(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造体を補強するため、その表面に連続繊維シートを貼り付ける際に、当該連続繊維シートに含浸させて用いられる樹脂組成物であって、
当該樹脂組成物の調整時におけるチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2）に対して、式（１）：
【数１】
0004128675.tif 000009
で表される関係を満たし、かつ、
前記樹脂組成物の調製時から３０分経過後におけるチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値30）が、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2）に対して、式（２）：
【数２】
0004128675.tif 000010
で表される関係を満たすことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記樹脂組成物の調製時において、Ｅ型粘度計（３度コーン、２０℃、１０ｒｐｍ）で測定した粘度ｂ（ｍＰａ・ｓ）が、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2）に対して、式（３）および（４）：
【数３】
0004128675.tif 000011
で表される関係を満たす請求項１記載の樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁、柱、コンクリート床版等のコンクリート構造体を連続繊維シートにて補強するのに用いられる樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、コンクリート構造体の補強方法として、その表面に、樹脂を含浸させた状態の連続繊維シートを貼り付ける方法が用いられている。かかる補強方法において、連続繊維シート、とりわけカーボン繊維等の強化繊維を用いた連続繊維シートに含浸させる樹脂としては、硬化性樹脂が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、従来用いられている硬化性樹脂では、連続繊維シートへの含浸性が優れているものの、補強処理後にコンクリート構造体から繊維シートが剥離するのを防ぐ効果が不十分であって、貼付け作業を終えた後、樹脂が硬化するまでの間に前記シートが剥離して膨れたり、脱落するなどの問題があった。
これは、繊維シートに含浸させる樹脂には、施工時すなわち樹脂の塗布時のように、剪断速度の大きな力がかかると粘性の低い流体としての性質を示し、逆に、施工後のように、樹脂にかかる力が剪断速度の小さなものであるときには粘性の高いゲルとしての性質を示すという揺変性（チキソトロピー性）が要求されるにも関らず、従来用いられている樹脂は揺変性に対する考慮が不十分であったからと推測される。
【０００４】
さらに、連続繊維シートの厚みが増えて重量が大きくなると、樹脂自体の粘性に基づいて十分な粘着力を示すことができなくなり、貼付け作業時においても前記シートが脱落するという問題が生じる。また、かかる問題を解決するために薄い繊維シートを繰返し貼り付けると、補強作業の効率が低下するという別の問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、表面に連続繊維シートを貼り付けるコンクリート構造体の補強方法において、補強作業時および補強作業後のいずれにおいても、コンクリート構造体の表面に前記シートを十分に保持することができ、かつ重量の大きな連続繊維シートに対しても十分な粘着性を発揮することのできる樹脂組成物を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物の揺変性を、連続繊維シートの目付け量に応じた所定の値よりも大きく設定すれば、補強作業時すなわち前記シートの貼付け作業時、および補強作業後のいずれにおいても、コンクリート構造体の表面に前記シートを十分に保持することができ、かつ厚みの大きな連続繊維シートに対しても十分な粘着性を発揮することのできる樹脂組成物が得られるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の樹脂組成物は、コンクリート構造体を補強するため、その表面に連続繊維シートを貼り付ける際に、当該連続繊維シートに含浸させて用いられるものであって、当該樹脂組成物の調整時におけるチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2 ）に対して、式(1) ：
【０００８】
【数４】
0004128675.tif 000002
で表される関係を満たし、かつ、
前記樹脂組成物の調製時から３０分経過後におけるチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値30）が、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2）に対して、式（２）：
【数５】
0004128675.tif 000003
で表される関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】
樹脂組成物のチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）はその揺変性（チキソトロピー）の指標となるものである。本発明におけるＴＩ値は、Ｅ型粘度計（ＪＩＳＺ８８０３、円すい平板型回転粘度計），３度コーンで、２０℃の条件下での粘度を測定し、樹脂組成物の回転数が１ｒｐｍであるときの粘度を１０ｒｐｍであるときの粘度で除した値である。このＴＩ値が大きい場合は、剪断速度の大きな力がかかるときと小さな力しかかかっていないときとでの樹脂組成物の粘性の差が大きいことを示しており、すなわち樹脂組成物の揺変性が高いといえる。
【００１０】
また、本発明において、樹脂組成物の「調整時」とは、当該樹脂組成物を硬化させる目的で、基材樹脂に揺変性付与剤等の他の成分を混合したときあるいは樹脂組成物の主剤と硬化剤とを混合したときのことをいう。なお、以下の説明において、チキソトロピー・インデックス「ＴＩ値」とは樹脂組成物の調整時（調整直後）における値を指し、後述する「調整時から３０分後」の値については「ＴＩ値30」として区別する。
【００１１】
本発明によれば、例えば目付け量が４００ｇ／ｍ2を超すような、径が太くかつ補強効果の高い連続繊維シートを用いる場合であっても、補強作業時および作業後のいずれにおいても剥離を生じることがなく、コンクリート構造体の表面に連続繊維シートを強固に接着させることが容易になる。
【００１３】
本発明において、調製時から３０分経過後におけるチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値30）が前記ＴＩ値に比べて小さな値であるものの、前記式（２）で表される所定の値以上であることを要求されるのは、樹脂組成物の調整後、硬化反応が進むにつれて粘度が増大するので、３０分経過後においては調整直後ほどの揺変性を必要としなくなるものの、繊維シートを十分に保持するという観点から一定の揺変性を保つ必要があるからである。
【００１４】
さらに、本発明の樹脂組成物は、その調製時における、Ｅ型粘度計（３度コーン、２０°、１０ｒｐｍ）で測定した粘度ｂ（ｍＰａ・ｓ）が、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2 ）に対して、式(3) および(4) ：
【００１５】
【数６】
0004128675.tif 000004
で表される関係を満たしているのが、上記と同じく、作業性および接着性の観点からより好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂組成物について詳細に説明する。
本発明の樹脂組成物は、補強を目的としてコンクリート構造体の表面に連続繊維シートを貼り付ける際に、当該シートに含浸させて用いられるものであって、そのチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値）が、連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2 ）を用いて前記式(1) によって導き出される値よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
樹脂組成物のＴＩ値を前記式(1) によって導き出される値よりも大きくすることにより、連続繊維シートの貼付け作業時のように剪断速度の大きな力がかかる場合と、貼付け作業後のように剪断速度の小さな力しかかからない場合とでの樹脂組成物の粘度の差を大きくすることができる。従って、貼付け作業時には連続繊維シートへの樹脂組成物の含浸を速やかに行うことができる一方、貼付け作業後には、連続繊維シートの剥離、脱落を効果的に防止することができる。
【００１８】
樹脂組成物のＴＩ値が前記式(1) によって導き出される値を下回ると（すなわち、前記式(1) を満足しないときは）、樹脂組成物の揺変性が不十分になって、コンクリート構造体と連続繊維シートとが剥離するといった問題が生じる。樹脂組成物のＴＩ値は、前記式(1) によって導き出される最低値よりも、さらに０．５以上高いのがより好ましい。
【００１９】
樹脂組成物のＴＩ値の上限は特に限定されないが、通常、前記式（１）によって導き出される最低値より１０以上も高くなると、貼付け作業時の粘性が低くなりすぎるなど、施工性が低下するおそれがある。
また、本発明の樹脂組成物は、連続繊維シートを貼付ける際の作業性を良好なものとし、かつ連続繊維シートとコンクリート構造体との接着性を完全なものとするという観点から、樹脂組成物の調製時から３０分を経過した後のチキソトロピー・インデックス（ＴＩ値30）が前記式（２）で表される関係を満たすように設定される。
【００２０】
本発明の樹脂組成物の調製時における、Ｅ型粘度計（３度コーン、２０°、１０ｒｐｍ）で測定した粘度ｂ（ｍＰａ・ｓ）は、上記と同じく、連続繊維シートを貼付ける際の作業性を良好なものとし、かつ連続繊維シートとコンクリート構造体との接着性を完全なものとするという観点から、前記連続繊維シートの目付け量ａ（ｇ／ｍ2 ）に対して、前記式(3) および(4) で表される関係を満たしているのが好ましい。
【００２１】
粘度が上記範囲を超えると、連続繊維シートへの樹脂組成物の含浸性が低下するおそれがある。逆に、上記範囲を下回ると、樹脂組成物のＴＩ値を所定の範囲に設定できなくなったり、貼付け作業の作業性が低下してしまったりするおそれがある。
なお、樹脂組成物の粘度は、ＴＩ値を所定の範囲に設定するという観点から、上記式(2) および(3) を満足する範囲であっても、さらに２００〜３００００ｍＰａ・ｓの範囲にあるのが好ましく、１０００〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲にあるのがより好ましい。
【００２２】
本発明の樹脂組成物は、基材樹脂、揺変性付与剤およびたれ防止剤の各成分と、必要に応じて配合される充填剤、希釈剤等の他の成分とからなる。
〔基材樹脂〕
本発明の樹脂組成物に用いられる基材樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられるが、常温で硬化する樹脂であれば従来公知の種々の樹脂を使用できる。中でも、湿潤時の接着性を高めるにはエポキシ樹脂等の過酸化物硬化樹脂を用いるのが好ましく、剥離の危険をより一層除去するために樹脂に即硬化性を付与するには（メタ）アクリル樹脂を用いるのが好ましい。
【００２３】
基材樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、その重量平均分子量Ｍｗは２００〜２０００であるのが好ましく、２５０〜１０００であるのがより好ましい。
また、基材樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、末端にエポキシ基を有するエポキシ樹脂を含有する主剤と、上記エポキシ樹脂の末端エポキシ基を開環させて架橋、硬化させるための硬化剤とからなる２液硬化型のエポキシ樹脂が用いられるほか、ケチミン等を配合した１液型のエポキシ樹脂を用いることもできる。
【００２４】
２液硬化型エポキシ樹脂における主剤に含有されるエポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型等のビスフェノール型エポキシ樹脂；ノボラック型エポキシ樹脂；脂環族エポキシ樹脂等の、従来公知の種々のエポキシ樹脂が挙げられる。一方、硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族ポリアミン；ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ポリアミン；イソホロンジアミン、キシリレンジアミン等の脂環族ポリアミン；ピロメリト酸無水物等の酸無水物；ポリサルファイド、ポリアミドアミン等の、単体および／またはその変性物など、従来公知の種々の硬化剤が挙げられる。
【００２５】
２液硬化型エポキシ樹脂を用いる場合において、主剤中のエポキシ樹脂と、硬化剤との配合割合は特に限定されず、従来と同様に、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して最適当量の硬化剤が配合されるように適宜設定することができる。
〔揺変性付与剤〕
本発明の樹脂組成物は、上記基材樹脂のほかに、揺変性付与剤およびたれ防止剤を含有し、さらに必要に応じて、充填剤、希釈剤等の、従来公知の種々の添加剤が配合することができる。
【００２６】
揺変性（チキソトロピー）付与剤としては、例えば微粉シリカ（コロイダルシリカ、超微粉子状無水シリカ等）、シリカ系増粘剤、アスベスト粉末、有機ベントナイト、繊維状粘土鉱物等が挙げられる。
揺変性付与剤の含有割合は、樹脂組成物に要求される揺変性および粘度、あるいは後述するたれ防止剤の配合量等に応じて設定されるものであって、通常、樹脂組成物中の含有割合が０．５〜２０重量％の範囲となるように設定される。揺変性付与剤の含有割合が上記範囲を下回ると、樹脂組成物に十分な揺変性を付与することができなくなるおそれがある。逆に上記範囲を超えると、施工時の樹脂組成物の粘度が高くなりすぎて施工性が低下し、実用に適さなくなるおそれがある。揺変性付与剤の含有割合は、上記範囲の中でも特に１〜１０重量％であるのが好ましく、３〜８重量％であるのがより好ましい。
【００２７】
〔たれ防止剤〕
たれ防止剤としては、塗料分野において、顔料等の親水性固体成分と疎水性のバインダーとの湿潤剤、上記含量等の固体成分のバインダー中への分散性を助ける分散剤、固体成分の沈降を防止する沈降防止剤、および液だれを防止するたれ防止剤等として使用されている、ポリカルボン酸塩を主成分とするものが使用されることが多い。
【００２８】
上記ポリカルボン酸塩を主成分とするたれ防止剤の具体的としては、例えばビックケミー（BYK Chmie ）社製の商品名「Anti-Terra-203（アンチテラ-203）」、「Anti-Terra-204」等が挙げられる。これらは、高分子量ポリカルボン酸塩を、高沸点芳香族化合物やメトキシプロパノール等の有機溶媒中に溶解させた液状で供給される。
【００２９】
たれ防止剤の含有割合は、樹脂組成物に要求される揺変性および粘度等に応じて設定されるものであって、通常、樹脂組成物中の含有割合が０．５〜５重量％の範囲となるように設定される。たれ防止剤の含有割合が上記範囲を下回ると、たれ防止剤の添加効果が十分に得られない。逆に上記範囲を超えて配合しても、コストに見合う効果が得られない。たれ防止剤の含有割合は、上記範囲の中でも特に１〜４重量％であるのが好ましく、２〜３重量％であるのがより好ましい。
【００３０】
〔他の成分〕
充填剤としては、例えば炭酸カルシウム（とりわけ、軽質炭酸カルシウム）、酸化チタン、鉱質繊維等の、従来公知の種々の充填剤が挙げられる。充填剤の配合量は、基材樹脂１００重量部に対して１００重量部以下であるのが好ましく、５０重量部以下であるのがより好ましい。
【００３１】
希釈剤としては、ベンジルアルコール、イソプロピルアルコール等の、高沸点で非反応性の希釈剤、あるいはフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル（反応性）等が挙げられる。希釈剤は、作業性等の観点から必要に応じて使用されるものであって、その配合量は、通常、基材樹脂１００重量部に対して５〜３０重量部の範囲で設定される。
【００３２】
本発明の樹脂組成物には、上記の成分のほかに、着色剤、シランカップリング剤等の、接着剤または塗料の分野において常用されている成分を、本発明の目的を阻害しない範囲で、必要に応じて適宜添加することができる。
本発明の樹脂組成物は、施工直前まで硬化することがないように、必要に応じて主剤と硬化剤、あるいは基材樹脂と他の配合剤を別々にして保管しておくのが好ましい。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を説明する。
実施例１
基材樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂〔油化シェルエポキシ（株）製の商品名「エピコート８２８」（重量平均分子量Ｍｗ＝３８０）〕と、反応性希釈剤〔大日本インキ化学（株）の商品名「エピクロン５２０」〕２０％とを混合したものを用いた（エポキシ樹脂主剤）。
【００３４】
連続繊維シートに含浸させる樹脂組成物としては、上記エポキシ樹脂主剤に、超微粒子状無水シリカ〔日本アエロジル（株）製のシリカ系増粘剤「アエロジル」〕１．５ｐｈｒと、増粘助剤〔前出の「Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０４」〕３ｐｈｒを配合したものを用いた。硬化剤としては、住友ゴム工業（株）製の変性脂肪族ポリアミン（商品名「グリップボンドＧＢ１０２」）を用いた。
【００３５】
上記エポキシ樹脂主剤と硬化剤との使用割合は３：１（重量比）とした。
また、連続繊維シートとしては、目付け量が２００ｇ／ｍ2 のカーボン繊維のシート〔東レ（株）製の「ＵＴ７０−２０」、一方向織り（一方向に配列したカーボン繊維を有機補助繊維で結束したもの）〕を用いた。かかる連続繊維シートを用いる場合の、樹脂組成物に要求されるＴＩ値の下限は、表１に示すように１．８である。
【００３６】
連続繊維シート貼付け作業の前処理として、厚さ１５ｃｍのコンクリート構造体（２ｍ×２ｍ）の下面からレイタンス等の接着阻害物質を除去し、次いでエポキシ樹脂プライマー〔住友ゴム工業（株）製の「グリップコートＧＢ１５」、主成分：前出の「エピコート８２８」〕を１ｍ2 当たり２５０ｇの割合で塗布した。さらに、プライマー硬化後、コンクリート面の凹凸が大きい箇所にエポキシ樹脂パテ（同社製の「グリップボンドＧＢ２５」）を用いて修復し、前記構造体の下面を平滑化した。
【００３７】
前記パテを硬化させて前処理を終了し、次いで前記構造体の下面に、上記樹脂組成物を１ｍ2 当たり５００ｇの割合で塗布し、直ちに連続繊維シートを貼付けた。
次いで、さらに上記樹脂組成物を、１ｍ2 当たり連続繊維目付け量と同重量で塗布し、連続繊維シートに完全に含浸させた。
【００３８】
実施例２
樹脂組成物中の「アエロジル」および「Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０４」の含有割合を変えるとともに、連続繊維シートとして目付け量が３００ｇ／ｍ2 のカーボン繊維のシート〔東レ（株）製の「ＵＴ７０−３０」、一方向織り〕を用いたほかは、実施例１と同様にして連続繊維シートの貼付け作業を行った。
【００３９】
比較例１
「アエロジル」および「Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０４」の含有割合を変えたほかは、実施例１と同様にして連続繊維シートの貼付け作業を行った。
表１に、実施例１，２および比較例１についての、連続繊維シート貼付け作業の施工性の評価結果を示す。
【００４０】
【表１】
0004128675.tif 000005
実施例３，４および比較例２
「アエロジル」および「Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０４」の含有割合を変えるとともに、連続繊維シート（ＵＴ７０−２０）を貼り付けたほかは、実施例１と同様にして、連続繊維シートの貼付け作業を行った。
【００４１】
なお、上記実施例３，４および比較例２では、２枚の連続繊維シート（ＵＴ７０−２０）を、それぞれの繊維方向が直交するように重ねて結束した後、貼り付けた。連続繊維シートの目付け量は４００ｇ／ｍ2 であって、樹脂組成物に要求されるＴＩ値の下限は、表２に示すように２．２である。
表２に、実施例３，４および比較例２についての、連続繊維シート貼付け作業の施工性の評価結果を示す。
【００４２】
【表２】
0004128675.tif 000006
実施例５〜７および比較例３，４
樹脂組成物中の「アエロジル」および「Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０４」の含有割合を変えるとともに、連続繊維シートとして、実施例５，６および比較例３，４においてはアラミド繊維を二方向織りしたもの〔東レ・デュポン（株）製の商品名「Ｋ−８７０−１４０」、目付け量８７０ｇ／ｍ2 、二方向織り〕を、実施例７においては東レ・デュポン（株）製のバスケット織りアラミド繊維シート（２８４０デニール、商品名「ケブラー」、目付け量１０００ｇ／ｍ2 、二方向織り）をそれぞれ用いたほかは、実施例１と同様にして連続繊維シートの貼付け作業を行った。
【００４３】
表３に、実施例５〜７および比較例３，４についての、連続繊維シート貼付け作業の施工性の評価結果を示す。
【００４４】
【表３】
0004128675.tif 000007
実施例８
基材樹脂としては、メタクリル樹脂〔住友ゴム工業（株）製の商品名「グリップコートＣ１７５」〕を用いた。この「グリップコートＣ１７５」は、三菱瓦斯化学のメチルメタクリレートモノマー（ＭＭＡ）を重合し、メチルメタクリレートモノマー（ＭＭＡ）を希釈剤として粘度を２００ｍＰａ・ｓに調整したものである。
【００４５】
連続繊維シートに含浸させる樹脂組成物としては、上記メタクリル樹脂に、超微粒子状無水シリカ〔日本アエロジル（株）製のシリカ系増粘剤「アエロジル」〕と、増粘助剤〔前出の「Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０４」〕とをそれぞれ表４に示す割合で配合したものを用いた。硬化剤としては、ベンゾイルパーオキサイド（日本油脂（株）製の商品名「ナイパーＦＦＫ」）を用いた。硬化剤の使用割合は、上記メタクリル樹脂に対して２ｐｈｒとした。また、硬化促進剤としてジメチルアニリンを少量用いた。
【００４６】
また、連続繊維シートとしては、アラミド繊維を二方向織りしたもの〔「Ｋ−８７０−１４０」（前出）、目付け量８７０ｇ／ｍ2 〕を用いた。
樹脂組成物の組成および連続繊維シートの種類が異なるほかは、実施例１と同様にして連続繊維シートの貼付け作業を行った。
表４に、実施例８についての、連続繊維シート貼付け作業の施工性の評価結果を示す。
【００４７】
【表４】
0004128675.tif 000008
表１〜４より明らかなように、樹脂組成物のＴＩ値が前記式(1) を満足する実施例１〜８では、連続繊維シートに樹脂組成物を含浸させて、コンクリート構造体に貼り付けた時（施工時）と、樹脂組成物が硬化した後とのいずれにおいても、連続繊維シートとコンクリート構造体との接着性は良好であった。
【００４８】
なお、連続繊維シートを翌日まで養生して樹脂組成物を硬化させた後、コインタップ試験や超音波伝達速度法によって空隙の発生を確認したところ、実施例１〜８においては空隙が確認されず、連続繊維シートが完全に密着し、コンクリート構造体と一体化していることがわかった。
一方、樹脂組成物のＴＩ値が前記式(1) を満足しない比較例１，２および３では、樹脂硬化後に連続繊維シートが完全に剥離したり、あるいは連続繊維シートとコンクリート構造体との間に浮きが生じるなどの問題が生じた。また、施工時においても連続繊維シートが剥離する傾向が見られた。
【００４９】
樹脂組成物のＴＩ値が前記式(1) を満足するものの、ＴＩ値30が前記式(2) を満足しない比較例４においても、連続繊維シートが剥離する傾向が見られたり、コンクリート構造体との間に浮きが生じるなどの問題が生じた。
従って、比較例１〜４はいずれも接着性が不十分で、実際の使用に耐えられなかった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物によれば、種々の連続繊維シートに対して充分な施工を行うことができる。また、従来施工が不可能であった厚みの大きな連続繊維シートに対しても、十分な含浸・貼付け作業が可能となる。
このため、橋梁、床版等のコンクリート構造物の補強において、その補強に必要な厚みの連続繊維シートを、剥離の問題を生じさせることなく貼り付けることができる。従って、施工回数の低減、施工費用の削減をも可能となる。
【００５１】
従って、本発明の樹脂組成物は、コンクリート構造物等のインフラ補修において極めて有用である。