乾燥と熱処理は同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。熱可塑性エポキシ樹脂を付与した組紐構造体に、乾燥および熱処理の少なくとも一方を施すことにより、強化繊維線材が得られる。
【００８３】
乾燥温度および乾燥時間は、熱可塑性エポキシ樹脂、硬化剤または溶媒の種類に応じて適宜調整される。
乾燥温度は、４０℃〜１２０℃であることが好ましく、５０℃〜１００℃であることがより好ましい。乾燥時間は、１分〜１時間であることが好ましく、１０分〜３０分であることがより好ましい。
熱処理温度および熱処理時間は、熱可塑性エポキシ樹脂、硬化剤または溶媒の種類に応じて適宜調整される。
熱処理温度は、１２０℃〜２５０℃であることが好ましく、１２０℃〜１８０℃であることがより好ましい。熱処理時間は、１分〜１時間であることが好ましく、３分〜４０分であることがより好ましい。
上記の乾燥温度、乾燥時間、熱処理温度および熱処理時間の範囲は、強化繊維線材の品位および生産性の観点から好ましい。
【００８４】
次いで、強化繊維線材を複数本束ねて撚り機にセットし、加熱しながら束ねられた強化繊維線材全体に撚りをかけ、ストランド構造体を形成する。
束ねられた強化繊維線材の加熱温度は、８０℃〜２００℃であることが好ましく、加熱時間は３分〜４０分であることが好ましい。
ストランド構造体の撚り方向は、特に限定されず、Ｓ（右）撚りであってもよく、Ｚ（左）撚りであってもよい。
【００８５】
このようにして、長繊維の強化繊維の束からなる芯線と、芯線を被覆（結束）する外層と、芯線および外層に含浸された固化材とを備えた強化繊維線材が、複数本束ねられてなるストランド構造体が得られる。
【００８６】
「コーナー支持体の製造方法」
まず、コーナー支持体となる繊維強化複合材料を作製する。
強化繊維束に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させることにより、繊維強化複合材料を作製する。具体的には、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を用いて、強化繊維束に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させることにより、繊維強化複合材料を作製する。
【００８７】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液としては、上述のストランド構造体の製造方法におけるものと同様のものが用いられる。
強化繊維束への熱可塑性エポキシ樹脂の付与方法としては、上述のストランド構造体の製造方法における組紐構造体への熱可塑性エポキシ樹脂の付与方法と同様の方法が用いられる。
【００８８】
次いで、繊維強化複合材料を任意の長さに成形し、例えば、短冊状の繊維強化複合材料を得る。
【００８９】
次いで、短冊状の繊維強化複合材料を積層して積層体を形成し、その積層体を目的とするコーナー支持体の形状に、加熱および加圧して成形した後、冷却することにより、コーナー支持体を得る。
【００９０】
コーナー支持体において、短冊状の繊維強化複合材料をランダムに積層することが好ましい。具体的には、それぞれ独立した複数の強化繊維束と熱可塑性エポキシ樹脂とを含む短冊状の繊維強化複合材料を、自由落下させたり、自由落下させた後に振動を与えたりして積層することが好ましい。
【００９１】
繊維強化複合材料の積層体を加熱および加圧する方法としては、例えば、金型プレス法、オートクレーブ法、加熱、冷間プレス法、射出成形、押出成形等が挙げられる。
また、繊維強化複合材料を板状に成形した後、ロールフォーミング法を用いて、その板状の繊維強化複合材料を再び加熱および加圧することにより、目的とする形状に成形してもよい。
【００９２】
加熱温度は、例えば、１５０℃〜４００℃である。加熱時間は、例えば、１分〜２４時間である。加圧時の圧力は、例えば、１ＭＰａ〜５００ＭＰａである。なお、真空状態で加圧すれば、繊維強化複合材料中における空隙（ボイド）の発生が抑えられる。
【００９３】
繊維強化複合材料を得る段階で、熱可塑性エポキシ樹脂を完全に反応させてしまってもよいが、熱可塑性エポキシ樹脂の反応がある程度で止まった（もしくは、熱可塑性エポキシ樹脂の反応速度が低下した）状態に留めておき、繊維強化複合材料の積層体を成形して、コーナー支持体を製造する際に、熱可塑性エポキシ樹脂を完全に反応させてもよい。
【００９４】
「継手部の製造方法」
継手部を強化繊維束と固化材からなる繊維強化複合材料で構成する場合には、上述のコーナー支持体と同様の製造方法により、継手部を製造する。
【００９５】
［コンクリート柱の補強方法］
次に、図１を参照して、本実施形態のコンクリート柱補強器具１０用いたコンクリート柱１０００の補強方法を説明する。
【００９６】
まず、補強対象のコンクリート柱１０００の四隅にコーナー支持体３０を配置する。
次いで、コーナー支持体３０を介して、コンクリート柱１０００の軸方向に対して垂直となる方向に、２つの平面視コ字形状のストランド構造体２０を配置する。ストランド構造体２０は、コンクリート柱１０００の外側面１０００ａの幅や形状に対応する形状に成形されている。
【００９７】
次いで、２つのストランド構造体２０の端部同士を、固定具２２により、コンクリート柱１０００の対向する外側面１０００ａ，１０００ａそれぞれの中央部にて継手部４０に仮接続し、コンクリート柱１０００に２つのストランド構造体２０を仮固定する。
【００９８】
最後に、継手部４０に仮接続してあるストランド構造体２０の固定具２２を締め付けて、コンクリート柱１０００に２つのストランド構造体２０を固定する。これにより、コンクリート柱補強器具１０によるコンクリート柱１０００の補強が完了する。
【００９９】
継手部４０に仮接続してあるストランド構造体２０の固定具２２を締め付けて、コンクリート柱１０００に２つのストランド構造体２０を固定する際、固定具２２に係る締め付けトルクは１５０Ｎ・ｍ〜３５０Ｎ・ｍであることが好ましい。
トルクが１５０Ｎ・ｍ以上であれば、ストランド構造体２０が有する引張強さを充分に発揮できる。一方、トルクが３５０Ｎ・ｍ以下であれば、継手部４０や、ストランド構造体２０に設けられた固定具２２が破断することを防止できる。
【０１００】
本実施形態のコンクリート柱の補強方法によれば、施工現場にて、大きな作業スペースを設けたり、煩雑な作業を行ったりすることなく、コンクリート柱１０００に対してコンクリート柱補強器具１０を設置することにより、従来の金属製の補強器具や、強化繊維を含む補強器具を用いる方法よりも簡便に、コンクリート柱１０００の耐久性を補強することができる。また、本実施形態のコンクリート柱の補強方法によれば、コンクリート柱補強器具１０を設置した後も、コンクリート柱１０００のひび割れ等の異変を視認し易いばかりでなく、コンクリート柱補強器具１０の取り外しや再利用を容易に行うことができる。
【０１０１】
（第２の実施形態）
［コンクリート柱補強器具］
図９は、本実施形態のコンクリート柱補強器具の概略構成を示す平面図である。図１０は、本実施形態のコンクリート柱補強器具におけるストランド構造体の端部の概略構成を示す平面図である。なお、図９および図１０において、図１に示した第１の実施形態のコンクリート柱補強器具と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態のコンクリート柱補強器具１００は、ストランド構造体１１０と、コーナー支持体３０と、継手部１２０と、を備える。
【０１０２】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１００では、コーナー支持体３０が当て具としてコンクリート柱１０００の四隅に配置される。コーナー支持体３０の２つの外側面（コンクリート柱１０００と接する面とは反対側の側面）３０ａのそれぞれに、継手部１２０が設けられている。すなわち、コーナー支持体３０と継手部１２０は一体化されている。また、ストランド構造体１１０は、図１０に示すように、両方の端部１１０Ａに、固定のための受け治具１１１を有する。受け治具１１１の先端面１１１ａには、寸切りボルトのようなネジ形状の固定具１１２が突設されている。また、ストランド構造体１１０は、コンクリート柱１０００の外側面１０００ａの幅に合わせて線状に成形されている。さらに、ストランド構造体１１０は、両方の端部１１０Ａが継手部１２０に接続、固定されている。具体的には、ストランド構造体１１０の両方の端部１１０Ａに設けられた固定具１１２が継手部１２０に接続、固定されている。このようにストランド構造体１１０、コーナー支持体３０および継手部１２０を設置することにより、コンクリート柱補強器具１００は、コンクリート柱１０００を補強することができる。
【０１０３】
ストランド構造体１１０としては、上述のストランド構造体２０と同様のものが用いられる。
【０１０４】
継手部１２０としては、片端ネジ用のターンバックル型のものや、片端ネジ用のスペーサー型のもの等が挙げられる。
継手部１２０の素材としては、上述の継手部４０と同様のものが用いられる。
【０１０５】
本実施形態のコンクリート柱補強器具１００によれば、上述の第１の実施形態のコンクリート柱補強器具１０と同様の効果が得られる。
【０１０６】
［コンクリート柱補強器具の製造方法］
本実施形態のコンクリート柱補強器具１００は、上述の第１の実施形態のコンクリート柱補強器具１０と同様の製造方法で製造することができる。
【０１０７】
［コンクリート柱の補強方法］
本実施形態のコンクリート柱補強器具１００によれば、上述の第１の実施形態のコンクリート柱補強器具１０と同様に、コンクリート柱１０００を補強することができる。
【実施例】
【０１０８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例において、「部」は質量部のことを指している。
【０１０９】
［実施例１］
「ストランド構造体の製造」
図９に示すコンクリート柱補強器具に対応する実施例１を示す。
強化繊維束としては、炭素繊維の単繊維を２４０００本束ねたもの（炭素繊維：ＰＡＮ系炭素繊維（東レ株式会社製のトレカ（登録商標）Ｔ７００ＳＣ）の束２４Ｋ）に３０回撚りをかけたものを用いた。
外層の繊維としてはガラス繊維を用いた。
製紐機（２４打機）を用いて、１２×２打ちの石目打ちにて、炭素繊維束の外周全面を組紐状にガラス繊維で覆い、炭素繊維束とそれを被覆するガラス繊維からなる組紐構造体を得た。
得られた組紐構造体において、外層による炭素繊維束の表面の被覆率は、ほぼ１００％であり、内部の炭素繊維束を目視できなかった。
【０１１０】
次に、ドラムに巻き付けられた組紐構造体を引き出しながら、ディップニップ法により、その組紐構造体に、以下に示す熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した。
【０１１１】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度：１５ｍＰａ・ｓ以下（装置の測定限界値以下）
熱可塑性エポキシ樹脂溶液の組成：熱可塑性エポキシ樹脂（反応型樹脂：ＤＥＮＡＴＩＴＥ  ＸＮＲ６８５０Ｖ、ナガセケムテックス株式会社製）１００質量部、硬化剤（ＤＥＮＡＴＩＴＥ  ＸＮＨ６８５０Ｖ、ナガセケムテックス株式会社製） ６．５質量部、メチルエチルケトン１．６質量部
【０１１２】
なお、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、Ｂ型粘度計（ＴＶＢ−１５形粘度計、東機産業株式会社製）およびロータＮｏ．２０を用い、ロータの回転速度を１２ｒｐｍとし、室温で測定した値である。
【０１１３】
組紐構造体に熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した後、１５０℃にて１２０分間熱処理を行った後、冷却して、組紐形状の外層を有する強化繊維線材を得た。
【０１１４】
同様にして成形された別の強化繊維線材を、その長さ方向と垂直に切断し、その切断面を、走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ３０００Ｈ、株式会社日立サイエンスシステムズ製）を用いて１００倍で観察した結果、炭素繊維束の中心部まで熱可塑性エポキシ樹脂が浸透していることが確認された。
【０１１５】
その後、得られた強化繊維線材を７本束ねて、実施例１のストランド構造体を得た。具体的には、１本の強化繊維線材を芯とし、これを６本の強化繊維線材で取り囲むように配置し、その強化繊維線材の束を１２０℃に加熱しながら、Ｚ方向に５回／ｍで撚りをかけて、ストランド構造体を得た。
得られたストランド構造体をコンクリート柱の外側面の幅に合わせてそれぞれの長さに切断した。次に、ストランド構造体の両端部に、受け治具として、外径２７ｍｍ、内径１８ｍｍ、長さ２４０ｍｍの鋼管を定着させ、さらに、受け治具の端部（ストランド構造体とは反対側の端部）にＭ２０の寸切りボルトを接続した。また、得られたストランド構造体のＶｆ値を測定したところ、４０％であった。
【０１１６】
「コーナー支持体の製造」
次に、ストランド構造体の製造に用いたものと同一の炭素繊維束を、開繊処理を行わずに用いた。
ドラムに巻き付けられた炭素繊維束を引き出しながら、キスロールにより、炭素繊維束の片面に、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した。
熱可塑性エポキシ樹脂溶液としては、ストランド構造体の製造に用いたものと同一のものを用いた。
【０１１７】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した炭素繊維束の上下面を、４本のロールに接触（炭素繊維束の上面２回、下面２回接触：上面および下面を交互にそれぞれ２回ずつ接触）させてしごいた後、６０℃にて２０分間乾燥し、引き続き１５０℃にて２０分間の熱処理を行い、熱可塑性エポキシ樹脂を反応させた。
その後、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した炭素繊維束を常温にて冷却した後、ドラムに巻き取って、長さ５０ｍ、幅４ｍｍ、厚み０．３８ｍｍの炭素繊維束に熱可塑性エポキシ樹脂を付与したテープ状の繊維強化複合材料を得た。
【０１１８】
次に、テープ状の繊維強化複合材料を、炭素繊維の繊維軸方向に対してほぼ垂直に２０ｍｍ〜３０ｍｍの長さとなるように切断し、長さ２０ｍｍ〜３０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚み０．３８ｍｍの短冊状の繊維強化複合材料を得た。
得られた短冊状の繊維強化複合材料のＶｆ値は４０％であった。
なお、得られた短冊状の繊維強化複合材料中の炭素繊維の長さは、炭素繊維が長繊維であるため繊維強化複合材料の長さと同じであり、２０ｍｍ〜３０ｍｍであった。
【０１１９】
同様にして成形された別の短冊状の繊維強化複合材料の切断面を、上記の走査型電子顕微鏡を用いて１００倍で観察した結果、炭素繊維束の中心部まで熱可塑性エポキシ樹脂が浸透していることが確認された。
【０１２０】
その後、ステンレス製の型の中に、短冊状の繊維強化複合材料をランダムに積層し、真空プレス機を用いて、２００℃、２０ＭＰａにて５分間の加熱処理および加圧処理を行った。その後、冷却した後、ステンレス製の型から、成形体を取り出した。
【０１２１】
その結果、熱可塑性エポキシ樹脂内部にそれぞれの短冊状の繊維強化複合材料がランダムに積層（各短冊状の繊維強化複合材料が成形されたコーナー支持体の形状に対して、ランダムに、僅かに傾斜して、相互に折り重なった状態）されたコーナー支持体が得られた。
【０１２２】
同様にして成形された別のコーナー支持体を切断して、その切断面を、上記の走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果、炭素繊維が熱可塑性エポキシ樹脂に密に充填されており、コーナー支持体の内部は緻密であることが確認された。また、そのストランド構造体のＶｆ値を測定したところ、４０％であった。
【０１２３】
その後、コーナー支持体の外側面に、Ｍ２０の寸切りボルトに対応するステンレス製の治具を取り付け、ボルトで固定した。これにより、コーナー支持体と一体の継手部を得た。
【０１２４】
上記のストランド構造体、コーナー支持体、およびコーナー支持体と一体の継手部を接続し、コンクリート柱補強器具を得て、そのコンクリート柱補強器具をコンクリート柱へ取り付けた。
【０１２５】
［実施例２］
「ストランド構造体の製造」
図１に示すコンクリート柱補強器具に対応する実施例２を示す。
強化繊維束としては炭素繊維の単繊維を２４０００本束ねたもの（炭素繊維：ＰＡＮ系炭素繊維（三菱ケミカル株式会社製のパイロフィル（登録商標）ＭＲ６０Ｈ２４Ｐ）の束２４Ｋ）を用いた。
この炭素繊維束を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２のストランド構造体を得た。同様にして成形された別のストランド構造体を構成する強化繊維線材を、その長さ方向と垂直に切断し、その切断面を、走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ３０００Ｈ、株式会社日立サイエンスシステムズ製）を用いて観察した結果、炭素繊維束の中心部まで熱可塑性エポキシ樹脂が浸透していることが確認された。また、そのストランド構造体のＶｆ値を測定したところ、４０％であった。
得られたストランド構造体をコンクリート柱の外側面の幅に合わせて平面視コ字形状になる長さに切断した。すなわち、ストランド構造体の長さを、図１に示すように、（コンクリート柱１０００の外側面１０００ａの中央部からコンクリート柱１０００の角部１０００Ａ近傍にわたって配置される部位（端部２０Ａ）の長さＬ１＋コーナー支持体３０のＲを付けた面に接して配置される部位（角部２０Ｂ）の長さＬ２）×２＋コンクリート柱１０００の外側面１０００ａの幅方向のほぼ全長にわたって配置される部位（中央部２０Ｃ）の長さＬ３となる長さに切断した。次に、ストランド構造体の両端部に、受け治具として、外径２７ｍｍ、内径１８ｍｍ、長さ２４０ｍｍの鋼管を定着させ、さらに、受け治具の端部（ストランド構造体とは反対側の端部）にＭ２０の寸切りボルトを接続した。
【０１２６】
「コーナー支持体の製造」
次に、ストランド構造体の製造に用いたものと同一の炭素繊維束を、開繊処理を行わずに用いた。
ドラムに巻き付けられた炭素繊維束を引き出しながら、キスロールにより、炭素繊維束の片面に、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した。
熱可塑性エポキシ樹脂溶液としては、ストランド構造体の製造に用いたものと同一のものを用いた。
【０１２７】
熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した炭素繊維束の上下面を、４本のロールに接触（炭素繊維束の上面２回、下面２回接触：上面および下面を交互にそれぞれ２回ずつ接触）させてしごいた後、６０℃にて２０分間乾燥し、引き続き１５０℃にて２０分間の熱処理を行い、熱可塑性エポキシ樹脂を反応させた。
その後、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した炭素繊維束を常温にて冷却した後、ドラムに巻き取って、長さ５０ｍ、幅４０ｍｍ、厚み０．３８ｍｍの炭素繊維束に熱可塑性エポキシ樹脂を付与したテープ状の繊維強化複合材料を得た。
【０１２８】
次に、テープ状の繊維強化複合材料を、炭素繊維の繊維軸方向に対してほぼ垂直に２０ｍｍ〜３０ｍｍの長さとなるように切断し、長さ２０ｍｍ〜３０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚み０．３８ｍｍの短冊状の繊維強化複合材料を得た。また、得られた短冊状の繊維強化複合材料のＶｆ値を測定したところ、４０％であった。
なお、得られた短冊状の繊維強化複合材料中の炭素繊維の長さは、炭素繊維が長繊維であるため、繊維強化複合材料の長さと同じであり、２０ｍｍ〜３０ｍｍであった。
【０１２９】
その後、角部のＲが１００ｍｍのステンレス製の型の中に、短冊状の繊維強化複合材料をランダムに積層し、真空プレス機を用いて、２００℃、２０ＭＰａにて、５分間の加熱処理および加圧処理を行った。その後、冷却した後、ステンレス製の型から、成形体を取り出した。
【０１３０】
その結果、熱可塑性エポキシ樹脂内部にそれぞれの短冊状の繊維強化複合材料がランダムに積層（各短冊状の繊維強化複合材料が成形されたコーナー支持体の形状に対して、ランダムに、僅かに傾斜して、相互に折り重なった状態）されたコーナー支持体が得られた。
【０１３１】
同様にして成形された別のコーナー支持体を切断して、その切断面を、走査型電子顕微鏡（商品名：Ｓ３０００Ｈ、株式会社日立サイエンスシステムズ製）を用いて観察した結果、炭素繊維が熱可塑性エポキシ樹脂に密に充填されており、コーナー支持体の内部は緻密であることが確認された。
【０１３２】
「継手部」
継手部としては、両側Ｍ２０雌ネジ型のステンレス製スペーサーを用いた。
【０１３３】
上記のストランド構造体、コーナー支持体および継手部を接続し、コンクリート柱補強器具を得て、そのコンクリート柱補強器具をコンクリート柱へ取り付けた。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明のコンクリート柱補強器具は、金属のように使用環境によって錆などの欠点が発生しないため、コンクリート柱の耐蝕性、せん断性およびじん性を高レベルで補うことができる。さらに、本発明のコンクリート柱補強器具は、メンテナンスを行いやすいだけでなく、取り外し後に再成形可能であるため、再利用することができる。そのため、本発明のコンクリート柱補強器具は、新規にコンクリート柱を建設するよりも低コストで、かつ交通をみだりに停止させずに施工できることから、その産業利用可能性は大である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０・・・コンクリート柱補強器具、２０・・・ストランド構造体、２０Ａ・・・端部、２０Ｂ・・・角部、２１・・・受け治具、２２・・・固定具、３０・・・コーナー支持体、３０Ａ・・・角部、３１・・・強化繊維束、３２・・・固化材、３３・・・短冊状強化繊維束、４０・・・継手部、５０・・・強化繊維線材、５１・・・強化繊維、５２・・・芯線、５３・・・外層、５４・・・固化材、１００・・・コンクリート柱補強器具、１１０・・・ストランド構造体、１２０・・・継手部、１０００・・・コンクリート柱、１０００Ａ・・・角部。
【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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