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【発明の名称】 セメント系構造物の補強方法および該方法によって補強されたセメント系構造物
【発明者】 【氏名】堀本 歴

【氏名】粕谷 明
【要約】 【課題】過度の圧縮荷重によるセメント系構造物の破片飛散を防止するセメント系構造物の補強方法、および当該方法によって補強されたセメント系構造物を提供すること。

【解決手段】セメント系構造物に対して無機系補強用シートまたは有機系補強用シートを被覆した後、その上に有機系織物シートをさらに被覆することを特徴とするセメント系構造物の補強方法および当該補強方法によって補強されたことを特徴とするセメント系構造物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント系構造物に対して無機系補強用シートまたは有機系補強用シートを被覆した後、その上に有機系織物シートをさらに被覆することを特徴とするセメント系構造物の補強方法。
【請求項２】
無機系補強用シートまたは有機系補強用シートが既に被覆されたセメント系構造物に対して、有機系織物シートを被覆して補修することを特徴とするセメント系構造物の補強方法。
【請求項３】
セメント系構造物が柱状構造物であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のセメント系構造物の補強方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のセメント系構造物の補強方法によって補強されたことを特徴とするセメント系構造物。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明はセメント系構造物の補強方法および該方法によって補強されたセメント系構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セメント系構造物の強度物性を単に向上させるためのセメント系構造物の補強方法に関する提案は数多くなされている。しかしながら、地震等によりセメント系構造物に想定値以上の圧縮荷重がかかり、破壊が起きた場合に、セメント破片が飛び散って周辺の住民や建築物に被害を及ぼす破片飛散現象（二次災害）を防止する観点からの提案はほとんどなされていないのが現状である。
【０００３】
例えば、セメント系構造物の補修補強に使用される補強用強化繊維シート基材として、強化繊維を一方向に引き揃えた強化繊維束が低融点ポリマーからなる不織布またはメッシュ状体によって集束、固定されて一方向配列強化繊維シートとされるとともに、この一方向配列強化繊維シートがシート状支持体に接着されてなる補強用強化繊維シート基材が提案されている（特許文献１）。しかしながら、上記シート基材を用いた場合、セメント系構造物に過度の圧縮荷重がかかって破壊が一旦、起きると、セメント破片が飛び散る破片飛散現象が生じた。また、耐荷性能に急激な低下も見られた。
【０００４】
さらに例えば、連続した樹脂透過性支持体シートと、実質的に一定長さの長繊維とされる強化繊維が前記樹脂透過性支持体シートの長手方向に対して所定の角度をもって且つ前記樹脂透過性支持体シートの長手方向に沿って配列され、前記樹脂透過性支持体シートに保持された強化繊維層とを有することを特徴とする連続したシート形状を成す樹脂未含浸の連続強化繊維シートが提案されている（特許文献２）。しかしながら、そのようなシートを用いても、過度の圧縮荷重によるセメント系構造物の破壊時において、破片飛散現象がやはり起こった。
【特許文献１】特開平１１−９５９号公報
【特許文献２】特開２００２−５３６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、過度の圧縮荷重によるセメント系構造物の破片飛散を防止するセメント系構造物の補強方法、および当該方法によって補強されたセメント系構造物を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明によれば、以下の１〜４の発明が提供される。
１．セメント系構造物に対して無機系補強用シートまたは有機系補強用シートを被覆した後、その上に有機系織物シートをさらに被覆することを特徴とするセメント系構造物の補強方法。
２．無機系補強用シートまたは有機系補強用シートが既に被覆されたセメント系構造物に対して、有機系織物シートを被覆して補修することを特徴とするセメント系構造物の補強方法。
３．セメント系構造物が柱状構造物であることを特徴とする上記１〜２のいずれかに記載のセメント系構造物の補強方法。
４．上記１〜３のいずれかに記載のセメント系構造物の補強方法によって補強されたことを特徴とするセメント系構造物。
【０００７】
本明細書中、セメント系構造物とは、比較的粒度の大きな砂利とセメントを主成分とした、いわゆるコンクリートからなる構造物、および比較的粒度の小さな砂利とセメントを主成分とした、いわゆるモルタルからなる構造物を包含して意味するものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、セメント系構造物に過度の圧縮荷重が付与されてもセメント系構造物の破片飛散を有効に防止できる。よって、セメント系構造物周辺の住民や建築物に対する二次災害を防ぐことができる。しかも、補強用シート構成を選択することにより、セメント系構造物の強度物性を向上させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係るセメント系構造物の補強方法において使用される有機系織物シートは、有機系繊維として、例えば、高強度ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、またはそれらの混合繊維等を、経糸および緯糸として用いた織物をいう。有機系繊維糸における、破断伸度は破片飛散防止の観点から、２％以上が好ましく、より好ましくは３〜１０％である。材質的に好ましくは高強度ポリエチレン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維であり、特に、強度および破片飛散防止効果両方に優れる観点から好ましくは高強度ポリエチレン繊維である。有機系繊維の太さは本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば高強度ポリエチレン繊維の場合、通常は５５ｄｔｅｘ〜５２８０ｄｔｅｘ、好ましくは４４０ｄｔｅｘ〜２６４０ｄｔｅｘである。アラミド繊維の場合、通常は２８ｄｔｅｘ〜８３３０ｄｔｅｘ、好ましくは４４０ｄｔｅｘ〜３３４０ｄｅｔｅｘである。ビニロン繊維の場合、好ましくは１１００ｄｔｅｘ〜１９８０ｄｔｅｘである。なお、本明細書中、破断伸度はＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９の８．５．１に記載される標準時試験における破断時の伸び率を用いる。
【００１０】
有機系織物シートは有機系繊維糸を織り込んだ織物シート層からなり、一重織り組織構造を有していても良いし、または織物組織が二重以上に重なるように織った重ね織り組織構造を有していても良い。なお、有機系織物シートを構成する織物組織は、特に限定されるものではないが、通常は平織りが用いられ、公知の織機によって製造可能である。
【００１１】
有機系織物シートの内側に被覆される無機系補強用シートとしては、無機系繊維糸を一方向に引き揃えた無機系単層型補強用シート、前記単層シートを２層以上積層した無機系多層型補強シートまたは無機系織物型補強シートがある。多層シートの場合は、糸シート層の糸引き揃え方向が同一であってもよいが、糸の引き揃え方向が異なる少なくとも２層の糸シート層が積層されてなる方が好ましい。
【００１２】
シート層を構成し得る無機系繊維糸は無機系繊維のマルチフィラメントである。無機系繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、鋼繊維またはそれらの混合繊維等が使用可能である。使用する無機繊維糸の引張強度は、セメント系構造体の強度物性の観点から１．５ＧＰａ以上が好ましい。より好ましくは、引張強度が１．８ＧＰａ以上の無機系強化繊維糸である。また、破断伸度は０．１〜５％程度が好ましく、より好ましくは０．３〜２．５％である。材質的に好ましくは炭素繊維、ガラス繊維であり、強度面から特に好ましくは３．０ＧＰａ以上の引張強度を有する炭素繊維である。無機系繊維の太さは本発明の目的が達成される限り特に制限されず、炭素繊維の場合、１Ｋ〜２４Ｋであり、ガラス繊維の場合、通常は３３ｔｅｘ〜４４００ｔｅｘ、好ましくは５７５ｔｅｘ〜２２００ｔｅｘである。
本明細書中、炭素繊維の引張強度は、ＪＩＳ Ｒ ７６０１：１９８６に記載される試験に準じて測定された値を用いている。破断伸度は、ＪＩＳ Ｋ ７０７３に記載される引張試験法に基づき、引張り最大ひずみの測定方法に準じて測定された値を用いている。
またガラス繊維の引張強度及び破断伸度はＪＩＳ Ｒ ３４２０：１９９９に記載されるガラスロービングに関する試験に準じて測定された値を用いている。
【００１３】
有機系織物シートの内側に被覆される有機系補強用シートとしては、有機系繊維糸を一方向に引き揃えた有機系単層型補強用シート、前記単層シートを２層以上積層した有機系多層型補強シートまたは有機系織物型補強シートがある。多層シートの場合は、糸シート層の糸引き揃え方向が同一であってもよいが、糸の引き揃え方向が異なる少なくとも２層の糸シート層が積層されてなる方が好ましい。なお、有機系繊維の種類、物性等は有機系織物シートで用いるものと同様のものが使用される。
【００１４】
本発明に係るセメント系構造物の補強方法は、有機系織物シートを、無機系補強用シートまたは有機系補強用シートを用いた補強後における最外の層となるように、セメント系構造物に被覆することを特徴とする。すなわち、図１に示すとおり、無機系または有機系補強用シート２を用いた補強作業終了時においてセメント系構造物３に被覆された最外のシート層が有機系織物シート１からなるように、セメント系構造物３に被覆する。これによって、過度の圧縮荷重によるセメント系構造物３の破壊時において、セメント系構造物破片が飛び散る破片飛散を有効に防止できる。破片飛散を防止するメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のメカニズムに基づくものと考えられる。すなわち、有機系織物シート層１が最外側に位置するように、シートを被覆すると、当該最外の有機系織物からなるシート層１のさらに外側に層は存在しない。そのような状態において当該最外のシート層における有機系織物がセメント系構造物破片の飛散エネルギーを最も有効に吸収できるため、破片飛散を防止できるものと考えられる。最外のシート層が有機系織物から構成されず、例えば、無機系繊維糸から構成されると、たとえ、他の層が有機系繊維糸からなっていても、セメント系構造物破片の飛散エネルギーは有効に吸収されず、破片飛散を防止できない。
【００１５】
補強用シートまたは織物シートを被覆するに際しては、通常、シートをセメント系構造物に固定できる手段を用いる。そのような固定手段としては特に制限されるものではないが、シートをセメント系構造物との接触面全面において固定可能な手段、例えば、接着剤を用いる等すればよい。
【００１６】
接着剤としては、例えば、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が使用可能である。エポキシ系樹脂等の接着剤を用いる場合は、セメント系構造物表面へのエポキシ樹脂等の上塗りに先立ってプライマーを下塗りしておくことが、セメント系構造物との接着性向上の観点から好ましい。
【００１７】
セメント系構造物に対するシートの２周目以降の被覆は、１周目のシートの被覆に使用した接着剤が硬化していても、または硬化していなくても、行ってよい。特に、先のシート被覆に使用したエポキシ系接着剤が硬化している場合、次のシート被覆は先のシート被覆と同様にエポキシ系接着剤を下塗りした後で、シートを被覆し、エポキシ系接着剤を上塗りすることが好ましい。一方、先のシート被覆に使用したエポキシ系接着剤が硬化していない場合、当該エポキシ系接着剤が下塗りとして作用するため、次のシート被覆は下塗りを要さず、直接、シートを被覆し、エポキシ系接着剤を上塗りすることが好ましい。
【００１８】
本発明のセメント系構造物の補強方法は既に補強処理されたセメント系構造物に対する補修方法としても有用である。すなわち、本発明のセメント系構造物の補強方法が適用されるセメント系構造物は無機系または有機系の補強用シートの被覆による補強処理が一切なされていないものであってもよいし、または無機系補強用シートまたは有機系補強用シートが被覆されて補強処理が既になされたものであってもよい。特に無機系補強用シートが被覆されて既に補強処理されたセメント系構造物に対しては、当該無機系補強用シートを、本発明において最初に被覆される無機系補強用シートとみなして、その上に有機系織物シートを被覆することができる。本発明において、無機系補強用シートが被覆されたセメント系構造物に対しては、少なくとも１種類の無機系補強用シートをさらに被覆し、その上に有機系織物シートを被覆してもよい。有機系補強用シートが被覆されて既に補強処理されたセメント系構造物に対しても同様である。
【００１９】
本発明のセメント系構造物の補強方法において、シートは通常、持ち運び容易性と作業容易性の観点からロール形態で使用されるが、所定の寸法に分割された形態で使用されてもよい。
【実施例】
【００２０】
実施例１および２に用いる有機系織物シートは、高強度ポリエチレン繊維糸（２６４０ｄｔｅｘ、破断伸度：４．０％）のマルチフィラメントを使用し、通常の織機により織られた平織り状の織物シートである。また、実施例１および比較例１に用いる炭素繊維補強用単層シートは、一方向に引き揃えた糸シート層からなり、目付２２０．５ｇ／ｍ２である。炭素繊維としては、１２Ｋのマルチフィラメントを使用し、引張強度は４．１ＧＰａ、破断伸度は１．７％である。実施例２で用いる炭素繊維補強用多層シートは、一方向に引き揃えた糸シート層を、糸方向を９０°変化させた状態で２層積層したものを用いる（総目付４４１ｇ／ｍ２）。なお、炭素繊維糸は単層シートと同じものを用いる。実施例３で用いるアラミド繊維補強用シートは、一方向に引き揃えた糸シート層からなり、目付４１５ｇ／ｍ２である。アラミド繊維としては、３３００ｄｔｅｘ、引張強度３．４ＧＰａ、破断伸度３．３％である。
【００２１】
＜実施例１＞
（評価サンプルの作製）
・コンクリート供試体の作製
まず、コンクリート供試体を作製した。詳しくは、普通ポルトランドセメント３６０重量部に、細骨材７８２重量部、最大寸法２０ｍｍの粗骨材９７０重量部を加えて粉体混合した。粉体混合を続けながら水／セメント比５０％となるように水を加え混合し、型枠に打設した。２４時間養生後、脱型し、２８日間の水中養生により、直径１００ｍｍ×高さ２００ｍｍの円柱状コンクリート供試体を得た。なお、コンクリート供試体の表面をグラインダーにて表面処理した。
【００２２】
・シートの１回目巻き付け
表面処理したコンクリート供試体の側面にエポキシ樹脂系プライマー（品名：ボンドＥ８１０Ｌ、コニシ（株））を塗布し、２４時間静置養生した。その後、コンクリート供試体の側面に、炭素繊維補強用単層シートを、エポキシ樹脂（品名：ボンドＥ２５００、コニシ（株））を用いて被覆した。詳しくは、コンクリート供試体の側面にエポキシ樹脂を下塗りした後、シートを一重で巻き付け、その上にさらにエポキシ樹脂を上塗りした。上塗りは、シートにエポキシ樹脂が十分に含浸するようにローラーにより行った。型シートの巻き付けは、糸方向がコンクリート供試体の円周方向に向くように行った。
【００２３】
・シートの２回目の巻き付け
有機系織物シートを用いたこと、および前回で上塗りしたエポキシ樹脂が未硬化なため下塗りを行わなかったこと以外、１回目のシート巻き付け方法と同様の方法で、引き続き、２回目以降のシート巻き付けを行った。
シートをコンクリート供試体に巻き付けた後は、７日間静置養生し、評価した。
【００２４】
（評価方法）
ＪＩＳ Ａ １１０８：１９９９「コンクリートの圧縮強度試験方法」に準じて載荷試験を行った。
試験手順は以下のとおりである。
１）供試体の上下面及び上下の加圧板の圧縮面を清掃する。
２）供試体を、その中心軸が加圧板の中心と一致するように置く
３）試験機の加圧板と供試体の端面とは、直接密着させる。
４）供試体に衝撃を与えないように一様な速度で荷重を加える（圧縮応力度の増加が毎秒０．６±０．４Ｎ／ｍｍ２になるようにする）。
５）供試体が破壊するまで荷重を加え続ける。
【００２５】
＜実施例２＞
１回目の巻き付けシートとして、炭素繊維補強用多層シートを用いた以外は、実施例１と同様の方法にてサンプルを作成した。
＜実施例３＞
１回目の巻き付けシートとして、アラミド繊維補強用シートを用いた以外は、実施例１と同様の方法にてサンプルを作成した。
＜比較例＞
１回目および２回目の巻き付けシートとして、炭素繊維補強用単層シートを用いる。なお、２回目の巻き付けは、糸方向がコンクリート供試体の軸方向に向くように行う。それ以外については、実施例１と同様の方法にてサンプルを作成した。
【００２６】
以上の試験において破壊したときの荷重（最大荷重）を測定し、その結果を破壊状態とともに表１に示した。
【００２７】
【表１】


【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のセメント系構造物の補強方法は、破片飛散の防止を目的として、例えば高架橋の橋脚のようなセメント系構造物、特に柱状の構造物に対して適用されてもよいし、または破片飛散の防止だけでなく、構造物の強度物性の向上も目的として、上記構造物に対して適用されてもよい。また本発明の補強方法は、セメント系構造物に対する初めての処置（一次補強）として実施されてもよいし、または既に一次補強がなされたセメント系構造物に対する補修（二次補強）として実施されてもよい。これによって、破片飛散が防止されて二次災害が防止され、しかも所望により構造物の強度物性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の補強方法での補強状態を示す模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：有機系織物シート、２：補強用シート、３：セメント系構造物。
【出願人】 【識別番号】０００００１０９６
【氏名又は名称】倉敷紡績株式会社
【出願日】 平成１７年６月２１日（２００５．６．２１）
【代理人】
【公開番号】 特開２００７−２４３２（Ｐ２００７−２４３２Ａ）
【公開日】 平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【出願番号】 特願２００５−１８０７６１（Ｐ２００５−１８０７６１）