補強シートの巻付け装置及びコンクリート構造物の補強方法
【課題】取り扱いが容易で短時間で補強効果を発揮させることが可能な補強シートの巻付け装置を提供する。
【解決手段】本発明の自走巻付け装置５は、帯状の繊維シートに水硬性ポリウレタン樹脂を含浸して乾燥させることで形成された補強シート２が装着される装着部５１と、装着部５１から引き出された補強シート２を補強対象面に押し付ける駆動押付けローラ５２と、装着部５１から引き出された補強シート２に向けて散水可能な散水口５６と、装着部５１、駆動押付けローラ５２及び散水口５６が取り付けられる本体部５４とを備えている。
【解決手段】本発明の自走巻付け装置５は、帯状の繊維シートに水硬性ポリウレタン樹脂を含浸して乾燥させることで形成された補強シート２が装着される装着部５１と、装着部５１から引き出された補強シート２を補強対象面に押し付ける駆動押付けローラ５２と、装着部５１から引き出された補強シート２に向けて散水可能な散水口５６と、装着部５１、駆動押付けローラ５２及び散水口５６が取り付けられる本体部５４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリートなどによって構築される柱や橋脚などのコンクリート構造物を補強する際に使用する補強シートの巻付け装置、及びコンクリート構造物の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震によって鉄筋コンクリート製の柱や橋脚がせん断破壊した際に、破損箇所に補強シートを巻き付けて補強をおこなう方法が知られている（特許文献１−３など参照）。
【０００３】
例えば特許文献１の補強方法では、鉄筋コンクリートの柱に帯状炭素繊維含有補強材料を巻き付ける際に、その直前に接着用の含浸樹脂を補強材料に浸み込ませて柱の表面に接合している。
【０００４】
また、特許文献２の補強方法では、柱の表面に予め下地接着剤を塗布しておき、その上から帯状シートを巻き付け、さらにその帯状シートの表面からエポキシ樹脂接着剤を吹き付けることによって接合をおこなう。
【０００５】
さらに、特許文献３の補強方法では、柱に炭素繊維シートを巻き付け、その周囲に型枠を設置し、その型枠の内部に含浸樹脂を流し込んで炭素繊維シートを柱に接合する。
【特許文献１】特開２００８−６３７４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５１３０号公報
【特許文献３】特開２００８−６３７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の補強方法では、接着剤として液状又はペースト状の樹脂材料を使用するので、柱に均一に塗布するのに熟練した技量が要求される。また、接着剤は乾燥するまでに接着強度が刻々と変化するうえに、施工時の気温や湿度などの影響を受け易いので、接合作業はさらに熟練を要することになる。
【０００７】
また、接着剤や溶剤など特殊な材料を使用する場合は、取り扱いに知識を有するため、復旧工事などの緊急時には利用しにくい。また、接着剤の種類によっては、硬化までに時間がかかり、迅速な復旧が必要な場合には適用が難しい。
【０００８】
そこで、本発明は、取り扱いが容易で短時間で補強効果を発揮させることが可能な補強シートの巻付け装置、及びコンクリート構造物の補強方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の補強シートの巻付け装置は、帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートが装着される装着部と、前記装着部から引き出された前記補強シートを補強対象面に押し付ける押付けローラと、前記装着部から引き出された前記補強シートに向けて散水可能な散水口と、前記装着部、前記押付けローラ及び前記散水口が取り付けられる本体部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記押付けローラの後方に間隔を置いて押圧ローラが取り付けられ、前記散水口は前記押付けローラと前記押圧ローラとの間で前記補強対象面に押し付けられた前記補強シートに向けて散水可能な位置に取り付けられる構成とすることができる。
【００１１】
また、前記装着部は所定の大きさ以上の回転力が付与されると回転するように形成されるとともに、前記押付けローラは自転可能に形成される構成とすることもできる。
【００１２】
さらに、前記本体部の両側には、前記補強シートが引き出される方向と略直交する方向に延出されたガイド部が設けられ、前記ガイド部に係合させる反力ベルトが前記補強対象面側に取り付けられるものであってもよい。
【００１３】
また、本発明のコンクリート構造物の補強方法は、上記補強シートの巻付け装置を使用するコンクリート構造物の補強方法であって、前記コンクリート構造物の補強対象箇所に前記巻き付け装置により前記補強シートを巻き付ける工程と、巻き付けられた前記補強シートに前記散水口から散水する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の別のコンクリート構造物の補強方法は、コンクリート構造物の補強方法であって、帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートを、張力を与えながら前記コンクリート構造物の補強対象箇所に巻き付ける工程と、巻き付けられた前記補強シートに散水する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記補強シートは、前記補強対象箇所に対して、連続して隙間無く巻き付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成された本発明の補強シートの巻付け装置は、水と接触することによって短時間で強度が発現する水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させた補強シートが装着される装着部と、その装着部から引き出された補強シートを補強対象面に押し付ける押付けローラと、散水口とを備えている。
【００１７】
このように乾燥した状態の補強シートであれば、補強対象面に容易に配置することができるうえに、散水口から補強シートに散水することによって短時間で補強対象面に接合させることができる。
【００１８】
また、水であれば安全上の問題がまったく無く、取り扱い及び入手が容易なため、震災後の復旧工事など緊急を要する場合に慣れない作業員が施工したとしても、所望する補強を適切におこなうことができる。さらに、このような巻付け装置は、電気、ガスなどによる火気も使用しないので安全性が高い。このため、震災直後に早急にライフラインを復旧させることができるようになる。
【００１９】
また、押付けローラの後方に押圧ローラを取り付け、その間の補強シートに向けて散水可能な位置に散水口を配置することで、補強対象面に押し付けられた補強シートに素早く散水し、散水直後に押圧ローラで補強対象面に再度、押し付けることができるので、補強シートを確実に補強対象面に接合させることができる。
【００２０】
さらに、所定の大きさ以上の回転力の付与により回転する装着部から自転可能な押付けローラによって補強シートを引き出すようにすることで、補強シートに張力が付与される。
【００２１】
このように張力を付与した状態で補強シートを配置して水硬性樹脂を硬化させることで、張力を付与しない場合に比べて補強箇所の剛性を大きくすることができる。
【００２２】
また、本体部の両側にガイド部を設け、そこに補強対象面側に取り付けられた反力ベルトを係合させることで、巻付け装置を自走させることができる。このため、人力作業が削減されて、作業場所が高所などであっても作業員の負担が軽減される。
【００２３】
さらに、本発明の巻付け装置を使ったコンクリート構造物の補強方法であれば、補強対象箇所に補強シートを巻き付け、散水するだけで補強することができるので、熟練した作業員でなくても補強対象箇所を容易かつ確実に補強することができる。
【００２４】
そして、このような巻付け装置を使って、補強シート全長をコンクリート構造物の補強対象箇所に付着させることで、補強箇所の強度を高めることができる。
【００２５】
さらに、別の本発明のコンクリート構造物の補強方法であれば、乾燥した補強シートに張力を与えながら補強対象箇所に巻き付け、散水するだけで、特別な装置や熟練した作業員がいなくてもコンクリート構造物を補強することができる。このため、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても、実施することができる。
【００２６】
例えば、山間部などでは震災によって道路が寸断され、重機を搬入できないこともあるが、補強シートを巻き付ける本発明であれば、重機や特殊車両を必要とせず、迅速に復旧工事に着手することができる。
【００２７】
また、補強シートを巻き付ける方法であれば、コンクリート構造物の形状を問わず適用できるので、様々なコンクリート構造物の補強をおこなうことができる。
【００２８】
さらに、補強対象箇所に対して、補強シートを連続して隙間無く巻き付けることで、断続的に補強シートを配置した場合に比べて補強箇所の剛性を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態のコンクリート構造物１の補強方法を説明する説明図である。なお、本実施の形態では、地震などによって損傷したコンクリート構造物１を補修する場合について主に説明するが、損傷する前のコンクリート構造物１を補強する耐震補強などの場合であっても本発明を適用することができる。
【００３１】
このコンクリート構造物１は、鉄筋コンクリート製の柱や橋脚などで、大規模な地震によって主として破壊モードがせん断破壊又は曲げせん断破壊である損傷を受けた場合の復旧工事などに適用できる。
【００３２】
例えば、大規模地震が発生して、図１（ａ）に示すように、柱などのコンクリート構造物１にひび割れ１２，・・・が生じた場合に、ここが補強対象箇所１１となる。
【００３３】
そして、この補強対象箇所１１に対して、図１（ｂ）に示すように、帯状の補強シート２を巻き付ける。
【００３４】
この補強シート１は、図２（ａ）に示すように、基材としての繊維シートに水硬性樹脂を含浸させて、乾燥させた状態で巻き取り可能に形成されている。
【００３５】
この基材となる繊維シートには、帯状に成形された繊維シートが使用でき、例えばガラス繊維シート、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維などが利用できる。以下、本実施の形態では、繊維シートとしてガラス連続繊維シートを使用する場合について説明する。
【００３６】
図２（ｂ）は、水平方向（図２（ａ）では網目方向）に向けたガラス繊維３１，・・・と、鉛直方向（図２（ａ）では網目鉛直方向）に向けたガラス繊維３２，・・・とを編んで帯状に成形された２軸繊維シート３Ａの平面図である。
【００３７】
また、図２（ｃ）は、水平方向に向けたガラス繊維３１，・・・と、鉛直方向に向けたガラス繊維３２，・・・と、斜め方向に向けたガラス繊維３３，・・・と、その直交方向に向けたガラス繊維３４，・・・とを編んで帯状に成形された４軸繊維シート３Ｂの平面図である。
【００３８】
このように編み込まれた繊維シート（２軸繊維シート３Ａ又は４軸繊維シート３Ｂ）の網目に水硬性樹脂を含浸させる。この水硬性樹脂には、例えば水硬性ポリウレタン樹脂が使用できる。
【００３９】
水硬性ポリウレタン樹脂は、水と接触すると反応して硬化する特性を有しており、濃度が高い方が引張強度は高くなるが、濃度が高いと発泡を起こすので、例えば樹脂の母材率が５０％〜７５％程度になるように希釈して使用する。
【００４０】
そして、繊維シートに、液状、ペースト状又はスラリー状の水硬性ポリウレタン樹脂を含浸又は塗布して、水硬性ポリウレタン樹脂がガラス繊維３１，３２（３３，３４）の周囲を取り囲んだような状態にして乾燥させることで、補強シート２を製作する。
【００４１】
このようにして製作された補強シート２は、円筒状に巻き取るとともに、保管中に空気中の水分と反応して硬化しないように、防湿性能の高い袋や容器に入れて保管する。
【００４２】
そして、補強をおこなう際に、保管された補強シート２を取り出して、図１（ａ）に示すような補強対象箇所１１に対して、図１（ｂ）に示すように補強シート２を巻き付ける。
【００４３】
この補強シート２を巻き付ける方法には、図３（ａ）に示すように１本の補強シート２を螺旋状に連続して巻き付ける方法と、図３（ｂ）に示すように、複数の補強シート２，２を使って、それぞれ水平方向にコンクリート構造物１を一周するように環状に巻き付ける方法がある。
【００４４】
そこで、図４に、補強シート２の巻き付け方法が異なる試験体に対して載荷試験をおこなった結果を示す。ここで、比較のために、損傷していない「健全」な試験体、また損傷後の補修をおこなっていない「無補修」の試験体についても試験をおこなった。また、縦軸にとった「正規化荷重」とは、補修後の荷重を補修前の最大荷重で除した値である。
【００４５】
そして、損傷を与えるための載荷をおこなった試験体（「無補修」の試験体と同等）に対して、図３（ａ）に示すように、１本の補強シート２を隙間ができないようにラップさせながら斜め上方に向けて４周させたものが「４層連続」と表示されている試験体である。また、「無補修」と同等の試験体に対して、図３（ｂ）に示すように、４本の補強シート２，・・・を隙間ができないようにそれぞれ１周させたものが「４層非連続」と表示された試験体である。
【００４６】
この載荷試験の結果、「４層連続」の試験体は、「健全」の試験体と同等の初期剛性を保ちながら、「無補修」の試験体の最大正規化荷重の0.82を上回り1.0を越えた付近まで正規化荷重が増加した。
【００４７】
これに対して、「４層非連続」の試験体は、「無補修」の試験体に比べて二次勾配（荷重−変位関係が変極した後の勾配）は大幅に増加しているが、最大正規化荷重は略同程度となっている。
【００４８】
このため、補強シート２は、コンクリート構造物１の補強対象箇所１１に対して、連続して隙間無く巻き付ける方法が好ましい。
【００４９】
続いて、図５には、補強シート２と張力の付与との関係を確認するためにおこなった引張試験の結果を示す。
【００５０】
この試験は、補強シート２に対して、網目方向（図２（ａ）参照）に引張力（張力）を与えた後に散水して硬化させた場合（図５の「網目方向（引張力を加えた後硬化）」）と、網目方向に引張力を与えずに散水して硬化させた場合（図５の「網目方向（引張力を加えずに硬化）」）についておこなった引張試験である。ここで、参考として引張力を与えずに散水して硬化させた場合の網目鉛直方向（図２（ａ）参照）についても試験をおこなった。
【００５１】
この結果、網目鉛直方向の剛性が最も大きくなったが、「網目方向（引張力を加えた後硬化）」の試験体も同程度の剛性を示した。これに対して、「網目方向（引張力を加えずに硬化）」の試験体は、低い剛性となった。
【００５２】
このため、補強シート２は、コンクリート構造物１の補強対象箇所１１に対して、張力を与えながら巻き付ける方法が好ましい。
【００５３】
また、図６は、補強シート２とコンクリート構造物１との付着の有無と補強効果の関係を確認するためにおこなった載荷試験結果を示した図である。ここで、「付着あり」は、コンクリート構造物１に補強シート２を巻き付けてから散水して水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させた試験体であり、コンクリート構造物１に補強シート２が付着している。他方、「付着なし」は、コンクリート構造物１に補強シート２を付着させていない試験体である。
【００５４】
この結果、「付着あり」の試験体の方が、「付着なし」の試験体に比べてせん断力が向上し、最大正規化荷重が大きくなることがわかる。
【００５５】
このため、補強シート２は、コンクリート構造物１に巻き付けた後に散水をして、全長に亘って水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させて、コンクリート構造物１に付着させるのがよい。
【００５６】
例えば、図１（ｂ）に示すように、コンクリート構造物１に補強シート２を巻き付けた後に水Ｗを吹き付けると、補強シート２の水硬性ポリウレタン樹脂が水と反応して硬化が始まり、２０分程度でほぼ全体が硬化して、図１（ｃ）に示すように補強部２０が完成することになる。
【００５７】
次に、本実施の形態のコンクリート構造物１の補強方法の作用について説明する。
【００５８】
このように構成された本実施の形態のコンクリート構造物１の補強方法であれば、乾燥した補強シート２に張力を与えながら補強対象箇所１１に巻き付け、散水するだけで、特別な装置や熟練した作業員がいなくてもコンクリート構造物１を補強することができる。
【００５９】
また、水であれば安全上の問題がまったく無く、取り扱い及び入手が容易なため、震災後の復旧工事など緊急を要する場合に慣れない作業員が施工したとしても、所望する補強を適切におこなうことができる。
【００６０】
さらに、このような方法であれば、電気、ガスなどによる火気も使用しないので火災が発生する心配がなく、安全性が高い。また、補強シート２を巻き付ける方法であれば、コンクリート構造物１がどのような形状をしていても適用できるので、建物の柱、橋脚、電柱、上下水道管など様々なコンクリート構造物の補強をおこなうことができる。
【００６１】
このため、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても実施することが可能で、震災直後に早急にライフラインを復旧させることができるようになる。
【００６２】
さらに、張力を付与した状態で補強シート２をコンクリート構造物１の補強対象箇所１１に巻き付けて水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させることで、張力を付与しない場合に比べて補強箇所の剛性を大きくすることができる。
【００６３】
また、補強対象箇所１１に対して、補強シート２を連続して隙間無く巻き付けることで、断続的に補強シート２を配置した場合に比べて補強箇所の剛性を上げることができる。
【実施例１】
【００６４】
以下、前記実施の形態で説明したコンクリート構造物１の補強方法の施工に使用可能な補強シート２の巻付け装置の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６５】
この実施例１では、図７，８を参照しながら、補強シート２の巻付け装置としての自走巻付け装置５について説明する。ここで、図７は、四角柱形状のコンクリート構造物１の側面図で見た自走巻付け装置５の構成を説明する図であり、図８はコンクリート構造物１の断面図で見た自走巻付け装置５の構成を説明する図である。
【００６６】
まず、構成から説明すると、この自走巻付け装置５は、本体部５４と、その本体部５４に取り付けられて補強シート２が装着される装着部５１と、その装着部５１から補強シート２を引き出し補強対象面に押し付ける押付けローラとしての駆動押付けローラ５２と、その後方に間隔を置いて取り付けられる押圧ローラ５３と、本体部５４に取り付けられて駆動押付けローラ５２と押圧ローラ５３との間に出現する補強シート２に向けて散水可能な散水口５６とを主に備えている。
【００６７】
この装着部５１は、円筒状に形成されており、図８に示すように本体部５４の一端に回転可能に取り付けられている。また、この装着部５１には、補強シート２が巻き取られた巻取り部２１が形成されており、正方向に所定の大きさ以上の回転力が付与されると回転するように構成される。
【００６８】
例えば、装着部５１の回転軸５１１にラチェット機構（図示省略）を設ける場合は、所定の大きさより小さな正方向の回転力による回転を阻止する抵抗手段を歯車に対して設けておき、所定の大きさ以上の回転力が付与されたときに抵抗手段を乗り越えて歯車が正回転するようにしておく。また、回転後には歯車の歯にラチェット機構の爪が食い込むことになって、反対方向に回転しないような構成としておく。
【００６９】
このように構成された装着部５１に巻き取られた補強シート２は、所定の大きさ以上の正方向の回転力が付与されたときに巻取り部２１から引き出されるので、引き出されたときには張力が付与された状態になっている。
【００７０】
また、図８に示すように、本体部５４のコンクリート構造物１側には、駆動押付けローラ５２が自転可能に取り付けられる。この駆動押付けローラ５２は、駆動モータ（図示省略）に駆動軸５２１が接続された円筒形状のローラで、駆動モータが作動すると駆動押付けローラ５２が回転することになる。
【００７１】
そして、この駆動押付けローラ５２には、装着部５１の巻取り部２１から引き出された補強シート２が架け渡される。
【００７２】
一方、この自走巻付け装置５の本体部５４の両側（図７では本体部５４の上下）には、補強シート２が引き出される方向と略直交する方向にガイド部５５，５５が延出される。このガイド部５５は、駆動押付けローラ５２の軸方向と略同一方向に向けて延出される芯棒５５ａと、その芯棒５５ａの端部に設けられる円板状のストッパ５５ｂとによって主に構成される。
【００７３】
さらに、このガイド部５５の芯棒５５ａには、図８に示すようにコンクリート構造物１（補強対象面側）の外周に環状に取り付けられた反力ベルトとしてのゴムベルト４を係合させる。すなわち、図７に示すように、自走巻付け装置５の上下に延出されたガイド部５５，５５の位置に合わせてゴムベルト４，４をコンクリート構造物１に取り付け、ゴムベルト４，４の弾性力で自走巻付け装置５をコンクリート構造物１に押し付けて支持させる。
【００７４】
そして、このような状態で自走巻付け装置５の駆動押付けローラ５２を、図８で見て反時計回りに回転（ここでの正回転）させると、補強シート２が引っ張られて、所定の大きさ以上の回転力になったときに装着部５１から補強シート２が引き出されることになる。
【００７５】
また、駆動押付けローラ５２のコンクリート構造物１の側面に沿った後方には、回転軸５３１を中心に回転する押圧ローラ５３が配置される。この押圧ローラ５３は、駆動押付けローラ５２によってコンクリート構造物１の補強対象面に押し付けられた補強シート２を、再び補強対象面に向けて押し付ける円筒形状のローラである。
【００７６】
さらに、この駆動押付けローラ５２と押圧ローラ５３との間の本体部５４には、散水口５６が設けられる。すなわち、本体部５４の略中央には水Ｗが充填される供給タンク５６１が設けられ、その補強対象面側に複数の散水口５６，・・・が設けられる。また、図示していないが、給水タンク５６１には給水ホースが接続されて、随時、水Ｗが供給される構成となっている。
【００７７】
次に、実施例１の自走巻付け装置５を使用した補強シート２の巻き付け方法について説明する。
【００７８】
まず、コンクリート構造物１の補強対象箇所１１の最上部に、自走巻付け装置５のガイド部５５，５５の間隔に合わせてゴムベルト４，４を取り付ける。そして、それらのゴムベルト４，４にガイド部５５を係合させることで、自走巻付け装置５を自走可能な状態にする。
【００７９】
また、この取り付けに際して、補強シート２を装着部５１の巻取り部２１から引き出して駆動押付けローラ５２及び押圧ローラ５３に架け渡し、コンクリート構造物１とローラ５２，５３との間に補強シート２が介在された状態にする。さらに、補強シート２の端部２ａは、予め散水してコンクリート構造物１の側面に固定しておく。
【００８０】
そして、この状態で駆動押付けローラ５２を作動させると、補強シート２を引っ張る力が発生し、その張力が所定の大きさ以上になると装着部５１が回転して巻取り部２１から補強シート２が引き出される。また、補強シート２が引き出されると、補強シート２による拘束力が低下し、自走巻付け装置５が前進することになる。
【００８１】
さらに、駆動押付けローラ５２を通過した補強シート２には、散水口５６から水Ｗが散水され、水Ｗが浸み込んだ補強シート２は、押圧ローラ５３によって再びコンクリート構造物１の補強対象面に押し付けられる。
【００８２】
また、このような自走巻付け装置５は、ゴムベルト４，４に沿って走行するので、所定の位置まで走行した時点で停止させ、ゴムベルト４，４の位置を下方にずらして、再び走行させることによって、補強シート２の連続した巻き付けをおこなう。
【００８３】
このように構成された実施例１の補強シート２の自走巻付け装置５は、水Ｗと接触することによって短時間で強度が発現する水硬性ポリウレタン樹脂を含浸又は塗布して乾燥させた補強シート２が装着される装着部５１と、その装着部５１の巻取り部２１から引き出された補強シート２を補強対象面に押し付ける駆動押付けローラ５２と、散水口５６とを備えている。
【００８４】
このように乾燥した状態の補強シート２であれば、コンクリート構造物１の補強対象面に容易に配置することができるうえに、散水口５６から補強シート２に散水することによって短時間でコンクリート構造物１に接合させることができる。
【００８５】
このため、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても、自走巻付け装置５と補強シート２と水Ｗが用意できれば、これらを使って損傷したコンクリート構造物１を早急に補修することができる。
【００８６】
さらに、所定の大きさ以上の回転力の付与により回転する装着部５１から自転可能な駆動押付けローラ５２によって補強シート２を引き出すようにすることで、巻き付ける際に補強シート２に張力が付与される。
【００８７】
このように張力を付与した状態で、補強シート２をコンクリート構造物１の補強対象箇所１１に巻き付けて水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させることで、張力を付与しない場合に比べて補強箇所の剛性を大きくすることができる。
【００８８】
また、駆動押付けローラ５２の後方で補強シート２に向けて散水口５６から散水することで、補強対象面に押し付けられた補強シート２に素早く散水して反応を開始させることができる。さらに、散水後の補強シート２を押圧ローラ５３によってコンクリート構造物１の補強対象面に再び押し付けることで、確実に補強シート２をコンクリート構造物１に接合させることができる。
【００８９】
また、本体部５４の両側にガイド部５５，５５を設け、そこにコンクリート構造物１に取り付けられた反力ベルト４，４を係合させることで、自走巻付け装置５を自走させることができる。
【００９０】
このような自走巻付け装置５であれば、人力作業が削減されるので、作業場所が高所であっても特殊な支持装置を設ける必要がなく、作業員の負担も軽減される。
【００９１】
さらに、自走巻付け装置５を使用したコンクリート構造物１の補強方法であれば、自走巻付け装置５を使って補強対象箇所１１に補強シート２を巻き付け、散水口５６から散水するだけで補強することができるので、熟練した作業員でなくても補強対象箇所１１を容易かつ確実に補強することができる。
【００９２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００９３】
以下、前記実施例１とは別の形態の補強シート２の巻付け装置の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態又は前記実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９４】
この実施例２では、図９，１０を参照しながら、補強シート２の巻付け装置としての手動巻付け装置６について説明する。ここで、図９は、四角柱形状のコンクリート構造物１の側面図で見た手動巻付け装置６の構成を説明する図であり、図１０はコンクリート構造物１の断面図で見た手動巻付け装置６の構成を説明する図である。
【００９５】
まず、構成から説明すると、この手動巻付け装置６は、本体部６４と、その本体部６４に取り付けられた補強シート２が装着される装着部６１と、その装着部６１から引き出された補強シート２を補強対象面に押し付ける押付けローラ６２と、その後方に間隔を置いて取り付けられる押圧ローラ６３と、本体部６４に取り付けられて押付けローラ６２と押圧ローラ６３との間に出現する補強シート２に向けて散水可能な散水口６５とを主に備えている。
【００９６】
また、この本体部６４は、箱形のケース部６４１で覆われており、ケース部６４１には取手部６４２が設けられて作業員が保持しやすい構成となっている（図９，１０の二点鎖線参照）。
【００９７】
さらに、ケース部６４１の内側に収容される装着部６１には、補強シート２が巻き取られた巻取り部２１が形成されている。また、この装着部６１は回転軸６１１を中心に回転することになるが、前記実施例１で説明した装着部５１と同様に、所定の大きさ以上の回転力が付与されると正方向に回転するように構成されている。
【００９８】
また、装着部６１の巻取り部２１から引き出された補強シート２は、押付けローラ６２と押圧ローラ６３とによってコンクリート構造物１の補強対象面に押し付けられる。この押付けローラ６２と押圧ローラ６３は、回転軸６２１，６３１を中心に回転する。
【００９９】
さらに、この押付けローラ６２と押圧ローラ６３との間の本体部６４には、散水口６５が設けられる。すなわち、本体部６４の略中央に複数の散水口６５，・・・が設けられる。また、図示していないが、散水口６５，・・・には給水ホースが接続されており、随時、給水可能な構成となっている。
【０１００】
次に、実施例２の手動巻付け装置６を使用した補強シート２の巻き付け方法について説明する。なお、ここでは、コンクリート構造物１の下から上に向けて補強シート２を巻き付ける方法について説明するが、前記実施例１と同様に上から下に向けて巻き付けることもできる。
【０１０１】
まず、補強シート２を装着部６１の巻取り部２１から引き出して押付けローラ６２及び押圧ローラ６３に架け渡し、作業員が手動巻付け装置６の取手部６４２を保持してコンクリート構造物１とローラ６２，６３との間に補強シート２が介在される状態にする。さらに、補強シート２の端部２ａは、予め散水してコンクリート構造物１の側面に固定しておく。
【０１０２】
そして、手動巻付け装置６をコンクリート構造物１に押し付けた状態で、その側面に沿って人力で移動させる。このように手動巻付け装置６を横方向に移動させると、引き出された補強シート２の上を押付けローラ６２と押圧ローラ６３とが走行することになる。
【０１０３】
また、押付けローラ６２が回転すると、補強シート２を引っ張る力が発生し、その張力が所定の大きさ以上になると装着部６１が回転して巻取り部２１から補強シート２が引き出される。
【０１０４】
さらに、押付けローラ６２を通過した補強シート２には、散水口６５から散水がおこなわれ、水を含んだ補強シート２は押圧ローラ６３によってコンクリート構造物１に再び押し付けられる。
【０１０５】
このように構成された実施例２の補強シート２の手動巻付け装置６は、作業員が手で保持してコンクリート構造物１の補強対象面に沿って移動させる装置のため、事前準備がほとんど必要なく、迅速にコンクリート構造物１の補強対象箇所１１に対して補強シート２を巻き付けることができる。
【０１０６】
また、このように手動巻付け装置６を使って補強対象箇所１１に補強シート２を巻き付け、散水するだけで補強することができるので、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても、実施することができる。
【０１０７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は前記実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【０１０８】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０９】
例えば、前記実施例１，２では、自走巻付け装置５又は手動巻付け装置６を使用したコンクリート構造物１の補強方法について説明したが、これに限定されるものではなく、人力で補強シート２を巻き付けて、一定量の巻き付けが終わってからまとめて散水することでコンクリート構造物１を補強する方法であってもよい。また、巻き付けのみ巻付け装置を使用し、散水は別途、おこなう構成であってもよい。
【０１１０】
さらに、前記実施の形態では、ガラス連続繊維シートに水硬性ポリウレタン樹脂を含浸させて製作された補強シート２について説明したが、これに限定されるものではなく、基材となる繊維シート及び水硬性樹脂の組み合わせは、他の組み合わせであってもよい。
【０１１１】
また、前記実施の形態及び前記実施例では、柱などの中実のコンクリート構造物１の補強について説明したが、これに限定されるものではなく、コンクリート管などの中空のコンクリート構造物にも本発明を適用することができる。
【０１１２】
さらに、前記実施例１，２では、駆動押付けローラ５２（押付けローラ６２）を通過した直後に散水口５６（６５）から散水をおこなう構成について説明したが、これに限定されるものではなく、駆動押付けローラ５２（押付けローラ６２）を通過する直前に散水がおこなえる位置に散水口を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の最良の実施の形態のコンクリート構造物の補強方法の工程を説明する説明図である。
【図２】補強シートの構成を説明する図であって、（ａ）は一部巻き取られた補強シートの正面図、（ｂ）は基材となる２軸繊維シートの正面図、（ｃ）は基材となる別の種類の４軸繊維シートの正面図である。
【図３】コンクリート構造物に補強シートを巻き付ける方法を説明する図であって、（ａ）は斜めに連続して補強シートを巻き付けた場合の斜視図、（ｂ）は非連続で環状に補強シートを巻き付けた場合の斜視図である。
【図４】補強シートの巻き付け方法の異なる試験体に対して載荷試験をおこなった結果を示す図である。
【図５】張力の有無による補強シートの特性の違いを確認するためにおこなった引張試験の結果を示す図である。
【図６】付着の有無による補強効果の違いを確認するためにおこなった載荷試験の結果を示す図である。
【図７】コンクリート構造物の側面図で見た実施例１の自走巻付け装置の構成を示した説明図である。
【図８】コンクリート構造物の断面図で見た実施例１の自走巻付け装置の構成を示した説明図である。
【図９】コンクリート構造物の側面図で見た実施例２の手動巻付け装置の構成を示した説明図である。
【図１０】コンクリート構造物の断面図で見た実施例２の手動巻付け装置の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【０１１４】
Ｗ 水
１ コンクリート構造物
１１ 補強対象箇所
２ 補強シート
２１ 巻取り部
３Ａ ２軸繊維シート（繊維シート）
３Ｂ ４軸繊維シート（繊維シート）
４ ゴムベルト（反力ベルト）
５ 自走巻付け装置（巻付け装置）
５１ 装着部
５２ 駆動押付けローラ（押付けローラ）
５３ 押圧ローラ
５４ 本体部
５５ ガイド部
５６ 散水口
６ 手動巻付け装置（巻付け装置）
６１ 装着部
６２ 押付けローラ
６３ 押圧ローラ
６４ 本体部
６５ 散水口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリートなどによって構築される柱や橋脚などのコンクリート構造物を補強する際に使用する補強シートの巻付け装置、及びコンクリート構造物の補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震によって鉄筋コンクリート製の柱や橋脚がせん断破壊した際に、破損箇所に補強シートを巻き付けて補強をおこなう方法が知られている（特許文献１−３など参照）。
【０００３】
例えば特許文献１の補強方法では、鉄筋コンクリートの柱に帯状炭素繊維含有補強材料を巻き付ける際に、その直前に接着用の含浸樹脂を補強材料に浸み込ませて柱の表面に接合している。
【０００４】
また、特許文献２の補強方法では、柱の表面に予め下地接着剤を塗布しておき、その上から帯状シートを巻き付け、さらにその帯状シートの表面からエポキシ樹脂接着剤を吹き付けることによって接合をおこなう。
【０００５】
さらに、特許文献３の補強方法では、柱に炭素繊維シートを巻き付け、その周囲に型枠を設置し、その型枠の内部に含浸樹脂を流し込んで炭素繊維シートを柱に接合する。
【特許文献１】特開２００８−６３７４４号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５１３０号公報
【特許文献３】特開２００８−６３７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来の補強方法では、接着剤として液状又はペースト状の樹脂材料を使用するので、柱に均一に塗布するのに熟練した技量が要求される。また、接着剤は乾燥するまでに接着強度が刻々と変化するうえに、施工時の気温や湿度などの影響を受け易いので、接合作業はさらに熟練を要することになる。
【０００７】
また、接着剤や溶剤など特殊な材料を使用する場合は、取り扱いに知識を有するため、復旧工事などの緊急時には利用しにくい。また、接着剤の種類によっては、硬化までに時間がかかり、迅速な復旧が必要な場合には適用が難しい。
【０００８】
そこで、本発明は、取り扱いが容易で短時間で補強効果を発揮させることが可能な補強シートの巻付け装置、及びコンクリート構造物の補強方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の補強シートの巻付け装置は、帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートが装着される装着部と、前記装着部から引き出された前記補強シートを補強対象面に押し付ける押付けローラと、前記装着部から引き出された前記補強シートに向けて散水可能な散水口と、前記装着部、前記押付けローラ及び前記散水口が取り付けられる本体部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記押付けローラの後方に間隔を置いて押圧ローラが取り付けられ、前記散水口は前記押付けローラと前記押圧ローラとの間で前記補強対象面に押し付けられた前記補強シートに向けて散水可能な位置に取り付けられる構成とすることができる。
【００１１】
また、前記装着部は所定の大きさ以上の回転力が付与されると回転するように形成されるとともに、前記押付けローラは自転可能に形成される構成とすることもできる。
【００１２】
さらに、前記本体部の両側には、前記補強シートが引き出される方向と略直交する方向に延出されたガイド部が設けられ、前記ガイド部に係合させる反力ベルトが前記補強対象面側に取り付けられるものであってもよい。
【００１３】
また、本発明のコンクリート構造物の補強方法は、上記補強シートの巻付け装置を使用するコンクリート構造物の補強方法であって、前記コンクリート構造物の補強対象箇所に前記巻き付け装置により前記補強シートを巻き付ける工程と、巻き付けられた前記補強シートに前記散水口から散水する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の別のコンクリート構造物の補強方法は、コンクリート構造物の補強方法であって、帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートを、張力を与えながら前記コンクリート構造物の補強対象箇所に巻き付ける工程と、巻き付けられた前記補強シートに散水する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記補強シートは、前記補強対象箇所に対して、連続して隙間無く巻き付けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成された本発明の補強シートの巻付け装置は、水と接触することによって短時間で強度が発現する水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させた補強シートが装着される装着部と、その装着部から引き出された補強シートを補強対象面に押し付ける押付けローラと、散水口とを備えている。
【００１７】
このように乾燥した状態の補強シートであれば、補強対象面に容易に配置することができるうえに、散水口から補強シートに散水することによって短時間で補強対象面に接合させることができる。
【００１８】
また、水であれば安全上の問題がまったく無く、取り扱い及び入手が容易なため、震災後の復旧工事など緊急を要する場合に慣れない作業員が施工したとしても、所望する補強を適切におこなうことができる。さらに、このような巻付け装置は、電気、ガスなどによる火気も使用しないので安全性が高い。このため、震災直後に早急にライフラインを復旧させることができるようになる。
【００１９】
また、押付けローラの後方に押圧ローラを取り付け、その間の補強シートに向けて散水可能な位置に散水口を配置することで、補強対象面に押し付けられた補強シートに素早く散水し、散水直後に押圧ローラで補強対象面に再度、押し付けることができるので、補強シートを確実に補強対象面に接合させることができる。
【００２０】
さらに、所定の大きさ以上の回転力の付与により回転する装着部から自転可能な押付けローラによって補強シートを引き出すようにすることで、補強シートに張力が付与される。
【００２１】
このように張力を付与した状態で補強シートを配置して水硬性樹脂を硬化させることで、張力を付与しない場合に比べて補強箇所の剛性を大きくすることができる。
【００２２】
また、本体部の両側にガイド部を設け、そこに補強対象面側に取り付けられた反力ベルトを係合させることで、巻付け装置を自走させることができる。このため、人力作業が削減されて、作業場所が高所などであっても作業員の負担が軽減される。
【００２３】
さらに、本発明の巻付け装置を使ったコンクリート構造物の補強方法であれば、補強対象箇所に補強シートを巻き付け、散水するだけで補強することができるので、熟練した作業員でなくても補強対象箇所を容易かつ確実に補強することができる。
【００２４】
そして、このような巻付け装置を使って、補強シート全長をコンクリート構造物の補強対象箇所に付着させることで、補強箇所の強度を高めることができる。
【００２５】
さらに、別の本発明のコンクリート構造物の補強方法であれば、乾燥した補強シートに張力を与えながら補強対象箇所に巻き付け、散水するだけで、特別な装置や熟練した作業員がいなくてもコンクリート構造物を補強することができる。このため、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても、実施することができる。
【００２６】
例えば、山間部などでは震災によって道路が寸断され、重機を搬入できないこともあるが、補強シートを巻き付ける本発明であれば、重機や特殊車両を必要とせず、迅速に復旧工事に着手することができる。
【００２７】
また、補強シートを巻き付ける方法であれば、コンクリート構造物の形状を問わず適用できるので、様々なコンクリート構造物の補強をおこなうことができる。
【００２８】
さらに、補強対象箇所に対して、補強シートを連続して隙間無く巻き付けることで、断続的に補強シートを配置した場合に比べて補強箇所の剛性を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態のコンクリート構造物１の補強方法を説明する説明図である。なお、本実施の形態では、地震などによって損傷したコンクリート構造物１を補修する場合について主に説明するが、損傷する前のコンクリート構造物１を補強する耐震補強などの場合であっても本発明を適用することができる。
【００３１】
このコンクリート構造物１は、鉄筋コンクリート製の柱や橋脚などで、大規模な地震によって主として破壊モードがせん断破壊又は曲げせん断破壊である損傷を受けた場合の復旧工事などに適用できる。
【００３２】
例えば、大規模地震が発生して、図１（ａ）に示すように、柱などのコンクリート構造物１にひび割れ１２，・・・が生じた場合に、ここが補強対象箇所１１となる。
【００３３】
そして、この補強対象箇所１１に対して、図１（ｂ）に示すように、帯状の補強シート２を巻き付ける。
【００３４】
この補強シート１は、図２（ａ）に示すように、基材としての繊維シートに水硬性樹脂を含浸させて、乾燥させた状態で巻き取り可能に形成されている。
【００３５】
この基材となる繊維シートには、帯状に成形された繊維シートが使用でき、例えばガラス繊維シート、炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ビニロン繊維などが利用できる。以下、本実施の形態では、繊維シートとしてガラス連続繊維シートを使用する場合について説明する。
【００３６】
図２（ｂ）は、水平方向（図２（ａ）では網目方向）に向けたガラス繊維３１，・・・と、鉛直方向（図２（ａ）では網目鉛直方向）に向けたガラス繊維３２，・・・とを編んで帯状に成形された２軸繊維シート３Ａの平面図である。
【００３７】
また、図２（ｃ）は、水平方向に向けたガラス繊維３１，・・・と、鉛直方向に向けたガラス繊維３２，・・・と、斜め方向に向けたガラス繊維３３，・・・と、その直交方向に向けたガラス繊維３４，・・・とを編んで帯状に成形された４軸繊維シート３Ｂの平面図である。
【００３８】
このように編み込まれた繊維シート（２軸繊維シート３Ａ又は４軸繊維シート３Ｂ）の網目に水硬性樹脂を含浸させる。この水硬性樹脂には、例えば水硬性ポリウレタン樹脂が使用できる。
【００３９】
水硬性ポリウレタン樹脂は、水と接触すると反応して硬化する特性を有しており、濃度が高い方が引張強度は高くなるが、濃度が高いと発泡を起こすので、例えば樹脂の母材率が５０％〜７５％程度になるように希釈して使用する。
【００４０】
そして、繊維シートに、液状、ペースト状又はスラリー状の水硬性ポリウレタン樹脂を含浸又は塗布して、水硬性ポリウレタン樹脂がガラス繊維３１，３２（３３，３４）の周囲を取り囲んだような状態にして乾燥させることで、補強シート２を製作する。
【００４１】
このようにして製作された補強シート２は、円筒状に巻き取るとともに、保管中に空気中の水分と反応して硬化しないように、防湿性能の高い袋や容器に入れて保管する。
【００４２】
そして、補強をおこなう際に、保管された補強シート２を取り出して、図１（ａ）に示すような補強対象箇所１１に対して、図１（ｂ）に示すように補強シート２を巻き付ける。
【００４３】
この補強シート２を巻き付ける方法には、図３（ａ）に示すように１本の補強シート２を螺旋状に連続して巻き付ける方法と、図３（ｂ）に示すように、複数の補強シート２，２を使って、それぞれ水平方向にコンクリート構造物１を一周するように環状に巻き付ける方法がある。
【００４４】
そこで、図４に、補強シート２の巻き付け方法が異なる試験体に対して載荷試験をおこなった結果を示す。ここで、比較のために、損傷していない「健全」な試験体、また損傷後の補修をおこなっていない「無補修」の試験体についても試験をおこなった。また、縦軸にとった「正規化荷重」とは、補修後の荷重を補修前の最大荷重で除した値である。
【００４５】
そして、損傷を与えるための載荷をおこなった試験体（「無補修」の試験体と同等）に対して、図３（ａ）に示すように、１本の補強シート２を隙間ができないようにラップさせながら斜め上方に向けて４周させたものが「４層連続」と表示されている試験体である。また、「無補修」と同等の試験体に対して、図３（ｂ）に示すように、４本の補強シート２，・・・を隙間ができないようにそれぞれ１周させたものが「４層非連続」と表示された試験体である。
【００４６】
この載荷試験の結果、「４層連続」の試験体は、「健全」の試験体と同等の初期剛性を保ちながら、「無補修」の試験体の最大正規化荷重の0.82を上回り1.0を越えた付近まで正規化荷重が増加した。
【００４７】
これに対して、「４層非連続」の試験体は、「無補修」の試験体に比べて二次勾配（荷重−変位関係が変極した後の勾配）は大幅に増加しているが、最大正規化荷重は略同程度となっている。
【００４８】
このため、補強シート２は、コンクリート構造物１の補強対象箇所１１に対して、連続して隙間無く巻き付ける方法が好ましい。
【００４９】
続いて、図５には、補強シート２と張力の付与との関係を確認するためにおこなった引張試験の結果を示す。
【００５０】
この試験は、補強シート２に対して、網目方向（図２（ａ）参照）に引張力（張力）を与えた後に散水して硬化させた場合（図５の「網目方向（引張力を加えた後硬化）」）と、網目方向に引張力を与えずに散水して硬化させた場合（図５の「網目方向（引張力を加えずに硬化）」）についておこなった引張試験である。ここで、参考として引張力を与えずに散水して硬化させた場合の網目鉛直方向（図２（ａ）参照）についても試験をおこなった。
【００５１】
この結果、網目鉛直方向の剛性が最も大きくなったが、「網目方向（引張力を加えた後硬化）」の試験体も同程度の剛性を示した。これに対して、「網目方向（引張力を加えずに硬化）」の試験体は、低い剛性となった。
【００５２】
このため、補強シート２は、コンクリート構造物１の補強対象箇所１１に対して、張力を与えながら巻き付ける方法が好ましい。
【００５３】
また、図６は、補強シート２とコンクリート構造物１との付着の有無と補強効果の関係を確認するためにおこなった載荷試験結果を示した図である。ここで、「付着あり」は、コンクリート構造物１に補強シート２を巻き付けてから散水して水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させた試験体であり、コンクリート構造物１に補強シート２が付着している。他方、「付着なし」は、コンクリート構造物１に補強シート２を付着させていない試験体である。
【００５４】
この結果、「付着あり」の試験体の方が、「付着なし」の試験体に比べてせん断力が向上し、最大正規化荷重が大きくなることがわかる。
【００５５】
このため、補強シート２は、コンクリート構造物１に巻き付けた後に散水をして、全長に亘って水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させて、コンクリート構造物１に付着させるのがよい。
【００５６】
例えば、図１（ｂ）に示すように、コンクリート構造物１に補強シート２を巻き付けた後に水Ｗを吹き付けると、補強シート２の水硬性ポリウレタン樹脂が水と反応して硬化が始まり、２０分程度でほぼ全体が硬化して、図１（ｃ）に示すように補強部２０が完成することになる。
【００５７】
次に、本実施の形態のコンクリート構造物１の補強方法の作用について説明する。
【００５８】
このように構成された本実施の形態のコンクリート構造物１の補強方法であれば、乾燥した補強シート２に張力を与えながら補強対象箇所１１に巻き付け、散水するだけで、特別な装置や熟練した作業員がいなくてもコンクリート構造物１を補強することができる。
【００５９】
また、水であれば安全上の問題がまったく無く、取り扱い及び入手が容易なため、震災後の復旧工事など緊急を要する場合に慣れない作業員が施工したとしても、所望する補強を適切におこなうことができる。
【００６０】
さらに、このような方法であれば、電気、ガスなどによる火気も使用しないので火災が発生する心配がなく、安全性が高い。また、補強シート２を巻き付ける方法であれば、コンクリート構造物１がどのような形状をしていても適用できるので、建物の柱、橋脚、電柱、上下水道管など様々なコンクリート構造物の補強をおこなうことができる。
【００６１】
このため、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても実施することが可能で、震災直後に早急にライフラインを復旧させることができるようになる。
【００６２】
さらに、張力を付与した状態で補強シート２をコンクリート構造物１の補強対象箇所１１に巻き付けて水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させることで、張力を付与しない場合に比べて補強箇所の剛性を大きくすることができる。
【００６３】
また、補強対象箇所１１に対して、補強シート２を連続して隙間無く巻き付けることで、断続的に補強シート２を配置した場合に比べて補強箇所の剛性を上げることができる。
【実施例１】
【００６４】
以下、前記実施の形態で説明したコンクリート構造物１の補強方法の施工に使用可能な補強シート２の巻付け装置の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６５】
この実施例１では、図７，８を参照しながら、補強シート２の巻付け装置としての自走巻付け装置５について説明する。ここで、図７は、四角柱形状のコンクリート構造物１の側面図で見た自走巻付け装置５の構成を説明する図であり、図８はコンクリート構造物１の断面図で見た自走巻付け装置５の構成を説明する図である。
【００６６】
まず、構成から説明すると、この自走巻付け装置５は、本体部５４と、その本体部５４に取り付けられて補強シート２が装着される装着部５１と、その装着部５１から補強シート２を引き出し補強対象面に押し付ける押付けローラとしての駆動押付けローラ５２と、その後方に間隔を置いて取り付けられる押圧ローラ５３と、本体部５４に取り付けられて駆動押付けローラ５２と押圧ローラ５３との間に出現する補強シート２に向けて散水可能な散水口５６とを主に備えている。
【００６７】
この装着部５１は、円筒状に形成されており、図８に示すように本体部５４の一端に回転可能に取り付けられている。また、この装着部５１には、補強シート２が巻き取られた巻取り部２１が形成されており、正方向に所定の大きさ以上の回転力が付与されると回転するように構成される。
【００６８】
例えば、装着部５１の回転軸５１１にラチェット機構（図示省略）を設ける場合は、所定の大きさより小さな正方向の回転力による回転を阻止する抵抗手段を歯車に対して設けておき、所定の大きさ以上の回転力が付与されたときに抵抗手段を乗り越えて歯車が正回転するようにしておく。また、回転後には歯車の歯にラチェット機構の爪が食い込むことになって、反対方向に回転しないような構成としておく。
【００６９】
このように構成された装着部５１に巻き取られた補強シート２は、所定の大きさ以上の正方向の回転力が付与されたときに巻取り部２１から引き出されるので、引き出されたときには張力が付与された状態になっている。
【００７０】
また、図８に示すように、本体部５４のコンクリート構造物１側には、駆動押付けローラ５２が自転可能に取り付けられる。この駆動押付けローラ５２は、駆動モータ（図示省略）に駆動軸５２１が接続された円筒形状のローラで、駆動モータが作動すると駆動押付けローラ５２が回転することになる。
【００７１】
そして、この駆動押付けローラ５２には、装着部５１の巻取り部２１から引き出された補強シート２が架け渡される。
【００７２】
一方、この自走巻付け装置５の本体部５４の両側（図７では本体部５４の上下）には、補強シート２が引き出される方向と略直交する方向にガイド部５５，５５が延出される。このガイド部５５は、駆動押付けローラ５２の軸方向と略同一方向に向けて延出される芯棒５５ａと、その芯棒５５ａの端部に設けられる円板状のストッパ５５ｂとによって主に構成される。
【００７３】
さらに、このガイド部５５の芯棒５５ａには、図８に示すようにコンクリート構造物１（補強対象面側）の外周に環状に取り付けられた反力ベルトとしてのゴムベルト４を係合させる。すなわち、図７に示すように、自走巻付け装置５の上下に延出されたガイド部５５，５５の位置に合わせてゴムベルト４，４をコンクリート構造物１に取り付け、ゴムベルト４，４の弾性力で自走巻付け装置５をコンクリート構造物１に押し付けて支持させる。
【００７４】
そして、このような状態で自走巻付け装置５の駆動押付けローラ５２を、図８で見て反時計回りに回転（ここでの正回転）させると、補強シート２が引っ張られて、所定の大きさ以上の回転力になったときに装着部５１から補強シート２が引き出されることになる。
【００７５】
また、駆動押付けローラ５２のコンクリート構造物１の側面に沿った後方には、回転軸５３１を中心に回転する押圧ローラ５３が配置される。この押圧ローラ５３は、駆動押付けローラ５２によってコンクリート構造物１の補強対象面に押し付けられた補強シート２を、再び補強対象面に向けて押し付ける円筒形状のローラである。
【００７６】
さらに、この駆動押付けローラ５２と押圧ローラ５３との間の本体部５４には、散水口５６が設けられる。すなわち、本体部５４の略中央には水Ｗが充填される供給タンク５６１が設けられ、その補強対象面側に複数の散水口５６，・・・が設けられる。また、図示していないが、給水タンク５６１には給水ホースが接続されて、随時、水Ｗが供給される構成となっている。
【００７７】
次に、実施例１の自走巻付け装置５を使用した補強シート２の巻き付け方法について説明する。
【００７８】
まず、コンクリート構造物１の補強対象箇所１１の最上部に、自走巻付け装置５のガイド部５５，５５の間隔に合わせてゴムベルト４，４を取り付ける。そして、それらのゴムベルト４，４にガイド部５５を係合させることで、自走巻付け装置５を自走可能な状態にする。
【００７９】
また、この取り付けに際して、補強シート２を装着部５１の巻取り部２１から引き出して駆動押付けローラ５２及び押圧ローラ５３に架け渡し、コンクリート構造物１とローラ５２，５３との間に補強シート２が介在された状態にする。さらに、補強シート２の端部２ａは、予め散水してコンクリート構造物１の側面に固定しておく。
【００８０】
そして、この状態で駆動押付けローラ５２を作動させると、補強シート２を引っ張る力が発生し、その張力が所定の大きさ以上になると装着部５１が回転して巻取り部２１から補強シート２が引き出される。また、補強シート２が引き出されると、補強シート２による拘束力が低下し、自走巻付け装置５が前進することになる。
【００８１】
さらに、駆動押付けローラ５２を通過した補強シート２には、散水口５６から水Ｗが散水され、水Ｗが浸み込んだ補強シート２は、押圧ローラ５３によって再びコンクリート構造物１の補強対象面に押し付けられる。
【００８２】
また、このような自走巻付け装置５は、ゴムベルト４，４に沿って走行するので、所定の位置まで走行した時点で停止させ、ゴムベルト４，４の位置を下方にずらして、再び走行させることによって、補強シート２の連続した巻き付けをおこなう。
【００８３】
このように構成された実施例１の補強シート２の自走巻付け装置５は、水Ｗと接触することによって短時間で強度が発現する水硬性ポリウレタン樹脂を含浸又は塗布して乾燥させた補強シート２が装着される装着部５１と、その装着部５１の巻取り部２１から引き出された補強シート２を補強対象面に押し付ける駆動押付けローラ５２と、散水口５６とを備えている。
【００８４】
このように乾燥した状態の補強シート２であれば、コンクリート構造物１の補強対象面に容易に配置することができるうえに、散水口５６から補強シート２に散水することによって短時間でコンクリート構造物１に接合させることができる。
【００８５】
このため、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても、自走巻付け装置５と補強シート２と水Ｗが用意できれば、これらを使って損傷したコンクリート構造物１を早急に補修することができる。
【００８６】
さらに、所定の大きさ以上の回転力の付与により回転する装着部５１から自転可能な駆動押付けローラ５２によって補強シート２を引き出すようにすることで、巻き付ける際に補強シート２に張力が付与される。
【００８７】
このように張力を付与した状態で、補強シート２をコンクリート構造物１の補強対象箇所１１に巻き付けて水硬性ポリウレタン樹脂を硬化させることで、張力を付与しない場合に比べて補強箇所の剛性を大きくすることができる。
【００８８】
また、駆動押付けローラ５２の後方で補強シート２に向けて散水口５６から散水することで、補強対象面に押し付けられた補強シート２に素早く散水して反応を開始させることができる。さらに、散水後の補強シート２を押圧ローラ５３によってコンクリート構造物１の補強対象面に再び押し付けることで、確実に補強シート２をコンクリート構造物１に接合させることができる。
【００８９】
また、本体部５４の両側にガイド部５５，５５を設け、そこにコンクリート構造物１に取り付けられた反力ベルト４，４を係合させることで、自走巻付け装置５を自走させることができる。
【００９０】
このような自走巻付け装置５であれば、人力作業が削減されるので、作業場所が高所であっても特殊な支持装置を設ける必要がなく、作業員の負担も軽減される。
【００９１】
さらに、自走巻付け装置５を使用したコンクリート構造物１の補強方法であれば、自走巻付け装置５を使って補強対象箇所１１に補強シート２を巻き付け、散水口５６から散水するだけで補強することができるので、熟練した作業員でなくても補強対象箇所１１を容易かつ確実に補強することができる。
【００９２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００９３】
以下、前記実施例１とは別の形態の補強シート２の巻付け装置の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態又は前記実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９４】
この実施例２では、図９，１０を参照しながら、補強シート２の巻付け装置としての手動巻付け装置６について説明する。ここで、図９は、四角柱形状のコンクリート構造物１の側面図で見た手動巻付け装置６の構成を説明する図であり、図１０はコンクリート構造物１の断面図で見た手動巻付け装置６の構成を説明する図である。
【００９５】
まず、構成から説明すると、この手動巻付け装置６は、本体部６４と、その本体部６４に取り付けられた補強シート２が装着される装着部６１と、その装着部６１から引き出された補強シート２を補強対象面に押し付ける押付けローラ６２と、その後方に間隔を置いて取り付けられる押圧ローラ６３と、本体部６４に取り付けられて押付けローラ６２と押圧ローラ６３との間に出現する補強シート２に向けて散水可能な散水口６５とを主に備えている。
【００９６】
また、この本体部６４は、箱形のケース部６４１で覆われており、ケース部６４１には取手部６４２が設けられて作業員が保持しやすい構成となっている（図９，１０の二点鎖線参照）。
【００９７】
さらに、ケース部６４１の内側に収容される装着部６１には、補強シート２が巻き取られた巻取り部２１が形成されている。また、この装着部６１は回転軸６１１を中心に回転することになるが、前記実施例１で説明した装着部５１と同様に、所定の大きさ以上の回転力が付与されると正方向に回転するように構成されている。
【００９８】
また、装着部６１の巻取り部２１から引き出された補強シート２は、押付けローラ６２と押圧ローラ６３とによってコンクリート構造物１の補強対象面に押し付けられる。この押付けローラ６２と押圧ローラ６３は、回転軸６２１，６３１を中心に回転する。
【００９９】
さらに、この押付けローラ６２と押圧ローラ６３との間の本体部６４には、散水口６５が設けられる。すなわち、本体部６４の略中央に複数の散水口６５，・・・が設けられる。また、図示していないが、散水口６５，・・・には給水ホースが接続されており、随時、給水可能な構成となっている。
【０１００】
次に、実施例２の手動巻付け装置６を使用した補強シート２の巻き付け方法について説明する。なお、ここでは、コンクリート構造物１の下から上に向けて補強シート２を巻き付ける方法について説明するが、前記実施例１と同様に上から下に向けて巻き付けることもできる。
【０１０１】
まず、補強シート２を装着部６１の巻取り部２１から引き出して押付けローラ６２及び押圧ローラ６３に架け渡し、作業員が手動巻付け装置６の取手部６４２を保持してコンクリート構造物１とローラ６２，６３との間に補強シート２が介在される状態にする。さらに、補強シート２の端部２ａは、予め散水してコンクリート構造物１の側面に固定しておく。
【０１０２】
そして、手動巻付け装置６をコンクリート構造物１に押し付けた状態で、その側面に沿って人力で移動させる。このように手動巻付け装置６を横方向に移動させると、引き出された補強シート２の上を押付けローラ６２と押圧ローラ６３とが走行することになる。
【０１０３】
また、押付けローラ６２が回転すると、補強シート２を引っ張る力が発生し、その張力が所定の大きさ以上になると装着部６１が回転して巻取り部２１から補強シート２が引き出される。
【０１０４】
さらに、押付けローラ６２を通過した補強シート２には、散水口６５から散水がおこなわれ、水を含んだ補強シート２は押圧ローラ６３によってコンクリート構造物１に再び押し付けられる。
【０１０５】
このように構成された実施例２の補強シート２の手動巻付け装置６は、作業員が手で保持してコンクリート構造物１の補強対象面に沿って移動させる装置のため、事前準備がほとんど必要なく、迅速にコンクリート構造物１の補強対象箇所１１に対して補強シート２を巻き付けることができる。
【０１０６】
また、このように手動巻付け装置６を使って補強対象箇所１１に補強シート２を巻き付け、散水するだけで補強することができるので、震災後の復旧工事など、緊急を要し、人力、物資ともに不足するような事態になっても、実施することができる。
【０１０７】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は前記実施例１と略同様であるので説明を省略する。
【０１０８】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１０９】
例えば、前記実施例１，２では、自走巻付け装置５又は手動巻付け装置６を使用したコンクリート構造物１の補強方法について説明したが、これに限定されるものではなく、人力で補強シート２を巻き付けて、一定量の巻き付けが終わってからまとめて散水することでコンクリート構造物１を補強する方法であってもよい。また、巻き付けのみ巻付け装置を使用し、散水は別途、おこなう構成であってもよい。
【０１１０】
さらに、前記実施の形態では、ガラス連続繊維シートに水硬性ポリウレタン樹脂を含浸させて製作された補強シート２について説明したが、これに限定されるものではなく、基材となる繊維シート及び水硬性樹脂の組み合わせは、他の組み合わせであってもよい。
【０１１１】
また、前記実施の形態及び前記実施例では、柱などの中実のコンクリート構造物１の補強について説明したが、これに限定されるものではなく、コンクリート管などの中空のコンクリート構造物にも本発明を適用することができる。
【０１１２】
さらに、前記実施例１，２では、駆動押付けローラ５２（押付けローラ６２）を通過した直後に散水口５６（６５）から散水をおこなう構成について説明したが、これに限定されるものではなく、駆動押付けローラ５２（押付けローラ６２）を通過する直前に散水がおこなえる位置に散水口を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の最良の実施の形態のコンクリート構造物の補強方法の工程を説明する説明図である。
【図２】補強シートの構成を説明する図であって、（ａ）は一部巻き取られた補強シートの正面図、（ｂ）は基材となる２軸繊維シートの正面図、（ｃ）は基材となる別の種類の４軸繊維シートの正面図である。
【図３】コンクリート構造物に補強シートを巻き付ける方法を説明する図であって、（ａ）は斜めに連続して補強シートを巻き付けた場合の斜視図、（ｂ）は非連続で環状に補強シートを巻き付けた場合の斜視図である。
【図４】補強シートの巻き付け方法の異なる試験体に対して載荷試験をおこなった結果を示す図である。
【図５】張力の有無による補強シートの特性の違いを確認するためにおこなった引張試験の結果を示す図である。
【図６】付着の有無による補強効果の違いを確認するためにおこなった載荷試験の結果を示す図である。
【図７】コンクリート構造物の側面図で見た実施例１の自走巻付け装置の構成を示した説明図である。
【図８】コンクリート構造物の断面図で見た実施例１の自走巻付け装置の構成を示した説明図である。
【図９】コンクリート構造物の側面図で見た実施例２の手動巻付け装置の構成を示した説明図である。
【図１０】コンクリート構造物の断面図で見た実施例２の手動巻付け装置の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【０１１４】
Ｗ 水
１ コンクリート構造物
１１ 補強対象箇所
２ 補強シート
２１ 巻取り部
３Ａ ２軸繊維シート（繊維シート）
３Ｂ ４軸繊維シート（繊維シート）
４ ゴムベルト（反力ベルト）
５ 自走巻付け装置（巻付け装置）
５１ 装着部
５２ 駆動押付けローラ（押付けローラ）
５３ 押圧ローラ
５４ 本体部
５５ ガイド部
５６ 散水口
６ 手動巻付け装置（巻付け装置）
６１ 装着部
６２ 押付けローラ
６３ 押圧ローラ
６４ 本体部
６５ 散水口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートが装着される装着部と、
前記装着部から引き出された前記補強シートを補強対象面に押し付ける押付けローラと、
前記装着部から引き出された前記補強シートに向けて散水可能な散水口と、
前記装着部、前記押付けローラ及び前記散水口が取り付けられる本体部とを備えたことを特徴とする補強シートの巻付け装置。
【請求項２】
前記押付けローラの後方に間隔を置いて押圧ローラが取り付けられ、前記散水口は前記押付けローラと前記押圧ローラとの間で前記補強対象面に押し付けられた前記補強シートに向けて散水可能な位置に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の補強シートの巻付け装置。
【請求項３】
前記装着部は所定の大きさ以上の回転力が付与されると回転するように形成されるとともに、前記押付けローラは自転可能に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の補強シートの巻付け装置。
【請求項４】
前記本体部の両側には、前記補強シートが引き出される方向と略直交する方向に延出されたガイド部が設けられ、前記ガイド部に係合させる反力ベルトが前記補強対象面側に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の補強シートの巻付け装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の補強シートの巻付け装置を使用するコンクリート構造物の補強方法であって、
前記コンクリート構造物の補強対象箇所に前記巻き付け装置により前記補強シートを巻き付ける工程と、
巻き付けられた前記補強シートに前記散水口から散水する工程とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【請求項６】
コンクリート構造物の補強方法であって、
帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートを、張力を与えながら前記コンクリート構造物の補強対象箇所に巻き付ける工程と、
巻き付けられた前記補強シートに散水する工程とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【請求項７】
前記補強シートは、前記補強対象箇所に対して、連続して隙間無く巻き付けることを特徴とする請求項６に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【請求項１】
帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートが装着される装着部と、
前記装着部から引き出された前記補強シートを補強対象面に押し付ける押付けローラと、
前記装着部から引き出された前記補強シートに向けて散水可能な散水口と、
前記装着部、前記押付けローラ及び前記散水口が取り付けられる本体部とを備えたことを特徴とする補強シートの巻付け装置。
【請求項２】
前記押付けローラの後方に間隔を置いて押圧ローラが取り付けられ、前記散水口は前記押付けローラと前記押圧ローラとの間で前記補強対象面に押し付けられた前記補強シートに向けて散水可能な位置に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の補強シートの巻付け装置。
【請求項３】
前記装着部は所定の大きさ以上の回転力が付与されると回転するように形成されるとともに、前記押付けローラは自転可能に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の補強シートの巻付け装置。
【請求項４】
前記本体部の両側には、前記補強シートが引き出される方向と略直交する方向に延出されたガイド部が設けられ、前記ガイド部に係合させる反力ベルトが前記補強対象面側に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の補強シートの巻付け装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の補強シートの巻付け装置を使用するコンクリート構造物の補強方法であって、
前記コンクリート構造物の補強対象箇所に前記巻き付け装置により前記補強シートを巻き付ける工程と、
巻き付けられた前記補強シートに前記散水口から散水する工程とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【請求項６】
コンクリート構造物の補強方法であって、
帯状の繊維シートに水硬性樹脂を含浸又は塗布して乾燥させることで形成された補強シートを、張力を与えながら前記コンクリート構造物の補強対象箇所に巻き付ける工程と、
巻き付けられた前記補強シートに散水する工程とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【請求項７】
前記補強シートは、前記補強対象箇所に対して、連続して隙間無く巻き付けることを特徴とする請求項６に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−３７７７６（Ｐ２０１０−３７７７６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２００５６２（Ｐ２００８−２００５６２）
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年５月１日 東京大学生産技術研究所発行の「生産研究 第６０巻 第３号」に発表
【出願人】（３０３０５６３６８）東急建設株式会社 (225)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年５月１日 東京大学生産技術研究所発行の「生産研究 第６０巻 第３号」に発表
【出願人】（３０３０５６３６８）東急建設株式会社 (225)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]