(57)【要約】【課題】接着樹脂の層厚を低減することにより、ＦＲＰで鋼材に作用する応力を緩和して鋼材の補強部分を確実に補強することができるとともに、作業効率が高く短時間で安価に補修や補強が可能な鋼材の補強構造及び鋼材の補強方法を提供する。【解決手段】鋼材２の補強部分に補強繊維を有するＦＲＰ（ＦＲＰ成形板３）を接着樹脂４で接着して補強する鋼材の補強構造において、接着樹脂４が硬化するまでの間、ＦＲＰ（ＦＲＰ成形板３）が鋼材２側に継続して均等に押圧して、接着樹脂４が表面張力でＦＲＰ（ＦＲＰ成形板３）を付着保持している状態の硬化前の接着樹脂４の層厚より硬化後の接着樹脂４の層厚を均等に 薄くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の補強部分に補強繊維を有するＦＲＰを接着樹脂で接着して補強する鋼材の補強構造であって、
前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰが前記鋼材側に継続して均等に押圧されて、前記接着樹脂が表面張力で前記ＦＲＰを付着保持している状態の硬化前の前記接着樹脂の層厚より硬化後の前記接着樹脂の層厚が均等に薄くなっていること
を特徴とする鋼材の補強構造。
【請求項２】
前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰが前記鋼材側に磁力により継続して押圧されて、前記接着樹脂が表面張力でＦＲＰを付着保持している状態の硬化前の前記接着樹脂の層厚より硬化後の前記接着樹脂の層厚が均等に薄くなっていること
を特徴とする請求項１に記載の鋼材の補強構造。
【請求項３】
硬化後の前記接着樹脂の層厚が０．０５ｍｍ未満となっていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の鋼材の補強構造。
【請求項４】
鋼材の前記補強部分は、鋼材の亀裂部又は腐食部であること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼材の補強構造。
【請求項５】
前記ＦＲＰは、板状に成形されたＦＲＰ成形板であること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼材の補強構造。
【請求項６】
鋼材の補強部分に補強繊維を有するＦＲＰを接着樹脂で接着して補強する鋼材の補強方法において、
前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰを前記鋼材側に磁力により継続して押圧する磁力押圧工程を有すること
を特徴とする鋼材の補強方法。
【請求項７】
前記磁力押圧工程では、ネオジム磁石を用いて前記ＦＲＰを前記鋼材側に継続して押圧すること
を特徴とする請求項６に記載の鋼材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の補強構造及び鋼材の補強方法に関し、より詳細には、鋼材の疲労亀裂などの補修・補強部分にＦＲＰを接着して補強する鋼材の補強構造及び鋼材の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋梁の鋼桁の活荷重が繰り返し掛かる応力集中部などに発生する疲労亀裂等を補修・補強することが行われている。例えば、特許文献１には、桁１のフランジ１ａに補強板２０を当て、押え材２１とフランジ１ａとで補強板２０を挟み、高力ボルトにて締結するとともに、押え材２１を端補剛材７またはウエブ１ｂに高力ボルトにて締結した鋼橋の亀裂補修・補強構造が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［０００７］〜［００１０］、図面の図１〜図３参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の鋼橋の亀裂補修・補強構造は、ボルトを用いて補強用の当て板で補強する構造であるため、現場においてボルト孔を多数あけなければならず、作業効率が悪く、結果的に補修・補強に掛かる費用が高くなってしまうという問題がある。
【０００４】
また、鋼材の疲労亀裂部に炭素繊維シートや成形板などのＦＲＰ（繊維強化プラスチック：Fiber  Reinforced  Plastics）を接着して補強する方法も知られている。例えば、特許文献２には、鋼構造体の繰返し応力の掛かる部分に生じた亀裂に紫外線を透過する強化繊維に紫外線硬化型樹脂を含浸させたプリプレグからなる繊維強化型合成樹脂シートを貼付することを特徴とするＦＲＰによる鋼構造体の補強方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１，２、明細書の段落［０００５］〜［０００９］等参照）。
【０００５】
しかし、特許文献２に記載のＦＲＰによる鋼構造体の補強方法では、ＦＲＰを鋼構造体に接着する際に、接着樹脂が硬化するまでの間は、接着樹脂の表面張力により繊維シートを貼り付けているため、結果的に接着樹脂の層厚を薄くすることが困難であり、せん断剛性の小さな接着樹脂の層厚が一定（一般的に0.1ｍｍ程度）以上あることとなり、鋼構造体（鋼材）に作用する応力を緩和して亀裂の進展を防止する効果が限定されてしまうという問題がある。
【０００６】
つまり、従来のＦＲＰを接着して補強する鋼材の補強構造では、接着樹脂の層厚にあまり着目されることはなかったのであるが、本願発明者らは、実験により接着樹脂の層厚を極めて薄く、例えば0.05ｍｍ未満とすることによりＦＲＰで鋼構造体（鋼材）の亀裂の開口量を抑制し、さらに作用する応力を緩和して亀裂の進展を防止する効果が極めて高くなることを見出した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８８７２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２１１３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、前記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、接着樹脂の層厚を低減することにより、ＦＲＰで鋼材の亀裂の開口量を抑制し、さらに作用する応力を緩和して鋼材の補強部分を確実に補強することができるとともに、作業効率が高く短時間で安価に補修や補強が可能な鋼材の補強構造及び鋼材の補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の鋼材の補強構造は、鋼材の補強部分に補強繊維を有するＦＲＰを接着樹脂で接着して補強する鋼材の補強構造であって、前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰが前記鋼材側に継続して均等に押圧されて、前記接着樹脂が表面張力で前記ＦＲＰを付着保持している状態の硬化前の前記接着樹脂の層厚より硬化後の前記接着樹脂の層厚が均等に 薄くなっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の鋼材の補強構造は、請求項1に記載の鋼材の補強構造において、前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰが前記鋼材側に磁力により継続して押圧されて、前記接着樹脂が表面張力でＦＲＰを付着保持している状態の硬化前の前記接着樹脂の層厚より硬化後の前記接着樹脂の層厚が均等に薄くなっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の鋼材の補強構造は、請求項１又は２に記載の鋼材の補強構造において、硬化後の前記接着樹脂の層厚が０．０５ｍｍ未満となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の鋼材の補強構造は、請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼材の補強構造において、鋼材の前記補強部分は、鋼材の亀裂部又は腐食部であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の鋼材の補強構造は、請求項１ないし４のいずれかに記載の鋼材の補強構造において、前記ＦＲＰは、板状に成形されたＦＲＰ成形板であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の鋼材の補強方法は、鋼材の補強部分に補強繊維を有するＦＲＰを接着樹脂で接着して補強する鋼材の補強方法において、前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰを前記鋼材側に磁力により継続して押圧する磁力押圧工程を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の鋼材の補強方法は、請求項６に記載の鋼材の補強方法において、前記磁力押圧工程では、ネオジム磁石を用いて前記ＦＲＰを前記鋼材側に継続して押圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜６に記載の発明によれば、接着樹脂が硬化するまでの間、ＦＲＰが鋼材側に継続して均等に押圧されて、接着樹脂が表面張力でＦＲＰを付着保持している状態の硬化前の接着樹脂の層厚より硬化後の接着樹脂の層厚が均等に薄くなっているので、接着樹脂の層厚を低減することにより、ＦＲＰで鋼材に作用する応力を緩和して鋼材の補強部分を確実に補強することができる。このため、鋼材の繰り返し荷重への耐久性が増し、鋼材の疲労寿命が向上する。また、鋼材にＦＲＰを接着樹脂で接着するだけなので、作業効率が高く短時間で安価に鋼材の補強部分を補修・補強することができる。その上、継続的に押圧されることで、接着樹脂が周囲に移動し、接着樹脂の層厚に多少の塗りむらがあっても接着不良域ができない。このため、FRPの端部に接着不良があった場合でも、接着不良に伴う端部から剥離せず、結果的に補強した鋼材の耐久性が向上する。
【００１７】
特に、請求項２に記載の発明によれば、磁力によりＦＲＰを鋼材側へ押圧するので、継続的に均等に押圧することが極めて簡単であるだけでなく、特別な装置等も不要であり、さらに作業効率が高く短時間で安価に鋼材の補強部分を補修・補強することができる。
【００１８】
特に、請求項３に記載の発明によれば、せん断剛性の低い接着樹脂層の層厚が０．０５ｍｍ未満となっているので、鋼材に作用する繰り返し応力をＦＲＰで効果的に緩和して鋼材の疲労亀裂部や腐食部などの損傷部分を確実に補強することができる。
【００１９】
特に、請求項４に記載の発明によれば、鋼材の前記補強部分は、鋼材の亀裂部又は腐食部であるので、ＦＲＰで鋼材に作用する応力を緩和して鋼材の亀裂部や腐食部を確実に補強することができる。
【００２０】
特に、請求項５に記載の発明によれば、ＦＲＰは、板状に成形されたＦＲＰ成形板であるので、つまり板状のもので押圧するので、均等に押圧するのがさらに容易となり、硬化後の接着樹脂の層厚を均等に薄くすることができ、ＦＲＰで鋼材の亀裂の開口量を抑制し、さらに作用する応力を緩和して鋼材の補強部分を確実に補強することができる。
【００２１】
請求項６及び７に記載の発明によれば、鋼材の補強部分に補強繊維を有するＦＲＰを接着樹脂で接着して補強する鋼材の補強方法において、前記接着樹脂が硬化するまでの間、前記ＦＲＰを鋼材側に磁力により継続して押圧する磁力押圧工程を有するので、せん断剛性の小さな接着樹脂の層厚を低減することができ、ＦＲＰで鋼材の亀裂の開口量を抑制し、さらに作用する応力を緩和して鋼材の補強部分を確実に補強することができる。また、継続的に磁力により押圧されることで、接着樹脂が周囲に移動し、接着樹脂の層厚に多少の塗りむらがあっても接着不良域ができない。このため、FRPの端部に接着不良があった場合でも、接着不良に伴う端部から剥離せず、結果的に補強した鋼材の耐久性が向上する。その上、鋼材にＦＲＰを接着樹脂で接着するだけなので、作業効率が高く短時間で安価に鋼材の補強部分を補修・補強することができる。
【００２２】
特に、請求項７に記載の発明によれば、電力設備が不要な最も強力な磁力を有する永久磁石であるネオジム磁石を用いてＦＲＰを鋼材側に継続して押圧するので、せん断剛性の小さな接着樹脂の層厚を０．０５ｍｍ未満とすることができ、接着樹脂層によりＦＲＰの補強繊維が応力を負担する効果を減損することなく、鋼材の補強部分を確実にＦＲＰで補強して亀裂等の鋼材の繰り返し疲労損傷の進展を防止することができる。また、電力設備が不要であり、山岳地帯の現場などでも容易に磁力押圧工程を実行可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼材の補強構造を示す正面図である。
【図２】図１の補強構造を示す鉛直断面図である。
【図３】本実施形態に係る鋼材の補強構造において磁石により継続して押圧した場合の接着樹脂の樹脂厚がどうなるかの確認実験の結果を表したグラフである。
【図４】ＦＲＰの補強効果の確認試験における活荷重ひずみと載荷回数の関係を示すグラフである。
【図５】鋼材の亀裂に応力が作用した状態を模式的に示す鉛直断面図である。
【図６】同上の断面図の別例である。
【図７】本発明の実施形態に係る鋼材の補強方法の各工程を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る鋼材の補強方法の接着樹脂塗布工程を示す工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係る鋼材の補強構造及び鋼材の補強方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
［鋼材の補強構造］
先ず、図１〜図６を用いて、本発明の実施形態に係る鋼材の補強構造について説明する。本実施形態に係る鋼材の補強構造１は、橋の鋼桁の支承付近などの繰り返し活荷重が掛かる鋼材の応力集中部などに生じた疲労亀裂部や、海沿いの橋などに生じた腐食部など、の鋼材補強部分の補強・補修に適用される。図１、図２に示す鋼材の補強構造は、本発明の実施形態に係る鋼材の補強構造として、橋の鋼桁であるＩ形鋼のウェブに疲労亀裂が入った部分にＦＲＰ成形板を接着して補強している状態を例示している。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る鋼材の補強構造を橋軸直角方向に水平に見た状態で示す正面図であり、図２は、正面図に示すＦＲＰ補強部分を中央鉛直面で切断した状態で示す鉛直断面図である。図２は、視認できるように、接着樹脂層やＦＲＰ成形板の厚さを実際の比率より強調して示している。
【００２７】
図１、図２に示すように、本実施形態に係る鋼材の補強構造１は、橋の鋼桁である鋼材２と、この鋼材２の補強部分を補強する表裏一対のＦＲＰ成形板３と、この表裏一対のＦＲＰ成形板３を鋼材２に接着する表裏それぞれ塗布された接着樹脂４などから構成されている。勿論、ＦＲＰの補強が片面で強度的に足りる場合は、表裏いずれか片面のみにＦＲＰ成形板を設置すればよい。
【００２８】
（鋼材）
鋼材２は、橋の鋼桁であるＩ形鋼のウェブ部分であり、橋を通過する自動車の重量等により繰り返しの活荷重が作用して疲労亀裂であるクラックＣが発生している鋼材である。勿論、本発明に係る鋼材の補強構造は、例示した橋の鋼桁に限られず、鋼製の構造体であればどのような鋼材にも適用できるのは云うまでもない。
【００２９】
また、鋼材２の補強部分とは、クラックＣの補修・補強を行う際のクラックＣの周囲の一定範囲を指している。
【００３０】
（ＦＲＰ）
本実施形態に係るＦＲＰ成形板３は、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とした炭素繊維（Carbon Fiber）からなるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）のプリプレグを加熱硬化処理することにより板状に成形したＣＦＲＰ成形板である。勿論、本発明に係るＦＲＰ成形板は、例示したＣＦＲＰ成形板に限られず、他の繊維強化プラスチックからなる成形板でも構わない。
【００３１】
また、ＦＲＰの成形板ではなく、繊維シートに直接樹脂を含浸させたものなど、板状に成形されたものではないＦＲＰを適用することも可能である。但し、本実施形態に係るＦＲＰ成形板３のように、板状に成形されたＦＲＰ成形板であれば、後述の磁石Ｍで押圧する際に、均等に押圧するのが容易であるため好ましい。
【００３２】
ＦＲＰの補強繊維としては、例示した炭素繊維の他、ガラス繊維、金属繊維、セラミクッス繊維、又はポリアミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維などの合成繊維などを使用することができる。また、例示したこれらの繊維から２種又はそれ以上を選択した複数種の繊維を編んだり、溶着したりして複合した複合繊維を使用することも可能である。
【００３３】
また、マトリックス樹脂も選択した補強繊維に応じた種々の樹脂を用いることが可能である。
【００３４】
（接着樹脂）
本実施形態に係る接着樹脂４は、アクリル樹脂系エマルジョンを含有する第１液と硬化剤を含有する第２液とからなるハネムーン型のアクリル樹脂を主成分とする接着樹脂である。勿論、本発明に係る接着樹脂は、ＦＲＰ成形板３に応じて鋼材２に対して接着可能な樹脂であれば、アクリル樹脂を主成分とする接着樹脂に限られないことは云うまでもない。
【００３５】
接着樹脂としては、例示したアクリル樹脂の他、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、クロロプレンゴム樹脂、酢酸ビニル樹脂、シアノアクリレート樹脂、とすることができる。また、接着樹脂には、光硬化性樹脂、又は例示したこれらの樹脂の複合物を主成分とすることも可能である。
【００３６】
また、本実施形態に係る接着樹脂４は、ハネムーン型の２液を混合して塗布してＦＲＰ成形板３を貼着した後、接着樹脂４が硬化するまでの間、ＦＲＰ成形板３を磁石Ｍにより鋼材２側に継続して押圧することにより、その層厚が０．０５ｍｍ未満にまで薄くなっている（図３も参照）。
【００３７】
通常、接着樹脂を鋼材に塗布してＦＲＰ成形板を貼着した場合、接着樹脂が硬化するまでの間は、接着樹脂が表面張力でＦＲＰ成形板を付着保持している状態であるため、接着樹脂の層厚は、一般的に０．１ｍｍ程度以上となり、それ以上薄くすることが困難であった（図３も参照）。
【００３８】
しかし、本実施形態に係る接着樹脂４においては、接着樹脂４が硬化するまでの間、ＦＲＰ成形板３を磁石Ｍにより鋼材２側に継続して押圧することにより、硬化前の接着樹脂４の層厚より硬化後の接着樹脂４の層厚が均等に薄くなっている。ここで、均等とは、接着樹脂４の層厚が全体として０．０１ｍｍ程度の場合、層厚の厚い所と薄い所の変動の範囲が、０．００〜０．０３ｍｍ以内であることを指している。
【００３９】
（磁石）
本実施形態に係る磁石Ｍは、Nd（ネオジム）・Fe（鉄）・B（ボロン）を主成分とする円柱形のネオジム磁石である。勿論、本発明に係る磁石は、他の永久磁石や電磁石であっても構わない。但し、ネオジム磁石は、現存する永久磁石のうち最も強力な磁力を有する磁石であり、電力設備の確保が困難である山岳地帯の現場などでも容易且つ強力にＦＲＰ成形板３を鋼材２側に継続して押圧することができるため好ましい。
【００４０】
また、硬化するまでの間、接着樹脂４を磁力により継続して押圧することを例示して説明したが、本発明に係る接着樹脂は、接着樹脂が硬化するまでの間、万力方式などの何らかの押圧手段によりＦＲＰが鋼材側に継続して均等に押圧されて、接着樹脂が表面張力でＦＲＰを付着保持している状態の硬化前の接着樹脂の層厚より硬化後の接着樹脂の層厚が均等に 薄くなるようにすればよい。
【００４１】
（効果確認実験）
次に、本実施形態に係る鋼材の補強構造１の接着樹脂の層厚が磁力による継続的な押圧によりどのように変化するかを実験により確認した。図３は、本実施形態に係る鋼材の補強構造１において磁石Ｍにより継続して押圧した場合の接着樹脂４の樹脂厚がどうなるかの確認実験の結果を表したグラフである。Ｎｄ無しが、ネオジム磁石Ｍにより押圧しなかった場合、Ｎｄ有りが、ネオジム磁石Ｍにより押圧した場合の接着樹脂４の樹脂厚を頻度で表した棒グラフである。
【００４２】
図３から明らかなように、ネオジム磁石Ｍにより押圧しなかった場合の接着樹脂４の樹脂厚は、０．１ｍｍ以上となっており、ネオジム磁石Ｍにより押圧した場合の接着樹脂４の樹脂厚は、０．０５ｍｍ未満となっている。
【００４３】
図４は、本実施形態に係る鋼材の補強構造１の補強効果の確認のため、鋼材に一定の繰り返し荷重を載荷した効果確認実験の結果を表したグラフであり、活荷重ひずみを縦軸に載荷回数を指数表記で横軸にプロットしたものである。ＡＨ１００−１（Ｎｄ無）は、接着樹脂が硬化するまでの間押圧せず通常の樹脂厚である０．１ｍｍ程度としたものであり、ＡＨ１００−２（Ｎｄ有）は、ＦＲＰ成形板３をネオジム磁石Ｍにより鋼材２側に継続して押圧することにより、薄くして０．０５ｍｍ未満としたものである。なお、ＡＨ１００−３（Ｎｄ無）は、実験誤差の確認のため念のため、実験したものであり、ＡＨ１００−１（Ｎｄ無）と同様に、接着樹脂が硬化するまでの間押圧せず通常の樹脂厚である０．１ｍｍ程度としたものである。
【００４４】
図４のグラフから明らかなように、ネオジム磁石Ｍにより接着樹脂の層厚を０．０５ｍｍ未満としたＡＨ１００−２（Ｎｄ有）は、繰り返し載荷でも亀裂が進展しないので鋼材に全くひずみの進展が見られない。一方、接着樹脂が通常の樹脂厚であるＡＨ１００−１（Ｎｄ無）及び、ＡＨ１００−３（Ｎｄ無）は、載荷回数にこそ差はあるが、いずれも一定の載荷回数を超えると亀裂が進展したため鋼材にひずみの進展が見られる。よって、この実験結果から鋼材の補強構造１により、鋼材２の繰り返し荷重への耐久性が増し、鋼材２の疲労寿命が向上したことを確認できたと考察できる。
【００４５】
つまり、せん断剛性の低い接着樹脂４の層厚を極めて薄くすることにより、亀裂先端の応力拡大係数が低下する。すると、接着樹脂層がせん断変形している間のＦＲＰ成形板３に応力が伝わらない状態を極力短くすることとなり、接着層によるせん断変形で活荷重の繰り返し応力が亀裂先端で拡大される割合が小さくＦＲＰ成形板３に伝達されるため、鋼材の疲労亀裂が進展しにくく、確実にＦＲＰ成形板３に応力を負担させて鋼材２の疲労亀裂等の進展を防ぐことができるからと推測される。
【００４６】
詳細には、図５、図６に示すように、鋼材の亀裂部に応力が作用した場合、亀裂の先端では、鋼材２が矢印で表すように亀裂が広がるように挙動する。このとき、図５に示すように、接着樹脂４の層が完全に切れてせん断変形するか、又は図６に示すように、接着樹脂４の層が部分的に切れてしまうかまでは不明であるが、いずれにしても広がる鋼材２の挙動に追随して接着樹脂４の断面の形状が矩形から台形にせん断変形すると考えられる。
【００４７】
この接着樹脂４のせん断変形量をδとすると、変形量δは、次式で表される。
このとき、ｈ：樹脂厚  τ：樹脂に生じるせん断力  Ge：樹脂のせん断弾性係数
【００４８】
【数１】
2017025620.tif 000003
【００４９】
従って、樹脂厚ｈを小さくすれば変形量δも小さくなり、亀裂先端の応力集中を抑制することになると考えられる。
【００５０】
（実施形態に係る鋼材の補強構造の作用効果）
以上説明した本実施形態に係る鋼材の補強構造１によれば、接着樹脂４の層厚を低減することにより、ＦＲＰ成形板３で鋼材２の亀裂の開口量を抑制し、さらに作用する応力を緩和して鋼材２の補強部分を確実に補強することができる。このため、鋼材２の繰り返し荷重への耐久性が増し、鋼材２の疲労寿命が向上する。
【００５１】
また、鋼材の補強構造１によれば、鋼材２にＦＲＰ成形板３を接着樹脂４で接着してＦＲＰ成形板３を磁力により押圧するだけなので、作業効率が高く短時間で安価に鋼材の補強部分を補修・補強することができる。その上、継続的に均等に押圧することが極めて簡単であり、特別な装置等も不要である。
【００５２】
［鋼材の補強方法］
次に、図７、図８、図１、図２を用いて、本発明の実施形態に係る鋼材の補強方法について説明する。
【００５３】
（１）事前準備
先ず、鋼材２の表裏それぞれについて補強部分であるクラックＣの周りをディスクサンダー等で研磨して平滑にする。また、鋼材の補強部分が腐食部である場合は、ディスクサンダー等で平滑にした後、必要に応じてプライマー等を塗布して接着樹脂４と鋼材２の補強部分の接着性を向上させる。
【００５４】
（２）接着樹脂塗布工程
次に、本実施形態に係る鋼材の補強方法では、接着樹脂塗布工程を行う。この接着樹脂塗布工程では、図８に示すように、鋼材２の表裏それぞれの補強部分に前述のハネムーン型のアクリル樹脂を主成分とする接着樹脂４ａを、ＦＲＰ補強部材に前述のハネムーン型のアクリル樹脂を主成分とする接着樹脂４ｂを均等に塗布して接着樹脂４ａと接着樹脂４ｂとを貼り合わせる。これにより接着樹脂４ａと接着樹脂４ｂとが化学反応して接着樹脂４が硬化し始める。勿論、接着樹脂によっては、鋼材面のみに塗布するものや、塗布するのではなく吹付けや噴霧するなど、一定厚の接着樹脂層を形成できればよいし、ＦＲＰの貼着が片面のみしか補強できない場合は、当然片面のみの接着で構わない。
【００５５】
（３）ＦＲＰ貼着工程
次に、実施形態に係る鋼材の補強方法では、ＦＲＰ貼着工程を行う。このＦＲＰ貼着工程では、接着樹脂４を塗布した鋼材２の補強部分に、この範囲に応じた大きさのＣＦＲＰ成形板３を表裏にそれぞれ貼り付ける。勿論、ＦＲＰの貼着が片面のみしか補強できない場合は、当然片面のみの貼着で構わない。なお、ここまでの工程は、従来と同様なので、貼り付けた直後の接着樹脂４の層厚は、表面張力でＣＦＲＰ成形板３を付着保持している状態であるため、一般的に０．１ｍｍ以上となっている（図３参照）。
【００５６】
（４）磁力押圧工程
次に、本実施形態に係る鋼材の補強方法では、本発明の特徴的な工程である磁力押圧工程を行う。この磁力押圧工程では、前工程で貼り付けた表裏一対のＣＦＲＰ成形板３の中心付近に、前述のネオジム磁石Ｍをそれぞれ１つずつセットする。すると、接着樹脂４が硬化するまでの間、ネオジム磁石Ｍの強力な磁力によりＣＦＲＰ成形板３が鋼材２側に磁力により継続して押圧されることとなる。勿論、磁石は、一枚のＦＲＰ成形板につき複数セットしてもよし、ＦＲＰが片面のみの場合は１つだけでもよいことは云うまでもない。
【００５７】
このため、接着樹脂４が硬化するころになると、接着樹脂４の層厚が従来と比べて極めて薄い０．０５ｍｍ未満となる（図３参照）。最後に、ネオジム磁石Ｍや設置した足場等を撤去して鋼材の補強作業が終了する。
【００５８】
本実施形態に係る鋼材の補強方法によれば、磁力押圧工程を有するので、せん断剛性が低い層が極めて薄くなり、ＦＲＰ成形板３で鋼材２の亀裂の開口量を抑制し、さらに作用する応力を緩和して鋼材２の補強部分を確実に補強することができる。このため、鋼材２の繰り返し荷重への耐久性が増し、鋼材２の疲労寿命が向上する。また、磁力により継続的に押圧することで、接着樹脂４に多少の塗りむらの凹凸があっても凸部から凹部に接着樹脂が回り込んで移動することとなり、塗布時に多少の塗りむらがあって接着不良域ができない。このため、FRPの端部に接着不良があった場合でも、接着樹脂が他の部分から回り込んで端部からの剥離を防止することができ、結果的に鋼材２の耐久性が向上する。
【００５９】
その上、本実施形態に係る鋼材の補強方法の磁力押圧工程では、ネオジム磁石ＭをＣＦＲＰ成形板３の中心付近にセットするだけであるため、作業効率が高く短時間で安価に鋼材２の補強部分を補修・補強することができる。さらに、継続的に均等に押圧することが極めて簡単であり、特別な装置等も不要であり、その点でも鋼材の補強作業を効率化して補強費用のコストを削減することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態に係る鋼材の補強構造及び鋼材の補強方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。特に、鋼材の補強部分として、繰り返し活荷重等が掛かる応力集中部に発生する疲労亀裂部を例示して説明したが、腐食部や疲労亀裂ではない亀裂部など他の補強が必要な鋼材の補強部分にも適用することができるのは明らかである。
【符号の説明】
【００６１】
１                          ：鋼材の補強構造
２                          ：鋼材
Ｃ                          ：クラック（疲労亀裂）
３                          ：ＦＲＰ成形板（ＦＲＰ）
４                          ：接着樹脂
４ａ                        ：接着樹脂の第１液（接着樹脂）
４ｂ                        ：接着樹脂の第２液（接着樹脂）
Ｍ                          ：ネオジム磁石（磁石）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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