(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（Ａ）〜（Ｃ）の要件を満足することを特徴とする強化繊維織物。
（Ａ）応力が集中するような屈曲を有しない強化繊維マルチフィラメント糸を、一方向に互いに並行かつシート状に引き揃えてなる糸条群のシート両面側によこ方向補助糸群が位置し、それらよこ方向補助糸群と、前記強化繊維マルチフィラメント糸と並行するたて方向補助糸群とが織組織をなして糸条群を一体に保持し、
（Ｂ）前記隣接する強化繊維マルチフィラメント糸間には０．３〜２ｍｍの間隙を有し、
（Ｃ）かつ金属線が３０〜１００ｃｍの間隔を有して織物面内に挿入されている。
【請求項２】
前記強化繊維マルチフィラメント糸が炭素繊維であり、前記金属線には絶縁被覆がなされていることを特徴とする請求項１に記載の強化繊維織物。
【請求項３】
下記（ａ）および（ｂ）の要件を満足することを特徴とするコンクリート構造物における請求項１または２に記載の強化繊維織物の積層数を検出する方法。
（ａ）請求項１または２に記載の強化繊維織物を、複数枚、金属線の挿入箇所が２ｃｍ以上互いに異なるように積層し、樹脂含浸後、樹脂を硬化してコンクリート構造物を補強した後、
（ｂ）前記金属線を感知することによって前記強化繊維織物の積層数を検出する。
【請求項４】
前記金属線を交流磁界内に導入し、該磁界を乱すことで前記金属線を検出することを特徴とする請求項３に記載のコンクリート構造物における請求項１または２に記載の強化繊維織物の積層数を検出する方法。
【請求項５】
前記金属線を電磁誘導によって発熱させ、該発熱部分を赤外線カメラで検出することで前記金属線を検出することを特徴とする請求項３に記載のコンクリート構造物における請求項１または２に記載の強化繊維織物の積層数を検出する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造物の補修、補強に用いられた繊維強化プラスチック（以後ＦＲＰと呼称する）板を構成する強化繊維織物およびその強化繊維織物の積層数を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築の分野におけるコンクリート構造物、すなわち橋の橋脚、桁、床版および建築物の柱、壁や桁などの地震対策や劣化対策として、施工が容易であることなどからＦＲＰで補修、補強されるケースが多くなってきている。
【０００３】
ＦＲＰ板による補強は、設定した機械的特性となるように、強化繊維が所定の方向に、所定の量が配列するように織物などの強化繊維からなるシート基材を積層し、樹脂含浸、樹脂を硬化することによって行われる。これら作業は人間が行うため、基材の積層方向や積層数を人的ミスによって誤ることがある。ＦＲＰは強化繊維の方向には引張強度や引張弾性率の機械的性質に優れるが、繊維の方向とずれると急激に機械的性質が低下する、異方性の大きな材料である。また、補強によるコンクリート構造物の機械的特性の補強効果は繊維量によって支配されるから、補強工事後の強化繊維の方向、つまり基材の方向や、とくに基材の積層枚数が規定通りになっているか確認することが信頼性の観点から重要なことである。
【０００４】
現在、強化繊維の配列の方向や積層数の確認は、１層の積層、含浸作業が完了した後に写真撮影して確認する方法などによって行われているが、補強箇所の全体を網羅するには膨大な数の写真を取る必要があり、厄介である。また、補強した箇所のＦＲＰ板のサンプルを切り出し、ＦＲＰ板の断面を観察したり、樹脂部分を焼き飛ばして強化繊維の基材を取り出し、層数や繊維の配列方向を調査、確認する方法もあるが、折角補強した箇所を破壊して調査しなければならず非効率であり、また、サンプル採集にあって補強箇所の強度や剛性が低下するという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の技術における上述した問題点を解決し、ＦＲＰに成形した後の基材の積層状態が簡単に検出可能な強化繊維織物およびコンクリート構造物をＦＲＰ板で補修・補強工事した後の、基材の強化繊維の配列方向や積層数や検出する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の強化繊維織物は応力が集中するような屈曲を有しない強化繊維マルチフィラメント糸を、一方向に互いに並行かつシート状に引き揃えてなる糸条群のシート両面側によこ方向補助糸群が位置し、それらよこ方向補助糸群と、該強化繊維マルチフィラメント糸と並行するたて方向補助糸群とが織組織をなして糸条群を一体に保持し、隣接する強化繊維糸間には０．３〜２ｍｍの間隙があり、かつ金属線が３０〜１００ｃｍの間隔を有して織物面内に挿入されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の強化繊維織物の積層数検出方法は、上記強化繊維織物の積層数を検出する方法であって、コンクリート構造物面に樹脂を塗布し、ついでシート状の強化繊維織物を貼付けながら同時に該強化繊維織物に樹脂を含浸させ、常温硬化させてＦＲＰとなすことで該コンクリート構造物を補強した後、該強化繊維織物の積層数を検出する方法において、本発明に係る上記強化繊維織物を、複数枚、金属線の挿入箇所が互いに異なるように積層し、樹脂含浸後、樹脂を硬化してコンクリート構造物を補強した後、前記金属線の挿入箇所を感知することによって該強化繊維織物の積層数を検出することを特徴とする方法からなる。
【０００８】
本発明に係わる金属線の感知は、
（１）金属線を交流磁界内に導入し、磁界を乱すことにより感知する、
（２）金属線を電磁誘導によって発熱し、該発熱部分を赤外線放射温度計で感知する、
のいずれかを特徴とする方法からなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の強化繊維織物の積層数検出方法を説明するに、まず、コンクリート面に付着している油などの不純物をアセトンなどの有機溶剤や石鹸水で除去し、コンクリートのひび割れ部や欠けた箇所に樹脂やモルタルを充填し、また、コンクリートの凸部を削り接着面を平滑にする。コンクリート面とＦＲＰ板の接着性を向上させるため、粘度の低いエポキシ樹脂系プライマーを塗布し、１〜２日間程度プライマー樹脂が硬化するまで放置する。つぎに、プライマーの上にＦＲＰのマトリックスとなる樹脂を塗布ローラで塗布し、長さ方向に強化繊維が並行配列している強化繊維織物を所定の方向に積層し、含浸ローラ掛けし、強化繊維織物への樹脂含浸と同時に脱泡を行い、常温で硬化させる。同様に、さらに強化繊維織物を所定の方向に積層し、樹脂を塗布した後ローラがけし、樹脂含浸および脱泡を行って常温で硬化させて、コンクリート面にＦＲＰ層を形成し、コンクリート構造物の補強を行う。補強の度合いによって、これら積層作業を繰り返し、積層枚数、すなわち強化繊維量を増やす。
【００１１】
以上は、通常行われている、ＦＲＰによるコンクリート構造物の補修、補強方法であり、本発明においてなんら変わることはないが、本発明では、上記において金属線が挿入された強化繊維織物を、金属線の挿入箇所が各層で異なるように積層する。
【００１２】
図１に本発明の、金属線が挿入された強化繊維織物１の一例を示す概略図を示した。図１に基づいて本発明の織物を説明するに、応力が集中するような屈曲を有しない強化繊維マルチフイラメント糸２を一方向に互いに並行にシート状に引き揃えてなる、強化繊維マルチフイラメント糸の糸条群イと、強化繊維マルチフイラメント糸間に強化繊維マルチフイラメント糸と並行するたて方向補助糸３群ロと、よこ方向はシート面の両側に位置するよこ方向補助糸４群ハと金属線５とからなり、金属線５は織物の表面と裏面に２本ずつ配列し、たて方向補助糸群ロとよこ方向補助糸群ハおよび金属線とが織り組織をなして糸条群イが一体に保持されている。また、隣接する強化繊維マルチフイラメント糸間には間隙Ａを有し、また、たて糸とよこ糸の交点は、樹脂含浸ローラ等による糸のずれ、すなわち目ずれを防ぐため低融点ポリマー６が接着されている。
【００１３】
このような一方向織物は、強化繊維マルチフイラメント糸１が、屈曲することなく真直ぐに配列して、いわゆるノンクリンプ構造となっているので、樹脂で固めても、応力集中が発生することなく、ＦＲＰの引張強度、引張弾性率が大きくなる。
【００１４】
なお、上記において、金属線が１箇所で２本引き揃えてあり、これを２回、つまり４本挿入しているが、金属線は１箇所で１本であってもよい。
【００１５】
図２は本発明の強化繊維織物１の長さ方向に間隔をあけてよこ方向に上記金属線５が配列している様子を示しているが、織物の長さ方向にピッチＢの間隔で配列されている。
【００１６】
本発明の織物に使用する強化繊維は、炭素繊維、ポリアラミド繊維、ガラス繊維などであるが、なかでも炭素繊維は耐アルカリ性に優れ、引張強度、引張弾性率に優れるのでコンクリート構造物の補修、補強には好ましく用いられる。なお、安価に織物を製造することが出来ることから強化繊維マルチフイラメント糸の繊度は３，０００デニール〜３０，０００デニール程度が好ましい。
いる。
【００１７】
たて方向およびよこ方向の補助糸は、加熱によって共重合ナイロンなどの低融点ポリマー糸を溶融する際、加熱収縮しないようにするため、ガラス繊維やポリアラミド繊維が好ましい。また、補助糸は本質的には強化繊維として作用させるものではなく、織物形成のために使用するものであるから、繊度は１００デニール〜１，３００デニール程度であることが好ましい。
【００１８】
また、強化繊維マルチフイラメント糸間の間隙Ａは０．３ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。補修、補強で用いられる樹脂は、樹脂の垂れ落ちや織物の滑り落ちを防ぐ観点から、常温硬化型の２５℃における粘度が３０ポイズから２００ポイズとハンドレイアップ成形としては粘度の高いエポキシ樹脂が使われている。このような樹脂を、たとえばコンクリート面に下塗り樹脂を塗布し、織物を貼り付けて上塗り樹脂を塗布した後、へら掛けやローラ掛けしても、下塗り樹脂が織物を通過して上塗り樹脂側に移動しない。したがって、下塗り樹脂はコンクリート面と織物の間に残り、余分な樹脂によってへら掛けやローラ掛けの跡が残り、硬化後のＦＲＰの表面が凸凹し、見栄えが悪くなってしまう。このようなことから間隙は０．３ｍｍ以上あることが好ましい。また、間隙が大きいと、逆に相対的に強化繊維糸が配列可能な間隔が小さくなるので、強化繊維の目付が小さな織物しか得られなくなる。また、通常の炭素繊維目付が３００ｇ／ｍ2 〜４００ｇ／ｍ2 程度の織物にすると、狭い間隔の中に強化繊維糸が配列させられることになるから、強化繊維のフイラメントの配列密度が大きくなり、強化繊維糸への樹脂の含浸を阻害されるので、２ｍｍ以下が好ましい。
【００１９】
金属線の配列方向は、図１ではよこ方向に配列した例について記載したが、たて方向に配列していてもよい。ただ、ＦＲＰにした後、層数検出するには金属線の位置をずらしながら積層することが必要となるので、たて方向に配列させておくと、挿入位置の異なる織物を多種類準備しなければならず、織物製造やロット管理も厄介でとなる。一方、よこ方向に一定間隔に金属線が配列した織物であると、１種類の織物で、積層の際、金属線挿入箇所が所定の間隔づつずれるように裁断すればよい、また、このような織物はドビーの操作によって自動的に製造することが可能であるので、織物製造の製造は簡単であり、またロット管理の必要も無くなる。
【００２０】
図３は本発明の強化繊維織物１がコンクリート構造物７の表面８に積層され、ＦＲＰになった状態で、金属線の検出法の一例を説明する部分破断概略図である。
【００２１】
図３において、コンクリート表面８に本発明の強化繊維織物１が４層、強化繊維の方向が同じになるように積層され、マトリック樹脂が含浸されてＦＲＰの状態となっている。ＦＲＰにおいて１層目の織物１1 、２層目の織物１2 、３層目の織物１3 および４層目の織物１4 の金属線５1 、５2 、５3 および５4 は等間隔でＣづつずれるように積層されている。この間隔Ｃはあまり小さいと、金属線を検出する際、各層の金属線を判別できなくなるので、２ｃｍ以上とする。また、ＦＲＰにおける各層の金属線のずれ間隔Ｃは必ずしも等間隔である必要はないが、等間隔であると検出の際、検出本数を間違えることはないので好ましい。
【００２２】
本発明の織物における金属線挿入箇所のピッチＰは、積層枚数や積層する際のずらし間隔Ｂによっても異なるが、３０〜１００ｃｍのピッチＰとされ、金属線が３０〜１００ｃｍの間隔を有して織物面内に挿入されている。金属線検出で、金属線配列のピッチＰのなかに全ての層の金属線が１箇所づつ入るように積層すると、このピッチＰ内で検出される金属線挿入箇所の数を積層数とすることが出来る。
【００２３】
ＦＲＰの上部で検出装置のセンサー９を金属線の存在する箇所を移動させ、または検出装置のセンサー９を設置し、ＦＲＰに埋め込まれた金属線の挿入箇所を把握することによって、強化繊維織物の積層数を非破壊で検出することができる。
【００２４】
本発明の金属線の感知は、
Ａ法；金属線を交流磁界内に導入し、磁界を乱すことで行う方法、
Ｂ法；金属線を電磁誘導によって発熱させ、該発熱部分を赤外線放射温度計で検出する方法、
のいずれかで行うことが好ましい。
【００２５】
つぎに、本発明の検出方法について説明する。
【００２６】
図４および図５は検出手段がＡ法の原理の一例を説明する概略図である。図４に示すように発振器１０及び励磁コイル１１によって平衡な１次磁界１２が形成されているなかに、図５に示すように、ＦＲＰの金属線５が入ると定常交流磁界が乱れて金属線５に誘導電流が流れる。この誘導電流によって金属線の周りに２次磁界１５が発生し、平衡な磁界を乱す。この乱れによって受磁コイル１３に微小電圧が誘起され、この電圧を検出器１４が検知し、金属線の存在を感知することが出来るのである。
【００２７】
織物の積層数検出は、ＦＲＰ表面に検出装置を置き、これを基材への金属線挿入箇所のピッチＰ、つまり１周期の距離だけ、検出装置を金属線の配列方向に対して垂直方向に移動しながら、その間に検出装置が金属線挿入箇所を感知する回数を数える。金属線挿入箇所を感知した回数がＦＲＰの積層数となる。
【００２８】
この方法に用いられる検出装置としては、金属探知器や近接スイッチが挙げられる。これらの装置は、小型で軽量なので取扱いが簡単で高所や狭い部分など、検出が困難な所でも使用できるのでよい。
【００２９】
Ｂ法の検出手段、すなわち検出手段は赤外線カメラであり、金属線を電磁誘導によって発熱させ、該発熱部分を赤外線放射温度計で検出する方法について説明する。
【００３０】
この方法は、誘導発熱装置のコイルを流れる電流によって発生する磁界のなかに、ＦＲＰの金属線を入れ、金属線に渦電流を流し、この渦電流によって金属線にジュール熱を発生させ、金属線を加熱する。この発熱部分を赤外線放射温度計で検出して、金属線の位置を検知することができるのである。なお、時間が経過すると熱がＦＲＰ中に伝わって拡散して金属線の温度が下がるので、赤外線放射温度計による検出作業を温度が下がる前にすみやかに行うことが好ましい。
【００３１】
この方法では発熱させた部分が赤外線放射温度計を用いて観察すると、発熱部分が線状に現れるので、シート材への金属線配列の１周期の間隔内にある発熱部分の総数から、積層数を検出することが出来るのである。
【００３２】
Ｂ法の検出手段である赤外線放射温度計は、測定対象物から自己放射される赤外放射エネルギーを検出し、最終的にカラーまたは白黒の熱画像として表示するものであり、サーモトレーサ、サーモグラフィ、赤外線カメラなどがあるが、このような機能を有しているものであれば、特に指定はしない。
【００３３】
なお、Ｂ法は金属線を線状に検出することが出来るので、積層数のみならず積層方向も容易に検出することができる。
【００３４】
本発明に用いる金属線は、磁界によって容易に磁化されるので、検知が容易となる鉄、ニッケル、及び、これらの合金、並びに酸化クロムIV（ＣｒＯ2 ）などの強磁性体からなる線材がよく、なかでも鉄線が安価であり好ましい。
【００３５】
但し、挿入箇所での金属線の断面積が小さいと感知が困難となり、また太過ぎると金属線の剛性が高くなってシート材と一体にしにくくなってしまうし、挿入箇所が凸状に盛り上がるので好ましくない。従って、金属線は、断面積が０．００５〜０．０７ｍｍ2 以下の単線を２〜４本シート材と並行になるように挿入するとよい。
【００３６】
本発明において強化繊維に炭素繊維を使用し、金属線と炭素繊維の電位が異なるので電流が流れ、金属線が電蝕で錆びてしまい、炭素繊維強化プラスチックの変色や物性へ悪影響する。従って、金属線の周囲に絶縁被覆をすることが好ましく、特に、被覆率１００％とすると電蝕防止が確実となるのでよい。
【００３７】
絶縁性被覆材としては、樹脂を透過する繊維状物がよく、これを金属線周囲に捲回するのがよい。たとえば、被覆材としてはポリエステル、ナイロン、ガラス、ビニロンなどの繊維フィラメント糸があり、これらを、芯材とする金属線の周囲にカバーリング法や製紐法で捲回することにより被覆ができる。
【００３８】
ポリエステル、ナイロン、ガラス、ビニロン、ポリプロピレン、ポリアラミドなどの繊維が挙げられるが、上記材料の役割は絶縁性の確保なので、特に限定しない。但し、マトリックス樹脂との接着性の良さや電蝕防止から吸水率の低いものを選択するのがよい。また、被覆材に赤や緑などの色を着けていると、シート材の積層における金属線のずれ量を目視しながら設定しやすく、積層作業が効率よく行える。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
金属線として線径が０．１１ｍｍの鉄線を使用し、この鉄線に７５デニールのポリエステルフィラメント糸をＳ方向に、ついで１００デニールの低融点ナイロン糸をＺ方向にともに１，０００回／ｍ捲回して被覆し、被覆率が１００％の絶縁被覆した鉄線を準備した。
【００４０】
ついで、本発明の強化繊維織物は次のように作製した。
【００４１】
たて方向に炭素繊維マルチフイラメント糸（単糸数：２４，０００本、繊度：１４，４００デニール、引張強度４，９００ＭＰａ、引張弾性率２３０ＧＰａ）とたて方向の補助糸としてガラス繊維糸（４０５デニール）を１本交互に各々を１．８８本／ｃｍの密度で配列させ、よこ方向には２０３デニールのガラス繊維に５０デニールの低融点ナイロン糸を被覆したカバーリング糸をよこ方向の補助糸として５本／ｃｍの密度で打ち込み、５０ｃｍの間隔で２ピック分補助糸の打込みを止めて、前記の被覆鉄線２本引き揃えて合計４本の鉄線を打込み（１箇所の金属線の挿入長さは２ｍｍ）、その後補助糸を打込み、これを繰り返すことによって、よこ方向に５０ｃｍの間隔で被覆鉄線を挿入しながら、織機上に取りつけたヒータで鉄線に絶縁被覆に使用した低融点ナイロン糸および補助糸の低融点ナイロン糸を溶融することによって、よこの補助糸とたての補助糸および炭素繊維糸と接着することによって、目どめした。５０ｃｍの間隔、つまり配列周期が５０ｃｍで鉄線が配列した炭素繊維目付が３００ｇ／ｍ2 の２５ｃｍ幅の、炭素繊維マルチフイラメント糸が真直ぐに配列し、炭素繊維糸間の隙間が０．５ｍｍの本発明の一方向性炭素繊維織物を作製した。
【００４２】
ついで、積層に備えて、織物のよこ方向が揃えられた状態で金属線挿入箇所の位置が５ｃｍづつずれるように４枚裁断した。
【００４３】
ついで、プライマーが塗布し１昼夜放置された橋脚のコンクリート表面に下塗りとして２５℃における粘度が５５ポイズの常温硬化型のエポキシ樹脂を４００ｇ／ｍ2 塗布し、まず１層目の織物を橋脚の周方向に貼り付け、さらに織物の上に上塗りとしてエポキシ樹脂を２００ｇ／ｍ2 塗布した後、含浸ローラで樹脂を織物に含浸し、ついで２００ｇ／ｍ2 の樹脂を塗布した後２層目の織物を１層目の上に、織物のよこ方向を揃えて橋脚の周方向に貼り付けて１層目と同じように樹脂を塗布し、含浸ローラで樹脂を織物に含浸した。同様に３層目、４層目の積層、樹脂の塗布、樹脂の含浸を行い、常温で硬化させて、コンクリート表面を積層体、すなわち炭素繊維織物のＦＲＰで補強した。
【００４４】
織物の炭素繊維糸間に隙間があるので、各層の織物への樹脂含浸ローラ掛けの際、余分の樹脂が部分的に偏在することなく、下塗りの樹脂が織物の炭素繊維糸間に隙間から抜けて上塗り樹脂側の方に抜けて、硬化したＦＲＰの表面は平滑であった。
【００４５】
金属線の検出には金属探知器として、センサ外径φ３０の近接スイッチを使用した。この装置は、金属を感知するとランプが点灯するもので、これをＦＲＰの表面に置いた。次に、スイッチを２ｍ／ｍｉｎのスピードで、金属線の長手方向に対して垂直な向きに動かし、５０ｃｍ移動させた所でスイッチを止めた。この移動の間のランプ点灯回数を測定したところ４回であり、積層数が４枚であることが確かめられた。
【００４６】
炭素繊維は黒いため、積層体も黒くなり、外観から金属線の存在を視認することが出来ないが、近接スイッチで非破壊で積層数の検出が可能であった。
【００４７】
（実施例２）
実施例１と同じコンクリートに貼り付けられたＦＲＰを、１００Ｖ、１４００Ｗの電磁誘導装置で１分間金属線を加熱したのち電磁誘導装置を取り外し、ＦＲＰから１ｍの距離に設置した赤外線放射温度計で測定した。なお、赤外線放射温度計として、ＨｇＣｄＴｅ検出器で、３０℃での最小検知温度差が０．０８℃、温度測定範囲が−５０〜２０００℃のものを使用した。
【００４８】
温度分布をカラーの熱画像として表示させた所、橋脚の長さ方向に細長く続く高温部分が４ヶ所観察され、積層数が４枚であることが検出できた。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の強化繊維織物は、通常の非破壊検査方法では検出することができないＦＲＰ積層数、積層方向を容易に検出することが出来る。また本発明の積層数検出方法によれば、コンクリート構造物におけるＦＲＰの積層数、積層方向を非破壊で、簡単に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係わる、金属線が織物の幅方向と並行に配列した一方向強化繊維織物を説明する図である。
【図２】本発明の一実施態様に係わる、織物の長さ方向に挿入されている状態を説明する図である。
【図３】本発明の一実施態様に係わる、積層体における金属線配列状態と積層数検出の様子を説明する図である。
【図４】本発明の一実施態様に係わる、金属線の感知の原理を説明する図で、磁界が平衡状態にあることを説明する図である。
【図５】本発明の一実施態様に係わる、金属線の感知の原理を説明する図で、磁界の中に金属線が入り不平衡状態にあることを説明する図である。
【符号の説明】
１：強化繊維織物
２：強化繊維マルチフイラメント糸
３：たて方向補助糸
４：よこ方向補助糸
５：金属線
６：低融点ポリマー
７：コンクリート構造体
８：構造体表面
９：センサー
１０：発振器
１１：励磁コイル
１２：１次磁界
１３：受磁コイル
１４：検出器
１５：２次磁界
【図１】
0004268704.tif 000002
【図２】
0004268704.tif 000003
【図３】
0004268704.tif 000004
【図４】
0004268704.tif 000005
【図５】
0004268704.tif 000006