(57)【要約】【課題】  コンクリート構造物を作業性良く鋼板で補強する方法を提供することを課題とする。【解決手段】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た後、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、次いで、前記粘接着ゲルシートを硬化させて前記鋼板とコンクリート構造物とを接着することを特徴とするコンクリート構造物の鋼板補強方法により上記課題を解決する。【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た後、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、次いで、前記粘接着ゲルシートを硬化させて前記鋼板とコンクリート構造物とを接着することを特徴とするコンクリート構造物の鋼板補強方法。
【請求項２】
前記鋼板とコンクリート構造物とが、アンカーボルトとナットにより固着され、前記鋼板が、前記アンカーボルトを前記コンクリート構造物に向けて通すボルト穴を備え、前記コンクリート構造物が、前記アンカーボルトの先端を設置する穿孔を備え、前記固着が、前記ボルト穴から前記穿孔に達するアンカーボルトを前記ナットで締め付けることで行われる請求項１に記載のコンクリート構造物の鋼板補強方法。
【請求項３】
前記アンカーボルトとナットによる固着が、前記鋼板の貼付後、前記粘接着ゲルシートの硬化前に行われる請求項２に記載のコンクリート構造物の鋼板補強方法
【請求項４】
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１〜３のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の鋼板補強方法。
【請求項５】
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１〜３のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の鋼板補強方法。
【請求項６】
前記硬化剤が、前記粘接着ゲルシートの硬化を加熱により可能とする硬化剤であり、前記粘接着ゲルシートの加熱が、前記コンクリート構造物への粘着前、又は前記粘接着ゲルシート上への鋼板貼付後に行われる請求項４に記載のコンクリート構造物の鋼板補強方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のコンクリート構造物の鋼板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鋼板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鋼板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た後、鋼板を補強部材として粘接着ゲルシートに貼付し、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鋼板で補強する方法、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。補強方法としては、必要部位に鋼板を接着剤により貼り付ける方法が知られている（例えば、特公昭６４−１１７６３号公報：特許文献１）。この補強方法は、例えば、以下の手順で行われる。
【０００３】
（１）まず、アンカーボルトにより鋼板をコンクリート構造物における補強をすべき部分（表面）に仮固定する。この仮固定では、鋼板とコンクリート構造物との間にスペーサを部分的に介在させることにより、所定の間隙が設けられる。この間隙は、本固定に使用される接着剤（例えば、液状エポキシ樹脂接着剤）を注入するために設けられている。また、鋼板の中央部には、接着剤を間隙に注入するための注入穴が設けられている。
（２）次に、鋼板とコンクリート構造物との間隙からの接着剤の漏れを無くすために、間隙の全周をシール樹脂で閉塞する。
（３）その後、注入穴から、本固定用の接着剤を注入した後、接着剤が硬化することで鋼板とコンクリート構造物とを本固定することで、コンクリート構造物が補強される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６４−１１７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記工法では、
（ｉ）シール用エポキシ樹脂での閉塞に時間かかる
（ｉｉ）接着剤の硬化には数日間から１週間の期間を要し、その間、鋼板を仮支持する工程が必要となる
等、作業工程が複雑であるいう課題があり、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鋼板による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た後、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、次いで、前記粘接着ゲルシートを硬化させて前記鋼板とコンクリート構造物とを接着することを特徴とするコンクリート構造物の鋼板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鋼板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鋼板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）鋼板とコンクリート構造物とが、アンカーボルトとナットにより固着され、鋼板が、アンカーボルトをコンクリート構造物に向けて通すボルト穴を備え、コンクリート構造物が、アンカーボルトの先端を設置する穿孔を備え、固着が、ボルト穴から穿孔に達するアンカーボルトをナットで締め付けることで行われる場合
（２）アンカーボルトとナットによる固着が、鋼板の貼付後、粘接着ゲルシートの硬化前に行われる場合
（３）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
（４）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
（５）硬化剤が、粘接着ゲルシートの硬化を加熱により可能とする硬化剤であり、粘接着ゲルシートの加熱が、コンクリート構造物への粘着前、又は粘接着ゲルシート上への鋼板貼付後に行われる場合
【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。
【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。
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と鋼板との間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。この後、ゲルシート２上に鋼板３を補強部材として貼付する。次に、ゲルシート２を硬化させてコンクリート構造物１と鋼板３とに接着することで、コンクリート構造物１を補強できる。
【００１１】
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。
更に、図２に示すように、鋼板３をアンカーボルト４とナット５によりコンクリート構造物１に強固に固定してもよい。この場合、通常、鋼板３は、アンカーボルト４をコンクリート構造物１に向けて通すボルト穴６を備え、コンクリート構造物１が、アンカーボルト４の先端を設置する穿孔７を備える。具体的な固着は、ボルト穴６から穿孔７に達するアンカーボルト４をナット５で締め付けることで行うことができる。ここで、アンカーボルトとナットによる固着は、鋼板の貼付後、粘接着ゲルシートの硬化前に行うことができる。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。鋼板での補強には、熱硬化剤が好ましい。熱硬化剤を使用した場合、ゲルシートの加熱は、コンクリート構造物への粘着前、又はゲルシート上への鋼板貼付後に行うことができる。前者は、加熱を容易に行うことができ、かつ加熱機を複数設ける必要がないという利点がある。後者は、加熱によるゲルシートでの接着を確実に行うことができるという利点がある。
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。
【００１９】
ゲルシートは、補強層を備えていてもよい。補強層を備えることで、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
（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。
【００２４】
〔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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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）
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。
【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：鋼板  ４：アンカーボルト  ５：ナット  ６：ボルト穴  ７：穿孔
【図１】
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【図２】
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