鋼板に接着したＣＦＲＰシートの剥離特性解明に関する実験的研究
建設構造研究室 和久井穣
指導教官 長井正嗣

劣化した構造物への対策としての補修・補強において，供用中の制約条件下での効果的な工法が強くかった．最外面シート長 600mm の補強断面でも，同様の現象が見られたが，こちらも剥離の発生はごく局所的なもののみに留まった．

求められている．このような中，炭素繊維強化プラ

100300A600

BC251. はじめにWスチック（以下，CFRP）を用いる方法が注目を浴び
350500750

本研究では，CFRP を用いた鋼部材の補修・補強
図-1

CFRP 補強鋼材を用いた等曲げ試験を行い，CFRP の下フランジ(3層)上フランジ(5層)Theory(3層)Theory(5層)Theory(無補強)

Load [kN]-2000

2.1 実験概要

-1500

-1000

-500

下フランジ(3層)

上フランジ(5層)Theory(5層)Theory(無補強)-1500-1000-5000
Strain [μ]下フランジ(3層)

上フランジ(5層)Theory(5層)Theory(無補強)2000

下フランジ(5層)

Load [kN]

1500
10000-2000-1500-1000-5000
Strain [μ]

500

1000

1500

2000

(c) フランジ幅 400mm‐貼付タイプ B
上フランジ(3層)

下フランジ(3層)

上フランジ(5層)Theory(3層)Theory(5層)Theory(無補強)いるために，応力の伝達が不十分なために発生した

下フランジ(5層)2000
Load [kN]

1500
1000
500

鋼材ひずみが 1000μを超えたあたりから，無補強鋼には剥離と考えられるひずみ挙動などは検知できな

1500

500

計測位置が多数あった．これはシート長が不足して材の理論値へと移行していく．しかし，この時 CFRP

下フランジ(5層)2000

100mm の補強断面ではひずみが理論値に達しない

面では，実測値は補強鋼材の理論値と一致するが，1000

Theory(3層)2.2 試験結果及び考察と考えられる．最外面シート長が 300mm の補強断500

上フランジ(3層)の接着は端部各層 25mm ずらしで応力緩和を行い，図-2 に荷重‐ひずみ関係を示す．最外面シート長2000(b) フランジ幅 300mm‐貼付タイプ C

層の下に 25mm ずつ増やして 2 層接着する． CFRPィルムを入れ，接着長 100mm を保っている．

1500

1400
1200
1000
800
600
4002000

Load [kN]-2000

図-1 は 3 層時の接着状況だが，5 層接着時はこの 3

また引張側の CFRP 長 300mm，600mm には離型フ

1000

Theory(3層)離 1000mm で 2 点載荷し，等曲げ試験を行った．
試験に使用した桁の CFRP 接着状況を図-1 に示す．

500

上フランジ(3層)形鋼に荷重を載荷して，荷重−ひずみ関係を測定す
音検査により観察する．支間長 4200mm，載荷点距0Strain [μ](a) フランジ幅 300mm‐貼付タイプ B

上下フランジに炭素繊維シートを接着補強した Iるとともに，炭素繊維シートの剥離状況を目視・打下フランジ(5層)

1400
1200
1000800600
4002000能，特性を調査する．

2. フランジ幅の異なる I 形鋼を用いた曲げ試験

CFRP 接着状態

上フランジ(3層)剥離特性解明を実験的に調査，検討した．また，従ドシートを用いた曲げ試験を行い，新型 CFRP の性

600

2200

工法の実用化を目指して，フランジ幅の異なる来型の炭素繊維シートとは異なる高弾性型ストラン25ている．

0-2000-1500-1000-5000
Strain [μ]500

1000

1500(d) フランジ幅 400mm‐貼付タイプ C
図-2 荷重‐ひずみ関係

2000

3. ストランドシートを用いた曲げ試験
a300300b300c253.1 実験概要

300

I 形鋼に高弾性型ストランドシートを接着して，25曲げ試験を行った．荷重‐ひずみ関係を測定して，550725

補強効果の確認と剥離の有無を調査する．また従来

575

350

2200(a)SS300-A 試験体
d300も行う．図-3 に試験体を，表-2 に供試体パラメータ

e300300f

25型の炭素繊維シートも供試体に接着し，性能の比較

300を示す．使用鋼材は H390×300 である．
25

3.2 実験結果及び考察

500700

図-4 に荷重‐ひずみ関係を示す．図-4 の値は補強

図-3

CFRP 接着状態

表-2

貼付パラメータジ裏面の鋼材ひずみである．図-4(a)は SS300-A，(b)は SS300-B のものである．図にはそれぞれフランジ裏面の鋼材ひずみ計算値がプロットされている．

貼付タ

case

目視，打音検査では検知できなかった．

SS300-A

4. まとめ以下に本研究で得られた結果を要約する．
①シート長による影響

使用シート(目付量 g/m2)

イプ

このことから，十分な補強効果が確認できた．
一部で局所ひずみが発生している箇所があったが，375(b)SS300-B 試験体

断面中央，フランジ中央から 75mm の位置，フラン降伏荷重まで実測値は計算ひずみと一致している．

625
2200

SS300-B

最外面シート長 100mm の補強断面では十分な応

層数a

CF シート(600)

5bストランドシート(600+900)

2cストランドシート(900)1dストランドシート(900)5eストランドシート(900)5f

ストランドシート(900)2

力伝達が行われないため，CFRP ひずみ，鋼材ひず
CFシート5層(圧縮)SS1層(圧縮)方，最外面シート長 300mm，600mm の補強断面では補強鋼材のひずみ理論値と実験値はほぼ一致した．

CFシート5層(引張)SS1層(引張)

これらのことから，極端に，補修部分が小さな場合
-2000

-1000

でも，片側 100mm 以上の有効接着長を取る必要がSS600-5層(圧縮)SS900-2層(圧縮)SS600-5層(引張)SS900-2層(引張)従来型のシートと比較して，同等の補強効果が得られた．実測値は計算値に一致しており，十分な補強効果が確認できた．

10002000

Load [kN]-2000

SS900-5層(圧縮)THEORY w-o

SS900-5層(引張)

1400
1200
1000
800
600
4002000

全ケースにおいて，局所剥離の発生のみで，明確③ストランドシートの効果

0(a) SS300-A 試験体②シート幅が剥離に与える影響するに留まった．

SS2層(引張)THEORY w-o

Strain [μ］あると言える．

な剥離の現象は確認されなかったため，傾向を把握

SS2層(圧縮)
THEORY w

1400
1200
1000
800
600
4002000

Load [kN]

みともに，理論値を下回る計測点が多々あった．一-10000
Strain [μ］

1000(b)SS300-B 試験体

図-4 荷重‐ひずみ関係

2000