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- 炭素繊維
空港宇宙船を始め、スポーツ分野(ゴルフ・釣りなど)に至るまで様々使われている石油化学に関した製品で引張強度が鋼鉄の10倍以上になる特性を使って特に、地震が多く起きる日本で土木・建築構造物の補強材で研究・開発された。
最近、全世界で商品化になってい炭素繊維補強工法は炭素繊維を一方向で配列・シート(布)化してコンクリート(起動・ボ・スラブなど)表面にエポキシ樹脂で含浸接着、硬化させる方法を使ったので既存の鉄板圧着工法などに比べて高強度、高耐久性などを発現する優秀な最先端の工法である。
高感度、高炭性 エポキシ樹脂の優秀な接着力を発揮するのでコンクリートや鉄筋について十分な接着力を表す。
施工の時、手軽い。 施工性が優れており空間と時間に制限がなく現場の対応性が減る。
方式性・不燃性 が錆びなくて腐食されないので構造物の腐食を永久的に防止(水・塩分に関係ない)不燃性なので火事に火災に強い。(日本鉄道車両協会から立証)
軽い。 アルミニウムより軽い材質として自由に切れるので複雑な形態の構造物にも容易く適応する。
炭素繊維シートの種類と物性 品名 高強度炭素繊維 SK-N200 高強度炭素繊維 SK-N300 高強度炭素繊維 SK-H300 繊維重量(g/㎡) 200 300 300 繊維比重(g/㎠) 1.80 1.80 1.82 設計厚さ(m) 0.111 0.167 0.165 引張強度(㎏/㎝幅) 390 590 500 設計強度(㎏/㎠) 35,000 35,500 30,000 引張弾性率(㎏/㎝幅) 25,900 38,800 62,700 設計弾性率(㎏/㎡) 2.35 x 10⁴ 2.35 x 10⁴ 3.80 x 10⁴ 破綻伸率(変更率,%) 1.5 1.5 0.8
1層(1PLY)標準施工厚さ(標準条件で施工した場合の締切厚さ) 0.6-1.0mm 設計厚さは強化繊維 実断面的で設定した強度・炭性率を算定したシートの厚さ
引張強度・炭性率はシート1層(1PLY)の単位の部分1㎝)当たりの数値
設計強度 炭性率は引張強度・炭性率を設計厚さで分けた断面的(㎝2)当たりの数値
* 製品の幅:50㎝を標準にしています。 * 製品の長さ:100m 炭素繊維シートの工法の用途 炭素繊維シートはコンクリート構造物の補修補強に適用するようになったことは1990年頃から始まる。最初は煙突、建築物のビームやスラブトンネル腹孔コンクリートの補修・補強などに主に適用された。その後、車両大形化による道路の橋RC上板の補強に炭素繊維シート工法が適用し始めてから使用量が急激に増大した。
日本では大地震の以来、鉄道や道路の橋、橋脚などの耐震補強に炭素繊維シート工法が多く使われている。韓国にも近炭素繊維シートの工法の優勝性が認められ、使用量が急増されている。適用できる部位は次のようである。
土木分野 道路の橋、鉄道の橋脚耐震補強/道路の橋RC上板の補修・補強/トンネル バックス・カルバ―トの補修・補強
建築分野 の柱、ボ、壁の耐震補強/ボ・スラブなどの補修・補強、曲がらないように防止/鉄筋コンクリート煙突の補強
補強工法 補強工法 炭素繊維シート 鉄筋コンクリート断面増大工法 鋼板接着 工法概要 ◆既存コンクリート表面にエポキシの樹脂を使って炭素繊維シートを接着させる
◆既存コンクリート表面に鉄筋コンクリートを打設して絵のように断面を増加させる
◆コンクリート表面に接着樹脂で鋼板を接着させる
構造特性 ◆補強材料:軽量、高強度
◆重量増加:殆ど無い◆施工実績 多、自下重増加
◆新区コンクリート界面問題◆施工実績 多
◆自下重増加施工性 ◆重装備必要ない
◆施工の前、面処理 板が必要
◆施工期間が短い◆重装備必要
◆施工の時、騒音、粉塵 多
◆施工の場所制限◆重装備必要
◆現場溶接・アンカ必要
◆施工場所の制限維持管理 ◆必要な時塗装処理 ◆鉄筋腐食問題がある ◆定期的塗装必要 総合平価 ◆ ▲ ◆ ◆ : 最優秀 / ◆: 優秀 / ▲: 普通