FRP シート厚さが異なる場合のバックリング現象

ひび割れ幅を1mm，FRPシートの厚さを1.0mm，1.5mm，2.0mm,4.5mmの4種類として閉口ひ び割れ追従性試験を実施した（表－2.4中の試験番号No.1，No.5～No.7）。結果を図－2.7に示す。

FRPシート厚さがt=4.5mmの場合には，バックリング直後にπ型変位計が外れたため，ひび割れ 閉口変位の計測はバックリング時までである。4.5mmのFRPシートは，1.5mmのFRPシートを3 枚重ねて作製した。光硬化の関係上，1 枚ごとに貼付・硬化を 3 回繰り返して作製した。グラフ 中の線上の○印および数値は，各データでのバックリング開始時のひび割れ閉口変位を示す。こ の結果から，同一ひび割れ幅(1mm)の場合，FRP シートが厚くなると，バックリング開始時のひ び割れ閉口変位が大きくなり，閉口ひび割れに対する追従性が向上していることがわかる。FRP シートが厚くなると，バックリング開始時の荷重も大きくなっているが，実構造物での現象を考 えた場合，温度変化などによりひび割れ幅が変動するため，荷重の大小よりも，バックリング開 始時のひび割れ閉口変位の大小の方が有用である。

閉口ひび割れ追従性試験後の供試体の写真を写真－2.8 に示す。FRP シート厚さは写真上から

t=1.0mm，t=1.5mm，t=2.0mm，t=4.5mm の順であり，各写真の左下に厚さを示している。供試体

中央部に模擬ひび割れがあり，バックリング現象に伴う母材破壊範囲（写真中黄色矢印），FRPシ ート界面破壊範囲（写真中緑色矢印）を示す。FRP シートが厚くなるほど，母材破壊範囲が大き くなった。

図－2.7 FRP シート厚さによるひび割れ閉口変位 と荷重の関係変位と荷重の関係

載荷

バックリング

徐荷

0 5 10 15 20 25 30 35

0 0.5 1 1.5 2

荷重(kN)

ひび割れ閉口変位 (mm) t=4.5mm t=2.0mm t=1.5mm t=1.0mm ひび割れ幅1mm時

0.09 0.34 0.18

0.43 FRPシート厚さ

写真－2.8 バックリング後の供試体状況荷重の関係

t=1.0mm

t=1.5mm

t=2.0mm

t=4.5mm

18 20

45 57

10 65

93 73

12 13

140 104 11

2.4.5 FRPシートの付着状況が異なる場合のバックリング現象

バックリング現象は，ひび割れ周辺のコンクリートの母材破壊を伴って発生する現象であり，

ひび割れ周辺のFRPシートとコンクリートの付着力が影響していると考えられる。このひび割れ 周辺部のFRPシートの付着状況が異なった場合，バックリング現象も異なった発生状況となるこ とが想像できる。そこで，ひび割れ幅を1.0mm，FRPシート厚さ1.5mmとして，付着の無い範囲 をパラメータとする試験を行った。FRP シートをコンクリートに貼付する際，フィルムを１枚挟 むことで，その箇所が無付着域となる。この無付着域を，ひび割れ両側に 10mm,80mmの2種類 として試験を行った（表-2.4 中の試験番号 No.1，No.8～No.9）。無付着域が無く，ひび割れ部ま で付着を確保した試験結果は，代表的な条件（試験番号 No.1）での結果であり，この No.1 の試 験結果のバックリング時に発生したコンクリートの母材破壊範囲以上を無付着域としたものが No.9に相当する。試験結果を図－2.8に，試験後の供試体を写真－2.9に示す。

図－2.8 無付着域が異なる場合のバックリング現象

載荷

バックリング

徐荷

0 2 4 6 8 10 12

0 0.5 1 1.5 2

荷重(kN)

ひび割れ閉口変位 (mm) 非接触部無し 非接触部10mm 非接触部80mm 0.18

0.21 0.35

ひび割れ幅1.0mm シート厚さ1.5mm

ひび割れ周辺の付着力が無いパターンにおいてもバックリング現象が発生した。しかし，無付 着域が大きいほど，荷重の低い段階でバックリング現象が発生するものの，バックリング開始時 のひび割れ閉口変位が大きく，閉口ひび割れへの追従性は向上する傾向にあった。無付着域10mm の供試体では，写真でも確認できるように，バックリングにより，FRP シートの無付着域の外側 の付着箇所において，コンクリート母材破壊およびはく離が確認されたが，無付着域を80mmと した供試体では，バックリング現象は無付着域のみで発生し，付着箇所の母材破壊やはく離は確 認できたなかった。無付着域無し（全て付着しているNo.1）では，母材破壊範囲が60mm程度で あったため，この範囲以上に無付着域がある場合，母材破壊が発生しないバックリング現象とな ると考えられる。ただし，FRP シートで付着している箇所と付着が無い箇所の境界部は，はく離 に対して弱部となるため，実用化には弱部とならないような対策を併せて実施する必要があると

無付着域各80mm 無付着域10mm(No.8)

無付着域各10mm

無付着域80m(No.9)

73 10

はく離無し 45 57

10 65

無付着域無し（No.1）

写真－2.9 バックリング後の供試体状況

2.4.6 ひび割れ充填された場合のひび割れ追従性試験

ひび割れ幅を1.0mm，FRPシートの厚さを1.5mmとして，ひび割れに予めエポキシ樹脂を充填 した供試体について閉口ひび割れ追従性試験を実施した。ひび割れ幅，FRP シート厚さが同一で ひび割れへの充填をしていない供試体（No.1）の試験結果と併せて図－2.9 に示す。また，試験 後の供試体写真を写真－2.10 に示す。供試体への載荷により，荷重が上昇するが供試体 No.1 で はバックリング現象が10kN程度で発生したが，ひび割れを充填した供試体では，50kNを超えて もバックリング現象が確認できなかったため，試験を中止し除荷した。ひび割れ閉口変位につい ては，No.1供試体はひび割れ閉口変位が0.18mmにてバックリング現象が発生したが，ひび割れ が充填されている場合は，荷重の増加に対して小さい変位に抑制されている。

この結果から，ひび割れ充填された場合は，被覆しているFRPシートのバックリング現象の発 生するような変位とならないため，バックリング現象の発生自体が抑制できると考えられる。よ おて，バックリング現象の抑制として，ひび割れ充填が重要であることがわかる。

写真－2.10 試験後の供試体 供試体正面

はく離無し

供試体上面 図－2.9 バックリング後の供試体状況 0

10 20 30 40 50 60

0 0.1 0.2 0.3

荷重(kN)

ひび割れ閉口変位(mm) バックリング発生

せずに除荷へ移行

ひび割れ幅1.0mm シート厚さ1.5mm

No.1供試体 ひび割れ充填供試体