炭素繊維による老朽配管・鉄鋼構造物の補強工法

(当社特許)

炭素繊維シートによる鉄鋼構造物の補修・補強

軽量かつ高強度な炭素繊維シートは、コンクリート構造物の耐震補強等に数多く使用されていますが、鋼管他鋼製の構造物等の補修・補強においても利用する事が出来ます。 当社ではこの炭素繊維とエポキシ樹脂を使って老朽化した配管や鉄鋼構造物を補強・補修する工法に取り組んでいます。

老朽化した配管
 

 

上の写真は某工場の老朽化したプラント配管です。 レントゲンにより非破壊検査をしたところ管の肉厚が本来の数分の一に劣化していることが判明しました。 配管をやり直すには多額の費用と時間がかかり工場の操業もストップしてしまいます。 そこで緊急性のある危険箇所を短時間に補修・補強する当社の工法が採用されました。 工場内の写真は厳重に管理しているため、実際の施工手順ではなく、当社研究室における実験の様子から炭素繊維の有効性をご紹介します。


炭素繊維による鋼管等の補強(社内実験)

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突き合わせ鋼管の補強強度試験

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2本の鋼管を突き合わせ、所定の手順により炭素繊維シートを貼り付け硬化養生後曲げ試験を行った結果、40kN付近で管はつぶれ始めましたが、突き合わせ部分で折れる事はありませんでした。 (2本の鋼管は突き合わせただけで溶接等は行っていません。) ※1t(トン)は約9.8kN(キロニュートン)

区切り線

 

2

T字管の補強強度試験

 

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2本の鋼管をT字型にして炭素繊維シートを貼付け、枝分かれ部分に荷重をかけ強度を計測した結果は23.25kNでした。 炭素繊維シートが補強材として極めて有効であることが分かります。(枝分かれ部は口径の大きい方の管に小さい口径の管を乗せただけで、溶接等は行っていません。)

 

  3  

H形鋼の補強強度試験

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H形鋼2体を突き合わせ両面に炭素繊維シートを張り付け曲げ試験を行った結果、85kN載荷した時点で片面のシートが破断しました。 炭素繊維シートが補強材として極めて有効であることが分かります。 炭素繊維シートと鋼鈑のエポキシ樹脂による付着力試験状況は こちら をご覧下さい。

以上厚さ僅か0.1mmほどの炭素繊維シートで予想以上の結果が得られましたので今後プラント配管や鋼製構造物の耐震補強や補修・補強等に有効な手段として現在研究をすすめております。 なお、厚さ0.111mm(目付量200g/m2)、幅15mmの炭素繊維シート単体の引張り強度は神奈川県産業技術総合研究所(現在:神奈川県産業技術センター)でテストした結果、平均最大荷重で7.02kNでした。 各種強度試験の詳細は こちら をご覧下さい。

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