JP2008208487A

JP2008208487A - 構造物の補強材

Info

Publication number: JP2008208487A
Application number: JP2007046507A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yanai; 孝谷内; Shinichi Okajima; 真一岡嶋; Kiyoshi Miyaji; 清宮地
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】構造物の部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続するとともに、角部分や、不陸部分等に対する施工上の配慮や、アルカリを析出する部材への施工上の配慮も大きく改善された補強材を提供する。
【解決手段】構造物の部材を補強する補強材において、該構造物の部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続する補強材であって、この補強材を構成する糸が、繰り返し単位の９５モル％以上が下記式（１）で示されるポリケトンで構成される繊維のフィラメント糸であることを特徴とする構造物の補強材。
【化１】

【選択図】なし

Description

本発明は、構造物の部材を補強する補強材において、前記部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続する補強材に関する。

特許文献１には、構造物の部材を補強する補強材において、該部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続する高延性（破断歪が大きい）かつ高屈曲性（容易に大きな曲げ変形及びせん断変形を生じる高柔性かつ破壊しない）の補強材、具体的にはポリエステル繊維の織物を補強材とすることが開示されている。
かかる補強材を用いると、第一に、従前の鉄筋、鉄板、炭素繊維やアラミド繊維等による補強材では、部材が大きな歪を生じようとした場合に、これに追随できず、部材の破壊や補強材の局部的破断等が生じる問題が大きく改善される。第二に、従前の補強材では、部材の角部分や、不陸部分等での破損回避のため施工上の配慮、具体的には部材の面取り、不陸調整、が必要であるが、かかる補強材を用いると高屈曲性のためかかる配慮が不要であることが開示されている。
しかしながら、補強材として具体的に記載されているポリエステル繊維の織物は、耐アルカリ性に乏しく、アルカリを析出するコンクリート等の部材では、アルカリの析出を防止する効果のある樹脂を用いる必要があり、かかる施工上の配慮に対する改善が要求されている。

国際公開第０３／２７４１７号パンフレット

本発明は、かかる要求に応えた構造物の部材を補強するための補強材に関する。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、（１）構造物の部材を補強する補強材において、該構造物の部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続する補強材であって、この補強材を構成する糸が、繰り返し単位の９５モル％以上が、下記式（１）で示されるポリケトンで構成される繊維（以下、ポリケトン繊維という）のフィラメント糸であることを特徴とする構造物の補強材、である。

本発明は、構造物の部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続するとともに、角部分や、不陸部分等に対する施工上の配慮や、アルカリを析出する部材への施工上の配慮も大きく改善された補強材を提供するものである。

本発明について以下に具体的に説明する。
本発明のポリケトン繊維を構成するポリケトンは、繰り返し単位の９５モル％以上、好ましくは９８モル％以上、特に９９．６モル％以上が、上記式（１）で示されるものであり、５モル％未満の範囲で、上記式（１）以外の繰り返し単位、例えば、下記式（２）に示すもの等を含有していても良い。

但し式中、Ｒは、エチレン以外の炭素数１〜３０の有機基であり、例えば、プロピレン、ブチレン、１−フェニルエチレン等の基であり、Ｒの水素原子の一部または全部が、ハロゲン基、エステル基、アミド基、水酸基、エーテル基で置換されていてもよい。もちろん、Ｒは二種以上であってもよく、例えば、プロピレン基と１−フェニルエチレン基が混在していてもよい。

ポリケトンの固有粘度［η］は、好ましくは１ｄｌ／ｇ以上、より好ましくは２ｄｌ／ｇ以上、特に好ましくは４ｄｌ／ｇ以上であり、好ましくは２０ｄｌ／ｇ以下、より好ましくは１５ｄｌ／ｇ以下、特に好ましくは１０ｄｌ／ｇ以下である。
尚、固有粘度［η］は次の定義式に基づいて求められる値である。

式中のｔ及びＴは、それぞれヘキサフルオロイソプロパノール（セントラル硝子（株）製）及び該ヘキサフルオロイソプロパノールに溶解したポリケトンの希釈溶液の２５℃での粘度管の流過時間である。Ｃは、上記希釈溶液の濃度であり、ヘキサフルオロイソプロパノール１００ｍｌ中のポリケトンの質量（ｇ）である。

ポリケトンには必要に応じて、酸化防止剤、ラジカル抑制剤、他のポリマー、艶消し剤、紫外線吸収剤、難燃剤、金属石鹸等の添加剤を含有させてもよい。
ポリケトン繊維は耐アルカリ性に優れているため、アルカリを析出するコンクリート等の部材においても、アルカリの析出を防止する効果のある樹脂を用いる必要が無く、施工上の配慮が大きく改善されるものである。
次に、ポリケトン繊維の好ましい特性としては、引張強度は５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に好ましくは１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、引張伸度は３％以上、より好ましくは３．５％以上、特に好ましくは４％以上であり、８％以下、より好ましくは７％以下、特に好ましくは６％以下であり、引張弾性率は１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に好ましくは３００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、１０００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。

ポリケトン繊維の形態は、フィラメント糸であり、長さ方向に均一なものや太細のあるものでもよく、繊維の断面形状は、丸型、三角、Ｌ型、Ｔ型、Ｙ型、Ｗ型、八葉型、扁平（扁平度１．３〜４程度のもので、Ｗ型、Ｉ型、ブーメラン型、波型、串団子型、まゆ型、直方体型等がある）、ドッグボーン型等の多角形型、多葉型、中空型や不定形なものでもよい。
ポリケトン繊維の糸条形態としては、マルチフィラメント糸、モノフィラメント糸であり、本発明の目的達成上、マルチフィラメント糸であることがが好ましい。
好ましい単糸繊度は、マルチフィラメント糸の場合は０．０１〜１０ｄｔｅｘ、より好ましくは０．１〜１０ｄｔｅｘ、特に好ましくは０．５〜５ｄｔｅｘの範囲であり、モノフィラメント糸の場合は１０〜１０００００ｄｔｅｘの範囲である。又、好ましい総繊度は１０〜１０００００ｄｔｅｘ、より好ましくは３０〜５００００ｄｔｅｘである。

本発明において、ポリケトン繊維フィラメント糸を用いて補強材を構成するものであるが、本発明では、かかるポリケトン繊維フィラメント糸を、１００％用いて補強材を構成しても良いが、必要に応じて、ポリケトン繊維フィラメント糸以外の他の繊維を混用してもよく、混用方法としては、合撚、混繊、コアヤーン、カバリング、サイロフィル等の公知の手段により糸条段階で混用してもよく、又、織物を例にすると、経糸又は緯糸の一方に用いたり、経糸及び／又は緯糸において、１〜数本交互に混用して交織しても良く、さらには、糸条段階の混用と交織を組み合わせても良い。
混用する他の繊維としては、例えば、ポリエステル繊維やポリアミド繊維、アラミド繊維（パラ系、メタ系）、ポリビニルアルコール繊維、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、超高分子量ポリオレフィン繊維、炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、金属繊維等の公知の繊維が挙げられ、混用に際しては、要求特性に応じて混用する繊維の単糸繊度や総繊度を適宜選定してもよい。

補強材の形態としては、織物が好適であり、例えば、緯二重織物が好ましく、織物の場合、好ましい経糸カバーファクター並びに緯糸カバーファクターは、７００〜３０００、より好ましくは８００〜２８００、特に好ましくは９００〜２５００であり、経糸カバーファクター／緯糸カバーファクターの比は、０．７以上、特に０．８以上であり、１．５以下、特に１．２以下が好ましい。
尚、経糸カバーファクター並びに緯糸カバーファクターは下記により算出されたものである。
経糸カバーファクター＝経糸密度（本／２．５４ｃｍ）×経糸繊度（ｄｔｅｘ）^1/2
緯糸カバーファクター＝緯糸密度（本／２．５４ｃｍ）×緯糸繊度（ｄｔｅｘ）^1/2
本発明において、補強材の好ましい幅は、２０〜１００ｍｍ、さらには３０〜８０ｍｍ、特に４０〜７０ｍｍがよく、好ましい厚みは、０．２〜２０ｍｍ、さらには０．５〜１５ｍｍ、特に１〜１０ｍｍがよい。

補強材は、歪や変形の小さい範囲内での補強効果を必要とする場合は、エポキシ樹脂等の樹脂を含浸・硬化させて補強材の剛性を高めて用いても良い。
本発明において、補強材は部材に、接着剤、例えば一液性無溶剤接着剤（エポキシ・ウレタン系無溶剤湿気硬化型接着剤等）によって接着して定着される。接着剤層を介して補強材を設置した後、押圧力又は殴打力を与えて補強材は部材に定着される。その際に接着剤が補強材内に一部浸入する。このように、補強材と部材は、接着剤による接着拘束と形状的拘束により互いに拘束される。尚、補強材又は部材に施される接着剤層の厚みは補強材の厚みの５〜９０％、特に２０〜６０％が好ましい。

部材の材料は、コンクリート、鉄骨、レンガ、ブロック、石膏ボード、木、岩石、土、砂、樹脂、金属の一種乃至数種で構成される。
尚、例えば屋外で強い紫外線を受けることによってポリケトン繊維の引張強度等の低下が懸念される時は、繊維、補強材の形態で紫外線吸収剤（例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系の一種又は二種以上の組み合わせがある。）及び／又は紫外線遮蔽剤（例えば、酸化チタン、酸化鉄、酸化セリウム等の微粒子があり、平均粒径は０．０１〜０．６μｍが好ましい。）を含有させてもよい。含有させる方法としては、例えば、繊維、補強材に紫外線吸収剤及び／又は紫外線遮蔽剤を含有した樹脂やフィルムを付与又は被覆する方法が挙げられ、紫外線吸収剤及び／又は紫外線遮蔽剤の含有量は、樹脂やフィルムの質量に対して０．００１〜１０質量％の範囲が好ましい。

本発明を実施例などに基づいて具体的に説明するが、本発明はこれら実施例などにより何ら限定されるものではない。
本発明における測定方法及び評価方法は以下の通りである。
（１）引張強度、引張伸度、引張弾性率
ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準じて測定する。
サンプル長：２０ｃｍ、引張速度：２０ｃｍ／分で測定し、２０回測定した時の平均値を求める。
（２）靭性能評価
補強材を捲回したコンクリートブロックに、繰り返しせん断力を加えて、変形の程度（靭性能）を下記基準により評価した。
○ コンクリートブロックの変形に充分に追随している。
△ コンクリートブロックの変形に追随している。
× コンクリートブロックの変形に追随出来ず、補強材の一部破断が発生。

［実施例１］
１６７０ｄｔｅｘ／１２５０ｆのポリケトン繊維（旭化成せんい（株）社製；商標サイバロン；引張強度１８ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度６．６％、引張弾性率３２０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を用いた緯二重織物（幅６４ｍｍ、厚み４ｍｍ）を補強材として用い、一液性エポキシ・ウレタン系無溶剤湿気硬化型接着剤（商品名；トーヨーポリマー製、ルビロン１０１）を用いて、コンクリートブロックに捲回して補強材を定着させた（接着厚さは１ｍｍ）。靭性能評価は○と優れたものであった。又、アルカリ析出防止処理が不要であった。

［比較例１］
実施例１において、ポリケトン繊維に代えて１６７０ｄｔｅｘ／３８４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維マルチフィラメント糸（引張強度７ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度１３％、引張弾性率９７ｃＮ／ｄｔｅｘ）を用いた以外は、実施例１同様に靭性能を評価した結果は○と、実施例１同様優れたものであったが、アルカリ析出防止処理が必要であった。

［比較例２］
実施例１において、ポリケトン繊維に代えて１６７０ｄｔｅｘ／９６４ｆのパラ系アラミド繊維マルチフィラメント糸（引張強度２０ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度４％、引張弾性率５８０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を用いた以外は、実施例１同様に靭性能を評価した結果は△〜×と、実施例１と対比して劣ったものであった。

本発明は、本発明は、構造物の部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続するとともに、角部分や、不陸部分等に対する施工上の配慮や、アルカリを析出する部材への施工上の配慮も大きく改善された補強材を提供する。

Claims

構造物の部材を補強する補強材において、該構造物の部材が変形しても該部材を破壊せずに、その変形に追随して補強効果を持続する補強材であって、この補強材を構成する糸が、繰り返し単位の９５モル％以上が下記式（１）で示されるポリケトンで構成される繊維のフィラメント糸であることを特徴とする構造物の補強材。