(57)【要約】【課題】プレストレストコンクリートくい等のコンクリート構造物を簡便に補強でき、しかもこの構造物に曲げ応力等が加わった際の初期のクラック発生を効果的に防止できるようにする。【解決手段】コンクリート構造物（１）の表面に、熱硬化性樹脂により繊維製シート（２）と複数の金属製補強体（３）と第２の繊維製シート（４）とを順に貼り付ける。金属製補強体（３）は、その長さ方向がコンクリート構造物（１）の長さ方向と平行になるように配置しておく。そして上記の熱硬化性樹脂を硬化させることにより、繊維製シート（２・４）と金属製補強体（３）とをコンクリート構造物（１）の表面にしっかりと固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の表面に繊維製シートと金属製補強体とを熱硬化性樹脂を用いて貼り付けたのち、この熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【請求項２】
コンクリート構造物の表面側から順に、繊維製シートと金属製補強体とを貼り付けることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項３】
コンクリート構造物の表面側から順に、繊維製シートと金属製補強体と第２の繊維製シートとを貼り付けることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項４】
上記の金属製補強体が、ステンレス鋼材又は防錆処理を施した鋼材であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項５】
上記のコンクリート構造物がプレストレストコンクリートくいであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物の補強方法に関し、さらに詳しくは、例えば、プレストレストコンクリートくい等のコンクリート構造物において、初期のクラック発生時の曲げ応力を効果的に向上させる技術等の、コンクリート構造物の効率的な補強方法に関わる。
【０００２】
【発明の背景】
ビルや橋脚等の建築や土木の基礎工事に用いられる高強度プレストレストコンクリートくい（以下、ＰＨＣくいと略称する）は、ＪＩＳ  Ａ５３７３でその強度特性からＡ種、Ｂ種及びＣ種に区分されている。この標準的なＰＨＣくいのほか、底部の太いＳＴくい材や節のある節くい材も同様にＡ種〜Ｃ種に分類されており、異形鉄筋を使用したＰＲＣくい材はＩ種〜Ｖ種に分類されている。なお、上記くいを以下「プレストレスコンクリートくい」と称す。これらのなかで、最も一般的に使用されるＡ種は見込み生産に基づき量産され在庫量も多い。これに対し、せん断及び曲げ強度の高いＢ種やＣ種は消費量が少ないので受注生産され、在庫量も少ない。しかしながら、現実には設計時にＢ種やＣ種が採用される場合、当該在庫品が不足し或いは無いことが多く、当該製品を生産するために工場で新たに生産工程を組み直す必要が出てくる。その際、新たに生産工程を組み直すための手間と生産機会ロスが発生する。これを解消するにはＢ種やＣ種など高強度グレードのくい材も余裕をもって多めに在庫することが考えられるが、ＰＨＣくいのように大型で重量の大きいコンクリート構造物の在庫量を多くすることは在庫コストが高くつく問題があった。
【０００３】
【従来の技術】
従来、上記の問題点を解消する方法として、プレストレストコンクリートくいの外周に高強度繊維製シートを貼り付けることで、より高強度でクラックの入りにくいプレストレストコンクリートくいを調達する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。即ち、この調達方法は、例えばＡ種のＰＨＣくいの外周表面を研磨し、次いでこの外周表面に、接着樹脂とともにアラミド繊維などの高強度繊維からなるシートを貼り付け、これによりＰＨＣくいのせん断及び曲げ強度をＢ種やＣ種の水準にまで高めるという方法である。
上記の方法によれば、Ａ種など標準グレードのくい材を量産して在庫しておくことで、必要に応じてＢ種代替品やＣ種代替品など、せん断及び曲げ強度の高いくい材をこのＡ種くい材から素早く調達できるので、生産効率や在庫効率を高めるとともに、素早くかつ安価に対応できる利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−５５９６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、くい材の初期のクラック発生時の曲げ応力を高くするには、多量の高強度繊維を必要とし、安価に実施できない問題があった。
本発明は上記の問題点を解消し、コンクリート構造物を簡便に補強できるうえ初期のクラック発生時の曲げ応力を効果的に向上させる、コンクリート構造物の補強方法を提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するために、コンクリート構造物の補強方法において、コンクリート構造物の表面に繊維製シートと金属製補強体とを熱硬化性樹脂を用いて貼り付けたのち、この熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
上記の繊維製シートはコンクリート構造物の表面に沿わせることにより、補強材の一部として作用するとともに、この繊維製シートを介して金属製補強体がコンクリート構造物にしっかりと固定される。この金属製補強体は弾性率が高いので、曲げ応力等に対して効果的に作用する。
【０００８】
コンクリート構造物の表面に直接金属製補強体を配置した場合は、このコンクリート構造物と金属製補強体の間の接着が弱く、外力が働くと容易にはがれる惧れがある。従って、コンクリート構造物の表面側から順に、繊維製シートと金属製補強体とを貼り付け、あるいはその上にさらに第２の繊維製シートとを貼り付けることで、この繊維製シートを介して金属製補強体をコンクリート構造物に一層しっかりと固定することができる。
【０００９】
上記の金属製補強体の材質としては、力学特性的には弾性率が高いほど好ましく、特定の材質に限定されないが、ステンレス鋼材や防錆処理を施した鋼材が好ましい。
上記の金属製補強体の形態は特に限定されないが、板状や線状が好ましく、特に板状が好ましい。この場合、取扱いの容易さやコスト等の観点から、幅は５〜２００ｍｍ、好ましくは１０〜１００ｍｍのものが用いられ、厚さは０．２〜２．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．０ｍｍのものが用いられるが、特にこれらの寸法のものに限定されるものではない。
上記の金属製補強体は、コンクリート構造物の表面形状が平面でない場合、このコンクリート構造物の表面形状にあった形状に加工されることが好ましい。
【００１０】
上記の繊維製シートの材質としては、例えばビニロン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン、パラ系アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、炭素繊維及びガラス繊維などを挙げることができる。
上記の繊維製シートの形態としては織物、編物又は不織布であってもよい。織物としては平織、綾織などが挙げられる。繊維製シートの目付は例えば５０〜２０００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００１１】
上記の熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、メタクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂、ウレアウレタン樹脂等の公知の熱硬化性樹脂が挙げられる。このなかで、常温硬化型エポキシ樹脂が好ましい。この場合の標準使用量は繊維製シートの種類にもよるが、下塗りの場合、０．２〜２ｋｇ／ｍ２であり、上塗りの場合は０．２〜１ｋｇ／ｍ２である（全体では０．５〜３．０ｋｇ／ｍ２の範囲となる）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態を示し、図１はプレストレストコンクリートくいをコンクリート構造物として用いた場合の一部破断斜視図、図２はコンクリート構造物の要部の拡大断面図である。
【００１３】
図１に示すように、Ａ種のＰＨＣくいであるコンクリート構造物（１）の表面には、最初に繊維製シート（２）が貼り付けられ、この繊維製シート（２）の外側に複数の長尺金属製補強板（３）が、その長さ方向をコンクリート構造物（１）の長さ方向と平行に配置され、さらにその外側に第２の繊維製シート（４）が巻きつけられ、これらの各補強材（２・３・４）が、熱硬化性樹脂により固定されている。
【００１４】
次に、上記のコンクリート構造物（１）の表面に各補強材を固定する手順について説明する。
【００１５】
最初に、上記のコンクリート構造物（１）は、好ましくは予め表面処理が施される。
即ち、最初にコンクリート構造物（１）表面がグラインダー等で研磨され、微細凸凹部や汚れが除去される。グラインダーとしては例えばバフ加工用のグラインダーでよい。この研磨処理はコンクリート構造物（１）表面の汚れや表面上の弱い層を除去するものであり、サンドブラストや高圧水洗浄（ジェットウォーター）など他の研磨方法によって行ってもよい。これらはいずれも公知方法に従って行うことができる。なお、コンクリート構造物（１）の表面に脆弱層がない等の場合はこの研磨処理を省いてもよい。
【００１６】
次に、上記のコンクリート構造物（１）の表面が乾燥されていることを確認したのち、例えば粘度の低い常温硬化型エポキシ樹脂のプライマーがローラー、刷毛等で塗布される。このとき、上記のコンクリート構造物（１）の表面に段差がある場合は、エポキシ系パテ等の不陸調整材を用いて平坦に仕上げるのが好ましい。上記のプライマー樹脂使用量は表面の状態にもよるが通常０．１〜０．３ｋｇ／ｍ２である。なお、プライマー処理における樹脂の種類には前記の熱硬化性樹脂と同種類とするのが好ましい。
【００１７】
次に、上記の熱硬化性樹脂が上記のコンクリート構造物（１）の表面に下塗りされたのち、上記の繊維製シート（２）がコンクリート構造物（１）の表面に貼り付けられ、次いで上記の金属製補強板（３）が、その長さ方向を上記のコンクリート構造物（１）の長さ方向と平行にして上記の繊維製シート（２）の外側に配置される。そして上記の下塗り熱硬化性樹脂が繊維製シート（２）へ十分含浸したことが確認された後、さらにその上に同じく熱硬化性樹脂の上塗りが行われる。この場合の標準使用量は繊維の種類にもよるが、下塗りの場合０．２〜２ｋｇ／ｍ２であり、上塗りの場合は０．２〜１ｋｇ／ｍ２である（全体では０．５〜３．０ｋｇ／ｍ２の範囲となる）。
【００１８】
次に、第２の繊維製シート（４）がコンクリート構造物（１）の周方向に巻き付けられ、上記と同種の熱硬化性樹脂が上塗りされる。なお、この実施形態では一周の長さよりやや長い第２の繊維製シート（４）を、端部が重ね合せの状態で、且つ隣接する各繊維製シート（４・４）間は隙間が無い状態で巻き付けてある。この実施形態に代えて、細幅の第２の繊維製シートを螺旋状に巻回しても良い。
【００１９】
上記の手順により、コンクリート構造物（１）の表面には、図２に示すように、繊維製シート（２）と金属製補強板（３）と第２の繊維製シート（４）とが順に貼り付けられる。このため、上記のコンクリート構造物（１）と金属製補強板（３）はいずれもこの間に介在する繊維製シート（２）に密着しており、従って、金属製補強板（３）はコンクリート構造物（１）に高い接着強度で固定することができる。
【００２０】
上記の繊維製シート（２・４）をコンクリート構造物（１）の表面に巻付けて接着する際には、脱泡ローラーやゴムへらを使用して空気溜まりが残らないようにしごきながら、コンクリート構造物（１）の表面に貼付けることが望ましい。
また、繊維製シート（２・４）や金属製補強板（３）を接着したのち、上記の繊維製シート（２・４）に含浸した熱硬化性樹脂はビニールシート等で蔽って養生させることが好ましい。
なお、上記の繊維製シート（２・４）と金属製補強板（３）で補強された高強度のＰＨＣくい代替品は、場合によっては埋め込み時に外力から保護するために、さらに樹脂系塗装材料等で仕上げを施すこともできる。
【００２１】
【実施例１、２】
厚さ５ｃｍ、幅１０ｃｍ、長さ８０ｃｍの無鉄筋コンクリート板を作成し、これをコンクリート構造物（１）として用いた。
即ち、このコンクリート構造物（１）の表面を研磨したのち、常温硬化型エポキシ樹脂プライマー（住友ゴム工業株式会社製、商品名：ＧＢ３０）を０．２ｋｇ／ｍ２塗布し、含浸接着剤として同じく常温硬化型エポキシ樹脂（住友ゴム工業株式会社製、商品名：ＧＢ３５）をその外周表面にローラーで均一に塗布した。
【００２２】
次いで、実施例１では、このコンクリート構造物（１）の表面に、最初に繊維製シート（２）を貼り付け、その外側に金属製補強板（３）を、その長さ方向がコンクリート構造物（１）の長さ方向と平行になるように貼り付けたのち、上記の熱硬化性樹脂を上塗りした。
また、実施例２では、上記のコンクリート構造物（１）の表面に、最初に金属製補強板（３）を、その長さ方向がコンクリート構造物（１）の長さ方向と平行になるように貼り付け、その外側に繊維製シート（２）を貼り付けたのち、上記の熱硬化性樹脂を上塗りした。上記の熱硬化性樹脂の量はいずれも０．５ｋｇ／ｍ２であった。
そして両実施例とも、さらにその外側に第２の繊維製シート（４）を１層巻き付け、熱硬化性樹脂を上塗りした。なお、上記の繊維製シート（４）にはアラミド繊維製シート（目付け量２８０ｇ／ｍ２、耐力４０ｔｆ／ｍ）を用いた。また、熱硬化性樹脂の量は０．２ｋｇ／ｍ２であった。その後、上記の熱硬化性樹脂を硬化させた。
【００２３】
上記の補強処理を施工していない、元の状態のコンクリート構造物（１）を比較例とし、この比較例と上記の実施例１及び２について、コンクリート構造物の中央部にストレーンゲージを取り付け、スパン間６０ｃｍで３点曲げ試験した。この時のクロスヘッド速度は２ｍｍ／分であった。これらの測定結果を表−１にまとめた。なお、引張強度、引張弾性率、保証耐力はＪＩＳ  Ｋ７０７３により、繊維目付け量はＪＩＳ  Ｋ１０９６により測定した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【実施例３、４】
コンクリート構造物（１）として、有効プレストレス量約４０Ｎ／ｍｍ２、外径４００ｍｍ、厚さ６５ｍｍ、長さ８ｍの高強度コンクリートパイル材料Ａ種（豊州パイル株式会社製、商品名：宇部ＵＳパイル−ＰＨＣ）を用い、このコンクリート構造物（１）の表面を研磨したのち、常温硬化型エポキシ樹脂プライマー（住友ゴム工業株式会社製、商品名：ＧＢ３０）を０．２ｋｇ／ｍ２塗布し、含浸接着剤として同じく常温硬化型エポキシ樹脂（住友ゴム工業株式会社製、商品名：ＧＢ３５）をその外周表面にローラーで均一に０．５ｋｇ／ｍ２塗布した。
【００２６】
上記のコンクリート構造物（１）の表面に、繊維製シート（２）としてアラミド繊維製シート（東レ・デュポン株式会社製、商品名：ケブラー４９使用、一方向シート）を速やかに巻付けて貼り付けた。なお、上記のアラミド繊維製シートは、目付け量４１５ｇ／ｍ２、耐力６０ｔｆ／ｍを有していた。
次いで上記の繊維製シート（２）の上に、厚さ１ｍｍ、幅５０ｍｍのステンレス鋼板（３）を、実施例３では１０枚、実施例４では１５枚、コンクリート構造物（１）の長さ方向と平行に配置して貼付け、上記の熱硬化性樹脂を上塗りした。熱硬化性樹脂の量は０．５ｋｇ／ｍ２であった。
【００２７】
そしてさらに上記の繊維製シート（２）とステンレス鋼板（３）の外側に、第２の繊維製シート（４）としてアラミド繊維製シート（目付け量２８０ｇ／ｍ２、耐力４０ｔｆ／ｍ）を、コンクリート構造物（１）の周方向へ巻き付け、熱硬化性樹脂を上塗りした。この熱硬化性樹脂の量は０．２ｋｇ／ｍ２であった。
【００２８】
上記の熱硬化性樹脂は、施工後翌日には完全に硬化した。上記の繊維製シート（２・４）やステンレス鋼板（３）で補強されたコンクリート構造物（１）について、曲げ強度をＪＩＳ  Ａ５３７３に従って測定したところ、表２に示すようにＢ種やＣ種と同等またはそれ以上の性能を有していた。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
なお、上記の実施形態では、コンクリート構造物としてＡ種のＰＨＣくいを用いたが、本発明により適用されるコンクリート構造物がくい材の場合には、例えば下記の補強が可能となる。
（ｉ）  Ａ種のＰＨＣくい  →  Ｂ種又はＣ種のＰＨＣくい
（ｉｉ）  Ａ種のＳＴくい    →  Ｂ種又はＣ種のＳＴくい
（ｉｉｉ）Ａ種の節くい      →  Ｂ種又はＣ種の節くい
（ｉｖ）  Ｉ種のＰＲＣくい  →  ＩＩ種、ＩＩＩ種、ＩＶ種又はＶ種のＰＲＣくい
（ｖ）  Ａ種のＰＨＣくい  →  Ｉ種、ＩＩ種、ＩＩＩ種、ＩＶ種又はＶ種のＰＲＣくい
なお、本発明はくい材に限定されるものではなく、橋脚や梁など他のコンクリート構造物に適用できることはいうまでもない。
【００３１】
【効果】
本発明は上記のように構成され作用することから、次の効果を奏する。
即ち、コンクリート構造物の表面に繊維製シートと金属製補強体を熱硬化性樹脂を用いて貼り付け、上記の熱硬化性樹脂を硬化させて接着することにより、コンクリート構造物に曲げ応力等が加わった際に、初期のクラック発生を効果的に防止することができる。しかも経済性から見ると、繊維製シートのみによる補強に比較して大幅に安価に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す、プレストレストコンクリートくいの一部破断斜視図である。
【図２】本発明の実施形態を示す、プレストレストコンクリートくいの要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…コンクリート構造物
２…繊維製シート
３…金属製補強材（金属製補強板、ステンレス鋼板）
４…第２の繊維製シート
【図１】
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【図２】
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