定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法
【課題】定着部材として必要な強度を確保し、現場での作業を軽減するとともに、定着部材をコンクリート部材の孔の中に挿入した際に、強化繊維ストランドの直線性を維持し、かつ定着作業における定着部分の空洞の発生を抑制、又は空洞を塞ぐことができて、定着強度の低下が押さえられる定着部材および定着方法を提供すること。
【解決手段】コンクリート部材の補強に用いられる定着部材であって、該定着部材は強化繊維ストランドで形成されており、該強化繊維ストランドは中空状の芯材の長手方向に沿って芯材の回りに配置されていることを特徴とする定着部材。
【解決手段】コンクリート部材の補強に用いられる定着部材であって、該定着部材は強化繊維ストランドで形成されており、該強化繊維ストランドは中空状の芯材の長手方向に沿って芯材の回りに配置されていることを特徴とする定着部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物、または、鉄骨鉄筋コンクリート構造物に好適に用いられる定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法に関し、取り扱いが容易で、かつ、施工性が良い定着部材およびそれを用いた補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、柱、梁などのコンクリート構造物等の補強を行うため、炭素繊維等の強化繊維シートをコンクリート部材に貼り付ける工法が用いられていた。これは、柱等に加わる曲げ、せん断力に対する補強方法の一つで、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維よりなる補強シートを、柱等の全周に巻き付けて補強するものである。
【０００３】
しかし、柱の場合で説明すると、柱に壁が設けられている場合など、強化繊維シートで柱全周を巻き付けることができず、壁で強化繊維シートが途切れた状態で施工することになる。ところが、このような場合は十分な補強効果を得ることができないのはもちろん、地震力などで強化繊維シートの端部が剥がれる危険性がある。
【０００４】
そこで、柱に壁が一体化されているような場合でも、強化繊維シートを全周に巻き付けるのと同じ効果をもたらすように、壁に開けた孔に強化繊維ストランドを束ねた定着部材を挿入し、含浸接着樹脂で固定させるとともに、柱に巻き付けている強化繊維シートには、孔に定着していない側の強化繊維ストランドを扇状に広げて、含浸接着樹脂で接着するという定着部材および定着方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、強化繊維ストランドを束ねた定着部材は、施工現場で必要本数になるよう、強化繊維が巻かれている紙管から直接作業者が束ねていくため、誤って本数の数え間違いを起こし、補強するに必要な強化繊維本数に満たない場合が発生する可能性がある。また、強化繊維シートに扇状に広げた定着部材を貼る工程では定着部材を作業者自身が扇状に広げる必要があるものの、強化繊維ストランドの単繊維がばらけており、さらに強化繊維ストランドが不規則な状態で束ねられていることから、作業者が均等に扇状に広げることが困難である。
【０００６】
そこで、該方法よりさらに現場での施工性を良くするため、強化繊維ストランドを工場等で予め加工して取扱性を改善した定着部材も提案されている（特許文献２、３、４参照）。該公知文献によると、定着部材をコンクリートの孔に挿入する際は、コンクリートの孔の中と、定着部材の束ねられている部分を含浸接着樹脂等で塗布、および含浸した後、束ねられた部分の先端に剛性のある棒状物、例えば金属棒や針金のようなものを取り付け、該棒状物をコンクリートに開けられた孔の中に挿入することで、定着部材の束ねられた部分を挿入し、その後、棒状物を取り除いて定着作業が完了する。
【０００７】
しかしながら、該方法によると定着部材を設置後、棒状物を引き抜く必要があり、その際に、含浸接着樹脂の体積が減少し、空洞が出来やすくなる弊害がある。また、該空洞が発生しても、中を確認することが出来ない上、仮に空洞を発見し、空洞を除去しようとしても、それを抜く手段が難しい。また、棒状物を引き抜く際に強化繊維ストランドの直線性が損なわれたり、傷つける可能性があり、強度低下やばらつく原因になり、これらを解決する定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法が渇望されていた。
【特許文献１】特許第３９１８３１０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７２８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９３５９８号公報
【特許文献４】特開２００６−１２４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、定着部材として必要な強度を確保し、現場での作業を軽減するとともに、定着部材をコンクリートの孔の中に挿入した際に、強化繊維ストランドの直線性を維持し、かつ定着作業における定着部分の空洞の発生を抑制、又は空洞を塞ぐことができて、定着強度の低下が押さえられる定着部材およびそれを用いたコンクリート部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】
上記課題を解決するための本発明は、以下の構成からなる。すなわち本発明は
（１）コンクリート部材の補強に用いられる定着部材であって、該定着部材は強化繊維ストランドで形成されており、該強化繊維ストランドは中空状の芯材の長手方向に沿って芯材の回りに配置されていることを特徴とする定着部材。
【００１０】
（２）芯材の回りに配置された前記強化繊維ストランドの外側に、繊維がカバリングされている、（１）に記載の定着部材。
【００１１】
（３）前記強化繊維ストランドは、該強化繊維ストランドを構成する単繊維を拘束するための拘束糸が、前記強化繊維ストランドの表層にカバリングされたものである、（１）または（２）に記載の定着部材。
【００１２】
（４）前記中空状の芯材は、周方向に貫通孔が形成されている、（１）〜（３）のいずれかに記載の定着部材。
【００１３】
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の定着部材を用いたコンクリート部材の補強方法であって、該コンクリート部材に強化繊維シートを接着する工程と、前記コンクリート部材に定着部材取り付け孔を設ける工程と、該定着部材取り付け孔に前記定着部材を挿入する工程と、前記定着部材を構成する中空状の芯材の中空部に含浸接着樹脂を入れる工程と、該定着部材取り付け孔から外に出ている部分の強化繊維ストランドを扇状に広げる工程と、芯材を取り除く工程と、扇状に広げた強化繊維ストランドを含浸接着樹脂で含浸し、強化繊維シートに接着する工程よりなるコンクリート部材の補強方法、からなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法は、
（１）強化繊維ストランドが、芯材の長手方向に沿って周方向に配置されているため、コンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔）の中に定着部分を挿入する際に、強化繊維ストランドの直線性が保たれ、定着部材の強度が低下しにくい。
【００１５】
（２）強化繊維ストランドが、中空状の芯材の長手方向に沿って周方向に配置されているため、コンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔）の中に定着部分を挿入する際に、該芯材を強化繊維ストランド挿入棒とすることで、別に強化繊維ストランドを挿入するための棒状物を用意する必要がなく、また、それを定着部材に取り付けする工程を省略することができ、現場作業の煩雑さを解消することができる。
【００１６】
（３）強化繊維ストランドが中空状の芯材の長手方向に沿って周方向に配置されているため、該芯材を強化繊維ストランド挿入棒とすることで、芯材を抜く必要がないため、引き抜く際に生じやすい強化繊維ストランドの乱れを防止することができ、また、定着部分に棒状物を引き抜いた際に発生する空洞を形成することがない。また、定着部材をより確実にコンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔）に定着させるため、定着部分を挿入した後、中空部分から含浸接着剤を注入、充填させることが可能なので、空洞を追い出すとともに、確実に強化繊維ストランドに含浸接着樹脂を含浸させることができる、
（４）定着部材の基本構成が施工現場より前にできあがっているため、構成する強化繊維ストランドの本数が常に一定な上、施工現場で煩雑な束ね作業をすることがないため、現場で間違う危険性がなく、施工の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る定着部材、および当該定着部材の施工を行ってコンクリート部材を補強する方法を、さらに詳しく説明する。
【００１８】
図１は、本発明の定着部材の一実施態様であり、（ａ）は斜視の拡大図、（ｂ）は断面図を示す。
本実施態様は、定着部材１は、コンクリート部材の補強に用いられる強化繊維ストランド２で形成される定着部材１であって、該強化繊維ストランド２を中空状の芯材３の長手方向に沿って周方向に、均等に配置したものを示している。
【００１９】
定着部材１は、構成する強化繊維ストランド２を所定本数分、例えば２０〜３００本を一方向に引き揃えながら中空状の芯材の周囲に添って配置し、その後、多数の強化繊維ストランド２が芯材３から離れないように、強化繊維ストランド２の外側から繊維４でカバリングして形成されることが好ましい。なお、図１の実施態様は、強化繊維ストランドを中空状の芯材に沿って、一重に均等に配置、引き揃えたものである。
【００２０】
かかる定着部材１をコンクリート部材５に定着する時の実施態様を、図２に示す。強化繊維ストランド２を配置している中空状の芯材３を、コンクリートに開けられた孔、つまり、定着部材取り付け孔６の中に挿入し、前記強化繊維ストランド２を配置している中空状の芯材３を挿入した反対側の外側、つまり、コンクリート部材５から外に出ている前記強化繊維ストランド２の端部を、コンクリート部材５の付け根を中心に扇状に広げて、事前に貼り付けられている強化繊維シート１０（図８参照）の上に含浸接着樹脂で貼り付ける構成となる。
【００２１】
次に、図１を参照して定着部材１の構成について説明する。
【００２２】
本発明の特徴の一つは、上述のように、強化繊維ストランド２を中空状の芯材３の周方向に並行に配置した構成となっている点にある。強化繊維ストランド２の本来保有する引張強度を発現するために、強化繊維ストランド２を直線状に配置することで、各強化繊維ストランド２に引張荷重が均等に加わり、高い強度を発現する。また、あらかじめ芯材３に強化繊維ストランド２が配置されているので、現場でコンクリート部材の孔へ挿入する際の、挿入棒を設置するためのフックを形成したり、挿入棒を準備する手間が省ける上、該定着部材１をそのままコンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔６）に挿入した後、抜き取る必要がないので、抜き取り時に体積が減少し、含浸接着樹脂中に空洞が発生することが防止でき、定着部材１をコンクリート部材に確実に定着することが可能となるのである。
【００２３】
ここで、中空状の芯材３の材質、および、外側断面形状は、特に規定されるものではないが、材質としては、金属製、ポリエステル、ナイロン、ＦＲＰなど汎用のもので良いが、かかる中空状の芯材３に、定着部材１とコンクリート部材５を接着するために定着部材取り付け孔６に注入して用いられる含浸接着樹脂と同じ材質の材料を用いれば、該含浸接着樹脂との相性も良く、接着阻害の弊害を発生する頻度を抑えることができ、好ましい。なお、エポキシ樹脂が含浸接着樹脂として一般的に用いられることを考慮すると、かかる中空状の芯材３として、エポキシ樹脂製のもの、もしくは、エポキシ樹脂中に繊維を混合したＦＲＰ製のものが用いられることが、定着部材１とコンクリート部材５との接着性が良好となる、という点で好ましい。
【００２４】
また、中空状の芯材３の外側断面形状は、円形でも四角形でも良いが、孔を開けたコンクリート部材５中に注入される含浸接着樹脂との馴染み、つまり、含浸接着樹脂と中空状の芯材３の濡れ性を考えると、円形が良く、この円形の周囲に強化繊維ストランド２を配置すると、定着部材１としての強度バランスが良く、定着部材１を定着部材取り付け孔６の中に挿入する際も、突起する部分がないので、強化繊維ストランド２を痛めることもなく、挿入がスムーズになる。
【００２５】
また、もう一つの特徴として、芯材３は中空状となっていることで、強化繊維ストランド２をコンクリート部材５中に挿入した後に、芯材３の中空部から含浸接着樹脂を追加注入することができ、含浸接着樹脂が不足した場合の追加を、当該芯材３の中空部から供給することで、定着部材取り付け孔６の最下部から樹脂を充填することができるため、万が一、含浸接着樹脂と強化繊維ストランド２の界面や、強化繊維ストランド２とコンクリート部材５の界面に空洞などが存在しても、含浸接着樹脂を下から充填することで、空洞を外へ追いやることができ、非常に安定した定着強度を得ることが可能となった。該芯材３の中空部は芯材３の長手方向に連続的に存在すれば良く、突起物が無いことが好ましい。また、芯材３の中空部の断面形状も特に規定されるものではないが、該芯材３の外周断面形状と同じように円形断面にすることで、含浸接着樹脂の注入も容易に確実に行えるので良い。
【００２６】
なお、上記「円形」とは、幾何学上の定義では、ある定点から等距離の点の集合を指すが、本発明の目的を損なわない限り、一部に扁平している箇所や凸状になっている箇所があっても良く、その形状が、その形状に外接する円の面積の８０％以上の面積を有するものであれば、「円形」であるとして差し支えは無い。
【００２７】
強化繊維ストランド２の引張強度を損なうことなく、強化繊維ストランド２を中空状の芯材３に配置するには、中空状の芯材３の長手方向に沿って周方向に直線状に配置することが良い。本発明の一実施態様を示す図１には、円形断面を持つ中空状の芯材の長手方向に沿って、強化繊維ストランドを周方向に１巻き配置した例が図示されているが、配置方法はこれに限られるものではない。
【００２８】
強化繊維ストランド２を中空状の芯材３に配置するに際し、他の好ましい配置形態を示す図を、図３〜図６に示す。強化繊維ストランド２の本数は、コンクリート部材５を補強する際に設計して決めた必要本数を配置すれば良く、必要本数に対して、芯材３の周囲に、強化繊維ストランドが並ぶように配置すると良い。
【００２９】
図３には中空状の芯材３に対し、同心円状に配置した実施態様を示すが、図示したように２重に限られるものではなく、必要本数に応じて３重巻き、４重巻きでも良い。
【００３０】
また、図４は中空状の芯材に対し、強化繊維ストランド２を、偏りを持って配置した実施態様であり、該定着部材１をコンクリート部材に開けられた定着部材取り付け孔６に挿入した後、外側に出ている強化繊維ストランド２を扇状に広げて、強化繊維シート１０（図８参照）に接着する場合、効率的に扇状に広げることが可能となる態様の一例である。
【００３１】
図５は中空状の芯材３に対し、８の字のように配置した実施態様であり、該定着部材１をコンクリート部材に開けられた定着部材取り付け孔６に挿入した後、外側に出ている強化繊維ストランド２を広げることで、広げた面を見たとき、８の字状に広げて施工するような実施態様の一例である。
【００３２】
図６は強化繊維ストランド２を一方向に配した一方向織物を、芯材３の周囲に螺旋状に配置した実施態様であり、該定着部材１をコンクリート部材に開けられた定着部材取り付け孔６に挿入した後、外側に出ている強化繊維ストランド２の一方向織物を扇状に広げる際、すでに強化繊維ストランド２同士が緯糸で結合されていることから、強化繊維ストランド２を均等な配置で広げることができる。
【００３３】
上記図３〜６で示した実施態様において、好ましい特徴の一つとして挙げられるのは、強化繊維ストランド２が中空状の芯材３の長手方向の周囲に直線的に配置されていることであり、この結果、定着部材１としての引張強度が損なわれることが無く、コンクリート部材に定着が可能となるので、施工方法や強化繊維ストランドの必要本数によって、強化繊維ストランド２の配置を自由に設定することができる。
【００３４】
強化繊維ストランド２とは、多数の連続した強化繊維の単繊維をおよそ数百から数万本集めた集合体、いわゆるマルチフィラメントであって、強化繊維の材質により通常手に入れることが可能なフィラメント数で良い。例えば、強化繊維の代表格である炭素繊維の場合、通常、フィラメント数は１２０００本から４８０００本の範囲にある。また、炭素繊維の単繊維には集束性を向上させるためエポキシ樹脂系のサイジング剤が通常は１重量％前後付与されているが、炭素繊維ストランドへの含浸接着樹脂の含浸性を考えると０．２重量％前後が良い。前記は、例えば炭素繊維の場合を説明したが、その他の材質の強化繊維に関しては、これに限定されない。
【００３５】
また通常、強化繊維ストランド２の材質としては、炭素繊維の他に、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ガラス繊維、金属繊維、玄武岩繊維などが一般的であり、これらを単独又は２種類以上組み合わせて用いることができる。該定着部材１でコンクリート構造物を補強するという観点でみれば、引張強度が高く、ヤング係数が高い繊維が好ましい。この特性を満足し、かつ、コンクリート構造物の補強での実績を考えると、炭素繊維を好ましく使用できる。炭素繊維は、単繊維径が５〜８μｍ程度のフィラメントが５，０００〜５０，０００本集束したマルチフィラメント糸であり、好ましくは１２０００本から２４０００本集束したマルチフィラメントが好適に用いることができる。また、引張強度は２，０００〜７，０００ＭＰａであり、好ましくは３，０００ＭＰａ以上が好適に用いられる。引張弾性率は２００〜７００ＧＰａのものが好ましいが、事前にコンクリート部材との接着性や定着強度、含浸接着樹脂との相性などを確認できていれば、これに限定されるものではない。
【００３６】
本発明の定着部材１は、中空状の芯材３に配置された強化繊維ストランド２がばらけることがないように保型するために、強化繊維ストランド２を芯材に配置した後、強化繊維ストランド２の外側から繊維４（図１のカバリング繊維の太線参照）でカバリングされていることが好ましい。かかるカバリング繊維４は、定着部材をコンクリート部材に挿入した後、コンクリート部材の外側に出ている部分を扇状、又は円形状などに広げて、事前に接着している強化繊維シート１０（図８参照）と接着するが、その際には、カバリング繊維４を切り、強化繊維ストランド２の拘束を解くことで可能となる。従って、本カバリング繊維４は、コンクリート部材との定着強度に寄与するものではなく、強化繊維ストランド２を一時的に拘束することが目的であり、その結果、現場での取扱性が向上する。
【００３７】
中空状の芯材３に配置した強化繊維ストランド２をカバリングする繊維４とは、綿、羊毛、麻、絹等の天然繊維をはじめ、有機繊維、無機繊維を使用することができる。キュプラ、ビスコース、ポリノジック、精製セルロース、アセテート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル系繊維、ナイロン、アクリル等の各種合成繊維、さらにはこれらの共重合タイプや、同種又は異種ポリマー使いの複合繊維（サイドバイサイド型、偏芯鞘芯型等）を用いてもよく、また炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などでも良いいが、含浸接着樹脂のエポキシ樹脂との接着性、汎用性、価格の面からポリエステル系繊維やガラス繊維が好適に用いられる。
【００３８】
カバリングする方法としては、特に限定されるものではない。一般的にはカバリング機で製造すれば良く、カバリング糸の捲回数は、所望するカバリング糸の形態や風合いを考慮して適宜選定すればよいが、１００〜１０００Ｔ／ｍ程度が好ましい。またその他の方法として、編状組織や組み紐状組織で、中空状の芯材に配置した強化繊維ストランド全体をくるみ込んでも良く、強化繊維ストランドがばらけないように保型されていれば良い。
【００３９】
本発明の定着部材１は、強化繊維ストランド２を構成する単繊維を拘束するための拘束糸が強化繊維ストランド２表層にカバリングされていることが好ましい。通常、強化繊維ストランド２はマルチフィラメントで構成されており、細い単繊維の集合体である。従って、かかる状態で定着部材１を構成すると、強化繊維ストランド２から単繊維がはみ出したり、単繊維が損傷したりと、取り扱い性が悪くなる。そこで、本発明は単繊維を拘束するための拘束糸で強化繊維ストランド２の表層をカバリングする。
【００４０】
強化繊維ストランド２をカバリングする繊維４（図１のカバリング繊維の細線参照）とは、綿、羊毛、麻、絹等の天然繊維をはじめ、有機繊維、無機繊維を使用することができる。キュプラ、ビスコース、ポリノジック、精製セルロース、アセテート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル系繊維、ナイロン、アクリル等の各種合成繊維、さらにはこれらの共重合タイプや、同種又は異種ポリマー使いの複合繊維（サイドバイサイド型、偏芯鞘芯型等）を用いてもよく、また炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などでも良いいが、含浸接着樹脂のエポキシ樹脂との接着性、汎用性、価格の面からポリエステル系繊維やガラス繊維が好適に用いられる。
【００４１】
カバリング繊維４は、強化繊維ストランド２周囲を捲回するだけでも良いが、カバリング繊維４の一部を溶融し、強化繊維ストランド２と一部を熱融着していても良い。
【００４２】
カバリングする方法としては、特に限定されるものではない。一般的にはカバリング機で製造すれば良く、カバリング糸の捲回数は、所望するカバリング糸の形態や風合いを考慮して適宜選定すればよいが、１００〜２０００Ｔ／ｍ程度が好ましい。
【００４３】
本発明の定着部材１の別の好ましい特徴として、中空状の芯材は、周方向に貫通孔９が形成されている点にある。かかる貫通孔９とは、図７に一実施態様を示すように、芯材の中空部側と強化繊維ストランドを配置する側が貫通していることを指す。この貫通孔を芯材に設けることにより、（１）定着部材１をコンクリート部材５中に挿入した際、事前に定着部材取り付け孔６の中に塗布した含浸接着樹脂が、中空状の芯材３の中から貫通孔９を通り、芯材外側の強化繊維ストランド２へ浸透しやすくなる、（２）定着部材１をコンクリート部材５中に挿入した後、含浸接着樹脂が不足した場合や、含浸接着樹脂中に空洞が発生している可能性がある場合、その他、含浸接着樹脂を追加する必要性が生じた場合、芯材３の中空部に含浸接着樹脂を追加注入した時、含浸接着樹脂が貫通孔９を通り、芯材３の外側に配置された強化繊維ストランド２に浸透しやすく、かつ、空洞を除去しやすくすることが分かった。
【００４４】
ここで、貫通孔９の大きさは、含浸接着樹脂が貫通孔９を通過することができれば良く、特に限定されるものではないが、直径が０．５ｍｍ程度から５ｍｍ程度が好ましい。また、貫通孔９の形成は、通常のドリルなどで開けることができるが、加工した際に発生する切削くずや油などの不純物は除去することが望ましい。
【００４５】
また、貫通孔９の数は、貫通孔９の大きさにもよるが、中空状の芯材３の目的を損なわない範囲であれば良い。つまり、含浸接着樹脂が塗布されたコンクリート部材５に開けられた定着部材取り付け孔６に、強化繊維ストランド２の束を挿入することができれば良く、その意味では、直径０．５ｍｍであれば、３個／１ｃｍ２程度でも良く、直径５ｍｍであれば１個／１ｃｍ２で良く、貫通孔９の大きさを鑑み、芯材３の目的を達成することが出来る数を開ければ良い。
【００４６】
本発明の定着部材１は、コンクリート部材５の補強材として用い、当該補強材を用いたコンクリート部材の補強方法として、コンクリート部材５に強化繊維シート１０を接着する工程と、前記コンクリート部材５に定着部材取り付け孔６を設ける工程と、該定着部材取り付け孔６に前記定着部材を挿入する工程と、中空状の芯材３の中空部に含浸接着樹脂を入れる工程と、該定着部材取り付け孔６から外に出ている部分の強化繊維ストランド２を扇状に広げる工程と、芯材３を取り除く工程と、扇状に広げた強化繊維ストランド２を含浸接着樹脂で含浸し、強化繊維シートに接着する工程からなることが好ましい。
この補強方法に関し、埋め込み型の定着方法の場合を参考に順番に説明するが、貫通型の定着方法の場合も基本的には同じである。
【００４７】
コンクリート部材５に強化繊維シート１０を接着する工程とは、一般的に用いられる強化繊維シートの含浸接着工法を用いることができる。強化繊維シート１０の含浸接着工法とは、コンクリート部材５の表面をディスクグラインダー等で削り、レイタンスや汚れを除去し、コンクリート自体の清浄な表面にした後、コンクリート部材５の強度向上、そしてコンクリート部材５と含浸接着樹脂の接着性を向上させるためのプライマーを塗布し、硬化した後に、必要に応じて、パテ材によりコンクリート部材の表面凹凸を平滑にする工程が含まれる。その後、プライマーもしくはパテ材の上から接着剤である含浸接着樹脂を塗布して強化繊維シート１０を貼り付け、その強化繊維シート１０に含浸接着樹脂をハンドレイアップ成形により含浸させながら接着させるものであることが好ましい。
【００４８】
なお、含浸接着樹脂で含浸させるとは、強化繊維シート１０、さらには強化繊維ストランド２自体に含浸接着樹脂を浸み込ませ、強化繊維と含浸接着樹脂が一体化させることを言う。また、ここで強化繊維シート１０としては、多くの場合、長さ方向に引張力が作用する箇所に対する補強であることから、強化繊維、例えば、炭素繊維を一方向に配列した一方向性のシートが多用される。また含浸接着樹脂としては、樹脂の垂れ落ちを防ぐために適度に粘性がある樹脂が使用され、多くの場合、炭素繊維やコンクリート部材５との接着性、および樹脂物性の点からエポキシ系樹脂が多用されるが、これに限定するものではない。
【００４９】
続いて、定着部材１を定着するための取り付け孔、定着部材取り付け孔６をコンクリート部材５に設ける。図８に一例を示すが、梁を補強対象とする場合は、梁の根本に定着部材１を挿入する定着部材取り付け孔６を設けるが、それは、強化繊維シート１０の目付、貼り付け量、および定着部材１の取り付けピッチなどを考慮し、孔の開ける位置を墨だしした後に、電気ドリルなどを用いて孔を開ければ良い。そして定着部材取り付け孔６の中に付着している粉塵や、切削屑は圧空などを吹き付けたり、ウエスで掃き取ったりして掃除しておく必要がある。そうすることにより、含浸接着樹脂がコンクリート部材と接着する面積の減少を抑えることができたり、接着性の悪化を抑えることができたりするので、実施することが好ましい。
【００５０】
続いて、定着部材１を定着部材取り付け孔６に挿入する工程であり、一般的に行われている方法を採用することができる。例えば、定着部材取り付け孔６内に、あらかじめ含浸接着樹脂もしくはパテ材などを塗布しておき、一方、本発明の定着部材１にもコンクリート埋設部分に含浸接着樹脂を含浸させたあと、該定着部材１を定着部材取り付け孔６に挿入する。ここで使用する含浸接着樹脂は、強化繊維シート１０を施工した含浸接着樹脂をそのまま使用しても良く、また、別に用意する含浸接着樹脂を用いても良い。望ましくは、事前に試験などを行い、ＣＦＲＰとしての強度やコンクリート部材との接着性など確認したものを用いることが良い。
【００５１】
本発明は、この定着部材取り付け孔６に定着部材１を挿入する際に、通常必要な棒状物を別途取り付けする工程を省き、その結果、棒状物を取り除く必要性がなくなるので、強化繊維ストランド２の直線性を確保しつつ、含浸接着樹脂の空洞を可能な限り排除でき、コンクリート部材５と定着部材１の定着強度を高め、安定化させることにある。また、定着部材１にコンクリート部材５に挿入するための挿入棒や、その挿入棒を定着部材１に設置する必要が無くなったため、現場の作業性をも向上できる。
【００５２】
続いて、定着部材取り付け孔６から外に出ている部分の強化繊維ストランド２を扇状、又は円形状に広げる工程である。芯材３に保型されている強化繊維ストランド２のカバリング繊維４を切断し、強化繊維ストランド２を芯材３から剥がしとることで、強化繊維ストランド２が解放され、コンクリート部材５に埋設した部分を起点に扇状又は円形状に広げることができるようになる。その際、強化繊維ストランド２を広げた部分の芯材３、つまりコンクリート部材５から外に出ている部分の芯材が不要となるのでコンクリート部材５の付け根部分で切り取ると良い。
【００５３】
ここで、コンクリート部材５に挿入された定着部材１に含浸接着樹脂が不足した場合や、含浸接着樹脂やコンクリート面との界面に空洞が見られた場合、芯材３の中空部より、さらに含浸接着樹脂を注入することで、コンクリート部材５との定着性をより高めることができる。芯材３を切り取った部分は、切り取り方により鋭角な状態となっていると、強化繊維ストランド２を痛める可能性があるので、切り取り面をやすりなどを用いて削るか、ハンダコテのような熱コテを利用して溶かして丸めても良く、また、別にパテ状物や粘土状物、その他、芯材３の外形を覆う栓などを用いて塞いでやってもよく、どのような方法を採用しても良い。
【００５４】
次いで、扇状又は円形状に広げた強化繊維ストランド２を、前記強化繊維シート１０の含浸接着工程と同様に、強化繊維ストランド２の部分に含浸接着樹脂を塗布、含浸を行い、梁や柱等に貼り付けている強化繊維シート１０に接着し、定着させる。ここで使用する含浸接着樹脂は、強化繊維シート１０を施工した含浸接着樹脂をそのまま使用しても良く、また別に用意する含浸接着樹脂を用いても良い。望ましくは、事前に試験などを行い、ＣＦＲＰとしての強度やコンクリート部材との接着性など確認したものを用いることが良い。
【００５５】
この施工をする際には、コンクリート部材５に挿入した部分と同じように、強化繊維ストランド２を広げた際は、強化繊維ストランド２の直線性を損なわないように行うことが好ましい。本発明の好ましい態様として、強化繊維ストランド２をカバリングしている場合、強化繊維の単繊維がばらけないため、直線状に広げることは容易である。また、必要に応じて、強化繊維ストランド２同士を連結しておけば、扇状または円形状に広げる際も均等に広げることができるので好ましい。この連結する手段は一般的な方法で良く、織物や編物、格子状の織編物に強化繊維ストランド２を保型したり、緯糸のみで連結されていても良い。
【００５６】
以上、本発明の定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法に関し説明してきたが、本発明の目的を損なわない限り、実施の態様に限定されることはなく、種々の変形は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の定着部材の一実施態様を示し、（ａ）は斜視の拡大図、（ｂ）は断面図を示す。
【図２】本発明の定着部材をコンクリート部材に定着するときの概念図を示す。
【図３】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドを中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図４】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドを中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図５】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドを中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図６】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドの一方向織物を中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図７】本発明の定着部材の中空状の芯材の周方向に貫通孔が形成されている概念図を示す。
【図８】本発明の定着部材の補強方法の概念図を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１ 定着部材
２ 強化繊維ストランド
３ 中空状の芯材
４ カバリング繊維
５ コンクリート部材
６ 定着部材取り付け孔
７ 強化繊維ストランド一方向織物
８ 一方向織物の緯糸
９ 貫通孔
１０ 強化繊維シート
１１ 梁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物、または、鉄骨鉄筋コンクリート構造物に好適に用いられる定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法に関し、取り扱いが容易で、かつ、施工性が良い定着部材およびそれを用いた補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、柱、梁などのコンクリート構造物等の補強を行うため、炭素繊維等の強化繊維シートをコンクリート部材に貼り付ける工法が用いられていた。これは、柱等に加わる曲げ、せん断力に対する補強方法の一つで、炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等の強化繊維よりなる補強シートを、柱等の全周に巻き付けて補強するものである。
【０００３】
しかし、柱の場合で説明すると、柱に壁が設けられている場合など、強化繊維シートで柱全周を巻き付けることができず、壁で強化繊維シートが途切れた状態で施工することになる。ところが、このような場合は十分な補強効果を得ることができないのはもちろん、地震力などで強化繊維シートの端部が剥がれる危険性がある。
【０００４】
そこで、柱に壁が一体化されているような場合でも、強化繊維シートを全周に巻き付けるのと同じ効果をもたらすように、壁に開けた孔に強化繊維ストランドを束ねた定着部材を挿入し、含浸接着樹脂で固定させるとともに、柱に巻き付けている強化繊維シートには、孔に定着していない側の強化繊維ストランドを扇状に広げて、含浸接着樹脂で接着するという定着部材および定着方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、強化繊維ストランドを束ねた定着部材は、施工現場で必要本数になるよう、強化繊維が巻かれている紙管から直接作業者が束ねていくため、誤って本数の数え間違いを起こし、補強するに必要な強化繊維本数に満たない場合が発生する可能性がある。また、強化繊維シートに扇状に広げた定着部材を貼る工程では定着部材を作業者自身が扇状に広げる必要があるものの、強化繊維ストランドの単繊維がばらけており、さらに強化繊維ストランドが不規則な状態で束ねられていることから、作業者が均等に扇状に広げることが困難である。
【０００６】
そこで、該方法よりさらに現場での施工性を良くするため、強化繊維ストランドを工場等で予め加工して取扱性を改善した定着部材も提案されている（特許文献２、３、４参照）。該公知文献によると、定着部材をコンクリートの孔に挿入する際は、コンクリートの孔の中と、定着部材の束ねられている部分を含浸接着樹脂等で塗布、および含浸した後、束ねられた部分の先端に剛性のある棒状物、例えば金属棒や針金のようなものを取り付け、該棒状物をコンクリートに開けられた孔の中に挿入することで、定着部材の束ねられた部分を挿入し、その後、棒状物を取り除いて定着作業が完了する。
【０００７】
しかしながら、該方法によると定着部材を設置後、棒状物を引き抜く必要があり、その際に、含浸接着樹脂の体積が減少し、空洞が出来やすくなる弊害がある。また、該空洞が発生しても、中を確認することが出来ない上、仮に空洞を発見し、空洞を除去しようとしても、それを抜く手段が難しい。また、棒状物を引き抜く際に強化繊維ストランドの直線性が損なわれたり、傷つける可能性があり、強度低下やばらつく原因になり、これらを解決する定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法が渇望されていた。
【特許文献１】特許第３９１８３１０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７２８号公報
【特許文献３】特開２００３−２９３５９８号公報
【特許文献４】特開２００６−１２４９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、定着部材として必要な強度を確保し、現場での作業を軽減するとともに、定着部材をコンクリートの孔の中に挿入した際に、強化繊維ストランドの直線性を維持し、かつ定着作業における定着部分の空洞の発生を抑制、又は空洞を塞ぐことができて、定着強度の低下が押さえられる定着部材およびそれを用いたコンクリート部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】
上記課題を解決するための本発明は、以下の構成からなる。すなわち本発明は
（１）コンクリート部材の補強に用いられる定着部材であって、該定着部材は強化繊維ストランドで形成されており、該強化繊維ストランドは中空状の芯材の長手方向に沿って芯材の回りに配置されていることを特徴とする定着部材。
【００１０】
（２）芯材の回りに配置された前記強化繊維ストランドの外側に、繊維がカバリングされている、（１）に記載の定着部材。
【００１１】
（３）前記強化繊維ストランドは、該強化繊維ストランドを構成する単繊維を拘束するための拘束糸が、前記強化繊維ストランドの表層にカバリングされたものである、（１）または（２）に記載の定着部材。
【００１２】
（４）前記中空状の芯材は、周方向に貫通孔が形成されている、（１）〜（３）のいずれかに記載の定着部材。
【００１３】
（５）（１）〜（４）のいずれかに記載の定着部材を用いたコンクリート部材の補強方法であって、該コンクリート部材に強化繊維シートを接着する工程と、前記コンクリート部材に定着部材取り付け孔を設ける工程と、該定着部材取り付け孔に前記定着部材を挿入する工程と、前記定着部材を構成する中空状の芯材の中空部に含浸接着樹脂を入れる工程と、該定着部材取り付け孔から外に出ている部分の強化繊維ストランドを扇状に広げる工程と、芯材を取り除く工程と、扇状に広げた強化繊維ストランドを含浸接着樹脂で含浸し、強化繊維シートに接着する工程よりなるコンクリート部材の補強方法、からなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法は、
（１）強化繊維ストランドが、芯材の長手方向に沿って周方向に配置されているため、コンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔）の中に定着部分を挿入する際に、強化繊維ストランドの直線性が保たれ、定着部材の強度が低下しにくい。
【００１５】
（２）強化繊維ストランドが、中空状の芯材の長手方向に沿って周方向に配置されているため、コンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔）の中に定着部分を挿入する際に、該芯材を強化繊維ストランド挿入棒とすることで、別に強化繊維ストランドを挿入するための棒状物を用意する必要がなく、また、それを定着部材に取り付けする工程を省略することができ、現場作業の煩雑さを解消することができる。
【００１６】
（３）強化繊維ストランドが中空状の芯材の長手方向に沿って周方向に配置されているため、該芯材を強化繊維ストランド挿入棒とすることで、芯材を抜く必要がないため、引き抜く際に生じやすい強化繊維ストランドの乱れを防止することができ、また、定着部分に棒状物を引き抜いた際に発生する空洞を形成することがない。また、定着部材をより確実にコンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔）に定着させるため、定着部分を挿入した後、中空部分から含浸接着剤を注入、充填させることが可能なので、空洞を追い出すとともに、確実に強化繊維ストランドに含浸接着樹脂を含浸させることができる、
（４）定着部材の基本構成が施工現場より前にできあがっているため、構成する強化繊維ストランドの本数が常に一定な上、施工現場で煩雑な束ね作業をすることがないため、現場で間違う危険性がなく、施工の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る定着部材、および当該定着部材の施工を行ってコンクリート部材を補強する方法を、さらに詳しく説明する。
【００１８】
図１は、本発明の定着部材の一実施態様であり、（ａ）は斜視の拡大図、（ｂ）は断面図を示す。
本実施態様は、定着部材１は、コンクリート部材の補強に用いられる強化繊維ストランド２で形成される定着部材１であって、該強化繊維ストランド２を中空状の芯材３の長手方向に沿って周方向に、均等に配置したものを示している。
【００１９】
定着部材１は、構成する強化繊維ストランド２を所定本数分、例えば２０〜３００本を一方向に引き揃えながら中空状の芯材の周囲に添って配置し、その後、多数の強化繊維ストランド２が芯材３から離れないように、強化繊維ストランド２の外側から繊維４でカバリングして形成されることが好ましい。なお、図１の実施態様は、強化繊維ストランドを中空状の芯材に沿って、一重に均等に配置、引き揃えたものである。
【００２０】
かかる定着部材１をコンクリート部材５に定着する時の実施態様を、図２に示す。強化繊維ストランド２を配置している中空状の芯材３を、コンクリートに開けられた孔、つまり、定着部材取り付け孔６の中に挿入し、前記強化繊維ストランド２を配置している中空状の芯材３を挿入した反対側の外側、つまり、コンクリート部材５から外に出ている前記強化繊維ストランド２の端部を、コンクリート部材５の付け根を中心に扇状に広げて、事前に貼り付けられている強化繊維シート１０（図８参照）の上に含浸接着樹脂で貼り付ける構成となる。
【００２１】
次に、図１を参照して定着部材１の構成について説明する。
【００２２】
本発明の特徴の一つは、上述のように、強化繊維ストランド２を中空状の芯材３の周方向に並行に配置した構成となっている点にある。強化繊維ストランド２の本来保有する引張強度を発現するために、強化繊維ストランド２を直線状に配置することで、各強化繊維ストランド２に引張荷重が均等に加わり、高い強度を発現する。また、あらかじめ芯材３に強化繊維ストランド２が配置されているので、現場でコンクリート部材の孔へ挿入する際の、挿入棒を設置するためのフックを形成したり、挿入棒を準備する手間が省ける上、該定着部材１をそのままコンクリート部材に開けられた孔（定着部材取り付け孔６）に挿入した後、抜き取る必要がないので、抜き取り時に体積が減少し、含浸接着樹脂中に空洞が発生することが防止でき、定着部材１をコンクリート部材に確実に定着することが可能となるのである。
【００２３】
ここで、中空状の芯材３の材質、および、外側断面形状は、特に規定されるものではないが、材質としては、金属製、ポリエステル、ナイロン、ＦＲＰなど汎用のもので良いが、かかる中空状の芯材３に、定着部材１とコンクリート部材５を接着するために定着部材取り付け孔６に注入して用いられる含浸接着樹脂と同じ材質の材料を用いれば、該含浸接着樹脂との相性も良く、接着阻害の弊害を発生する頻度を抑えることができ、好ましい。なお、エポキシ樹脂が含浸接着樹脂として一般的に用いられることを考慮すると、かかる中空状の芯材３として、エポキシ樹脂製のもの、もしくは、エポキシ樹脂中に繊維を混合したＦＲＰ製のものが用いられることが、定着部材１とコンクリート部材５との接着性が良好となる、という点で好ましい。
【００２４】
また、中空状の芯材３の外側断面形状は、円形でも四角形でも良いが、孔を開けたコンクリート部材５中に注入される含浸接着樹脂との馴染み、つまり、含浸接着樹脂と中空状の芯材３の濡れ性を考えると、円形が良く、この円形の周囲に強化繊維ストランド２を配置すると、定着部材１としての強度バランスが良く、定着部材１を定着部材取り付け孔６の中に挿入する際も、突起する部分がないので、強化繊維ストランド２を痛めることもなく、挿入がスムーズになる。
【００２５】
また、もう一つの特徴として、芯材３は中空状となっていることで、強化繊維ストランド２をコンクリート部材５中に挿入した後に、芯材３の中空部から含浸接着樹脂を追加注入することができ、含浸接着樹脂が不足した場合の追加を、当該芯材３の中空部から供給することで、定着部材取り付け孔６の最下部から樹脂を充填することができるため、万が一、含浸接着樹脂と強化繊維ストランド２の界面や、強化繊維ストランド２とコンクリート部材５の界面に空洞などが存在しても、含浸接着樹脂を下から充填することで、空洞を外へ追いやることができ、非常に安定した定着強度を得ることが可能となった。該芯材３の中空部は芯材３の長手方向に連続的に存在すれば良く、突起物が無いことが好ましい。また、芯材３の中空部の断面形状も特に規定されるものではないが、該芯材３の外周断面形状と同じように円形断面にすることで、含浸接着樹脂の注入も容易に確実に行えるので良い。
【００２６】
なお、上記「円形」とは、幾何学上の定義では、ある定点から等距離の点の集合を指すが、本発明の目的を損なわない限り、一部に扁平している箇所や凸状になっている箇所があっても良く、その形状が、その形状に外接する円の面積の８０％以上の面積を有するものであれば、「円形」であるとして差し支えは無い。
【００２７】
強化繊維ストランド２の引張強度を損なうことなく、強化繊維ストランド２を中空状の芯材３に配置するには、中空状の芯材３の長手方向に沿って周方向に直線状に配置することが良い。本発明の一実施態様を示す図１には、円形断面を持つ中空状の芯材の長手方向に沿って、強化繊維ストランドを周方向に１巻き配置した例が図示されているが、配置方法はこれに限られるものではない。
【００２８】
強化繊維ストランド２を中空状の芯材３に配置するに際し、他の好ましい配置形態を示す図を、図３〜図６に示す。強化繊維ストランド２の本数は、コンクリート部材５を補強する際に設計して決めた必要本数を配置すれば良く、必要本数に対して、芯材３の周囲に、強化繊維ストランドが並ぶように配置すると良い。
【００２９】
図３には中空状の芯材３に対し、同心円状に配置した実施態様を示すが、図示したように２重に限られるものではなく、必要本数に応じて３重巻き、４重巻きでも良い。
【００３０】
また、図４は中空状の芯材に対し、強化繊維ストランド２を、偏りを持って配置した実施態様であり、該定着部材１をコンクリート部材に開けられた定着部材取り付け孔６に挿入した後、外側に出ている強化繊維ストランド２を扇状に広げて、強化繊維シート１０（図８参照）に接着する場合、効率的に扇状に広げることが可能となる態様の一例である。
【００３１】
図５は中空状の芯材３に対し、８の字のように配置した実施態様であり、該定着部材１をコンクリート部材に開けられた定着部材取り付け孔６に挿入した後、外側に出ている強化繊維ストランド２を広げることで、広げた面を見たとき、８の字状に広げて施工するような実施態様の一例である。
【００３２】
図６は強化繊維ストランド２を一方向に配した一方向織物を、芯材３の周囲に螺旋状に配置した実施態様であり、該定着部材１をコンクリート部材に開けられた定着部材取り付け孔６に挿入した後、外側に出ている強化繊維ストランド２の一方向織物を扇状に広げる際、すでに強化繊維ストランド２同士が緯糸で結合されていることから、強化繊維ストランド２を均等な配置で広げることができる。
【００３３】
上記図３〜６で示した実施態様において、好ましい特徴の一つとして挙げられるのは、強化繊維ストランド２が中空状の芯材３の長手方向の周囲に直線的に配置されていることであり、この結果、定着部材１としての引張強度が損なわれることが無く、コンクリート部材に定着が可能となるので、施工方法や強化繊維ストランドの必要本数によって、強化繊維ストランド２の配置を自由に設定することができる。
【００３４】
強化繊維ストランド２とは、多数の連続した強化繊維の単繊維をおよそ数百から数万本集めた集合体、いわゆるマルチフィラメントであって、強化繊維の材質により通常手に入れることが可能なフィラメント数で良い。例えば、強化繊維の代表格である炭素繊維の場合、通常、フィラメント数は１２０００本から４８０００本の範囲にある。また、炭素繊維の単繊維には集束性を向上させるためエポキシ樹脂系のサイジング剤が通常は１重量％前後付与されているが、炭素繊維ストランドへの含浸接着樹脂の含浸性を考えると０．２重量％前後が良い。前記は、例えば炭素繊維の場合を説明したが、その他の材質の強化繊維に関しては、これに限定されない。
【００３５】
また通常、強化繊維ストランド２の材質としては、炭素繊維の他に、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ガラス繊維、金属繊維、玄武岩繊維などが一般的であり、これらを単独又は２種類以上組み合わせて用いることができる。該定着部材１でコンクリート構造物を補強するという観点でみれば、引張強度が高く、ヤング係数が高い繊維が好ましい。この特性を満足し、かつ、コンクリート構造物の補強での実績を考えると、炭素繊維を好ましく使用できる。炭素繊維は、単繊維径が５〜８μｍ程度のフィラメントが５，０００〜５０，０００本集束したマルチフィラメント糸であり、好ましくは１２０００本から２４０００本集束したマルチフィラメントが好適に用いることができる。また、引張強度は２，０００〜７，０００ＭＰａであり、好ましくは３，０００ＭＰａ以上が好適に用いられる。引張弾性率は２００〜７００ＧＰａのものが好ましいが、事前にコンクリート部材との接着性や定着強度、含浸接着樹脂との相性などを確認できていれば、これに限定されるものではない。
【００３６】
本発明の定着部材１は、中空状の芯材３に配置された強化繊維ストランド２がばらけることがないように保型するために、強化繊維ストランド２を芯材に配置した後、強化繊維ストランド２の外側から繊維４（図１のカバリング繊維の太線参照）でカバリングされていることが好ましい。かかるカバリング繊維４は、定着部材をコンクリート部材に挿入した後、コンクリート部材の外側に出ている部分を扇状、又は円形状などに広げて、事前に接着している強化繊維シート１０（図８参照）と接着するが、その際には、カバリング繊維４を切り、強化繊維ストランド２の拘束を解くことで可能となる。従って、本カバリング繊維４は、コンクリート部材との定着強度に寄与するものではなく、強化繊維ストランド２を一時的に拘束することが目的であり、その結果、現場での取扱性が向上する。
【００３７】
中空状の芯材３に配置した強化繊維ストランド２をカバリングする繊維４とは、綿、羊毛、麻、絹等の天然繊維をはじめ、有機繊維、無機繊維を使用することができる。キュプラ、ビスコース、ポリノジック、精製セルロース、アセテート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル系繊維、ナイロン、アクリル等の各種合成繊維、さらにはこれらの共重合タイプや、同種又は異種ポリマー使いの複合繊維（サイドバイサイド型、偏芯鞘芯型等）を用いてもよく、また炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などでも良いいが、含浸接着樹脂のエポキシ樹脂との接着性、汎用性、価格の面からポリエステル系繊維やガラス繊維が好適に用いられる。
【００３８】
カバリングする方法としては、特に限定されるものではない。一般的にはカバリング機で製造すれば良く、カバリング糸の捲回数は、所望するカバリング糸の形態や風合いを考慮して適宜選定すればよいが、１００〜１０００Ｔ／ｍ程度が好ましい。またその他の方法として、編状組織や組み紐状組織で、中空状の芯材に配置した強化繊維ストランド全体をくるみ込んでも良く、強化繊維ストランドがばらけないように保型されていれば良い。
【００３９】
本発明の定着部材１は、強化繊維ストランド２を構成する単繊維を拘束するための拘束糸が強化繊維ストランド２表層にカバリングされていることが好ましい。通常、強化繊維ストランド２はマルチフィラメントで構成されており、細い単繊維の集合体である。従って、かかる状態で定着部材１を構成すると、強化繊維ストランド２から単繊維がはみ出したり、単繊維が損傷したりと、取り扱い性が悪くなる。そこで、本発明は単繊維を拘束するための拘束糸で強化繊維ストランド２の表層をカバリングする。
【００４０】
強化繊維ストランド２をカバリングする繊維４（図１のカバリング繊維の細線参照）とは、綿、羊毛、麻、絹等の天然繊維をはじめ、有機繊維、無機繊維を使用することができる。キュプラ、ビスコース、ポリノジック、精製セルロース、アセテート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル系繊維、ナイロン、アクリル等の各種合成繊維、さらにはこれらの共重合タイプや、同種又は異種ポリマー使いの複合繊維（サイドバイサイド型、偏芯鞘芯型等）を用いてもよく、また炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維などでも良いいが、含浸接着樹脂のエポキシ樹脂との接着性、汎用性、価格の面からポリエステル系繊維やガラス繊維が好適に用いられる。
【００４１】
カバリング繊維４は、強化繊維ストランド２周囲を捲回するだけでも良いが、カバリング繊維４の一部を溶融し、強化繊維ストランド２と一部を熱融着していても良い。
【００４２】
カバリングする方法としては、特に限定されるものではない。一般的にはカバリング機で製造すれば良く、カバリング糸の捲回数は、所望するカバリング糸の形態や風合いを考慮して適宜選定すればよいが、１００〜２０００Ｔ／ｍ程度が好ましい。
【００４３】
本発明の定着部材１の別の好ましい特徴として、中空状の芯材は、周方向に貫通孔９が形成されている点にある。かかる貫通孔９とは、図７に一実施態様を示すように、芯材の中空部側と強化繊維ストランドを配置する側が貫通していることを指す。この貫通孔を芯材に設けることにより、（１）定着部材１をコンクリート部材５中に挿入した際、事前に定着部材取り付け孔６の中に塗布した含浸接着樹脂が、中空状の芯材３の中から貫通孔９を通り、芯材外側の強化繊維ストランド２へ浸透しやすくなる、（２）定着部材１をコンクリート部材５中に挿入した後、含浸接着樹脂が不足した場合や、含浸接着樹脂中に空洞が発生している可能性がある場合、その他、含浸接着樹脂を追加する必要性が生じた場合、芯材３の中空部に含浸接着樹脂を追加注入した時、含浸接着樹脂が貫通孔９を通り、芯材３の外側に配置された強化繊維ストランド２に浸透しやすく、かつ、空洞を除去しやすくすることが分かった。
【００４４】
ここで、貫通孔９の大きさは、含浸接着樹脂が貫通孔９を通過することができれば良く、特に限定されるものではないが、直径が０．５ｍｍ程度から５ｍｍ程度が好ましい。また、貫通孔９の形成は、通常のドリルなどで開けることができるが、加工した際に発生する切削くずや油などの不純物は除去することが望ましい。
【００４５】
また、貫通孔９の数は、貫通孔９の大きさにもよるが、中空状の芯材３の目的を損なわない範囲であれば良い。つまり、含浸接着樹脂が塗布されたコンクリート部材５に開けられた定着部材取り付け孔６に、強化繊維ストランド２の束を挿入することができれば良く、その意味では、直径０．５ｍｍであれば、３個／１ｃｍ２程度でも良く、直径５ｍｍであれば１個／１ｃｍ２で良く、貫通孔９の大きさを鑑み、芯材３の目的を達成することが出来る数を開ければ良い。
【００４６】
本発明の定着部材１は、コンクリート部材５の補強材として用い、当該補強材を用いたコンクリート部材の補強方法として、コンクリート部材５に強化繊維シート１０を接着する工程と、前記コンクリート部材５に定着部材取り付け孔６を設ける工程と、該定着部材取り付け孔６に前記定着部材を挿入する工程と、中空状の芯材３の中空部に含浸接着樹脂を入れる工程と、該定着部材取り付け孔６から外に出ている部分の強化繊維ストランド２を扇状に広げる工程と、芯材３を取り除く工程と、扇状に広げた強化繊維ストランド２を含浸接着樹脂で含浸し、強化繊維シートに接着する工程からなることが好ましい。
この補強方法に関し、埋め込み型の定着方法の場合を参考に順番に説明するが、貫通型の定着方法の場合も基本的には同じである。
【００４７】
コンクリート部材５に強化繊維シート１０を接着する工程とは、一般的に用いられる強化繊維シートの含浸接着工法を用いることができる。強化繊維シート１０の含浸接着工法とは、コンクリート部材５の表面をディスクグラインダー等で削り、レイタンスや汚れを除去し、コンクリート自体の清浄な表面にした後、コンクリート部材５の強度向上、そしてコンクリート部材５と含浸接着樹脂の接着性を向上させるためのプライマーを塗布し、硬化した後に、必要に応じて、パテ材によりコンクリート部材の表面凹凸を平滑にする工程が含まれる。その後、プライマーもしくはパテ材の上から接着剤である含浸接着樹脂を塗布して強化繊維シート１０を貼り付け、その強化繊維シート１０に含浸接着樹脂をハンドレイアップ成形により含浸させながら接着させるものであることが好ましい。
【００４８】
なお、含浸接着樹脂で含浸させるとは、強化繊維シート１０、さらには強化繊維ストランド２自体に含浸接着樹脂を浸み込ませ、強化繊維と含浸接着樹脂が一体化させることを言う。また、ここで強化繊維シート１０としては、多くの場合、長さ方向に引張力が作用する箇所に対する補強であることから、強化繊維、例えば、炭素繊維を一方向に配列した一方向性のシートが多用される。また含浸接着樹脂としては、樹脂の垂れ落ちを防ぐために適度に粘性がある樹脂が使用され、多くの場合、炭素繊維やコンクリート部材５との接着性、および樹脂物性の点からエポキシ系樹脂が多用されるが、これに限定するものではない。
【００４９】
続いて、定着部材１を定着するための取り付け孔、定着部材取り付け孔６をコンクリート部材５に設ける。図８に一例を示すが、梁を補強対象とする場合は、梁の根本に定着部材１を挿入する定着部材取り付け孔６を設けるが、それは、強化繊維シート１０の目付、貼り付け量、および定着部材１の取り付けピッチなどを考慮し、孔の開ける位置を墨だしした後に、電気ドリルなどを用いて孔を開ければ良い。そして定着部材取り付け孔６の中に付着している粉塵や、切削屑は圧空などを吹き付けたり、ウエスで掃き取ったりして掃除しておく必要がある。そうすることにより、含浸接着樹脂がコンクリート部材と接着する面積の減少を抑えることができたり、接着性の悪化を抑えることができたりするので、実施することが好ましい。
【００５０】
続いて、定着部材１を定着部材取り付け孔６に挿入する工程であり、一般的に行われている方法を採用することができる。例えば、定着部材取り付け孔６内に、あらかじめ含浸接着樹脂もしくはパテ材などを塗布しておき、一方、本発明の定着部材１にもコンクリート埋設部分に含浸接着樹脂を含浸させたあと、該定着部材１を定着部材取り付け孔６に挿入する。ここで使用する含浸接着樹脂は、強化繊維シート１０を施工した含浸接着樹脂をそのまま使用しても良く、また、別に用意する含浸接着樹脂を用いても良い。望ましくは、事前に試験などを行い、ＣＦＲＰとしての強度やコンクリート部材との接着性など確認したものを用いることが良い。
【００５１】
本発明は、この定着部材取り付け孔６に定着部材１を挿入する際に、通常必要な棒状物を別途取り付けする工程を省き、その結果、棒状物を取り除く必要性がなくなるので、強化繊維ストランド２の直線性を確保しつつ、含浸接着樹脂の空洞を可能な限り排除でき、コンクリート部材５と定着部材１の定着強度を高め、安定化させることにある。また、定着部材１にコンクリート部材５に挿入するための挿入棒や、その挿入棒を定着部材１に設置する必要が無くなったため、現場の作業性をも向上できる。
【００５２】
続いて、定着部材取り付け孔６から外に出ている部分の強化繊維ストランド２を扇状、又は円形状に広げる工程である。芯材３に保型されている強化繊維ストランド２のカバリング繊維４を切断し、強化繊維ストランド２を芯材３から剥がしとることで、強化繊維ストランド２が解放され、コンクリート部材５に埋設した部分を起点に扇状又は円形状に広げることができるようになる。その際、強化繊維ストランド２を広げた部分の芯材３、つまりコンクリート部材５から外に出ている部分の芯材が不要となるのでコンクリート部材５の付け根部分で切り取ると良い。
【００５３】
ここで、コンクリート部材５に挿入された定着部材１に含浸接着樹脂が不足した場合や、含浸接着樹脂やコンクリート面との界面に空洞が見られた場合、芯材３の中空部より、さらに含浸接着樹脂を注入することで、コンクリート部材５との定着性をより高めることができる。芯材３を切り取った部分は、切り取り方により鋭角な状態となっていると、強化繊維ストランド２を痛める可能性があるので、切り取り面をやすりなどを用いて削るか、ハンダコテのような熱コテを利用して溶かして丸めても良く、また、別にパテ状物や粘土状物、その他、芯材３の外形を覆う栓などを用いて塞いでやってもよく、どのような方法を採用しても良い。
【００５４】
次いで、扇状又は円形状に広げた強化繊維ストランド２を、前記強化繊維シート１０の含浸接着工程と同様に、強化繊維ストランド２の部分に含浸接着樹脂を塗布、含浸を行い、梁や柱等に貼り付けている強化繊維シート１０に接着し、定着させる。ここで使用する含浸接着樹脂は、強化繊維シート１０を施工した含浸接着樹脂をそのまま使用しても良く、また別に用意する含浸接着樹脂を用いても良い。望ましくは、事前に試験などを行い、ＣＦＲＰとしての強度やコンクリート部材との接着性など確認したものを用いることが良い。
【００５５】
この施工をする際には、コンクリート部材５に挿入した部分と同じように、強化繊維ストランド２を広げた際は、強化繊維ストランド２の直線性を損なわないように行うことが好ましい。本発明の好ましい態様として、強化繊維ストランド２をカバリングしている場合、強化繊維の単繊維がばらけないため、直線状に広げることは容易である。また、必要に応じて、強化繊維ストランド２同士を連結しておけば、扇状または円形状に広げる際も均等に広げることができるので好ましい。この連結する手段は一般的な方法で良く、織物や編物、格子状の織編物に強化繊維ストランド２を保型したり、緯糸のみで連結されていても良い。
【００５６】
以上、本発明の定着部材およびそれを用いたコンクリート部材の補強方法に関し説明してきたが、本発明の目的を損なわない限り、実施の態様に限定されることはなく、種々の変形は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の定着部材の一実施態様を示し、（ａ）は斜視の拡大図、（ｂ）は断面図を示す。
【図２】本発明の定着部材をコンクリート部材に定着するときの概念図を示す。
【図３】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドを中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図４】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドを中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図５】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドを中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図６】本発明の定着部材に関し強化繊維ストランドの一方向織物を中空状の芯材に配置した一実施態様を示す。
【図７】本発明の定着部材の中空状の芯材の周方向に貫通孔が形成されている概念図を示す。
【図８】本発明の定着部材の補強方法の概念図を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１ 定着部材
２ 強化繊維ストランド
３ 中空状の芯材
４ カバリング繊維
５ コンクリート部材
６ 定着部材取り付け孔
７ 強化繊維ストランド一方向織物
８ 一方向織物の緯糸
９ 貫通孔
１０ 強化繊維シート
１１ 梁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート部材の補強に用いられる定着部材であって、該定着部材は強化繊維ストランドで形成されており、該強化繊維ストランドは中空状の芯材の長手方向に沿って芯材の回りに配置されていることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
芯材の回りに配置された前記強化繊維ストランドの外側に、繊維がカバリングされている、請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記強化繊維ストランドは、該強化繊維ストランドを構成する単繊維を拘束するための拘束糸が、前記強化繊維ストランドの表層にカバリングされたものである、請求項１または２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記中空状の芯材は、周方向に貫通孔が形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の定着部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の定着部材を用いたコンクリート部材の補強方法であって、該コンクリート部材に強化繊維シートを接着する工程と、前記コンクリート部材に定着部材取り付け孔を設ける工程と、該定着部材取り付け孔に前記定着部材を挿入する工程と、前記定着部材を構成する中空状の芯材の中空部に含浸接着樹脂を入れる工程と、該定着部材取り付け孔から外に出ている部分の強化繊維ストランドを扇状に広げる工程と、芯材を取り除く工程と、扇状に広げた強化繊維ストランドを含浸接着樹脂で含浸し、強化繊維シートに接着する工程よりなるコンクリート部材の補強方法。
【請求項１】
コンクリート部材の補強に用いられる定着部材であって、該定着部材は強化繊維ストランドで形成されており、該強化繊維ストランドは中空状の芯材の長手方向に沿って芯材の回りに配置されていることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
芯材の回りに配置された前記強化繊維ストランドの外側に、繊維がカバリングされている、請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記強化繊維ストランドは、該強化繊維ストランドを構成する単繊維を拘束するための拘束糸が、前記強化繊維ストランドの表層にカバリングされたものである、請求項１または２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記中空状の芯材は、周方向に貫通孔が形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の定着部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の定着部材を用いたコンクリート部材の補強方法であって、該コンクリート部材に強化繊維シートを接着する工程と、前記コンクリート部材に定着部材取り付け孔を設ける工程と、該定着部材取り付け孔に前記定着部材を挿入する工程と、前記定着部材を構成する中空状の芯材の中空部に含浸接着樹脂を入れる工程と、該定着部材取り付け孔から外に出ている部分の強化繊維ストランドを扇状に広げる工程と、芯材を取り除く工程と、扇状に広げた強化繊維ストランドを含浸接着樹脂で含浸し、強化繊維シートに接着する工程よりなるコンクリート部材の補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−９７２９２（Ｐ２００９−９７２９２Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７２１５２（Ｐ２００７−２７２１５２）
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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