(57)【要約】【課題】金属メッシュの補強材としての優れた特性を生かしたうえ、短時間で強度を発現させることができ、しかも施工性を向上させることができる補強用プリプレグシート及びコンクリート構造物の補強方法を提供する。【解決手段】スチールやステンレススチール等の金属メッシュ１からなる補強材に光硬化性樹脂２を含浸させてなるプリプレグシート１０をコンクリート構造物の補強面に巻き付け又は貼り付け、プリプレグシート１０に光照射して硬化させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属メッシュからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなる補強用プリプレグシート。
【請求項２】
金属メッシュと、その片面側もしくは両面側に配置された光透過性強化繊維とからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなる補強用プリプレグシート。
【請求項３】
金属メッシュからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグシートをコンクリート構造物の補強面に巻き付け又は貼り付け、前記プリプレグシートに光照射して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４】
金属メッシュと、その片面側もしくは両面側に配置された光透過性強化繊維とからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグシートをコンクリート構造物の補強面に巻き付け又は貼り付け、前記プリプレグシートに光照射して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５】
金属メッシュからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなる第１のプリプレグシートと、金属メッシュと、その片面側もしくは両面側に配置された光透過性強化繊維とからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなる第２のプリプレグシートとをコンクリート構造物の補強面に積層して巻き付け又は貼り付け、前記第１，第２のプリプレグシートのそれぞれに光照射して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６】
前記プリプレグシートの片面に熱硬化性樹脂シートを貼り付けて一体化し、該熱硬化性樹脂シート側をコンクリート構造物の補強面に貼り付けることを特徴とする請求項３，４又は５記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項７】
コンクリート構造物の補強面に熱硬化性樹脂シートを貼り付けた後、該熱硬化性樹脂シート面に前記プリプレグシートを貼り付けることを特徴とする請求項３，４又は５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】
この発明は、補強用プリプレグシート及びコンクリート構造物の補強方法に関し、さらに詳細には、補強面にプリプレグシートを貼り付けて補強する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、鉄筋コンクリート（ＲＣ）柱等のコンクリート構造物の耐震補強においては、施工時間、施工範囲、資材や重機搬入路等の制限を受ける環境にあることから、補強素材が軽量であること、分割施工が可能であることなどが要求される。
【０００３】
このような要求のもと、この出願人は特開平１０−３７４８５号公報において、コンクリート構造物に金属メッシュを巻き付けた後、スプレイアップやハンドレイアップにより溶融樹脂を含浸させ、強化被覆層を形成する工法を提案した。
【０００４】
このような工法によれば、金属メッシュを構成する鋼材は引張強度に優れることから、ＲＣ部材のせん断耐力を大きく向上させることができる。また、鋼材は引張じん性を有することから、鋼材が降伏した後も直ちに破断しないという特徴があり、したがってコンクリートの飛び出し防止効果によって軸方向鉄筋の座屈が防止されるので、曲げ変形性能を大きく向上させることができる。
【０００５】
しかし、上記従来工法は、施工現場で金属メッシュにスプレイアップやハンドレイアップによる溶融樹脂を含浸させるので、強度発現までの時間が長く、また施工性も良いとはいえず、上記耐震補強施工に要求される事項を完全に満足するものではない。
【０００６】
ところで、特開２０００−２６５６６８０号公報には、ＲＣ柱等のコンクリート構造物に、光透過性強化繊維に光硬化性樹脂を含浸したプリプレグシートを巻き付け、このプリプレグシートに光照射して硬化させて補強する耐震補強方法が開示されている。この工法によれば、光を照射することによりプリプレグシートが速やかに硬化するので、短時間で強度を発現させることができ、また材料を工場等で製作して現場に搬入することができるので、施工性が良いという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、金属メッシュの補強材としての優れた特性を生かしたうえ、短時間で強度を発現させることができ、しかも施工性を向上させることができる補強用プリプレグシート及びコンクリート構造物の補強方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、金属メッシュそれ自体は光を透過しないが、この金属メッシュを補強材とした光硬化性樹脂によるプリプレグシートであっても、メッシュ素線の周辺で光が乱反射することから、シート裏面まで光が到達し樹脂を硬化させることが可能であることを見出した。
【０００９】
この発明は、上記のような知見に基づいてなされたものであって、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、金属メッシュからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなる補強用プリプレグシートにある。金属メッシュの片面側もしくは両面側に光透過性強化繊維を配置し、複合補強材としてもよい。
【００１０】
また、この発明は、金属メッシュからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグシートをコンクリート構造物の補強面に巻き付け又は貼り付け、前記プリプレグシートに光照射して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にある。金属メッシュの片面側もしくは両面側に光透過性強化繊維を配置し、複合補強材としたプリプレグシートを使用してもよい。
さらに、金属メッシュからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグシート（第１のプリプレグシート）と、金属メッシュと、その片面側もしくは両面側に配置された光透過性強化繊維とからなる補強材に光硬化性樹脂を含浸させてなるプリプレグシート（第２のプリプレグシート）とをコンクリート構造物の補強面に積層して巻き付け又は貼り付け、第１，第２のプリプレグシートのそれぞれに光照射して硬化させるようにしてもよい。
【００１１】
また、前記プリプレグシートの片面に熱硬化性樹脂シートを貼り付けて一体化し、該熱硬化性樹脂シート側をコンクリート構造物の補強面に貼り付けるようにしてもよい。コンクリート構造物の補強面に熱硬化性樹脂シートを貼り付けた後、該熱硬化性樹脂シート面に前記プリプレグシートを貼り付けるようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明によるプリプレグシートの第１実施形態を示す断面図である。プリプレグシート１０は金属メッシュ１を補強材とし、この金属メッシュ１に光硬化性樹脂２を含浸させてなる。図２はプリプレグシート１０の第２実施形態を示し、補強材は金属メッシュ１とその片面側に配置された光透過性強化繊維３とで構成され、この補強材に光硬化性樹脂２を含浸させてプリプレグシートとしてある。光透過性強化繊維３は、片面側のみならず金属メッシュ１の両面側に配置してもよい。図１及び図２において、符号４は保護フィルムを示している。
【００１３】
金属メッシュ１の素線材料としては、スチールあるいはステンレススチールが使用される。金属メッシュ１は、光を乱反射する金属材料からなる素線で構成すればよく、スチール以外にもアルミニウムや銅等を使用することができるが、スチールは引張強度及び引張じん性に優れ、特にステンレススチールの場合は防錆性も有するので金属メッシュ１として好適である。また、金属メッシュ１は線径が０．２〜０．４ｍｍ、メッシュ数が１０〜６０の範囲とすることが好適である。
【００１４】
金属メッシュ１は、図３（イ）に示すように、縦素線の間隔ａと横素線の間隔ｂとの比ａ／ｂを１としてもよいが、コンクリート構造物の耐震補強においては、補強に必要な引張強度には方向性がある。したがって、引張強度が要求される方向については素線間隔を密にする一方、これと直角な方向については素線間隔を疎にする、すなわち図３（ロ）に示すようにａ／ｂが１未満となるようにしてもよい。
【００１５】
図２のプリプレグシート１０における光透過性強化繊維３としては、光透過性及び強度の点で優れ、また低廉でもあるガラス繊維が使用される。光透過性強化繊維には、これ以外にもアラミド繊維、アクリル繊維、透明ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維等を使用することができる。使用する繊維は、一種を選択してもよいし、複数種を選択してもよい。
【００１６】
従来、ガラス繊維を補強材としたＦＲＰプリプレグシートは、ガラス短繊維をチョップドストランドマットとして配置している。これに対し、本実施形態では、上記のようにコンクリート構造物の耐震補強においては補強に必要な引張強度には方向性があるので、図４（イ）に示すように、ガラス繊維を長繊維として補強に必要な方向性に合わせて一軸方向に配置している。さらに、この配置を基準として、図４（ロ）に示すような三軸方向配置としてもよい。
【００１７】
光硬化性樹脂２としては、通常、紫外線により架橋反応して硬化する樹脂材料が使用され、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂等から選択することができる。樹脂に添加される光硬化剤は、通常、波長域が３６５〜４１０ｎｍの紫外線を吸収する光硬化剤が用いられる。また、樹脂には硬化特性や粘度の調整剤として、光酸化剤、硬化助剤、増粘剤、充填剤等を適宜添加する。
【００１８】
図５は、上記プリプレグを使用してコンクリート構造物であるＲＣ柱を補強する例を示している。まず、ＲＣ柱の補強面にプライマー処理を施した後、裏面の保護フィルム４を剥がしながらプリプレグシート１０を巻き付ける。シート１０の巻き付け後、光を照射する。これにより、光硬化性樹脂が硬化し、ＲＣ柱の補強がなされる。その際、スチールメッシュ自体は光を透過させないが、光を乱反射させるので、光はシートの裏面まで到達し樹脂全体が硬化することとなる。シート１０の硬化後、表面の保護フィルム４を剥がす。光源としては、紫外線蛍光灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等を使用することができるが、太陽光によって硬化させてもよい。プリプレグシート１０は、要求される強度に応じて複数巻きとすることができる。
【００１９】
図６及び図７は、別の実施形態を示す断面図である。プリプレグシート１０の裏面までの光透過が不完全である場合、コンクリート構造物の母材５０とプリプレグシート１０との間に熱硬化性樹脂シート１１を介在させるとよい。この場合、図６に示すように、プリプレグシート１０の裏面に熱硬化性樹脂シート１１を貼り付けて一体化したものを母材５０に貼り付けてもよい。あるいは、図７に示すように熱硬化性樹脂シート１１を母材５０に予め貼り付け、このシート１１上にプリプレグシート１０を貼り付けるようにしてもよい。なお、熱硬化性樹脂シートの樹脂材料としては、光硬化剤を添加しない上記列挙した樹脂を使用することができる。
【００２０】
上記のような補強方法によれば、次のような利点が得られる。
光硬化性樹脂によるプリプレグシートを使用しているので、光を照射することによって短時間で硬化し、１００％の強度を発現させることができる。これにより、例えば、鉄道線路敷地内での補強施工である場合などでも、強度が発現しているので、その日のうちに列車等の風圧を受けても安全であり、分割施工も可能である。また、シートは任意の長さに裁断して施工できるため、材料搬入のために重機等の必要がなく容易である。
【００２１】
補強材として引張強度に優れたスチールメッシュを使用しているので、ＲＣ部材のせん断耐力を向上させることができる。またスチールメッシュは引張じん性が高く、降伏に達した後も直ちに破断しないので、コンクリートの飛び出し防止効果によって軸方向鉄筋の座屈を防止することができ、ＲＣ部材の曲げ変形性能を向上させることができる。
【００２２】
さらに、図２に示した、補強材がスチールメッシュとガラス繊維との複合材料からなるプリプレグシートによれば、次のような利点が得られる。
従来の、補強材として炭素繊維やガラス繊維などを用いたＦＲＰシートの場合、繊維が強制的に軸方向鉄筋を拘束することにより曲げ変形性能を確保している。このような場合、補強材が破断すると急激にＲＣ部材の耐力が失われる。
【００２３】
これに対し、補強材がスチールメッシュとガラス繊維との複合材料からなるプリプレグシートの場合、引張特性は図８に示すように、ガラス繊維と鋼材の特性を合わせたような形状となる。すなわち、ガラス繊維が破断してもスチールメッシュが配置されているため、その引張じん性によって直ちに破断しないという特徴を有している。したがって、仮にガラス繊維が破断してもスチールメッシュによりＲＣ部材が急激に耐力低下することがなく、ＲＣ部材の破壊を防止することができる。
【００２４】
図１に示した、補強材がスチールメッシュのみからなる第１のプリプレグシート（以下、スチールメッシュシート）及び図２に示した、補強材がスチールメッシュとガラス繊維との複合材料からなる第２のプリプレグシート（以下、複合シート）は、組み合わせて使用することもできる。すなわち、スチールメッシュシートと複合シートとを積層してコンクリート構造物に巻き付け等するようにしてもよい。
【００２５】
この場合、スチールメッシュシート及び複合シートの組合せ（例えば、巻き付けの場合は巻き数、貼り付けの場合には枚数）を適宜変えることにより、補強層においてこれを構成する金属の占める割合、ガラス繊維の占める割合を変えることが可能となる。この結果、例えば橋脚などに要求される耐震補強性能によって自由な組合せが可能となる。また、場合によっては橋脚の全長に関して部分的に組合せを変化させることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、金属メッシュの補強材としての優れた特性を生かしたうえ、短時間で強度を発現させることができ、しかも施工性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるプリプレグシートの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第２実施形態を示す断面図である。
【図３】金属メッシュにおける素線の配置例を示す平面図である。
【図４】ガラス繊維における繊維配置例を示す平面図である。
【図５】補強方法の実施形態を示し、（イ）は正面図、（ロ）は断面図である。
【図６】補強方法の別の実施形態を示す断面図である。
【図７】補強方法の別の実施形態を示す断面図である。
【図８】図２に示したプリプレグシートの引張特性を示す図である。
【符号の説明】
１：金属メッシュ（スチールメッシュ）
２：光硬化性樹脂
３：光透過性強化繊維（ガラス繊維）
４：保護フィルム
１０：プリプレグシート
１１：熱硬化性樹脂シート
【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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