(57)【要約】【課題】コンクリート構造物と繊維補強体の固着部の破壊を防止するとともに、繊維補強体本来の強度を発現することができるコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造を提供すること。【解決手段】少なくとも周方向に強化繊維２の長繊維を配向して無端帯状に形成した筒状部材１と、この筒状部材１を扁平に折り畳んで形成した筒状部材両端の折り返し部３に配設した固定用支持部材４とからなる繊維補強体を、コンクリート構造物５の外面に張設するとともに、両端の固定用支持部材４を介して固着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも周方向に強化繊維の長繊維を配向して無端帯状に形成した筒状部材と、該筒状部材を扁平に折り畳んで形成した該筒状部材両端の折り返し部に配設した固定用支持部材とからなることを特徴とするコンクリート構造物の繊維補強体。
【請求項２】
請求項１記載のコンクリート構造物の繊維補強体をコンクリート構造物の外面に張設するとともに、両端の固定用支持部材を介して固着したことを特徴とする繊維補強体を用いたコンクリート構造物の補強構造。
【請求項３】
繊維補強体をコンクリート構造物の引張力が作用する部位に固着したことを特徴とする請求項２記載の繊維補強体を用いたコンクリート構造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造に関し、特に、コンクリート構造物と繊維補強体の固着部の破壊を防止するとともに、繊維補強体本来の強度を発現することができるコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物の床スラブや梁の下面、あるいは片持梁の上面等の部位には、荷重により引張力が作用する。このため、これらの既設の構造物には撓みが発生し、ひび割れやへこみを生じることから補修を必要とする場合が少なくない。しかし、鋼材等で補強しようとすると、構造物の自重が著しく大きくなるため、自重を支える基礎や柱等の補強が必要となり、施工が甚だ困難になる。
【０００３】
そこで、近年では、図６に示すように、炭素繊維やアラミド繊維、あるいはガラス繊維等を強化材とし、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を母材とするＦＲＰ（繊維強化プラスチック）１０を用い、このＦＲＰ１０でコンクリート構造物５を補強する方法が提案されている。
【０００４】
しかし、従来のＦＲＰによる補強方法は、引張力が作用する構造物の外面に、熱硬化性樹脂組成物を塗着あるいは含浸せしめたＦＲＰ補強体を接着により固着することから、構造物の外面に引張力が作用し、その接着した固着層に撓みが発生すると、容易に剪断破壊を起こして剥離し、ＦＲＰ本来の高強度を補強において発現することができず、また、この剪断破壊を防止するため様々な手段が提案されているが、満足するものは見当たらない。
【０００５】
また、ＦＲＰによる別の補強方法として、既設コンクリート構造物の引張力が作用する部位の外面に強化繊維シートを接着した後、熱硬化性樹脂組成物を塗着し、あるいは熱硬化性樹脂組成物を含浸せしめた強化繊維シートを接着し、前記組成物を硬化せしめて繊維強化プラスチック補強体を形成する補強方法において、前記接着した強化シートの上から、あるいは塗着又は含浸せしめた未硬化の組成物の上から釘類を所定の間隔でコンクリート構造物に打ち込み、強化繊維シートを固定することが提案されている。
【０００６】
この方法は、コンクリート構造物に作用する引張力は釘類に対し軸に直交する方向であり、釘類は直交方向に対し高強度であるため、接着と釘の打ち込みを併用した固着層は界面に作用する剪断力に対して大きな耐力を発揮することができ、また、釘類は樹脂組成物が硬化する前に打ち込むので、硬化後には、強化繊維シートや樹脂組成物と一体となり、ＦＲＰ補強体を形成し釘に作用する力はＦＲＰ補強体に伝達され、ＦＲＰの性能を構造物の補強に発現できるとされている。
【０００７】
しかしながら、このＦＲＰによる補強方法では、強化繊維の補強シートは、繊維の長さ方向強度は大きいがその直交方向強度は著しく弱い。そのため、一方向シートの場合、釘類を所定の間隔でコンクリート構造物に打ち込み補強シートを固定すると、シート内面に引張力が加わった場合、繊維の長さ方向に沿って打ち込まれた釘類により容易に引き裂きが生じてしまう。
この場合、補強シートが、長さ方向に延びる第一方向の繊維とこれに直交する第二方向の繊維とからなる二方向シートや織物であったとしても、第二方向の繊維はその直交方向に対する荷重により第一方向の繊維から容易に剥離してしまう（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−９３４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来のコンクリート構造物の補強構造が有する問題点に鑑み、コンクリート構造物と繊維補強体の固着部の破壊を防止するとともに、繊維補強体本来の強度を発現することができるコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のコンクリート構造物の繊維補強体は、少なくとも周方向に強化繊維の長繊維を配向して無端帯状に形成した筒状部材と、該筒状部材を扁平に折り畳んで形成した該筒状部材両端の折り返し部に配設した固定用支持部材とからなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の繊維補強体を用いたコンクリート構造物の補強構造は、上記コンクリート構造物の繊維補強体をコンクリート構造物の外面に張設するとともに、両端の固定用支持部材を介して固着したことを特徴とする。
【００１１】
この場合において、繊維補強体をコンクリート構造物の引張力が作用する部位に固着することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造によれば、コンクリート構造物の繊維補強体を、少なくとも周方向に強化繊維の長繊維を配向して無端帯状に形成した筒状部材と、該筒状部材を扁平に折り畳んで形成した該筒状部材両端の折り返し部に配設した固定用支持部材とからなる繊維補強体を、コンクリート構造物の外面に張設するとともに、両端の固定用支持部材を介して固着するようにしたので、床版等のコンクリート構造物に加わった荷重を固定用支持部材を介して繊維補強体で効果的に受け止めるとともに、固定用支持部材を介して繊維補強体をコンクリート構造物に固着することができ、これにより、引張力が作用しても繊維補強体の固定端部の破断を防止することができ、また、固着した繊維補強体のコンクリート構造物からの剥離を防止することができる。
なお、強化繊維として高強度高弾性の有機繊維を用いることにより、樹脂を含浸していない状態で使用しても、コンクリート構造物への取り付け作業において、繊維を不用意に痛めたりすることがなく、かつ、補強体として十分な弾性率の高さを有しており、コンクリート構造物に対して高い補強効果が得られ、また、樹脂を含浸していない状態で使用することによって、硬化性樹脂の含浸量や硬化確認といった管理をする必要がなく、作業時間の短縮化及び作業性の向上を図ることができる。
【００１３】
また、繊維補強体をコンクリート構造物の引張力が作用する部位に固着することにより、強化繊維の長繊維が引張荷重を速やかに伝達し、コンクリート構造物に加わった荷重に対して抵抗する力を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図５に、本発明のコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造の一実施例を示す。
本実施例の繊維補強体は、図１〜図３に示すように、少なくとも周方向に強化繊維２の長繊維を配向して無端帯状に形成した筒状部材を扁平に折り畳み、該折り畳んだ筒状部材１の両端の折り返し部３に一対の板棒状の固定用支持部材４を配設している。
【００１６】
また、本実施例のコンクリート構造物の補強構造は、図３〜図４に示すように、上記繊維補強体をコンクリート構造物５の外面に張設するとともに、両端の固定用支持部材４を介して固着する。
この場合、繊維補強体は、コンクリート構造物５の引張力が作用する部位に、固定用支持部材４が離反する方向に緊張した状態で固着されるようにする。
そして、より具体的には、補強対象となるコンクリート構造物５が床版の場合には、繊維補強体を床版の幅方向に緊張した状態で固着されるようにすることが望ましい。
【００１７】
筒状部材１は、強化繊維２を継ぎ目のない織物又はニット組織としたり、あるいは図２に示すように、ポリエステル繊維等の合成繊維からなる織物（又はニット組織）６上に強化繊維２を配置することにより構成することができる。
このように、筒状部材１は、シートを筒状にした形態をしているため、特に繊維層を束ねたりする必要がなく、取り扱いやすい。
また、強化繊維２は筒状部材１の周方向に配向されるが、さらに筒長方向にも配向することができる。
図２に示したものは、強化繊維２が筒状部材１の周方向に連続してスパイラル状に配置されており、好適なものである。
【００１８】
この場合、強化繊維２としては、従来、コンクリート構造物の補強体として用いられている軽くて高強度高弾性の繊維、具体的には、炭素繊維、炭化珪素繊維、アラミド繊維、高強力ポリエチレン繊維、芳香族ポリアリレート繊維、ＰＢＯ繊維（ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維）、ガラス繊維等の高強力繊維を使用することができる。
【００１９】
ところで、強化繊維２として使用する高強度高弾性の繊維には、炭素繊維等の無機繊維と、アラミド繊維のような有機繊維があり、弾性率が１００，０００Ｎ／ｍｍ２以上の高弾性の繊維は、無機繊維が多いが、無機繊維はその素材の特性上、屈曲や摩耗に弱く、樹脂を含浸していない状態では非常に脆く、作業性が悪いという問題がある。
一方、アラミド繊維（例えば、東レ・デュポン株式会社製：ＫＥＶＬＡＲ（登録商標））やＰＢＯ繊維のような弾性率が１００，０００Ｎ／ｍｍ２以上の高弾性の有機繊維を用いた場合は、無機繊維のような脆さがないため、樹脂を含浸していない状態で使用しても、コンクリート構造物への取り付け作業において、繊維を不用意に痛めたりすることがない。
したがって、筒状部材１に用いる強化繊維２としては、弾性率が１００，０００Ｎ／ｍｍ２以上の有機繊維を用いることがより好適である。
【００２０】
より具体的には、例えば、補強効果を得たい方向に弾性率が１００，０００Ｎ／ｍｍ２以上の有機繊維としてアラミド繊維（上記ＫＥＶＬＡＲ（登録商標））を設計厚み：０．５ｍｍになるように打ち込み、非補強方向はポリエステル繊維を粗く打ち込んで織成した織布で筒状部材を形成すれば、高価なアラミド繊維の使用量を減らしながら、全体として低コストの繊維補強体とすることができ、また、非補強方向にポリエステル繊維を粗く打ち込んでいるので補強方向の繊維の屈曲が少なく、補強体として高い弾性率が得られる。
そして、弾性率が１００，０００Ｎ／ｍｍ２以上の有機繊維を用いることにより、無機繊維のような脆さがないので、樹脂を含浸していない状態で使用しても、コンクリート構造物への取り付け作業において、繊維を不用意に痛めたりすることがなく、かつ、補強体として十分な弾性率の高さを有しており、コンクリート構造物に対して高い補強効果が得られる。また、樹脂を含浸していない状態で使用することによって、硬化性樹脂の含浸量や硬化確認といった管理をする必要がなく、作業時間の短縮化及び作業性の向上を図ることができる。
【００２１】
固定用支持部材４は、扁平に折り畳んだ筒状部材１の両端の折り返し部３に配設される板棒状の金具からなり、概ね挿入する筒状部材１の幅かそれ以上の長さの剛性を備えた部材により構成される。
この固定用支持部材４としては、例えば、図３に示すように、筒状部材１の両端の折り返し部３の内面に沿うように一面が曲面となった板棒状の金具や、図５に示すように、この板棒状の金具にさらに長い棒金具４１を挿入したものを使用することができる。
前者の固定用支持部材４をコンクリート構造物５に固定するには、図３に示すように、一般に用いられるボルト４２や鋲による締結、接着等を行い、ボルト４２や鋲の場合は、筒状部材１と固定用支持部材４を貫通させることが望ましい。
また、後者の固定用支持部材４は、図５に示すように、前記棒金具４１に掛合するコ字状の引張金具７を介して固定することができる。
【００２２】
このような固定用支持部材４により筒状部材１をコンクリート構造物５に固着した後は、筒状部材１をそのまま裸で使用しても良いが、図３（ａ）に示すように、筒状部材１の内部に発泡コンクリート８等の軽量モルタルや発泡ウレタンを注入して、サンドイッチ構造の補強体としても良い。
また、筒状部材１がコンクリート構造物５の表面に露出していることが望ましくない場合は、図４に示すように、適宜その上からコンクリートを打設しても良い。
また、筒状部材１に予め合成樹脂を含浸してＦＲＰとした状態で使用しても良く、ガラス繊維のようにアルカリに弱い強化繊維２を使用する場合は、筒状部材１を予め柔軟な合成樹脂で被覆しておいても良い。
【００２３】
補強対象となるコンクリート構造物５は、例えば、床版のほかにも橋桁等の水平梁であっても良く、この場合は、図３（ｂ）に示すように、筒状部材１はＵ字に取り付けられ、筒状部材１はＵ字の上方に向かって引張られて緊張される。
また、プレストレストコンクリートやケーブル吊持コンクリート構造物、グランドアンカー材等の緊張材としてこの筒状部材１を使用する場合は、筒状部材１を細幅のシームレスの無端帯状に形成することができる。
【００２４】
次に、本実施例のコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造の作用を説明する。
既設コンクリート構造物５の曲げモーメント等に起因する引張力が作用する部位、例えば、床スラブ等の既設のコンクリート構造物５の下面に、無端帯状の筒状部材１を固着すると、コンクリート構造物５に加わった曲げや引張荷重により、筒状部材１の両端の折り返し部３が互いに離反する方向に引張力が作用し、筒状部材１がこの方向の引張荷重を速やかに伝達するので、コンクリート構造物５に加わった荷重に対して抵抗する力を発揮する。筒状部材１は、強化繊維２がシームレスで周方向に巻回されており、筒状部材１には筒状部材１の上面及び下面（重複部）にそれぞれ２分の１ずつの荷重が均等に伝達され、高い引張荷重に耐えることができる。
また、固定用支持部材４の筒状部材１に当接する部分は適度なＲがとられており、局部的な応力集中による筒状部材１の破損が生じにくい。
ボルトや鋲等で筒状部材１と固定用支持部材４を貫通して固着した場合は、コンクリート構造物５からの荷重伝達はボルト・鋲から固定用支持部材４を介して筒状部材１に確実に伝達される。
一方、図５に示すような固定用支持部材４を使用したときは、ボルトや鋲等が筒状部材１を貫通することがないので、筒状部材１を傷めることが全くない。
【００２５】
また、図３（ａ）に示すように、二重になっている筒状部材１内に、軽量モルタルや発泡ウレタンを注入してサンドイッチ構造とした場合は、軽量で剛性の高いコンクリート構造物となり、既設コンクリート構造物５に加わる剪断力に対して特に補強効果が高まる。
この場合は、筒状部材１と注入された軽量モルタルや発泡ウレタンとが良く接着していることが必要である。また、注入ではなく、軽量なパネル（図示省略）をコア材として筒状部材１の中に介装しても良い。
また、図４に示すように、筒状部材１をコンクリート構造物５に固着した後、その上からコンクリート９を打設すると、非常に良好な耐候性と耐火性が得られることになる。
【００２６】
また、強化繊維２を二方向に配列したシートや織物のように、強化繊維２が周方向だけでなくそれに直交する方向にも配向されている場合は、筒状部材１内に発泡モルタルや発泡ウレタンを注入するときに、周方向の強化繊維２の配列が注入や発泡の圧力で乱れることが少なくなる。
さらに、図２に示すように、織物やニットの基布全体に周方向の強化繊維２が配置された構造になっている場合は、強化繊維２の配列がより安定したものとなり、織目が開くことがないので筒状部材１内へのモルタル等の注入時における筒状部材１からの漏れも少なくなる。
そして、筒状部材１が柔軟な合成樹脂で被覆されている場合は、この漏れがなくなるほか、筒状部材１の耐候性やコンクリートに対する耐薬品性も向上する。
【００２７】
以上、本発明の繊維補強体について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のコンクリート構造物の繊維補強体及びそれを用いたコンクリート構造物の補強構造は、コンクリート構造物と繊維補強体の固着部の破壊を防止するとともに、繊維補強体本来の強度を発現することができるという特性を有していることから、既設コンクリート構造物の曲げモーメント等に起因する引張力が作用する部位、例えば、床スラブ等の既設コンクリート構造物の補強構造や、橋梁や舗装版等に用いられるプレストレストコンクリートやケーブル吊持構造物、グランドアンカー材等に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のコンクリート構造物の繊維補強体の実施例を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその取付方法を示す要部斜視図である。
【図２】ガラス繊維を強化繊維として周方向に配置した織物構造の繊維補強体を示す説明図である。
【図３】（ａ）は繊維補強体の内部に発泡コンクリートを充填した状態を示す斜視図、（ｂ）は繊維補強体を水平梁に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図４】繊維補強体の固着後にコンクリートを打設した状態を示す斜視図である。
【図５】固定用支持部材の他の例を示し、（ａ）は繊維補強体に挿入した状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の分解斜視図である。
【図６】従来のコンクリート構造物の補強構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    強化繊維シート
２    強化繊維
３    折り返し部
４    固定用支持部材
４１  棒金具
４２  ボルト
５    コンクリート構造物
６    織物
７    引張金具
８    発泡コンクリート
９    打設コンクリート
【図１】
2005155170.tif 000003
【図２】
2005155170.tif 000004
【図３】
2005155170.tif 000005
【図４】
2005155170.tif 000006
【図５】
2005155170.tif 000007
【図６】
2005155170.tif 000008