JP6247897B2 - Composite structure construction method and composite structure - Google Patents
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Description
本発明は、セメント等の硬化性無機材料を含む母材が、無機材料又は有機材料の強化繊維で補強されてなる複合構造体の施工方法及び複合構造体に関する。 The present invention relates to a construction method and a composite structure of a composite structure in which a base material containing a curable inorganic material such as cement is reinforced with a reinforcing fiber of an inorganic material or an organic material.
建物の基礎や外壁、橋脚、コンクリート製品、盛土や切土の法面を保護するためにコンクリート又はセメントモルタル等で形成された法面保護壁等の構造体には、それ自体にかかる荷重、地震等の加振源からの振動や骨材等の劣化による体積膨張などに起因して、応力(例えば曲げ応力)が加わる。このため、この種の曲げ応力に耐えられるように構造体には、比較的高い曲げ強度及び曲げ靱性が要求とされる。従来、強度及び靱性を高めるために例えばセメント等の硬化性無機材料を含む母材に無機系繊維又は有機系繊維を混入して繊維強化された複合構造体が知られている。 Structures such as slope protection walls made of concrete or cement mortar to protect slopes of building foundations and exterior walls, piers, concrete products, embankments and cuts, are subject to loads, earthquakes Stress (for example, bending stress) is applied due to vibration from an excitation source such as volume expansion or volume expansion due to deterioration of aggregates or the like. Therefore, the structure is required to have relatively high bending strength and bending toughness so as to withstand this kind of bending stress. Conventionally, in order to increase strength and toughness, a composite structure in which a fiber reinforced by mixing inorganic fibers or organic fibers into a base material containing a curable inorganic material such as cement is known.
例えば特許文献1には、ガラス繊維がメッシュ状に製織されたメッシュ織物(シート状補強材)が、モルタル層に混入された建造物用複合構成体(複合構造体)が知られている。メッシュ織物は、耐アルカリ性ガラス繊維を製織したメッシュ生地に浸漬法により樹脂を塗付し、その塗付した樹脂を乾燥固化することにより作製される。 For example, Patent Document 1 discloses a composite structure for buildings (composite structure) in which a mesh fabric (sheet-like reinforcing material) in which glass fibers are woven in a mesh shape is mixed in a mortar layer. The mesh fabric is produced by applying a resin to a mesh fabric woven with alkali-resistant glass fibers by an immersion method and drying and solidifying the applied resin.
また、特許文献2には、コンクリート構造物の表面にコンクリートと一体となった剥落防止層を形成した補強用シート複合体(複合構造体)が開示されている。補強用シート複合体は、無機系繊維又は有機系繊維でメッシュ状に製織された補強用網状シート(シート状補強材)を、上塗モルタルと下塗モルタルとで挟んだ構造を有する。無機系繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、バサルト繊維が挙げられ、有機系繊維としては、ナイロン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維が挙げられている。また、補強用網状シートは、無機系繊維又は有機系繊維に含浸させた樹脂材料を硬化させて得られる繊維強化樹脂材料(Fiber reinforced plastics)からなる。使用される樹脂材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられている。 Patent Document 2 discloses a reinforcing sheet composite (composite structure) in which a peeling prevention layer integrated with concrete is formed on the surface of a concrete structure. The reinforcing sheet composite has a structure in which a reinforcing mesh sheet (sheet-shaped reinforcing material) woven in a mesh shape with inorganic fibers or organic fibers is sandwiched between an overcoat mortar and an undercoat mortar. Examples of the inorganic fiber include glass fiber, carbon fiber, and basalt fiber, and examples of the organic fiber include nylon fiber, vinylon fiber, aramid fiber, polypropylene fiber, and acrylic fiber. The reinforcing net-like sheet is made of fiber reinforced plastics obtained by curing a resin material impregnated with inorganic fibers or organic fibers. Examples of the resin material used include epoxy resins and acrylic resins.
ところで、特許文献1、2に記載されたシート状補強材を母材に混入して製造された複合構造体では、曲げ応力が加わってひび割れが発生すると、シート状補強材の繊維が母材から引き抜ける現象が発生する場合がある。この場合、複合構造体は、その引き抜けた一部の繊維が破断されることなく破壊に至り、シート状補強材が複合構造体の強度及び靱性の向上にその機能を十分発揮できない場合があった。 By the way, in the composite structure manufactured by mixing the sheet-shaped reinforcing material described in Patent Documents 1 and 2 into the base material, when bending stress is applied and cracks occur, the fibers of the sheet-shaped reinforcing material are removed from the base material. A phenomenon of pulling out may occur. In this case, the composite structure may be broken without breaking some of the pulled-out fibers, and the sheet-like reinforcing material may not be able to exhibit its function sufficiently for improving the strength and toughness of the composite structure. It was.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、無機系繊維又は有機系繊維を製織してなるシート状補強材により母材が繊維強化された複合構造体において、比較的高い曲げ強度と曲げ靱性を得ることができる複合構造体の施工方法及び複合構造体を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is a composite structure in which a base material is fiber-reinforced by a sheet-like reinforcing material formed by weaving inorganic fibers or organic fibers. An object of the present invention is to provide a composite structure construction method and composite structure capable of obtaining relatively high bending strength and bending toughness.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する複合構造体の施工方法は、無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、硬化性樹脂材料を主成分とする未硬化の接着剤及び未硬化の硬化性無機材料を混合した状態で含む母材流動物とを、当該母材流動物が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、前記母材流動物を硬化させて母材が前記シート状補強材により繊維強化された複合構造体を形成する硬化工程とを備えている。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
A construction method of a composite structure that solves the above problems is a sheet-shaped reinforcing material woven with at least one fiber selected from inorganic fibers and organic fibers, and an unstructured material mainly composed of a curable resin material. A base material fluid containing a cured adhesive and an uncured curable inorganic material mixed together, and a composite step of compositing the base material fluid with the base material fluid uncured, and curing the base material fluid And a curing step of forming a composite structure in which the base material is fiber-reinforced with the sheet-like reinforcing material.
この方法によれば、母材流動物とシート状補強材とが複合化された状態では、母材流動物中の接着剤がシート状補強材との界面に沿って濡れ広がるとともにその周囲で接着剤が硬化性無機材料の粒子を囲むように粒子の間隙に分布する。このような状態で母材流動物中において混合状態にある接着剤と硬化性無機材料とが共に未硬化の状態から硬化することで、シート状補強材と母材中の無機系硬化材料とが接着剤を介して比較的強く結合する。よって、シート状補強材と母材との付着力が高まるので、曲げ強度及び曲げ靱性の高い複合構造体を得ることができる。 According to this method, in a state where the base material fluid and the sheet-like reinforcing material are combined, the adhesive in the base material fluid spreads wet along the interface with the sheet-like reinforcing material and adheres around the adhesive. The agent is distributed in the gaps between the particles so as to surround the particles of the curable inorganic material. In such a state, the adhesive and the curable inorganic material in a mixed state in the base material fluid are cured from the uncured state, so that the sheet-like reinforcing material and the inorganic curable material in the base material are Bonds relatively strongly through an adhesive. Therefore, since the adhesive force between the sheet-like reinforcing material and the base material is increased, a composite structure having high bending strength and bending toughness can be obtained.
上記複合構造体の施工方法において、前記複合構造体は、ベース部の施工面に保護層として施工される複合構造層であり、前記複合化工程は、前記施工面と前記シート状補強材とのうち少なくとも一方に硬化性樹脂材料を主成分とする接着剤を塗付する接着剤塗付工程と、塗付した前記接着剤が未硬化のうちに前記シート状補強材を前記施工面に載置して貼り付ける補強材載置工程と、前記シート状補強材を前記母材流動物で被覆して母材層を形成する母材層形成工程とを含み、前記硬化工程では、塗付した前記接着剤と前記母材層の前記母材流動物とを硬化させることが好ましい。 In the construction method of the composite structure, the composite structure is a composite structure layer that is constructed as a protective layer on the construction surface of the base portion, and the composite process includes the construction surface and the sheet-like reinforcing material. Adhesive application step of applying an adhesive mainly composed of a curable resin material to at least one of them, and placing the sheet-like reinforcing material on the construction surface while the applied adhesive is uncured The base material layer forming step of forming the base material layer by covering the sheet-like reinforcing material with the base material fluid, and in the curing step, It is preferable to cure the adhesive and the base material fluid of the base material layer.
この方法によれば、シート状補強材と施工面との間に介在する塗付された未硬化の接着剤と、シート状補強材を被覆する母材層の母材流動物とが共に未硬化の状態から硬化する。この結果、施工面とシート状補強材とを接着剤で比較的強固に接合できるうえ、接着剤と母材流動物とが少なくとも一方がシート状補強材の織目又は網目に入り込んだ状態で接触し、その接触箇所で接着剤と母材流動物中の接着剤とが強く結合する。したがって、施工面とシート状補強材との付着力、及びシート状補強材と母材との付着力が共に高まり、曲げ強度及び曲げ靱性の高い複合構造体を得ることができる。 According to this method, the uncured adhesive applied between the sheet-shaped reinforcing material and the construction surface and the base material fluid of the base material layer covering the sheet-shaped reinforcing material are both uncured. Cured from the state of As a result, the construction surface and the sheet-shaped reinforcing material can be bonded relatively firmly with an adhesive, and at least one of the adhesive and the base material fluid is in contact with the sheet-shaped reinforcing material in the texture or mesh. At the contact point, the adhesive and the adhesive in the base material fluid are strongly bonded. Therefore, both the adhesive force between the construction surface and the sheet-like reinforcing material and the adhesive force between the sheet-like reinforcing material and the base material are enhanced, and a composite structure having high bending strength and bending toughness can be obtained.
上記複合構造体の施工方法において、前記複合構造体は、ベース部の施工面に保護層として施工される複合構造層であり、前記複合化工程は、前記ベース部の施工面を前記母材流動物で被覆して下地層を形成する下地層形成工程と、前記シート状補強材を未硬化の前記下地層の表面に載置する補強材載置工程と、前記シート状補強材を前記母材流動物で被覆して母材層を形成する母材層形成工程とを含むことが好ましい。 In the construction method of the composite structure, the composite structure is a composite structure layer that is constructed as a protective layer on the construction surface of the base portion, and the compounding step is configured such that the construction surface of the base portion is the base material flow. A base layer forming step of covering with an animal to form a base layer, a reinforcing material placing step of placing the sheet-like reinforcing material on the surface of the uncured base layer, and the sheet-like reinforcing material as the base material And a base material layer forming step of forming a base material layer by coating with a fluid.
この方法によれば、シート状補強材と施工面との間に介在する下地層と、シート状補強材を被覆する母材層とを構成する各母材流動物が共に未硬化の状態から硬化する。この結果、施工面とシート状補強材とを母材流動物中の接着剤を介して比較的強固に接合できるうえ、シート状補強材を挟む両側の各母材流動物が、そのうち少なくとも一方がシート状補強材の織目又は網目に入り込んだ状態で互いに接触し、その接触箇所で母材流動物中の接着剤同士が強く結合する。よって、シート状補強材と母材との付着力が高まり、曲げ強度及び曲げ靱性の高い複合構造体を得ることができる。 According to this method, each base material fluid constituting the base layer interposed between the sheet-shaped reinforcing material and the construction surface and the base material layer covering the sheet-shaped reinforcing material is cured from an uncured state. To do. As a result, the construction surface and the sheet-like reinforcing material can be bonded relatively firmly via the adhesive in the matrix fluid, and at least one of the matrix fluids on both sides sandwiching the sheet-like reinforcement is at least one of them. In contact with each other in the state of entering the texture or mesh of the sheet-like reinforcing material, the adhesives in the base material fluid are strongly bonded to each other at the contact point. Therefore, the adhesive force between the sheet-like reinforcing material and the base material is increased, and a composite structure having high bending strength and high bending toughness can be obtained.
上記複合構造体の施工方法において、未硬化の前記母材層に前記シート状補強材を載置する第2の前記補強材載置工程と前記母材層形成工程とをこの順番で一回以上行って、前記母材層で被覆されたシート状補強材の層を複数層形成することが好ましい。 In the construction method of the composite structure, the second reinforcing material placing step and the base material layer forming step of placing the sheet-shaped reinforcing material on the uncured base material layer are performed once or more in this order. It is preferable that a plurality of layers of the sheet-like reinforcing material covered with the base material layer are formed.
この方法によれば、複合構造体は母材層で被覆されたシート状補強材の層を複数層含むので、シート状補強材が一層の構成に比べ、曲げ強度及び曲げ靱性の一層高い複合構造体を得ることができる。 According to this method, since the composite structure includes a plurality of layers of the sheet-like reinforcing material coated with the base material layer, the composite structure having a higher bending strength and bending toughness than the single-layer construction of the sheet-like reinforcing material. You can get a body.
上記複合構造体の施工方法において、前記硬化性無機材料は水硬性材料であり、前記接着剤は、前記水硬性材料を硬化させる水に溶解可能な水性の接着剤であり、前母材流動物は、前記水硬性材料と前記水性の接着剤と水とを含む混合物であることが好ましい。 In the construction method of the composite structure, the curable inorganic material is a hydraulic material, and the adhesive is a water-based adhesive that is soluble in water for curing the hydraulic material, Is preferably a mixture containing the hydraulic material, the aqueous adhesive and water.
この方法によれば、母材流動物は、水性(水溶性)の接着剤が水に溶けた水溶液(樹脂水溶液)と水硬性無機材料とを含む混合物であり、樹脂水溶液は水硬性無機材料の粒子の周囲に分布するとともに、母材流動物とシート状補強材との界面に沿って濡れ広がる。この状態で、母材流動物が硬化すると、母材とシート状補強材との界面付近に接着剤層が形成されるうえ、樹脂水溶液と混合状態にある水硬性無機材料は樹脂水溶液中の水分と反応して硬化する。このように母材中の樹脂は水硬性無機材料と混合する状態でかつシート状補強材の周囲ではこれを覆う状態で硬化するので、複合構造体中の母材とシート状補強材との間に比較的高い付着力が確保される。 According to this method, the base material fluid is a mixture including an aqueous solution (resin aqueous solution) in which an aqueous (water-soluble) adhesive is dissolved in water and a hydraulic inorganic material, and the resin aqueous solution is a hydraulic inorganic material. It is distributed around the particles and spreads wet along the interface between the base material fluid and the sheet-like reinforcing material. In this state, when the base material fluid is cured, an adhesive layer is formed in the vicinity of the interface between the base material and the sheet-like reinforcing material, and the hydraulic inorganic material mixed with the aqueous resin solution contains moisture in the aqueous resin solution. It reacts with and hardens. As described above, the resin in the base material is cured in a state of being mixed with the hydraulic inorganic material and covering the sheet-like reinforcing material, so that the resin is interposed between the base material and the sheet-like reinforcing material in the composite structure. A relatively high adhesion is ensured.
上記課題を解決する複合構造体は、無機系繊維と有機系繊維のうちから選択される少なくとも一つの繊維で製織されたシート状補強材と、水硬性無機材料と前記水硬性無機材料を硬化させるために混合する水に溶解可能な水性の接着剤と水とを混合した状態で含む母材流動物が、前記シート状補強材が少なくとも一層混入された状態で硬化してなる母材と、を備えている。この構成によれば、シート状補強材で母材を繊維強化した場合に、比較的高い曲げ強度と曲げ靱性を得ることができる。 A composite structure that solves the above-described problem is a cured sheet-shaped reinforcing material woven with at least one fiber selected from inorganic fibers and organic fibers, a hydraulic inorganic material, and the hydraulic inorganic material. Therefore, a base material fluid containing a water-based adhesive that can be dissolved in water to be mixed and water in a mixed state is hardened with at least one layer of the sheet-like reinforcing material mixed therein. I have. According to this configuration, when the base material is reinforced with the sheet-like reinforcing material, relatively high bending strength and bending toughness can be obtained.
本発明によれば、無機系繊維又は有機系繊維を製織してなるシート状補強材で母材を繊維強化した場合に、比較的高い曲げ強度と曲げ靱性を得ることができる。 According to the present invention, relatively high bending strength and bending toughness can be obtained when a base material is fiber reinforced with a sheet-like reinforcing material formed by weaving inorganic fibers or organic fibers.
(第1実施形態)
以下、図1〜図6を参照して母材として硬化性無機系材料を用いた複合構造体として実施した第1実施形態を説明する。
(First embodiment)
A first embodiment implemented as a composite structure using a curable inorganic material as a base material will be described below with reference to FIGS.
図2に示すように、構造体10は、例えば鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、コンクリートからなる所定形状の躯体、あるいは盛土又は切土等の地盤を施工し易く基礎工事された施工対象部分からなるベース部11と、ベース部11の表面又は法面である施工面11aに、保護層として施工される複合構造層12とを備えている。なお、構造体10が不動産の場合は、ベース部11の施工面11aに施工される複合構造層12が複合構造体の一例となる。また、構造体10がコンクリート製品等の動産である場合、ベース部11を構成する躯体と複合構造層12とを含む構造体10の全体が、複合構造体の一例となる。 As shown in FIG. 2, the structure 10 includes a base portion 11 made of, for example, a reinforced concrete, a steel reinforced concrete, a frame of a predetermined shape made of concrete, or a construction target portion that has been subjected to foundation work so that a ground such as embankment or cut can be easily constructed. And the composite structure layer 12 constructed as a protective layer is provided on the construction surface 11a, which is the surface or slope of the base portion 11. In addition, when the structure 10 is a real estate, the composite structure layer 12 constructed | assembled on the construction surface 11a of the base part 11 becomes an example of a composite structure. In addition, when the structure 10 is a movable product such as a concrete product, the entire structure 10 including the casing constituting the base portion 11 and the composite structure layer 12 is an example of the composite structure.
ベース部11はその表面側にセメントモルタル又はコンクリートで形成された下地層17を有し、その下地層17の表面が施工面11aとなっている。複合構造層12は、ベース部11の施工面11aに繊維強化された補強層(保護層)として施工されている。なお、下地層17は複合構造層12を施工し易くする施工面11aを形成するためのもので、ベース部11の表面に直に複合構造層12を施工できれば、下地層17は省くことができる。 The base portion 11 has a base layer 17 formed of cement mortar or concrete on the surface side, and the surface of the base layer 17 serves as a construction surface 11a. The composite structure layer 12 is constructed as a reinforcing layer (protective layer) reinforced with fibers on the construction surface 11 a of the base portion 11. The underlayer 17 is for forming a construction surface 11a that facilitates the construction of the composite structure layer 12. If the composite structure layer 12 can be constructed directly on the surface of the base portion 11, the underlayer 17 can be omitted. .
図2に示すように、複合構造層12は、セメントモルタル又はコンクリートからなる母材13と、母材13中に繊維強化の目的で混入され、無機系繊維(無機材料繊維)と有機系繊維(有機材料繊維)のうち少なくとも一方の繊維で製織されたシート状補強材14とを含む。母材13中にシート状補強材14が混入されることにより複合構造層12中に強化繊維層15が形成されている。 As shown in FIG. 2, the composite structure layer 12 is mixed with a base material 13 made of cement mortar or concrete, and the base material 13 for the purpose of fiber reinforcement, and includes inorganic fibers (inorganic material fibers) and organic fibers ( Sheet-like reinforcing material 14 woven with at least one of the organic material fibers). The reinforcing fiber layer 15 is formed in the composite structure layer 12 by mixing the sheet-like reinforcing material 14 in the base material 13.
図2に示すように、シート状補強材14は、複合構造層12の厚さ方向に例えば複数層含まれている。図2では、シート状補強材14を3層含む複合構造層12の例を示している。もちろん、シート状補強材14の層数は、2層、4層、5層〜8層でもよい。この層数は、シート状補強材14の目付(1平方メートル当たり重量(g/m2))、複合構造層12に必要とされる曲げ強度、曲げ靱性係数などの値から決められる。但し、施工時の作業性を考慮すれば層数は少ない方が好ましく、複合構造層12に必要な曲げ強度等からシート一枚当たりの目付を調整し、2層〜8層の範囲内の層数を選択することが好ましい。もちろん、シート状補強材14は、少なくとも1層含まれればよく、例えば1層のみとしてもよい。 As shown in FIG. 2, the sheet-like reinforcing material 14 is included in, for example, a plurality of layers in the thickness direction of the composite structure layer 12. FIG. 2 shows an example of the composite structure layer 12 including three layers of the sheet-like reinforcing material 14. Of course, the number of layers of the sheet-like reinforcing material 14 may be two layers, four layers, five layers to eight layers. The number of layers is determined from values such as the basis weight of the sheet-like reinforcing material 14 (weight per square meter (g / m 2 )), the bending strength required for the composite structure layer 12, and the bending toughness coefficient. However, considering the workability at the time of construction, it is preferable that the number of layers is small, and the basis weight per sheet is adjusted from the bending strength required for the composite structure layer 12, and the layers within the range of 2 to 8 layers. It is preferred to select a number. Of course, the sheet-like reinforcing material 14 may include at least one layer, for example, only one layer.
シート状補強材14は、メッシュシートと織物シートと編物シートのうちから選択される少なくとも1つからなる。複数層の場合、シート状補強材14が全ての層で同じシート種である構成、全ての層で異なるシート種である構成、一部の二以上の層で同じシート種で他の一部の層で異なるシート種である構成でもよい。本例ではシート状補強材14に、一例として繊維を網状(メッシュ状)に製織したメッシュシート16(図1、図3を参照)を採用している。 The sheet-like reinforcing material 14 is made of at least one selected from a mesh sheet, a woven sheet, and a knitted sheet. In the case of a plurality of layers, the configuration in which the sheet-like reinforcing material 14 is the same sheet type in all layers, the configuration in which all the layers are different sheet types, the same sheet type in some two or more layers, and some other The structure which is a different sheet | seat kind in a layer may be sufficient. In this example, a mesh sheet 16 (see FIGS. 1 and 3) in which fibers are woven in a net shape (mesh shape) is adopted as the sheet-like reinforcing material 14 as an example.
図1は、図2に示す複合構造層12の施工方法を分かり易く示した分解斜視図である。図1、図2に示すように、ベース部11はその表面に例えばセメントモルタル又はコンクリートを打設して形成された下地層17を有し、この下地層17が硬化してその表面にできた施工面11aに、複合構造層12が施工される。複合構造層12は、母材13を補強するために混入された複数層のシート状補強材14を含む。1層目のシート状補強材14は施工面11aに硬化性樹脂材料を主成分にする接着剤18(図4参照)を介して貼り付けられる。また、複合構造層12は、複数のシート状補強材14を一枚ずつそれぞれベース部11側の面(第1の面)と反対側の面(第2の面)を被覆する複数の被覆モルタル層19を含む。つまり、シート状補強材14間には被覆モルタル層19が介在している。母材13は、複数の被覆モルタル層19により構成される。なお、最表面層の被覆モルタル層19は、必要なかぶり厚で形成される。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing the construction method of the composite structure layer 12 shown in FIG. 2 in an easy-to-understand manner. As shown in FIGS. 1 and 2, the base portion 11 has a base layer 17 formed on the surface by, for example, cement mortar or concrete, and the base layer 17 is cured and formed on the surface. The composite structure layer 12 is constructed on the construction surface 11a. The composite structure layer 12 includes a plurality of layers of sheet-like reinforcing materials 14 mixed to reinforce the base material 13. The first-layer sheet-like reinforcing material 14 is attached to the construction surface 11a via an adhesive 18 (see FIG. 4) whose main component is a curable resin material. In addition, the composite structure layer 12 includes a plurality of covering mortars each covering a plurality of sheet-like reinforcing materials 14 one by one on the surface (first surface) opposite to the surface on the base portion 11 side (second surface). Layer 19 is included. That is, the covering mortar layer 19 is interposed between the sheet-like reinforcing materials 14. The base material 13 is composed of a plurality of coated mortar layers 19. The outermost coating mortar layer 19 is formed with a necessary cover thickness.
図3に示すように、シート状補強材14は、無機系繊維と有機系繊維のうち少なくとも一方の繊維14aで網目状(メッシュ状)に製織されたメッシュシート16である。ここで、シート状補強材14を構成する繊維14aとしては、バサルト繊維(Basalt fiber)、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維のうちの一つが選択されている。これらの繊維はいずれも引張弾性率(ヤング率)と伸び率(伸度)が共に高い。本例のメッシュシート16は、メッシュ生地の繊維14aに硬化性樹脂(一例としてエポキシ樹脂)を含浸・硬化させることで製造された繊維強化樹脂材料(Fiber reinforced plastics)(FRP)からなる。このため、メッシュシート16は繊維14aに含浸する硬化樹脂層14b(図5参照)によりその表面が被覆されている。但し、硬化樹脂層14bは、メッシュシート16の網目が樹脂で埋まらない程度の樹脂量に調整され、繊維14aをコーティングしている被覆厚は比較的薄い。 As shown in FIG. 3, the sheet-like reinforcing material 14 is a mesh sheet 16 woven in a mesh shape (mesh shape) with at least one fiber 14a of inorganic fibers and organic fibers. Here, one of a basalt fiber, a carbon fiber, an aramid fiber, and a glass fiber is selected as the fiber 14 a constituting the sheet-like reinforcing material 14. All of these fibers have high tensile modulus (Young's modulus) and elongation (elongation). The mesh sheet 16 of the present example is made of fiber reinforced plastics (FRP) manufactured by impregnating and curing a woven resin (for example, epoxy resin) on the fibers 14a of the mesh fabric. For this reason, the surface of the mesh sheet 16 is covered with a cured resin layer 14b (see FIG. 5) impregnated in the fibers 14a. However, the cured resin layer 14b is adjusted to a resin amount such that the mesh of the mesh sheet 16 is not filled with resin, and the coating thickness for coating the fibers 14a is relatively thin.
特に本実施形態では、シート状補強材14の繊維14aの一例としてバサルト繊維を採用する。このため、本実施形態で使用するシート状補強材14は、バサルト繊維強化樹脂材料(Basaltfiber reinforced plastics)(BFRP)からなるメッシュシート16である。シート状補強材14が、繊維14aが硬化樹脂層14bで被覆されたFRPであると、アルカリ耐久性が一層よくなるうえ、メッシュの網目が崩れにくく作業性が良く好ましい。もちろん、メッシュシート16は樹脂未含浸のメッシュ生地のままでもよい。 In particular, in this embodiment, basalt fiber is employed as an example of the fiber 14a of the sheet-like reinforcing material 14. For this reason, the sheet-like reinforcing material 14 used in the present embodiment is a mesh sheet 16 made of Basaltfiber reinforced plastics (BFRP). When the sheet-like reinforcing material 14 is FRP in which the fibers 14a are coated with the cured resin layer 14b, the alkali durability is further improved, and the mesh network is not easily broken and the workability is good. Of course, the mesh sheet 16 may be an unimpregnated mesh fabric.
ここで、複合構造層12に含まれるシート状補強材14と母材13との付着力が十分確保されていないと、複合構造層12の表面に曲げ応力がかかってひび割れが発生したときに、シート状補強材14の繊維14aが母材13から引き抜ける現象が発生する。この場合、引き抜けた繊維14aが破断されることなく複合構造層12が破壊に至るので、引き抜け繊維数の割合に応じて複合構造層12の曲げ強度及び曲げ靱性が低下する。このため、高強度かつ高靱性の構造体10を得るには、シート状補強材14の繊維14aと母材13との付着力を高める必要がある。 Here, when the adhesive force between the sheet-like reinforcing material 14 and the base material 13 included in the composite structure layer 12 is not sufficiently secured, when a crack occurs due to bending stress on the surface of the composite structure layer 12, A phenomenon occurs in which the fibers 14 a of the sheet-like reinforcing material 14 are pulled out from the base material 13. In this case, the composite structure layer 12 breaks without breaking the pulled-out fibers 14a, so that the bending strength and bending toughness of the composite structure layer 12 are reduced according to the ratio of the number of pulled-out fibers. For this reason, in order to obtain the structure 10 having high strength and high toughness, it is necessary to increase the adhesion between the fibers 14 a of the sheet-like reinforcing material 14 and the base material 13.
そこで、本実施形態では、母材13とシート状補強材14との界面に接着剤を介在させ、接着剤によりシート状補強材14の繊維14aと母材13との付着力を高める。但し、シート状補強材14に塗付等した接着剤が硬化した後にセメントモルタル(以下、単に「モルタル」ともいう。)を打設しても、シート状補強材14の繊維14aの引き抜け抑制効果は低い。そのため、未硬化の接着剤と未硬化のセメントを含む流動物とでシート状補強材14を覆う状態としたうえで、接着剤とセメントとを必要な硬化時間の間、放置(養生)して未硬化の状態から一緒に硬化させる。 Therefore, in the present embodiment, an adhesive is interposed at the interface between the base material 13 and the sheet-like reinforcing material 14, and the adhesive force between the fibers 14a of the sheet-like reinforcing material 14 and the base material 13 is increased by the adhesive. However, even if a cement mortar (hereinafter simply referred to as “mortar”) is placed after the adhesive applied to the sheet-like reinforcing material 14 is cured, the pull-out of the fibers 14a of the sheet-like reinforcing material 14 is suppressed. The effect is low. Therefore, after the sheet-like reinforcing material 14 is covered with a fluid containing uncured adhesive and uncured cement, the adhesive and cement are left (cured) for a necessary curing time. Cure together from an uncured state.
未硬化の接着剤と未硬化のモルタルとでシート状補強材14を覆う方法としては、シート状補強材14に接着剤を塗付した後、その接着剤塗付面に未硬化のモルタルを打設する方法がある。しかし、この方法では接着剤塗付工程とモルタル打設工程との二工程が必要になる。そこで、本実施形態では、未硬化の接着剤を未硬化のモルタルに混合した接着剤混合モルタルM(図1参照)を、シート状補強材14を被覆する状態に打設する方法をとることで、工程数の低減を図っている。なお、本実施形態では、接着剤混合モルタルMが、母材流動物の一例に相当する。 As a method of covering the sheet-shaped reinforcing material 14 with the uncured adhesive and the uncured mortar, after applying the adhesive to the sheet-shaped reinforcing material 14, the uncured mortar is applied to the adhesive-coated surface. There is a way to set up. However, this method requires two steps of an adhesive application step and a mortar placing step. Therefore, in the present embodiment, an adhesive mixed mortar M (see FIG. 1) in which an uncured adhesive is mixed with an uncured mortar is placed so as to cover the sheet-like reinforcing material 14. The number of processes is reduced. In the present embodiment, the adhesive mixed mortar M corresponds to an example of a base material fluid.
そのため、本実施形態では、母材13に硬化性樹脂を主成分とする接着剤を混合している。母材13は、セメントと細骨材(砂等)と硬化性樹脂を主成分とする接着剤とを混合状態で含む。なお、母材13がコンクリートである場合は、セメントと粗骨材(砂利等)と細骨材と硬化性樹脂を主成分とする接着剤とを含む。また、母材13が骨材を含まずセメントと接着剤を含むのみの構成でもよい。いずれの場合も、母材13を構成するセメントが、硬化性無機材料及び水硬性材料の一例に相当する。 Therefore, in this embodiment, the base material 13 is mixed with an adhesive mainly composed of a curable resin. The base material 13 contains cement, fine aggregate (sand, etc.) and an adhesive mainly composed of a curable resin in a mixed state. In addition, when the base material 13 is concrete, it contains cement, coarse aggregate (such as gravel), fine aggregate, and an adhesive mainly composed of a curable resin. Further, the base material 13 may include only cement and an adhesive without including aggregates. In any case, the cement constituting the base material 13 corresponds to an example of a curable inorganic material and a hydraulic material.
被覆モルタル層19の形成時に打設する接着剤混合モルタルMは、硬化性樹脂を主成分とする接着剤と、水と、セメントと、細骨材とを含み、これらを混合した流動性を有する混合物である。本例では、硬化性無機材料の一例として水硬性材料であるセメントを用い、接着剤として、この水硬性材料を硬化させるために必要な水に溶解可能な水性(水溶性)の硬化性樹脂を使用する。なお、母材13がコンクリートである場合、母材流動物の一例としての接着剤混合コンクリートは、セメント、粗骨材、細骨材、水及び水性の硬化性樹脂を主成分とする接着剤を含む流動性を有する混合物となる。また、母材13が骨材を含まない場合、母材流動物は、セメント、水、水性の硬化性樹脂を主成分とする接着剤を含む混合物(セメントペースト)からなる。 The adhesive mixed mortar M cast when forming the covering mortar layer 19 includes an adhesive mainly composed of a curable resin, water, cement, and fine aggregate, and has fluidity obtained by mixing these. It is a mixture. In this example, cement, which is a hydraulic material, is used as an example of a curable inorganic material, and an aqueous (water-soluble) curable resin that can be dissolved in water necessary for curing the hydraulic material is used as an adhesive. use. In addition, when the base material 13 is concrete, the adhesive mixed concrete as an example of the base material fluid is an adhesive mainly composed of cement, coarse aggregate, fine aggregate, water, and an aqueous curable resin. It becomes the mixture which has the fluidity | liquidity to contain. Moreover, when the base material 13 does not contain an aggregate, the base material fluid consists of a mixture (cement paste) containing an adhesive mainly composed of cement, water, and an aqueous curable resin.
接着剤の主成分である水性の硬化性樹脂材料としては、常温硬化性樹脂を使用している。水性の硬化性樹脂材料は一液型でも二液型でもよい。水性の硬化性樹脂の一例として、水性エポキシ樹脂、水性アクリル樹脂等を使用できる。本例では、接着剤の一例として二液型の水性エポキシ樹脂接着剤を使用する。 As the water-based curable resin material that is the main component of the adhesive, a room temperature curable resin is used. The aqueous curable resin material may be a one-component type or a two-component type. As an example of the aqueous curable resin, an aqueous epoxy resin, an aqueous acrylic resin, or the like can be used. In this example, a two-component water-based epoxy resin adhesive is used as an example of the adhesive.
本実施形態では、接着剤として用いる水性エポキシ樹脂接着剤の一例として、商品名「Terrific GC−100」又は「Terrific GC−300」(製造元:株式会社グローケミカル)を使用する。この水性エポキシ樹脂接着剤は、二液型で主剤と硬化剤を、例えば容量比1:1で使用する。また、セメントモルタル原料として、セメントと細骨材とを混合状態で含む「GC骨材−2000」(製造元:株式会社グローケミカル)を使用する。 In this embodiment, a trade name “Terrific GC-100” or “Terrific GC-300” (manufacturer: Glow Chemical Co., Ltd.) is used as an example of an aqueous epoxy resin adhesive used as an adhesive. This water-based epoxy resin adhesive is a two-component type and uses a main agent and a curing agent in a volume ratio of 1: 1, for example. Moreover, “GC aggregate-2000” (manufacturer: Glow Chemical Co., Ltd.) containing cement and fine aggregate in a mixed state is used as a raw material for cement mortar.
接着剤混合モルタルMの混合組成は、水性エポキシ系接着剤として使用する「Terrific GC−100」又は「Terrific GC−300」100重量部に対して、1〜20重量部の範囲内の水と、セメントモルタル原料として「GC骨材−2000」300〜600重量部とを含む。 The mixed composition of the adhesive mixed mortar M includes water in a range of 1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of “Terrific GC-100” or “Terrific GC-300” used as a water-based epoxy adhesive, As a cement mortar raw material, 300 to 600 parts by weight of “GC aggregate-2000” is included.
セメントに対する水の重量比である水セメント比(%)が適正な範囲内の値になるように、混合する水の量を選択する。例えば接着剤混合モルタルMにおける水セメント比は40〜80%としており、特に55〜65%が好ましい。水性エポキシ樹脂接着剤は、その主剤及び硬化剤のそれぞれに水を含有するので、この接着剤中の水の量を考慮して、水セメント比が適正な範囲内の値となるように、混合する水の量を調製する。また、接着剤混合モルタルM中の細骨材は、セメント100重量部に対して50〜400重量部としており、特に100〜300重量部が好ましい。 The amount of water to be mixed is selected so that the water cement ratio (%), which is the weight ratio of water to cement, is a value within an appropriate range. For example, the water cement ratio in the adhesive mortar M is 40 to 80%, and 55 to 65% is particularly preferable. Since the water-based epoxy resin adhesive contains water in each of the main agent and the curing agent, considering the amount of water in the adhesive, mixing is performed so that the water-cement ratio becomes a value within an appropriate range. Prepare the amount of water to be used. Further, the fine aggregate in the adhesive mixed mortar M is 50 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cement, and particularly preferably 100 to 300 parts by weight.
本実施形態では、施工面11aに塗付する接着剤18と、接着剤混合モルタルM中に混合されている接着剤とに共通に使用する水性エポキシ樹脂接着剤(「Terrific GC−100」又は「Terrific GC−300」)は、水性エポキシ樹脂を含有する主剤と、ポリアミンを含有する硬化剤とからなる二液型水性エポキシ樹脂である。二液型水性エポキシ樹脂は、例えば水性エポキシ樹脂100重量部に対してポリアミンを一例として35〜45重量部含有する。また、接着剤は水性であるため、主剤及び硬化剤ともに水を含んでいる。主剤に含まれる水は水性エポキシ樹脂100重量部に対し約80〜125重量部、硬化剤に含まれる水は水性エポキシ樹脂100重量部に対し約140〜175重量部の量で含有されている。なお、接着剤は必要に応じて一般に接着剤で用いられている顔料、増粘剤、消泡剤、分散剤、粘性調整剤、有機溶剤、紫外線吸収剤、カップリング剤、光安定剤、酸化防止剤等の添加剤を含有することもできる。また、水性エポキシ樹脂接着剤の主剤にクレー又は水性セルロースを含有したり、硬化剤に酸化チタン又はベントナイトを含有したりしてもよい。 In this embodiment, the water-based epoxy resin adhesive ("Terrific GC-100" or "" commonly used for the adhesive 18 applied to the construction surface 11a and the adhesive mixed in the adhesive mixed mortar M is used. Terrific GC-300 ") is a two-component aqueous epoxy resin comprising a main agent containing an aqueous epoxy resin and a curing agent containing a polyamine. The two-component aqueous epoxy resin contains, for example, 35 to 45 parts by weight of polyamine as an example with respect to 100 parts by weight of the aqueous epoxy resin. Further, since the adhesive is water-based, both the main agent and the curing agent contain water. Water contained in the main agent is contained in an amount of about 80 to 125 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aqueous epoxy resin, and water contained in the curing agent is contained in an amount of about 140 to 175 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the aqueous epoxy resin. Adhesives are pigments, thickeners, antifoaming agents, dispersants, viscosity modifiers, organic solvents, UV absorbers, coupling agents, light stabilizers, oxidation agents that are generally used in adhesives as needed. An additive such as an inhibitor can also be contained. Further, clay or aqueous cellulose may be contained in the main component of the aqueous epoxy resin adhesive, or titanium oxide or bentonite may be contained in the curing agent.
図4は、1層目の強化繊維層15の周辺における模式断面図を示す。図4に示すように、強化繊維層15は、施工面11aに塗付された接着剤18の層と、接着剤18と第1の面で接着されたシート状補強材14と、シート状補強材14の第2の面を被覆する被覆モルタル層19(以下、単に「モルタル層19」ともいう。)とシート状補強材14との界面付近に形成される接合層とにより構成される。接着剤18とモルタル層19はシート状補強材14の網目に一部入り込んで互いに接合された状態でシート状補強材14の表裏面を被覆している。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view around the first reinforcing fiber layer 15. As shown in FIG. 4, the reinforcing fiber layer 15 includes a layer of adhesive 18 applied to the construction surface 11a, a sheet-shaped reinforcing material 14 bonded to the adhesive 18 on the first surface, and sheet-shaped reinforcement. A covering mortar layer 19 (hereinafter also simply referred to as “mortar layer 19”) covering the second surface of the material 14 and a bonding layer formed in the vicinity of the interface between the sheet-like reinforcing material 14. The adhesive 18 and the mortar layer 19 cover the front and back surfaces of the sheet-like reinforcing material 14 in a state where they partially enter the mesh of the sheet-like reinforcing material 14 and are joined to each other.
図5に示すように、本例のメッシュシート16は繊維強化樹脂材料(FRP)からなるため、繊維14aの表面は硬化樹脂層14bで被覆されている。接着剤18とモルタル層19は、硬化樹脂層14bと接触している。接着剤混合モルタルMが硬化してできたモルタル層19は、細骨材13a及びセメント粒子(図5ではドットで示す)等の母材粒子と、母材粒子を囲むように母材粒子の間隙に分布する接着剤13bとを有する。 As shown in FIG. 5, since the mesh sheet 16 of this example is made of a fiber reinforced resin material (FRP), the surface of the fiber 14a is covered with a cured resin layer 14b. The adhesive 18 and the mortar layer 19 are in contact with the cured resin layer 14b. The mortar layer 19 formed by curing the adhesive mixed mortar M has a gap between the base material particles such as the fine aggregate 13a and cement particles (indicated by dots in FIG. 5) and the base material particles so as to surround the base material particles. And an adhesive 13b distributed on the surface.
モルタル層19中で水性エポキシ樹脂を主成分とする接着剤13bは、同じくエポキシ樹脂を主成分とする硬化樹脂層14bと比較的強く結合する。また、モルタル層19中のセメントは樹脂水溶液中の水と水和反応をして硬化する。モルタル層19中のセメントと接着剤13b(水性エポキシ樹脂)は細骨材13aと共に混合状態で硬化し互いに絡んで強く結合すると共に、その接着剤13bの樹脂水溶液のうちシート状補強材14との界面に沿って濡れ広がった一部がシート状補強材14を被覆する層を形成する状態で硬化し、この層が硬化樹脂層14bと強く結合する。このため、母材13はシート状補強材14と接着剤13bを介して強く結合し、母材13とシート状補強材14との間に比較的強い付着力が確保される。 In the mortar layer 19, the adhesive 13b mainly composed of an aqueous epoxy resin is relatively strongly bonded to the cured resin layer 14b mainly composed of an epoxy resin. Further, the cement in the mortar layer 19 is cured by a hydration reaction with water in the resin aqueous solution. The cement in the mortar layer 19 and the adhesive 13b (aqueous epoxy resin) are hardened in a mixed state together with the fine aggregate 13a and entangled with each other and strongly bonded to each other. A part of the sheet spread wet along the interface is cured in a state where a layer covering the sheet-like reinforcing material 14 is formed, and this layer is strongly bonded to the cured resin layer 14b. For this reason, the base material 13 is strongly bonded to the sheet-like reinforcing material 14 via the adhesive 13b, and a relatively strong adhesive force is secured between the base material 13 and the sheet-like reinforcing material 14.
例えば、施工面11aに塗付したのと同様の接着剤18をシート状補強材14に塗付する接着剤塗付工程と、その接着剤18が未硬化のうちにその塗付面に接着剤非含有のモルタルを打設するモルタル打設工程とを含む施工方法をとったとする。この場合、未硬化の接着剤18と未硬化のモルタルとがシート状補強材14の周囲で混ざり合い、シート状補強材14を被覆する接着剤層の周囲に接着剤とセメントとの混合層が形成され、これが母材とシート状補強材との付着力向上に寄与する。本実施形態のように、予め接着剤をモルタルと混合させた接着剤混合モルタルMを打設した場合、シート状補強材14との界面に沿って樹脂水溶液が濡れ広がってできた接着剤の層の周囲に接着剤とセメントとの混合層が形成される。この場合、モルタル打設工程だけで、接着剤塗付工程とモルタル打設工程との二工程で行う方法の場合と、ほぼ同等の形態がシート状補強材の周囲に形成され、接合強度上もほぼ同等の効果が得られる。 For example, an adhesive application step of applying the same adhesive 18 applied to the construction surface 11a to the sheet-like reinforcing material 14, and an adhesive on the applied surface while the adhesive 18 is uncured. It is assumed that a construction method including a mortar placing step for placing a non-containing mortar is taken. In this case, the uncured adhesive 18 and the uncured mortar are mixed around the sheet-like reinforcing material 14, and a mixed layer of the adhesive and cement is formed around the adhesive layer covering the sheet-like reinforcing material 14. This contributes to improving the adhesion between the base material and the sheet-like reinforcing material. When the adhesive mixed mortar M in which the adhesive is mixed with the mortar in advance is placed as in the present embodiment, the adhesive layer formed by spreading the aqueous resin solution along the interface with the sheet-like reinforcing material 14 A mixed layer of adhesive and cement is formed around In this case, almost the same form is formed around the sheet-like reinforcing material as in the case of the method of performing the adhesive coating step and the mortar placing step only in the mortar placing step, and the bonding strength is also improved. Almost the same effect can be obtained.
また、複数層(枚)のメッシュシート16は、本例では全て同じメッシュサイズ(網目サイズ)となっている。もちろんメッシュサイズを異ならせてもよい。ここで、メッシュサイズは、2mm〜10cmの範囲内の値が好ましい。2mmより小さいと、塗付した接着剤及び接着剤混合モルタルが網目に含浸しにくくなる虞がある。このため、メッシュサイズは2mm以上が好ましい。一方、メッシュサイズが10cmを超えると、母材に対する繊維の割合が少なくなって繊維強化の効果が小さくなる。このため、メッシュサイズは10cm以下が好ましい。 Moreover, the mesh sheets 16 of a plurality of layers (sheets) all have the same mesh size (mesh size) in this example. Of course, the mesh size may be different. Here, the mesh size is preferably a value within the range of 2 mm to 10 cm. If it is smaller than 2 mm, the applied adhesive and the adhesive mixed mortar may be difficult to impregnate the mesh. For this reason, the mesh size is preferably 2 mm or more. On the other hand, when the mesh size exceeds 10 cm, the ratio of fibers to the base material is reduced, and the effect of fiber reinforcement is reduced. For this reason, the mesh size is preferably 10 cm or less.
メッシュシート16のバサルト繊維は、一例として径13μmのものを使用している。もちろん、繊維の径は6〜30μmの範囲内であればよい。5μm以下であると繊維が切れやすく、30μmを超えると柔軟性に劣る。また、本例では、繊維14aとして撚りのないロービング糸(不撚糸)を使用するので、樹脂やモルタルが含浸し易く硬化後の強度が出やすい。もちろんバサルト繊維は撚糸でもよい。本例では、バサルト繊維のロービング糸で製織された5mmピッチのメッシュシート16を使用している。メッシュシート16は、例えば幅およそ1メートルの長尺のものを適当な長さに切断して使用する。 As an example, the basalt fiber of the mesh sheet 16 has a diameter of 13 μm. Of course, the fiber diameter may be in the range of 6 to 30 μm. If it is 5 μm or less, the fiber is easily cut, and if it exceeds 30 μm, the flexibility is poor. Moreover, in this example, since the roving yarn (untwisted yarn) without a twist is used as the fiber 14a, resin and mortar are easily impregnated, and the strength after curing is easily obtained. Of course, the basalt fiber may be a twisted yarn. In this example, a mesh sheet 16 having a pitch of 5 mm woven with roving yarn of basalt fiber is used. For example, a long mesh sheet 16 having a width of about 1 meter is cut into an appropriate length.
ここで、バサルト繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維の特性を比較する。引張弾性率(ヤング率)Eは、バサルト繊維E=90GPa、炭素繊維(TR50S)E=240GPa、ガラス繊維(Eガラス)E=74GPa、アラミド繊維(ケブラー(登録商標)49)E=80〜118GPaである。また、伸び率は、バサルト繊維が2.4%、炭素繊維が1.5%、ガラス繊維が1.8〜2.0%、アラミド繊維が1.7%である。 Here, the characteristics of basalt fiber, carbon fiber, aramid fiber, and glass fiber are compared. Tensile modulus (Young's modulus) E is as follows: Basalt fiber E = 90 GPa, carbon fiber (TR50S) E = 240 GPa, glass fiber (E glass) E = 74 GPa, aramid fiber (Kevlar (registered trademark) 49) E = 80 to 118 GPa It is. The elongation is 2.4% for basalt fiber, 1.5% for carbon fiber, 1.8-2.0% for glass fiber, and 1.7% for aramid fiber.
炭素繊維は、引張弾性率がバサルト繊維よりも高く、伸び率はバサルト繊維よりも低い。アラミド繊維は引張弾性率がバサルト繊維と同程度であるが、伸び率がバサルト繊維よりも低い。ガラス繊維は引張弾性率がバサルト繊維よりも低く、伸び率がバサルト繊維よりも少し低い。この中でバサルト繊維の伸び率が一番高いので、バサルト繊維のシート状補強材14を使用することで、曲げ強度及び曲げ靱性(曲げ靱性係数)が共に高い複合構造層12が得られる。 Carbon fibers have a higher tensile modulus than basalt fibers and a lower elongation than basalt fibers. Aramid fibers have the same tensile modulus as basalt fibers, but have a lower elongation than basalt fibers. Glass fibers have a lower tensile modulus than basalt fibers and a slightly lower elongation than basalt fibers. Among them, the elongation rate of the basalt fiber is the highest, so that the composite structural layer 12 having both high bending strength and bending toughness (bending toughness coefficient) can be obtained by using the sheet-like reinforcing material 14 of the basalt fiber.
図2に示すように、複合構造層12では、シート状補強材14間に介在するモルタル層19の厚みで規定されるシート状補強材14の間隔が広すぎると、シート状補強材14が別々に効き出すので、強度確保の点から間隔は狭い方がよい。強化繊維層15間の間隔、つまりモルタル層19の厚さは、例えば0.1〜20mmの範囲内の値であればよい。特に0.5〜10mmの範囲内の値が好ましく、その中でも1〜5mmの範囲内の値が最も好ましい。 As shown in FIG. 2, in the composite structure layer 12, if the interval between the sheet-like reinforcements 14 defined by the thickness of the mortar layer 19 interposed between the sheet-like reinforcements 14 is too wide, the sheet-like reinforcements 14 are separated. From the point of securing strength, it is better that the interval is narrow. The interval between the reinforcing fiber layers 15, that is, the thickness of the mortar layer 19 may be a value within a range of 0.1 to 20 mm, for example. In particular, a value within the range of 0.5 to 10 mm is preferable, and a value within the range of 1 to 5 mm is most preferable.
モルタル層19の厚さが0.1mm未満であると、モルタルの厚みにむらができてメッシュシート16の網目にモルタルが入らない箇所ができる場合がある。また、20mmを超える厚さでは、強化繊維層15が別々に効き出す場合があり、複数層の割に強度向上効果が得られにくくなる。また、0.5mm以上の厚さでは、モルタルの厚みのむらを少なくできメッシュシート16の面全体に均一にモルタルを網目に入れることができる。10mm以下の厚さでは、複数の強化繊維層15が一層協働して効き易く強度向上に繋がる。さらに1mm以上の厚さがあれば、モルタルがメッシュシート16の網目に十分入り込むことができ、強化繊維層15とモルタル層19との結合を一層高められる。5mm以下の厚さであると、強化繊維層15がさらに一層協働して効き易く一層の強度向上に繋がる。なお、最表面の被覆モルタル層19のかぶり厚さは、一例として1cm以上にしている。 When the thickness of the mortar layer 19 is less than 0.1 mm, the mortar thickness may be uneven, and there may be a portion where the mortar does not enter the mesh sheet 16. On the other hand, when the thickness exceeds 20 mm, the reinforcing fiber layer 15 may be effective separately, and it is difficult to obtain the strength improvement effect for a plurality of layers. Further, when the thickness is 0.5 mm or more, the unevenness of the thickness of the mortar can be reduced, and the mortar can be uniformly put on the entire surface of the mesh sheet 16. When the thickness is 10 mm or less, the plurality of reinforcing fiber layers 15 are more effective in cooperation and lead to strength improvement. Furthermore, if the thickness is 1 mm or more, the mortar can sufficiently enter the mesh sheet 16 and the bonding between the reinforcing fiber layer 15 and the mortar layer 19 can be further enhanced. When the thickness is 5 mm or less, the reinforcing fiber layer 15 is more effective in cooperation and leads to further strength improvement. The cover thickness of the outermost coated mortar layer 19 is, for example, 1 cm or more.
次に、上記のように構成された複合構造層12の施工方法、及びこの方法で施工された複合構造層12の作用を説明する。
予めベース部11に下地層17が施工されている。ベース部11は、盛土又は切土などの施工対象の地盤、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート又はコンクリートからなるの躯体のうちの一つであり、その表面に下地層17が形成されることで、複合構造層12を施工し易い施工面11aを有している。なお、ベース部11の下地層形成前の表面が比較的凹凸がなくシート状補強材14を直接貼ってもその浮きが発生しない程度に滑らかな面であり、かつ土や砂を固めただけの面のような流動性のある面でなければ、その面を施工面としてもよい。
Next, the construction method of the composite structure layer 12 configured as described above and the operation of the composite structure layer 12 constructed by this method will be described.
A base layer 17 is applied to the base portion 11 in advance. The base part 11 is one of the foundations made of ground, such as embankment or cut, reinforced concrete, steel reinforced concrete, or concrete, and the base layer 17 is formed on the surface thereof, so that the composite structure layer 12 has a construction surface 11a on which 12 can be easily constructed. It should be noted that the surface of the base portion 11 before the formation of the base layer is relatively smooth and has a smooth surface to the extent that the sheet-like reinforcing material 14 does not float even if the sheet-like reinforcing material 14 is directly applied. If the surface is not fluid, such as a surface, that surface may be the construction surface.
次に図6に示す施工方法のフローチャートを参照して、ベース部11の施工面11aに複合構造層12を施工する手順について説明する。
まずステップS1では、施工面に接着剤を塗付する。すなわち、施工面の所定エリア(シート状補強材貼付けエリア)に接着剤18を塗付する。ここで、所定エリアは一例として全面としているが、ベース部11の施工面の広さに応じて施工は複数回に分けて行ってもよく、この場合、施工面のうち1回分の所定エリアに接着材を塗付する。接着剤18の塗付方法としては、例えばローラを用いて接着剤を塗付するローラ塗付法、刷毛で塗付する方法、スプレー装置を用いて施工面11aに接着剤を吹き付ける吹付法、特定の転写媒体を用いて接着剤を転写する転写法などを使用できる。接着剤18の塗付量は1面当たり、例えば50〜300g/m2の範囲内の値としている。接着剤18は硬化性樹脂の一例として水性エポキシ樹脂を主成分とする二液型で主剤と硬化剤とを混合したものである。これは、その後、打設される接着剤混合モルタルM中の接着剤(硬化性樹脂)が水性であるため、これと接触した箇所で結合力を高めるべく、同じ水性エポキシ系の接着剤を使用する。ここで、本実施形態では、接着剤18を施工面に塗付したが、シート状補強材14の施工面11aと固定される側の第1の面と施工面11aとのうち少なくとも第1の面に接着剤を塗付してもよい。この場合、接着剤18の塗付方法としては、前述の方法の他に、シート状補強材14を接着剤貯留槽中の接着剤液に浸漬する浸漬塗付法(ディッピング法)を採用できる。なお、本実施形態では、ステップS1の工程が、接着剤塗付工程の一例に相当する。
Next, the procedure for constructing the composite structure layer 12 on the construction surface 11a of the base portion 11 will be described with reference to the construction method flowchart shown in FIG.
First, in step S1, an adhesive is applied to the construction surface. That is, the adhesive 18 is applied to a predetermined area (sheet-like reinforcing material application area) on the construction surface. Here, the predetermined area is the entire surface as an example, but the construction may be divided into a plurality of times depending on the size of the construction surface of the base portion 11. Apply adhesive. Examples of the method of applying the adhesive 18 include a roller coating method in which an adhesive is applied using a roller, a method of applying with a brush, a spraying method in which an adhesive is sprayed onto the construction surface 11a using a spray device, and a specific method. For example, a transfer method in which an adhesive is transferred using the above transfer medium can be used. The application amount of the adhesive 18 is set to a value within a range of, for example, 50 to 300 g / m 2 per surface. The adhesive 18 is a two-pack type mainly composed of an aqueous epoxy resin as an example of a curable resin, and is a mixture of a main agent and a curing agent. This is because the adhesive (curing resin) in the adhesive mixture mortar M to be subsequently placed is water-based, so the same water-based epoxy adhesive is used in order to increase the bonding strength at the point of contact with this. To do. Here, in the present embodiment, the adhesive 18 is applied to the construction surface. However, at least the first surface of the construction surface 11a and the construction surface 11a of the sheet-shaped reinforcing member 14 is fixed. An adhesive may be applied to the surface. In this case, as a method for applying the adhesive 18, in addition to the above-described method, a dip coating method (dipping method) in which the sheet-like reinforcing material 14 is immersed in an adhesive liquid in an adhesive reservoir can be employed. In the present embodiment, the step S1 corresponds to an example of an adhesive application step.
次のステップS2では、シート状補強材14を施工面の接着剤塗付面に載置する。シート状補強材14は施工面に塗付された未硬化の接着剤18の上に載置されることで、接着剤18により施工面11aに貼り付けられる。このとき、シート状補強材14を軽く押さえ付けて接着剤にしっかり密着させることが好ましい。なお、本実施形態では、このステップS2の工程が、補強材載置工程の一例に相当する。 In the next step S2, the sheet-like reinforcing material 14 is placed on the adhesive-coated surface of the construction surface. The sheet-like reinforcing material 14 is affixed to the construction surface 11a by the adhesive 18 by being placed on the uncured adhesive 18 applied to the construction surface. At this time, it is preferable that the sheet-like reinforcing material 14 is lightly pressed and firmly adhered to the adhesive. In the present embodiment, the step S2 corresponds to an example of a reinforcing material placing step.
次のステップS3では、シート状補強材14の第2の面を覆うように接着剤混合モルタルを打設して、被覆モルタル層19を形成する。被覆モルタル層19の厚みは、硬化後で例えば0.1〜20mmの範囲内の値とするが、1〜10mmの範囲内が好ましい。もちろん、必要な強度を確保できれば、被覆モルタル層19の厚みはこの範囲外でもよい。モルタル打設方法としては、一例として吹付法を採用する。もちろん、刷毛、コテ、ローラ等を用いて打設してもよい。なお、本実施形態では、このステップS3の工程が、母材層形成工程の一例に相当する。 In the next step S <b> 3, an adhesive mixed mortar is placed so as to cover the second surface of the sheet-like reinforcing material 14, thereby forming a covering mortar layer 19. The thickness of the coating mortar layer 19 is, for example, a value within a range of 0.1 to 20 mm after curing, but is preferably within a range of 1 to 10 mm. Of course, the thickness of the covering mortar layer 19 may be outside this range as long as the required strength can be ensured. As a mortar placing method, a spraying method is adopted as an example. Of course, it may be placed using a brush, a trowel, a roller or the like. In the present embodiment, the step S3 corresponds to an example of a base material layer forming step.
なお、ステップS2,S3において、貼り付け前のシート状補強材14を複数のスペーサで支持して施工面又は前層のモルタル層19の表面から少し離間して宙に浮く状態とし、この状態でシート状補強材14の表面にモルタルを打設することで、モルタルがシート状補強材14の網目を通り易くしてもよい。この場合、網目にモルタルが入り込み易くなった分、モルタルと繊維14aとの付着力が高まる。 In steps S2 and S3, the sheet-like reinforcing material 14 before being attached is supported by a plurality of spacers and is in a state of being slightly separated from the construction surface or the front surface of the mortar layer 19 and floating in the air. By placing mortar on the surface of the sheet-like reinforcing material 14, the mortar may easily pass through the mesh of the sheet-like reinforcing material 14. In this case, the adhesive force between the mortar and the fiber 14a is increased by the amount that the mortar easily enters the mesh.
図1及び図2に示す例では、強化繊維層15が3層なので、S1〜S3の工程を1回(1層形成分)行った段階では、複合構造層12の施工は終了しない。複合構造層12の施工終了でなければ(S4で否定判定)、ステップS2に戻り、ステップS2,S3の各工程を複合構造層12の施工終了まで繰り返す。強化繊維層15がN層である場合、ステップS2,S3の工程を合計N回繰り返し、最表面側の被覆モルタル層19の形成まで行う。こうして、バサルト繊維を含む強化繊維層15を所定の複数層含む複合構造層12が施工される。なお、強化繊維層15の層数は1層、2層あるいは4層以上であってもよい。そして、複合構造層12の施工を終えると(S4で肯定判定)、ステップS5に進む。なお、本実施形態では、シート状補強材14を接着剤混合モルタルMで被覆してシート状補強材14を未硬化の母材13中に混入させるステップS2,S3の工程が、複合化工程の一例に相当する。また、未硬化のモルタル層19の表面(第2の面)にシート状補強材14を載置する2回目以降のステップS2の工程が、第2の補強材載置工程の一例に相当する。 In the example shown in FIG.1 and FIG.2, since the reinforcing fiber layer 15 is three layers, construction of the composite structure layer 12 is not complete | finished in the stage which performed the process of S1-S3 once (for one layer formation). If the construction of the composite structure layer 12 is not finished (No in S4), the process returns to step S2, and steps S2 and S3 are repeated until the construction of the composite structure layer 12 is finished. When the reinforcing fiber layer 15 is an N layer, the steps S2 and S3 are repeated a total of N times until the formation of the outermost coated mortar layer 19 is performed. In this way, the composite structure layer 12 including a predetermined plurality of reinforcing fiber layers 15 including basalt fibers is applied. The number of reinforcing fiber layers 15 may be one layer, two layers, or four or more layers. When the construction of the composite structure layer 12 is finished (Yes in S4), the process proceeds to step S5. In this embodiment, the steps S2 and S3 in which the sheet-like reinforcing material 14 is coated with the adhesive mixed mortar M and the sheet-like reinforcing material 14 is mixed into the uncured base material 13 are combined steps. It corresponds to an example. Moreover, the process of step S2 after the 2nd time which mounts the sheet-like reinforcement material 14 on the surface (2nd surface) of the uncured mortar layer 19 is equivalent to an example of a 2nd reinforcement material mounting process.
ステップS5では、接着剤18とモルタル層19(接着剤混合モルタル層)とを硬化させる。すなわち、それぞれの硬化に必要な時間のうち長い方の時間(養生時間)だけ放置し、接着剤18とモルタル層19とを共に硬化させる。この硬化によって、ベース部11とシート状補強材14とが接着剤18により強い結合力で接着される。また、シート状補強材14とモルタル層19との界面に沿って濡れ広がった接着剤混合モルタルM中の接着剤がシート状補強材14を覆う樹脂層を形成する状態で硬化するとともに、モルタル層19中でセメントと接着剤とが細骨材13aと共に絡み合った状態で硬化する。シート状補強材14を被覆する硬化樹脂層14bと接着剤13bは、樹脂同士のため、硬化樹脂層14bとセメントとの結合力よりも強く結合する。このため、母材13とシート状補強材14は、接着剤非含有のモルタルのみからなるモルタル層とシート状補強材とが接合された構造に比べ、強い結合力で結合し、両者間に比較的高い付着力が確保される。なお、本実施形態では、ステップS5の工程が、硬化工程の一例に相当する。 In step S5, the adhesive 18 and the mortar layer 19 (adhesive mixed mortar layer) are cured. That is, the adhesive 18 and the mortar layer 19 are cured together by leaving them for the longer time (curing time) of the time required for each curing. By this curing, the base portion 11 and the sheet-shaped reinforcing material 14 are bonded to each other with a strong bonding force by the adhesive 18. In addition, the adhesive in the adhesive mixed mortar M wetted and spread along the interface between the sheet-like reinforcing material 14 and the mortar layer 19 is cured in a state of forming a resin layer covering the sheet-like reinforcing material 14, and the mortar layer In FIG. 19, the cement and the adhesive are cured in a state where they are entangled with the fine aggregate 13a. Since the cured resin layer 14b and the adhesive 13b covering the sheet-like reinforcing material 14 are resins, they are bonded more strongly than the bonding force between the cured resin layer 14b and the cement. For this reason, the base material 13 and the sheet-like reinforcing material 14 are bonded with a stronger bonding force than the structure in which the mortar layer composed of only the adhesive-free mortar and the sheet-like reinforcing material are joined, and compared between the two. High adhesion is ensured. In the present embodiment, the process of step S5 corresponds to an example of a curing process.
なお、上記の例では、シート状補強材14を一枚ずつ両側からモルタル層で挟んだが、例えば複数枚のシート状補強材14を間にモルタル層を挟まず重ねて配置して、1つの強化繊維層15を構成してもよい。 In the above example, the sheet-like reinforcing members 14 are sandwiched one by one from both sides, but, for example, a plurality of sheet-like reinforcing members 14 are arranged so as to overlap each other without sandwiching the mortar layers therebetween, and one reinforcing member is provided. The fiber layer 15 may be configured.
以上詳述したように本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)複合化工程(S2,S3)において、接着剤混合モルタルM(母材流動物の一例)でシート状補強材14を被覆してモルタル層19(母材層の一例)を形成することで、そのシート状補強材14と未硬化の接着剤混合モルタルMとを複合化させる。そして、硬化工程(S5)で、未硬化のモルタル層19を硬化させる。接着剤混合モルタルM中の細骨材13a及びセメントの粒子を囲む接着剤13bを介して母材13とシート状補強材14は比較的強固に接合する。この結果、母材13とシート状補強材14との間に比較的高い付着力が確保される。したがって、構造体10に曲げ応力が加わって複合構造層12の表面にひび割れが発生した際に、母材13からシート状補強材14の繊維14aが引き抜ける引抜け現象が発生しにくくなる。よって、曲げ強度及び曲げ靱性が共に高い構造体10及び複合構造層12を得ることができる。また、モルタル層19の形成時にシート状補強材14の第2の面に接着剤を塗付する必要がないので、モルタル層19の形成工程がモルタル打設工程の一工程で済み、複合構造層12の施工時の作業性がよくなる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the compounding step (S2, S3), the sheet-like reinforcing material 14 is covered with an adhesive mixed mortar M (an example of a base material fluid) to form a mortar layer 19 (an example of a base material layer). Then, the sheet-like reinforcing material 14 and the uncured adhesive mixed mortar M are combined. In the curing step (S5), the uncured mortar layer 19 is cured. The base material 13 and the sheet-like reinforcing material 14 are joined relatively firmly through the fine aggregate 13a in the adhesive mixed mortar M and the adhesive 13b surrounding the cement particles. As a result, a relatively high adhesive force is secured between the base material 13 and the sheet-like reinforcing material 14. Accordingly, when a bending stress is applied to the structure 10 and a crack is generated on the surface of the composite structure layer 12, a pull-out phenomenon in which the fibers 14 a of the sheet-like reinforcing material 14 are pulled out from the base material 13 is less likely to occur. Therefore, the structure 10 and the composite structure layer 12 having both high bending strength and high bending toughness can be obtained. Further, since it is not necessary to apply an adhesive to the second surface of the sheet-like reinforcing material 14 when the mortar layer 19 is formed, the forming process of the mortar layer 19 is only one step of the mortar placing process. Workability at the time of construction of 12 is improved.
(2)施工方法は、ベース部11の施工面11aに接着剤18を塗付する接着剤塗付工程(S1)と、シート状補強材14を接着剤塗付面に載置する補強材載置工程(S2)と、接着剤混合モルタルMでシート状補強材の第2の面を被覆して母材層の一例であるモルタル層19を形成する母材層形成工程(S3)とを含む。このため、塗付された接着剤18と、モルタル層19の接着剤混合モルタルMとは共に未硬化の状態から硬化する。この結果、施工面11aとシート状補強材14とを接着剤18で比較的強固に接合できるうえ、接着剤18と接着剤混合モルタルMは少なくとも一方がシート状補強材14の網目に入り込んだ状態で接触し、その接触箇所で強く結合する。このため、施工面11aとシート状補強材14との接着剤18を介した付着力、及びシート状補強材14と母材13との付着力が共に高まり、曲げ強度及び曲げ靱性の高い構造体10及び複合構造層12を得ることができる。 (2) The construction method includes an adhesive application step (S1) in which the adhesive 18 is applied to the construction surface 11a of the base portion 11, and a reinforcing material mounting in which the sheet-like reinforcing material 14 is placed on the adhesive coating surface. A placing step (S2), and a base material layer forming step (S3) for forming a mortar layer 19 as an example of the base material layer by covering the second surface of the sheet-like reinforcing material with the adhesive mixed mortar M. . For this reason, the applied adhesive 18 and the adhesive mixed mortar M of the mortar layer 19 are cured from an uncured state. As a result, the construction surface 11a and the sheet-like reinforcing material 14 can be bonded relatively firmly with the adhesive 18, and at least one of the adhesive 18 and the adhesive mixed mortar M enters the mesh of the sheet-like reinforcing material 14. Contact with each other, and strongly bond at the contact point. For this reason, both the adhesion force through the adhesive 18 between the construction surface 11a and the sheet-like reinforcing material 14 and the adhesion force between the sheet-like reinforcing material 14 and the base material 13 are increased, and the structure has high bending strength and bending toughness. 10 and the composite structure layer 12 can be obtained.
(3)シート状補強材14の繊維14aとして引張弾性率の比較的高い無機系及び有機系の繊維のうち比較的伸び率(伸度)の高いバサルト繊維を用いた。例えば地震などで比較的振幅の大きな振動を受けても、ひび割れが発生し難いうえ、ひび割れ発生後、破壊に至るまでに比較的大きなたわみを許容できる曲げ靱性の高い高靱性の構造体10及び複合構造層12を提供できる。 (3) As the fiber 14a of the sheet-like reinforcing material 14, a basalt fiber having a relatively high elongation rate (elongation) among inorganic and organic fibers having a relatively high tensile elastic modulus was used. For example, even if a vibration having a relatively large amplitude is received due to an earthquake or the like, it is difficult to generate a crack, and after the occurrence of the crack, the structure 10 and the composite having a high toughness with a high bending toughness that can allow a relatively large deflection before breaking. A structural layer 12 can be provided.
(4)接着剤混合モルタルMは、無機系硬化材料として水硬性材料の一例であるセメントと、細骨材13a(砂等)と、その水硬性材料を硬化させるために必要な水に溶解可能な水性の接着剤(例えば水性エポキシ樹脂接着剤)と、水とを含む混合物である。このため、未硬化のモルタル層19では、接着剤の水溶液(樹脂水溶液)がセメント粒子及び骨材等の母材粒子を囲む状態に分布するとともに、その表面張力等によりシート状補強材14との界面に沿って濡れ広がってシート状補強材14の周囲に接着剤層を形成する。つまり、接着剤混合モルタルMをシート状補強材14の第2の面を被覆する状態に打設しただけでも、シート状補強材14の第2の面に接着剤を塗付したときと同じような接着剤層と、その周囲に接着剤とセメントと細骨材13aとが絡み合って硬化した混合層が形成される。この結果、シート状補強材14とモルタル層19とが強く接合する。よって、モルタル層19の形成時に接着剤塗付工程が無くても、母材13とシート状補強材14との付着力が高くすることができ、曲げ強度及び曲げ靱性の高い構造体10及び複合構造層12を得ることができる。 (4) The adhesive mixed mortar M can be dissolved in cement, which is an example of a hydraulic material as an inorganic curing material, fine aggregate 13a (sand, etc.), and water necessary for curing the hydraulic material. A water-based adhesive (for example, an aqueous epoxy resin adhesive) and water. For this reason, in the uncured mortar layer 19, the aqueous solution of the adhesive (resin aqueous solution) is distributed in a state surrounding the base material particles such as cement particles and aggregates, and the surface tension or the like is used to An adhesive layer is formed around the sheet-like reinforcing material 14 by spreading along the interface. That is, even if the adhesive mixed mortar M is simply placed in a state of covering the second surface of the sheet-like reinforcing material 14, it is the same as when the adhesive is applied to the second surface of the sheet-like reinforcing material 14. And a mixed layer in which the adhesive, cement, and fine aggregate 13a are entangled with each other and hardened. As a result, the sheet-like reinforcing material 14 and the mortar layer 19 are strongly bonded. Therefore, even if there is no adhesive application process at the time of forming the mortar layer 19, the adhesive force between the base material 13 and the sheet-like reinforcing material 14 can be increased, and the structure 10 and composite having high bending strength and bending toughness. The structural layer 12 can be obtained.
(5)補強材載置工程(S2)と母材層形成工程(S3)とを複数回繰り返して、シート状補強材14をモルタル層19(母材層の一例)で被覆した層を複数層形成した。このため、構造体10及び複合構造層12にシート状補強材14の層数に応じた必要な曲げ強度及び曲げ靱性を確保できる。例えば複数枚のシート状補強材を重ね合わせた状態でその両側から接着剤混合モルタルMで挟んだ構成の場合、シート状補強材の間に存在する接着剤混合モルタルの割合が相対的に少なくなり易く、構造物に曲げ応力が加わった際にシート状補強材間に相対的に滑りが発生し易くなる。これに対し、本実施形態では、シート状補強材14間に全面に亘ってモルタル層19が介在するとともに、一枚のシート状補強材14の網目に接着剤混合モルタルMが入り込んだ状態で硬化するので、構造体10に曲げ応力が加わった際にシート状補強材14間で滑りが発生しにくくなる。この結果、曲げ強度及び曲げ靱性の比較的高い構造体10及び複合構造層12が得られる。 (5) The reinforcing material placing step (S2) and the base material layer forming step (S3) are repeated a plurality of times, and a plurality of layers in which the sheet-like reinforcing material 14 is covered with the mortar layer 19 (an example of the base material layer) are formed. Formed. For this reason, the required bending strength and bending toughness according to the number of layers of the sheet-like reinforcing material 14 can be secured in the structure 10 and the composite structure layer 12. For example, in the case of a configuration in which a plurality of sheet-shaped reinforcing materials are overlapped and sandwiched by adhesive mixed mortar M from both sides, the ratio of the adhesive mixed mortar existing between the sheet-shaped reinforcing materials is relatively small. It is easy to slip relatively between the sheet-like reinforcing materials when bending stress is applied to the structure. On the other hand, in this embodiment, the mortar layer 19 is interposed over the entire surface between the sheet-like reinforcing materials 14 and the adhesive-mixed mortar M is cured in the mesh of one sheet-like reinforcing material 14. Therefore, when bending stress is applied to the structure 10, slippage is less likely to occur between the sheet-like reinforcing materials 14. As a result, the structure 10 and the composite structure layer 12 having relatively high bending strength and bending toughness are obtained.
(6)補強材載置工程(S2)と母材層形成工程(S3)とを複数回繰り返して形成した複数のモルタル層19を一緒に硬化させる(S5)。このため、一層のモルタル層19を硬化させた後に次層のモルタル層19を形成する方法に比べ、シート状補強材14の網目を介して両側の接着剤混合モルタルMが接触した接触箇所における結合力を高めることができ、ひいては複合構造層12の曲げ強度及び曲げ靱性を高めることができる。 (6) A plurality of mortar layers 19 formed by repeating the reinforcing material placing step (S2) and the base material layer forming step (S3) a plurality of times are cured together (S5). For this reason, compared with the method of forming the mortar layer 19 of the next layer after curing one mortar layer 19, the bonding at the contact point where the adhesive mixed mortar M on both sides is in contact through the mesh of the sheet-like reinforcing material 14 The force can be increased, and as a result, the bending strength and bending toughness of the composite structure layer 12 can be increased.
(第2実施形態)
次に図7を用いて第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、複数の強化繊維層15のうち少なくとも一部の層でシート状補強材の繊維の材質が異なっている例である。以下、第1実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、特に異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. This 2nd Embodiment is an example from which the material of the fiber of a sheet-like reinforcing material differs in at least one layer among the some reinforcing fiber layers 15. FIG. Hereinafter, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.
なお、本実施形態では、ベース部11の下地層形成前の表面を施工面11aとし、複合構造層12の施工工事を下地層17の形成から行う。この施工面11aに接着剤混合モルタルMを打設して下地層17を形成し、この下地層17の接着剤混合モルタルMが未硬化のうちにシート状補強材14を載置して貼り付ける。このため、この第2実施形態では、第1実施形態ではあった接着剤塗付工程が省略されている。 In the present embodiment, the surface of the base portion 11 before the base layer is formed is the construction surface 11a, and the construction work of the composite structure layer 12 is performed from the formation of the base layer 17. An adhesive mixed mortar M is placed on the construction surface 11a to form a base layer 17, and the sheet-like reinforcing material 14 is placed and pasted while the adhesive mixed mortar M of the base layer 17 is uncured. . For this reason, in this 2nd Embodiment, the adhesive agent coating process which was 1st Embodiment is abbreviate | omitted.
すなわち、本実施形態の施工方法では、図6におけるステップS1を、接着剤塗付工程に替え、ベース部11の下地層形成前の施工面11aに、接着剤混合モルタルMを打設(例えば吹付け)して下地層17(下地モルタル層)を形成する下地層形成工程(S1)とする。そして、この施工方法は、下地層17の接着剤混合モルタルMが未硬化のうちに下地層17の第2の面に、第1実施形態と同様に、シート状補強材14を載置する補強材載置工程(S2)を含む。さらにこの施工方法は、第1実施形態と同様に、シート状補強材14上に接着剤混合モルタルMを打設して母材層の一例としての被覆モルタル層19を形成する母材層形成工程(S3)を含む。そして、母材層形成工程(S3)の後は、第1実施形態と同様に、補強材載置工程(S2)と母材層形成工程(S3)とをこの順番で強化繊維層15が所望の層数形成される(図6のステップS4で肯定判定となる)まで繰り返す。 That is, in the construction method of the present embodiment, step S1 in FIG. 6 is replaced with an adhesive application process, and adhesive mixed mortar M is placed on the construction surface 11a of the base portion 11 before forming the base layer (for example, blowing). And a base layer forming step (S1) for forming the base layer 17 (base mortar layer). And this construction method is the reinforcement which mounts the sheet-like reinforcement material 14 on the 2nd surface of the base layer 17 while the adhesive mortar M of the base layer 17 is unhardened similarly to 1st Embodiment. A material placing step (S2) is included. Further, in this construction method, as in the first embodiment, a base material layer forming step of forming a coated mortar layer 19 as an example of a base material layer by placing an adhesive mixed mortar M on the sheet-like reinforcing material 14. (S3) is included. Then, after the base material layer forming step (S3), the reinforcing fiber layer 15 is desired in this order for the reinforcing material placing step (S2) and the base material layer forming step (S3), as in the first embodiment. Are repeated until the number of layers is formed (affirmative determination is made in step S4 in FIG. 6).
図7に示すように、構造体10の構成は基本的に第1実施形態とほぼ同様であり、母材13中に複数(図7では例えば3層)の強化繊維層15が含まれている。複数の強化繊維層15には、繊維の材質の異なる2種類のシート状補強材14,20が使用される。詳しくは、複数の強化繊維層15は、使用される複数種の繊維のうち最も引張弾性率の高い繊維で製織されたシート状補強材20を含む第1補強層21と、シート状補強材20の繊維よりも引張弾性率の低い繊維14aで製織されたシート状補強材14を含む第2補強層22とを有している。第1補強層21はベース部11に一番近い側の位置に一層形成され、下地層17と被覆モルタル層19との間に挟まれている。一方、第2補強層22は、第1補強層21よりも表面側(ベース部11側と反対側)の位置に二層形成され、それぞれモルタル層19,19の間に挟まれている。なお、第1補強層21の層数と、第2補強層22の層数は適宜変更してよい。 As shown in FIG. 7, the structure of the structure 10 is basically the same as that of the first embodiment, and a plurality of (for example, three layers in FIG. 7) reinforcing fiber layers 15 are included in the base material 13. . For the plurality of reinforcing fiber layers 15, two types of sheet-like reinforcing materials 14 and 20 having different fiber materials are used. Specifically, the plurality of reinforcing fiber layers 15 include a first reinforcing layer 21 including a sheet-like reinforcing material 20 woven with fibers having the highest tensile elastic modulus among a plurality of types of fibers used, and the sheet-like reinforcing material 20. And a second reinforcing layer 22 including a sheet-like reinforcing material 14 woven with fibers 14a having a tensile modulus lower than that of the fibers. The first reinforcing layer 21 is formed as a single layer at a position closest to the base portion 11 and is sandwiched between the base layer 17 and the covering mortar layer 19. On the other hand, the second reinforcing layer 22 is formed in two layers at a position closer to the surface side (the side opposite to the base portion 11 side) than the first reinforcing layer 21, and is sandwiched between the mortar layers 19 and 19, respectively. The number of first reinforcing layers 21 and the number of second reinforcing layers 22 may be changed as appropriate.
第2補強層22中のシート状補強材14は、バサルト繊維、アラミド繊維、ガラス繊維のうちから選択される少なくとも1つの繊維でそれぞれ製織されたメッシュシート16からなる。本例では、シート状補強材14としてバサルト繊維(引張弾性率E=90GPa)で製織されたメッシュシート16が使用されている。また、第1補強層21中のシート状補強材20は、第2補強層22中のシート状補強材14の繊維よりも引張弾性率の高い無機系繊維で製織されたメッシュシート23からなる。本例では、シート状補強材20として炭素繊維(引張弾性率E=240GPa)で製織されたメッシュシート23が使用されている。 The sheet-like reinforcing material 14 in the second reinforcing layer 22 includes mesh sheets 16 each woven with at least one fiber selected from basalt fiber, aramid fiber, and glass fiber. In this example, a mesh sheet 16 woven with basalt fibers (tensile modulus E = 90 GPa) is used as the sheet-like reinforcing material 14. The sheet-like reinforcing material 20 in the first reinforcing layer 21 is made of a mesh sheet 23 woven with inorganic fibers having a higher tensile elastic modulus than the fibers of the sheet-like reinforcing material 14 in the second reinforcing layer 22. In this example, a mesh sheet 23 woven with carbon fibers (tensile elastic modulus E = 240 GPa) is used as the sheet-like reinforcing material 20.
バサルト繊維よりも3倍近く引張弾性率の高い炭素繊維のメッシュシート23を使用することで、構造体10が必要な曲げ強度を得るうえで必要なメッシュシートの枚数を減らしたり、メッシュシートの枚数が少ないままで構造体10の曲げ強度を十分高めたりすることができる。しかも、引張弾性率の高い炭素繊維のメッシュシート23をベース部11に近い側の層に配置することで、構造体10の曲げ強度を効果的に高めることができる。 By using a carbon fiber mesh sheet 23 having a tensile modulus nearly three times higher than the basalt fiber, the number of mesh sheets required for the structure 10 to obtain the required bending strength can be reduced, or the number of mesh sheets can be reduced. The bending strength of the structure 10 can be sufficiently increased with a small amount. Moreover, the bending strength of the structure 10 can be effectively increased by disposing the carbon fiber mesh sheet 23 having a high tensile elastic modulus in the layer closer to the base portion 11.
また、複合構造層12内におけるメッシュシート23よりも表面側の位置に、その繊維の材質の伸び率(本例では炭素繊維の伸び率1.5%)よりも伸び率の高い繊維(本例では伸び率が2.4%のバサルト繊維)で製織されたメッシュシート16を配置しているので、比較的高い曲げ靱性を確保できる。よって、バサルト繊維のメッシュシート16と炭素繊維のメッシュシート23との混入により、曲げ強度及び曲げ靱性が一層高い構造体10及び複合構造層12を提供できる。 Further, at a position on the surface side of the mesh sheet 23 in the composite structure layer 12, a fiber having a higher elongation rate than that of the material of the fiber (in this example, the elongation rate of carbon fiber is 1.5%) (this example) Since the mesh sheet 16 woven with basalt fibers having an elongation rate of 2.4% is disposed, relatively high bending toughness can be secured. Therefore, by mixing the basalt fiber mesh sheet 16 and the carbon fiber mesh sheet 23, the structure 10 and the composite structure layer 12 having higher bending strength and bending toughness can be provided.
施工方法は、第1実施形態の図6と異なる前述の内容の他、二種類のシート状補強材14,20を用いて二種類の補強層21,22を形成する関係上、ステップS2で載置するシート状補強材の種類を層に応じて変えることになる。すなわち、図6のステップS2において、1回目(1層目)のシート状補強材を載置するときに炭素繊維のメッシュシート23を載置し、続くステップS3において接着剤混合モルタルMを打設して被覆モルタル層19を形成する。その後、ステップS2において、2回目(2層目)と3回目(3層目)のシート状補強材を載置するときにバサルト繊維のメッシュシート16を載置し、それぞれの回の補強材載置工程(S2)に続くステップS3において接着剤混合モルタルMを打設してメッシュシート16を一枚ずつ被覆する被覆モルタル層19を形成する。 The construction method is described in step S2 because the two types of reinforcing layers 21 and 22 are formed using the two types of sheet-like reinforcing materials 14 and 20 in addition to the above-described contents different from those in FIG. 6 of the first embodiment. The kind of the sheet-like reinforcing material to be placed is changed according to the layer. That is, in step S2 of FIG. 6, when the first (first layer) sheet-shaped reinforcing material is placed, the carbon fiber mesh sheet 23 is placed, and in the subsequent step S3, the adhesive mixed mortar M is placed. Thus, the covering mortar layer 19 is formed. Thereafter, in step S2, when the second (second layer) and third (third layer) sheet-like reinforcing materials are placed, the basalt fiber mesh sheet 16 is placed, and each time the reinforcing material placement is performed. In step S3 following the placing step (S2), the adhesive mortar M is cast to form a covering mortar layer 19 that covers the mesh sheets 16 one by one.
この第2実施形態によれば、第1実施形態の(1),(3)〜(6)の効果を同様に得られるうえ、以下の効果も得られる。
(7)図6のステップS1を、第1実施形態における接着剤塗付工程に替え、ベース部11の下地層形成前の施工面11aに接着剤混合モルタルMを打設して下地層17を形成する下地層形成工程とした。そして、下地層17の接着剤混合モルタルMが未硬化のうちにシート状補強材20を載置する補強材載置工程(S2)と、シート状補強材20の第2の面を被覆するモルタル層19を形成する母材層形成工程(S3)とをこの順番で、強化繊維層15が必要な層数に達するまで繰り返す。よって、この施工方法により第1実施形態と同様に、比較的曲げ強度及び曲げ靱性の高い複合構造層12を得ることができる。
According to the second embodiment, the effects (1) and (3) to (6) of the first embodiment can be obtained similarly, and the following effects can also be obtained.
(7) Step S1 in FIG. 6 is replaced with the adhesive application step in the first embodiment, and the base layer 17 is formed by placing the adhesive mixed mortar M on the construction surface 11a of the base portion 11 before forming the base layer. It was set as the base layer formation process to form. Then, the reinforcing material placing step (S2) for placing the sheet-like reinforcing material 20 while the adhesive mixed mortar M of the base layer 17 is uncured, and the mortar for covering the second surface of the sheet-like reinforcing material 20 The base material layer forming step (S3) for forming the layer 19 is repeated in this order until the reinforcing fiber layer 15 reaches the required number of layers. Therefore, the composite structure layer 12 having relatively high bending strength and bending toughness can be obtained by this construction method as in the first embodiment.
(8)繊維の材質の異なる二種以上(例えば二種)のメッシュシート16,23を採用した。特に、使用される複数種の繊維のうち最も引張弾性率の高い第1繊維(本例では炭素繊維)のメッシュシート23を、ベース部11寄りの層に配置し、第1繊維よりも引張弾性率が低いものの伸び率の高い第2繊維(本例ではバサルト繊維)のメッシュシート16を表面側の層に配置した。よって、構造体10の曲げ強度及び曲げ靱性を一層高めることができる。例えば、耐震に対しては、小規模の地震では引張弾性率の高い炭素繊維のメッシュシート23による高曲げ強度が有効に効き、中規模の地震では、炭素繊維のメッシュシート23とバサルト繊維のメッシュシート16の両方がひび割れ抑制に効く。さらに大規模の地震では、伸び率の高いバサルト繊維のメッシュシート16による高曲げ靱性がひび割れ後の破壊の抑制に効いてくる。よって、耐震性に優れた構造体10及び複合構造層12を提供できる。 (8) Two or more (for example, two) mesh sheets 16, 23 having different fiber materials were used. In particular, the mesh sheet 23 of the first fiber (carbon fiber in this example) having the highest tensile elastic modulus among the plurality of types of fibers used is arranged in a layer closer to the base portion 11 and is more elastic than the first fiber. A mesh sheet 16 of a second fiber (basalt fiber in this example) having a low elongation rate but a high elongation rate was disposed in the surface-side layer. Therefore, the bending strength and bending toughness of the structure 10 can be further increased. For example, with respect to earthquake resistance, the high bending strength by the carbon fiber mesh sheet 23 having a high tensile modulus is effective in a small-scale earthquake, and the carbon fiber mesh sheet 23 and the basalt fiber mesh in a medium-scale earthquake. Both sheets 16 are effective in suppressing cracking. Further, in a large-scale earthquake, the high bending toughness of the basalt fiber mesh sheet 16 having a high elongation rate is effective in suppressing the fracture after cracking. Therefore, the structure 10 and the composite structure layer 12 excellent in earthquake resistance can be provided.
<実験>
次に複合構造体の曲げ強度及び曲げ靱性を評価する実験の詳細を説明する。但し、以下の実験は、メッシュシートに接着剤としてエポキシ樹脂を塗付したうえで、その接着剤が未硬化のうちにその接着剤塗付面に未硬化のモルタルを打設して、接着剤とモルタルを共に未硬化の状態から一緒に硬化させる方法を評価するものである。つまり、この実験は、母材のうちシート状補強材の周辺に限って接着剤混合モルタルを打設したときと同じ形態を形成し、接着剤混合モルタルで母材を形成した複合構造体を評価するものである。
<Experiment>
Next, the detail of the experiment which evaluates the bending strength and bending toughness of a composite structure is demonstrated. However, in the following experiment, an epoxy resin was applied to the mesh sheet as an adhesive, and an uncured mortar was placed on the adhesive-coated surface while the adhesive was uncured. And mortar are evaluated together from an uncured state. In other words, this experiment evaluated a composite structure in which the same form as when the adhesive mixed mortar was placed only in the vicinity of the sheet-like reinforcing material of the base material, and the base material was formed with the adhesive mixed mortar. To do.
上述の趣旨で、以下の実験では、バサルト繊維強化樹脂材料(BFRP)のメッシュシート26の混入及び母材を構成する接着剤とモルタルを未硬化の状態から硬化させることによる複合構造体の強度及び靱性の向上効果、及びこの複合構造体の曲げ挙動を評価した。詳しくは、コンクリート標準示方書におけるコンクリートの曲げ強度試験方法に準拠した寸法、すなわち幅100mm×高さ100mm×長さ400mmの供試体を作製し、曲げ試験を実施した。実験パラメータはBFRPメッシュシートの枚数(0枚、1枚、2枚、3枚、それぞれCM−N,CM−B1,CM−B2,CM−B3と呼称する。)とエポキシ樹脂の事前塗付による接着の有無(事前塗付を行った供試体をCM−B3−Wと呼称する。)とした。エポキシ樹脂の塗付量は1面当たり200g/m2とした。さらにBFRPメッシュシートと炭素繊維複合材(Carbon fiber reinforced plastics)のメッシュシート(CFRPメッシュシートと呼称する。)を混入し、エポキシ樹脂をモルタル打設前にメッシュシートに塗付するエポキシ樹脂の事前塗付による接着を行った供試体を作製した。それぞれの供試体について3体の実験を行った。 With the above-mentioned meaning, in the following experiment, the strength of the composite structure by mixing the basalt fiber reinforced resin material (BFRP) mesh sheet 26 and curing the adhesive and mortar constituting the base material from an uncured state and The effect of improving toughness and the bending behavior of this composite structure were evaluated. Specifically, a test piece having dimensions conforming to the method for testing the bending strength of concrete in the Standard Specification for Concrete, that is, width 100 mm × height 100 mm × length 400 mm, was prepared, and a bending test was performed. The experimental parameters are the number of BFRP mesh sheets (0, 1, 2, 3 respectively called CM-N, CM-B1, CM-B2, and CM-B3) and pre-application of epoxy resin. The presence or absence of adhesion (the specimen subjected to pre-coating was referred to as CM-B3-W). The amount of epoxy resin applied was 200 g / m 2 per surface. In addition, a BFRP mesh sheet and a carbon fiber reinforced plastics mesh sheet (referred to as a CFRP mesh sheet) are mixed, and an epoxy resin pre-coating is applied to the mesh sheet before placing the mortar. A specimen to which adhesion was applied was prepared. Three experiments were conducted for each specimen.
BFRPメッシュシートは、0°,90°の方向に1本200texのバサルト繊維紐を4.2mmの格子間隔で編んだバサルト繊維メッシュシートをエポキシ樹脂で含浸・成形したものである。供試体の幅内にはメッシュシート1枚当たり14本のBFRP棒が混入される。CFRPメッシュシートも、バサルト繊維に替えて炭素繊維を使用している点以外の構成はBFRPメッシュシートと同じである。 The BFRP mesh sheet is obtained by impregnating and molding a basalt fiber mesh sheet in which 200 tex basalt fiber strings are knitted at a lattice interval of 4.2 mm in directions of 0 ° and 90 °. 14 BFRP bars per mesh sheet are mixed in the width of the specimen. The CFRP mesh sheet is the same as the BFRP mesh sheet except that carbon fibers are used instead of basalt fibers.
BFRPメッシュシート26の詳細寸法を図8に、各種材料の物性値を表1にそれぞれ示す。図8に示すように、供試体は、幅100mm×高さ100mm×長さ400mmで、その母材であるセメントモルタル25中に、供試体の底面から20mmの高さ位置に、幅60mm×長さ100mmのBFRPメッシュシート26を、底面と平行に配置する状態で混入している。BFRPメッシュシート26についてはBFRP棒(1本)の引張試験を10本行い、平均値を物性値として採用した。 Detailed dimensions of the BFRP mesh sheet 26 are shown in FIG. 8, and physical properties of various materials are shown in Table 1, respectively. As shown in FIG. 8, the specimen has a width of 100 mm × a height of 100 mm × a length of 400 mm, and the cement mortar 25, which is the base material, has a width of 60 mm × length at a height of 20 mm from the bottom surface of the specimen. A BFRP mesh sheet 26 having a thickness of 100 mm is mixed in a state of being arranged in parallel with the bottom surface. For the BFRP mesh sheet 26, ten BFRP bars (one) were subjected to a tensile test, and an average value was adopted as a physical property value.
(実験結果と考察)
4点曲げ試験の結果より、荷重(曲げ応力)−たわみ曲線を、図10、図11に示す。式(1)より求めた曲げ靱性係数の一覧を図12に示す。また、曲げ応力は以下の式(2)より算出した。
(Experimental results and discussion)
From the result of the 4-point bending test, the load (bending stress) -deflection curve is shown in FIGS. A list of bending toughness coefficients obtained from equation (1) is shown in FIG. The bending stress was calculated from the following formula (2).
CM−Nのケースでは、荷重12kN付近(曲げ応力約3N/mm2)で供試体のスパン中央部に1本のひび割れが発生して2つに割れ、載荷を継続できなくなったが、CM−B1のケースでは1本のひび割れ発生後、一時的にひび割れ発生直前における荷重の50%程度低下するも、その後はやや荷重が増加するひずみ硬化が見られた。また、CM−Nのケースに比べて最大荷重は向上しないが、終局破壊時のたわみは410%、曲げ靱性係数は161%それぞれ増加した。 In the case of CM-N, one crack occurred in the center of the span of the specimen around a load of 12 kN (bending stress of about 3 N / mm 2 ), and the load could not be continued. In the case of B1, strain hardening in which the load increased slightly after the occurrence of one crack was temporarily reduced by about 50% of the load immediately before the crack was generated. Further, the maximum load was not improved as compared with the case of CM-N, but the deflection at the time of ultimate failure increased by 410% and the bending toughness coefficient increased by 161%.
さらにCM−B2,CM−B3と補強量が大きいほど、このひずみ硬化がより明確に現れ、CM−Nのケースに比べて最大荷重、終局破壊時のたわみ、曲げ靱性係数のすべてで大幅に増加した。しかし、最大荷重時には、BFRPメッシュシート26が数本ずつ段階的に破断し、その都度荷重低下を伴って早期にすべてのBFRPメッシュシート26が破断に至ったため、靱性の向上効果は限定的であった。また、破断後にひび割れ近傍を観察したところ、CM−B1及びCM−B2については剥離や引き抜けは確認できなかったが、CM−B3についてはひび割れから両端に向かって50mm程度離れた箇所に新たにひび割れが生じ、BFRPメッシュシートの引き抜けや段階的な部分破断、かぶりの剥落が生じた。以上から、CM−B3のようにある程度補強量が大きいケースでは、BFRPメッシュシートの引き抜けやすべりが生じるため、メッシュシートを構成する14本のBFRP棒間に生じる応力が不均一化し、モルタルの曲げ挙動が不安定化することから、BFRPメッシュシートの付着確保が重要な課題と考えられた。 In addition, the greater the amount of reinforcement with CM-B2 and CM-B3, the more clearly this strain hardening appears, and the maximum load, deflection at the time of ultimate failure, and bending toughness coefficient all increase significantly compared to the CM-N case. did. However, at the maximum load, several BFRP mesh sheets 26 were broken in stages, and every time the BFRP mesh sheets 26 were broken early with a decrease in load, the effect of improving toughness was limited. It was. In addition, when the vicinity of the crack was observed after the fracture, no separation or pull-out was confirmed for CM-B1 and CM-B2, but for CM-B3, it was newly found at a position about 50 mm away from the crack toward both ends. Cracking occurred, pulling out of the BFRP mesh sheet, gradual partial breakage, and peeling of the cover occurred. From the above, in a case where the amount of reinforcement is large to some extent, such as CM-B3, the BFRP mesh sheet is pulled out and slipped, so the stress generated between the 14 BFRP bars constituting the mesh sheet becomes uneven, and the mortar Since the bending behavior becomes unstable, securing adhesion of the BFRP mesh sheet was considered an important issue.
そこで、BFRPメッシュシート26の付着確保のため、モルタルの打設前にBFRPメッシュシート26の表面にエポキシ樹脂を塗付することにより付着確保を図った。
図10に示したCM−B3−WとCM−B3の荷重−たわみ曲線と、図12に示した曲げ靱性係数より、CM−B3−Wのケースでは、CM−B3のケースに比べて最大荷重は63%〜134%、最大荷重時のたわみは40%〜206%、曲げ靱性係数は32%〜78%、それぞれ飛躍的に向上した。
Therefore, in order to ensure adhesion of the BFRP mesh sheet 26, adhesion was ensured by applying an epoxy resin to the surface of the BFRP mesh sheet 26 before placing the mortar.
From the load-deflection curves of CM-B3-W and CM-B3 shown in FIG. 10 and the bending toughness coefficient shown in FIG. 12, the CM-B3-W case has a maximum load compared to the CM-B3 case. 63% to 134%, the deflection at the maximum load was 40% to 206%, and the bending toughness coefficient was 32% to 78%.
また、図10に示すように、CM−B3のケースでは、最大荷重とBFRPメッシュシート完全破壊時のたわみが大きくばらついているが、CM−B3−Wではばらつきがかなり制御されている。よって、モルタルの打設前にBFRPメッシュシート26の表面にエポキシ樹脂を塗付することにより、BFRPメッシュシート混入モルタルの曲げ耐力及び靱性が飛躍的に向上し、その性能はかなり安定化されることが実験的に明確となった。 Further, as shown in FIG. 10, in the case of CM-B3, the maximum load and the deflection at the time of complete destruction of the BFRP mesh sheet vary greatly, but in CM-B3-W, the variation is considerably controlled. Therefore, by applying an epoxy resin to the surface of the BFRP mesh sheet 26 before placing the mortar, the bending strength and toughness of the BFRP mesh sheet-mixed mortar are dramatically improved, and the performance is considerably stabilized. Became clear experimentally.
また、図11に示したCM−B3C1−Wの荷重−たわみ曲線と、図12に示した曲げ靱性係数のグラフとから、CM−B3C1−Wのケースでは、CM−B3−Wのケースに比べて、最大荷重時のたわみは多少小さくなっているものの、最大荷重、曲げ靱性係数は共に飛躍的に向上した。特に図12に示すCM−B3C1−Wのケースでは、6.0N/mm2を超える曲げ靱性係数が得られた。また、炭素繊維メッシュシートを加えることで、剛性(一次剛性及び二次剛性)を容易に上げられることが確認できた。 Further, from the load-deflection curve of CM-B3C1-W shown in FIG. 11 and the bending toughness coefficient graph shown in FIG. 12, the case of CM-B3C1-W is compared to the case of CM-B3-W. Although the deflection at the maximum load was somewhat smaller, both the maximum load and the bending toughness coefficient improved dramatically. In particular, in the case of CM-B3C1-W shown in FIG. 12, a bending toughness coefficient exceeding 6.0 N / mm 2 was obtained. Moreover, it was confirmed that the rigidity (primary rigidity and secondary rigidity) can be easily increased by adding the carbon fiber mesh sheet.
この実験結果から、メッシュシートの周囲に未硬化の接着剤(エポキシ樹脂)を塗付してその塗付した未硬化の接着剤の塗付面に未硬化のモルタルを打設し、接着剤とモルタルを共に未硬化の状態から硬化させることで、メッシュシートとモルタルとの付着力が高まることが分かる。モルタルの打設によって、未硬化の接着剤と未硬化のモルタルとはシート状補強材の周辺で混ざり合い、混ざり合った接着剤とモルタルとを未硬化の状態から硬化させるので、両者の付着力が高まる。 From this experimental result, an uncured adhesive (epoxy resin) was applied around the mesh sheet, and an uncured mortar was placed on the coated surface of the uncured adhesive. It can be seen that the adhesive force between the mesh sheet and the mortar is increased by curing the mortar from the uncured state. By placing the mortar, the uncured adhesive and the uncured mortar are mixed around the sheet-like reinforcement, and the mixed adhesive and mortar are cured from the uncured state, so the adhesion between the two Will increase.
これに対して本実施形態では、セメントを硬化させるための水に溶解可能な水性エポキシ樹脂を使用し、セメントモルタルに用いる水に水性エポキシ樹脂接着剤を溶かし込むことにより母材流動物(接着剤混合モルタル)を調製する。そして、メッシュシートの表面を接着剤混合モルタルで被覆して複合化し、この複合化状態のまま硬化させる。この複合化状態では、接着剤混合モルタル中の接着剤水溶液がシート状補強材の界面に沿って濡れ広がるとともに、セメントと細骨材等の母材粒子の隙間に分布するので、接着剤混合モルタルが硬化したときには母材とシート状補強材が接着剤を介して比較的強固に結合する。 On the other hand, in the present embodiment, an aqueous epoxy resin that is soluble in water for curing cement is used, and a base material fluid (adhesive) is obtained by dissolving the aqueous epoxy resin adhesive in water used for cement mortar. Mixed mortar). And the surface of a mesh sheet is coat | covered with an adhesive agent mixed mortar, it combines, and it hardens | cures with this composite state. In this combined state, the adhesive aqueous solution in the adhesive mixed mortar spreads wet along the interface of the sheet-like reinforcing material and is distributed in the gaps between the base material particles such as cement and fine aggregate. When is cured, the base material and the sheet-like reinforcing material are bonded relatively firmly through the adhesive.
なお、実施形態は、以下に示す態様でもよい。
・シート状補強材をメッシュシートに替えて織物シートとしてもよい。織物シートは、例えば平織り又は綾織りにより製織されている。例えば複数層(N層)のシート状補強材のうち、例えばベース部11寄りの(N−n)層(但しN>n)の強化繊維層15にメッシュシート16(又は23)を使用し、残りの表面寄りのn層の強化繊維層15に織物シートを使用する。織物シートは、その織目の隙間がメッシュシートの網目の隙間よりも十分小さいため、複合構造層12の内側(ベース部側)への空気の透過を抑制できる。このため、母材13であるモルタル、ベース部11を構成するコンクリートが、透過した空気中の炭酸ガスと反応して劣化(中性化)する劣化速度を遅らせることができる。
The embodiment may have the following aspects.
-The sheet-like reinforcing material may be replaced with a mesh sheet and used as a woven fabric sheet. The woven sheet is woven by, for example, plain weave or twill weave. For example, among the plurality of layers (N layers) of the sheet-like reinforcing material, for example, the mesh sheet 16 (or 23) is used for the reinforcing fiber layer 15 of the (Nn) layer (however, N> n) near the base portion 11, A woven sheet is used for the remaining n reinforcing fiber layers 15 near the surface. Since the woven fabric sheet has a sufficiently small gap between the meshes of the mesh sheet, the permeation of air to the inside (base portion side) of the composite structure layer 12 can be suppressed. For this reason, the mortar which is the base material 13 and the concrete which comprises the base part 11 can delay the deterioration rate which reacts with the carbon dioxide gas in the permeate | transmitted air, and deteriorates (neutralizes).
・ベース部11を形成するために打設したコンクリートが未硬化のうちにその表面側に複合構造層を形成してもよい。施工方法は、まず接着剤混合コンクリートを打設してベース部11を形成し、未硬化のベース部11にシート状補強材14(20)を貼り付け、さらにシート状補強材14(20)の表面に接着剤混合モルタルMを打設して被覆モルタル層を形成する。以後、必要な強化繊維層数の施工を終えるまで、シート状補強材の載置の工程と被覆モルタル層の形成の工程とを繰り返す。 -The concrete cast in order to form the base part 11 may form a composite structure layer on the surface side while it is uncured. The construction method is as follows. First, an adhesive-mixed concrete is cast to form the base portion 11, the sheet-like reinforcing material 14 (20) is attached to the uncured base portion 11, and the sheet-like reinforcing material 14 (20) is further bonded. An adhesive mortar M is cast on the surface to form a coated mortar layer. Thereafter, the process of placing the sheet-like reinforcing material and the process of forming the covering mortar layer are repeated until the necessary number of reinforcing fiber layers are completed.
・被覆モルタル層19(母材層の一例)の形成時に、シート状補強材の第2の面に接着剤を塗付する接着剤塗付工程と、母材流動物(例えば接着剤混合モルタルM)を打設して母材層を形成する母材層形成工程との二工程を行ってもよい。この構成によれば、シート状補強材の第2の面に塗付された接着剤と母材流動物中に混合された接着剤とが接合することで、母材13とシート状補強材14との付着力を高めることができる。 -When forming the coating mortar layer 19 (an example of the base material layer), an adhesive application step of applying an adhesive to the second surface of the sheet-like reinforcing material, and a base material fluid (for example, an adhesive mixed mortar M) ) May be performed to form a base material layer forming step for forming a base material layer. According to this configuration, the base material 13 and the sheet-shaped reinforcing material 14 are joined by bonding the adhesive applied to the second surface of the sheet-shaped reinforcing material and the adhesive mixed in the base material fluid. The adhesion force with can be increased.
・前記第2実施形態において、第1実施形態と同様に図6におけるステップS1を、ベース部11の施工面11a(下地層17の表面)に、接着剤18を塗付する接着剤塗付工程としてもよい。また、第1実施形態において、第2実施形態と同様に図6におけるステップS1の接着剤塗付工程を、下地層形成工程に替えてもよい。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the step S1 in FIG. 6 is performed by applying the adhesive 18 to the construction surface 11a of the base portion 11 (the surface of the foundation layer 17). It is good. Moreover, in 1st Embodiment, you may replace the adhesive agent coating process of FIG.6 S1 in FIG. 6 with a base layer formation process similarly to 2nd Embodiment.
・接着剤は水性の硬化性樹脂に限定されず、溶剤系の硬化性樹脂を用いてもよい。この構成でも、母材粒子と接着剤とが混合した状態で未硬化の状態から硬化することで、母材とシート状補強材との付着力を高めることができる。 -Adhesive is not limited to water-based curable resin, You may use solvent-based curable resin. Even in this configuration, the adhesive force between the base material and the sheet-like reinforcing material can be increased by curing from an uncured state in a state where the base material particles and the adhesive are mixed.
・前記第1実施形態において、複数層のシート状補強材は、それぞれを製織している繊維の材質が異なってもよい。例えばバサルト繊維メッシュシート、ガラス繊維メッシュシート及びアラミド繊維メッシュシートのうち少なくとも2つを使用してもよい。また、第2実施形態において、第2シート状補強材の繊維は、バサルト繊維に替え、ガラス繊維又はアラミド繊維としてもよい。 -In the said 1st Embodiment, the material of the fiber which has woven each may differ in the sheet-like reinforcement material of a several layer. For example, at least two of a basalt fiber mesh sheet, a glass fiber mesh sheet, and an aramid fiber mesh sheet may be used. In the second embodiment, the fibers of the second sheet-shaped reinforcing material may be glass fibers or aramid fibers instead of basalt fibers.
・前記各実施形態において、補強材載置工程(S2)と母材層形成工程(S3)とを複数回繰り返す場合、母材層(被覆モルタル層19)を一層ずつ硬化させつつ複数の母材層を形成してもよい。 In each of the above embodiments, when the reinforcing material placing step (S2) and the base material layer forming step (S3) are repeated a plurality of times, a plurality of base materials are cured while hardening the base material layer (covering mortar layer 19) one by one. A layer may be formed.
・複合構造層12中に、メッシュシートを複数枚含む強化繊維層と、メッシュシートを1枚のみ含む強化繊維層とが混在していてもよい。
・シート状補強材を構成する繊維は、アラミド繊維以外の有機系繊維でもよい。例えばナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維などの有機系繊維を用いることもできる。また、無機系繊維で製織されたシート状補強材と有機系繊維で製織されたシート状補強材とを母材に混入してもよい。
In the composite structure layer 12, a reinforcing fiber layer including a plurality of mesh sheets and a reinforcing fiber layer including only one mesh sheet may be mixed.
-The fiber which comprises a sheet-like reinforcing material may be organic fibers other than an aramid fiber. For example, organic fibers such as nylon fiber, vinylon fiber, polypropylene fiber, and acrylic fiber can be used. Further, a sheet-shaped reinforcing material woven with inorganic fibers and a sheet-shaped reinforcing material woven with organic fibers may be mixed in the base material.
・1つのシート状補強材(例えばメッシュシート)を材質の異なる複数種の繊維を混ぜて製織してもよい。例えば炭素繊維とバサルト繊維とを混ぜたメッシュシート、バサルト繊維とアラミド繊維とを混ぜたメッシュシート、バサルト繊維とガラス繊維とを混ぜたメッシュシートを使用してもよい。 A single sheet-like reinforcing material (for example, a mesh sheet) may be woven by mixing a plurality of types of fibers having different materials. For example, a mesh sheet in which carbon fiber and basalt fiber are mixed, a mesh sheet in which basalt fiber and aramid fiber are mixed, or a mesh sheet in which basalt fiber and glass fiber are mixed may be used.
・第1及び第2実施形態において、複数のシート状補強材の網目(織目)のサイズを異ならせてもよい。例えばシート状補強材を表面側のものよりベース部側のものの方が網目(織目)が細かくなる順番に配置したり、この逆の順番にしたり、網目サイズの順番をランダムにしたりしてもよい。 -In 1st and 2nd embodiment, you may vary the size of the mesh | network (texture) of a some sheet-like reinforcing material. For example, the sheet-like reinforcements may be arranged in the order in which the mesh (texture) is finer on the base side than on the surface side, or in the reverse order, or the mesh size order may be random. Good.
・第2実施形態において、引張弾性率の高い材質のシート状補強材を表面側に配置してもよいし、複合構造体の厚さ方向に引張弾性率の順番をランダムにしてもよい。
・母材を構成する硬化性無機材料はセメントに限定されない。水硬性材料の一例としての水硬性石灰でもよい。また、硬化性無機材料は水硬性材料に限定されず、例えば硬化剤を添加した水ガラス(珪酸ナトリウム)でもよい。
-In 2nd Embodiment, you may arrange | position the sheet-like reinforcement material of a material with a high tensile elasticity modulus on the surface side, and may make the order of a tensile elasticity modulus random in the thickness direction of a composite structure.
-The curable inorganic material constituting the base material is not limited to cement. Hydraulic lime as an example of the hydraulic material may be used. Further, the curable inorganic material is not limited to a hydraulic material, and may be water glass (sodium silicate) to which a curing agent is added, for example.
・施工面は法面に限定されず、水平な地盤にコンクリートを打設して形成された水平な施工面でもよいし、坑内の施工面、天井の施工面でもよい。
・プレキャストコンクリート製品に適用してもよい。例えば側溝、管、橋桁、擁壁、杭、建物の一部(柱、梁、壁材)、カルバート、マンホールでもよい。これらの構成でも、ベース部11(躯体)の施工面11aに複合構造層12が形成された構造体を高い曲げ強度及び曲げ靱性とすることができる。
-The construction surface is not limited to a slope, and may be a horizontal construction surface formed by placing concrete on a horizontal ground, or a construction surface in a mine or a ceiling.
-It may be applied to precast concrete products. For example, it may be a gutter, a pipe, a bridge girder, a retaining wall, a pile, a part of a building (column, beam, wall material), a culvert, or a manhole. Even in these configurations, the structure in which the composite structure layer 12 is formed on the construction surface 11a of the base portion 11 (casing) can have high bending strength and bending toughness.
10…構造体、11…ベース部、11a…施工面、12…複合構造体の一例である複合構造層、13…母材、13a…細骨材、13b…接着剤、14…シート状補強材、14a…繊維、15…強化繊維層、16…メッシュシート、17…下地層、18…接着剤、19…母材層の一例としての被覆モルタル層、20…シート状補強材、21…第1補強層、22…第2補強層、23…メッシュシート、M…母材流動物の一例としての接着剤混合モルタル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Structure, 11 ... Base part, 11a ... Construction surface, 12 ... Composite structure layer which is an example of composite structure, 13 ... Base material, 13a ... Fine aggregate, 13b ... Adhesive, 14 ... Sheet-like reinforcement 14a ... fiber, 15 ... reinforcing fiber layer, 16 ... mesh sheet, 17 ... underlayer, 18 ... adhesive, 19 ... coated mortar layer as an example of the base material layer, 20 ... sheet-like reinforcing material, 21 ... first Reinforcing layer, 22 ... second reinforcing layer, 23 ... mesh sheet, M ... adhesive mixed mortar as an example of base material fluid.
Claims (4)
無機系繊維と有機系繊維のうちから選択され、少なくともバサルト繊維を含んで製織されたシート状補強材と、硬化性樹脂材料を主成分とする未硬化の接着剤及び未硬化の硬化性無機材料を混合した状態で含む母材流動物とを、当該母材流動物が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、
前記母材流動物を硬化させて母材が前記シート状補強材により繊維強化された複合構造体を形成する硬化工程とを備え、
前記複合化工程は、
前記施工面と前記シート状補強材とのうち少なくとも一方に硬化性樹脂材料を主成分とする接着剤を塗付する接着剤塗付工程と、
塗付した前記接着剤が未硬化のうちに前記シート状補強材を前記施工面に載置して貼り付ける補強材載置工程と、
前記シート状補強材を前記母材流動物で被覆して母材層を形成する母材層形成工程とを含み、
前記硬化工程では、塗付した前記接着剤と前記母材層の前記母材流動物とを硬化させることを特徴とする複合構造体の施工方法。 It is a construction method of a composite structure composed of a composite structure layer that is constructed as a protective layer on the construction surface of the base part,
A sheet-like reinforcing material selected from inorganic fibers and organic fibers and woven including at least basalt fibers, an uncured adhesive mainly composed of a curable resin material, and an uncured curable inorganic material A base material fluid containing in a mixed state, and a composite step of compositing the base material fluid while it is uncured,
Curing the base material fluid to form a composite structure in which the base material is fiber reinforced with the sheet-like reinforcing material, and
The compounding step includes
An adhesive application step of applying an adhesive mainly composed of a curable resin material to at least one of the construction surface and the sheet-like reinforcing material;
Reinforcing material placement step of placing and sticking the sheet-like reinforcing material on the construction surface while the applied adhesive is uncured,
A base material layer forming step of forming the base material layer by covering the sheet-like reinforcing material with the base material fluid,
In the curing step, the applied adhesive and the matrix fluid of the matrix layer are cured.
無機系繊維と有機系繊維のうちから選択され、少なくともバサルト繊維を含んで製織されたシート状補強材と、硬化性樹脂材料を主成分とする未硬化の接着剤及び未硬化の硬化性無機材料を混合した状態で含む母材流動物とを、当該母材流動物が未硬化のまま複合化させる複合化工程と、
前記母材流動物を硬化させて母材が前記シート状補強材により繊維強化された複合構造体を形成する硬化工程とを備え、
前記複合化工程は、
前記ベース部の施工面を前記母材流動物で被覆して下地層を形成する下地層形成工程と、
前記シート状補強材を未硬化の前記下地層の表面に載置する補強材載置工程と、
前記シート状補強材を前記母材流動物で被覆して母材層を形成する母材層形成工程と
を含むことを特徴とする複合構造体の施工方法。 It is a construction method of a composite structure composed of a composite structure layer that is constructed as a protective layer on the construction surface of the base part,
A sheet-like reinforcing material selected from inorganic fibers and organic fibers and woven including at least basalt fibers, an uncured adhesive mainly composed of a curable resin material, and an uncured curable inorganic material A base material fluid containing in a mixed state, and a composite step of compositing the base material fluid while it is uncured,
Curing the base material fluid to form a composite structure in which the base material is fiber reinforced with the sheet-like reinforcing material, and
The compounding step includes
A base layer forming step of forming a base layer by covering the construction surface of the base portion with the base material fluid; and
A reinforcing material placing step of placing the sheet-like reinforcing material on the surface of the uncured base layer;
A base material layer forming step of forming a base material layer by covering the sheet-like reinforcing material with the base material fluid, and a method for constructing a composite structure.
前記母材流動物は、前記水硬性無機材料と前記水性の接着剤と水とを含む混合物であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の複合構造体の施工方法。 The curable inorganic material is a hydraulic inorganic material, and the adhesive is an aqueous adhesive that can be dissolved in water to cure the hydraulic inorganic material,
The construction method of a composite structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material fluid is a mixture including the hydraulic inorganic material, the water-based adhesive, and water. .
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