(57)【要約】  【課題】製造コストが安く、かつ、ＮＯＭＳＴ工法において鉄筋と併用して用いる場合に曲げモーメントが大きい繊維強化合成樹脂製格子状体の提供。  【解決手段】離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ３９６，０００〜４，８００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ３〜１０である繊維強化合成樹脂製格子状体。【選択図】図１
2005199700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、
前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、
前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、
前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ３９６，０００〜４，８００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ３〜１０である繊維強化合成樹脂製格子状体。
【請求項２】
離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、
前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、
前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、
前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ５，０４０，０００〜９，６００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ４〜１９である繊維強化合成樹脂製格子状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁、トンネル、湾岸構造物等のコンクリート補修・補強や、シールド立坑におけるマシンの発進・到達工法に好適に用いられる繊維強化合成樹脂製格子状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化合成樹脂製の格子状体が、コンクリートに埋設される補強部材等として用いられている。例えば、シールド工事において、立坑を用いて、シールドマシンの発進および到達を行う際に、立坑の側壁として、コンクリートに埋設して用いられる。シールド工事の各種工法のうち、ＮＯＭＳＴ（Ｎｏｖｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｈｉｅｌｄ−ｃｕｔｔａｂｌｅ  Ｔｕｎｎｅｌ−ｗａｌｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）工法においては、この繊維強化合成樹脂製格子状体が、鉄筋と併用して用いられることが多い。
このような繊維強化合成樹脂製格子状体として、例えば、特許文献１には、コンクリート構造となる部分に埋設される補強部材であって、引き揃えられた複数本の繊維よりなる繊維束が互いに交差して格子状をなし、それら繊維束の各繊維は樹脂材料により結束されており、かつ、前記繊維束の交差部は、一方向に延在する繊維群と他方向に延在する繊維群とが三層以上に積層された断面形状であることを特徴とするコンクリート補強部材が記載されている。具体的には、格子状体の交差部分で、４本の繊維を引き揃えた繊維束が、縦方向および横方向のそれぞれにつき、８層積層された補強部材が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１５３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の繊維強化合成樹脂製格子状体は、製造コストが高いという問題を有していた。
また、従来の繊維強化合成樹脂製格子状体をＮＯＭＳＴ工法において鉄筋と併用して用いる場合、繊維強化合成樹脂製格子状体の厚さに応じて曲げモーメントが小さくなるため、繊維の総本数に応じた曲げ強度が得られないという問題も有していた。
したがって、本発明は、製造コストが安く、かつ、ＮＯＭＳＴ工法において鉄筋と併用して用いる場合に曲げモーメントが大きい繊維強化合成樹脂製格子状体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】
【０００５】
本発明者は、上記目的を達成すべく繊維強化合成樹脂製格子状体について鋭意研究した結果、格子を構成する各部材自体に要求される所定の強度に従って、各部材に用いられる繊維の総本数を一定にした場合において、交差部分における繊維束の層数を多くして１層あたりの繊維の本数を少なくすると製造コストが高くなり、逆に、交差部分における繊維束の層数を少なくして１層あたりの繊維の本数を多くすると交差部分の強度が弱くなる場合があることを見出した。また、本発明者は、従来の繊維強化合成樹脂製格子状体が製造コストが高くなっているのは、交差部分における繊維束の層数が多く１層あたりの繊維の本数が少ないためであるということを見出した。更に、本発明者は、製造コストが低く、かつ、交差部分の強度が強くなるような交差部分における繊維束の層数が、各部材の繊維の総本数に応じて、決定されることを見出した。
【０００６】
更に、本発明者は、交差部分における繊維束の層数を少なくすることにより、格子状体の厚さを薄くすることができ、その結果、鉄筋と併用した場合において曲げ強度に効率的に寄与することができる位置に格子状体を配置することができるようになることを見出した。
そして、本発明者は、これらの知見に基づいて、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本発明は、離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、
前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、
前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、
前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ３９６，０００〜４，８００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ３〜１０である繊維強化合成樹脂製格子状体を提供する。
【０００８】
また、本発明は、離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、
前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、
前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、
前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ５，０４０，０００〜９，６００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ４〜１９である繊維強化合成樹脂製格子状体を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の繊維強化合成樹脂製格子状体は、強度、特に、交差部分の強度に優れ、かつ、製造コストが安い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を詳細に説明する。以下、本発明の格子状体を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の繊維強化合成樹脂製格子状体（以下、単に「本発明の格子状体」という。）の第一の態様は、離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、
前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、
前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、
前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ３９６，０００〜４，８００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ３〜１０である繊維強化合成樹脂製格子状体である。
【００１１】
また、本発明の格子状体の第二の態様は、離間して並列配置された複数本の縦部材と、前記縦部材と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材とにより、格子状に形成されており、
前記縦部材および前記横部材が、いずれも、並列配置された複数本の繊維を合成樹脂で結束してなる繊維束からなり、
前記縦部材と前記横部材との交差部分において、前記縦部材の前記繊維束と前記横部材の前記繊維束とが、交互に積層されている繊維強化合成樹脂製格子状体であって、
前記交差部分において、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束中のフィラメントの総本数がそれぞれ５，０４０，０００〜９，６００，０００であり、前記縦部材および前記横部材の前記繊維束の層数がそれぞれ４〜１９である繊維強化合成樹脂製格子状体である。
【００１２】
図１は、本発明の格子状体の一部を示す模式的な斜視図であり、図２は、図１中の円Ａの拡大図である。なお、図中の繊維の総本数および繊維束の層数は、図が煩雑になるのを防止するために簡易的に示したものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
図１に示される格子状体１０は、離間して並列配置された複数本の縦部材１２と、縦部材１２と交差するように離間して並列配置された複数本の横部材１４とにより、格子状に形成されている。
縦部材１２および横部材１４の幅、厚さ、間隔および数は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。縦部材１２と横部材１４との角度は、特に限定されないが、垂直であるのが好ましい態様の一つである。
【００１４】
縦部材１２および横部材１４は、いずれも、並列配置された複数本の繊維１６を合成樹脂１８で結束してなる繊維束２０からなる。
繊維１６としては、例えば、ガラス繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鋼繊維、ビニロン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアリレート繊維等の強化繊維であって連続した繊維が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。中でも、強度および剛性の点で、炭素繊維を用いるのが好ましい。
繊維１６は、複数本のフィラメントからなる。繊維１６を構成するフィラメントの数は、通常、３，０００〜１２０，０００本である。
合成樹脂１８としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、これらを変性した樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。中でも、コンクリート中のアルカリ成分に対する耐久性および構造部材としてのねばりの点で、ビニルエステル樹脂を用いるのが好ましい。
【００１５】
縦部材１２および横部材１４の中に占める繊維１６および合成樹脂１８の割合は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができるが、一般に、繊維１６の体積含有率が３０〜５５％であるのが好ましい。
【００１６】
図２に示されるように、縦部材１２と横部材１４との交差部分２２においては、縦部材１２の繊維束２０と横部材の繊維束２０とが、交互に積層されている。
【００１７】
本発明の格子状体の製造方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、以下の方法を用いることができる。
まず、横部材１４の下から１番目の繊維束２０ａを複数本離間して並列配置する。ついで、縦部材１２の下から１番目の繊維束２０ｂを、横部材１４の下から１番目の繊維束２０ａに直交するように複数本離間して並列配置する。ここで、交差部分では、縦部材１２の下から１番目の繊維束２０ｂは、横部材１４の下から１番目の繊維束２０ａの上面に接触している。
【００１８】
つぎに、横部材１４の下から２番目の繊維束２０ｃを、横部材１４の下から１番目の繊維束２０ａの上に複数本離間して並列配置する。ここで、交差部分では、横部材１４の下から２番目の繊維束２０ｃは、縦部材１２の下から１番目の繊維束２０ｂの上面に接触している。ついで、縦部材１２の下から２番目の繊維束２０ｄを、縦部材１２の下から１番目の繊維束２０ｂの上に複数本離間して並列配置する。ここで、交差部分では、縦部材１２の下から２番目の繊維束２０ｄは、横部材１４の下から２番目の繊維束２０ｃの上面に接触している。
【００１９】
このようにして、縦部材および横部材の繊維束を下から交互に配置することを繰り返すことにより、交差部分において、縦部材および横部材の繊維束が交互に積層された状態とすることができる。繊維束における繊維の本数は、層ごとに異なっていてもよいが、同じであるのが好ましい。
その後、形状を整えた後に、または形状を整えるのと同時に、熱、紫外線、水、溶媒揮発等により、繊維束２０の合成樹脂１８を硬化させて、本発明の格子状体を得ることができる。
【００２０】
本発明の格子状体の製造方法の具体的な方法としては、特開昭６２−１５３４４９号公報（特許文献１）に記載されている方法、特開平３−３８３２５号公報に記載されている方法等を用いることができる。
【００２１】
本発明の格子状体においては、交差部分において、縦部材および横部材の繊維束中のフィラメントの総本数に応じて、縦部材および横部材の繊維束の層数が特定の範囲にある。
具体的には、本発明の格子状体の第一の態様においては、交差部分２２において、縦部材１２および横部材１４の繊維束２０中のフィラメントの総本数がそれぞれ３９６，０００〜４，８００，０００であり、縦部材１２および横部材１４の繊維束２０の層数がそれぞれ３〜１０である。
また、本発明の格子状体の第二の態様においては、交差部分２２において、縦部材１２および横部材１４の繊維束２０中のフィラメントの総本数がそれぞれ５，０４０，０００〜９，６００，０００であり、縦部材１２および横部材１４の繊維束２０の層数がそれぞれ４〜１９である。
【００２２】
従来の繊維強化合成樹脂製格子状体は、十分な強度を得るためには、交差部分における繊維束の層数を多くする必要があり、それにより製造コストが高く、厚さが厚くなっていた。
これに対して、本発明の格子状体は、交差部分における１層あたりの繊維の本数を多くして十分な強度を保持しつつ、繊維束の層数を少なくしたため、材料費が同等で労務費が軽減されるので、結果として製造コストが抑制されている。具体的には、労務費を従来の繊維強化合成樹脂製格子状体の場合より、約８５％削減することができる。また、本発明の格子状体は、厚さが薄い。
【実施例】
【００２３】
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限られるものではない。
１．格子状体の作成
第１表に示されるフィラメントの総本数、１層あたりの繊維の本数および繊維束の層数で、格子状体を作成した。
具体的には、第１表の「１層あたりの繊維の本数」の並列配置された炭素繊維（繊維１本あたりのフィラメント数：１２，０００）をビニルエステル樹脂で結束してなる繊維束を、複数本配置し、縦横に交互に積層していき、縦および横のそれぞれの層数が第１表の「繊維束の層数」となるようにした。その後、常温でビニルエステル樹脂を硬化させて、格子状体を得た。縦および横のそれぞれのフィラメントの総本数を第１表に示した。
【００２４】
２．格子状体の評価
（１）交点強度
上記で得られた格子状体から交点の数が一つである十字形状のサンプルを切り出した。
ついで、この十字形状のサンプルをコンクリートブロック中に埋め込んだ。なお、縦部材には、コンクリートが付着しないようにあらかじめテフロンコーティングを施しておいた。その後、縦部材をその長手方向に引き抜くことにより、縦部材と横部材との交点におけるせん断接着強度（交点強度）を測定した。
結果を第１表に示す。第１表中、交点強度は、実施例１−１および１−２については比較例１−１を、実施例２−１および２−２については比較例２−１を、実施例３−１および３−２については比較例３−１を、それぞれ「５０．０」とした相対値で表した。
【００２５】
（２）製造コスト
上記で得られた格子状体の製造コストを第１表に示す。なお、製造コストは、材料費と労務費との合計から算出した。また、第１表中、製造コストは、実施例１−１および１−２については比較例１−１を、実施例２−１および２−２については比較例２−１を、実施例３−１および３−２については比較例３−１を、それぞれ「１００」とした相対値で表した。
【００２６】
（３）コンクリート柱の曲げ強度
上記で得られた格子状体を埋め込んだコンクリート柱を用いて、対称２点載荷により曲げ破壊試験を行った。その結果、すべての実施例および比較例において、格子状体が破壊することなく、コンクリート圧縮側で破壊が起こった。
【００２７】
第１表から明らかなように、本発明の格子状体（各実施例）は、十分な交点強度を有していただけでなく、繊維の総本数が同程度の従来の繊維強化合成樹脂製格子状体（各比較例）と比べて、製造コストが安く、かつ、コンクリート補強材としての曲げ強度が同等以上であった。
【００２８】
【表１】
2005199700.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の格子状体の一部を示す模式的な斜視図である。
【図２】図１中の円Ａの拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  格子状体
１２  縦部材
１４  横部材
１６  繊維
１８  合成樹脂
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  繊維束
２２  交差部分
【図１】
2005199700.tif 000004
【図２】
2005199700.tif 000005