JP2001322845A - コンクリート補強用線材 - Google Patents

コンクリート補強用線材

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JP2001322845A
JP2001322845A JP2000136152A JP2000136152A JP2001322845A JP 2001322845 A JP2001322845 A JP 2001322845A JP 2000136152 A JP2000136152 A JP 2000136152A JP 2000136152 A JP2000136152 A JP 2000136152A JP 2001322845 A JP2001322845 A JP 2001322845A
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fiber
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Yukihiro Nomura
幸弘 野村
Takuya Konishi
拓也 小西
Yasuo Ota
康雄 大田
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04Macromolecular compounds
    • C04B16/06Macromolecular compounds fibrous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00198Characterisation or quantities of the compositions or their ingredients expressed as mathematical formulae or equations

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い強度とクラックの伝播防止性を兼ね備えた
コンクリート補強用線材を提供すること。 【解決手段】高強力高弾性率繊維を強化材とし合成樹脂
をマトリックスとする一方向繊維強化線材からなる線材
の中心軸の軌跡C(t)が3次元空間で下式を満足する
コンクリート補強用線材。 C(t)=[At, Bcost, Bsint] A、Bは定数 t=2πのときAt=L、0.4D≦B≦0.6D、5D≦L≦100D L:1周期長さ、D:線材の直径

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は各種建造物に使用さ
れるモルタルあるいはコンクリートの強化を目的とする
ものであり、より詳しくはモルタルあるいはコンクリー
トに強度の向上とクラック進展の防止などの目的で混合
する補強用線材に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来より繊維を用いたコンクリートの補強
は数々の検討がなされてきた。最近特に強度の向上とク
ラック進展の防止を目的としガラス繊維、ポリプロピレ
ン繊維、ポリビニルアルコール、炭素繊維などを切断し
た短繊維をモルタルあるいはコンクリートに混入する方
法の強度の向上とクラック進展の防止に効果があること
が評価されている。しかしながらこれらの繊維は繊維の
径が細く柔軟なためモルタルあるいはコンクリートに混
入する際に繊維だけが固まるファイバーボールが発生し
やすく施工しにくいという問題が発生し広く普及するま
でに至っていない。この問題を解決するために鋼線や上
記繊維を束ねてロッド状にした一方向強化線材などで補
強する試みもなされて施工性の向上は大きく改善されて
いるが、鋼線の場合腐食の問題があり、また一方向強化
線材の場合引抜け抵抗力が不足するため単繊維を混入す
る場合に比べ十分な補強効果を得ることができないとい
う問題点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはかかる問
題点を解決すべく、高い強度とクラックの伝播防止性を
兼ね備えたコンクリート補強用線材を提供することを目
的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、線材の中
心軸の軌跡C(t)が3次元空間で下式を満足すること
を特徴とするコンクリート補強用線材である。 C(t)=[At, Bcost, Bsint] A、Bは定数 t=2πのときAt=L、L:1周期長さ 式C(t)は一般に螺旋と呼ばれるものである。本発明
はこの螺旋が引き延されようとする際の締付け力を利用
する物である。従って、本発明では螺旋の振幅Bの大き
さが線材の直径Dの0.4倍乃至0.6倍であることが
重要である。振幅Bが線材の直径Dの0.5倍のときに
線材は螺旋の中心軸に内接することになる。この振幅B
が線材の直径Dの0.4倍以下の場合は立体感が低下し
十分な締付け力が発揮できなくなるために引抜き抵抗値
が低下する。逆に0.6倍以上の場合はバネの効果が現
れ延びやすくなるため、線材の強度、弾性率が発現する
前にコンクリートの破壊が進展してしまうため好ましく
ない。
【0005】また、螺旋に周期は線材の直径の3倍乃至
100倍が好ましい。5倍以下では繊維の強化軸が傾き
すぎるため、線材の強度、弾性率が発現しなくなる問題
が発生し、逆に100倍以下では立体感が低下し十分締
付け力が発揮できなくなるために引抜き抵抗値が低下す
るため好ましくない。
【0006】本発明で用いる線材は適度な強度、弾性率
を保有する物であれば鋼線、樹脂線材など特に種類を限
定しないが、好ましくは高強度高弾性率繊維を強化材と
して、合成樹脂をマトリックスとした一方向強化線材を
用いると目的とする補強効果を実現しやすくなる。一方
向強化線材は多数の繊維を樹脂で固着した形態のため剛
直となり混合のさいにファイバーボールになる事はなく
優れた分散性を実現できる。
【0007】ここで使用する高強度高弾性率繊維は少な
くとも引張強度が15cN/dtex以上、より好まし
くは25cN/dtex以上であることが望ましい。コ
ンクリートは圧縮強度に比べ引張強度が非常に低いため
引張強度を改善するために強度が低い繊維では補強効果
を得る事ができない。一方、クラックの進展防止に関し
ていえば変形抵抗性、即ち弾性係数が必要であるため線
材の弾性率も重要である。したがって、本発明で使用す
る強化繊維は少なくとも引張弾性率が400cN/dt
ex以上、より好ましくは600cN/dtex以上で
あることが望ましい。
【0008】本発明で使用される高強度高弾性率繊維は
有機系高強度繊維を用いる事が好ましい。強度、弾性率
でいえば炭素繊維、無機繊維なども本発明に適した性能
を保有しているが靭性が劣るため、コンクリートとの混
合の際に繊維の破断などが発生し易い問題がある。した
がって、靭性の高い有機系高強度繊維を用いる方が本発
明の目的に適している。本発明で使用する有機系高強度
高弾性率繊維の例としては高強度ポリエチレン繊維、高
強度ポリビニールアルコール繊維、アラミド繊維、ポリ
アリレート繊維、ポリベンズアゾール繊維などが挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。
【0009】また、マトリックスに用いられる合成樹脂
は一般に一方向繊維強化線材に使用される樹脂であれば
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など樹脂の種類に限定され
ない。しかしながら、コンクリートへの混合時に受ける
ダメージを軽減させるためには靭性の高い熱可塑性樹脂
を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂の種類について
もポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイ
ロン、ポリオキシメチレンなど強化繊維との相性、線材
製造条件などによってどのような選択をしてもよいが、
コンクリートに付着性や耐アルカリ性などを兼ね備える
エチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂が特に好まし
い。
【0010】本発明で使用する一方向強化線材の長径は
0.3mm以上5mm以下であることが好ましい。0.
3mm以下の場合、剛性が不足しコンクリートとの混合
中に折れ曲がりなどが発生しやすく補強効果を得にくく
なる。また5mm以上の場合、同じ体積分率の混合でも
線材の存在数が低下するため補強効果が低くなる。本発
明で使用する一方向強化線材の断面形状は円、楕円、三
角、四角、長方形、多角形などどのような形態であって
も良いが、均質性、強度の発現の観点から円または楕円
である事が好ましい。本発明で使用する一方向強化線材
の長さは10mm乃至100mmであることが好まし
い。10mm以下の場合、十分なアンカー効果を得る事
が出来ず引抜け抵抗が低くなる。逆に100mm以上の
場合、コンクリートと混合する際に線材の湾曲や絡み合
いなどが発生しやすく、また、同じ体積分率の混合でも
線材の存在数が低下するため補強効果が低くなる。
【0011】本発明によりコンクリートとの混合に優
れ、優れた補強効果を示すコンクリート補強用線材を提
供することができる。
【0012】
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明を具体的に説
明する。 (試験方法)財団法人日本コンクリート工学協会規定の
繊維の付着試験方法(JCI−SF8)に準拠して試験
を行った。線材の埋込み長さは片側15mmとした。
【0013】(実施例1)引張強度37cN/dtex、引張弾
性率1720cN/dtexのポリベンズオキサゾール繊維(東洋
紡績株式会社製ザイロンHM)を強化繊維とし、エチレ
ン・ビニルアルコール共重合体樹脂(クラレ株式会社製
エバールEP-G110)をマトリックス樹脂とした繊維体積
含有率が50%、直径1.0mmの円断面の線材を軌跡
C(t)がB=0.45mm、周期Lが20mmとなる
ように螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに切
断して付着試験用の試料を作成した。
【0014】(実施例2)実施例1で使用した線材を軌
跡C(t)がB=0.55mm、周期Lが20mmとな
るように螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに
切断して付着試験用の試料を作成した。
【0015】(実施例3)実施例1で用いたものと同じ
ポリベンズオキサゾール繊維を強化繊維としポリプロピ
レン樹脂(グランドポリマー株式会社製J139)をマ
トリックス樹脂とした繊維体積含有率が50%、直径
1.0mmの円断面の線材を軌跡C(t)がB=0.5
0mm、周期Lが20mmとなるように螺旋状に加工し
た。この線材を長さ30mmに切断して付着試験用の試
料を作成した。
【0016】(実施例4)直径0.6mmの鋼線を軌跡
C(t)がB=0.60mm、周期Lが20mmとなる
ように螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに切
断して付着試験用の試料を作成した。
【0017】(実施例5)実施例1で用いたものと同じ
ポリベンズオキサゾール繊維を強化繊維とし、エチレン
・ビニルアルコール共重合体樹脂(クラレ株式会社製エ
バールEP-G110)をマトリックス樹脂とした繊維体積含
有率が50%、直径3.0mmの円断面の線材を軌跡C
(t)がB=1.7mm、周期Lが20mmとなるよう
に螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに切断し
て付着試験用の試料を作成した。
【0018】(実施例6)引張強度27cN/dtex、引張弾
性率900cN/dtexの高強度ポリエチレン繊維(日本ダイニ
ーマ株式会社製ダイニーマSK60)を強化繊維とし、
ポリエチレン樹脂(東ソー株式会社製ニポロン−LM3
0)をマトリックス樹脂とした繊維体積含有率が50
%、直径1.0mmの円断面の線材を軌跡C(t)がB
=0.45mm、周期Lが20mmとなるように螺旋状
に加工した。この線材を長さ30mmに切断して付着試
験用の試料を作成した。
【0019】(実施例7)引張強度20cN/dtex、引張弾
性率850cN/dtexのポリパラフェニレンテレフタルアミド
繊維(日本アラミド株式会社製トワロンHM)を強化繊
維とし、エチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂(ク
ラレ株式会社製エバールEP-G110)をマトリックス樹脂
とした繊維体積含有率が50%、直径1.0mmの円断
面の線材を軌跡C(t)がB=0.45mm、周期Lが
20mmとなるように螺旋状に加工した。この線材を長
さ30mmに切断して付着試験用の試料を作成した。
【0020】(比較例1)市販の波形鋼繊維(日鉄建材
工業株式会社製スティーバー0.5mm×0.5mm、
長さ30mm)を用いて付着試験用の試料を作成した。
【0021】(比較例2)実施例1で使用した線材を長
さ30mmに切断して付着試験用の試料を作成した。
【0022】(比較例3)実施例1で使用した線材を軌
跡C(t)がB=0.2mm、周期Lが20mmとなる
ように螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに切
断して付着試験用の試料を作成した。
【0023】(比較例4)実施例1で使用した線材を軌
跡C(t)がB=0.5mm、周期Lが200mmとな
るように螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに
切断して付着試験用の試料を作成した。
【0024】(比較例5)実施例1で使用した線材を軌
跡C(t)がB=5.0mm、周期Lが20mmとなる
ように螺旋状に加工した。この線材を長さ30mmに切
断して付着試験用の試料を作成した。繊維の付着試験の
結果を表1に一覧する。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明により、高い強度とクラックの伝
播防止性を兼ね備えたコンクリート補強用線材が実現で
きるため、構造物の耐震性の向上だけでなく、高強度化
によるコンクリートの薄肉化によりコンクリートの自重
による負荷が低減し、さらに使用材料も減少できるので
施工コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】軌跡c(t)を示した図。
【図2】本発明に係る線材の形状の一例を示した図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // E04C 5/07 E04C 5/07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線材の中心軸の軌跡C(t)が3次元空間
    で下式を満足することを特徴とするコンクリート補強用
    線材。 式 C(t)=[At, Bcost, Bsint] A、Bは定数 t=2πのときAt=L、0.4D≦B≦0.6D、5D≦L≦100D L:1周期長さ、D:線材の直径
  2. 【請求項2】線材が強度が15cN/dtex以上、弾性率が400
    cN/dtex以上の高強力高弾性率繊維を強化材とし合成樹
    脂をマトリックスとする一方向繊維強化線材からなるこ
    とを特徴とする請求項1記載のコンクリート補強用線
    材。
  3. 【請求項3】高強力高弾性率繊維が高強度ポリエチレン
    繊維、高強度ポリビニールアルコール繊維、アラミド繊
    維、ポリアリレート繊維、ポリベンズアゾール繊維など
    有機系繊維であることを特徴とする請求項2記載のコン
    クリート補強用線材。
  4. 【請求項4】合成樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴
    とする請求項2記載のコンクリート補強用線材。
  5. 【請求項5】合成樹脂がエチレン・ビニルアルコール共
    重合体であることを特徴とする請求項2又は4記載のコ
    ンクリート補強用線材。
  6. 【請求項6】一方向強化線材の長径が0.3mm以上5
    mm以下であることを特徴とする請求項2記載のコンク
    リート補強用線材。
  7. 【請求項7】一方向強化線材の断面形状が円またはだ円
    であることを特徴とする請求項2又は6記載のコンクリ
    ート補強用線材。
  8. 【請求項8】一方向強化線材の長さが10mm乃至10
    0mmであることを特徴とする請求項2、6又は7のい
    ずれかに記載のコンクリート補強用線材。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008137823A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Taiheiyo Cement Corp セメント質硬化体補強用金属繊維およびセメント質硬化体
JP2014224045A (ja) * 2010-05-18 2014-12-04 大成建設株式会社 高強度コンクリートおよびコンクリート部材の製造方法

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