JP2002060503A - 鉄筋代替用frpロッド - Google Patents

鉄筋代替用frpロッド

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JP2002060503A
JP2002060503A JP2000245629A JP2000245629A JP2002060503A JP 2002060503 A JP2002060503 A JP 2002060503A JP 2000245629 A JP2000245629 A JP 2000245629A JP 2000245629 A JP2000245629 A JP 2000245629A JP 2002060503 A JP2002060503 A JP 2002060503A
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rod
frp
glass
reinforcing
glass fiber
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JP2000245629A
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Shinji Nishibori
真治 西堀
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/001Alkali-resistant fibres
    • C03C13/002Alkali-resistant fibres containing zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、アルカリ性物質が樹脂中に
浸透しても強度低下を起こさず、鉄筋代替材料として用
いても、PC構造体の機械的強度が低下しにくい安価な
FRPロッドを提供することである。 【構成】 本発明の鉄筋代替用FRPロッドは、補強材
として、ZrO2を14質量%以上含有し、耐アルカリ
性に優れたガラス繊維を用いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐アルカリ性に優
れたガラス繊維を補強材として用いたFRP(繊維強化
プラスチック)ロッドに関し、特にコンクリートの補強
に用いる鉄筋の代替材料として適したFRPロッドに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりプレキャストコンクリート(P
C)構造体には補強の目的で鉄筋が広く使用されてきた
が、そのようなPC構造体は、鉄筋の腐食による機械的
強度の低下や、金属材料である鉄筋による電波障害とい
った問題を有しており、近年の土木材料や建築材料の軽
量化及び高強度化の要求に対し、鉄筋ではその要求を満
足させることができなくなってきた。
【0003】このような状況下において、鉄筋の代替材
料として、熱硬化性樹脂を繊維で強化したFRPロッド
が注目を浴びてきている。FRPロッドは、鉄筋より腐
食に強く、引張強度が高いためPC構造体の機械的強度
を高くでき、比重が小さいため軽量化が図れ、非磁性材
料からなるため電波障害を起こすことが無い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、FRPロッ
ドにおいて使用される繊維としては、炭素繊維、アラミ
ド繊維、ガラス繊維等がある。
【0005】一般に、ガラス繊維としては、安価なEガ
ラス繊維が使用されており、Eガラス繊維は、セメント
成分からのアルカリ性物質が樹脂中に浸透すると、この
アルカリ性物質によって浸食され、FRPロッドの強度
低下を起こすため、このFRPロッドを鉄筋代替材料と
して用いると、PC構造体の機械的強度が低下する虞が
ある。
【0006】本発明の目的は、アルカリ性物質が樹脂中
に浸透しても強度低下を起こさず、鉄筋代替材料として
用いても、PC構造体の機械的強度が低下しにくい安価
なFRPロッドを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄筋代替用FR
Pロッドは、補強材として、ZrO2を14質量%以上
含有し、耐アルカリ性に優れたガラス繊維を用いること
を特徴とする。
【0008】
【作用】本発明の鉄筋代替用FRPロッドは、補強材と
して、ZrO2を14質量%以上含有し、耐アルカリ性
に優れたガラス繊維を用いるため、セメント成分からの
アルカリ性物質が樹脂中に浸透しても、ガラス繊維が浸
食されにくく、ガラス繊維と樹脂との界面で強固な接着
が確保されると共に、ガラス繊維自身の強度低下が小さ
くなり、FRPロッドの強度低下が抑制され、PC構造
体の鉄筋代替材料として用いても長期間に亘ってFRP
ロッドによる補強効果が維持され、PC構造体の機械的
強度が低下しにくい。
【0009】また、本発明の鉄筋代替用FRPロッド
は、炭素繊維やアラミド繊維よりも安価なガラス繊維を
使用するため、製造コストを低く抑えることができる。
【0010】耐アルカリ性に優れるガラス繊維の具体的
な組成は、質量%で、SiO2 54〜65%、ZrO2
14〜25%、Li2O 0〜5%、Na2O 10〜
17%、K2O 0〜8%、RO(ただし、Rは、M
g、Ca、Sr、Ba、Znを表す) 0〜10%、T
iO2 0〜7%、Al2O3 0〜2%であり、より好
ましくは、質量百分率で、SiO2 57〜64%、Z
rO2 18〜24%、Li2O 0.5〜3%、Na2
O 11〜15%、K2O 1〜5%、RO(ただし、
Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表す)2〜8
%、TiO2 0.5〜5%、Al23 0〜1%であ
る。
【0011】このようにガラス繊維の組成を限定した理
由は、次の通りである。
【0012】SiO2は、ガラスの骨格を構成する成分
であり、ガラスの耐アルカリ性を向上させる作用を有す
るが、54%より少ないと、その効果が小さく、一方6
5%より多いと、ガラスの溶融が困難になるため好まし
くない。より好ましい範囲は、57〜64%である。
【0013】ZrO2は、ガラスの耐アルカリ性を向上
させる成分であるが、14%より少ないと、その効果が
小さく、一方、25%より多いと、ガラスの溶融が困難
となるため好ましくない。より好ましい範囲は、18〜
24%である。
【0014】Li2O、Na2O及びK2Oのアルカリ金
属酸化物は、いずれも融剤として作用し、ガラスの溶融
を促進すると共にガラス繊維の紡糸温度(TF)を引き
下げ、紡糸を容易にする成分である。しかしながらLi
2Oは、原料が非常に高価であるため、5%より多くな
ると、製品のコストを押し上げるので好ましくない。ま
たNa2Oが10%より少なくなると、上記効果が小さ
く、一方17%より多くなると、ガラスの失透温度(T
L)が高くなり、紡糸が困難になるため、好ましくな
い。さらにK2Oが8%より多くなると、TLが上昇す
るため好ましくない。なおLi2O、Na2O及びK2
を組み合わせることにより、TLを低下させることが可
能であり、これらの各成分のより好ましい範囲は、Li
2O 0.5〜3%、Na2O 11〜15%、K2
1〜5%である。
【0015】RO(Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Z
nを表す)は、ガラスの耐水性と耐酸性を向上させる成
分であるが、10%より多くなると、TLが上昇するた
め好ましくない。ROのより好ましい範囲は、2〜8%
である。
【0016】TiO2は、耐酸性を向上させると共にT
Lを下げる成分であるが、7%より多くなると、ガラス
の溶融が困難になるため、好ましくない、より好ましい
範囲は、0.5〜5%である。
【0017】Al23が多すぎると、TLが著しく上昇
するため、2%以下、好ましくは1%以下とする。
【0018】ただしB23は、ガラスの溶融を促進する
という利点はあるが、ガラスの耐酸性を低下させる成分
であるため、1%以下に限定され、できれば全く含有し
ないことが好ましい。
【0019】また本発明で用いられる熱硬化性樹脂は特
に限定されないが、成形性や材料コスト等を考慮する
と、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂が適しており、熱硬化性樹脂に対するガラス
繊維の含有率は、10〜80質量%とすることが好まし
い。すなわちガラス繊維含有率が10質量%未満では、
ガラス繊維の補強効果が十分に得られず、一方、80質
量%より多いと、樹脂の含浸性が悪くなり、生産性が低
下するためである。
【0020】本発明の鉄筋代替用FRPロッドを作製す
る方法としては、複数本のガラスロービングを1本に集
束し、それを樹脂槽に導いて樹脂を含浸させた後、円筒
状の型枠に引き込む引抜き成形が、連続生産が可能で生
産性が高く好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明のFRPロッドを実
施例に基づいて詳細に説明する。
【0022】表1は本発明の実施例(試料No.1〜
5)と比較例(試料No.6)を示す。因みに試料N
o.6は、Eガラス繊維の組成を示すものである。
【0023】
【表1】
【0024】各試料は、次のようにして調製した。
【0025】まず表中の各組成を有するガラス長繊維
(直径18μm)を紡糸し、これを2000本集束する
ことによって、番手2500テックスのDWR(ダイレ
クト・ワインディング・ロービング)を作製した。次い
でこのDWRを11本集束し、イソ系ポリエステル樹脂
(日本触媒株式会社製エポラックN−350L)を用い
て引き抜き成形した後、120℃、1時間の熱処理を行
うことによって直径5mmのFRPロッドを作製した。
なおこのFRPロッドのガラス繊維含有率は、60質量
%とした。
【0026】その後、これらのFRPロッドを550m
mの長さに切断し、その両端を木綿糸で結ぶことによ
り、歪みが3%となるようにアーチ型(半円型)に湾曲
させた試料を準備した。そして試料の略中央部分を長さ
100mmに亘って60℃、20質量%の水酸化ナトリ
ウム(NaOH)溶液に浸漬し、試料が破損する(折れ
る)までの時間を測定し、その結果を表1に示した。
【0027】表1からわかるように、Eガラス繊維を使
用した比較例である試料No.6は60℃の水酸化ナト
リウム溶液に浸漬すると、24時間で折れたが、実施例
である試料No.1〜5は200時間浸漬しても折れる
ことがなく、いずれも優れた耐アルカリ性を有してい
た。
【0028】また表2は、表1の試料No.1で用いた
ガラス繊維とNo.6で用いたEガラス繊維をアルカリ
溶液(80℃、10質量%NaOH溶液)に16時間浸
漬した後の引張強度保持率を示したものである。
【0029】
【表2】
【0030】表2から明らかなように実施例No.1の
ガラス繊維は、アルカリ溶液浸漬後の引張強度が、浸漬
前の引張強度の80%を維持していたが、Eガラス繊維
は、浸漬後の引張強度が、浸漬前のわずか1%であり、
著しく低下していた。
【0031】尚、この引張強度保持率は、繊維径13.
5μm、フィラメント数400本からなるガラスストラ
ンドを80℃、10質量%NaOH溶液で16時間処理
する前後の引張強度をJIS R3420に記載された
ガラス糸の引張強度測定方法に基づいて測定することに
より求めたものである。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明の鉄筋代替用FRP
ロッドは、補強材として耐アルカリ性に優れたガラス繊
維を用いているため、アルカリ性物質が樹脂中に浸透し
ても強度の低下が少なく、アルカリ性物質に接触する用
途に適用でき、特にPC構造体において好適である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B29K 309:08 B29L 31:06 B29L 31:06 C08L 67:06 C08L 67:06 B29C 67/14 X Fターム(参考) 2E164 AA05 BA06 4F072 AA01 AA04 AA05 AB09 AB17 AB22 AD23 AD38 AF02 AG02 AG13 AH21 AK17 AL17 4F205 AA36 AA39 AA41 AB16 AD04 AD16 AG14 AH43 AH46 HA06 HA24 HA33 HA35 HB01 HB11 HC16 4G062 AA05 BB01 DA06 DB01 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DE02 DE03 DF01 EA01 EA02 EA03 EB04 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE01 EE02 EE03 EF01 EF02 EF03 EG01 EG02 EG03 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FC04 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 MM16 NN34

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 補強材として、ZrO2を14質量%以
    上含有し、耐アルカリ性に優れたガラス繊維を用いるこ
    とを特徴とする鉄筋代替用FRPロッド。
  2. 【請求項2】 ガラス繊維が、質量百分率で、SiO2
    54〜65%、ZrO2 14〜25%、Li2O 0
    〜5%、Na2O 10〜17%、K2O 0〜8%、R
    O(ただし、Rは、Mg、Ca、Sr、Ba、Znを表
    す) 0〜10%、TiO2 0〜7%、Al2O3 0
    〜2%を含有し、耐アルカリ性及び耐酸性に優れている
    ことを特徴とする請求項1記載の鉄筋代替用FRPロッ
    ド。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111433166A (zh) * 2017-12-05 2020-07-17 日本电气硝子株式会社 玻璃纤维及其制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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