(57)【要約】      （修正有）【課題】コンクリート構造物を作業性良く補強する方法を提供する。【解決手段】オルガノゲルを含む粘接着ゲルシート２をコンクリート構造物１に粘着させることによって粘接着ゲルシート２をコンクリート構造物１に固定し、次いで、粘接着ゲルシート２を硬化させて接着するコンクリート構造物１の補強方法とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルガノゲルを含む粘接着ゲルシートをコンクリート構造物に粘着させることによって前記粘接着ゲルシートを前記コンクリート構造物に固定し、次いで、前記粘接着ゲルシートを硬化させて接着す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２】
前記オルガノゲルが、（１）２３℃において、１．０×１０3〜５．０×１０4Ｐａの貯蔵弾性率及び０．０１〜２の損失係数（周波数０．０１Ｈｚ時）、１．０×１０4〜１．０×１０7Ｐａの貯蔵弾性率及び０．０１〜２の損失係数（周波数１００Ｈｚ時）を有し、かつ（２）硬化前に、０．０１〜０．１５Ｎ／ｍｍ2の粘着力、硬化後に、３Ｎ／ｍｍ2以上の接着力を有する請求項１に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項３】
前記粘接着ゲルシートが、物理的強度を高めるための補強層を備える請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項４】
前記補強層が、織布、編布、不織布及び積層布からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維基材である請求項３に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項５】
前記繊維基材が、天然繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維からなる請求項４に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項６】
前記粘接着ゲルシートが、短繊維を更に含む請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項７】
前記粘接着ゲルシートをコンクリート構造物に粘着後、前記粘接着ゲルシート上に鋼板を補強部材として貼付した上で前記粘接着剤シートを硬化させる請求項１〜６のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項８】
前記オルガノゲルが、（メタ）アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、液状の硬化性エポキシ系樹脂及び硬化剤とを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の補強方法に使用され、オルガノゲルから構成されることを特徴とするコンクリート構造物の補強用粘接着ゲルシート。
【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補強方法及び該方法に使用される粘接着ゲルシートに関する。更に詳しくは、本発明は、粘接着ゲルシートをコンクリート構造物に粘着により仮止めし、次いで粘接着ゲルシートを硬化させることにより強固に接着することでコンクリート構造物を補強する方法、及びこの方法に使用される粘接着ゲルシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンクリート構造物の経年劣化が社会問題となっている。経年劣化の原因としては、例えば、コンクリートの、コールドジョイント化、中性化、アルカリ骨材反応、凍害及び塩害等が挙げられ、更に施工不良も挙げられる。
経年劣化したコンクリート構造物については、補強する必要がある。補強方法は、例えば、以下の手順で行われる。
即ち、コンクリート構造物の表面を清浄化した後、コンクリート構造物の劣化の程度により、含浸材、鉄筋防錆材、断面修復材、ひび割れ注入剤等による処理を施す。次に、表面を平滑化した後、平滑面に接着剤を塗布し、その上に織布や編布等の補強材を貼り付ける。更に補強材上に接着剤を塗布して塗り固めた後、乾燥固化することでコンクリート構造物が補強されている。このような補強方法は、ハンドレイアップ工法とも称される。
【０００３】
コンクリート構造物は種々の形状及び大きさを有している。そのため、補強の必要な箇所が高所にあれば、作業に危険性が伴い、広範囲に及べば作業負荷が高くなる。また、接着剤は、その硬化に養生（一定期間、状態を保持すること）が必要となり、補強作業が長くなるので工事コストが高くなる。更に、補強現場の環境によっては、補強の品質管理が難しいことがあり、所定の品質での補強を確保するために補強を過剰に行うことが行われている。
上記作業環境、コスト及び過剰補強の課題を解決する方法として、特開２００２−２５６７０７号公報（特許文献１）に記載の技術が提案されている。具体的には、特許文献１には、接着層を備えた補強用シートを予め品質管理が容易な環境下で製造しておき、現場で補強必要部位に接着することで、作業の危険性、作業負荷及び工事コストを低減できるとされている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された補強用シートは、現場で補強必要部位に接着するため、作業者のスキルによってシワや空気が入ることがある。そのため補強が不十分となることがあり、更なる改善が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の発明者等は、コンクリート構造物の補強にオルガノゲルを含む粘接着ゲルシートを使用することにより、上記改善が可能であることを見い出し、本発明に至った。
かくして本発明によれば、オルガノゲルを含む粘接着ゲルシートをコンクリート構造物に粘着させることによって前記粘接着ゲルシートを前記コンクリート構造物に固定し、次いで、前記粘接着ゲルシートを硬化させて接着することを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。
また、本発明によれば、上記コンクリート構造物の補強方法に使用され、オルガノゲルから構成されることを特徴とするコンクリート構造物の補強用粘接着ゲルシートが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のコンクリート構造物の補強方法及び補強用粘接着ゲルシートによれば、作業者のスキルに依存せず、作業の危険性、作業負荷及び工事コストを低減しつつコンクリート構造物を補強できる。
【０００８】
また、以下のいずれか１つ又は組み合わせによる場合、よりコンクリート構造物を簡便に補強できる。
（１）オルガノゲルが、（１）２３℃において、１．０×１０3〜５．０×１０4Ｐａの貯蔵弾性率及び０．０１〜２の損失係数（周波数０．０１Ｈｚ時）、１．０×１０4〜１．０×１０7Ｐａの貯蔵弾性率及び０．０１〜２の損失係数（周波数１００Ｈｚ時）を有し、かつ（２）硬化前に、０．０１〜０．１５Ｎ／ｍｍ2の粘着力、硬化後に、３Ｎ／ｍｍ2以上の接着力を有する場合
（２）粘接着ゲルシートが、物理的強度を高めるための補強層を備える場合
（３）補強層が、織布、編布、不織布及び積層布からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維基材である場合
（４）繊維基材が、天然繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維からなる場合
（５）粘接着ゲルシートが、短繊維を更に含む場合
（６）オルガノゲルが、（メタ）アクリレート系樹脂からなる高分子マトリックスと、液状の硬化性エポキシ系樹脂及び硬化剤とを含む場合
（７）粘接着ゲルシートをコンクリート構造物に粘着後、粘接着ゲルシート上に鋼板を補強部材として貼付した上で粘接着剤シートを硬化させる場合
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】コンクリート構造物の補強形態の概略図である。
【図２】コンクリート構造物の補強形態の概略図である。
【図３】コンクリート構造物の補強形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、コンクリート構造物の補強用粘接着ゲルシート（単に、ゲルシートともいう）を、コンクリート構造物の表面に施工した実施形態を示している。この補強は、例えば、次の手順で施工できる。
まず、コンクリート構造物１の補強必要部位を清浄化する。清浄化時に、コンクリート構造物１の劣化の程度により、含浸材、鉄筋防錆材、断面修復材、ひび割れ注入剤等による処理を施してもよい。次に、表面を必要に応じて平滑化した後、補強必要部位に補強用粘接着ゲルシート２を粘着させることで固定する。ゲルシート２は粘着により固定されているので、空気の巻き込み、シワの発生等により貼り直しの必要が生じた場合でも、容易に貼りなおすことができる。次に、ゲルシート２を硬化させてコンクリート構造物１に接着することで、コンクリート構造物１を補強できる。
【００１１】
ゲルシートは、ゲル状の形態、所定の粘着力及び接着力を有していさえすれば、その構成成分は特に限定されない。
ゲルシートの厚さは、補強作業時にシートの形状を維持し得る厚さであれば特に限定されない。例えば０．５〜５ｍｍである。
【００１２】
本明細書において、ゲル状の形態とは、例えば、２３℃で測定した貯蔵弾性率及び損失係数の値において、周波数０．０１Ｈｚにおける貯蔵弾性率が１．０×１０3〜５．０×１０4Ｐａ、損失係数が０．０１〜２であり、周波数１００Ｈｚにおける貯蔵弾性率が１．０×１０4〜１．０×１０7Ｐａ、損失係数が０．０１〜２の物性で表される形態が挙げられる。貯蔵弾性率及び損失係数を合わせて粘弾特性という。
上記粘弾特性は、ゲルシートがコンクリート構造物（被着体）表面の凹凸に入り込んで接着する密着性の評価であり、被着体へのゲルシートの接触面積や、ゲルシート自身の変形性を示す。また、粘弾特性は、ゲルシートの凝集力、すなわち耐破壊強さの評価値ともなる。
【００１３】
０．０１Ｈｚ（低周波数域）における粘弾特性は、低速での微小な変形過程におけるゲルシートの濡れ粘着力、クリープ挙動（塑性変形）等の指標となる。例えば、被着体に貼り付けた場合、０．０１Ｈｚにおける貯蔵弾性率が高過ぎたり、損失係数が低すぎたりすると、ゲルシートは良好な変形ができず、密着性が低下することがある。また、逆に、貯蔵弾性率が低過ぎたり、損失係数が高過ぎたりすると、ゲルシートの凝集性が低下し、形状保持性が低下することがある。
１００Ｈｚ（高周波数域）における粘弾特性は、高速の変形過程におけるゲルシートの被着体への追従性、剥離挙動等の指標となる。例えば、被着体に貼り付けた場合、１００Ｈｚにおける貯蔵弾性率が高過ぎたり、損失係数が低過ぎたりすると、ゲルシートが車両等の通過による振動等に追従できず剥離が生じやすくなる。また、逆に、貯蔵弾性率が低過ぎたり、損失係数が高過ぎたりすると、被着体への貼り直しがしづらいことがある。
【００１４】
なお、周波数０．０１Ｈｚにおける貯蔵弾性率は１．０×１０3〜５．０×１０4Ｐａ、損失係数は０．０１〜２であり、周波数１００Ｈｚにおける貯蔵弾性率は１．０×１０4〜１．０×１０7Ｐａ、損失係数は０．０１〜２であることがより好ましい。
所定の粘着力とは、ゲルシートのコンクリート構造物への粘着状態を維持しうる力である。粘着力は０．０１〜０．１５Ｎ／ｍｍ2であることが好ましい。０．０１Ｎ／ｍｍ2未満の場合、被着体に対する粘着力が十分でないことがある。０．１５Ｎ／ｍｍ2より高い場合、粘着性が強すぎて作業性が低下することがある。より好ましい粘着力は、０．０５〜０．１５Ｎ／ｍｍ2である。
【００１５】
所定の接着力とは、ゲルシートの硬化後において、ゲルシートのコンクリート構造物への接着状態を維持しうる力である。接着力は、引張せん断接着強度で表すと、３Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましい。３Ｎ／ｍｍ2未満であるとコンクリート構造物への接着性が低下し、耐荷力が不足することがある。より好ましい接着力は、５〜２０Ｎ／ｍｍ2である。
オルガノゲルは、高分子マトリックスと、液状の硬化性エポキシ系樹脂及び硬化剤とを含むことが好ましい。高分子マトリックスは、（メタ）アクリレート系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂、シリコーン系樹脂等から構成されていてもよい。
【００１６】
高分子マトリックスは、例えば、（メタ）アクリレート系の単官能単量体と多官能単量体とを共重合させることで得ることができる。単量体は、エポキシ基を含んでいることが好ましい。
液状の硬化性エポキシ系樹脂は、常温（約２３℃±２℃）で液体の樹脂である。例えば、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ノボラック樹脂型等のエポキシ樹脂が挙げられる。
【００１７】
硬化剤は、特に限定されず、熱又は光硬化剤を使用できる。熱硬化剤を使用する場合は、ゲルシートの硬化は加熱により、光硬化剤を使用する場合は、ゲルシートの硬化は光の照射により行われる。ゲルシートへの熱又は光の付与は、コンクリート構造物へのゲルシートの粘着後に行ってもよく、粘着前に行ってもよい。
なお、ゲルシートは、使用時まで、一対の剥離フィルムでその表面を保護されていてもよい。
【００１８】
（実施の形態２）
ゲルシートは、図２に示すように、補強層３を備えていてもよい。補強層３を備えることで、ゲルシートの物理的強度を高めることができる。
補強層は、例えば、織布、編布、不織布及び積層布からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維基材とすることができる。また、繊維基材は、天然繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維からなっていてもよい。
【００１９】
この形態に使用しうるゲルシートの製造例を下記する。
まず、以下の成分を均一になるまで撹拌混合し、粘接着剤組成物を得る。
【００２０】
アクリレートモノマー（Ｐ２Ｈ−Ａ、共栄社化学社製）  ４．５質量部
エポキシアクリレートオリゴマー（ＳＰ１５０９、昭和電工社製）  １０．５質量部
光重合開始剤（イルガキュア１１７３、ＢＡＳＦ社製）  ０．３質量部
液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ｊＥＲ８２８、三菱化学社製）  １００質量部
潜在型硬化剤（フジキュア７００１、Ｔ＆Ｋ  ＴＯＫＡ社製）  １０質量部
得られた粘接着剤組成物を、シリコーンコーティングされたＰＥＴフィルム（剥離フィルム）上に芯材（補強材）としてチョップドストランドマット（日東紡社製ＭＣ−６００Ａ  目付け６００ｇ/ｍ2）を置き、その上から流し込む。その後、上から同じくシリコーンコーティングされたＰＥＴフィルムを被せて、一対のフィルム間の粘接着剤組成物の厚さが２．０ｍｍになるように、粘接着剤組成物を均一に押し広げる。次いで、メタルハライドランプからエネルギー量７５００ｍＪ/ｃｍ2の紫外線を照射することにより、厚さ２．０ｍｍのゲルシートを得ることができる。
【００２１】
このゲルシートは、粘着力が０．１２５Ｎ／ｍｍ2、周波数０．０１Ｈｚにおける貯蔵弾性率が７６２０Ｐａ及び損失係数が０．３６、周波数１００Ｈｚにおける貯蔵弾性率が９２７７００Ｐａ及び損失係数が０．４５である。また、硬化後において、引張せん断接着強さが８．２８Ｎ／ｍｍ２である。なお、これら物性の測定方法を下記する。
【００２２】
（粘着力測定：プローブタック試験）
ゲルシートを３×３ｃｍに切断し、両面テープ（スリオンテック社製Ｎｏ.５４８６）で固定したＳＵＳ板に、測定するためのゲルシートの片面を上にして、もう一方の面を用いてゲルシートを貼り付ける。プローブタック試験はテクスチャーアナライザーＴＸ−ＡＴ(英弘精機株式会社製)を用いて測定する。プローブには直径１０ｍｍのＳＵＳ製プローブを用いる。１０００ｇの荷重で１０秒間、負荷をプローブの粘着面にかけた後、１０ｍｍ／ｓｅｃの速度でプローブを引き剥がす時の最大荷重（Ｎ）を測定する。粘着力は、最大荷重（Ｎ）を粘着面の面積で除した値（Ｎ／ｍｍ2）である。
【００２３】
〔動的粘弾性（貯蔵弾性率Ｇ'及び損失係数ｔａｎδ）の測定方法〕
動的粘弾性測定は粘弾性測定装置ＰＨＹＳＩＣＡ  ＭＣＲ３０１（Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ社製）、温度制御システムＣＴＤ４５０、解析ソフトＲｈｅｏｐｌｕｓ、ジオメトリーにはφ８ｍｍの上下格子目加工パラレルプレートを用いて測定する。
直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状のゲルシート試験片を測定温度２３℃にした粘弾性測定装置のプレートに挟みノーマルフォース０．０５Ｎとなるようにプレート間距離を調整する。
更に測定温度±１℃を２分間保持した後、歪み１％、周波数０．１〜１００Ｈｚ、温度条件２３℃、窒素雰囲気、ノーマルフォース１Ｎ一定にする。
次に周波数が０．１Ｈｚから１００Ｈｚの範囲で、測定を高周波数（１００Ｈｚ）側から行なう。対数昇降、測定点数は５点／桁の条件で動的粘弾性測定を行うことで、貯蔵弾性率Ｇ'及び損失係数ｔａｎδを測定する。
【００２４】
（接着力測定）
ゲルシートを２５ｍｍ×１２．５ｍｍのサイズに切断し、ゲルシートの二つの剥離フィルムのうち、一方の剥離フィルムを剥がす。アルコール洗浄後にＪＩＳ  Ｒ  ６２５２：２００６に記載の２４０番研磨紙にて研磨したＳＰＣＣ鋼板に露出したゲルシートを圧着する。次いで、他方の剥離フィルムを剥がし、露出したゲルシートを、もう一つの同様に前処理したＳＰＣＣ鋼板に圧着する。送風式オーブンにて１２０℃で２時間保持して加熱硬化させ、その後常温で放冷したものを引張せん断接着強度測定用試験片とする。
【００２５】
次いで、試験片を、引張試験機テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔ（オリエンテック社製）、万能試験機データ処理ソフトＵＴＰＳ−４５８Ｘ（ソフトブレーン社製）を用い、ＪＩＳＫ６８５０：１９９９の７の手順に従い、ＪＩＳ  Ｋ  ７１００：１９９９の記号「２３／５０」（温度２３℃、相対湿度５０％）、２級の標準雰囲気下で１６時間以上かけて状態調整した後、同じ標準雰囲気下にて引張せん断接着強度（Ｎ／ｍｍ2）を測定する。但し、引張速度は、日本接着剤工業会規格ＪＡＩ−１５：２０１１に倣い、１．０±０．２(ｍｍ／分)とする。
引張せん断接着強さ（Ｎ／ｍｍ２）は次式により算出する。
【００２６】
Ｓ＝Ｐ／Ａ
Ｓ：引張せん断接着強さ（Ｎ／ｍｍ2）
Ｐ：破断力（Ｎ）
Ａ：せん断面積（ｍｍ2）
【００２７】
（実施の形態３）
ゲルシート中に短繊維を分散させることによりゲルシートを補強してもよい。短繊維としては、天然繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維からなる群の中から選ばれる１種又は２種以上の繊維が挙げられる。短繊維は、３〜５０ｍｍの繊維長を有することが好ましい。
【００２８】
（実施の形態４）
図３に示すように、ゲルシートをコンクリート構造物に粘着後、ゲルシート２上に鋼板４を補強部材として貼付した上で粘接着剤シートを硬化させてもよい。鋼板４を補強部材として使用することで、コンクリート構造物の補強効果をより高めることができる。この場合、ゲルシートは熱硬化剤を含むタイプであることが好ましい。ゲルシート２は補強材を含んでいてもよい。
更に、鋼板をアンカーボルトによりコンクリート構造物に強固に固定してもよい。
鋼板は、特に限定されず、コンクリート構造物の補強分野で使用されているものをいずれも使用できる。鋼板のゲルシート側面は、予めサンドブラスト処理されていてもよい。また、接着後、鋼板の露出部位に錆止め塗装を施してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１：コンクリート構造物  ２：補強用粘接着ゲルシート  ３：補強層  ４：鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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