コンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法
【課題】
本発明は、予めコンクリート構造物に於けるひび割れの発生を抑制し、引き続き施工後もひび割れの発生及び劣化状況を目視により観察してコンクリート構造物の耐久性を確保しその維持管理を目的としたコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法の技術を提供する。
【解決手段】
ステッチ糸７はポリエステル材料で構成され不織布５の上面に上又は下から垂直方向にいわゆるタテ編みという方法で炭素繊維材６の第１及び第２群６ａ、６ｂの中に編込む。ここで編み機械により不織布５の片面に炭素繊維材６を縫い込む。そして補強・補修シート８が完成する。
本発明は、予めコンクリート構造物に於けるひび割れの発生を抑制し、引き続き施工後もひび割れの発生及び劣化状況を目視により観察してコンクリート構造物の耐久性を確保しその維持管理を目的としたコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法の技術を提供する。
【解決手段】
ステッチ糸７はポリエステル材料で構成され不織布５の上面に上又は下から垂直方向にいわゆるタテ編みという方法で炭素繊維材６の第１及び第２群６ａ、６ｂの中に編込む。ここで編み機械により不織布５の片面に炭素繊維材６を縫い込む。そして補強・補修シート８が完成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予めコンクリート構造物に於けるひび割れの発生を抑制し、引き続き施工後もひび割れの発生及び劣化状況を目視により観察してコンクリート構造物の耐久性を確保し、その管理を目的としたコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種、コンクリート構造物を補強する連続繊維シート及び道路床版の補強方法の例としては図１６に示す特開２００５−２９９５３号公開特許公報に開示した技術がある。これについて説明すれば、道路床版１の下面に、連続補強繊維２を格子状に配置し、それに樹脂を含浸して帯状連続繊維シート３の格子構造体４を構成するとともに接着する。形状寸法の一例として幅２５ｃｍの帯状連続繊維シート３が間隔１０ｃｍにて格子状に配置されており、帯状連続繊維シート３自体を繋ぐ場合には、重ね継手ラップ長１０ｃｍで繋ぎ合わせてある。このような帯状連続繊維シート３の格子構造体４を道路床版１に接着するに際して、道路床版１の単位幅当たりの引張剛性が４５〜７５ｋＮ／ｍｍとなるように構成する。
【０００３】
連続補強繊維２は炭素繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ガラス繊維を適用し、特に、炭素繊維、アラミド繊維を使用する。帯状連続繊維シート３を構成するために連続補強繊維２に含浸する樹脂は、エポキシ樹脂、メチルメタクリレート樹脂、ビニルエステル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂を適用し、特にエポキシ樹脂を使用する場合がある。
【０００４】
帯状連続繊維シート３は各々１層ずつ、道路床版１の主筋方向すなわち長手方向および配力筋方向すなわち長手方向と直交する方向に各々接着する。そして、下地である道路床版１の下面のケレンを行なう。このとき、施工範囲の割付け、墨出しや、洗浄、乾燥、さらには劣化層を除去し研磨を行なう。その下地にプライマーを塗布し、格子部の墨出しマスキングを行ない、プライマーを調製してそれを刷毛塗りで塗布し、硬化させる。また、不陸修正を行ない、凸部の削り取りやハンチ入隅の平滑化をして凹部のエポキシパテ埋めを行なう。この上に、１層目帯状連続繊維シート３を貼り付ける。具体的手順は、１層目墨出しマスキングを行い、樹脂を調製してローラー刷毛塗りすなわち下塗りを行った後、その上に１層目帯状連続繊維シート３を貼り付けてしごき含浸し脱泡を行ない、その上にさらにローラー刷毛塗りすなわち上塗りを行った後しごき含浸し脱泡を行ない、１層目マスキングを除去する。さらに、２層目帯状連続繊維シート３を貼り付ける。具体的手順は、２層目墨出しマスキングを行ない、樹脂を調製してローラー刷毛塗りすなわち下塗りを行なった後、その上に帯状連続繊維シート３を貼り付けてしごき含浸し脱泡を行ない、その上にローラー刷毛塗りすなわち上塗りを行った後、しごき含浸し脱泡を行ない、２層目マスキングを除去する。そして１層目帯状連続繊維シート３及び２層目帯状連続繊維シート３を格子状に接着した後に養生する道路床版１の補強方法に係る技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９９５３号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術は叙上した構成であるので次の課題が存在した。すなわち、先ずコンクリート構造物の補修のための施工期間が大幅に長期となりそれに伴う施工費用が甚大となるうえに詳細な墨出し作業が必要となった。またコンクリート構造物の表面にプライマーを塗布するとき、格子状の開口部（窓部）を避けて塗布しなければならないので処理方法が面倒であった。夏期に於けるコンクリート構造物の補修作業は一方向に帯状連続繊維シートを貼着し少なくとも１日樹脂養生してから、他方向に帯状連続繊維シートを貼着しなければならないので補修作業工程が複雑であるという問題点があった。
【０００７】
次にコンクリート構造物の補修・施工に於いて品質上の問題点を有した。すなわち、帯状連続繊維シートをコンクリート構造物の表面に含浸接着する場合、ローラー等でしごき脱泡作業を繰返すことが必要であり、接着剤を均一に含浸させることは容易ではないという問題点があった。また、コンクリート構造物のひび割れ発生状態を遠方からの目視観察することが容易ではなくコンクリート構造物のひび割れを至近距離のみでしか目視することができないという問題点があった。さらに、所定区画及び所定長を有する帯状連続繊維シートの重ね継手部分がコンクリート構造物の補修施工後に該重ね継手部分の有無や部位を外部から判断することが困難であるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法は、コンクリート構造物に於けるひび割れの発生及びひび割れ部分に於けるコンクリート片の落下を抑制し、引き続き施工後もひび割れの発生及び劣化状況を目視により観察するものであってコンクリート構造物の耐久性を確保し、その管理を目的として発明したものであり次の構成から成立する。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、コンクリート構造物の表面に貼着するものであって、所定の面積を有した不織布と、該不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置され、ステッチ糸で編込まれた帯状の炭素繊維材とでなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記不織布の目付量（ｇ／ｍ２）は１０ないし５０（ｇ／ｍ２）でなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記炭素繊維材に於ける幅方向所定間隔（Ｌ１）及び長手方向所定間隔（Ｌ２）は２５（ｍｍ）ないし１００（ｍｍ）であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記補強・補修シートの長手方向には部分的に色彩糸を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、
コンクリート構造物の表面を下地処理した後に所定の面積を有した不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置された帯状の炭素繊維材をステッチ糸で編込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを透明又は半透明の接着剤でコンクリート構造物に貼着し、前記所定間隔の部位から該コンクリート構造物の劣化度合を目視観察可能としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記ステッチ糸は前記不織布及び前記炭素繊維材を一体化させるもので、部分的に色彩糸を使用し、該補強・補修シート間の重合せ部および該補強・補修シートの種類を判別可能としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートの表面にアクリルシリコーン系樹脂塗料、シリコーン系樹脂塗料やアクリルゴム系塗料からなる群の中から選ばれる１種の塗料を上塗りしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が潜伏期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が進展期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法は叙上した構成、作用を有するので、次の効果がある。
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、コンクリート構造物の表面に貼着するものであって、所定の面積を有した不織布と、該不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置され、ステッチ糸で編込まれた帯状の炭素繊維材とでなることを特徴とするコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので特に炭素繊維材が縦方向及び横方向の２方向に配置しているので該補強・補修シートのコンクリート構造物への貼付け作業が１回で完了し及びその接着剤の含浸作業も１回で完了するのでコンクリート構造物の施工性が極めて高く補修・補強後の仕上げが美麗になる補強・補修シートを提供できると共に施工の期間の短縮による施工費用の縮減することが可能である補強・補修シートを提供できるという効果がある。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、前記不織布の目付量（ｇ／ｍ２）は１０ないし５０（ｇ／ｍ２）でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので請求項１に記載の発明の効果に加えて不織布は本発明が所期する効果を示現できる補強・補修シートを提供できるという効果がある。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記炭素繊維材に於ける幅方向所定間隔（Ｌ１）及び長手方向所定間隔（Ｌ２）は２５（ｍｍ）ないし１００（ｍｍ）でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、炭素繊維材を格子状に配置し、前記幅方向所定間隔Ｌ１と前記長手方向所定間隔Ｌ２で前記不織布が表出するいわゆる略矩形窓を形成し、コンクリート構造物のひび割れ状態を目視観察することができ、接着剤を含浸した不織布がコンクリート構造物のひび割れの発生及び進展により発色（白濁）するので、該不織布の発色（白濁）現象によりコンクリート構造物の劣化進行状態を目視観察可能となるという効果がある。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、前記補強・補修シートの長手方向には部分的に色彩糸を編み込んでなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので、補修・補強シート同士の重合せ部の長さを容易に確認できる効果がある。炭素繊維材の繊維束の種類や目付量（ｇ／ｍ２）に合わせて糸の色を変えることにより、補修・補強シートを使用するときに、炭素繊維材の繊維束の種類や目付量（ｇ／ｍ２）が判明できるという効果がある。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、コンクリート構造物の表面を下地処理した後に所定の面積を有した不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置された帯状の炭素繊維材をステッチ糸で編込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを透明又は半透明の接着剤でコンクリート構造物に貼着し、前記所定間隔の部位から該コンクリート構造物の劣化度合を目視観察可能としたコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、接着剤は例えば変性脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂又は脂環式ポリアミン＋脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂で構成され半透明性又は透明性を有するので、コンクリート構造物の界面で付着切れを起こし接着剤を含浸した不織布の発色（白濁）現象が目視観察可能となるという効果がある。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、前記ステッチ糸は前記不織布及び前記炭素繊維材を一体化させるもので、部分的に色彩糸を使用し、該補強・補修シート間の重合せ部および該補強・補修シートの種類を判別可能としたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、補強・補修シート同士の重合せ部の長さを容易に確認できる効果がある。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートの表面にアクリルシリコーン系樹脂塗料、シリコーン系樹脂塗料やアクリルゴム系塗料からなる群の中から選ばれる１種の塗料を上塗りしたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、耐候性を向上させる工法を提供するという効果がある。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が潜伏期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、本工法を潜伏期に適用したのでひび割れ発生の抑制によりコンクリート構造物の長寿命化を図ると共にひび割れ部分に於けるコンクリート片の落下を防止するという効果がある。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が進展期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、本工法を進展期に適用したので耐荷力の向上とコンクリート構造物の長寿命化を図ると共にひび割れ部分に於けるコンクリート片の落下を防止するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、不織布の外観形状を示す平面図である。
【図２】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを採用するための不織布、炭素繊維材及びステッチ糸に於ける目付量（ｇ／ｍ２）の選定一覧を示す図である。
【図３】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態であって、不織布に於ける目付量（ｇ／ｍ２）の選定評価を示す図である。
【図４】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、炭素繊維材の外観形状を示す平面図である。
【図５】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、ステッチ糸で前記不織布に前記炭素繊維素材を編み込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの外観形状を示す平面図である。
【図６】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、図５に示す補強・補修シートのＡ部分の拡大平面図である。
【図７】本発明に係る補強・補修シートに適用する炭素繊維材、不織布及びステッチ糸の選定一覧を示す図である。
【図８】本発明に係る補強・補修シートに適用する炭素繊維材の選定評価を示す図である。
【図９】本発明に係る補強・補修シートをコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版に貼着した状態を示す垂直断面図である。
【図１０】本発明に係る補強・補修シートの工法に於いて当該本発明に係る補強・補修シートを重ね合せた状態を示す平面図である。
【図１１】本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法に関して橋梁コンクリート床版のひび割れ特性区分を示す図である。
【図１２】本発明に係る補強・補修シートをコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版に貼着した状態を示す垂直断面図であって、不織布が橋梁コンクリート床版の界面で付着切れを起こし接着剤を含浸した不織布が橋梁コンクリート床版のひび割れの発生及び進展により発色（白濁）する状態を示す図である。
【図１３】図１２の矢印Ｃ−Ｃから見た平面図である。
【図１４】本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法に於いて橋梁コンクリート床版に適用する時期を示す図である。
【図１５】予め静的載荷試験によりひび割れを導入した鉄筋コンクリート床版の供試体に、本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法を適用した場合の耐荷特性を示す図である。
【図１６】従来の技術に於けるコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法の例を示す図面であって、斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及び橋梁床版の補強・補修工法に於ける実施の形態を説明する。
【００３０】
図1に示す５は不織布であって、例えばポリエステル繊維材で構成され所定の面積を備えている。該不織布５はポリエステル繊維材と、ポリエチレン材料とを混合した材料やポリエチレン材料、ポリプロピレン等の材料でも構成される。使用する不織布の種類としては、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布、メルトブロー不織布、サーマルボンド不織布などがあり、好ましくは、スパンボンド不織布である。該不織布５の目付量（ｇ／ｍ２）は実験によれば図２に示すように１０〜５０（ｇ／ｍ２）の範囲のものが適用され、図３に示す不織布に於ける目付量（ｇ／ｍ２）選定評価から明らかなようにシートＮｏ１に示す第１製品ないしシートＮｏ４に示す第４製品ともに含浸性及び透過性に優れていることが判明した。シートＮｏ５に示す第５製品ないしシートＮｏ６に示す第６製品もそれに次いで適用範囲とされる、しかし目付量が５０（ｇ／ｍ２）を越えると含浸性や透過性が悪くなり、本発明の適用外となる。好ましい目付量の範囲は、ひび割れの視認性に好ましくかつ優れる目付量（ｇ／ｍ２）は１０〜３０（ｇ／ｍ２）である。尚、目付量（ｇ／ｍ２）が１０（ｇ／ｍ２）未満の不織布５については、不織布５自体の製造が困難となる。当該不織布５はシートＮｏ１ないしシートＮｏ６に係るものはいずれも本発明が所期する効果が示現できた。尚、不織布５はいずれもスパンボンド不織布で構成する。
【００３１】
次に本発明に適用する帯状の炭素繊維材について説明する。図４に示すように帯状の炭素繊維材６は長手方向に配置された第１群６ａと幅方向に配置された第２群６ｂで構成され、いわゆる格子状に配置してある。そして図５に示すように該第１群６ａ及び第２群６ｂはいずれも多数本を一つの束６Ａ、６Ｂにして、この各束６Ａ、６Ｂが４束ないし２０束に構成し各束６Ａ、６Ｂに後述するステッチ糸７で前記不織布５の片面に編み込んでなる。図５に示す矢視Ａ部位を拡大した図６で明らかとなる。ここでＬ１は幅方向所定間隔を、Ｌ２は長手方向所定間隔をそれぞれ意味する。このように構成したので補修・補強工事の施工性を高める。
【００３２】
ここで、本発明に適用する帯状の炭素繊維材６は高強度型もしくは中弾性型炭素繊維材であって実験によれば図７に示す本発明の帯状の炭素繊維材６における間隔（Ｌ１）および幅長（Ｌ４）の選定一覧に示すように各炭素繊維材６に於ける間隔等を変化しても各炭素繊維材６の目付量（ｇ／ｍ２）は一方向目付量（ｇ／ｍ２）で１１８（ｇ／ｍ２）の一定値を確保できることが分かる。ここで間隔は前述した幅方向所定間隔（Ｌ１）に相当し、同一符号Ｌ１とする。好ましくは炭素繊維材６の間隔（Ｌ１）が５０．８（ｍｍ）を中心長として２５．４（ｍｍ）〜１０１．６（ｍｍ）、及び好ましくは炭素繊維材６の幅長（Ｌ４）が ５０．８（ｍｍ）を中心長として２５．４（ｍｍ）〜１０１．６（ｍｍ）である。そして、前記炭素繊維素材６は引張弾性率（ＧＰａ）が２４０〜４５０で、引張強度が４．０〜７．０の範囲のものを適用する。炭素繊維素材６の引張試験方法はＪＩＳ Ｒ７９０６に準拠するものとする。
【００３３】
図５、図６に示すように炭素繊維材６を格子状に配置し、幅方向所定間隔Ｌ１と長手方向所定間隔Ｌ２で前記不織布５が表出する略矩形窓Ｂに於ける接着剤１１の透過性やコンクリート構造物のコンクリート片の剥落防止に関する押し抜き試験に於いて、荷重作用位置を炭素繊維材６の交叉部６ｃ、略矩形窓Ｂ、図１０に示す補強・補修シート８、８同士の重合せ部８ａとして各荷重と変位の関係を検証した。その結果、荷重作用位置ともにコンクリート構造物が１０ｍｍ以上の変位時にその荷重が１５００（Ｎ）以上となった。而してシートＮｏ１に示す第１製品と、シートＮｏ２に示す第２製品が略矩形窓Ｂでの接着剤１１の透過性やコンクリート構造物のコンクリート片の剥落防止を発揮し、本発明が所期する効果を示現できることが判明した。
【００３４】
ここで不織布５を構成する長繊維１本１本が接着剤１１との界面で付着切れを起こすと共に接着剤１１を含有し成形された不織布５がコンクリート構造物の界面で付着切れを起こし接着剤１１を含浸した不織布５がコンクリート構造物のひび割れの発生及び進展により発色（白濁）する。そして本発明によれば不織布５の発色（白濁）現象によりコンクリート構造物の劣化進行状態を目視観察可能となる。
【００３５】
前記ステッチ糸７は不織布５を炭素繊維材６と一体化するための編み糸であり、ポリエステル糸、ガラス糸などが使用されるが、材質に制約されるものではない。該ステッチ糸７は、例えばポリエステル材料で構成され不織布５の少なくとも片面に上又は下から垂直方向にいわゆるタテ編みという方法で図４、図５に黒色の炭素繊維材６の第１及び第２群６ａ、６ｂの中に白色で示すように編込む。ここで編み機械（図示せず）により不織布５の片面に炭素繊維材６を編み込み、不織布５の両面から編み込んでもよい。そして図４に示すように補強・補修シート８が完成する。尚、ステッチ糸７の材質としては、ポリエステル糸に限らず、ポリエチレン糸やポリプロピレン糸等も使用可能であり、また、タテ編み方法に限らず、丸編み、ヨコ編み等も可能である。
【００３６】
叙上の構成からコンクリート構造物に使用する補強・補修シート８を製作することができる。そして、かかるコンクリート構造物に使用する補強・補修シート８を橋梁コンクリート床版１０等の表面に接着剤１１で貼着する。ここで本発明に適用するコンクリート構造物としては橋梁コンクリート床版、建築スラブ、トンネル、ボックスカルバートや水路等である。
【００３７】
次に本発明に係るに係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法に於ける補強・補修シート８の追加構成について説明する。
所定面積を有する補強・補修シート８はコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版１０の貼付面積に応じて図１０に示すようにこれに１枚毎に重合せた構成とする。つまり、該補強・補修シート８の１枚目の幅長Ｗ１と２枚目の幅長Ｗ２とを重合せる。この色彩糸９、９はステッチ糸７や不織布５又は炭素繊維材６の彩色とは識別可能としてあり、部分的に異種彩色でなる。そして該色彩糸９、９により該補強・補修シート８同士を重合せたときに重合せ部の長さＬ３を容易に確認できるという利点を備えるものである。
色彩糸９は、ポリエステル糸、天然繊維糸などがあるが、材質に制約されるものではなく、色についても、黒、白以外であれば、赤色、黄色などが考えられるが、色に制約されるものではない。また、ステッチ糸７の一部を色彩糸９としても良いし、ステッチ糸７とは別に色彩糸９を縫い又は編込みにより設けても良い。またステッチ糸７の一部を色彩糸としてもよいしステッチ糸７とは別に色彩糸９を縫い又は編込みにより設けても良い。
【００３８】
次に本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法について図９に基づきを説明する。図９はコンクリート構造物として例えば橋梁コンクリート床版１０に本発明に係る補強・補修シートを貼着した状態を示す垂直断面図である。
【００３９】
先ず、コンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａを下地処理する。下地処理の方法としては橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａつまり被着面を研削機によりサンダー処理する。このことから該橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａとこれに付着する接着剤１１の付着強度を向上させることができる。そして、該橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａを素地調整した後エポキシ樹脂系の含浸型プライマーを塗布する。ここで含浸型プライマーは硬化剤として無色透明液でなる脂環式ポリアミン＋脂肪族ポリアミンとを主剤として無色透明液のエポキシ樹脂で構成される。次にエポキシ樹脂系の含浸型プライマーを塗布した後に前記接着剤１１を塗布する。
【００４０】
ここで接着剤１１は例えば変性脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂又は脂環式ポリアミン＋脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂で構成され半透明又は透明でなる。橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａへの使用量（ｋｇ／ｍ２）は例えば０．８（ｋｇ／ｍ２）となる。そしてステッチ糸７で不織布５に編込まれた炭素繊維材６でなる補強・補修シート８の表面に例えばシリコーン系樹脂塗料でなる上塗材を塗布する。上述した工程を経ることによりコンクリート構造物つまり橋梁コンクリート床版１０の補強・補修工法が完成する。
【００４１】
該本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法によれば特に炭素繊維材６が縦方向及び横方向の２方向に配置しているので該補強・補修シート８のコンクリート構造物への貼付け作業が１回で完了し及びその接着剤１１の含浸作業も１回で完了するのでコンクリート構造物の施工性が極めて高く補修・補強後の仕上げが美麗になるという特徴を備える。
【００４２】
次に上述した本発明に係る橋梁コンクリート床版１０の補強・補修工法を使用して実際に補修・補強する場合について図１１及び図１２に基づきコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版１０のひび割れ特性区分やコンクリート構造物のとしての橋梁コンクリート床版１０の補強・補修工法の適用時期等について説明する。
【００４３】
図１１は森北出版株式会社発行の題名「道路橋床版 設計・施工と維持管理」（松井繁之編著）による橋梁コンクリート床版１０のひび割れ特性区分を示す図であって、新設から長年月経過後に当該コンクリート構造物すなわち橋梁コンクリート床版１０が劣化する場合を考察した図である。劣化ランクすなわち損傷度判定区分としては図１４に示すように大概して新設時の健全な状態（０）から潜伏期（１）、進展期（２）、加速期（３）及び劣化期（４）の５段階に区分される。
【００４４】
そして、橋梁コンクリート床版１０のひび割れ状態を確定する因子としては第１に平均ひび割れ間隔（Ｉ）、第２にひび割れ密度（Ｄ）、第３にひび割れ幅（Ｗ）、第４にひび割れパターンである。つまり損傷度判定区分が新設時の健全な状態であれば、上述した因子はそれぞれＩ≧１．０ｍ、Ｄ≦１ｍ／ｍ２、ヘアークラック、一方向ひび割れとなり、橋梁コンクリート床版の表面状態は一般に良好であると判断される。次いで、損傷度判定区分が健全な状態（０）から時間を経れば潜伏期（１）となり、上述した因子はそれぞれＩ＝０．６〜１．０ｍ、Ｄ＝１〜３ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ≦０．１ｍｍ、一方向又は二方向ひび割れとなり、この時点でひび割れの視認性があり橋梁コンクリート床版１０の表面状態は一般に良好であると判断される。
【００４５】
ここで図１２、図１３に示すように不織布５を構成する長繊維５ａ１本１本が接着剤１１との界面１１ａつまり接着剤１１の界面で付着切れを起こすと共に接着剤１１を含有し成形された不織布５が橋梁コンクリート床版の界面で付着切れを起こし接着剤１１を含浸した不織布５が橋梁コンクリート床版１０のひび割れ１０ｂの発生及び進展により発色（白濁）５ｂする。そして本発明によれば不織布５の発色（白濁）現象によりコンクリート構造物つまり橋梁コンクリート床版１０の劣化進行状態を目視観察可能となる。
【００４６】
さらに、前記潜伏期（１）から時間を経れば進展期（２）に入り上述した因子はそれぞれＩ＝０．４〜０．６ｍ、Ｄ＝３〜５ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ＝０．１〜０．２ｍｍ、二方向のひび割れとなる。この時点でコンクリート構造物の表面は水漏れや遊離石灰滲出現象を呈する。
【００４７】
次に進展期（２）から時間を経れば加速期（３）に入る。上述した因子はそれぞれＩ＝０．２〜０．４ｍ、Ｄ＝５〜７ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ＝０．２ｍｍ、格子状のひび割れとなり、橋梁コンクリート床版１０の表面は進展期（２）に加えて亀甲状ひび割れ現象を呈する。
【００４８】
最後に加速期（３）から時間を経れば劣化期（４）となり上述した因子はそれぞれＩ≦０．２、Ｄ≧７ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ≧０．２ｍｍ、格子状のひび割れは加速期（３）に加えて橋梁コンクリート床版１０の舗装の陥没や欠落現象を呈し、該橋梁コンクリート床版１０の寿命が終わる。
【００４９】
そして本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法を適用する場合は図１４に示すように橋梁コンクリート床版１０に於ける損傷度判定区分が健全な状態（０）から進展期（２）まで適時に採用・施工する。そして加速期（３）及び劣化期（４）では他工法例えば鋼板接着工法や上面増厚工法又は床版打替工法を採用して該橋梁コンクリート床版１０の補修・補強を行なう。かくして本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法によればこれを採用しない場合、つまり無補強のときに比較し、該橋梁コンクリート床版１０の耐用期間を増大することができる。
【００５０】
図１５は供試体としてコンクリート構造物である鉄筋コンクリート床版についての耐荷特性を示している。
そして予め静的載荷試験を行ないひび割れを導入した鉄筋コンクリート床版の供試体に本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法を適用した場合を示している。そこでコンクリート構造物１０としての鉄筋コンクリート床版の供試体（幅２８００×長さ３５００ｍｍ×高さ１６０、主桁端部：２１０ｍｍ）に本発明に係る補強・補修シート８を炭素繊維材６の目付量が１１８（ｇ／ｍ２）のもの（図８における製品２）を２層貼着した後に再度静的載荷試験を行なった結果、図１５に示すように１７％程度の耐力向上が確認できた。尚、図１５に於いて載荷荷重（ｋＮ）は下側鉄筋の歪（×１０−６）が許容引張応力度に達する７００×１０−６までとした。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法は、三面水路や水路トンネル、地下構造物、下水処理施設又は薬液貯留槽等各種の水利構造物等でなるコンクリート構造物の表面に適用する。
【符号の説明】
【００５２】
５ 不織布
５ａ 不織布の長繊維
５ｂ 不織布の発色（白濁）
６ 炭素繊維材
６ａ 炭素繊維材の第１群
６ｂ 炭素繊維材の第２群
６ｃ 炭素繊維材の交叉部
６Ａ 炭素繊維材の束
６Ｂ 炭素繊維材の束
７ ステッチ糸
８ 補強・補修シート
８ａ 補強・補修シートの重合せ部
９ 色彩糸
１０ コンクリート構造物（橋梁コンクリート床版）
１０ａ コンクリート構造物（橋梁コンクリート床版）の表面
１０ｂ コンクリート構造物（橋梁コンクリート床版）のひび割れ
１１ 接着剤
１１ａ 接着剤との界面
Ｂ 略矩形窓
Ｌ１ 炭素繊維材の幅方向所定間隔（炭素繊維材の間隔）
Ｌ２ 炭素繊維材の長手方向所定間隔
Ｌ３ 補強・補修シートの重合せ部の長さ
Ｌ４ 炭素繊維材の幅長
Ｗ１ 補強・補修シートの幅長
Ｗ２ 補強・補修シートの幅長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予めコンクリート構造物に於けるひび割れの発生を抑制し、引き続き施工後もひび割れの発生及び劣化状況を目視により観察してコンクリート構造物の耐久性を確保し、その管理を目的としたコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種、コンクリート構造物を補強する連続繊維シート及び道路床版の補強方法の例としては図１６に示す特開２００５−２９９５３号公開特許公報に開示した技術がある。これについて説明すれば、道路床版１の下面に、連続補強繊維２を格子状に配置し、それに樹脂を含浸して帯状連続繊維シート３の格子構造体４を構成するとともに接着する。形状寸法の一例として幅２５ｃｍの帯状連続繊維シート３が間隔１０ｃｍにて格子状に配置されており、帯状連続繊維シート３自体を繋ぐ場合には、重ね継手ラップ長１０ｃｍで繋ぎ合わせてある。このような帯状連続繊維シート３の格子構造体４を道路床版１に接着するに際して、道路床版１の単位幅当たりの引張剛性が４５〜７５ｋＮ／ｍｍとなるように構成する。
【０００３】
連続補強繊維２は炭素繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維、ガラス繊維を適用し、特に、炭素繊維、アラミド繊維を使用する。帯状連続繊維シート３を構成するために連続補強繊維２に含浸する樹脂は、エポキシ樹脂、メチルメタクリレート樹脂、ビニルエステル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂を適用し、特にエポキシ樹脂を使用する場合がある。
【０００４】
帯状連続繊維シート３は各々１層ずつ、道路床版１の主筋方向すなわち長手方向および配力筋方向すなわち長手方向と直交する方向に各々接着する。そして、下地である道路床版１の下面のケレンを行なう。このとき、施工範囲の割付け、墨出しや、洗浄、乾燥、さらには劣化層を除去し研磨を行なう。その下地にプライマーを塗布し、格子部の墨出しマスキングを行ない、プライマーを調製してそれを刷毛塗りで塗布し、硬化させる。また、不陸修正を行ない、凸部の削り取りやハンチ入隅の平滑化をして凹部のエポキシパテ埋めを行なう。この上に、１層目帯状連続繊維シート３を貼り付ける。具体的手順は、１層目墨出しマスキングを行い、樹脂を調製してローラー刷毛塗りすなわち下塗りを行った後、その上に１層目帯状連続繊維シート３を貼り付けてしごき含浸し脱泡を行ない、その上にさらにローラー刷毛塗りすなわち上塗りを行った後しごき含浸し脱泡を行ない、１層目マスキングを除去する。さらに、２層目帯状連続繊維シート３を貼り付ける。具体的手順は、２層目墨出しマスキングを行ない、樹脂を調製してローラー刷毛塗りすなわち下塗りを行なった後、その上に帯状連続繊維シート３を貼り付けてしごき含浸し脱泡を行ない、その上にローラー刷毛塗りすなわち上塗りを行った後、しごき含浸し脱泡を行ない、２層目マスキングを除去する。そして１層目帯状連続繊維シート３及び２層目帯状連続繊維シート３を格子状に接着した後に養生する道路床版１の補強方法に係る技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９９５３号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術は叙上した構成であるので次の課題が存在した。すなわち、先ずコンクリート構造物の補修のための施工期間が大幅に長期となりそれに伴う施工費用が甚大となるうえに詳細な墨出し作業が必要となった。またコンクリート構造物の表面にプライマーを塗布するとき、格子状の開口部（窓部）を避けて塗布しなければならないので処理方法が面倒であった。夏期に於けるコンクリート構造物の補修作業は一方向に帯状連続繊維シートを貼着し少なくとも１日樹脂養生してから、他方向に帯状連続繊維シートを貼着しなければならないので補修作業工程が複雑であるという問題点があった。
【０００７】
次にコンクリート構造物の補修・施工に於いて品質上の問題点を有した。すなわち、帯状連続繊維シートをコンクリート構造物の表面に含浸接着する場合、ローラー等でしごき脱泡作業を繰返すことが必要であり、接着剤を均一に含浸させることは容易ではないという問題点があった。また、コンクリート構造物のひび割れ発生状態を遠方からの目視観察することが容易ではなくコンクリート構造物のひび割れを至近距離のみでしか目視することができないという問題点があった。さらに、所定区画及び所定長を有する帯状連続繊維シートの重ね継手部分がコンクリート構造物の補修施工後に該重ね継手部分の有無や部位を外部から判断することが困難であるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法は、コンクリート構造物に於けるひび割れの発生及びひび割れ部分に於けるコンクリート片の落下を抑制し、引き続き施工後もひび割れの発生及び劣化状況を目視により観察するものであってコンクリート構造物の耐久性を確保し、その管理を目的として発明したものであり次の構成から成立する。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、コンクリート構造物の表面に貼着するものであって、所定の面積を有した不織布と、該不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置され、ステッチ糸で編込まれた帯状の炭素繊維材とでなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記不織布の目付量（ｇ／ｍ２）は１０ないし５０（ｇ／ｍ２）でなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記炭素繊維材に於ける幅方向所定間隔（Ｌ１）及び長手方向所定間隔（Ｌ２）は２５（ｍｍ）ないし１００（ｍｍ）であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記補強・補修シートの長手方向には部分的に色彩糸を使用することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、
コンクリート構造物の表面を下地処理した後に所定の面積を有した不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置された帯状の炭素繊維材をステッチ糸で編込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを透明又は半透明の接着剤でコンクリート構造物に貼着し、前記所定間隔の部位から該コンクリート構造物の劣化度合を目視観察可能としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記ステッチ糸は前記不織布及び前記炭素繊維材を一体化させるもので、部分的に色彩糸を使用し、該補強・補修シート間の重合せ部および該補強・補修シートの種類を判別可能としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートの表面にアクリルシリコーン系樹脂塗料、シリコーン系樹脂塗料やアクリルゴム系塗料からなる群の中から選ばれる１種の塗料を上塗りしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が潜伏期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明によれば、コンクリート構造物の補強・補修工法であり、請求項５記載の発明に於いて前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が進展期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法は叙上した構成、作用を有するので、次の効果がある。
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、コンクリート構造物の表面に貼着するものであって、所定の面積を有した不織布と、該不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置され、ステッチ糸で編込まれた帯状の炭素繊維材とでなることを特徴とするコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので特に炭素繊維材が縦方向及び横方向の２方向に配置しているので該補強・補修シートのコンクリート構造物への貼付け作業が１回で完了し及びその接着剤の含浸作業も１回で完了するのでコンクリート構造物の施工性が極めて高く補修・補強後の仕上げが美麗になる補強・補修シートを提供できると共に施工の期間の短縮による施工費用の縮減することが可能である補強・補修シートを提供できるという効果がある。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、前記不織布の目付量（ｇ／ｍ２）は１０ないし５０（ｇ／ｍ２）でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので請求項１に記載の発明の効果に加えて不織布は本発明が所期する効果を示現できる補強・補修シートを提供できるという効果がある。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、コンクリート構造物に使用する補強・補修シートであり請求項１記載の発明に於いて前記炭素繊維材に於ける幅方向所定間隔（Ｌ１）及び長手方向所定間隔（Ｌ２）は２５（ｍｍ）ないし１００（ｍｍ）でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、炭素繊維材を格子状に配置し、前記幅方向所定間隔Ｌ１と前記長手方向所定間隔Ｌ２で前記不織布が表出するいわゆる略矩形窓を形成し、コンクリート構造物のひび割れ状態を目視観察することができ、接着剤を含浸した不織布がコンクリート構造物のひび割れの発生及び進展により発色（白濁）するので、該不織布の発色（白濁）現象によりコンクリート構造物の劣化進行状態を目視観察可能となるという効果がある。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、前記補強・補修シートの長手方向には部分的に色彩糸を編み込んでなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを提供する。
このような構成としたので、補修・補強シート同士の重合せ部の長さを容易に確認できる効果がある。炭素繊維材の繊維束の種類や目付量（ｇ／ｍ２）に合わせて糸の色を変えることにより、補修・補強シートを使用するときに、炭素繊維材の繊維束の種類や目付量（ｇ／ｍ２）が判明できるという効果がある。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、コンクリート構造物の表面を下地処理した後に所定の面積を有した不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置された帯状の炭素繊維材をステッチ糸で編込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを透明又は半透明の接着剤でコンクリート構造物に貼着し、前記所定間隔の部位から該コンクリート構造物の劣化度合を目視観察可能としたコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、接着剤は例えば変性脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂又は脂環式ポリアミン＋脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂で構成され半透明性又は透明性を有するので、コンクリート構造物の界面で付着切れを起こし接着剤を含浸した不織布の発色（白濁）現象が目視観察可能となるという効果がある。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、前記ステッチ糸は前記不織布及び前記炭素繊維材を一体化させるもので、部分的に色彩糸を使用し、該補強・補修シート間の重合せ部および該補強・補修シートの種類を判別可能としたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、補強・補修シート同士の重合せ部の長さを容易に確認できる効果がある。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートの表面にアクリルシリコーン系樹脂塗料、シリコーン系樹脂塗料やアクリルゴム系塗料からなる群の中から選ばれる１種の塗料を上塗りしたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、耐候性を向上させる工法を提供するという効果がある。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が潜伏期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、本工法を潜伏期に適用したのでひび割れ発生の抑制によりコンクリート構造物の長寿命化を図ると共にひび割れ部分に於けるコンクリート片の落下を防止するという効果がある。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が進展期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法を提供する。
このような構成としたので、請求項５に記載の発明の効果に加えて、本工法を進展期に適用したので耐荷力の向上とコンクリート構造物の長寿命化を図ると共にひび割れ部分に於けるコンクリート片の落下を防止するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、不織布の外観形状を示す平面図である。
【図２】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを採用するための不織布、炭素繊維材及びステッチ糸に於ける目付量（ｇ／ｍ２）の選定一覧を示す図である。
【図３】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態であって、不織布に於ける目付量（ｇ／ｍ２）の選定評価を示す図である。
【図４】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、炭素繊維材の外観形状を示す平面図である。
【図５】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、ステッチ糸で前記不織布に前記炭素繊維素材を編み込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの外観形状を示す平面図である。
【図６】本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シートの実施の形態を示す図面であって、図５に示す補強・補修シートのＡ部分の拡大平面図である。
【図７】本発明に係る補強・補修シートに適用する炭素繊維材、不織布及びステッチ糸の選定一覧を示す図である。
【図８】本発明に係る補強・補修シートに適用する炭素繊維材の選定評価を示す図である。
【図９】本発明に係る補強・補修シートをコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版に貼着した状態を示す垂直断面図である。
【図１０】本発明に係る補強・補修シートの工法に於いて当該本発明に係る補強・補修シートを重ね合せた状態を示す平面図である。
【図１１】本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法に関して橋梁コンクリート床版のひび割れ特性区分を示す図である。
【図１２】本発明に係る補強・補修シートをコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版に貼着した状態を示す垂直断面図であって、不織布が橋梁コンクリート床版の界面で付着切れを起こし接着剤を含浸した不織布が橋梁コンクリート床版のひび割れの発生及び進展により発色（白濁）する状態を示す図である。
【図１３】図１２の矢印Ｃ−Ｃから見た平面図である。
【図１４】本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法に於いて橋梁コンクリート床版に適用する時期を示す図である。
【図１５】予め静的載荷試験によりひび割れを導入した鉄筋コンクリート床版の供試体に、本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法を適用した場合の耐荷特性を示す図である。
【図１６】従来の技術に於けるコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法の例を示す図面であって、斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及び橋梁床版の補強・補修工法に於ける実施の形態を説明する。
【００３０】
図1に示す５は不織布であって、例えばポリエステル繊維材で構成され所定の面積を備えている。該不織布５はポリエステル繊維材と、ポリエチレン材料とを混合した材料やポリエチレン材料、ポリプロピレン等の材料でも構成される。使用する不織布の種類としては、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布、メルトブロー不織布、サーマルボンド不織布などがあり、好ましくは、スパンボンド不織布である。該不織布５の目付量（ｇ／ｍ２）は実験によれば図２に示すように１０〜５０（ｇ／ｍ２）の範囲のものが適用され、図３に示す不織布に於ける目付量（ｇ／ｍ２）選定評価から明らかなようにシートＮｏ１に示す第１製品ないしシートＮｏ４に示す第４製品ともに含浸性及び透過性に優れていることが判明した。シートＮｏ５に示す第５製品ないしシートＮｏ６に示す第６製品もそれに次いで適用範囲とされる、しかし目付量が５０（ｇ／ｍ２）を越えると含浸性や透過性が悪くなり、本発明の適用外となる。好ましい目付量の範囲は、ひび割れの視認性に好ましくかつ優れる目付量（ｇ／ｍ２）は１０〜３０（ｇ／ｍ２）である。尚、目付量（ｇ／ｍ２）が１０（ｇ／ｍ２）未満の不織布５については、不織布５自体の製造が困難となる。当該不織布５はシートＮｏ１ないしシートＮｏ６に係るものはいずれも本発明が所期する効果が示現できた。尚、不織布５はいずれもスパンボンド不織布で構成する。
【００３１】
次に本発明に適用する帯状の炭素繊維材について説明する。図４に示すように帯状の炭素繊維材６は長手方向に配置された第１群６ａと幅方向に配置された第２群６ｂで構成され、いわゆる格子状に配置してある。そして図５に示すように該第１群６ａ及び第２群６ｂはいずれも多数本を一つの束６Ａ、６Ｂにして、この各束６Ａ、６Ｂが４束ないし２０束に構成し各束６Ａ、６Ｂに後述するステッチ糸７で前記不織布５の片面に編み込んでなる。図５に示す矢視Ａ部位を拡大した図６で明らかとなる。ここでＬ１は幅方向所定間隔を、Ｌ２は長手方向所定間隔をそれぞれ意味する。このように構成したので補修・補強工事の施工性を高める。
【００３２】
ここで、本発明に適用する帯状の炭素繊維材６は高強度型もしくは中弾性型炭素繊維材であって実験によれば図７に示す本発明の帯状の炭素繊維材６における間隔（Ｌ１）および幅長（Ｌ４）の選定一覧に示すように各炭素繊維材６に於ける間隔等を変化しても各炭素繊維材６の目付量（ｇ／ｍ２）は一方向目付量（ｇ／ｍ２）で１１８（ｇ／ｍ２）の一定値を確保できることが分かる。ここで間隔は前述した幅方向所定間隔（Ｌ１）に相当し、同一符号Ｌ１とする。好ましくは炭素繊維材６の間隔（Ｌ１）が５０．８（ｍｍ）を中心長として２５．４（ｍｍ）〜１０１．６（ｍｍ）、及び好ましくは炭素繊維材６の幅長（Ｌ４）が ５０．８（ｍｍ）を中心長として２５．４（ｍｍ）〜１０１．６（ｍｍ）である。そして、前記炭素繊維素材６は引張弾性率（ＧＰａ）が２４０〜４５０で、引張強度が４．０〜７．０の範囲のものを適用する。炭素繊維素材６の引張試験方法はＪＩＳ Ｒ７９０６に準拠するものとする。
【００３３】
図５、図６に示すように炭素繊維材６を格子状に配置し、幅方向所定間隔Ｌ１と長手方向所定間隔Ｌ２で前記不織布５が表出する略矩形窓Ｂに於ける接着剤１１の透過性やコンクリート構造物のコンクリート片の剥落防止に関する押し抜き試験に於いて、荷重作用位置を炭素繊維材６の交叉部６ｃ、略矩形窓Ｂ、図１０に示す補強・補修シート８、８同士の重合せ部８ａとして各荷重と変位の関係を検証した。その結果、荷重作用位置ともにコンクリート構造物が１０ｍｍ以上の変位時にその荷重が１５００（Ｎ）以上となった。而してシートＮｏ１に示す第１製品と、シートＮｏ２に示す第２製品が略矩形窓Ｂでの接着剤１１の透過性やコンクリート構造物のコンクリート片の剥落防止を発揮し、本発明が所期する効果を示現できることが判明した。
【００３４】
ここで不織布５を構成する長繊維１本１本が接着剤１１との界面で付着切れを起こすと共に接着剤１１を含有し成形された不織布５がコンクリート構造物の界面で付着切れを起こし接着剤１１を含浸した不織布５がコンクリート構造物のひび割れの発生及び進展により発色（白濁）する。そして本発明によれば不織布５の発色（白濁）現象によりコンクリート構造物の劣化進行状態を目視観察可能となる。
【００３５】
前記ステッチ糸７は不織布５を炭素繊維材６と一体化するための編み糸であり、ポリエステル糸、ガラス糸などが使用されるが、材質に制約されるものではない。該ステッチ糸７は、例えばポリエステル材料で構成され不織布５の少なくとも片面に上又は下から垂直方向にいわゆるタテ編みという方法で図４、図５に黒色の炭素繊維材６の第１及び第２群６ａ、６ｂの中に白色で示すように編込む。ここで編み機械（図示せず）により不織布５の片面に炭素繊維材６を編み込み、不織布５の両面から編み込んでもよい。そして図４に示すように補強・補修シート８が完成する。尚、ステッチ糸７の材質としては、ポリエステル糸に限らず、ポリエチレン糸やポリプロピレン糸等も使用可能であり、また、タテ編み方法に限らず、丸編み、ヨコ編み等も可能である。
【００３６】
叙上の構成からコンクリート構造物に使用する補強・補修シート８を製作することができる。そして、かかるコンクリート構造物に使用する補強・補修シート８を橋梁コンクリート床版１０等の表面に接着剤１１で貼着する。ここで本発明に適用するコンクリート構造物としては橋梁コンクリート床版、建築スラブ、トンネル、ボックスカルバートや水路等である。
【００３７】
次に本発明に係るに係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法に於ける補強・補修シート８の追加構成について説明する。
所定面積を有する補強・補修シート８はコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版１０の貼付面積に応じて図１０に示すようにこれに１枚毎に重合せた構成とする。つまり、該補強・補修シート８の１枚目の幅長Ｗ１と２枚目の幅長Ｗ２とを重合せる。この色彩糸９、９はステッチ糸７や不織布５又は炭素繊維材６の彩色とは識別可能としてあり、部分的に異種彩色でなる。そして該色彩糸９、９により該補強・補修シート８同士を重合せたときに重合せ部の長さＬ３を容易に確認できるという利点を備えるものである。
色彩糸９は、ポリエステル糸、天然繊維糸などがあるが、材質に制約されるものではなく、色についても、黒、白以外であれば、赤色、黄色などが考えられるが、色に制約されるものではない。また、ステッチ糸７の一部を色彩糸９としても良いし、ステッチ糸７とは別に色彩糸９を縫い又は編込みにより設けても良い。またステッチ糸７の一部を色彩糸としてもよいしステッチ糸７とは別に色彩糸９を縫い又は編込みにより設けても良い。
【００３８】
次に本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法について図９に基づきを説明する。図９はコンクリート構造物として例えば橋梁コンクリート床版１０に本発明に係る補強・補修シートを貼着した状態を示す垂直断面図である。
【００３９】
先ず、コンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａを下地処理する。下地処理の方法としては橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａつまり被着面を研削機によりサンダー処理する。このことから該橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａとこれに付着する接着剤１１の付着強度を向上させることができる。そして、該橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａを素地調整した後エポキシ樹脂系の含浸型プライマーを塗布する。ここで含浸型プライマーは硬化剤として無色透明液でなる脂環式ポリアミン＋脂肪族ポリアミンとを主剤として無色透明液のエポキシ樹脂で構成される。次にエポキシ樹脂系の含浸型プライマーを塗布した後に前記接着剤１１を塗布する。
【００４０】
ここで接着剤１１は例えば変性脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂又は脂環式ポリアミン＋脂肪族ポリアミン系の２液混合型エポキシ樹脂で構成され半透明又は透明でなる。橋梁コンクリート床版１０の表面１０ａへの使用量（ｋｇ／ｍ２）は例えば０．８（ｋｇ／ｍ２）となる。そしてステッチ糸７で不織布５に編込まれた炭素繊維材６でなる補強・補修シート８の表面に例えばシリコーン系樹脂塗料でなる上塗材を塗布する。上述した工程を経ることによりコンクリート構造物つまり橋梁コンクリート床版１０の補強・補修工法が完成する。
【００４１】
該本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法によれば特に炭素繊維材６が縦方向及び横方向の２方向に配置しているので該補強・補修シート８のコンクリート構造物への貼付け作業が１回で完了し及びその接着剤１１の含浸作業も１回で完了するのでコンクリート構造物の施工性が極めて高く補修・補強後の仕上げが美麗になるという特徴を備える。
【００４２】
次に上述した本発明に係る橋梁コンクリート床版１０の補強・補修工法を使用して実際に補修・補強する場合について図１１及び図１２に基づきコンクリート構造物としての橋梁コンクリート床版１０のひび割れ特性区分やコンクリート構造物のとしての橋梁コンクリート床版１０の補強・補修工法の適用時期等について説明する。
【００４３】
図１１は森北出版株式会社発行の題名「道路橋床版 設計・施工と維持管理」（松井繁之編著）による橋梁コンクリート床版１０のひび割れ特性区分を示す図であって、新設から長年月経過後に当該コンクリート構造物すなわち橋梁コンクリート床版１０が劣化する場合を考察した図である。劣化ランクすなわち損傷度判定区分としては図１４に示すように大概して新設時の健全な状態（０）から潜伏期（１）、進展期（２）、加速期（３）及び劣化期（４）の５段階に区分される。
【００４４】
そして、橋梁コンクリート床版１０のひび割れ状態を確定する因子としては第１に平均ひび割れ間隔（Ｉ）、第２にひび割れ密度（Ｄ）、第３にひび割れ幅（Ｗ）、第４にひび割れパターンである。つまり損傷度判定区分が新設時の健全な状態であれば、上述した因子はそれぞれＩ≧１．０ｍ、Ｄ≦１ｍ／ｍ２、ヘアークラック、一方向ひび割れとなり、橋梁コンクリート床版の表面状態は一般に良好であると判断される。次いで、損傷度判定区分が健全な状態（０）から時間を経れば潜伏期（１）となり、上述した因子はそれぞれＩ＝０．６〜１．０ｍ、Ｄ＝１〜３ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ≦０．１ｍｍ、一方向又は二方向ひび割れとなり、この時点でひび割れの視認性があり橋梁コンクリート床版１０の表面状態は一般に良好であると判断される。
【００４５】
ここで図１２、図１３に示すように不織布５を構成する長繊維５ａ１本１本が接着剤１１との界面１１ａつまり接着剤１１の界面で付着切れを起こすと共に接着剤１１を含有し成形された不織布５が橋梁コンクリート床版の界面で付着切れを起こし接着剤１１を含浸した不織布５が橋梁コンクリート床版１０のひび割れ１０ｂの発生及び進展により発色（白濁）５ｂする。そして本発明によれば不織布５の発色（白濁）現象によりコンクリート構造物つまり橋梁コンクリート床版１０の劣化進行状態を目視観察可能となる。
【００４６】
さらに、前記潜伏期（１）から時間を経れば進展期（２）に入り上述した因子はそれぞれＩ＝０．４〜０．６ｍ、Ｄ＝３〜５ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ＝０．１〜０．２ｍｍ、二方向のひび割れとなる。この時点でコンクリート構造物の表面は水漏れや遊離石灰滲出現象を呈する。
【００４７】
次に進展期（２）から時間を経れば加速期（３）に入る。上述した因子はそれぞれＩ＝０．２〜０．４ｍ、Ｄ＝５〜７ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ＝０．２ｍｍ、格子状のひび割れとなり、橋梁コンクリート床版１０の表面は進展期（２）に加えて亀甲状ひび割れ現象を呈する。
【００４８】
最後に加速期（３）から時間を経れば劣化期（４）となり上述した因子はそれぞれＩ≦０．２、Ｄ≧７ｍ／ｍ２、主なひび割れがＷ≧０．２ｍｍ、格子状のひび割れは加速期（３）に加えて橋梁コンクリート床版１０の舗装の陥没や欠落現象を呈し、該橋梁コンクリート床版１０の寿命が終わる。
【００４９】
そして本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法を適用する場合は図１４に示すように橋梁コンクリート床版１０に於ける損傷度判定区分が健全な状態（０）から進展期（２）まで適時に採用・施工する。そして加速期（３）及び劣化期（４）では他工法例えば鋼板接着工法や上面増厚工法又は床版打替工法を採用して該橋梁コンクリート床版１０の補修・補強を行なう。かくして本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法によればこれを採用しない場合、つまり無補強のときに比較し、該橋梁コンクリート床版１０の耐用期間を増大することができる。
【００５０】
図１５は供試体としてコンクリート構造物である鉄筋コンクリート床版についての耐荷特性を示している。
そして予め静的載荷試験を行ないひび割れを導入した鉄筋コンクリート床版の供試体に本発明に係るコンクリート構造物の補強・補修工法を適用した場合を示している。そこでコンクリート構造物１０としての鉄筋コンクリート床版の供試体（幅２８００×長さ３５００ｍｍ×高さ１６０、主桁端部：２１０ｍｍ）に本発明に係る補強・補修シート８を炭素繊維材６の目付量が１１８（ｇ／ｍ２）のもの（図８における製品２）を２層貼着した後に再度静的載荷試験を行なった結果、図１５に示すように１７％程度の耐力向上が確認できた。尚、図１５に於いて載荷荷重（ｋＮ）は下側鉄筋の歪（×１０−６）が許容引張応力度に達する７００×１０−６までとした。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係るコンクリート構造物に使用する補強・補修シート及びコンクリート構造物の補強・補修工法は、三面水路や水路トンネル、地下構造物、下水処理施設又は薬液貯留槽等各種の水利構造物等でなるコンクリート構造物の表面に適用する。
【符号の説明】
【００５２】
５ 不織布
５ａ 不織布の長繊維
５ｂ 不織布の発色（白濁）
６ 炭素繊維材
６ａ 炭素繊維材の第１群
６ｂ 炭素繊維材の第２群
６ｃ 炭素繊維材の交叉部
６Ａ 炭素繊維材の束
６Ｂ 炭素繊維材の束
７ ステッチ糸
８ 補強・補修シート
８ａ 補強・補修シートの重合せ部
９ 色彩糸
１０ コンクリート構造物（橋梁コンクリート床版）
１０ａ コンクリート構造物（橋梁コンクリート床版）の表面
１０ｂ コンクリート構造物（橋梁コンクリート床版）のひび割れ
１１ 接着剤
１１ａ 接着剤との界面
Ｂ 略矩形窓
Ｌ１ 炭素繊維材の幅方向所定間隔（炭素繊維材の間隔）
Ｌ２ 炭素繊維材の長手方向所定間隔
Ｌ３ 補強・補修シートの重合せ部の長さ
Ｌ４ 炭素繊維材の幅長
Ｗ１ 補強・補修シートの幅長
Ｗ２ 補強・補修シートの幅長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の表面に貼着するものであって、所定の面積を有した不織布と、該不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置され、ステッチ糸で編込まれた帯状の炭素繊維材とでなることを特徴とするコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項２】
前記不織布の目付量（ｇ／ｍ２）は１０ないし５０（ｇ／ｍ２）でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項３】
前記炭素繊維材に於ける幅方向所定間隔（Ｌ１）及び長手方向所定間隔（Ｌ２）は２５（ｍｍ）ないし１００（ｍｍ）であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項４】
前記補強・補修シートの長手方向には部分的に色彩糸を使用することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項５】
コンクリート構造物の表面を下地処理した後に所定の面積を有した不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置された帯状の炭素繊維材をステッチ糸で編込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを透明又は半透明の接着剤でコンクリート構造物に貼着し、前記所定間隔の部位から該コンクリート構造物の劣化度合を目視観察可能としたことを特徴とするコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項６】
前記ステッチ糸は前記不織布及び前記炭素繊維材を一体化させるもので、部分的に色彩糸を使用し、該補強・補修シート間の重合せ部および該補強・補修シートの種類を判別可能としたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項７】
前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートの表面にアクリルシリコーン系樹脂塗料、シリコーン系樹脂塗料やアクリルゴム系塗料からなる群の中から選ばれる１種の塗料を上塗りしたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項８】
前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が潜伏期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項９】
前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が進展期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項１】
コンクリート構造物の表面に貼着するものであって、所定の面積を有した不織布と、該不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置され、ステッチ糸で編込まれた帯状の炭素繊維材とでなることを特徴とするコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項２】
前記不織布の目付量（ｇ／ｍ２）は１０ないし５０（ｇ／ｍ２）でなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項３】
前記炭素繊維材に於ける幅方向所定間隔（Ｌ１）及び長手方向所定間隔（Ｌ２）は２５（ｍｍ）ないし１００（ｍｍ）であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項４】
前記補強・補修シートの長手方向には部分的に色彩糸を使用することを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造物に使用する補強・補修シート。
【請求項５】
コンクリート構造物の表面を下地処理した後に所定の面積を有した不織布の少なくとも片面に長手方向及び幅方向の２方向に所定間隔を有して配置された帯状の炭素繊維材をステッチ糸で編込んだコンクリート構造物に使用する補強・補修シートを透明又は半透明の接着剤でコンクリート構造物に貼着し、前記所定間隔の部位から該コンクリート構造物の劣化度合を目視観察可能としたことを特徴とするコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項６】
前記ステッチ糸は前記不織布及び前記炭素繊維材を一体化させるもので、部分的に色彩糸を使用し、該補強・補修シート間の重合せ部および該補強・補修シートの種類を判別可能としたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項７】
前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートの表面にアクリルシリコーン系樹脂塗料、シリコーン系樹脂塗料やアクリルゴム系塗料からなる群の中から選ばれる１種の塗料を上塗りしたことを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項８】
前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が潜伏期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【請求項９】
前記コンクリート構造物が橋梁コンクリート床版であって、その損傷度判定区分が進展期に於いて前記コンクリート構造物に使用する補強・補修シートを貼着することを特徴とする請求項５記載のコンクリート構造物の補強・補修工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２６２３８（Ｐ２０１２−２６２３８Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６８７６８（Ｐ２０１０−１６８７６８）
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【出願人】（０００００１０９６）倉敷紡績株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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