(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の面（２ａ、２ｂ、２ｃ）からなる表面を有する支持構造物（１）を含む構成体であって、
ボア（３）が、少なくとも１つの面から前記支持構造物の内部領域に延び、
前記ボアは、接着剤（１２）と、当該ボアを越えて突出する繊維束（４）の一部とによって満たされ、
前記ボアが前記支持構造物の内部領域に延びる前記少なくとも１つの面（２ａ）において、前記支持構造物（１）には少なくとも１つの溝（５）が設けられ、
前記少なくとも１つの溝（５）は、前記ボア（３）から前記表面上の少なくとも１つの方向へ延び、
前記繊維束（４）の前記突出部分は、前記少なくとも１つの溝（５）内に少なくとも部分的に配置され、接着剤（１２）によって前記少なくとも１つの溝（５）内に固定され、  前記少なくとも１つの面において、前記支持構造物には複数の溝が設けられ、
前記複数の溝は、少なくとも１つの扇形の領域内を前記ボアから広がり、繊維ストランドに従って分割された前記繊維束の前記突出部分は、前記溝内に配置され、接着剤によって前記溝内に固定されることを特徴とする、構成体。
【請求項２】
前記ボアから現れる前記溝の数は、２〜１６であることを特徴とする、請求項１に記載の構成体。
【請求項３】
前記扇形は、６０度〜３６０度の中心角を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の構成体。
【請求項４】
前記溝は、前記支持構造物の前記表面の２つの面を互いに接続する少なくとも１つの縁部にわたって延び、
前記少なくとも１つの縁部は、前記溝の内部において丸みを帯びた部分を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成体。
【請求項５】
前記支持構造物の前記表面は、少なくとも１つの表面補強材に、少なくとも部分的に接続し、
前記表面補強材は、少なくとも接着剤によって前記溝内に固定されている前記繊維束の部分の領域において、前記支持構造物の前記表面に接着されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の構成体。
【請求項６】
前記表面補強材が薄板及び／又は織布であることを特徴とする、請求項５に記載の構成体。
【請求項７】
１つ又は複数の面からなる表面を有する支持構造物を補強する方法であって、
少なくとも１つのボアを前記支持構造物の面から前記支持構造物の内部領域に設けるステップと、
少なくとも１つの溝を前記ボアから前記支持構造物の前記表面上に少なくとも１つの方向へ設けるステップと、
前記少なくとも１つのボア内に接着剤を配するステップと、
前記ボア内に繊維束を、前記繊維束の一部が前記ボアを越えて突出するように導入するステップと、
前記繊維束の前記突出部分を前記少なくとも１つの溝内に少なくとも部分的に挿入するステップと、
前記繊維束の前記突出部分を接着剤によって前記溝内に固定するステップと、を含み、  前記少なくとも１つの面において、前記支持構造物には複数の溝が設けられ、
前記複数の溝は、少なくとも１つの扇形の領域内を前記ボアから広がり、繊維ストランドに従って分割された前記繊維束の前記突出部分は、前記溝内に配置され、接着剤によって前記溝内に固定されることを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記繊維束は、前記ボアに導入する前に樹脂を染み込ませてから、前記少なくとも１つの溝に挿入されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
表面補強材が、接着剤によって前記溝内に固定された前記繊維束の部分を覆って取り付けられ、少なくとも接着剤によって前記溝内に固定された前記繊維束の部分の領域において、前記支持構造物の前記表面に接着されることを特徴とする、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記表面補強材が薄板又は織布であることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは表面補強材を取り付けることにより、特に表面補強材に力を伝えることにより、支持構造物を補強する分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の支持構造物、通常は補強コンクリート部材の支持耐性を向上させる方法が、既に長年にわたり用いられている。このことは、追加の補強材を表面に取り付けることにより行われることが多い。主に表面に接着され、繊維複合材料から構成される補強材が、ここでは広く認められている。この表面補強材の有効性は、通常、コンクリートから補強材に伝達することができる最大力によって制限される。
【０００３】
支持構造物から表面補強材への力の伝達を向上させる多種多様な方法が知られている。普及している方法は、繊維束を支持構造物のボアに導入し、この繊維束をそのボアに固定すること、前記表面上に突出する繊維束の端部を広げるすなわち扇状に開くこと、この繊維束の端部を前記表面に接着すること、を本質とする。その後、表面補強材は補強支持骨組表面に接着することができる。代替的に、表面補強材は、最初に、支持骨組表面に接着することもでき、次いで繊維束からなる固定具が取り付けられると、前記繊維束の突出端部が表面補強材の表面に接着されるようになっている。複数の層を有する表面補強材の場合、力のより良好な伝達のために、織布層間に固定具を広げることがしばしば推奨される。
【０００４】
この手段の有効性は実験により実証されているが、種々の理由から依然として制限がある。
【０００５】
第１に、表面付近の破損の可能性のある領域には、各固定具によって（シャフトの）１箇所にしか穴が開けられない。したがって、この破損の可能性のある領域の耐性は、限られた範囲までしか増加されない。第２に、表面上に広がる繊維束の繊維から織布の繊維への力の伝達は最適ではない。繊維束の繊維によって表面上に形成される非常に薄い繊維複合材料は、実質的に引張方向にしか荷重をかけることができない。繊維複合材料は、圧縮荷重を受ける場合は座屈し、剪断荷重及び屈曲荷重を受ける場合は非常に小さい力しか伝達することができない。したがって、表面補強材の略引張方向にある繊維しか完全に有効ではない。上記繊維は繊維束の断面の小部分しか構成せず、表面補強材の幅の小部分しかカバーしない。
【０００６】
既知の方法の更なる不都合点は、表面上に突出する繊維束の端部が表面自体に広がり、したがって突出部分により表面に突出変形が生じ、それにより、第１に構造物の外観の邪魔になり得るし、第２に技術的な不都合点も生じ得ることにある。例えば、そのままでは平坦な表面が上昇する結果として、水、特に雨水、又は雪、及び更には泥がその上昇部に蓄積し、長期的な効果を損なうおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、改善のために表面補強材に力を伝えることが意図される構成体及び方法を提供することである。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、支持骨組に取り付けられる繊維束によって、特に表面領域又は表面付近の領域への力の伝達を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
驚くべきことに、この目的は、請求項１に記載の構成体によって達成することができることがわかっている。
【００１０】
したがって、本発明の本質は、１つ又は複数の面からなる表面を有する支持構造物を含む構成体であって、ボアが、少なくとも１つの面から前記支持構造物の内部領域に延び、前記ボアは、接着剤と、当該ボアを越えて突出する繊維束の一部とによって満たされ、前記ボアが前記支持構造物の内部領域に延びる前記少なくとも１つの面において、前記支持構造物には少なくとも１つの溝が設けられ、前記少なくとも１つの溝は、前記ボアから前記表面上の少なくとも１つの方向へ延び、前記繊維束の前記突出部分は、前記少なくとも１つの溝内に少なくとも部分的に配置され、接着剤によって前記少なくとも１つの溝内に固定される、構成体である。
【００１１】
力を受ける部材又は部材の一部は、ここでは支持構造物として示されている。支持構造物は、通常、構造物又は構造物の構成部分、例えば、プレート、カバー、壁、柱、リブ、ビーム等である。ここでは、支持構造物は、通常、コンクリート、特に補強コンクリートから構成されるが、レンガ若しくは他の建築用石材、木材、鋼材、又は他の材料、及び更には前記材料の任意の組合せから構成することもできる。前記構造物は、通常、家屋、橋梁、トンネル、堰、スポーツ施設等のような建築構造物及び地下構造物である。
【００１２】
繊維束は、個々の繊維又はフィラメントが実質的に一様な向きでありかつ解けている構成体であり、特に、炭素、ガラス、玄武岩、アラミド、鋼、又は他の無機材料若しくは有機材料でできている。繊維は、炭素繊維であることが好ましい。
【００１３】
繊維束の厚さは、使用領域及び繊維束に伝達することを意図された力に応じて決まる。繊維束が炭素繊維からなる場合、この繊維束は、特に１０００本〜５００００本の個々の繊維を含み、個々の繊維は、各場合において、それぞれ直径が５μｍ〜１０μｍの範囲内である。通常の繊維束は、断面積が２０ｍｍ２〜７０ｍｍ２、特に２５ｍｍ２〜４０ｍｍ２であることが好ましい。
【００１４】
繊維束は、通常、ボアによって支持構造物に取り付けられ、ボアは、第１のステップにおいて所望の場所に設けられる繊維束の一部を受ける役目を果たす。ここでは、ボアは任意の手段を用いて設けることができ、そのような手段は当業者には非常によく知られている。ボアの寸法は、繊維束の厚さ及び長さに基づき、また、その厚さ及び長さは、本発明に係る構成体に課せられる要件に基づく。好適なボアは、通常、直径が１ｃｍ〜５ｃｍ、特に１．５ｃｍ〜３ｃｍであり、深さが５ｃｍ〜３０ｃｍ、特に７ｃｍ〜２０ｃｍである。
【００１５】
更なるステップにおいて、ボア又はボアの挿入点を起点として、支持構造物の表面に１つ又は複数の溝を設ける。溝は、任意の手段、例えばアングルグラインダーを用いて設けることもできる。
【００１６】
１つ又は複数の溝は、ここでは、この溝が、溝全体で繊維束を収めることができ、複数の溝が存在する場合、繊維束を個々の繊維ストランドに分割することができるような寸法になっている。ここでは、溝の数及び配置は、本発明に係る構成体の使用領域に応じて決まる。
【００１７】
ボア及び少なくとも１つの溝を設けた後、繊維束は、ボア内及び溝に挿入され、ボア内及び溝内に接着される。このために、最初に、ボア内及び少なくとも１つの溝内に接着剤が配される。次に、好ましくは事前に樹脂を染み込ませてある繊維束を、繊維束の一部がボアを越えて突出するようにボア内に配置する。本発明に係る構成体を支持骨組に取り付ける過程において、通常、繊維束のボアを越えて突出する部分はまた支持構造物の表面を越えて突出する。しかし、繊維束の取り付けられた構成体の溝内に配置される部分は、ここではもはや支持構造物の表面を越えて突出しない。その結果、均一で滑らかな表面を確保することができる。
【００１８】
繊維束のこの突出部分は、接着剤の施された溝に少なくとも部分的に挿入されるか、又は、溝の数に対応する繊維ストランドの数に均等に分割されて溝に挿入される。通常、繊維束全体又は繊維ストランドの全ては、繊維束がいずれの箇所においても支持構造物の表面を越えて突出しないように１つ又は複数の溝に挿入されることが好ましい。繊維束を少なくとも１つの溝に挿入した後、繊維束は、その少なくとも１つの溝内に保持することができる。ドリル孔又は溝から溢れ出る接着剤は、その後除去されるか、又は構成体の影響を受ける表面の領域に均一に分配される。繊維束を挿入した後、ボア又は少なくとも１つの溝にまだ空所がある場合、この空所を接着剤で埋めることができる。
【００１９】
繊維束のボアへの導入は、特に針状の物体によって行われる。針状の物体をより良好に導くために、針状の物体を引っ掛けることができるクランプ、ケーブルコネクタ等を繊維束に取り付けることができる。
【００２０】
ボア及び溝に挿入する前に繊維束に樹脂を染み込ませることには、繊維束全体を内部領域においても樹脂で濡らすことができるという利点がある。繊維束と支持構造物との間の最適な接着を確実にするために、繊維束に染み込ませる樹脂は、特に、繊維束をボア内及び溝内に固定する接着剤と同じ化学組成を有する。詳細には、樹脂及び接着剤の双方はエポキシ樹脂合成物である。接着剤及び樹脂は同じ成分とすることが可能であり、樹脂の場合、接着剤の場合よりも粘度がいくらか低く設定されることが通常であり、そしてそれにより、繊維をより十分に濡らす機能を果たす。
【００２１】
繊維束をボア及び溝内に固定する接着剤の場合と、繊維束に染み込ませることが可能な樹脂の場合との双方で、二液型エポキシ樹脂合成物を使用することが好ましい。好適なエポキシ樹脂合成物は、Ｓｉｋａ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ社から例えばＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）という商品名で市販されている。
【００２２】
支持構造物の接着点は、清浄で、乾燥しており、塵及び油脂のないことが好ましい。支持構造物を構成する材料に応じて、好適な清掃手段又は予備処理を使用することができる。
【００２３】
本発明に係る構成体は、種々の目的で支持構造物に取り付けることができる。詳細には、構成体自体が支持構造物の補強材として機能し、及び／又は、支持構造物に取り付けられる表面補強材の固定具又は固定手段として機能する。
【００２４】
構成体が、支持構造物に取り付けられる表面補強材の固定手段として機能する場合、この構成体は、表面に沿ってボアから延びる複数の溝を有することが好ましい。この場合、ボアごとの溝の数は２〜１６、特に６〜１０であることが好ましい。
【００２５】
ここでは特に、溝はボアの回りに環状に規則的な間隔で配置される。詳細には、溝はボアの回りに扇形内に配置され、この扇形は中心角が６０度〜３６０度であることが好ましい。溝の配置は、表面補強材の荷重方向に従って概ね位置合わせされ、表面補強材は、本発明に係る構成体を介して固定具又は固定手段として支持構造物に接着される。詳細には、この場合、溝は表面補強材の引張方向に広がる。
【００２６】
更なる一実施形態において、構成体自体が支持構造物を補強する機能を果たすことができる。この場合、詳細には、複数の上述の構成体が支持構造物に規則的な間隔で取り付けられる。またこの場合、本発明に係る構成体は、上述したように複数の溝を有することができる。この場合、構成体は、支持構造物の内部領域に延びる第２のボアを有することが好ましい。第２のボアは、表面のうちの同じ面又は別の面に位置することができる。ここでは、少なくとも１つの溝は、１つのボアすなわち第１のボアの入口箇所から支持構造物の表面に沿って第２のボアの入口箇所に向かって延びる。したがって、２つのボアは、少なくとも１つの溝を介して支持構造物の表面領域において互いに接続する。
【００２７】
２つのボアが支持構造物の表面のうちの同じ面に位置していない場合、すなわち、例えば、１つもしくは複数の縁部又は角部が面と面との間に位置する場合、少なくとも１つの溝は前記縁部又は角部にわたっても延びる。
【００２８】
２つのボアが支持構造物の互いに反対側に向いた面に位置する場合、２つのボアを、これらの２つのボアのそれぞれのボア軸の延長部において互いに接続することが可能である。
【００２９】
これは、例えば、本発明に係る構成体を、少なくとも１つの側面において自立する壁の端面領域に取り付けることが意図される場合に当てはまる。この場合、２つのボアは、一点を貫通してボアが開けられた壁によって提供することができる。また詳細には、溝は、この溝が、壁においてボアの入口箇所及び出口箇所を、端面を越えて互いに接続するように提供される。壁における１つのボアの出口箇所は、第２のボアの入口箇所をなす。
【００３０】
また、本発明に係る構成体をこのように使用する場合、表面補強材を支持構造物の表面に取り付けることができる。
【００３１】
本発明に係る構成体の構造に関わらず、表面補強材は、この表面補強材が、繊維束の支持構造物の表面に延びる部分を、少なくとも１つの溝及びボア又は表面内へのボアの入口箇所において全体的に覆い、前記領域全体を覆って支持構造物の表面に接着されるように取り付けられることが好ましい。
【００３２】
支持構造物の表面に沿って延在し、支持構造物の表面に、特に表面領域全体を覆って接着される薄板又は織布が、表面補強材として特に好適である。好適な薄板として、特に、一方向性繊維補強プラスチック平帯薄板が挙げられる。繊維補強は炭素繊維によって行われるのが通例であるが、繊維束の場合のように、ガラス、玄武岩、又はアラミドによって行うこともできる。特に、エポキシ樹脂マトリックスはプラスチックマトリックスとして機能する。プラスチックマトリックスは、ポリウレタン、ビニルエステル、ポリアクリレート、又は構造特性を有する他の成分をベースにすることができることが同様に好適である。好適な繊維補強プラスチック平帯薄板は、Ｓｉｋａ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ社から例えばＳｉｋａ（登録商標）ＣａｒｂｏＤｕｒ（登録商標）という商品名で市販されている。
【００３３】
特に一方向性の炭素繊維織布が、好ましくは織布として好適である。この織布は、ガラス繊維、玄武岩繊維、又はアラミド繊維から構成することもできる。繊維補強プラスチック平帯薄板とは対照的に、織布は、通常、硬化したプラスチックマトリックスにおいて予め表面に付加されていないが、表面に取り付ける前又は取り付けた後に硬化性合成物がもたらされる。硬化性合成物は、特にエポキシ樹脂合成物であり、ここではポリウレタン又はポリアクリレートを用いることもできる。
【００３４】
好適な織布は、特に、Ｓｉｋａ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ社から例えばＳｉｋａＷｒａｐ（登録商標）という名称で市販されている炭素繊維織布である。
【００３５】
Ｓｉｋａ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ社から例えばＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）という商品名で市販されている二液型エポキシ樹脂合成物は、繊維補強プラスチック平帯薄板のプラスチックマトリックスとして、また、このプラスチックマトリックス又は織布を支持構造物に接着するプラスチックマトリックスとしての双方に用いられることが好ましい。
【００３６】
既に上述したように、繊維束は、少なくとも１つの溝内において、支持構造物の表面のうちの異なる面を互いに接続する縁部及び／又は角部にわたって延びることが可能である。ここで、縁部がある場合、この縁部は溝の内部に丸みを帯びた部分を有することが好ましい。丸みを帯びた部分の半径は、特に約０．５ｃｍ〜１０ｃｍ、特に１ｃｍ〜５ｃｍである。
【００３７】
縁部のこの丸みを帯びた部分は、ボア内及び溝内に配置される繊維束を保護し、その結果、繊維の破断が起こりにくくなり、力の伝達の向上が可能になる。本発明のそれぞれの実施形態に関わらず、溝が繊維束とともに上を延びることが意図された支持構造物の全ての縁部は、通常、溝内で丸みを帯びていることが好ましい。
【００３８】
さらに、ボアから溝への遷移部にも、上述の記載に従った丸みを帯びた部分があることも可能である。
【００３９】
本発明に係る構成体及びその使用方法は、通常、既存の支持構造物の補強において用いられ、例えば、改修、修繕、又は支持構造物に後から取り付けられる耐震補強の場合に用いられる。支持構造物が補強コンクリート構造物である場合、この補強は、例えば、鋼製補強材に不適な場所又は鋼製補強材が予期せぬ事象により損傷を被った場所に行われる。
【００４０】
したがって、１つ又は複数の面からなる表面を有する支持構造物を補強する本発明に係る方法は、前記支持構造物の面から前記支持構造物の内部領域に少なくとも１つのボアを設けるステップと、前記支持構造物の前記表面上に前記ボアから少なくとも１つの方向へ少なくとも１つの溝を設けるステップと、前記少なくとも１つのボア内に接着剤を配するステップと、前記ボア内に繊維束を前記繊維束の一部が前記ボアを越えて突出するように導入するステップと、前記繊維束の前記突出部分を前記少なくとも１つの溝内に少なくとも部分的に挿入するステップと、前記繊維束の前記突出部分を接着剤によって前記溝内に固定するステップと、を含む。
【００４１】
本発明に係る構成体の上述の記載によれば、本方法は更なるステップを含むことができる。詳細には、繊維束は、ボアに導入する前に樹脂を染み込ませてから、少なくとも１つの溝内に挿入する。
【００４２】
表面補強材が支持構造物上に設けられる場合、本方法は、表面補強材を支持構造物の表面に取り付けるステップを更に含み、ここでは、表面補強材、特に薄板又は織布は、接着剤によって溝内に固定される繊維束の部分を覆って取り付けられ、支持骨組の表面の、少なくとも接着剤によって溝内に固定された繊維束の部分の領域に接着される。
【００４３】
本発明の例示的な実施形態を図面を参照してより詳細に説明する。同一の要素には、種々の図面において同じ参照符号が付されている。当然ながら、本発明は図示及び記載の例示的な実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物を示す図である。
【図１Ｂ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物を示す図である。
【図１Ｃ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物を示す図である。
【図２Ａ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物を示す図である。
【図２Ｂ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物を示す図である。
【図２Ｃ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ａ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｂ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｃ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｄ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｅ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｆ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｇ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｈ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図３Ｉ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図４Ａ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図４Ｂ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドと、更には表面補強材とを伴う支持構造物を示す図である。
【図５Ａ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ｃ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ｄ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ｅ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ｆ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図６Ｇ】ボア及び溝と、ボア及び溝内に接着された繊維束又は繊維ストランドとを伴う支持構造物の実施形態を示す図である。
【図７Ａ】溝内に丸みを帯びた縁を有する支持構造物の詳細図である。
【図７Ｂ】溝内に丸みを帯びた縁を有する支持構造物の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の理解に直結する必須の要素のみを図に示している。
【００４６】
図１Ａは、複数の面２ａ、２ｂ、２ｃからなる表面を有する支持構造物１を通る断面を示している。ここでは、ボア３は、面２ａから支持構造物の内部領域に延びている。このボアは、接着剤１２と、このボアを越えて突出する繊維束４の一部とにより満たされる。面２ａにおいて、支持構造物１には、ボア３又はボアの入口箇所からこの面に、表面上の一方向へ延びる溝５が設けられている。繊維束４のボアを越えて突出する部分は、溝５内に配置され、接着剤１２によって溝５内に固定される。
【００４７】
図１Ｂは、図１Ａに示されている構成体の上面図を示している。ここでは、単一の溝５がボア３から表面上の一方向へ延びている。さらに、繊維束の突出部分全体が溝内に配置され、接着剤１２によって溝内に固定される。
【００４８】
図１Ｃは、同様に、図１Ａに示されている構成体の上面図を示している。この実施形態では、複数の溝５がボア３から表面上の様々な方向へ延びている。繊維束４の突出部分は繊維ストランドに従って分割される。この繊維ストランドは略同じ厚さを有することが好ましく、繊維ストランドは溝内に配置され、接着剤１２によって溝内に固定される。
【００４９】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１Ａ及び図１Ｃに示されている実施形態と同様の一実施形態を本質的に示している。ここでは、複数の溝５は、ボア３から支持構造物１の表面上に放射状に延びている。
【００５０】
上述の実施形態に関わらず、繊維束のボア内に配置されている部分は、特に繊維束の２つの自由端部のうちの一方をなす。繊維束の他方の自由端部は、繊維束がボアを越えて突出するか、又は、１つ若しくは複数の溝内に配置され、その溝内に固定される部分をなす。
【００５１】
別のより好ましくない実施形態では、特に繊維束の中心領域又は繊維束の幾何学的重心に繊維束を折り重ね、それにより繊維束の２つの自由端部を重ねて配置することも可能である。また、繊維束を好ましくは端部を折り畳むことによってボア内に導入し、２つの自由端部を１つの溝内に配置するか又は複数の溝間に分割する。双方の場合において、繊維束のボア内に配置される部分は、各場合において、特にボアを越えて突出する部分と略同じ長さである。
【００５２】
図２Ｃは、繊維束の中央部がボア内に配置された本発明の一実施形態を示している。ここに示されている支持構造物１は、複数の面２ａ、２ｂ、２ｃ等からなる表面と、面２ａから支持構造物の内部領域に延びる第１のボア３ａとを有する。第２のボア３ｂが、面２ｂから支持構造物の内部領域に延びている。面２ｂは面２ａとは反対側に面し、２つのボア３ａ及び３ｂは、２つのボア３ａ及び３ｂのそれぞれのボア軸の延長部において互いに接続するように構成されている。当然ながら、図示の例では、２つのボアは、支持構造物に一方の面から貫通してボアを開け、したがって第２のボアは第１のボアの出口点をなすことによって提供することができる。ボア３ａ及び３ｂは、接着剤１２と繊維束４の一部とによって満たされる。特に、この実施形態では、繊維束は、繊維束の中央部がボア内に配置され、繊維束の自由端部がそれぞれ支持構造物の表面を越えて突出するようにボア内に配置される。複数の溝５は、各場合において、ボア３ａ及び３ｂから表面上の様々な方向へ、例えば図２Ｂに示すように延びている。繊維束４の突出部分は繊維ストランドに従って分割され、繊維ストランドは溝内に配置され、接着剤によって溝内に固定される。
【００５３】
図３Ａ（断面図）及び図３Ｂ（上面図）は、本発明に係る構成体の可能な一実施形態を示している。この場合、支持構造物１の表面のうちの面２ａは、支持構造物１の内部領域に延びる複数のボア３と、ボアごとの各場合において、表面に沿って延びる単一の溝５とを有する（図１Ｂも参照）。ボア３及び溝５は、互いに対してオフセットしているが、ボア３及び溝５の全体は表面上に直線的に設けられている。表面補強材としての薄板６が、溝５を繊維束４の一部とともに覆うように取り付けられ、前記薄板は、支持構造物の少なくともこの領域において表面に接着される。特に、このタイプの薄板は、表面領域全体を覆うように支持構造物の表面に接着される。図３Ａ及び図３Ｂに示されているような構成は、薄板の例えば最後の０．５メートル〜１メートルの端部領域において特に行われ、支持構造物と薄板との間の力の伝達を向上させるように、すなわち表面補強材として機能する。
【００５４】
図３Ｃは、図１Ｃの構成体に略対応する構成体の上面図を示している。ここでは、織布７は表面補強材として、ボア３から発し繊維束４の繊維ストランド及び接着剤がもたらされる溝５を覆って取り付けられる。また、このような織布は支持構造物の表面に、好ましくは表面領域全体を覆って接着される。溝内に接着される繊維束の領域を覆った結合により、支持構造物と織布との間の力の伝達が向上し、すなわち表面補強をもたらす。
【００５５】
図１Ｃ及び図３Ｃに示されている本発明に係る構成体の一実施形態は、図３Ｄに更に示されている。この場合、支持構造物の内部領域に延びるボア３は、支持構造物の２つのシート状部材間の接合部、例えば２つの壁間又は壁と床板との間の接合部に位置する。またこの場合、織布７の形態の表面補強材は固定具領域を介して取り付けられる。
【００５６】
本発明の更なる一実施形態が図３Ｅに示されている。図３Ｅに示されている支持構造物１は、複数の面２ａ、２ｂ、２ｃからなる表面と、面２ａから支持構造物の内部領域に延びる第１のボア３ａとを有する。第２のボア３ｂは、面２ｂから支持構造物の内部領域に延びている。面２ｂは面２ａとは反対側に面し、２つのボア３ａ及び３ｂは、２つのボア３ａ及び３ｂのそれぞれのボア軸の延長部において互いに接続するように構成されている。当然ながら、図示の例では、２つのボアは、支持構造物に一方の面から貫通してボアを開け、したがって第２のボアは第１のボアの出口点をなすことによって提供することができる。ボア３ａ及び３ｂは、接着剤（図示せず）及び繊維束４の一部によって満たされる。詳細には、この実施形態では、繊維束は、繊維束の中央部がボア内に配置され、繊維束の自由端部がそれぞれ支持構造物の表面上に突出するようにボア内に配置される。複数の溝５は、各場合において、ボア３ａ及び３ｂから表面上の様々な方向へ延びる。繊維束４の突出部分は繊維ストランドに従って分割され、繊維ストランドは溝内に配置され、接着剤によって溝内に固定される。支持構造物の端面を覆って延在しかつ溝の領域においてボア３ａの入口点からボア３ｂの入口点に向かって延在するように支持構造物に接着される織布７が、記載した構成体の上に取り付けられる。
【００５７】
同様に２つのボアがあり、２つのボアはこれらのボアのボア軸の延長部において互いに接続する、本発明の一実施形態が、図３Ｆ（断面図）及び図３Ｇ（上面図）に示されている。ここでは複数の面２ａ、２ｂ等を含む表面を有するＴ字形の支持構造物が、２つのシート状部材間の接合部において、面２ａ及び２ｂを互いに接続する２つのボア３ａ及び３ｂを有する。繊維束４は、繊維束４の中央部がボア内に配置され、繊維束４の自由端部がそれぞれ支持構造物の表面上に突出するようにボア内に配置される。複数の溝５は、各場合において、ボアから表面上の様々な方向へ延びる。繊維束４の突出部分は、繊維ストランドに従って分割され、繊維ストランドは溝内に配置され、接着剤によって溝内に固定される。
【００５８】
図３Ｆ及び図３Ｇに示されている構成体の１つの可能な用途が図３Ｈ及び図３Ｉに示されている。ここでは、支持構造物１は、複数の補強リブ１１を有するコンクリートスラブ１０、すなわちＴ字形部分である。補強リブ１１は、コンクリートスラブ１０との接合部の領域にボア３を有する。ここではボアは、各場合、２つのボアがこれらのボアのボア軸の延長部において互いに接続するように位置決めされている。複数の溝は、コンクリートスラブの表面に沿ってそれぞれのドリル孔３の入口点から延びている。上述の実施形態と同様に、ドリル孔及び溝は、繊維束又は繊維束の繊維ストランドと接着剤とによって満たされている。織布７の形態の表面補強材は、補強リブ１１間に位置するコンクリートスラブの表面上に取り付けられる。前記織布は、織布の下の表面に、特に表面領域全体を覆って接着される。
【００５９】
図４Ａ（断面図）及び図４Ｂ（上面図）は、本発明の更なる一実施形態を示している。ここでは、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示されているような構成体が、支持構造物１に規則的な間隔で取り付けられている。ここでは、構成体は、支持構造物の表面のうちの１つの面又は複数の面に取り付けることができる。さらに、織布７は、構成体を覆って、少なくとも構成体に、特に表面領域全体を覆って支持構造物の表面に、接着される。ここでは織布は、支持構造物の表面において角部及び縁部にわたって途切れなく延びることができる。
【００６０】
図５Ａは、複数の面２ａ、２ｂ、２ｃ等からなる表面と、面２ａから支持構造物の内部領域に延びる第１のボア３ａとを有する支持構造物１の一実施形態を通る断面を示している。第２のボア３ｂは、面２ｂから支持構造物の内部領域に延びている。面２ｂは、面２ａとは反対側に面している。溝５は、１つのボア３ａから支持構造物の表面に沿って他のボアの入口箇所に向かって支持構造物内に延びている。したがってボアの２つの入口孔を互いに接続する溝は、特に２つのボア間の最短経路に延びている。しかし、支持構造物の補強材に課せられる要件に応じて、例えば可能な限り均一な力の分布を保証するために、溝にはボア間の異なる形状を採用することも考えられる。繊維束４は、繊維束４の自由端部によって２つのボア３ａ及び３ｂにつながり、溝５内を延びている。繊維束を固定する接着剤１２はボア内及び溝内の双方に配される。
【００６１】
図５Ａと同様の実施形態が図５Ｂにも示されている。ここでは、繊維束は支持骨組１の補強リブ１１を螺旋状に補強する。
【００６２】
図６Ａは、本発明の更なる一実施形態を通る断面を示している。この実施形態は、図５Ａの実施形態の変更形態に対応する。それに対して、図６Ａの実施形態は、支持構造物の表面のうちの互いに反対側を向く異なる面２ａ、２ｂに２つのボア３ａ、３ｂを有し、２つのボア３ａ及び３ｂは、２つのボア３ａ及び３ｂのそれぞれのボア軸の延長部において互いに接続するように構成されている。２つのボア３ａ及び３ｂの入口孔は、図５Ａにおけるように溝５を介して互いに接続している。ボア３ａ、３ｂ及び溝５の双方が接着剤１２及び繊維束４を含む。繊維束は、ここでは特に、繊維束４の２つの端部が重なるように配置される。この重なり部は、ボア内に又は溝内の任意の場所に位置することができる。繊維束の重なり領域の長さは、ここでは特に、可能な限りギャップのない力の伝達を保証するように選択され、約５ｃｍ〜５０ｃｍである。支持構造物に課せられる要件に応じて、支持構造物の回りに繊維束を繰り返し巻き付けることも可能である。
【００６３】
一般的に、また詳細には図５Ａ及び図５Ｂ並びに図６Ａ〜図６Ｄに示されている本発明の実施形態に関して、２つのボア３ａ及び３ｂが、２つのボア３ａ及び３ｂのそれぞれのボア軸の延長部において互いに接続するように構成され、繊維束の２つの端部が少なくとも重なるように繊維束が配置される実施形態が好ましい。それにより、繊維束は閉ループを形成し、その結果、剪断力の伝達が繊維束の２つの端部間で、すなわち、同じ物質内での接触の観点から決定的に起こる。繊維束の端部が別個のボアに挿入され、したがって剪断力の伝達が支持構造物と繊維束との間で、すなわち結合部に対して決定的に起こる実施形態に比べて、この好ましい実施形態は、補強材の効率をより大きくし、繊維束の使用をはるかに良好にする。
【００６４】
図６Ｂ及び図６Ｃは、図６Ａに記載されている実施形態の変更形態を示している。ここでは、本発明に係る構成体が、例えば、支持構造物の構成部分である矩形の柱を補強するのに用いられ得る場合が示されている。ここでは図６Ｃは、繊維束４を繰り返しボアを通して導き、第１のボアの入口箇所から第２のボアの入口箇所まで２つの異なる溝に延びるようにすることも可能であることを示している。第２に、図６Ｃの実施形態は、繊維束のボアを越えて突出する部分が２つの繊維ストランドに分割され、次いで異なる溝に延びることによっても提供することができる。
【００６５】
図６Ｄは、図５Ｂに示されている実施形態の一変更形態を示している。ここでは、繊維束４は補強リブ１１を螺旋状に完全に補強する。
【００６６】
図６Ｅは、図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃに示されている本発明に係る構成体の変形形態を含む支持構造物の側面図を示している。要件に応じて、種々の変形形態は互いに組み合わせることができるか、又は複数の同一の構成体が支持構造物全体に取り付けられる。
【００６７】
図６Ｇは、基板１０と、基板１０に設けられた壁とを含む支持構造物１を示している。壁は、下部領域に、図６Ａの構成体に対応する本発明に係る複数の構成体が設けられている。織布は、必要に応じて、前記構成体を覆うように取り付け、支持構造物（ここでは図示せず）を更に補強することもできる。
【００６８】
図６Ｆは、本発明に係る複数の構成体を備える円筒形の柱を示している。
【００６９】
図７Ａは、複数の面２ａ、２ｂ、２ｃからなる表面を有する支持構造物１の細部の詳細図を示している。ここでは、ボア３は、面２ａから支持構造物の内部領域に延びている。ボアが支持構造物の内部領域に延びる面２ａにおいて、支持構造物１には、ボアから表面上の一方向へ延びる溝５が設けられている。
【００７０】
溝５は、ここでは、支持骨組の表面のうちの２つの面２ａ及び２ｃ又は２ｃ及び２ｂを互いに接続するそれぞれの縁部８にわたって延びており、前記１つの縁部８は、溝５の内部に丸みを帯びた部分９を有する。
【００７１】
図７Ｂは、支持構造物の表面の互いに反対側に向いた異なる面２ａ、２ｃにおいて２つのボア３ａ、３ｃを有する支持構造物１の領域を通る断面を示している。２つのボア３ａ及び３ｃは、２つのボア３ａ及び３ｃのそれぞれのボア軸の延長部において互いに接続するように構成されている。２つのボア３ａ及び３ｂの入口孔は、溝５によって互いにつながっている。溝５内の縁部８はそれぞれ丸みを帯びた部分９を有する。ボアから溝へのそれぞれの遷移部も、上記の記載に従って、ここでは丸みを帯びた部分を有することができる。
【実施例】
【００７２】
記載した本発明をより詳細に説明する例示的な実施形態が以下に記載される。当然ながら、本発明は、これらの記載される例示的な実施形態に制限されない。
【００７３】
試験片
１辺の長さが２０ｃｍのコンクリートキューブを試験片として作製した。ここでは、全てのキューブに対して同じバッチからのコンクリートを用いた。コンクリートキューブは、２３℃で５０％の相対湿度において２８日間にわたり保管した。コンクリートキューブは、セメントスラリーをなくすために、１つの側面を磨いた。直径２０ｍｍかつ深さ１００ｍｍのボアを、処理される面の中心に設けた。２つのコンクリートキューブはボアがないままとした。各場合において、溝は、ボアを起点としてコンクリートキューブのボアの回りにアングルグラインダーによって均等に設けた。溝は、幅５ｍｍかつ深さ５ｍｍとし、長さ８ｃｍにわたって延ばした。溝間の角度は各場合において４５度とした。４つのコンクリートキューブの場合には、各場合において５つの溝のみを半円状に設けた。ボアから溝への遷移部の縁部は僅かに丸みを帯びさせた。２つのキューブの場合には溝を設けなかった。コンクリートキューブは、実質的に機械加工された表面及びボアの内部を、圧縮空気及びブラシによって繰り返し清掃し、そのため実質的に塵のない状態にした。
【００７４】
Ｓｉｋａ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ社から市販されているＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）−３３０を、櫛目鏝を用いて、ボアを有しない平均層厚が約１ｍｍのコンクリートキューブの機械加工された表面に施した。ボアを有するコンクリートキューブの場合、ボアは下から上に充填され、また、溝はＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）−３３０によって満たされる。ここではボア内に空気が封入されないことを確実にするように注意が必要である。
【００７５】
長さ２０ｃｍ及び繊維断面積約２５ｍｍ２の繊維束にＳｉｋａ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ社によるＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）３００をペイントブラシによって完全に染み込ませた。その後、染み込ませた繊維束の自由端部にケーブルコネクタを取り付け、しっかりと固定し、適当なサイズに切断した。ケーブル結束具に引っ掛けた編み針により、繊維束を止まるまでボアに挿入した。繊維束の突出端部は繊維ストランドに分割した。ここでは繊維ストランドの数は予め設けた溝の数と対応する必要がある。繊維ストランドは溝に配置した。溝のないコンクリートキューブの場合、繊維束の突出端部は均等に扇状に開き、コンクリートキューブの機械加工された表面にわたって広げた。
【００７６】
コンクリートキューブの機械加工された表面には、溝を繊維束とともに覆うようにＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）−３３０を均一に分配し、ひいては、機械加工された表面全体を十分な接着剤で覆った。
【００７７】
ＳｉｋａＷｒａｐ（登録商標）３００Ｃ  ＮＷから構成されて準備された織布（幅２０ｃｍ、長さ１８０ｃｍ）を、織布の自由端部の最後の２０ｃｍの領域に、ペイントローラーを用いてＳｉｋａｄｕｒ（登録商標）−３００によって積層した。積層した自由端部をコンクリートキューブの機械加工された面に配置し、ペイントローラーでプレスした。取り付けた織布に、Ｓｉｋａｄｕｒ（登録商標）−３３０を櫛目鏝を用いて施した。織布をループ状に折り曲げ、他方の積層した自由端部を、織布の２つの端部が互いに重なるようにコンクリートキューブの同じ場所に配置した。さらに、織布をペイントローラーでプレスした。余分な接着剤を、コンクリートキューブの幅のスパチュラによって試験片から除去した。
【００７８】
そのようにして作製した試験片を、接着剤が硬化することができるように２３℃で相対湿度５０％において７日間にわたって放置した。また、繊維断面積が約２５ｍｍ２のガラス繊維から作製した繊維束を伴う試験片を同様に作製した。
【００７９】
各タイプの２つの同一の試験体を各場合において作製した。測定結果は、２つの同一の試験片に対する測定の平均値を示している。
【００８０】
測定方法
異なる試験片の張力と剪断抵抗力との組合せを、ＩＳＯ５２７−４／ＥＮ２５６１に従って、２３℃で相対湿度５０％において測定速度２ｍｍ／分で測定した。
【００８１】
接着剤の張力と剪断抵抗力との組合せを、試験機の可動フレームに接続した鋼管の回りに配置されたＳｉｋａＷｒａｐ−３００Ｃ  ＮＷ織布によって形成されたループによって試験した。コンクリートキューブは、上に配置された鋼タイバー及びねじ付きロッドによって試験機の固定フレームに接続した。
【００８２】
【表１】
0006437534.tif 000002
【符号の説明】
【００８３】
１    支持構造物
２    面２ａ、２ｂ、２ｃ
３    ボア３ａ、３ｂ、３ｃ
４    繊維束又は繊維ストランド
５    溝
６    薄板
７    織布
８    縁部
９    丸みを帯びた部分
１０  コンクリートスラブ
１１  補強リブ
１２  接着剤
【図１Ａ】
0006437534.tif 000003
【図１Ｂ】
0006437534.tif 000004
【図１Ｃ】
0006437534.tif 000005
【図２Ａ】
0006437534.tif 000006
【図２Ｂ】
0006437534.tif 000007
【図２Ｃ】
0006437534.tif 000008
【図３Ａ】
0006437534.tif 000009
【図３Ｂ】
0006437534.tif 000010
【図３Ｃ】
0006437534.tif 000011
【図３Ｄ】
0006437534.tif 000012
【図３Ｅ】
0006437534.tif 000013
【図３Ｆ】
0006437534.tif 000014
【図３Ｇ】
0006437534.tif 000015
【図３Ｈ】
0006437534.tif 000016
【図３Ｉ】
0006437534.tif 000017
【図４Ａ】
0006437534.tif 000018
【図４Ｂ】
0006437534.tif 000019
【図５Ａ】
0006437534.tif 000020
【図５Ｂ】
0006437534.tif 000021
【図６Ａ】
0006437534.tif 000022
【図６Ｂ】
0006437534.tif 000023
【図６Ｃ】
0006437534.tif 000024
【図６Ｄ】
0006437534.tif 000025
【図６Ｅ】
0006437534.tif 000026
【図６Ｆ】
0006437534.tif 000027
【図６Ｇ】
0006437534.tif 000028
【図７Ａ】
0006437534.tif 000029
【図７Ｂ】
0006437534.tif 000030