駐車場に補強が必要な理由
駐車場構造物は予測可能な形で劣化します。塩化物を含む湿気が床版に浸透し、鉄筋を腐食させ、かぶりコンクリートを剥離させます。また、ポストテンションの損失により耐力が低下し、現代の大型車両や用途変更により、経年したスラブが当初の設計荷重を超える荷重を受けることになります。重要な部材は、曲げを受けるスラブ下面、柱頭部の押し抜きせん断、梁端部のせん断です。駐車場は補強中も運用を継続する必要があることが多く、補強工法は軽量で迅速に施工でき、湿気や汚染された表面にも対応できるものが求められます。これは、断面増大や鋼板接着よりも、外付けCFRP接着工法に適した特性です。
スラブ補強用CFRPシステム
ほとんどの駐車場スラブのケースは、3つのCFRP工法で対応できます。スラブ下面の曲げ補強には、カーボンファイバープレートストリップ（FSL、引き抜き成形、厚さ1.2～3.0mm、幅50または100mm、引張強度2400～2800MPa）を主スパン方向に沿って接着する方法が第一選択です。これは、薄くて目立たない接着層で高い弾性率を提供します。柱周辺のせん断補強や拘束、あるいは形状が不規則な箇所には、カーボンファイバーファブリック（FSC、ウェットレイアップ）を巻き付けたり、扇状に配置したりする方法が適しています。ひび割れが発生している床版には、CFRPを適用する前に、ひび割れ注入エポキシ（FSE 523）で一体性を回復します。これらすべての工法において、表面シール用のFSE 302 エポキシプライマーと、含浸接着剤FSE 322またはプレート接着剤FSE 362が接着に使用されます。
ACI 440.2Rに基づく設計アプローチ
ACI 440.2Rでは、スラブ補強を梁と同様のひずみ適合性の枠組みで扱います。曲げ耐力の向上には、既存の鉄筋にCFRPの寄与を加えますが、CFRPのひずみは剥離を防ぐために制限されます。通常、実験的に測定された剥離ひずみの0.8倍を上限とします。設計者はまた、プレートとコンクリート間の界面せん断応力が接着限界以下であることを確認する必要があり、これが通常、プレート幅と間隔を決定します。内部柱の押し抜きせん断については、ACI 440.2Rはコンクリートと鉄筋のせん断耐力に追加するCFRPの寄与項を提供しており、配置は柱の周りに放射状にファブリックストリップまたはプレートを配置します。CFRPが剥離した場合に備えて、スラブが荷重を保持するのに十分な残留耐力があることを常に確認してください。これは、突然の崩壊を防ぐための延性破壊チェックです。
運用中の駐車場における施工上の考慮事項
表面処理は成否を分ける重要な工程です。剥離したコンクリートと露出した鉄筋の腐食生成物を健全な下地まで除去し、表面をICRI CSP 3-5のテクスチャに加工し、プライマー塗布前にコンクリートの含水率が4%以下になるまで乾燥させます。FSE 302プライマーを塗布して表層部をシール・強化した後、FSLプレートをFSE 362プレート接着剤で接着するか、FSCファブリックをFSE 322で含浸させます。床版は完全に平坦であることはほとんどないため、FSE 362のチキソトロピー性により、小さな凹凸をたるみなく埋めることができます。接着剤が完全硬化するまで（通常23℃で7日間、低温ではそれ以上）は、そのエリアへの交通を禁止し、完全硬化前に車両が通過する必要がある場合は、CFRPの上に仮設保護シートを使用してください。
計算例：スラブ下面曲げ補強
スパン6m、厚さ200mmの一方向スラブを考えます。当初の設計積載荷重は2.5kPaでしたが、現在は4.0kPaを支持する必要があります。必要な追加曲げモーメント容量は約22kNm/mです。FSL-1.4プレート（厚さ1.4mm、幅100mm、Ef = 165GPa）を設計ひずみ0.006で使用すると、各ストリップは約0.14 x 165000 x 0.006 = 138kNの引張力を寄与し、レバーアームは約175mmであるため、1ストリップあたり約24kNmとなります。300mm間隔（1mあたり3.3ストリップ）で配置すると、この補強は約80kNm/mを提供し、必要な22kNm/mを十分に上回り、剥離と鉄筋降伏のチェックに対する余裕があります。プレートはFSE 302プライマーの上にFSE 362で接着され、100mmの千鳥状の端部処理が施されます。
よくある質問
スラブはどれくらいで交通開放できますか？
CFRPが活荷重を負担する前に、接着剤が完全硬化する必要があります。23℃では、FSE 322およびFSE 362で約7日かかります。15℃以下では硬化時間は約2倍になります。交通規制を計画するか、速硬化タイプを使用してください。
CFRPは直接車輪荷重を支えられますか？
いいえ。スラブ下面のCFRPは引張材として機能し、摩耗面ではありません。走行面は元のコンクリート床版のままであり、CFRPは下面の耐力のみを増加させます。上面の損傷については、まずコンクリートを補修し、腐食に対処してください。
CFRPは進行中の腐食を止めますか？
単独では止めません。CFRPは腐食によって失われた強度を回復しますが、腐食自体を止めるわけではありません。塩化物の発生源に対処し、コンクリートを補修し、床版表面に防水膜を施工することをプロジェクトの一部として検討してください。