(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面が平らに形成され、一端に円弧面を有する一対の治具を繊維材の両端に配置し、繊維材の両端を治具の平らな一面に沿って延ばし、円弧面に巻き付けて折り返し、さらに治具の平らな他面に沿って延ばし、該平らな他面にて治具に固定する第１工程と、該治具を介して緊張装置により該繊維材に緊張力を導入する第２工程と、接着剤により該繊維材をコンクリート部材の表面に貼着する第３工程と、第３工程の後に該繊維材から該緊張装置及び該治具を取り外す第４工程と、該繊維材の両端に剥離防止のための端部補強手段を固定する第５工程とを含むコンクリート部材の補強方法。
【請求項２】
一方の面に複数の波形凹凸が形成され、他方の面が平らに形成され、一端に円弧面を有する一対の治具を繊維材の両端に配置し、繊維材の両端を治具の平らな一面に沿って延ばし、円弧面に巻き付けて折り返し、さらに治具の波形凹凸面に沿って延ばし、治具の波形凹凸面に対して相補な凹凸面を有する押え板と治具とで繊維材の端部を挟んで固定する第１工程と、該治具を介して緊張装置により該繊維材に緊張力を導入する第２工程と、接着剤により該繊維材をコンクリート部材の表面に貼着する第３工程と、第３工程の後に該繊維材から該緊張装置及び該治具を取り外す第４工程と、該繊維材の両端に剥離防止のための端部補強手段を固定する第５工程とを含むコンクリート部材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緊張力の導入された繊維材を用いたコンクリート部材の補強工法及び補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物の補強方法として、梁部材の下面および両側面に炭素繊維シートを接着する方法が、特開平９−６０３０９号公報に開示されており、この両側面の炭素繊維シートには複数のスリットが形成されている。また、別の文献では、アラミド繊維のみからなるシートに緊張力を導入し、これを梁部材の両側面のみに接着する方法を提案するものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９−６０３０９号公報が開示する方法では、梁部材下面の炭素繊維シートに緊張力を導入しないため、引張力に対する耐力の補強効果が充分に得られず、また、スリットを有する一枚ものの炭素繊維シートは、製造に手間が掛かり煩雑である。
【０００４】
またアラミド繊維のみからなるシートに緊張力を導入して用いる上記従来例では、該シートを梁部材の両側面に接着するのみであるため、曲げ耐力の補強効果は得られず、しかもアラミド繊維のみからなるシートはヤング係数が低いため、緊張時の伸びが大きくなり、既設コンクリート部材の補強に使用する場合、広い作業空間を必要とし、さらに、梁部材に引張力が作用したときにシートの両端部が剥離しやすいという欠点がある。またアラミド繊維はクリープ特性が悪く、緊張力を与えた後、長期の使用では緊張力が減少する欠点がある。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決せんとしたものであり、その課題は、ヤング率が高く、クリープ特性に優れる炭素繊維を含む補強材を用いることにより、コンクリート部材の曲げ耐力、靱性及びひび割れの抑制効果を向上させることができるコンクリート部材の補強方法及び補強構造を提供することにある。
【０００６】
また本発明の別の課題は、施工を容易に行うことができると共に、繊維材の剥離に対する耐力を向上させることができる、コンクリート部材の補強方法及び補強構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するために、両面が平らに形成され、一端に円弧面を有する一対の治具を繊維材の両端に配置し、繊維材の両端を治具の平らな一面に沿って延ばし、円弧面に巻き付けて折り返し、さらに治具の平らな他面に沿って延ばし、該平らな他面にて治具に固定する第１工程と、該治具を介して緊張装置により該繊維材に緊張力を導入する第２工程と、接着剤により該繊維材をコンクリート部材の表面に貼着する第３工程と、第３工程の後に該繊維材から該緊張装置及び該治具を取り外す第４工程と、該繊維材の両端に剥離防止のための端部補強手段を固定する第５工程とを含むコンクリート部材の補強方法を提供する。
本発明の補強方法では、第１工程において、繊維材を折り返して治具の円弧面に巻き付けて固定するので、繊維材に破損を生じること無く緊張力を導入できる。なお、本発明の補強方法は、既設又は新設の何れの構造物のコンクリート部材にも適用することができる。
【０００８】
本発明の補強方法の前記第１工程において、繊維材の両端を治具に固定するために、例えば、接着剤を用いて繊維材と治具とを接着しても良い。
【０００９】
また、前記第１工程において、上面に複数の波形凹凸を備える治具と、該波形凹凸と相補の凹凸面を有する押え板とを使用し、折り返した前記繊維材の両端を該治具の波形凹凸上まで延ばし、該治具と押え板との凹凸面で前記繊維材を挾持することにより、固定しても良い。このように波形凹凸面を備える治具と押え板とを使用することにより、接着剤等を使用しなくても、その押圧力のみで繊維材を確実に把持・固定することができる。
【００１０】
また本発明では、緊張力を導入し、コンクリート部材の表面に貼着した繊維材と、該繊維材が該コンクリート部材から剥離するのを防止するため、その両端部に設けられた端部補強手段とを備えたことを特徴とするコンクリート部材の補強構造を提供する。なお、上記補強構造は、既設又は新設の何れの構造物のコンクリート部材にも適用可能である。
【００１１】
本発明を適用する前記コンクリート部材としては、柱部材、床版等のスラブ部材、梁又は桁部材がある。また前記繊維材は、強化繊維として少なくとも炭素繊維を含む炭素繊維シート、クロス及び樹脂を含浸したプリプレグであって、所望により強化繊維としての該炭素繊維に加えて、ガラス繊維、アラミド繊維等の有機繊維、ナイロン繊維あるいはポリエステル繊維を一種又は複数種混入したハイブリッドタイプのものを使用することができる。さらに、好ましくは、前記ハイブリッドタイプの繊維材は、シート状に形成される。さらに又、前記端部補強手段としては、前記シート状の繊維材又は鋼板等の金属製の板体を使用することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１(a)〜(c)は本発明の第１工程を説明するための概略図であり、図２は本発明に用いる治具の斜視図であり、図３(a)は図１及び図２の治具とは異なる形状の治具を示す側面図であり、図３(b)は図３(a)の治具に繊維材を固定する工程を示す側面図である。また、図４(a)は本発明に用いる緊張装置の平面図であり、図４(b)は緊張装置の側面図であり、図５(a)(b)は第４工程を説明するための斜視図であり、図６(a)(b)は図５とは異なる端部補強手段を説明するための平面図及び斜視図である。
【００１３】
本発明の補強構造は、緊張力を導入した繊維材としてのＣＦＲＰシート１３を、コンクリート梁４０の下面に貼着し、このＣＦＲＰシート１３の両端に端部補強シート１５又は端部補強板１６を固定して形成する。
ここで、前記ＣＦＲＰシート１３は、強化繊維としての炭素繊維にエポキシ樹脂等のマトリクス樹脂が含浸されて成形された炭素繊維強化プラスチックであり、炭素繊維は、ＰＮＡ系繊維、ピッチ系繊維などを使用することができる。このＣＦＲＰシート１３は、例えば、トウシート（東燃株式会社製、商品名「ＦＴＳ−Ｃ１−２０」）を使用して作製することができる。そして、ＣＦＲＰシート１３は、緊張力を導入した状態でコンクリート梁４０の下面に貼着する。したがって、このＣＦＲＰシート１３からはコンクリート梁４０に緊張力が伝達されて、その曲げ・せん断耐力の補強効果およびひび割れの抑制効果を向上させることができる。
【００１４】
また前記端部補強シート１５は、ＣＦＲＰシート１３と同様のシートを用いて、図５に示したように、コンクリート梁４０の下面の幅よりも長く、且つ、両側面に折り返すことができる長さに形成し、緊張力を導入せずにエポキシ樹脂等の接着剤によりコンクリート梁４０に貼着する。このように端部補強シート１５とＣＦＲＰシート１３とを一枚もので形成せずに、別の部材で構成することにより、ＣＦＲＰシート１３の緊張工程及び貼着工程や、端部補強シート１５の貼着工程の作業性を良好なものにできる。また端部補強シート１５を、コンクリート梁４０の両側面間に連続させて貼着することで、ＣＦＲＰシート１３の剥離防止効果が向上する。
【００１５】
一方、端部補強板１６としては、ＣＦＲＰシート１３の幅以上の長さに形成した鋼板を使用し、これをＣＦＲＰシート１３のうえからアンカーボルト１７によってコンクリート梁４０に圧着・固定する。なお、端部補強板１６は、ＣＦＲＰシート１３への当接面に接着剤を塗布したうえで、固定しても良い。
【００１６】
次に、本発明のコンクリート部材の補強方法について説明する。
第１工程では、図１に示したように、治具１２を所定長のＣＦＲＰシート１３の両端に配置し、ＣＦＲＰシート１３の両端を折り返して治具１２の曲面１２ｂに巻き付けるように固定する。すなわち、治具１２は、図２に示したように一端に曲面１２ｂを備え、上面にピン孔１２ａが設けられたものを使用し、その上下面と曲面１２ｂとにエポキシ接着剤を塗布して、ここにＣＦＲＰシート１３の両端を巻き付けて貼着する。さらに、治具１２に貼着されたＣＦＲＰシート１３の上には、ピン孔１１ａが形成された押え板１１を接着剤で貼着する。なお、ＣＦＲＰシート１３には、ピン孔１１ａ，１２ａが連通するように適宜、孔を形成する。
【００１７】
次に、第２工程では、ＣＦＲＰシート１３に緊張力を導入する。ここで、緊張力を導入するための装置は特に限定されないが、例えば、図４に示したような緊張装置３０を使用することができる。すなわち、緊張装置３０では、ＣＦＲＰシート１３を囲むことができる大きさのフレーム３１と、このフレーム３１の両端にそれぞれ設けられた緊張軸３２，３２とを備え、一方の緊張軸３２にはロードセル３４が連設され、他方の緊張軸３２には油圧ジャッキ３５が設けられ、油圧ジャッキ３５とフレーム３１との間の緊張軸３２には緊張力定着ナット３６が配置され、さらに、緊張軸３２，３２には、治具１２と押え板１１のピン孔１２ａ，１１ａに挿入可能なピン１４がそれぞれ凸設されている。
この緊張装置３０のピン１４を、ＣＦＲＰシート１３に固定された治具１２と押え板１１のピン孔１２ａ，１１ａに挿入した後、ロードセル３４で緊張荷重を計測しながら油圧ジャッキ３５を駆動し、所定の緊張荷重まで加圧してＣＦＲＰシート１３に緊張力を導入する。
【００１８】
第３工程では、緊張力が導入されたＣＦＲＰシート１３またはコンクリート梁４０の何れか一方の当接面、あるいは両方の当接面にエポキシ樹脂接着剤を塗布し、ＣＦＲＰシート１３をコンクリート梁４０に貼着する。なお、コンクリート梁４０の表面は、ＣＦＲＰシート１３の貼着に先立ち、予め研磨し、その後にプライマーを塗布して下地処理を行う。
【００１９】
接着剤が乾燥して、ＣＦＲＰシート１３がコンクリート梁４０に貼着できたら、第４工程として、ＣＦＲＰシート１３から緊張装置３０、治具１２及び押え板１１を取り外し、さらに、第５工程としてＣＦＲＰシート１３の剥離防止のため、図５及び図６に示したように、この両端部の上に端部補強シート１５又は端部補強板１６を取り付ければ、コンクリート梁４０の補強施工は終了する。
【００２０】
なお、上記第１工程においては、押え板及び治具として、図３(a)(b)に例示したものを使用しても良い。この治具２２は、その上面に複数の波形凹凸２２ｃが形成され、ピン１４を挿入するための貫通孔２１ａを備える。一方、押え板２１には、治具２２の波形凹凸２２ｃと相補な形状の凹凸面２１ｃが形成され、治具２２と当接した際に、貫通孔２１ａと連通するピン孔２２ａを備える。この押え板２１及び治具２２を使用する場合、図３(b)に示したように、ＣＦＲＰシート１３の端部を治具２２の曲面２２ｂに巻きつけると共に、ＣＦＲＰシート１３を治具２２と押え板２１との凹凸面２２ｃ，２１ｃで挾み、ボルト等（図示せず）の固定具によって圧着する。このように波形凹凸面２２ｃ，２１ｃを備える治具２２と押え板２１とを使用することにより、接着剤等を使用しなくても、その凹凸面の抵抗力と押圧力のみで繊維材を確実に把持・固定することが可能になり、したがって、治具２２及び押え板２１の繰り返し使用が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (a)〜(c)は本発明の第１工程を説明するための概略図である。
【図２】本発明に用いる治具の斜視図である。
【図３】  (a)は図２とは異なる形状の治具を示す側面図であり、(b)は(a)の治具に繊維材を固定する工程を示す側面図である。
【図４】  (a)(b)はそれぞれ緊張装置の平面図及び側面図である。
【図５】  (a)(b)は第４工程を説明するための斜視図である。
【図６】  (a)(b)は図５とは異なる端部補強手段を説明するための平面図及び斜視図である。
【符号の説明】
１２  治具
１２ｂ  治具の曲面
１３  ＣＦＲＰシート（繊維材）
１５  端部補強シート（端部補強手段）
１６  端部補強板（端部補強手段）
２１  押え板
２１ｃ  波形凹凸面
２２  治具
２２ｃ  波形凹凸
３０  緊張装置
４０  コンクリート梁（コンクリート部材）
【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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