炭素繊維の工法:接着は下地で決まる
炭素繊維による構造補強は、既存の構造物を壊さずに耐力を高める、標準的な技術になりました。補強したい鉄筋コンクリートの部材に、炭素繊維プレート(プレハブのラミネート)またはTFCシート(炭素繊維の織物)を、エポキシ樹脂で接着します。用途は多岐にわたります。橋や土木構造物、駐車場の床、バルコニー、建物のスラブ、梁、柱。解体を避けたい場合に、その利点は明らかです。
ただし、成否は一点にかかっています。樹脂とコンクリートの接着の質です。コンクリートの表層の凝集力が、樹脂メーカーの求める値を下回ると、炭素繊維の複合材は荷重で剥がれ、破壊は複合材そのものではなく、界面で起こります。補強は効果を失い、場合によっては危険にもなります。そのため、設計事務所は、接着作業のたびに、引張接着試験による凝集力の確認を求めます。
炭素繊維プレートの前の、コンクリート面の下地処理
必要な凝集力を得るには、表層のレイタンスを取り除き、打継ぎ段差を削り、コンクリートの気孔を開いて、骨材を露出させる必要があります。構造用エポキシ樹脂のメーカーは、必要な表面プロファイルを指定しています。多くは ICRI の尺度(国際コンクリート補修協会、CSP 1から9)で表されます。開いていても攻撃的でない、再現できる粗さで、接着前に触感のサンプルで確認できるものです。
現場の流れは、表面切削、続いて研削です。ブラシレスの表面切削機(Écureuil または Castor)が、まず打継ぎ段差と打設の突起を取り除きます。研削だけでは、これらの凹凸をうまく補正できません。続いて、メタルボンドのダイヤモンドプレートで、粒度を上げながら複数回のパスを重ねます。レイタンスを削り、コンクリートを開き、目標のプロファイルまで粗さを整えます。各パスは、ICRIのサンプルとの触感の比較で確認し、プライマーを塗る前に検査機関が承認します。
上階の水平な部材(モルタル床、スラブ)では、一般的な床用研削機で作業します。しかし炭素繊維補強の大半は、下向きの面の部材に関わります。主梁、床スラブ、バルコニーです。そこでは、研削が身体的にとても負担になります。腕を伸ばしたまま何時間も研削機を持つのは、熟練した作業者でも続けられません。この問題に応えるのが、Sept Tools の天井の研削向けの、負担軽減の工具の仕組みです。
天井の研削が、炭素繊維補強の中心的な課題であり続けるのはなぜですか
天井の研削が炭素繊維補強の中心的な課題であり続けるのは、現場の大半が下向きの面の部材(主梁、床スラブ、バルコニー)に関わるからです。7.6kgの Fouine XB165 でも、腕を伸ばして何時間も持つのは負担です。Eland(研削アーム)がこの重さを担います。伸縮マストに研削アームを備えた台車 Eland が、研削機を支え、天井に当てた状態を保ちます。作業者は誘導するだけです。
広く連続した面や、出入りしにくい区域では、Gazelle で補います。作業者が支えなくても、研削機が面に当たった状態を保ちます。H種集じん機と組み合わせれば、これらの工具が作業者の疲労を減らし、広い天井面でも安定した作業速度を保てます。
下向きの面のアンカーを、生産性を落とさずにそろえて穿孔するには
Sept Tools の多頭式穿孔機(6ヘッド)は、ブラシレスモーターにより位置を一定にそろえながら、下向きの面の6カ所のアンカーを同時に穿孔します。補強するスラブや梁では、数十から数百カ所の穿孔になることもあり、設計事務所が定める正確な間隔が必要です。従来の方法(手持ちのハンマードリルで1カ所ずつ)は、時間がかかります。
Sept Tools の多頭式穿孔機(6ヘッド)なら、6カ所の穿孔を同時に行えます。多頭式穿孔機が入らない縁の区域では、周辺穿孔機が同様の考え方で引き継ぎます。精度の高い穿孔で、疲労も少なくなります。
炭素繊維補強の現場で、シリカをどう捕集しますか
炭素繊維補強の現場でシリカを捕集するには、適した集じんが必要です。H種と申告された IU33 Longopac が、密閉式の連続バッグ方式で、粉じんを発生源で捕集します。フランスのαクォーツのシリカの職業ばく露限度値は、8時間で0.1mg/m³です(労働法典 R4412-149条)。ドイツとスペインでは、すでに0.05mg/m³が適用されています。実際のばく露は現場で測定し、その責任は事業者にあります。
技術面でのパートナーとしての Sept Tools
機材にとどまらず、Sept Tools は、設計事務所や専門会社に、下地処理の工法、ダイヤモンドプレートの選定、検査機関向けの仕様書の提供について、ご助言できます。研削後の凝集力の測定は、現場で実施する必要があります。