JP5478651B2 - コンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材 - Google Patents

Description

本発明は、連続した強化繊維を含むシート状の或いは板状の強化繊維含有材料（以下、「繊維シート」という。）を使用して、梁及び桁部材、更には、壁、柱、床版等のスラブ部材など、建築、土木建造物であるコンクリート構造物を補修補強（以後、単に「補強」という。）するコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材に関するものである。

近年、既存或いは新設のコンクリート構造物の補強方法として、コンクリート構造物の表面に、繊維シートとしての炭素繊維シートやアラミド繊維シートなどの連続強化繊維シートを貼り付けたり、巻き付けたりする炭素繊維シート接着工法やアラミド繊維シート接着工法などの連続繊維シート接着工法、或いは、未硬化のマトリクス樹脂を連続繊維束に含浸させた繊維シートを接着後硬化させる工法、がある。

更には、現場樹脂含浸を省略するため工場生産した板厚１〜５ｍｍ、幅５〜１０ｃｍ程度のＦＲＰ板をコンクリート表面にパテ状接着樹脂を用いて接着するＦＲＰ板接着補強工法も開発されている。

このような補強方法を施したコンクリート構造物は、繊維シートがコンクリート構造物と一体に接着されている限りにおいては、繊維シートによる高い補強効果を得ることができる。しかしながら、負荷によりコンクリート構造物が変形したりすることなどにより、繊維シートが破断する前にコンクリート構造物表面から剥離した場合には、所期の目的を達成することができなくなることがある。

更に言えば、曲げとせん断力が発生するコンクリート構造物の補強には、端部剥離の影響のみならず発生するひび割れを抑制する必要がある。

つまり、例えば、古いコンクリート構造物、或いは、トラック等の重量車両が通過する古いコンクリート構造物である橋梁等においては、積層する繊維シートの数が大となり、端部剥離の問題が重要となる。更に、曲げとせん断力が発生するコンクリート構造物は、曲げモーメントやせん断力でひび割れが発生することがあるが、このひび割れを拘束（ひび割れ幅の抑制）し、また、ひび割れ分散性を良くすることが必要である。

特許文献１、２は、コンクリート構造物の表面に緩衝材層を設け、その後、繊維シートを接着剤にて接着し補強する方法を記載している。また、緩衝材層としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂を使用し得ること、及び、この樹脂は、単独で硬化させた際の２３℃での引張最大荷重時伸びが１０〜２００％、引張強度が０．１〜５０Ｎ／ｍｍ²、引張弾性率が、０．１〜５０Ｎ／ｍｍ²とされることを開示している。

特許第３４１５１０７号公報 特許第３９７７７１９号公報

しかしながら、本発明者らの研究実験の結果、上記特許文献１、２に記載される緩衝材として使用しているエポキシ系の緩衝材を使用した場合には、コンクリート構造物に対する定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性の点で十分でないことが分かった。

つまり、上記特許文献１、２の補強方法においては、緩衝材層を形成する樹脂の引張弾性率の基準が低い所にあり、剛性の高い連続繊維シートなどで補強すると、その応力を伝達出来ない可能性があり、即ち、この場合には補強できていないことが分かった。

そこで、本発明の目的は、繊維シートが破断強度に至る前にコンクリート構造物表面から剥がれることを大幅に抑制することができ、ひび割れを拘束することができ、また、ひび割れ分散性を良くすることができ、コンクリート構造物の定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性の向上を図ることのできるコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材を提供することである。

本発明の他の目的は、曲げとせん断力が発生するコンクリート構造物において、積層する繊維シートの数が大となった場合においても、端部剥離を改善し、また、発生する曲げモーメントやせん断力でひび割れが発生及び拡大するのを抑制し、また、ひび割れ分散性を良くすることができ、コンクリート構造物の定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性の向上を図ることのできるコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材を提供することである。

上記目的は本発明に係るコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
前記繊維シートは、弾性層を介してコンクリート構造物の表面上に接着され、
前記弾性層を形成する弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。

第２の本発明によれば、強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
（ａ）前記コンクリート構造物の表面にプライマーを塗布した後、弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
（ｂ）前記弾性層が形成された前記コンクリート構造物の表面に前記繊維シートを接着剤にて接着する工程と、
を有し、
前記弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。

第３の本発明によれば、強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
（ａ）樹脂含浸され、硬化された前記繊維シートの表面に弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
（ｂ）前記弾性層を介して前記繊維シートをコンクリート構造物の表面に接着剤にて接着する工程と、
を有し、
前記弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、
前記繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法が提供される。

第２及び第３の本発明にて、前記（ｂ）工程にて使用する接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又は、光硬化型樹脂である。また、前記エポキシ樹脂接着剤は、主剤、硬化剤の２成分型により提供され、
（i）主剤：主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤等を含むものを使用する。
（ii）硬化剤：主成分としてアミン類を含み、主剤のエポキシ樹脂：硬化剤の各々のアミン当量比は１：１である。
組成とされる。

第１〜第３の本発明にて、前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤である。また、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
（i）主剤：イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
（ii）硬化剤：主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。
（iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
（iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
組成とされる。

第１〜第３の本発明にて、前記繊維シートは、複数層にて前記構造物の表面に積層して接着され、前記構造物と一体化する。この時、前記積層された繊維シートの層間に、前記弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する。

第１〜第３の本発明にて、前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維を互いに線材固定材にて固定した繊維シートである。また、前記繊維シートは、連続した強化繊維に樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートとされる。即ち、前記繊維シートは、一方向或いは複数方向に繊維が配列した単層或いは複数層からなるＦＲＰ板とすることができる。更には、前記繊維シートは、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維シートとし得る。更に、前記繊維強化プラスチック線材間に樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シート、即ち、ＦＲＰ板とすることができる。

第４の本発明によれば、上記いずれかのコンクリート構造物の補強方法において、前記弾性層を形成するポリウレア樹脂パテ剤から成るコンクリート構造物補強用弾性層形成材であって、
前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
（i）主剤：イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
（ii）硬化剤：主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。
（iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
（iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
組成とされることを特徴とするコンクリート構造物補強用弾性層形成材が提供される。

第５の本発明によれば、コンクリート構造物を補強する補強構造体であって、
前記コンクリート構造物の表面に弾性樹脂にて形成された、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上である弾性層を介して、樹脂含浸された繊維シート層が接着剤にて一体に接着されたことを特徴とするコンクリート構造物の補強構造体が提供される。前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤である。また、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
（i）主剤：イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
（ii）硬化剤：主成分として芳香族アミン含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。
（iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
（iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
組成とされる。

本発明によれば、繊維シートが破断強度に至る前にコンクリート構造物表面から剥がれることを大幅に抑制することができ、ひび割れを拘束することができ、また、ひび割れ分散性を良くすることができ、コンクリート構造物の定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性の向上を図ることができる。

更に、本発明によれば、曲げとせん断力が発生するコンクリート構造物において、積層する繊維シートの数が大となった場合においても、端部剥離を改善し、また、発生する曲げモーメントやせん断力でひび割れが発生及び拡大するのを拘束し、即ち、ひび割れ幅を抑制し、また、ひび割れ分散性を良くすることができ、コンクリート構造物の定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性の向上を図ることができる

本発明のコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体を説明するための補強されたコンクリート構造物の断面図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法に使用し得る繊維シートの一実施例を示す図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法に使用し得る繊維シートの他の実施例を示す図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法に使用し得る繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法に使用し得る繊維シートを構成する繊維強化プラスチック線材の断面図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法に使用し得る繊維シートの他の実施例を示す斜視図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法の一実施例を説明する工程図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法の他の実施例を説明する図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法を実証するための曲げ強度試験装置の構成を説明する図であり、図９（ａ）は正面断面図であり、図９（ｂ）及び（ｃ）は、側面断面図である。 本発明と比較例とを比較するための補強されたコンクリート構造物の曲げ試験結果を示す図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法を実証するための付着試験装置の構成を説明する図であり、図１１（ａ）は正面図であり、図１１（ｂ）は平面図であり、図１１（ｃ）は、側面図である。 本発明と比較例とを比較するための補強されたコンクリート構造物の付着試験結果を示す図である。 本発明と比較例とを比較するための補強されたコンクリート構造物の有効付着長を説明するための付着試験結果を示す図である。 本発明と比較例とを比較するためのコンクリート構造物に形成された弾性層のひび割れ追従性を説明するためのひび割れ追従性試験結果を示す図である。 本発明のコンクリート構造物の補強方法の他の実施例を説明する工程図である。

以下、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材を図面に則して更に詳しく説明する。

図１（ａ）、（ｂ）を参照すると、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法によれば、コンクリート構造物１００は、弾性層１０４を介してその表面１０２上に連続した強化繊維ｆを含む繊維シート１が接着されて一体化される。本発明によれば、弾性層１０４を形成する弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、繊維シート１の有効付着長が２００ｍｍ以上とされる。

更に言えば、本発明のコンクリート構造物の補強方法の特徴ある一つの態様は、図１（ａ）に示すように、強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
（ａ）コンクリート構造物１００の表面にプライマー１０３を塗布した後、弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層１０４を形成する工程と、
（ｂ）弾性層１０４が形成されたコンクリート構造物１００の表面に繊維シート１を接着剤１０５にて接着する工程と、
を有し、
弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、繊維シート１の有効付着長が２００ｍｍ以上である構成にある。

本発明のコンクリート構造物の補強方法の特徴ある他の態様は、図１（ｂ）に示すように、強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
（ａ）樹脂１０５ａが含浸され、硬化された繊維シート１の表面に弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層１０４を形成する工程と、
（ｂ）弾性層１０４を介して繊維シート１をコンクリート構造物１００の表面に接着剤１０５にて接着する工程と、
を有し、
弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、繊維シート１の有効付着長が２００ｍｍ以上である構成にある。

つまり、本発明では、コンクリート構造物１００の表面にポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤などの弾性樹脂にて形成された、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、繊維シート１の有効付着長が２００ｍｍ以上とされる弾性層１０４を介して、樹脂含浸された繊維シート層１０６が接着剤１０５にて一体に接着されたコンクリート構造物の補強構造体２００を提供する。

実施例１
次に、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材の第一の実施例について説明する。

先ず、本発明にて使用する各材料について説明する。

（繊維シート）
本発明においては種々の形態の繊維シート１を使用することができる。繊維シート１の実施例を具体的に具体例１〜３として説明するが、本発明で使用する繊維シート１の形態は、これら具体例に示すものに限定されるものではない。

具体例１
図２に、本発明にて使用することのできる繊維シート１の一実施例を示す。繊維シート１は、連続した強化繊維ｆを一方向に引き揃えてシート状に構成される樹脂未含浸の繊維シート１Ａとされる。

即ち、繊維シート１Ａは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維ｆから成る強化繊維シートをメッシュ状の支持体シートなどとされる線材固定材３にて保持した構成とすることができる。例えば、強化繊維ｆとして炭素繊維を使用した場合には、例えば平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを６０００〜２４０００本収束した樹脂未含浸の単繊維束を複数本、一方向に平行に引き揃えて使用される。炭素繊維シート１Ａの繊維目付は、通常、３０〜１０００ｇ／ｍ²とされる。

線材固定材３としてのメッシュ状の支持体シートを構成する縦糸４及び横糸５の表面に低融点タイプの熱可塑性樹脂を予め含浸させておき、メッシュ状支持体シート３をシート状に配列した炭素繊維の片面或いは両面に積層して加熱加圧し、メッシュ状支持体シート３の縦糸４及び横糸５の部分を炭素繊維シートに溶着する。

メッシュ状支持体シート３は、２軸構成のほかに、ガラス繊維を３軸に配向して形成したり、或いは、ガラス繊維を一方向に配列された炭素繊維に対して直交する横糸５のみを配置した、所謂、１軸に配向して形成して前記シート状に引き揃えた炭素繊維に接着することもできる。

又、上記線材固定材３の糸条としては、例えばガラス繊維を芯部に有し、低融点の熱融着性ポリエステルをその周囲に配したような二重構造の複合繊維も又好ましく用いられる。

具体例２
また、繊維シート１は、図３に示すように、連続した複数の強化繊維ｆを一方向に引き揃えた強化繊維シート１、例えば、図２に示すような繊維シート１Ａに樹脂Ｒｅを含浸し、前記樹脂が硬化された繊維シート（所謂、ＦＲＰ板）１Ｂとすることもできる。勿論、この繊維シート１Ｂは、一方向或いは複数方向に繊維が配列した単層或いは複数層から成る板厚０．５〜１０ｍｍ程度のＦＲＰ板とすることもできる。

上記具体例１、２で説明した繊維シート１Ａ、１Ｂにおいて、強化繊維ｆとしては、炭素繊維に限定されるものではなく、ガラス繊維、バサルト繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。

また、具体例２における繊維シート１Ｂの場合の樹脂Ｒｅとしては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、繊維体積含有率（Ｖｆ)は、４０〜７５％、好ましくは、５０〜７０％とされる。

具体例３
更には、図４及び図５に示すように、繊維シート１としては、マトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定した繊維シート１Ｃを使用することもできる。

繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）が０．５〜３ｍｍの略円形断面形状（図５（ａ））であるか、又は、幅（ｗ）が１〜１０ｍｍ、厚み（ｔ）が０．１〜２ｍｍとされる略矩形断面形状（図５（ｂ））とし得る。勿論、必要に応じて、その他の種々の断面形状とすることができる。

上述のように、一方向に引き揃えスダレ状とされた繊維シート１において、各線材２は、互いに空隙（ｇ）＝０．０５〜３．０ｍｍだけ近接離間して、線材固定材３にて固定される。また、このようにして形成された繊維シート１Ｃの長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）は、補強される構造物の寸法、形状に応じて適宜決定されるが、取扱い上の問題から、一般に、全幅（Ｗ）は、１００〜１０００ｍｍとされる。又、長さ（Ｌ）は、１〜５ｍ程度の短冊状のもの、或いは、１００ｍ以上のものを製造し得るが、使用時においては、適宜切断して使用される。

また、繊維シート１Ｃの長さ（Ｌ）を１〜５ｍ程度として、幅Ｗをこれより長く１〜１０ｍ程度として製造することも可能である。

繊維シート１Ｃの場合においても、強化繊維ｆとしては、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル、高強度ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。また、繊維強化プラスチック線材２に含浸されるマトリクス樹脂Ｒは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、ナイロン、ビニロンなどが好適に使用可能である。又、繊維体積含有率（Ｖｆ)は、４０〜７５％、好ましくは、５０〜７０％とされる。

又、各線材２を線材固定材３にて固定する方法としては、図４に示すように、例えば、線材固定材３として横糸を使用し、一方向にスダレ状に配列された複数本の線材２から成るシート形態とされる線材、即ち、連続した線材シートを、線材に対して直交して一定の間隔（Ｐ）にて打ち込み、編み付ける方法を採用し得る。横糸３の打ち込み間隔（Ｐ）は、特に制限されないが、作製された繊維シート１の取り扱い性を考慮して、通常１０〜１００ｍｍ間隔の範囲で選定される。

このとき、横糸３は、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維を複数本束ねた糸条とされる。又、有機繊維としては、ナイロン、ビニロン、ポリエステルなどが好適に使用される。

各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図６（ａ）に示すように、線材固定材３としてメッシュ状支持体シートを使用することができる。

つまり、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた複数本の線材２、即ち、線材シートの片側面、又は、両面を、例えば直径２〜５０μｍのガラス繊維或いは有機繊維にて作製した、上記具体例１で説明したと同様の構成とされるメッシュ状の支持体シート３により支持した構成とすることもできる。

更に、各線材２をスダレ状に固定する他の方法としては、図６（ｂ）に示すように、線材固定材３として、例えば、粘着テープ又は接着テープなどとされる可撓性帯材を使用することができる。可撓性帯材３は、シート形態を成すスダレ状に引き揃えた各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して垂直方向に、複数本の繊維強化プラスチック線材２の片側面、又は、両面を貼り付けて固定する。

つまり、可撓性帯材３として、幅（ｗ１）２〜３０ｍｍ程度の、塩化ビニルテープ、紙テープ、布テープ、不織布テープなどの粘着テープ又は接着テープが使用される。これらテープ３を、通常、１０〜１００ｍｍ間隔（Ｐ）で各繊維強化プラスチック線材２の長手方向に対して垂直方向に貼り付ける。

更に、可撓性帯材３としては、ナイロン、ＥＶＡ樹脂などの熱可塑性樹脂を帯状に、線材２の長手方向に対して垂直方向に片側面、又は、両面に熱融着させることによっても達成される。

（補強方法）
次に、図７を参照して、コンクリート構造物の補強方法について説明する。本発明によれば、前述のようにして製造された繊維シート１を用いて、コンクリート構造物の補強が行われる。

つまり、本発明のコンクリート構造物の補強方法によれば、例えば、繊維シート１として、上記具体例３で説明した、マトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定した繊維シート１Ｃを使用することができ、コンクリート構造物の表面に形成された弾性層１０４の上に接着剤１０５にて接着して一体化する。この時、例えば、上記具体例１で説明した繊維シート１Ａを使用した場合には、繊維シート１Ａのコンクリート構造物への接着と同時に、この接着剤による繊維シート１Ａに対する樹脂（マトリクス樹脂）含浸をも行うことができる。

これにより、弾性層１０４と、樹脂含浸された繊維シート１が接着された繊維シート層１０６を有するコンクリート構造物の補強構造体２００が形成される。

コンクリート構造物１００の補強に際して、曲げモーメント及び軸力を主として受ける部材（構造物）に対しては、曲げモーメントにより生じる引張応力或いは圧縮応力の主応力方向に強化繊維の配向方向を概ね一致させて接着することで、繊維シート１が効果的に応力を負担し、効率的に構造物の耐荷力を向上させることが可能である。

また、直交する２方向に曲げモーメントが作用する場合、繊維シート１の強化繊維ｆの配向方向が曲げモーメントにより生じる主応力に概ね一致するように２層以上の繊維シート１を直交させて積層接着することで効率的に耐荷力の向上が図れる。

図７を参照して、本実施例におけるコンクリート構造物の補強方法について更に具体的に説明する。

（第１工程）
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、コンクリート構造物１００の被補強面（即ち、被接着面）１０１の脆弱部１０１ａを、ディスクサンダー、サンドブラスト、スチールショットブラスト、ウォータージェットなどの研削手段５０により除去し、コンクリート構造物１００の被接着面１０１から表面脆弱層を除去した面１０２となるように下地処理をする。

（第２工程）
下地処理した面１０２にプライマー１０３を塗布する（図７（ｃ））。プライマー１０３としては、ウレタン樹脂プライマーなどのウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、及び、ＭＭＡ樹脂系など、弾性層１０４（図７（ｄ））と被補強コンクリート構造物１００の材質に合わせて適宜選定される。

特に、本発明によれば、下記組成のプライマー（以下、「コンクリート面用プライマー」という。）を好適に使用し得る。つまり、コンクリート面用プライマーは、主剤、硬化剤の２成分型により構成され、
（ｉ）主剤は、トリレンジイソシアネートを主成分とするプレポリマーに粘度調整のための各種溶剤、接着及び含浸を良好にさせるための添加剤を含むものとする。
（ｉｉ）硬化剤は、エポキシポリオールを主成分とし、充填剤、破泡剤、着色剤、粘度調整のため溶剤等を含むものとする。
（ｉｉｉ）ここで、上記２液（主剤、硬化剤）が混合され、塗布、使用され、主剤、硬化剤の硬化反応後、２０〜３０％の残存ヒドロキシ基を有するように調整する。
組成とされる。

上記組成のコンクリート面用プライマーは、溶剤による粘度減少は施工面への含浸接着強度を高め、ヒドロキシ基は、次工程に使用される、各種有機樹脂材料（接着剤）に、更に、施工面であるコンクリートなどの無機物へも、水素結合を持って強固に接合する状況を構築する。

尚、且つ、溶剤揮発は、１時間程度で完了し、塗布後速やかに、反応成分を残したまま、次工程にかかることができる。

なお、プライマー１０３の塗布工程は、場合によっては、省略することも可能である。

（第３工程）
下地処理した面１０２にポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤などの弾性樹脂を、本実施例ではポリウレア樹脂パテ剤１０４を所要の厚さ（Ｔ）にて塗布し、反応硬化させて、弾性層１０４を形成する（図７（ｄ））。塗布厚さ（Ｔ）は、被接着面１０２の表面の凹凸、繊維シート１の厚さＴに応じて適宜設定されるが、一般にＴ＝０．２〜１０ｍｍ程度とされる。また、通常、ポリウレア樹脂パテ剤１０４は、被接着面１０２の全域に塗布されるが、場合によっては、部分的であっても良い。

本実施例でのポリウレア樹脂パテ剤、即ち、弾性層１０４を形成する弾性樹脂材料（弾性層形成材）は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤などを含んでおり、その組成の一例を示せば、下記の通りとされる。
（i）主剤：イソシアネート（例えば、４，−４’ジフェニルメタンジイソシアネート）を反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
（ii）硬化剤：主成分として芳香族アミン（例えば、アミン価８０〜９０）含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。更には、硬化促進剤としてｐ−トルエンスルホン酸塩を含むこともできる。
（iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
（iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。

ここで、弾性樹脂、本実施例で使用したポリウレア樹脂パテ剤は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上（通常、４００〜６００％）、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上（通常、８〜１０Ｎ／ｍｍ²）、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下（通常、６０〜１００Ｎ／ｍｍ²）、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上２５ｍｍ以下とされる。

硬化時における引張伸びが４００％未満、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²未満、弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²未満では、必要な補強応力伝達ができず、また逆に、硬化時における引張伸びが６００％を超え、引張強度が１０Ｎ／ｍｍ²を超え、弾性率が１００Ｎ／ｍｍ²を越えると、特に、５００Ｎ／ｍｍ²を超えると、伸び性能が不足するといった問題が生じる。

更に、０スパン塑性伸びは、上述のように、温度−１０℃〜５０℃において、３ｍｍ以上２５ｍｍ以下とされるが、０スパン塑性伸びが３ｍｍ未満では、コンクリート構造物に発生した場合のひび割れを拘束し、ひび割れ分散性を良くする効果が低減する。０スパン塑性伸びが２５ｍｍ以下とされるのは、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²あるもので２５ｍｍ以上の０スパン塑性伸びの性能を持つものを製造することは技術的に難しいからである。

また、ポリウレア樹脂をパテ剤として使用するためには、２３℃におけるＢＭ型粘度計による２回転での粘度が２００〜７００Ｐａ・ｓで、回転数２０回転では６０〜１００Ｐａ・ｓの範囲にあり、チクソトロピックインデックス、即ち、回転粘度計による異なる回転数による粘度の測定値の比（回転数２０回転における粘度÷２回転の粘度）が４〜７であることが望ましい。

すなわち、粘度が６０Ｐａ・ｓより小さくチクソトロピックインデックスが４未満であれば、塗付後にダレ等が生じ塗付面の平滑性及び天井面、壁面の塗布が困難となり、また逆に、粘度が１００Ｐａ・ｓより大きくチクソトロピックインデックスが７を超えると樹脂が硬く、混合に問題があり、且つ、平滑に塗布することも困難になる。

ここで、下記表１は、上記特許文献１に記載される緩衝材層を形成する材料として従来使用されているエポキシ樹脂パテ剤と、本発明にて使用される弾性層を形成する材料としての、上記組成のポリウレア樹脂パテ剤とが有する物性を比較した結果を示す。

上記表１の結果から、エポキシ樹脂パテ剤を使用した場合には、定着強度、曲げ強度（耐力）と靭性を共存させることができず、補強効果を発揮できないことが分かる。

これに対して、ポリウレア樹脂パテ剤は、コンクリート構造物補強用弾性層形成材として使用し、剥離防止、補修補強効果を達成することができ、定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性を増大させ、コンクリート構造物の補強工法に極めて好適に使用し得ることが分かった。

特に、本発明の上記組成のポリウレア樹脂パテ剤１０４は、「０スパン塑性伸び」が３〜４ｍｍ、最大６ｍｍにも達し、ひび割れを防止する効果が大である。

なお、「０スパン塑性伸び」とは、樹脂が破断し、耐力が大幅に低下する時の変位をいう。「０スパン塑性伸び」は、後述の「弾性層のひび割れ追従性試験」により求められる。

即ち、コンクリート構造物が、曲げモーメントやせん断力によりひび割れ、ひび割れ幅が３〜６ｍｍに達してもポリウレア樹脂パテ剤から成る弾性層１０４は破断することがない。従って、上記パテ剤（弾性層）１０４は、繊維シート１の力をコンクリート構造物に伝達し、良好な補強を達成する。また、本発明の補強方法によれば、ひび割れの分散性が良好である。

また、上記組成のポリウレア樹脂パテ剤は、冬場においても柔軟性を有し、コンクリート構造物の良好な補強を達成し得る、ことが分かった。本発明者らの研究実験の結果によると、ウレアウレタン樹脂剤も又、ポリウレア樹脂パテ剤と同様の性能を発揮し得ることが分かった。

（第４工程）
図７（ｅ）、（ｆ）に示すように、ポリウレア樹脂パテ剤が硬化し、弾性層１０４が形成されると、この弾性層１０４の上に接着剤１０５を塗布し、この面に、繊維シート１を押し付けて補強対象コンクリート構造物１００の表面１０２に弾性層１０４を介して接着する。

接着剤１０５として、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、光硬化型樹脂等が挙げられ、具体的には、常温硬化型エポキシ樹脂及びＭＭＡ樹脂が好適とされる。

本実施例では、エポキシ樹脂接着剤を使用した。例えば、エポキシ樹脂接着剤は、主剤、硬化剤の２成分型により提供され、その組成の一例を示せば、下記の通りとされる。
（i）主剤：主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤を含むものを使用する。エポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、特に、靭性付与のためのゴム変性エポキシ樹脂とすることができ、更に、反応性希釈剤及び搖変剤を用途に応じて添加しても良い。
（ii）硬化剤：主成分としてアミン類を含み、必要に応じて、硬化促進剤を含み、添加剤として着色剤を含むものを使用し、主剤のエピクロルヒドリン：硬化剤のアミン当量比は１：１である。アミン類は、例えば、メタキシレンジアミン及びイソホロンジアミンを含む脂肪族アミンとすることができる。

尚、接着剤１０５は、弾性層１０４の上に塗布するものとして説明したが、勿論、繊維シート１に塗布することもでき、また、弾性層１０４の表面及び繊維シート１接着面の両面上に塗布しても良い。

つまり、本実施例では、繊維シート１は、弾性層１０４の表面に接着されると共に、本実施例で例えば繊維シート１Ｃ（図４に示す具体例３として説明した繊維シート）を使用した場合には、線材２、２間の間隙（ｇ）に樹脂が充填され、また、場合によっては、例えば、具体例１に示す繊維シート１Ａのような場合には、上述したように、この接着剤１０５が繊維シート１内の繊維ｆ間に樹脂（マトリクス樹脂）として含浸される。この樹脂含浸された繊維シート１により形成される繊維シート層１０６と、上記弾性層１０４とにより補強構造体２００が構成される。

また、必要補強量が多い場合には、構造物表面に複数層の繊維シート１を接着することが可能である。複数層の繊維シート１を積層して接着すると、端部に応力集中が生じ、剥離破壊抵抗が低下することがある。本発明によれば、上記特性の弾性樹脂を使用することにより、複数枚の繊維シート１を積層して使用する場合に、各繊維シート１の端部が剥離を起こすことを抑制することができる。

尚、剥離破壊を防止するために、図８に示すように、各層の繊維シート１のシート長さ（Ｌ）（図１参照）を変化させるのが好ましい。例えば、複数層積層する繊維シート１の長さは、構造物表面１０２から離間する外層に行くに従って順に短くして、繊維シート１の端部１ａを階段状に積層する。端部１ａのずらし長さ（ｈ）は、１０ｍｍ〜３００ｍｍ程度とするのが適当である。例えば、シート端部１ａが１００ｍｍづつ短くなるように接着することにより、好結果を得ることができた。

つまり、複数層積層する繊維シート１の長さ（Ｌ）を外層を順に１０〜３００ｍｍ程度短くして端部１ａを階段状に積層することにより、シート端部１ａでの応力集中を低減し、剥離抵抗を向上させることが可能である。

なお、上述のように、本発明によれば、繊維シート１は、複数層にて構造物の表面に積層して接着され、構造物と一体化することができるが、積層された繊維シート１の層間に、ポリウレア樹脂等の弾性樹脂１０４を塗布して硬化させ弾性層を形成することもできる。

次に、本発明に係るコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材の作用効果を実証するために以下の実験を行った。

実験例１（曲げ試験）
本実験例では、図９に示すように、繊維シート１を使用して、接着工法に従ってコンクリート構造物１００としてのＲＣ梁供試体１００Ｔを補強し、定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性を見るための曲げ試験を行った。また、本実験例では、繊維シート１としては、図４を参照して具体例３として説明した構成の繊維シート１Ｃであった。

（ＲＣ供試体）
実験供試体１００Ｔの形状、寸法、配筋及び載荷状況を図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。供試体１００Ｔは、長さ（Ｌ０)が２２００ｍｍ、幅（Ｗ０)が２００ｍｍ、高さ（Ｈ０）が３００ｍｍとされ、内部には図示するように供試体１００Ｔの下面に隣接して主鉄筋Ｄ１９が、また、上面に隣接して主鉄筋Ｄ１３が配置され、主鉄筋Ｄ１９、Ｄ１３を取り巻いて鉄筋（スターラップ）Ｄ１３が配筋された。

供試体１００Ｔの引張側に繊維シート１を貼付し、曲げ載荷実験を行った。供試体１００Ｔは、早強ポルトランドセメントを用いて打設し、打設後約１週間で繊維シート１のみの接着又はポリウレア樹脂１０４等の塗布を伴う繊維シート１の接着を行い、更に、１週間以上養生した。供試体支間長（Ｌｓ）は１６００ｍｍであり、せん断スパン比は２．８となる。荷重点間隔（Ｓ）は２００ｍｍである。

（繊維シート）
繊維シート１としては、図４を参照して説明した構成の繊維シート（ストランドシート）１Ｃ（新日鉄マテリアルズ株式会社製：商品名（ＦＳＳ-ＨＴ６００（高強度型））を使用した。目付量は、６００ｇ／ｍ²である。

上記繊維シート１の諸物性は、次の通りである。
弾性係数：２４５ｋＮ／ｍｍ²
引張強度：３４００Ｎ／ｍｍ²
破断伸度：１．５％
設計厚：０．３３３ｍｍ

上記繊維シート１の概略構成は、次の通りである。つまり、繊維シート１の繊維強化プラスチック線材２は、強化繊維ｆとして平均径７μｍ、収束本数１２０００本のＰＡＮ系炭素繊維ストランドを用い、マトリクス樹脂Ｒとして常温硬化型のエポキシ樹脂を含浸し、硬化して作製した。繊維体積含有率（Ｖｆ)は、６０％であり、硬化後の繊維強化プラスチック線材２は、直径（ｄ）１．１ｍｍの円形断面を有するものである。

このようにして得た繊維強化プラスチック線材２を、一方向に引き揃えてスダレ状に配置した後、ポリエステル繊維を横糸３として平織りによりシート状に保持した。横糸３の間隔（Ｐ）は５０ｍｍであった。また、各線材２、２間の間隙（ｇ）は、０．１〜０．３ｍｍとされる。

使用した繊維シート１の幅Ｗ１は２００ｍｍ、長さ（Ｌ１）は１５００ｍｍであった。繊維シート１は供試体１００Ｔの下面被接着面１０２に貼付した。

（試験方法）
先ず、本実験例では、供試体１００Ｔの下面をショットブラストにて研掃し、適度の粗面とした。この供試体１００Ｔの表面１０２上に上記組成の「コンクリート面用プライマー」１０３を０．１５ｋｇ／ｍ²塗布した。

プライマー１０３が指触乾燥した後、塗付面を背面とした状況で弾性層１０４を形成するために上記組成のポリウレア樹脂パテ剤を、およそ１ｍｍの厚さ（Ｔ）となるよう、ヘラでコンクリート構造物（供試体）１００Ｔに塗布した。このとき、ポリウレア樹脂パテ剤は、塗布完了後も自重で滴下することはなく供試体１００Ｔに付着していた。

弾性層１０４の形成樹脂として用いたパテ状ポリウレア樹脂の２３℃におけるＢＭ型粘度計による２回転での粘度は６００Ｐａ・ｓで、回転数２０回転では９５Ｐａ・ｓであった。

また、チクソトロピックインデックス（回転数２０回転における粘度÷２回転の粘度）は６．３２であった。

次に、上記供試体表面１０２に塗布したポリウレア樹脂パテ剤を乾燥（硬化）させて弾性層１０４を形成した。この弾性層１０４の上に上記組成のエポキシ樹脂を、（繊維シート１を複数層積層する場合には各層当たり下塗りとして）塗布量０．４ｋｇ／ｍ²にて塗付した。次いで、繊維シート１をエポキシ樹脂塗布面に軽く押し付けた後、繊維シート１の上を幅１００ｍｍ直径１０ｍｍプラスチックローラーを１００Ｎ程度の押し付け力を加えながら移動させた。

プラスチックローラーによりシート１上から転圧することで、エポキシ樹脂は、繊維シート１の各線材２の隙間ｇから染み出した状態となっており、なんら保持をしなくても供試体１００Ｔに貼りついた状態で剥離することはなかった。

以上のようにして作製した繊維シート補強コンクリート供試体（本発明）１００Ｔと、パテ剤を使用しない繊維シート補強コンクリート供試体１００Ｔ（比較例１）及び繊維シートによる補強なし（無補強）の補強コンクリート供試体１００Ｔ（比較例２）に対して、図９（ａ）に示す試験装置を使用して、支点間距離（Ｌｓ）１６００ｍｍとした３点曲げ試験を行った。本発明及び比較例１の供試体は、上述のように、コンクリート供試体表面１０２にパテ剤１０４を塗布するか否かの点で異なる以外は、同じ構造、材料で作製した。

曲げ試験の結果を、図１０に示す。図１０から以下のことが分かる。

つまり、比較例１の仕様では、供試体１００Ｔと繊維シート１との界面からの剥離破壊が生じ、荷重が上がる前に、早期に剥離に至った。このことは補強できていない状況を示す。

比較例２の仕様では、定着強度、曲げ強度（耐力）が出ていない。このことは補強できていない状況を示す。

これに対して、本発明のポリウレア樹脂パテ剤を使用した本発明の仕様の場合には、定着強度、曲げ強度（耐力）が増大し、最大荷重発生時の撓みが大きく、補強後の供試体（コンクリート梁）の靭性が高くなっていることが分かる。

また、パテ剤として従来のエポキシ樹脂パテ剤を使用した場合は、図１０に比較例３として示すように、本発明と比較例２の間に位置する性能を有していることが分かる。

実験例２（付着試験）
本実験例では、実験例１で使用した繊維シート１を、上記説明したと同様の接着工法に従ってコンクリート構造物供試体１００Ｔに接着し、付着試験を行った。

（実験供試体）
コンクリート構造物と繊維シート１との付着試験は、ＪＳＣＥ−５４３−２０００に準拠するものとする。実験供試体１００Ｔの概略を図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

実験供試体は、施工時のずれの生じにくい一体型（Ｂ型試験体）とし、載荷前ノッチ部１００Ｔ１に打撃を与え、コンクリートを分離した。載荷は、インストロン５５Ｒ１１８５型万能試験機（最大荷重１００ｋＮ）を用いた。専用の治具で試験体両端のねじ部１００Ｔ２を締めて固定し、載荷した。

なお、本実験例では、ノッチ部１００Ｔ１を中心として、実験供試体１００Ｔの一方の側（図１１にて左側）の領域には、炭素繊維シートを巻付けて固定し、実験供試体１００Ｔの他方の側（図１１にて右側）の領域における繊維シート１と供試体１００Ｔとの付着状態を観察した。

測定は、荷重、変異、ひずみとし、試験機のロードセル、ワイヤーストレンゲージの電位差をそれぞれ、データロガで同期に記録した。

試験結果を図１２に示す。図１２から、繊維シート１に高強度の繊維を用いた場合において、ポリウレア樹脂パテ剤を塗布していない比較例１においては、最高荷重に達する前に繊維シート１の供試体に対する付着切れ破壊が起こっている。これに対して、本発明のポリウレア樹脂パテ剤を塗布して硬化させ弾性層を有する場合には、コンクリート割裂破壊が生じ、比較例に比べると、格段に大きな、定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性を有し得ることが分かる。本実験例では、それぞれ２倍程度の違いとなった。また、エポキシ樹脂パテ剤を使用した場合は、図１３に比較例２として示すように、本発明と比較例１との間に位置する性能を有していることが分かる。

このように、本発明に従ったコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体、並びに、コンクリート構造物補強用弾性層形成材によれば、コンクリート構造物１００を有効に補強できることが明らかとなった。

「有効付着長」とは、連続繊維シートが剥離するまでの最大荷重において連続繊維シートとコンクリートとの付着応力が有効に作用している区間の長さを言う。

図１３は、最高荷重時の繊維シート１のひずみ位置とひずみ量との関係を示す図である。

図１３から、繊維シート１に高強度の繊維を用いた場合において、ポリウレア樹脂パテ剤を塗布していない比較例１においては、最高荷重に達する前に繊維シート１の供試体に対する付着切れ破壊が起こっており、有効付着長は１００ｍｍ程度である。これに対して、本発明のポリウレア樹脂パテ剤を塗布して硬化させ弾性層を有する場合には、コンクリート割裂破壊が生じても、繊維シートによる付着切れ破壊は生じておらず、有効付着長は３００ｍｍ程度にまで達している。また、エポキシ樹脂パテ剤を使用した場合は、図１３に比較例２として示すように、本発明と比較例１との間に位置する性能を有していることが分かる。

本発明者らの研究実験の結果によれば、有効付着長は、シートの厚み及び剛性により有効付着長は変化するが、炭素繊維６００ｇ／ｍ²目付量において、２００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とすると剥離防止に効果的である。有効付着長が２００ｍｍ未満では、付着によるせん断力を伝達できる領域が小さくなり、早期に剥離破壊し易くなる。また、有効付着長が１０００ｍｍ以下とされるのは、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上あるもので１０００ｍｍを超える有効付着長の性能を持つものを製造することが技術的に難しいからである。

つまり、上述のように、本発明によれば、比較例に比べると、格段に大きな、定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性を有し得ることが分かる。上記説明は、目付量６００ｇ／ｍ²の炭素繊維シートの例であるが、繊維シートの引張剛性に応じて有効付着長を選定することが可能である。

実験例３（弾性層のひび割れ追従性）
本実験例では、弾性層を形成する弾性樹脂としては、実験例１、２で使用したポリウレア樹脂パテ剤及びウレアウレタン樹脂パテ剤と、比較例としてのエポキシ樹脂パテ剤とを使用した場合のコンクリート構造物に対するひび割れ追従性について実験を行った。

コンクリート構造物に被覆される弾性層のひび割れ追従性試験は、ＪＳＣＥ−Ｋ５３２−２００７に準じて行った。

（試験体）
試験体としてのスレート板は、セメントと繊維を水で混合した後、丸網式抄造機（ウェットマシン）を用いて紙すきと同じ原理ですき取り、型板に載せプレス成型の後、養生を行って製品化されている日本テストパネル株式会社製「ＪＩＳＡ５４３０（ＦＢ）」（商品名）を使用した。

２５ｍｍ×５０ｍｍとされるスレート板を、一方の端部から幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍ以上にわたって研磨した。試験体は、このスレート板２枚を、研磨側端部突き合わせにて平らに並べ、裏面をガムテープを貼って接合した。

互いに接合されたスレート板の研磨側の全面に、エポキシ変成プライマー（０．１５ｋｇ／ｍ²）を塗布した。プライマーが触指乾燥した後、弾性樹脂を２枚のスレート板の接合部（継ぎ目）をセンターとしてそれぞれ幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍにわたって塗布量１．０ｋｇ／ｍ²にて塗布した。

その後、７日間養生し、試験体を作製した。

（試験方法）
試験体を引張試験機（インストロン５５Ｒ１１８５型万能試験機）に固定し、５ｍｍ／ｍｉｎの等速度で引張り、荷重−変位曲線を得た。

上記実験を、各弾性樹脂ごとに、−２０℃、０℃、２３℃、４０℃、６０℃にて行い、図１４を得た。この実験結果から、本発明にて使用する弾性樹脂である、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下であるポリウレア樹脂パテ剤及びウレアウレタン樹脂剤は、温度−１０℃〜５０℃において、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であることが分かる。

一方、比較例は、弾性樹脂として従来のエポキシ樹脂パテ剤を使用した場合であるが、温度２０℃近傍では本発明と同等の性能を有するものの、それより低温領域及び高温領域にて０スパン塑性伸び性能が著しく低下していることが分かる。

このように、上記実験例１〜３の結果により、本発明の補強方法に使用する弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であることにより、繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上となり、従来に比較して格段に大きな定着強度、曲げ強度（耐力）及び靭性を有することができ、また、コンクリート構造物にひび割れが発生した場合にも、繊維シート１の力をコンクリート構造物に伝達し、良好な補強を達成し、ひび割れを拘束し、また、ひび割れ分散性を良好なものとしていることが分かった。

実施例２
次に、図１５を参照して、本発明のコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体の第二の実施例について説明する。実施例１においては、本発明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１００の表面にポリウレア樹脂パテ剤１０４を塗布して硬化させ弾性層を形成し、その後、弾性層１０４が形成されたコンクリート構造物１００の表面に繊維シート１を接着剤１０５にて接着するものであった。

本実施例によれば、図１（ｂ）に示すように、コンクリート構造物の補強方法は、先ず、繊維シート１としては、実施例１にて具体例１〜３として説明したものを使用することができ、斯かる繊維シート１に樹脂１０５ａが含浸され、硬化された繊維強化プラスチック材、所謂、ＦＲＰが使用される。

この樹脂含浸済みの繊維シート１の表面にポリウレア樹脂パテ剤１０４を塗布して硬化させ弾性層１０４を形成する。次いで、この弾性層１０４が形成された繊維シート１が、弾性層１０４がコンクリート構造物１００の表面１０２側に位置するようにして接着剤１０５にて接着される。

図１５を参照して、更に、具体的に説明すれば次の通りである。

（第１工程）
図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、コンクリート構造物１００の被補強面（即ち、被接着面）１０１の脆弱部１０１ａを、ディスクサンダー、サンドブラスト、スチールショットブラスト、ウォータージェットなどの研削手段５０により除去し、コンクリート構造物１００の被接着面１０１から表面脆弱層を除去した面１０２となるように下地処理をする。

（第２工程）
下地処理した面１０２にプライマー１０３を塗布する（図１５（ｃ））。プライマー１０３としては、ウレタン樹脂系に限ることなくエポキシ樹脂系及びＭＭＡ樹脂系など、樹脂１０５と被補強コンクリート構造物１００の材質に合わせて適宜選定される。勿論、実施例１で説明した上記組成の「コンクリート面用プライマー」とすることができる。

なお、プライマー１０３の塗布工程は、場合によっては、省略することも可能である。

（第３工程）
一方、繊維シート１としては、実施例１で使用したと同様の上記具体例３で説明した、マトリクス樹脂Ｒが含浸され硬化された細径の連続した繊維強化プラスチック線材２を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、各線材２を互いに線材固定材３にて固定した繊維シート１Ｃを使用することができる。更に、本実施例では、繊維シート１には、マトリクス樹脂１０５ａが含浸され、硬化される。

このような樹脂含浸硬化された繊維強化プラスチック材に、ポリウレア樹脂パテ剤１０４を所要の厚さ（Ｔ）にて塗布し、反応硬化させて、弾性層１０４を形成する（図１５（ｄ））。塗布厚さ（Ｔ）は、コンクリート構造物１００の被接着面１０２の表面の凹凸、繊維シート１の厚さＴに応じて適宜設定されるが、一般にＴ＝０．２〜１０ｍｍ程度とされる。また、通常、ポリウレア樹脂パテ剤１０４は、繊維シート１の表面全域に塗布されるが、場合によっては、部分的であっても良い。勿論、上述したように、繊維シート１を複数層積層する場合には、積層された繊維シート１の層間に、ポリウレア樹脂パテ剤１０４を塗布して硬化させ弾性層を形成することもできる。

本実施例にて使用される弾性層１０４を形成する材料（弾性層形成材）は、実施例１で説明した上記組成のポリウレア樹脂パテ剤とされる。

（第４工程）
図１５（ｄ）に示すように、ポリウレア樹脂パテ剤が硬化し、繊維シート１に弾性層１０４が形成されると、プライマー１０３を塗布したコンクリート構造物１００の表面１０２に接着剤１０５を塗布し、この面に、繊維シート１の弾性層１０４を押し付けて繊維シート１を補強対象コンクリート構造物１００の表面１０２に弾性層１０４を介して接着する。

接着剤１０５として、実施例１で説明した、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、光硬化型樹脂等が挙げられ、具体的には、常温硬化型エポキシ樹脂及びＭＭＡ樹脂が好適とされる。

本実施例では、実施例１で説明した上記組成のエポキシ樹脂接着剤を使用した。

本実施例に従ったコンクリート構造物の補強方法及び補強構造体の作用効果を実証するために実施例１で説明したと同様の実験（実験例１、２、３）を行ったが、実施例１と同様に、コンクリート構造物１００を有効に補強できることが明らかとなった。

１ 繊維シート
２ 繊維強化プラスチック線材
３ 線材固定材（横糸、メッシュ支持体シート、可撓性帯材）
１００ コンクリート構造物
１００Ｔ コンクリート構造物供試体（実験供試体）
１０３ プライマー
１０４ 弾性層
１０５ 接着剤
１０６ 繊維シート層
２００ 補強構造体

Claims (17)

1. 強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
   前記繊維シートは、弾性層を介してコンクリート構造物の表面上に接着され、
   前記弾性層を形成する弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、
   前記繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
2. 強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
   （ａ）前記コンクリート構造物の表面にプライマーを塗布した後、弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
   （ｂ）前記弾性層が形成された前記コンクリート構造物の表面に前記繊維シートを接着剤にて接着する工程と、
   を有し、
   前記弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、
   前記繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
3. 強化繊維を含む繊維シートを接着して一体化するコンクリート構造物の補強方法において、
   （ａ）樹脂含浸され、硬化された前記繊維シートの表面に弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成する工程と、
   （ｂ）前記弾性層を介して前記繊維シートをコンクリート構造物の表面に接着剤にて接着する工程と、
   を有し、
   前記弾性樹脂は、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、
   前記繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上であることを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
4. 前記（ｂ）工程にて使用する接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ＭＭＡ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又は、光硬化型樹脂であることを特徴とする請求項２又は３に記載のコンクリート構造物の補強方法。
5. 前記（ｂ）工程にて使用する接着剤は、常温硬化型エポキシ樹脂とされ、このエポキシ樹脂接着剤は、主剤、硬化剤の２成分型により提供され、
   （i）主剤：主成分としてエポキシ樹脂を含み、接着増強付与剤として、必要に応じてシランカップリング剤等を含むものを使用する。
   （ii）硬化剤：主成分としてアミン類を含み、主剤のエポキシ樹脂：硬化剤の各々のアミン当量比は１：１である。
   組成とされることを特徴とする請求項２又は３に記載のコンクリート構造物の補強方法。
6. 前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
7. 前記弾性樹脂はポリウレア樹脂パテ剤であり、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
   （i）主剤：イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
   （ii）硬化剤：主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。
   （iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
   （iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
   組成とされることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
8. 前記繊維シートは、複数層にて前記構造物の表面に積層して接着され、前記構造物と一体化することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
9. 前記積層された繊維シートの層間に、前記弾性樹脂を塗布して硬化させ弾性層を形成することを特徴とする請求項８に記載のコンクリート構造物の補強方法。
10. 前記繊維シートは、一方向に引き揃えた連続した強化繊維を互いに線材固定材にて固定した繊維シートであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
11. 前記繊維シートは、連続した強化繊維に樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートであることを特徴とする請求項１０に記載のコンクリート構造物の補強方法。
12. 前記繊維シートは、強化繊維にマトリクス樹脂が含浸され、硬化された連続した繊維強化プラスチック線材を複数本、長手方向にスダレ状に引き揃え、線材を互いに線材固定材にて固定した繊維シートであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法。
13. 前記繊維シートは、前記繊維強化プラスチック線材間に樹脂が含浸され、前記樹脂が硬化された繊維シートであることを特徴とする請求項１２に記載のコンクリート構造物の補強方法。
14. 請求項１〜５のいずれかの項に記載のコンクリート構造物の補強方法において、前記弾性層を形成するポリウレア樹脂パテ剤から成るコンクリート構造物補強用弾性層形成材であって、
    前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
    （i）主剤：イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
    （ii）硬化剤：主成分として芳香族アミンを含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。
    （iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
    （iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
    組成とされることを特徴とするコンクリート構造物補強用弾性層形成材。
15. コンクリート構造物を補強する補強構造体であって、
    前記コンクリート構造物の表面に弾性樹脂にて形成された、温度−１０℃〜５０℃時において、硬化時における引張伸びが４００％以上、引張強度が８Ｎ／ｍｍ²以上、引張弾性率が６０Ｎ／ｍｍ²以上５００Ｎ／ｍｍ²以下、０スパン塑性伸びが３ｍｍ以上であり、繊維シートの有効付着長が２００ｍｍ以上である弾性層を介して、樹脂含浸された繊維シート層が接着剤にて一体に接着されたことを特徴とするコンクリート構造物の補強構造体。
16. 前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤又はウレアウレタン樹脂剤であることを特徴とする請求項１５に記載のコンクリート構造物の補強構造体。
17. 前記弾性樹脂は、ポリウレア樹脂パテ剤であり、前記ポリウレア樹脂パテ剤は、主剤、硬化剤、充填剤、添加剤を含み、
    （i）主剤：イソシアネートを反応成分とするプレポリマーであり、末端残存イソシアネートがＮＣＯ重量％で１〜１６重量部に調整されたものを使用する。
    （ii）硬化剤：主成分として芳香族アミン含む硬化剤を使用し、主剤のＮＣＯ：アミン比で、１．０：０．５５〜０．９９重量部で計算されたものを使用する。
    （iii）充填剤：硅石粉、搖変剤等が含まれ、１〜５００重量部で適宜配合される。
    （iv）添加剤：着色剤、粘性調整剤、可塑剤等が含まれ、１〜５０重量部で適宜配合される。
    組成とされることを特徴とする請求項１５に記載のコンクリート構造物の補強構造体。

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