JP2007131464A - コンクリートの補強用材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】長期的にわたり機械的特性の優れたコンクリート等の補強用材料を提供すること。
【解決手段】繊維に熱可塑性樹脂、及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物の長さが４mm以上であり、且つ不揮発性の油が付着されている。
【選択図】なし
【解決手段】繊維に熱可塑性樹脂、及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物の長さが４mm以上であり、且つ不揮発性の油が付着されている。
【選択図】なし
Description
本発明は、本発明は、コンクリート等の補強用材料に関するものであり、さらに詳しくは、コンクリートやモルタル材料等に使用することによりその曲げ強度などの機械的特性を向上させ得るコンクリート等の補強用材料に関するものである。
従来からモルタルやコンクリート材料の曲げ強度、耐衝撃強度等の機械的特性を向上させるために、アスベスト、ガラス繊維、スチール繊維、及び、炭素繊維等の無機繊維が用いられてきた。その中でアスベストは、古くから使用されてきたが、発ガン性の問題等から現在は使用が規制されるようになってきた。また、ガラス繊維は、耐アルカリ性のものでも、セメント中のアルカリにより劣化し、長期的に補強効果を維持することが困難であるため、大量使用には至っていない。スチール繊維は、コンクリート中で腐食が生じ、これによってコンクリート材料にひび割れが生じるという問題がある。また、スチール繊維に防錆処理を施しても長期的には腐食に耐えられず、しかも防錆処理にコストがかかり有用ではない。炭素繊維は、セメント中に分散させるための混練処理中に折れて短くなり、必要な長さが維持できないので期待通りの補強効果が得られなくなるという問題を有している。
また、繊維を樹脂で収束させたものをカットしたものも用いられている。例えば、特開平７−１３９０９３号公報、特開２００１−３２８８５３号公報には、樹脂含浸繊維複合体、或いはそれからなる補強筋が開示されている。
しかし、これらの樹脂含浸繊維複合体は、繊維束を樹脂で被覆した際に繊維間に空隙を残しており、それによって柔軟性、耐折れ性が得られるものの、未硬化時のコンクリートなどの水硬性材料に混ぜた際に、繊維間に空隙が毛細管現象によって水を吸うことで流動性が低下したり、配合が変化したりする問題点があった。
しかし、これらの樹脂含浸繊維複合体は、繊維束を樹脂で被覆した際に繊維間に空隙を残しており、それによって柔軟性、耐折れ性が得られるものの、未硬化時のコンクリートなどの水硬性材料に混ぜた際に、繊維間に空隙が毛細管現象によって水を吸うことで流動性が低下したり、配合が変化したりする問題点があった。
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、長期的にわたり機械的特性の優れたコンクリート等の補強用材料を提供するものである。
本発明者らは、前記課題を解決する為に鋭意検討した結果、次のような補強材料によって本発明の課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明によれば、繊維に熱可塑性樹脂、及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物の長さが４mm以上であり、且つ不揮発性の油が付着されていることを特徴とするコンクリートの補強用材料が提供される。
すなわち、本発明によれば、繊維に熱可塑性樹脂、及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物の長さが４mm以上であり、且つ不揮発性の油が付着されていることを特徴とするコンクリートの補強用材料が提供される。
本発明によれば、長期的にわたり機械的特性の優れたコンクリート等の補強用材料を得ることができ、補強用材料として好適に使用できる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のコンクリート等の補強用材料とは、砂等の骨材とセメントとを混練して作成されるコンクリートや主としてセメントにより作成され小さな骨材を含むか若しくは骨材を含まないモルタル等の補強用に使用することが出来る材料を意味する。
本発明のコンクリート等の補強用材料とは、砂等の骨材とセメントとを混練して作成されるコンクリートや主としてセメントにより作成され小さな骨材を含むか若しくは骨材を含まないモルタル等の補強用に使用することが出来る材料を意味する。
本発明のコンクリート等の補強用材料は繊維を樹脂で収束せしめた繊維収束物からなり、下記に示す繊維基材を用いて形成される。該基材は不揮発性油が付着されている。不揮発性油は該当繊維収束物の製造段階でどのように付与されても良いが、スフレーや浸漬や塗布など一股的な方法で可能である。不揮発性油が付着していることで、該当繊維収束物カット端部にできる孔を塞いで該当繊維収束物を構成する単繊維間の隙間に毛細管現象で水が浸入するのを防ぐことができる。
これによって、水を添加して混ぜて硬化させるコンクリートやモルタルなどに添加した場合に水の配合量を実質的に減少させることが抑えられる。また、該当繊維収束物へのこのような不揮発性の油の付与がなされていないと、繊維添加によって施工時に未硬化のコンクリートの流動性の低下現象起こる場合もある。
上記の不揮発性油とは、鉱物油類、動植物性油脂類、シリコーン油類など、一般的な人間が活動する空間の条件で長期にわたり空気中に一散することがないものを指し、単成分でも複数成分でも良い。実用上は一般的に安価で入手も容易な繊維用の紡績用油剤や製織用油剤や仕上げ用の油剤などを好適に用いることができる。
また、当該の繊維の樹脂収束物は、その長さが４mm以上であるものが好ましく例示され、さらに好ましくは、１０mm以上であり、特に骨材を混入させたコンクリート用には、２０mm以上のものが最適に例示される。該樹脂被覆体の長さが４mm未満では、モルタル、又は、コンクリート材料中において引抜き抵抗値を充分に大きくすることができず、また、モルタル、又は、コンクリート材料中に使用される砂等の骨材の大きさや発泡コンクリート中に形成される気泡の大きさからみて補強材として機能しない恐れがあり好ましくない。
また、コンクリートパネル等において、該パネルの縦方向、若しくは、横方向に沿って埋め込まれる補強用材料として使用する場合には、該パネルの縦方向長さ若しくは横方向長さと同じ長さの樹脂被覆体として用いることも出来る。また、該樹脂被覆体をモルタルやコンクリート中に均一に混練・分散するためには、該樹脂被覆体は適当な長さに切断して使用されるが、この場合の長さは８０mm以下のものが好ましく使用され実用的である。
また、当該の繊維の樹脂収束物の長さ方向と直交する断面は、通常の円型形状や、長方形、偏平形状、その他異型断面形状のものも使用し得るが、円型形状若しくは円型形状に近い形状のものが取り扱い上は好ましい。
また、当該の繊維の樹脂収束物の長さ方向と直交する断面は、通常の円型形状や、長方形、偏平形状、その他異型断面形状のものも使用し得るが、円型形状若しくは円型形状に近い形状のものが取り扱い上は好ましい。
次に、該繊維収束物に使用する繊維基材としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、スチール繊維等の無機繊維、及び、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリメチルペンテン繊維、ポリアリレート繊維、PBO繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、セルロース繊維、パルプ繊維等の有機繊維を任意に使用することが出来る。１種のみ使用することも複数種を併用することも可能である。
上記の繊維のうち、アラミド繊維は、高い引張強度と耐薬品性を有し、且つ、軽量であるため、近年セメント薄板等の補強用材料として用いられるようになってきた。すなわち、セメント材料にアラミド短繊維を添加し、ルーダーを用いて混練し、これを押出成形することにより得られる薄板は、曲げ強度、耐衝撃強度が著しく向上して薄板をより薄くすることが可能となる。
さらに、アラミド繊維の中でもパラ型アラミド繊維が好ましく例示される。パラ型アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタラミドや共重合体であるコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維等をあげることが出来る。特に、コポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維を基材として用いた場合には、優れた引抜き特性を有するために他の繊維に比べ特に補強効果が優れているだけでなく、耐アルカリ性にも優れているため、長期にわたって高性能を保持することが出来る。
さらに、この繊維は、耐アルカリ性にも優れていることから、温度２００℃程度のオートクレーブ養生にも耐えられる。
さらに、この繊維は、耐アルカリ性にも優れていることから、温度２００℃程度のオートクレーブ養生にも耐えられる。
次に、本発明のコンクリート等の補強用材料に使用する樹脂は、耐アルカリ性の熱可塑性樹脂、及び/又は、熱硬化性樹脂であれば特に制限なく使用されるが、好ましくは、エポキシ系樹脂、ビニールエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、ホルムアルデヒド系樹脂、フルオロ重合体系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用され、中でも、エポキシ系樹脂やビニールエステル系樹脂が特に好ましく使用される。これらの樹脂は、浸漬法やスプレー法により前記の基材となる繊維表面に付与し、乾燥及び必要により熱処理することにより樹脂被覆体とすることが出来る。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例で用いた試験片の作成方法、及びその評価方法は下記の通りである。
（１）繊維、樹脂および空気の体積比率
繊維の樹脂収束物の断面の電子顕微鏡写真を１０枚撮り、繊維、樹脂および空気の面積を測定してそれぞれの体積比率を計算し、１０枚の平均値をその繊維の樹脂収束物の繊維・樹脂および空気の体積比率とした。なお、繊維、樹脂および空気の体積比の調節は含浸する樹脂溶液の濃度と空気を吹き込む量やニップローラーのニップ圧の調整により実施した。
繊維の樹脂収束物の断面の電子顕微鏡写真を１０枚撮り、繊維、樹脂および空気の面積を測定してそれぞれの体積比率を計算し、１０枚の平均値をその繊維の樹脂収束物の繊維・樹脂および空気の体積比率とした。なお、繊維、樹脂および空気の体積比の調節は含浸する樹脂溶液の濃度と空気を吹き込む量やニップローラーのニップ圧の調整により実施した。
（２）吸水率
１リットルの水中に当該の繊維の樹脂収束物を約１０ｇ秤量（これをＡとする）した後投入し、１時間静置して取り出し、吸水性のある紙や布で繊維の樹脂収束物の表面付着水を十分に除いた重量を秤量（これをＢとする）して、（Ｂ−Ａ）／Ａにより吸水率を算出する。
該吸水率が２０%以下である場合を合格（○）と評価し、２０％を超える場合を不合格（×）と評価する。特に５%以下の場合を合格の中でも良好(◎)と評価する。
１リットルの水中に当該の繊維の樹脂収束物を約１０ｇ秤量（これをＡとする）した後投入し、１時間静置して取り出し、吸水性のある紙や布で繊維の樹脂収束物の表面付着水を十分に除いた重量を秤量（これをＢとする）して、（Ｂ−Ａ）／Ａにより吸水率を算出する。
該吸水率が２０%以下である場合を合格（○）と評価し、２０％を超える場合を不合格（×）と評価する。特に５%以下の場合を合格の中でも良好(◎)と評価する。
（３）曲げ強度
コンクリート曲げ強度容量１０トン用引張圧縮試験機(Universa１ TestingInstrument Mode１ UTM 10ton、東洋ボールドウィン社製)を用いて、試験片（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ）の３点曲げ法にて行い、支点から距離１０ｃｍの点を２ｍｍ／分で圧縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。なお、該試験片は、早強ポルトランドセメント１１７４ｇ、試験に供する補強用材料５．９ｇ、水４９３ｇをモルタルミキサー中に投入した後、粘剤としてメチルセルロース１１．７ｇを加えて、４００ｒｐｍの条件で７分間混練を行った後、型枠（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ）に流し込み、該セメンと複合材料を室温にて３０日間養生を行い試験片とする。
コンクリート曲げ強度容量１０トン用引張圧縮試験機(Universa１ TestingInstrument Mode１ UTM 10ton、東洋ボールドウィン社製)を用いて、試験片（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ）の３点曲げ法にて行い、支点から距離１０ｃｍの点を２ｍｍ／分で圧縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。なお、該試験片は、早強ポルトランドセメント１１７４ｇ、試験に供する補強用材料５．９ｇ、水４９３ｇをモルタルミキサー中に投入した後、粘剤としてメチルセルロース１１．７ｇを加えて、４００ｒｐｍの条件で７分間混練を行った後、型枠（４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ）に流し込み、該セメンと複合材料を室温にて３０日間養生を行い試験片とする。
[実施例１]
繊維の樹脂収束物の基材として、アラミド繊維であるコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維（帝人(株)製、「テクノーラ」、１６６７dｔｅｘ、単繊維の本数１０００本、単繊維１本の直径１２ミクロン)を用い、ビニールエステル樹脂中に浸漬して、温度１７０℃で乾燥させた。そして長さ３０mmでギロチンカッターにてカットした。
次に、ヤシ油を処理前の繊維の樹脂収束物の重量に対して０．１重量％付与した。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
繊維の樹脂収束物の基材として、アラミド繊維であるコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維（帝人(株)製、「テクノーラ」、１６６７dｔｅｘ、単繊維の本数１０００本、単繊維１本の直径１２ミクロン)を用い、ビニールエステル樹脂中に浸漬して、温度１７０℃で乾燥させた。そして長さ３０mmでギロチンカッターにてカットした。
次に、ヤシ油を処理前の繊維の樹脂収束物の重量に対して０．１重量％付与した。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
尚、不揮発性の油の付与は、該当繊維収束物が一定の長さにカットされた状態でステンレス網の容器に入れて不揮発性の油を含む液体が入っている浴中に数秒問浸漬したあと樹脂製のバットに移して１０５℃で５分間乾燥させることでおこなった、浸漬する際は必要に応じて熱したり溶媒で希釈したりし、乾燥前に必要に応じて遠心分離機にかけたり吸液製の紙や布で余分な液体をふき取ったりした。
[比較例１]
実施例１において、ヤシ油を付与する工程を省く以外、実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
実施例１において、ヤシ油を付与する工程を省く以外、実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
[実施例２〜９、比較例２]
実施例１において、カットする長さ、ヤシ油の付着量、ヤシ油をシリコーン油に変更する以外は実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
実施例１において、カットする長さ、ヤシ油の付着量、ヤシ油をシリコーン油に変更する以外は実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
[実施例１０]
実施例１において、繊維の樹脂収束物の基材としてポリビニルアルコール系繊維であるビニロン繊維（３３００ｄｔｅｘ、単繊維の本数１０００本、単繊維１本の直径１８ミクロン）を用いた以外、実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
実施例１において、繊維の樹脂収束物の基材としてポリビニルアルコール系繊維であるビニロン繊維（３３００ｄｔｅｘ、単繊維の本数１０００本、単繊維１本の直径１８ミクロン）を用いた以外、実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
[実施例１１]
実施例１において、繊維の樹脂収束物の基材としてポリオレフィン系繊維であるポリプロピレン繊維（１６７０ｄｔｅｘ、単繊維の本数５００本、単繊維１本の直径２２ミクロン）を用いた以外、実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
実施例１において、繊維の樹脂収束物の基材としてポリオレフィン系繊維であるポリプロピレン繊維（１６７０ｄｔｅｘ、単繊維の本数５００本、単繊維１本の直径２２ミクロン）を用いた以外、実施例１と同様の操作をした。このときの繊維の樹脂収束物の繊維、樹脂および空気の体積比率、不揮発油の成分およびその付着量、吸水率およびその評価、そして曲げ強度を表１に示す。
本発明によれば、長期的にわたり機械的特性の優れたコンクリート等の補強用材料を得ることができ、補強用材料として好適に使用できる。
Claims (15)
- 繊維に熱可塑性樹脂、及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物の長さが４ｍｍ以上であり、且つ不揮発性の油が付着されていることを特徴とするコンクリートの補強用材料。
- 不揮発性の油が鉱物油類、動植物性油脂類、シリコーン油類からなる群から選ばれた少なくとも１種の油を含む請求項１記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維収束物の長さが４〜８０mmである請求項１又は２記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、アラミド繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、ポリビニルアルコール系繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、脂肪族ポリアミド系繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、脂肪族ポリオレフィン系繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- ポリオレフィン系繊維が、ポリエチレン系繊維である請求項７記載のコンクリートの補強用材料。
- ポリオレフィン系繊維が、ポリプロピレン系繊維である請求項７記載のコンクリートの補強用材料。
- ポリオレフィン系繊維が、ポリメチルペンテン系繊維である請求項７記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、芳香族ポリエステル系繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、脂肪族ポリエステル系繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（PBO）系繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、ガラス繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
- 繊維が、炭素繊維である請求項１、２又は３記載のコンクリートの補強用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005323360A JP2007131464A (ja) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | コンクリートの補強用材料 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007131464A true JP2007131464A (ja) | 2007-05-31 |
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ID=38153429
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007131464A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11535979B2 (en) | 2015-01-19 | 2022-12-27 | Teijin Limited | Fiber material for cement reinforcement |
-
2005
- 2005-11-08 JP JP2005323360A patent/JP2007131464A/ja active Pending
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| US11535979B2 (en) | 2015-01-19 | 2022-12-27 | Teijin Limited | Fiber material for cement reinforcement |
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