專利名稱：鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用包含連續(xù)的增強纖維的片狀的含有增強纖維的材料(以下稱為“纖維片材”)對橋、棧橋、煙囪等，進而對船、車輛、航空器等的鋼結(jié)構(gòu)物進行修補補強(以下簡稱為“補強”)的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用的彈性層形成材料。
背景技術(shù)：
近年來，作為已存或新設(shè)的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，有在其表面粘貼或卷繞碳纖維片材、芳族聚酰胺纖維片材等連續(xù)增強纖維片材的碳纖維片材粘接施工法、芳族聚酰胺纖維片材粘接施工法等連續(xù)纖維片材粘接施工法。此外，還有將使未固化的基體樹脂浸潰了連續(xù)纖維束的纖維片材粘接后，使其固化的施工法。此外，為了省略現(xiàn)場的樹脂的含浸，也開發(fā)了使用油灰狀粘接樹脂將工場生產(chǎn)的板厚I 2mm、寬5cm左右的FRP板粘接的FRP板粘接補強施工法。采用這樣的方法補強的鋼結(jié)構(gòu)物，只要是將纖維片材與鋼結(jié)構(gòu)物一體地粘接，就能夠獲得纖維片材產(chǎn)生的高的補強效果。但是，由于因負荷而使鋼結(jié)構(gòu)物變形等，纖維片材斷裂前其從鋼結(jié)構(gòu)物表面剝離的情況下，不能實現(xiàn)所期待的目的。因此，專利文獻I對于在鋼結(jié)構(gòu)物的表面設(shè)置緩沖材料層，然后用粘合劑粘接纖維片材進行補強的方法進行了公開。此外，作為緩沖材料層，對于能夠使用熱固化性樹脂、熱塑性樹脂等樹脂進行了公開。此外，公開了單獨使該樹脂固化時的23°C下的拉伸模量為0.1 50N/mm2?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:專利第3553865號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，本發(fā)明人的研究實驗的結(jié)果，新發(fā)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)物進行補強時纖維片材從鋼結(jié)構(gòu)物表面剝離的問題與用纖維片材對混凝土結(jié)構(gòu)物進行補強的情形不同，鋼結(jié)構(gòu)物表面的溫度產(chǎn)生大的影響。因此，用纖維片材對鋼結(jié)構(gòu)物進行補強的情況下，充分考慮鋼結(jié)構(gòu)物表面的溫度變得必要。鋼結(jié)構(gòu)物(鋼材)因溫度引起的伸長、因車輛通行等引起的撓曲與混凝土結(jié)構(gòu)物相比大。因此，如果使剛性高的連續(xù)纖維片材粘接于鋼結(jié)構(gòu)物，擔(dān)心纖維片材從其端部剝離。其中，已知，鋼結(jié)構(gòu)物例如在我們國家由于盛夏的直射日光，其表面上升到60°C左右的溫度。因此可知，如果使用以往方式的采用纖維片材的補強中使用的粘合劑等，由于該高的表面溫度，粘合劑軟化，有時無法獲得必要的補強效果。
此外，上述專利文獻I的補強方法中，如果形成緩沖材料層的樹脂的拉伸模量低，用剛性高的連續(xù)纖維片材等補強，有可能緩沖材料層不能傳遞本來應(yīng)傳遞給纖維片材的應(yīng)力。即，這種情況下，纖維片材沒起作用，不能補強。因此，本發(fā)明的目的在于提供在用纖維片材對鋼結(jié)構(gòu)物進行了補強的情況下，能夠避免由于日光照射等，無法獲得纖維片材產(chǎn)生的補強效果的情況，獲得充分的補強效果，并且能夠避免纖維片材在達到斷裂前從鋼結(jié)構(gòu)物表面剝離的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料。用于解決課題的手段上述目的通過本發(fā)明涉及的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料實現(xiàn)。簡要地，根據(jù)第I的本發(fā)明，提供鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，在鋼結(jié)構(gòu)物的表面上將包含增強纖維的纖維片材粘接而一體化的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中，具有如下工序:(a)將聚脲樹脂油灰劑涂布在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面，使其固化，形成彈性層，(b)利用粘合劑將前述纖維片材粘接于形成了前述彈性層的前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面。根據(jù)第I的本發(fā)明的一實施方式，對于前述(b)工序中使用的粘合劑，調(diào)整其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以使高溫時也能夠維持補強效果。例如，使前述粘合劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為60°C以上。根據(jù)第I的本發(fā)明的另一實施方式，前述(a)工序中形成前述彈性層的聚脲樹脂油灰劑包含主劑、固化劑、填充劑、添加劑，其組成為:(i)主劑:是以異氰酸酯作為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物。(i i)固化劑:使用包含芳香族胺作為主成分的固化劑，使用以主劑的NCO:胺比計按1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑。(iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑等，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀? iv)添加劑:包含著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜?。根?jù)第I的本發(fā)明的另一實施方式，前述(b)工序中使用的粘合劑是常溫固化型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、MMA樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂或光固化型樹脂。此外，優(yōu)選地，前述粘合劑為環(huán)氧樹脂粘合劑，該環(huán)氧樹脂粘合劑以主劑、固化劑的2成分型而提供，其組成為:(i)主劑:使用包含環(huán)氧樹脂作為主成分、根據(jù)需要包含硅烷偶聯(lián)劑等作為粘接增強賦予劑的主劑。(ii)固化劑:包含胺類作為主成分，主劑的環(huán)氧樹脂:固化劑的各個的胺當(dāng)量比為 1:1。根據(jù)第I的本發(fā)明的另一實施方式，在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面形成前述彈性層前，具有對如述鋼結(jié)構(gòu)物的表面進行基底處理的工序和/或涂布底漆的工序。根據(jù)第I的本發(fā)明的另一實施方式，前述纖維片材是用線材固定材料將沿一方向并絲的連續(xù)的增強纖維相互固定的纖維片材?；蛘撸笆隼w維片材是使基體樹脂浸潰增強纖維、固化的連續(xù)的纖維增強塑料線材多根沿縱向以簾狀并絲，用線材固定材料將線材相互固定的纖維片材?；蛘撸笆隼w維片材是使沿一方向并絲的連續(xù)的增強纖維片材含浸樹月旨、使前述樹脂固化的纖維片材。根據(jù)第I的本發(fā)明的另一實施方式，將前述纖維片材以多層在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面層疊粘接，與前述鋼結(jié)構(gòu)物一體化。根據(jù)第2的本發(fā)明，提供鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料，其是在上述記載的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中由形成前述彈性層的聚脲樹脂油灰劑構(gòu)成的鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料，其特征在于，前述聚脲樹脂油灰劑包含主劑、固化劑、填充劑、添加劑，其組成為:(i)主劑:是以異氰酸酯作為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物。(ii)固化劑:使用包含芳香族胺作為主成分的固化劑，使用以主劑的NCO:胺比計按1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑。(iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑等，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀?iv)添加劑:包含著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜?。上述聚脲樹脂油灰劑固化時的拉伸伸長率為400%以上，拉伸強度為8N/mm2以上，拉伸模量為 60N/mm2 以上 500N/mm2 以下。根據(jù)第3的本發(fā)明，提供鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，是對鋼結(jié)構(gòu)物進行補強的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，具有:(a)在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面涂布聚脲樹脂油灰劑而形成的彈性層、(b)在形成了前述彈性層的前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面利用粘合劑粘接的、含浸了樹脂的纖維片材層。第3的本發(fā)明中，根據(jù)一實施方式，前述彈性層固化時的拉伸伸長率為400%以上，拉伸強度為8N/mm2以上，拉伸模量為60N/mm2以上500N/mm2以下。第3的本發(fā)明中，根據(jù)另一實施方式，對于前述粘合劑，調(diào)整其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以使高溫時也能夠維持補強效果。例如，前述粘合劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為60°C以上。第3的本發(fā)明中，優(yōu)選地，前述聚脲樹脂油灰劑包含主劑、固化劑、填充劑、添加齊U，其組成為:(i)主劑:是以異氰酸酯作為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物。(ii)固化劑:使用包含芳香族胺作為主成分的固化劑，使用以主劑的NCO:胺比計按1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑。(iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑等，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀?iv)添加劑:包含著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀４送?，前述粘合劑使用常溫固化型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、MMA樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂或光固化型樹脂。優(yōu)選地，前述粘合劑為環(huán)氧樹脂粘合劑，該環(huán)氧樹脂粘合劑以主劑、固化劑的2成分型而提供，其組成為:(i)主劑:使用包含環(huán)氧樹脂作為主成分、根據(jù)需要包含硅烷偶聯(lián)劑等作為粘接增強賦予劑的主劑。(ii)固化劑:包含胺類作為主成分，主劑的環(huán)氧樹脂:固化劑的各個的胺當(dāng)量比為 1:1。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料，能夠避免由于日光照射而無法獲得補強效果的情況，獲得充分的補強效果，并且能夠避免纖維片材在達到斷裂強度前從鋼結(jié)構(gòu)物表面剝離。


圖1是用于說明本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體的經(jīng)補強的鋼結(jié)構(gòu)物的實例的截面圖。圖2是表示本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中能夠使用的纖維片材的一實施例的圖。圖3是表示本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中能夠使用的纖維片材的另一實施例的圖。圖4是表示本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中能夠使用的纖維片材的一實施例的斜視圖。圖5是構(gòu)成本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中能夠使用的纖維片材的纖維增強塑料線材的實例的截面圖。圖6為表示本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中能夠使用的纖維片材的另一實施例的斜視圖。圖7為說明本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法的一實施例的工序圖。圖8為說明本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法的另一實施例的工序圖。圖9為說明用于證實本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法的彎曲強度試驗裝置的構(gòu)成的圖。圖10為表示按照本發(fā)明補強的鋼結(jié)構(gòu)物的彎曲試驗結(jié)果的圖。圖11為表示用于將本發(fā)明和比較例進行比較的補強過的鋼結(jié)構(gòu)物的彎曲試驗結(jié)果的圖。圖12為表示用于將本發(fā)明和比較例進行比較的補強過的鋼結(jié)構(gòu)物的彎曲試驗結(jié)果的圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明涉及的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法及補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料，參照附圖更詳細地說明。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明涉及的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，鋼結(jié)構(gòu)物100介由彈性層104，在其表面上將包含連續(xù)的增強纖維f的纖維片材I粘接而一體化。本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法的特征在于如下構(gòu)成，其具有:(a)在鋼結(jié)構(gòu)物100的表面102涂布聚脲樹脂油灰劑并使其固化，形成作為緩沖層的彈性層104的工序，(b)在形成了彈性層104的鋼結(jié)構(gòu)物100的表面，使用根據(jù)需要經(jīng)調(diào)整以使玻璃化轉(zhuǎn)變溫度成為60°C以上的粘合劑105將纖維片材I粘接的工序。
S卩，根據(jù)本發(fā)明，提供鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，具有:(a)在鋼結(jié)構(gòu)物100的表面102涂布聚脲樹脂油灰劑而形成的彈性層104，(b)利用粘合劑105在形成了彈性層104的鋼結(jié)構(gòu)物100的表面102粘接的、含浸了樹脂的纖維片材層106。彈性層104的固化時的拉伸伸長率為400%以上，拉伸強度為8N/mm2以上，拉伸模量為60N/mm2以上500N/mm2以下。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，在鋼結(jié)構(gòu)物100的表面形成彈性層104前，能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)物I的表面102進行基底處理，進而在鋼結(jié)構(gòu)物表面102涂布底漆。接下來，對本發(fā)明中使用的各材料進行說明。(纖維片材)本發(fā)明中能夠使用各種形態(tài)的纖維片材I。具體地，作為具體例I 3，對纖維片材I的實施例進行說明，但本發(fā)明中使用的纖維片材I的形態(tài)并不限定于這些具體例中所示的形態(tài)。具體例I圖2中示出本發(fā)明中能夠使用的纖維片材I的一實施例。纖維片材I為使連續(xù)的增強纖維f沿一方向并絲以片狀構(gòu)成的未含浸樹脂的纖維片材1A。即，纖維片材IA能夠成為將由沿一方向并絲的連續(xù)的增強纖維f組成的增強纖維片材用做成篩網(wǎng)狀支持體片材等的線材固定材料3保持的構(gòu)成。例如，作為增強纖維f，使用了碳纖維的情況下，例如將6000 24000根平均直徑7 μ m的單纖維(碳纖維單絲)f集束而成的未含浸樹脂的單纖維束多根沿一方向平行地并絲使用。碳纖維片材IA的纖維單位面積重量通常為30 1000g/m2。使構(gòu)成作為線材固定材料3的篩網(wǎng)狀的支持體片材的縱線4和橫線5的表面預(yù)先含浸低熔點型的熱塑性樹脂，將篩網(wǎng)狀支持體片材3層疊在以片狀排列的碳纖維的單面或兩面，加熱加壓，使篩網(wǎng)狀支持體片材3的縱線4和橫線5的部分與碳纖維片材熔接。篩網(wǎng)狀支持體片材3除了 2軸構(gòu)成以外，也能使玻璃纖維沿3軸取向形成，或者只配置使玻璃纖維與沿一方向排列的碳纖維正交的橫線5，所謂沿I軸取向形成，與前述以片狀并絲的碳纖維粘接。此外，作為上述線材固定材料3的線條，例如在芯部具有玻璃纖維、在其周圍配置了低熔點的熱熔融粘著性聚酯的雙重結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維也優(yōu)選使用。具體例2此外，纖維片材1，如圖3中所示，也可成為使多個增強纖維f沿一方向并絲的增強纖維片材，例如圖2中所示的纖維片材IA含浸樹脂Re，使前述樹脂固化的纖維片材(所謂FRP 板)IB。上述具體例1、2中說明的纖維片材1A、1B中，作為增強纖維f，并不限定于碳纖維，也能夠?qū)⒉ＡЮw維、玄武巖纖維；硼纖維、鈦纖維、鋼纖維等金屬纖維；以及芳族聚酰胺、PBO (聚對亞苯基苯并雙惡唑)、聚酰胺、聚芳酯、聚酯等有機纖維單獨或者多種混入以混合物使用。此外，作為具體例2中的纖維片材IB的情形的樹脂Re，能夠使用熱固化性樹脂或熱塑性樹脂，作為熱固化性樹脂，優(yōu)選使用常溫固化型或熱固化型的環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹月旨、MMA樹脂、丙烯酸系樹脂、不飽和聚酯樹脂、或酚醛樹脂等，此外，作為熱塑性樹脂，能夠適合使用尼龍、維尼綸等。此外，樹脂浸潰量為30 70重量％，優(yōu)選為40 60重量％。具體例3此外，如圖4和圖5中所示，作為纖維片材1，也能夠使用將含浸基體樹脂R、固化的細徑的連續(xù)的纖維增強塑料線材2多根沿縱向以簾狀并絲、用線材固定材料3將各線材2相互固定的纖維片材1C。纖維增強塑料線材2是直徑(d)為0.5 3_的大致圓形截面形狀(圖5 (a))，或者可形成寬(w)為I 10mm、厚(t)為0.1 2mm的大致矩形截面形狀(圖5 (b))。當(dāng)然，根據(jù)需要能夠形成其他各種截面形狀。如上所述，沿一方向并絲、成為簾狀的纖維片材I中，各線材2相互只以空隙(g)=0.05 3.0mm相鄰分離，用線材固定材料3固定。此外，這樣形成的纖維片材I的長(L)和寬(W)根據(jù)被補強的結(jié)構(gòu)物的尺寸、形狀適當(dāng)?shù)貨Q定，從處理上的問題出發(fā)，一般地使總寬(W)為100 1000mm。此外，可制造長(L)為I 5m左右的長條形的纖維片材或IOOm以上的纖維片材，使用時適當(dāng)?shù)厍袛喽褂?。此外，也能夠使纖維片材IC的長(L)為I 5m左右、使寬W為比其長I IOm左右而制造。纖維片材IC的情形下，作為增強纖維f，能夠?qū)⑻祭w維、玻璃纖維、玄武巖纖維；硼纖維、鈦纖維、鋼纖維等金屬纖維；以及芳族聚酰胺、PBO (聚對亞苯基苯并雙惡唑)、聚酰胺、聚芳酯、聚酯等有機纖維單獨或多種混入以混合物使用。此外，使纖維增強塑料線材2浸潰的基體樹脂R能夠使用熱固化性樹脂或熱塑性樹脂，作為熱固化性樹脂，優(yōu)選使用常溫固化型或熱固化型的環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、MMA樹脂、丙烯酸系樹脂、不飽和聚酯樹脂或酚醛樹脂等，此外，作為熱塑性樹脂，可優(yōu)選使用尼龍、維尼綸等。此外，使樹脂浸潰量為30 70重量％，優(yōu)選為40 60重量％。此外，作為將各線材2用線材固定材料3固定的方法，如圖4中所示，例如，可采用如下方法:使用橫線作為線材固定材料3，將沿一方向以簾狀排列的多根線材2組成的片材形態(tài)的線材，即連續(xù)的線材片材相對于線材正交、以一定的間隔(P)打緯、編織。橫線3的打緯間隔(P)并無特別限制，考慮制作的纖維片材I的處理性，通常在10 IOOmm間隔的范圍內(nèi)選擇。此時，橫線3為將例如直徑2 50 μ m的玻璃纖維或有機纖維多根集束而成的線條。此外，作為有機纖維，適合使用尼龍、維尼綸等。作為將各線材2固定為簾狀的其他的方法，如圖6 (a)中所示，作為線材固定材料3，能夠使用篩網(wǎng)狀支持體片材。S卩，也能夠成為使形成片材形態(tài)的以簾狀并絲的多根線材2即線材片材的單側(cè)面或兩面用例如直徑2 50 μ m的玻璃纖維或有機纖維制作的、與上述具體例I中說明的同樣的構(gòu)成的篩網(wǎng)狀的支持體片材3支持的構(gòu)成。此外，作為將各線材2固定為簾狀的其他方法，如圖6 (b)中所示，作為線材固定材料3，例如，能夠使用作為壓敏粘合帶或粘接帶等的可撓性帶材。可撓性帶材3在與形成片材形態(tài)的以簾狀并絲的各纖維增強塑料線材2的縱向垂直的方向上，粘貼多根的纖維增強塑料線材2的單側(cè)面或兩面而固定。S卩，作為可撓性帶材3,使用寬(wl) 2 30mm左右的、氯乙烯帶、紙帶、布帶、無紡布帶等壓敏粘合帶或粘接帶。將這些帶3，通常以10 IOOmm間隔(P)在與各纖維增強塑料線材2的縱向垂直的方向上粘貼。此外，作為可撓性帶材3，通過使尼龍、EVA樹脂等熱塑性樹脂，以帶狀、在與線材2的縱向垂直的方向上在單側(cè)面或兩面熱熔融粘著也得以實現(xiàn)。(補強方法)接下來，參照圖7，對鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法進行說明。根據(jù)本發(fā)明，使用如前所述制造的纖維片材1，進行鋼結(jié)構(gòu)物的補強。S卩，根據(jù)本發(fā)明的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，例如，作為纖維片材1，能夠使用在上述具體例I中說明的將增強纖維f沿一方向并絲制作的纖維片材1A，在鋼結(jié)構(gòu)物的表面形成的彈性層104上用粘合劑105粘接而一體化。此時，在纖維片材IA與鋼結(jié)構(gòu)物的粘接的同時，也能夠進行采用該粘合劑的對于纖維片材IA的粘合劑(基體樹脂)含浸。由此，形成具有彈性層104、粘接有含浸了樹脂的纖維片材I的纖維片材層106的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體200。鋼結(jié)構(gòu)物100的補強時，通過對于主要受到彎曲力矩和軸力的構(gòu)件(結(jié)構(gòu)物)，使增強纖維的取向方向與由彎曲力矩產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力的主應(yīng)力方向大致一致而粘接，從而能夠使纖維片材I有效地負擔(dān)應(yīng)力，聞效率地提聞結(jié)構(gòu)物的耐負荷力。此外，在正交的2方向上彎曲力矩作用的情況下，通過使2層以上的纖維片材I正交而層疊粘接以使纖維片材I的增強纖維f的取向方向與由彎曲力矩產(chǎn)生的主應(yīng)力大致一致，從而聞效率地實現(xiàn)耐負荷力的提聞。(第I工序)如圖7 (a)、(b)中所示，根據(jù)需要，將鋼結(jié)構(gòu)物100的被補強面(即被粘接面)101的脆弱部101a，用圓盤磨光機、噴砂、噴鋼丸、噴水等研削裝置50除去，對鋼結(jié)構(gòu)物100的被粘接面ιο 進行基底處理。(第2工序)在基底處理過的面102涂布環(huán)氧改性聚氨酯樹脂底漆103 (圖7 (C))。作為底漆103，并不限于環(huán)氧改性聚氨酯樹脂系，還有MMA系樹脂等，根據(jù)彈性層104 (圖7 (d))與被補強鋼結(jié)構(gòu)物100的材質(zhì)適當(dāng)選擇。再有，底漆103的涂布工序也能夠省略。(第3工序)
在基底處理過的面102以所需的厚度(T)涂布聚脲樹脂油灰劑104，使其固化，形成彈性層104 (圖7 (d))。涂布厚度(T)，根據(jù)被粘接面102的表面的凹凸、纖維片材I的厚度T適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，一般為T=0.2 IOmm左右。本發(fā)明中，彈性模量低的聚脲樹脂油灰劑，即形成彈性層104的材料(彈性層形成材料)包含主劑、固化劑、填充劑、添加劑等，如果示出其組成的一例，則如下所述。(i)主劑:是以異氰酸酯(例如4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯)為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物。(ii)固化劑:使用包含芳香族胺(例如胺值80 90)作為主成分的固化劑，使用以主劑的NCO:胺比計以1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑。此外，也能夠包含對甲苯磺酸鹽等作為固化促進劑。
(iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀?iv)添加劑:包含著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜?。其中，聚脲樹脂油灰劑固化時的拉伸伸長率為400%以上(通常，400 600%)，拉伸強度為8N/mm2以上(通常，8 10N/mm2)，拉伸模量為60N/mm2以上500N/mm2以下(通常，60 100N/mm2)。如果彈性模量小于60N/mm2,不能傳送必要的補強應(yīng)力，相反,如果超過100N/mm2,特別地，如果超過500N/mm2，則產(chǎn)生伸長性能不足的問題。此外，由于使用聚脲樹脂作為油灰劑，因此希望23°C下的采用BM型粘度計測定的2轉(zhuǎn)下的粘度為200 700Pa.s，轉(zhuǎn)數(shù)20轉(zhuǎn)下在60 IOOPa.s的范圍內(nèi)，觸變指數(shù)，即采用旋轉(zhuǎn)粘度計測定的不同的轉(zhuǎn)數(shù)產(chǎn)生的粘度的測定值之比(轉(zhuǎn)數(shù)20轉(zhuǎn)下的粘度+2轉(zhuǎn)的粘度)為4 7。S卩，如果粘度比60Pa.s小，觸變指數(shù)小于4，涂附后產(chǎn)生流掛等，涂附面的平滑性和屋頂面、壁面的涂布變得困難，相反，如果粘度比IOOPa 大，觸變指數(shù)超過7，樹脂硬，混合存在問題，并且平滑地涂布也變得困難。在此，下述表I表示將作為上述專利文獻I中記載的形成緩沖材料層的材料以往使用的環(huán)氧樹脂油灰劑和作為本發(fā)明中使用的形成彈性層的材料的上述組成的聚脲樹脂油灰劑具有的物性進行比較的結(jié)果。[表I]
權(quán)利要求
1.鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，是在鋼結(jié)構(gòu)物的表面上粘接包含增強纖維的纖維片材而一體化的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，具有如下工序: (a)將聚脲樹脂油灰劑涂布在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面，使其固化，形成彈性層， (b)利用粘合劑將前述纖維片材粘接于形成了前述彈性層的前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面。
2.權(quán)利要求1所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，對于前述(b)工序中使用的粘合劑，調(diào)節(jié)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以使在高溫時也能夠維持補強效果。
3.權(quán)利要求1或2所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述粘合劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為60°C以上。
4.權(quán)利要求1 3的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述(a)工序中形成前述彈性層的聚脲樹脂油灰劑包含主劑、固化劑、填充劑、添加劑，其組成為: (i)主劑:是以異氰酸酯為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物， ( )固化劑:使用包含芳香族胺作為主成分的固化劑，使用以主劑的NC0:胺比計按1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑， (iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑等，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜希? (iv)添加劑:包含著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀?br> 5.權(quán)利要求1 4的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述(b)工序中使用的粘合劑是常溫固化型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、MMA樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂或光固化型樹脂。
6.權(quán)利要求5所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述粘合劑為環(huán)氧樹脂粘合齊U，該環(huán)氧樹脂粘合劑以主劑、固化劑的2成分型而提供，其組成為: (i)主劑:使用包含環(huán)氧樹脂作為主成分、根據(jù)需要包含硅烷偶聯(lián)劑等作為粘接增強賦予劑的主劑， ( )固化劑:包含胺類作為主成分，主劑的環(huán)氧樹脂:固化劑的各個的胺當(dāng)量比為1:1o
7.權(quán)利要求1 6的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面形成前述彈性層前，具有對前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面進行基底處理的工序和/或涂布底漆的工序。
8.權(quán)利要求1 7的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述纖維片材是將沿一方向并絲的連續(xù)的增強纖維相互用線材固定材料固定的纖維片材。
9.權(quán)利要求1 7的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述纖維片材是使基體樹脂浸潰增強纖維、固化的連續(xù)的纖維增強塑料線材多根沿縱向以簾狀并絲，用線材固定材料將線材相互固定的纖維片材。
10.權(quán)利要求1 7的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，前述纖維片材是使沿一方向并絲的連續(xù)的增強纖維片材含浸樹脂、使前述樹脂固化的纖維片材。
11.權(quán)利要求1 10的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法，其特征在于，將前述纖維片材以多層在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面層疊、粘接，與前述鋼結(jié)構(gòu)物一體化。
12.鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材，是在權(quán)利要求1 3的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中由形成前述彈性層的聚脲樹脂油灰劑構(gòu)成的鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材，其特征在于，前述聚脲樹脂油灰劑包含主劑、固化劑、填充劑、添加劑，其組成為: (i )主劑:是以異氰酸酯作為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物， ( )固化劑:使用包含芳香族胺作為主成分的固化劑，使用以主劑的NC0:胺比計按.1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑， (iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑等，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜希? (iv)包含添加劑:著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀?br> 13.權(quán)利要求12所述的鋼 結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材，其特征在于，前述聚脲樹脂油灰劑固化時的拉伸伸長率為400%以上，拉伸強度為8N/mm2以上，拉伸模量為60N/mm2以上.500N/mm2 以下。
14.鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體 ，是對鋼結(jié)構(gòu)物進行補強的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，具有: (a)在前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面涂布聚脲樹脂油灰劑而形成的彈性層， (b)在形成了前述彈性層的前述鋼結(jié)構(gòu)物的表面利用粘合劑粘接的、含浸了樹脂的纖維片材層。
15.權(quán)利要求14所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，前述彈性層固化時的拉伸伸長率為400%以上，拉伸強度為8N/mm2以上，拉伸模量為60N/mm2以上500N/mm2以下。
16.權(quán)利要求14或15所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，對于前述粘合劑，調(diào)整其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以使在高溫時也能夠維持補強效果。
17.權(quán)利要求14 16的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，前述粘合劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為60°C以上。
18.權(quán)利要求14 17的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，前述聚脲樹脂油灰劑包含主劑、固化劑、填充劑、添加劑，其組成為: (i)主劑:是以異氰酸酯作為反應(yīng)成分的預(yù)聚物，使用以NCO重量％計末端殘存的異氰酸酯調(diào)整為I 16重量份的預(yù)聚物， (ii)固化劑:使用包含芳香族胺作為主成分的固化劑，使用以主劑的NC0:胺比計按.1.0:0.55 0.99重量份計算的固化劑， (iii)填充劑:包含硅石粉、觸變劑等，以I 500重量份適當(dāng)?shù)嘏浜希? (iv)添加劑:包含著色劑、粘性調(diào)節(jié)劑、增塑劑等，以I 50重量份適當(dāng)?shù)嘏浜稀?br> 19.權(quán)利要求14 18的任一項所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，前述粘合劑為常溫固化型環(huán)氧樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、MMA樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂或光固化型樹脂。
20.權(quán)利要求19所述的鋼結(jié)構(gòu)物的補強結(jié)構(gòu)體，其特征在于，前述粘合劑為環(huán)氧樹脂粘合劑，該環(huán)氧樹脂粘合劑以主劑、固化劑的2成分型而提供，其組成為: (i)主劑:使用包含環(huán)氧樹脂作為主成分、根據(jù)需要包含硅烷偶聯(lián)劑等作為粘接增強賦予劑的主劑， (ii)固化劑:包含胺類作為主成分，主劑的環(huán)氧樹脂:固化劑的各個的胺當(dāng)量比為1:1o
全文摘要
本發(fā)明提供能夠避免由于日光照射等而無法獲得補強效果的情況，獲得足夠的補強效果，并且能夠避免纖維片材在達到斷裂強度前從鋼結(jié)構(gòu)物表面剝離的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法和補強結(jié)構(gòu)體以及鋼結(jié)構(gòu)物補強用彈性層形成材料。本發(fā)明在鋼結(jié)構(gòu)物的表面上使包含增強纖維的纖維片材粘接而一體化的鋼結(jié)構(gòu)物的補強方法中，具有(a)在鋼結(jié)構(gòu)物的表面涂布聚脲樹脂油灰劑、使其固化、形成彈性層的工序，(b)在形成了彈性層的鋼結(jié)構(gòu)物的表面利用粘合劑粘接纖維片材的工序。
文檔編號E04G23/02GK103154373SQ20118004178
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者小森篤也, 小林朗, 秀熊佑哉, 大垣賀津雄 申請人:新日鐵住金高新材料株式會社