(57)【要約】【課題】例えば地震時にせん断力等が作用するコンクリート躯体の補強を施工コストの低減を図りつつ容易に実現することができるコンクリート構造物及びその補強方法を提供する。【解決手段】高速道路の高架橋１１は、コンクリート躯体である橋脚部１４の外周面１４ａに対して強化繊維を含んで形成された繊維シート１９が巻き付けられるとともに、そのように巻き付けられた状態にある繊維シートの外面側が超速硬化型のポリウレア系樹脂の樹脂層２０で被覆されている。そして、繊維シートは、橋脚部の外周面に対する巻き付け方向での一方の端部が当該繊維シートにおける巻き付け方向での他方の端部と巻き付け方向で一定長さ分だけ重なった重なり領域ＯＬを有し、且つ、橋脚部側から引き裂き方向の応力が加わったときには橋脚部の外周面に対して巻き付け方向へ重なり領域を保持しつつ相対移動可能となる状態で巻き付けられている。【選択図】図１
2015034434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート躯体の外周面に対して強化繊維を含んで形成された少なくとも一枚の繊維シートが巻き付けられるとともに、そのように巻き付けられた状態にある前記繊維シートの外面側が硬化型樹脂で被覆されたコンクリート構造物であって、
前記繊維シートは、前記コンクリート躯体の前記外周面に対する巻き付け方向での端部が当該繊維シートにおける巻き付け方向での前記端部以外の部分又は同様に前記外周面に巻き付けられている他の繊維シートの一部と巻き付け方向で重なった重なり領域を有し、且つ、前記コンクリート躯体側から引き裂き方向の応力が加わったときには前記外周面に対して巻き付け方向へ前記重なり領域を保持しつつ相対移動可能となる状態で巻き付けられていることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート構造物において、
前記繊維シートは、前記コンクリート躯体の前記外周面に対して当該外周面と対向する面を非接着面として巻き付けられた状態で前記硬化型樹脂により前記外周面との間に挟持されていることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のコンクリート構造物において、
前記繊維シートは、樹脂を非含浸の状態において、その外面側が前記硬化型樹脂により被覆されることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のコンクリート構造物において、
前記強化繊維は、パラ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維及びガラス繊維のうちから選択される繊維により構成されていることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のコンクリート構造物において、
前記硬化型樹脂は、イソシアネート成分とポリアミン成分とを含む超速硬化型のポリウレア系樹脂であることを特徴とするコンクリート構造物。
【請求項６】
コンクリート躯体の外周面に対して強化繊維を含んで形成された樹脂が非含浸の少なくとも一枚の繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、
前記コンクリート躯体の前記外周面に巻き付けられた状態にある前記繊維シートの外面側をイソシアネート成分とポリアミン成分とを含む超速硬化型のポリウレア系樹脂で被覆する被覆工程とを備え、
前記巻き付け工程において、前記繊維シートは、前記コンクリート躯体の前記外周面に対する巻き付け方向での端部が当該繊維シートにおける巻き付け方向での前記端部以外の部分又は同様に前記外周面に巻き付けられている他の繊維シートの一部と巻き付け方向で重なった重なり領域を有するように、且つ、前記コンクリート躯体側から引き裂き方向の応力が加わったときには前記外周面に対して巻き付け方向へ前記重なり領域を保持しつつ相対移動可能となるように、前記外周面に対して当該外周面と対向する面を非接着面として巻き付けられることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート躯体が補強されたコンクリート構造物及びコンクリート構造物の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、せん断耐力や変形性能が小さいコンクリート構造物の場合は、例えば地震等が発生し、そのコンクリート構造物における柱や梁等のコンクリート躯体に大きなせん断力等が加わると、脆性的な破壊が生じる虞がある。そこで、このようなコンクリート躯体の外周面に対して炭素繊維やアラミド繊維等の強化繊維に樹脂を含浸させて形成したＦＲＰ（Fiber Reinforced Polymer）補強テープを巻き付けて接着することによりコンクリート構造物を補強する技術が従来から提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コンクリート構造物における柱等のコンクリート躯体にＦＲＰ補強テープを巻き付けて接着する場合、ＦＲＰ補強テープは、その片面若しくは両面に補強用接着剤を塗布しながら、柱等の外周面に巻き付けられる。すなわち、ＦＲＰ補強テープは、柱等のコンクリート躯体の外周面に対して巻き付け状態で対向する面全体が接着性を有する面となって接着される。そのため、接着剤及び接着工程が必要となって施工コストが増大するばかりか、例えば地震時にせん断力等の作用によって柱等のコンクリート躯体の外周面に亀裂が生じた場合には、その亀裂の部分でＦＲＰ補強テープに引き裂き方向の応力が集中し、ＦＲＰ補強テープを破断させてコンクリート躯体のコンクリート表面を拘束できなくなる虞があった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば地震時にせん断力等が作用するコンクリート躯体の補強を施工コストの低減を図りつつ容易に実現することができるコンクリート構造物及びその補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するコンクリート構造物は、コンクリート躯体の外周面に対して強化繊維を含んで形成された少なくとも一枚の繊維シートが巻き付けられるとともに、そのように巻き付けられた状態にある前記繊維シートの外面側が硬化型樹脂で被覆されたコンクリート構造物であって、前記繊維シートは、前記コンクリート躯体の前記外周面に対する巻き付け方向での端部が当該繊維シートにおける巻き付け方向での前記端部以外の部分又は同様に前記外周面に巻き付けられている他の繊維シートの一部と巻き付け方向で重なった重なり領域を有し、且つ、前記コンクリート躯体側から引き裂き方向の応力が加わったときには前記外周面に対して巻き付け方向へ前記重なり領域を保持しつつ相対移動可能となる状態で巻き付けられている。
【０００７】
この構成によれば、繊維シートは、コンクリート躯体の外周面に対して巻き付け方向への相対移動可能に巻き付けられた状態で、その外面側を硬化型樹脂で被覆されることによりコンクリート躯体のコンクリート表面を拘束している。そのため、地震時等にコンクリート躯体が変形し、繊維シートに対して引き裂き方向の応力が加わったとしても、そのような応力を受けた繊維シートは、コンクリート躯体の外周面に対して巻き付け方向へ相対移動することにより破断が回避される。また、繊維シートは、コンクリート躯体の外周面に対して巻き付け方向へ相対移動した場合でも、繊維シートの巻き付け方向での端部が当該端部以外の部分又は他の繊維シートの一部と巻き付け方向で重なった重なり領域を保持するように巻き付けられているので、補強のためのコンクリート躯体の外周面の拘束状態を良好に維持できる。したがって、例えば地震時にせん断力等が作用するコンクリート躯体の補強を施工コストの低減を図りつつ容易に実現することができる。
【０００８】
また、上記コンクリート構造物において、前記繊維シートは、前記コンクリート躯体の前記外周面に対して当該外周面と対向する面を非接着面として巻き付けられた状態で前記硬化型樹脂により前記外周面との間に挟持されている。
【０００９】
この構成によれば、繊維シートにおいてコンクリート躯体の外周面と対向する面を接着面とするための接着剤の材料コスト及びその塗布作業コストを不要にできるので、その分だけ、施工コストの低減に貢献できる。また、コンクリート躯体の外周面と対向する面が接着面となって強固に接着されている場合には、コンクリート躯体の変形時に繊維シートを引き裂き方向の応力の集中で破断させる可能性が高いのに対し、コンクリート躯体の外周面に繊維シートを非接着状態で巻き付けたことにより、そのような破断の可能性を低減することができる。
【００１０】
また、上記コンクリート構造物において、前記繊維シートは、樹脂を非含浸の状態において、その外面側が前記硬化型樹脂により被覆されることが好ましい。
この構成によれば、コンクリート躯体の外周面に巻き付けられた状態にある繊維シートの外面側に硬化型樹脂を被覆する前段階において、繊維シートに樹脂を含浸させる工程が不要であるので、作業現場での工数及び材料コストの軽減を通じて、より一層、施工コストを低減できる。
【００１１】
また、上記コンクリート構造物において、前記強化繊維は、パラ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維及びガラス繊維のうちから選択される繊維により構成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、強化繊維を構成する繊維は高強度及び高弾性率を有する繊維であるため、繊維シートは、地震時等にコンクリート躯体の外周面側から引き裂き方向の応力が加わった場合にも、その応力に対して十分な耐性を発揮することができる。
【００１３】
また、上記コンクリート構造物において、前記硬化型樹脂は、イソシアネート成分とポリアミン成分とを含む超速硬化型のポリウレア系樹脂であることが好ましい。
この構成によれば、ポリウレア系樹脂は、例えばポリウレタン系樹脂と比較して、硬化時間が極めて速く、また結合力も強く、そして耐薬品性にも優れているため、施工時間の短縮を通じて施工コストを低減しつつ、被覆している繊維シートを強固に保護することができる。
【００１４】
さらに、上記課題を解決するコンクリート構造物の補強方法は、コンクリート躯体の外周面に対して強化繊維を含んで形成された樹脂が非含浸の少なくとも一枚の繊維シートを巻き付ける巻き付け工程と、前記コンクリート躯体の前記外周面に巻き付けられた状態にある前記繊維シートの外面側をイソシアネート成分とポリアミン成分とを含む超速硬化型のポリウレア系樹脂で被覆する被覆工程とを備え、前記巻き付け工程において、前記繊維シートは、前記コンクリート躯体の前記外周面に対する巻き付け方向での端部が当該繊維シートにおける巻き付け方向での前記端部以外の部分又は同様に前記外周面に巻き付けられている他の繊維シートの一部と巻き付け方向で重なった重なり領域を有するように、且つ、前記コンクリート躯体側から引き裂き方向の応力が加わったときには前記外周面に対して巻き付け方向へ前記重なり領域を保持しつつ相対移動可能となるように、前記外周面に対して当該外周面と対向する面を非接着面として巻き付けられる。
【００１５】
この構成によれば、上記コンクリート構造物の場合と同様の作用効果を享受することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば地震時にせん断力等が作用するコンクリート躯体の補強を施工コストの低減を図りつつ容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】高速道路の高架橋における橋脚部の補強構造を示す一部破断正面図。
【図２】（ａ）は図１における２ａ−２ａ線矢視断面図、（ｂ）は図１における２ｂ−２ｂ線矢視断面図。
【図３】載荷試験に用いる逆対称加力装置の概要を示す正面図。
【図４】載荷試験で得られる荷重−変位曲線のグラフ。
【図５】橋脚部の補強構造のうち樹脂層が破断した状態を模式的に示す斜視図。
【図６】コンクリート躯体である橋脚部の補強構造を模式的に示す断面図。
【図７】変形例のコンクリート躯体の補強構造を模式的に示す断面図。
【図８】他の変形例のコンクリート躯体の補強構造を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、コンクリート構造物の一実施形態について、そのコンクリート構造物の補強方法と共に、図を参照して説明する。
図１に示すように、コンクリート構造物の一例である高速道路の高架橋１１は、地上面１２からベース部１３を介して立脚したコンクリート躯体である橋脚部１４と、その橋脚部１４上に載架部１５を介して架設された底版部１６と、底版部１６の側縁などから立設される高欄部１７を備えている。そして、橋脚部１４の外周面１４ａには、例えば地震時等に橋脚部１４に対してせん断力等の外力が加わった場合にも橋脚部１４が脆性的に破壊されないように橋脚部１４を補強するための補強構造１８が設けられている。
【００１９】
図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、橋脚部１４に対する補強構造１８は、断面形状が略四角形状の橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられる繊維シート１９と、その繊維シート１９の外面側に硬化型樹脂の吹き付けにより形成される樹脂層２０とで構成されている。繊維シート１９は、高強度・高弾性率を有する強化繊維を含んで形成された織布若しくは不織布であり、橋脚部１４の外周面１４ａを形成するコンクリート表面の「はらみ出し」を橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態で拘束する。
【００２０】
なお、本実施形態の場合、繊維シート１９を構成する強化繊維はマトリクス樹脂などの接着性を有した樹脂を含浸していない。すなわち、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対して、マトリクス樹脂等の接着剤を用いて接着されるのではない。つまり、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対して当該外周面１４ａと対向する面を非接着面として巻き付けられた状態において、その繊維シート１９の外面側からの硬化型樹脂の吹き付けにより形成された樹脂層２０により橋脚部１４の外周面１４ａとの間に挟持された状態とされる。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の場合、橋脚部１４の外周面１４ａには一例として合計で３枚の繊維シート１９が巻き付けられている。すなわち、橋脚部１４の高さ寸法を丁度３等分した幅寸法で且つ橋脚部１４の胴回り寸法よりも一定の距離Ｌだけ長い長さ寸法の矩形形状に形成された３枚の繊維シート１９が、橋脚部１４の外周面１４ａの上部１／３の領域と中央１／３の領域と下部１／３の領域に、１枚ずつ巻き付けられている。なお、３枚の繊維シート１９は、上下方向で隣り合う繊維シート同士の上下各縁部を重ね合うことなく突き合わせた状態で橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられている。
【００２２】
また、図２（ａ）（ｂ）に示すように、各繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態において、その巻き付け方向での一端側の端部１９ａが、巻き付け方向で当該一端側の端部１９ａ以外の部分である他端側の端部１９ｂと、巻き付け方向で一定の距離Ｌだけ重なった重なり領域ＯＬを有するように巻き付けられている。なお、この巻き付け方向での重なり領域ＯＬの長さである距離Ｌは、一例として、橋脚部１４の胴回り寸法が１２０ｃｍ（一辺３０ｃｍ×４）である場合において、２０ｃｍ程度となるように設定されている。
【００２３】
また、橋脚部１４の外周面１４ａにおける、上部１／３の領域と下部１／３の領域に各々巻き付けられた２つの繊維シート１９と、中央１／３の領域に巻き付けられた１つの繊維シート１９とは、橋脚部１４の外周面１４ａの周方向において、一端側の端部１９ａと他端側の端部１９ｂとの重なり領域ＯＬの位置が１８０度反対となるように巻き付けられている。因みに、この橋脚部１４の外周面１４ａの周方向における繊維シート１９ごとの重なり領域ＯＬの位置取りは、必ずしも交互に１８０度反対の位置取りであることは必要でなく、それぞれの位置取りは任意である。
【００２４】
なお、繊維シート１９は、橋脚部（コンクリート躯体）１４の外周面１４ａに一重巻きするとした場合、その厚みの基準となる１枚の目付重量が１００ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。目付重量が１００ｇ／ｍ２未満では、そのような繊維シート１９を橋脚部１４の外周面１４ａに一重巻きで巻き付けたとしても、強度が乏しく補強効果を期待できない虞があるからである。さらに、その引っ張り強度は、１５００Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。１５００Ｎ／ｍｍ２未満であると、目付重量が１００ｇ／ｍ２未満の場合と同様に、そのような繊維シート１９を橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けたとしても、強度が乏しく補強効果を期待できない虞があるからである。
【００２５】
そして、こうした繊維シート１９を構成する強化繊維としては、パラ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維、炭素繊維及びガラス繊維が各々単独で、又は、それらが複数種混入したハイブリッド態様で使用可能とされる。因みに、パラ系アラミド繊維としては、テクノーラ（登録商標；帝人テクノプロダクツ社製）、トワロン（登録商標；テイジントワロン社製）、ケブラー（登録商標；東レ・デュポン社製）を使用可能である。また、超高分子量ポリエチレン繊維としてはダイニーマ（登録商標；東洋紡績社製）を使用可能であり、ポリアリレート繊維としてはベクトラン（登録商標；クラレ社製）を使用可能である。また、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビズオキサゾール）繊維としてはザイロン（登録商標；東洋紡績社製）を使用可能である。さらに、炭素繊維としては、トレカ（登録商標；東レ社製）、テナックス（登録商標；東邦テナックス社製）、パイロフィル（登録商標；三菱レイヨン社製）を使用可能である。
【００２６】
次に、樹脂層２０を形成する硬化型樹脂について説明する。
さて、この場合の硬化型樹脂としては、イソシアネート成分とポリアミン成分とを含む超速硬化型のポリウレア系樹脂であって、例えば、LINE-X LLC（所在地：米国アラバマ州ハンツビル）製の「LINE-X・XS-100」や「LINE-X・XS-350」が好適に用いられる。勿論、超速硬化型のポリウレア系樹脂であれば、LINE-X LLC製の「LINE-X・XS-100」や「LINE-X・XS-350」以外の他のポリウレア系樹脂を用いることも可能である。
【００２７】
因みに、「LINE-X・XS-100」は、イソシアネート混合物のLINE-X・XS-100・Ａ剤（硬化剤）とポリオール・芳香族ジアミン混合物であるLINE-X・XS-100・Ｂ剤（樹脂）を加熱混合したポリウレア・ポリウレタン混成のエラストマー（ゴムのような高弾性を示す高分子物質）である。一方、「LINE-X・XS-350」は、イソシアネート混合物のLINE-X・XS-350・Ａ剤（硬化剤）とポリオール・芳香族ジアミン混合物であるLINE-X・XS-350・Ｂ剤（樹脂）を加熱混合した100%ポリウレアのエラストマーである。
【００２８】
そして、これらのポリウレア系樹脂の物性（ＡＳＴＭ規格）について、例えば引っ張り強度（試験方法：ＡＳＴＭ Ｄ４１２）については、１０〜５０Ｎ／ｍｍ２程度であることが好ましく、「LINE-X・XS-100」の場合が１４．８０Ｎ／ｍｍ２である一方、「LINE-X・XS-350」の場合は２３．７Ｎ／ｍｍ２である。同様に、引き裂き強さ（試験方法：ＡＳＴＭ Ｄ６２４）については、３０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であることが好ましく、「LINE-X・XS-100」の場合が５１．７Ｎ／ｍｍである一方、「LINE-X・XS-350」の場合は１３８．２Ｎ／ｍｍである。つまり、これらを材料とする樹脂層２０が繊維シート１９越しに被覆する橋脚部１４の外周面１４ａであるコンクリート表面のはらみ出しを抑制するのに十分な強度を有している。
【００２９】
なお、これらのポリウレア系樹脂で橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態にある繊維シート１９の外面側を被覆する樹脂層２０の厚みは２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましく、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内であれば更に好ましい。その理由は、厚みが２ｍｍ未満であると、橋脚部１４の外周面１４ａのコンクリート表面のはらみ出しを抑制し得るだけの強度が得られなかったりするからである。その一方、厚みが２０ｍｍを超えると、樹脂層２０の形成のために費やされる施工時間及び樹脂の使用量が多大となり、施工コストが増大してしまうからである。
【００３０】
次に、上記のように橋脚部１４の外周面１４ａに設けられた本実施形態の補強構造１８の性能について説明する。なお、その補強構造１８の性能を評価するための載荷試験には公知の逆対称加力装置を用いた。
【００３１】
図３に示すように、逆対称加力装置２１は、床面２２上に固定されたベース２３の複数箇所（図３では２箇所）から立設された複数本（この場合は２本）の柱２４，２５の上部間に架設された梁２６を備え、その梁２６の下方には支持リンク２７を介して可動アーム２８が支持されている。可動アーム２８は、水平方向に延びる水平部２９と、その水平部２９の一端側（図３では左端側）から下方に垂れ下がる垂下部３０とを有し、水平部２９における各端部側の２箇所が水平部２９を水平姿勢にさせた状態で支持リンク２７の下端に連結されている。また、ベース２３における一端側（図３では左端側）の柱２４よりも更に一端側（左端側）の箇所からは、柱２４よりも高さが低い柱３１が立設されている。
【００３２】
そして、この低い柱３１と可動アーム２８の垂下部３０との間は水平方向アクチュエーター３２とロードセル３３により連結されている。一方、可動アーム２８における水平部２９の略中央部とベース２３との間は鉛直方向アクチュエーター３４とロードセル３６により連結されている。また、可動アーム２８における水平部２９の他端側（図３では右端側）とベース２３との間は鉛直方向アクチュエーター３５とロードセル３７により連結されている。さらに、２台の鉛直方向アクチュエーター３５，３５の間で可動アーム２８の水平部２９とベース２３との間となる試験位置には、橋脚部１４に対応した柱形状をなす鉄筋コンクリート製の柱体３８が配置されている。そして、その柱体３８の下端部が下部固定スタブ３９を介してベース２３に固定されると共に、その柱体３８の上端部が上部固定スタブ４０を介して可動アーム２８の水平部２９に固定されている。
【００３３】
上記のように構成された逆対称加力装置２１を用いた載荷試験に際しては、断面寸法が３００ｍｍ×３００ｍｍで、上下各固定スタブ３９，４０付きの試験区間長さが１５００ｍｍの鉄筋コンクリート製の柱体３８に対して無補強の試験体Ａと補強構造有りの試験体Ｂ，Ｃ，Ｄを製作した。そして、それらの各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて同様の載荷試験を行って性能評価した。
【００３４】
因みに、無補強の試験体Ａは、柱体３８の外周面３８ａに対して何らの補強も施していないものである。一方、補強有りの試験体Ｂは、柱体３８の外周面３８ａにポリウレア系樹脂（この場合、LINE-X・XS-350）を直接吹き付けることにより形成した樹脂層だけでコンクリート躯体である柱体３８の補強を図るというものである。また、補強構造有りの試験体Ｃは、強化繊維を含んで形成された繊維シートであって、接着性を有するマトリクス樹脂を含浸して柱体３８の外周面３８ａに巻き付け状態に接着された接着済み繊維シートによりコンクリート躯体である柱体３８の補強を図るというものである。
【００３５】
そして、補強構造有りの試験体Ｄは、上記本実施形態における橋脚部１４と同様の補強構造を有するものである。すなわち、その試験体Ｄは、柱体３８の外周面３８ａに強化繊維を含んで形成された繊維シートをマトリクス樹脂が非含浸とされた非接着状態で一定距離の重なり領域を有するように巻き付けた上で、その外面側からポリウレア系樹脂を吹き付けて樹脂層を形成したものである。そして、以上のように構成された各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、逆対称加力装置２１における試験位置に１つずつ順次交換しながら配置し、次のような内容の載荷試験を行った。
【００３６】
まず、２台の鉛直方向アクチュエーター３４，３５で上部固定スタブ４０の水平を保ちながら試験体に軸力を与えた状態で、１台の水平方向アクチュエーター３２により逆対称モーメント方式の正負繰り返し載荷を行った。このとき、試験体に作用させる軸力は、試験体における柱体３８の軸方向圧縮応力度が１Ｎ／ｍｍ２となるように軸力を導入した。また、水平方向アクチュエーター３２を用いた水平荷重の載荷にあたり、降伏変位δｙに至るまでは次第に荷重を増加させる荷重制御による載荷を正負繰り返した。そして、降伏変位δｙに至った以降は、降伏変位δｙの整数倍の水平変位を繰り返す変位制御で、その繰り返し回数は正負各１回ずつとなるように載荷した。
【００３７】
なお、この場合の降伏変位δｙは、試験体における鉄筋コンクリート製の柱体３８の主筋の歪みを歪みゲージにより測定し、その歪みが予め材料試験で求めておいた降伏歪みを越えたときの水平変位とし、正側載荷時と負側載荷時の平均により求めた。そして、そのような降伏変位δｙに至った以降における繰り返しの載荷は、変位制御での繰り返し回数がｎ回目となるｎδｙ時の水平方向の最大荷重が降伏変位δｙ時の水平方向の最大荷重である降伏荷重の１／２まで低下した段階で終了した。
【００３８】
次に、上記載荷試験を経た各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの性能評価結果について説明する。
図４に示すように、各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについての載荷試験で得られた水平変位の無次元値（δ／δｙ）をＸ軸方向の値とすると共に、水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）をＹ軸方向の値とした荷重−変位曲線のグラフにより、各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの性能評価結果を比較した。なお、水平変位の無次元値（δ／δｙ）は、各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対する載荷毎の水平変位δを降伏変位δｙで除した値であり、水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）は、各試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対する載荷毎の水平荷重Ｐを降伏荷重Ｐｙで除した値である。そして、この荷重−変位曲線のグラフでは、水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）がその最大値から１／２の値まで低下した時点での水平変位の無次元値（δ／δｙ）が大きな値である試験体の方が、せん断耐力や変形性能が大きいことを意味している。
【００３９】
そこで、図４の荷重−変位曲線のグラフを、そのような観点で見てみると、まず、柱体３８が無補強の試験体Ａの場合は、その水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）がその最大値から１／２の値まで低下した時点の水平変位の無次元値（δ／δｙ）が「４」程度である。そのため、この試験体Ａの場合は、地震時には比較的早期に柱体３８の外周面３８ａを構成するコンクリート表面がはらみ出して脆性的な破壊が生じるものと評価される。
【００４０】
次に、柱体３８の外周面３８ａをポリウレア系樹脂の樹脂層だけで補強した試験体Ｂの場合は、その水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）がその最大値から１／２の値まで低下した時点の水平変位の無次元値（δ／δｙ）が「６」程度であり、無補強の試験体Ａの場合よりは、ある程度の補強効果が認められる。しかし、この程度の補強構造では、地震時にせん断力等が加わったときに、やはり早期に柱体３８の外周面３８ａを構成するコンクリート表面がはらみ出して脆性的な破壊が生じるものと推測される。
【００４１】
一方、柱体３８の外周面３８ａに対して強化繊維を含む繊維シートを巻き付け時に含浸させた接着剤のマトリクス樹脂で接着した試験体Ｃの場合は、その水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）がその最大値から１／２の値まで低下した時点の水平変位の無次元値（δ／δｙ）が「１２」程度である。そのため、この試験体Ｃの場合は、樹脂層だけの補強構造の試験体Ｂの場合よりは、せん断耐力や変形性能が格段に向上している。しかし、図４の荷重−変位曲線のグラフからも明らかなように、この試験体Ｃの場合は、その水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）がその最大値から１／２の値まで低下する直前で水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）が急激に低下している。このことは、例えば地震時にせん断力等の作用によって柱体３８の外周面３８ａに亀裂が生じた場合には、その亀裂の部分で接着された繊維シートに引き裂き方向の応力が集中し、その応力が繊維シートを急激に破断させて柱体３８の外周面３８ａを拘束できなくなるということを意味している。
【００４２】
以上のような３つの試験体Ａ，Ｂ，Ｃに対して、本実施形態の橋脚部１４に対する補強構造１８と同様の補強構造を有する試験体Ｄの場合は、その水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）がその最大値から１／２の値まで低下した時点の水平変位の無次元値（δ／δｙ）が「１４」程度である。そのため、この試験体Ｄの場合は、無補強の試験体Ａ及び樹脂層だけの試験体Ｂよりは勿論のこと、繊維シートを接着した試験体Ｃの場合よりも、高い補強効果が認められる。しかも、この試験体Ｄの場合は、最大荷重に相当する水平荷重から降伏荷重の１／２の水平荷重に至るまでの荷重変化が試験体Ｃの場合と比較して緩やかである。このことは、柱体３８の外周面３８ａに対して繊維シートが接着されるのではなく、その外周面３８ａに対して巻き付け方向への相対移動可能に巻き付けられた状態で、その外面側を硬化型樹脂で被覆されることにより柱体３８の外周面３８ａであるコンクリート表面を拘束していることによる。
【００４３】
すなわち、柱体３８にせん断力等の外力を作用させる水平変位が繰り返されて柱体３８の外周面３８ａ側から、そのコンクリート表面をはらみ出しさせる力が繊維シートに当該繊維シートを破断させる方向の応力となって作用したとしても、そうした力は繊維シートが重なり領域を保持しつつ外周面３８ａに対して相対移動することで減衰させる。そのため、降伏変位δｙに至った以降に水平方向の最大荷重が降伏荷重の１／２まで低下した段階で急激に柱体３８の外周面３８ａに対する拘束状態が一気になくなる試験体Ｃの場合よりも、水平荷重の無次元値（Ｐ／Ｐｙ）の値が緩やかに小さくなる試験体Ｄの方が良好なせん断耐力や変形性能を有するものと評価できる。
【００４４】
そこで次に、以上のように構成された本実施形態のコンクリート構造物である高速道路の高架橋１１の作用について、特にコンクリート躯体となる橋脚部１４の補強方法に着目して以下説明する。
【００４５】
さて、橋脚部１４の外周面１４ａに補強構造１８を形成する場合、まず、橋脚部１４の外周面１４ａに対する繊維シート１９の巻き付け工程が行われる。すなわち、橋脚部１４の胴回り寸法よりも一定の距離Ｌだけ長い長さ寸法の矩形形状に形成された繊維シート１９が巻き付けられる。なお、ここでは、パラ系アラミド繊維の一種であるケブラー（登録商標；東レ・デュポン社製）を強化繊維として含む繊維シート１９が胴回り寸法を１２０ｃｍ（一辺３０ｃｍ×４）とする橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられる場合を一例として説明する。そして、その際において、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態において、その巻き付け方向での一端側の端部１９ａが、巻き付け方向で当該一端側の端部１９ａ以外の部分である他端側の端部１９ｂと、巻き付け方向で一定の距離Ｌ（例えば、２００ｍｍ）だけ重なった重なり領域ＯＬを有するように巻き付けられる。
【００４６】
因みに、この巻き付け工程において、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対して仮止め状態に巻き付けられる。すなわち、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａと巻き付け状態において対向するシート面の数箇所へ散点的に付けられた仮止め材により、橋脚部１４の外周面１４ａに対して巻き付け状態に仮止めされる。なお、この場合の散点的に付けられる仮止め材は、あくまで繊維シート１９を橋脚部１４の外周面１４ａに対して仮止めするためのものであって、繊維シート１９にマトリクス樹脂として含浸して繊維シート１９における橋脚部１４の外周面１４ａと対向する面全体を当該外周面１４ａに対して強固な面接合状態に接着するものではない。
【００４７】
そのため、地震時などに橋脚部１４が変形して橋脚部１４側から引き裂き方向の応力が繊維シート１９に加わったとき、繊維シート１９は、仮止め材の仮止め力や樹脂層２０による挟持力に打ち勝って橋脚部１４の外周面１４ａに対して巻き付け方向へ相対移動することが可能となる。この点で、繊維シート１９において橋脚部１４の外周面１４ａへの巻き付け状態で当該外周面１４ａと対向する面は、強固な接着性を有する接着面としてではなく、そのような接着性を有しない非接着面として機能する。そして、強固な接着剤となるマトリクス樹脂及びそのような樹脂の含浸工程が不要になる分だけ施工コストが低減される。
【００４８】
また、巻き付け工程では、下地処理をした橋脚部１４の外周面１４ａに繊維シート１９が巻き付けられるが、その巻き付けの前に、橋脚部１４の外周面１４ａは四方の隅角部をディスクサンダーなどで削り、半径１０ｍｍ相当の丸みをつけておくことが好ましい。橋脚部１４の隅角部に丸みをつけると、その外周面１４ａに繊維シート１９を巻き付けたときに、繊維シート１９が隅角部で擦れて傷つく虞を低減できる。さらに、橋脚部１４の外周面１４ａには、軽微な段差や凹凸を修正可能な不陸修正材を、繊維シート１９の巻き付け前に塗布するのが、外周面１４ａの平坦性を得る点からも好ましい。
【００４９】
上記の巻き付け工程が終了すると、次には橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態にある繊維シート１９の外面側をポリウレア系樹脂で被覆することにより樹脂層２０の形成する被覆工程が行われる。一例として「LINE-X・XS-350」を用いた場合で説明すると、LINE-X・XS-350・Ａ剤（硬化剤）とLINE-X・XS-350・Ｂ剤（樹脂）の２成分が、液圧２０００〜２５００ＰＳＩの性能を有する高圧衝突混合噴射機で容量比１：１の割合で加熱混合されて繊維シート１９の外面に向けて噴射される。すると、その噴射で繊維シート１９の外面に吹き付けられたポリウレア系樹脂は、混合後６〜１５秒で半硬化乾燥して、厚さが２〜５ｍｍの樹脂層２０を形成する。
【００５０】
その結果、コンクリート躯体である橋脚部１４の外周面１４ａには、その外周面１４ａに対して非接着状態で巻き付けられた繊維シート１９と、そのような繊維シート１９を橋脚部１４の外周面１４ａとの間に挟持するように繊維シート１９を外面側から被覆する樹脂層２０とからなる補強構造１８が形成される。そして、このように形成された補強構造１８においては、橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態にある繊維シート１９が橋脚部１４の外周面１４ａを拘束し、その繊維シート１９の外面側を被覆するポリウレア系樹脂の樹脂層２０が繊維シート１９越しに橋脚部１４の外周面１４ａを拘束する。
【００５１】
そして、こうした補強構造１８を有する橋脚部１４に対して地震時にせん断力等の外力が作用し、橋脚部１４が軸力の作用する方向と交差する方向（水平方向など）へ変形すると、橋脚部１４の外周面１４ａを拘束している繊維シート１９及びその外側の樹脂層２０には、橋脚部１４の外周面１４ａ側から引き裂き方向の応力が作用する。そして、そのような水平変位が何度も繰り返され、ついには降伏変位後の水平方向の最大荷重が降伏荷重の１／２まで低下する段階になると、その補強構造１８における樹脂層２０が破断する。
【００５２】
すなわち、図５に示すように、橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態にある繊維シート１９の外面側を被覆していた樹脂層２０は、繊維シート１９の重なり領域ＯＬの外側を被覆していた部分に引き裂かれ部２０ａができて拘束状態が維持されなくなっている。その一方、橋脚部１４の外周面１４ａに非接着状態で巻き付けられて外周面１４ａを拘束している繊維シート１９は巻き付け方向での重なり領域ＯＬを保持した状態で破断していない。
【００５３】
ここで、図６に示すように、繊維シート１９は、地震時のせん断力などで橋脚部１４の外周面１４ａ側からはらみ出し方向へ作用する力（図６で外向き矢印の力）と、ポリウレア系樹脂の樹脂層２０による外側からの拘束力（図６で内向き矢印の力）とで、巻き付け方向の一端部１９ａと他端部１９ｂが重なり領域ＯＬにおいて挟圧された状態となる。そのため、この挟圧された重なり領域ＯＬにおいて、繊維シート１９の一端部１９ａと他端部１９ｂは、挟圧状態が生じさせる摩擦抵抗力により重なり状態が維持されて橋脚部１４の外周面１４ａを拘束し続ける。
【００５４】
その後、補強構造１８においては、外面側の樹脂層２０の方が内面側の繊維シート１９よりも引っ張り強度が小さいため、樹脂層２０において繊維シート１９の重なり領域ＯＬの外側を被覆していた部分に引き裂かれ部２０ａができる。そして、引き裂かれ部２０ａができると、繊維シート１９の一端部１９ａと他端部１９ｂとの重なり領域ＯＬに対する挟圧状態が弛むことから、繊維シート１９は重なり領域ＯＬを保持しつつ橋脚部１４の外周面１４ａに対して巻き付け方向に相対移動することが許容される。
【００５５】
したがって、地震時に、せん断力等の作用で橋脚部１４が水平変位を繰り返した結果、補強構造１８の樹脂層２０に引き裂かれ部２０ａができたとしても、その内側の繊維シート１９は端部１９ａ，１９ｂの重なり領域ＯＬを保持しつつ巻き付け方向に相対移動するため、破断することなく、橋脚部１４の外周面１４ａの拘束状態を維持する。
【００５６】
上記実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）繊維シート１９は、コンクリート躯体である橋脚部１４の外周面１４ａに対して巻き付け方向への相対移動可能に巻き付けられた状態で、その外面側をポリウレア系樹脂で被覆されることにより橋脚部１４のコンクリート表面を拘束している。そのため、地震時等に橋脚部１４が軸力の作用方向と交差する方向に変形し、繊維シート１９に対して引き裂き方向の応力が加わったとしても、そのような応力を受けた繊維シート１９は、橋脚部１４に対して巻き付け方向へ相対移動することにより破断が回避される。また、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対して巻き付け方向へ相対移動した場合でも、繊維シート１９の巻き付け方向での一端部１９ａがそれ以外の部分である他端部１９ｂと巻き付け方向で重なった重なり領域ＯＬを保持するように巻き付けられているので、補強のための橋脚部１４の外周面１４ａの拘束状態を良好に維持できる。したがって、例えば地震時にせん断力等が作用するコンクリート躯体（橋脚部１４及び図示しない梁など）の補強を施工コストの低減を図りつつ容易に実現することができる。
【００５７】
（２）繊維シート１９において橋脚部１４の外周面１４ａと対向する面を接着面とするための接着剤の材料コスト及びその塗布作業コストを不要にできるので、その分だけ、施工コストの低減に貢献できる。また、橋脚部１４の外周面１４ａと対向する面が接着面となって強固に接着されている場合には、橋脚部１４の変形時に繊維シート１９を引き裂き方向の応力の集中で破断させる可能性が高いのに対し、橋脚部１４の外周面１４ａに繊維シート１９を非接着状態で巻き付けたことにより、そのような破断の可能性を低減することができる。
【００５８】
（３）コンクリート躯体である橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態にある繊維シート１９の外面側にポリウレア系樹脂を被覆する前段階において、繊維シート１９に樹脂を含浸させる工程が不要であるので、作業現場での工数及び材料コストの軽減を通じて、より一層、施工コストを低減できる。
【００５９】
（４）炭素繊維やパラ系アラミド繊維などの強化繊維を構成する繊維は高強度及び高弾性率を有する繊維であるため、繊維シート１９は、地震時等に橋脚部１４の外周面１４ａ側から引き裂き方向の応力が加わった場合にも、その応力に対して十分な耐性を発揮することができる。
【００６０】
（５）樹脂層２０を形成するポリウレア系樹脂は、同じく硬化型の樹脂のうちで例えばポリウレタン系樹脂と比較しても、硬化時間が極めて速く、また結合力も強く、そして耐薬品性にも優れているため、施工時間の短縮を通じて施工コストを低減しつつ、被覆している繊維シート１９を強固に保護することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・図７に示すように、繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対して二重巻き以上（図７では一例として二重巻き）となるように非接着状態で巻き付けられる構成でもよい。要するに、橋脚部１４の外周面１４ａに対する巻き付け状態において、その一端部１９ａが当該繊維シート１９における巻き付け方向での当該一端部１９ａ以外の部分（図７では他端部１９ｂ及び当該繊維シート１９における長手方向の中間部）と巻き付け方向で重なった重なり領域ＯＬを有するならば、実施形態の一重巻きに限定されない。
【００６２】
・図８に示すように、繊維シート１９，１１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対して２枚以上（図７では一例として２枚）が巻き付け方向に端部１９ａ，１９ｂ、１１９ａ，１１９ｂ同士を重ならせた直列配置となるように非接着状態で巻き付けられる構成でもよい。すなわち、橋脚部１４の外周面１４ａに対する巻き付け状態において、繊維シート１９は、その一端部１９ａが当該繊維シート１９と同様に橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられている他の繊維シート１１９の一部（この場合は、端部１１９ａ，１１９ｂ）と巻き付け方向において重なり領域ＯＬを有するように巻き付けられていてもよい。
【００６３】
・繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに対する巻き付け状態において、その一端部１９ａが当該繊維シート１９における他端部１９ｂの部分と巻き付け方向で重なり領域ＯＬを有していなくてもよい。すなわち、繊維シート１９の一端部１９ａは当該繊維シート１９における一端部１９ａ以外の部分であれば、例えば一重半巻きなどの場合に、他端部１９ｂ以外の部分である長手方向の中間部と重なる構成であってもよい。
【００６４】
・繊維シート１９は、橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられた状態での重なり領域ＯＬの巻き付け方向での距離Ｌを、実施形態における２００ｍｍ以外としてもよい。要するに、橋脚部１４の外周面１４ａに重なり領域ＯＬを有して巻き付けられた状態において橋脚部１４がせん断力等の作用で変形して重なり領域ＯＬを形成する部分が巻き付け方向へ相対移動した場合でも、重なり領域ＯＬを保持可能な距離Ｌであればよい。
【００６５】
・橋脚部１４の外周面１４ａに巻き付けられる繊維シート１９は、その橋脚部１４の軸方向に沿う幅寸法が橋脚部１４の高さ寸法に相当する大きさの繊維シート１９であってもよい。また、橋脚部１４の高さ寸法よりも小さな複数枚の繊維シートであれば、必ずしも３枚の繊維シートである必要はなく、更には、必ずしも橋脚部１４の高さ寸法を等分した複数枚の繊維シートでなくてもよい。
【００６６】
・繊維シート１９は、巻き付け工程において橋脚部１４の外周面１４ａに仮止めされるとき、その外周面１４ａと対向する面に散点的に粘着剤などの仮止め材が付けられる方法以外に、数箇所が接着テープなどで仮止めされる構成でもよい。要するに、地震時等に橋脚部１４が変形したときには、その変形する力を受けて仮止め状態が解かれて繊維シート１９が巻き付け方向への相対移動可能とされる構成であればよい。
【００６７】
・樹脂層２０を形成する硬化型の樹脂としては、超速硬化型のポリウレア系樹脂以外に、同じく硬化型樹脂のうちで例えばポリウレタン樹脂などでもよい。
・コンクリート構造物としては、高速道路の高架橋以外に、河川に架かる一般道路用の橋や高層ビルなどの建造物に適用可能であり、また、コンクリート躯体としては、橋脚部以外に建物の柱や梁そして繊維シートを巻き付け可能な外周面を有する壁などに適用してもよい。さらに、繊維シート１９が巻き付けられるコンクリート躯体が柱などである場合、その断面形状は矩形に限らず、円形や楕円形など他の任意の形状でもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１１…高速道路の高架橋（コンクリート構造物）、１４…橋脚部（コンクリート躯体）、１４ａ，３８ａ…外周面、１９，１１９…繊維シート、１９ａ，１９ｂ，１１９ａ，１１９ｂ…端部、ＯＬ…重なり領域。
【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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