CFパネルの概要

CFパネル工法

　CFパネル工法は、CFパネル①を既設コンクリート構造物表面②にアンカーボルト③で固定し、その背面の隙間に充填材④（エポキシ樹脂またはセメント系無収縮グラウト材）を注入して両者を接着・一体化することで、既設コンクリート構造物からの「コンクリート片のはく落防止」や「曲げ耐力の向上」あるいは「鉄筋コンクリート柱の耐震性向上」などを実現する工法です（図-1参照）。CFパネル背面への充填材注入に先立って、本体パネル取り付け後に接合パネルを接着します。

図-1　CFパネル工法の概要

CFパネル とは

　CFパネルは、エポキシ樹脂を含浸した連続炭素繊維シート（以下、炭素繊維シート）を二枚のフレキシブルボード（厚さ3mm）で挟み込んで一体成形した炭素繊維シート複合パネルです。これらの材料の品質は表-1に示すとおりです。

　CFパネルには、一方向あるいは二方向に接合部を有する本体パネルのほかに、本体パネル同士を接合するために用いる接合パネルの二種類があります。本体パネルには片面のフレキシブルボードの端部のみを額縁状に配置して中央部に開口を設けて付着性能を高めたパネル（高性能パネル、写真-2参照）があります。

基本形状

　本体パネルは、幅1m×長さ2mの平板タイプが標準で（標準パネルと呼称）、その他にトンネル覆工コンクリートの曲率に応じてＲ加工（最小曲率半径1.6m程度）した曲面形や、コンクリート構造物の形状や施工条件に合わせて断面形状をＬ形やコの字形などに加工することもできます。 パネル端部には隣接するパネルと接合するため幅110mmの接合部（一方向と二方向の二パターン）があります（図-2参照）。

図-2　本体パネル（標準パネル）の形状寸法と断面図

CFパネル構成材料の種類と品質

表-1　CFパネル構成材料の種類と品質

材料の種類		材料の品質
炭素繊維シート	ＰＡＮ系 高強度品	炭素繊維シート配向	炭素繊維シート 目付量（g/m2)	引張強度 (N/mm2)	引張ヤング係数 (N/mm2)
		一方向	200,300,400,600	3,400	2.45×105
		二方向	400 (200×200)
		二方向	200 (100×100) 300 (150×150)	2,900
フレキシブルボード （繊維強化セメント板）	厚さ （mm）	曲げ強度 （N/mm2）	含水率 （%）	吸水率 （%）	見かけ密度 （g/cm3）
	3.0±0.3 4.0±0.3	25以上	10以下	28以下	1.50±0.15
エポキシ樹脂	含浸用	比重（主剤）	粘度（主剤） （mPa・s）	引張強度 (N/mm2)	引張せん断強度 (N/mm2)
		1.16±0.02	1,850±350	40以上	10以上

CFパネルの施工方法の特長

CFパネルの用途と種類

　CFパネルには、炭素繊維シート目付量400g/m²以下の汎用品である「標準パネル」に加え、鉄筋コンクリート柱の耐震性向上を目的とした炭素繊維シート量の多い「耐震補強用パネル」、内蔵した炭素繊維シートを直接鉄筋コンクリート構造物に接着させるパネル構造とすることで付着性能を向上させた「高性能パネル」および標準パネル表面に特殊な樹脂を塗装した「耐摩耗性樹脂塗装パネル」などがあります。

　既設コンクリート構造物のコンクリート片のはく落防止、耐荷性能や耐震性能の向上、各種劣化対策およびリニューアル工事など、使用目的に応じて最適な製品を選択できます。（表-2参照）

表―2　CFパネルの用途と使用パネルの種類

CFパネルの用途	CFパネルの種類	炭素繊維シート 目付量（g/m2)	充填材の種類	引張強度の 設計用特性値 (N/mm2)
①トンネル覆工コンクリートのはく落防止 ②コンクリート部材の曲げ耐力向上	標準パネル1） （写真-1）	200～400	エポキシ樹脂 セメント系無収縮 グラウト材	2,500
②コンクリート部材の曲げ耐力向上	高性能パネル1） （写真-2）	200～300	エポキシ樹脂 セメント系無収縮 グラウト材（高付着）	3,000
③鉄筋コンクリート柱の耐震性能向上	耐震補強用パネル1） （写真-3）	400～1,800	セメント系無収縮 グラウト材	2,500～3,4002）
④コンクリート水路の耐摩耗性能向上	耐摩耗性 樹脂塗装パネル （写真-4）	200～400	セメント系無収縮 グラウト材	2,500

注1）オプションで、パネル表面の撥水処理や意匠性向上・落書き防止を目的とした無機系高耐久塗料を塗装することができます
注2）炭素繊維シートの目付量によって、引張強度の設計用特性値は変化します

CFパネルの基本性能

表-3　CFパネルの基本性能

性能	試験方法および試験条件	試験結果	備考
接着性	JSCE-K531「表面被覆材の接着強さ試験方法」に準拠 ・炭素繊維シート目付量：200g/m2 ・充填材：セメント系無収縮充填材 ・常温養生：材令7日	付着強さ 2.01N/mm2
	・炭素繊維シート目付量：200g/m2 ・充填材：エポキシ樹脂 ・温冷繰り返しおよびアルカリ促進養生 【1サイクル：-30℃×3h，+60℃×3h（水酸化カルシウム飽和水溶液半水浸），+23℃・50%RH×18h（水酸化カルシウム飽和水溶液半水浸）】を30サイクル繰り返し ・押し抜き荷重試験は、東日本旅客鉄道株式会社標準仕様書 「コンクリート表面被覆工法の試験方法」に準拠	付着強さ 2.06N/mm2 ≧0.7N/mm2	写真-5
押し抜き性能		最大荷重 8.74kN≧1.5kN
	NEXCO試験方法734「トンネルはく落防止用繊維シート接着工の押し抜き試験方法」に準拠 ・炭素繊維シート目付量：200g/m2 ・充填材：セメント系無収縮充填材	最大荷重 8.04kN＞1.1kN	写真-6 図-3
延焼性	NEXCO試験方法738「トンネル補修材料の延焼性試験方法」に準拠 火炎温度：1200℃以上　10分間 ・炭素繊維シート目付量：200g/m2 ・充填材：セメント系無収縮充填材	・延焼時間：0秒、2秒 ・延焼方向： 左右方向；105、105mm 上下方向；93、104mm≦300mm	写真-7
凍結融解抵抗性	JIS A 1435「建築用外装材料の凍結融解試験方法」の水中凍結水中融解法に準拠 温度範囲：-20℃～10℃ ・炭素繊維シート目付量200g/m2 ・600サイクルまで、試験 ・外観変化・質量・厚さ・引張強度を測定	引張強度（N/mm2） 一般部　接合部 試験前　　5189　　4043 300ｻｲｸﾙ　 4396　　4242 600ｻｲｸﾙ　 4169　　3977 ・大きな変状無し	写真-8

CFパネル工法による補強後の構造性能

①　RC部材の曲げ補強効果

写真-11　RC梁試験体の載荷実験

• 炭素繊維シートの高い剛性，引張強度により、RC部材の曲げ耐力が向上
• 「高性能パネル」を適用した場合、コンクリートとの接着性能向上により高い補強効果を発揮

図-6　CFパネル補強試験体の曲げ補強効果

②　RC柱の耐震補強効果

炭素繊維シート巻立て工法と同等以上の靭性補強効果を発揮