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土木構造物に加わる引張力を担う部材として、長く主役を務める鉄筋とPC鋼材。それに代わる新たな材料「繊維強化プラスチック(FRP)」の実用化が始まっている。炭素、バサルト、アラミドという注目の「3大FRP」の最新動向を追った。

 炭素繊維と樹脂を組み合わせた炭素繊維強化プラスチック(CFRP)。それをより合わせたケーブル材が、米国では既にコンクリート桁の緊張材やスターラップなどに使われているのをご存じだろうか(写真1、2)。

写真1■ 米国ミシガン交通局が管理する州間高速道路75号線でCFRPが桁の緊張材に使われた。桁の高さは1.8m、長さは42m。10本の桁で構成され、1つの桁に60本以上の緊張材が入っている。2017年に完成(写真:Nabil Grace・ローレンス工科大学教授)
写真1■ 米国ミシガン交通局が管理する州間高速道路75号線でCFRPが桁の緊張材に使われた。桁の高さは1.8m、長さは42m。10本の桁で構成され、1つの桁に60本以上の緊張材が入っている。2017年に完成(写真:Nabil Grace・ローレンス工科大学教授)
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写真2■ 炭素繊維とエポキシ樹脂を複合化し、より合わせて成形した。重量は鋼材の5分の1だ(写真:東京製綱インターナショナル)
写真2■ 炭素繊維とエポキシ樹脂を複合化し、より合わせて成形した。重量は鋼材の5分の1だ(写真:東京製綱インターナショナル)
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 2018年12月には米国全州道路交通運輸行政官協会(AASHTO)が、コンクリートの橋桁にCFRPを緊張材として使う設計基準を公表した(図1)。

図1■ CFRPを緊張材に使った橋の設計基準を作る
図1■ CFRPを緊張材に使った橋の設計基準を作る
(資料:AASHTO)
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 「米国の50州が集まるAASHTOの設計基準は、日本の道路橋示方書のようなもの。設計基準のない州は参考にするケースが多く、ここに規定されると非常に影響力が高まる」。東京製綱インターナショナルの山本義明CFCC土木建築事業部長は、こう話す。

 同社は近年、米国で毎年のように橋でのCFRPの採用実績を伸ばしている。ミシガンをはじめ、バージニアやフロリダなど複数の州の湾岸地域や寒冷地で、さびないCFRPのケーブルが重宝されている。

 特にミシガン州はAASHTOに先行して、設計基準を独自に作成するほどの熱の入れようだ。同州の基準では橋桁の緊張材の他、スターラップなどの補強材の設計にも対応している。