JP2012166968A - Explosion-proof hydraulic hardened body - Google Patents

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宗訓 熊谷
Yoshinobu Omae
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber for high fluidity concrete that prevents a concrete molding from explosion by volume expansion of water vapor internally rapidly generated by high temperature at the time of fire and has low decrease in fluidity and compression strength; and high fluidity concrete.SOLUTION: An explosion-proof hydraulic hardened body is provided whose component is an ethylene-vinyl alcohol copolymer whose content of ethylene is at least 25-70 mol% and which contains a fiber whose cross-section is hollow shape.

Description

本発明は、施工時に高流動性を有する構成するコンクリート部材に関し、さらに火災における耐爆裂性に優れた水硬性硬化体に関する。   The present invention relates to a concrete member having high fluidity at the time of construction, and further relates to a hydraulic hardened body excellent in explosion resistance in a fire.

セメント、水、砂、砂利を主成分とする水硬性硬化体、中でもコンクリートは耐火性に優れた材料として知られており、さらに近年、建物の超高層化に伴いその高強度化が進んでいる。しかし、高強度コンクリートは通常のコンクリートに比べて組織が緻密になるよう設計されているため、火災時にコンクリート内部に発生する水蒸気の膨張により表層部のコンクリートが剥落する「爆裂」と呼ばれる現象が起きることがある。そこで、このような高強度コンクリートについては、爆裂現象を抑制するため、コンクリート中にポリプロピレンやポリビニルアルコールなどの有機繊維を混入させることで、火災発生時のコンクリートが爆裂現象を起こす前に、水蒸気の逃げ道となる微細トンネルを形成させることで爆裂を制御する方法が検討されている(例えば、特許文献1、2参照。)。   Cement, water, sand, hydraulic hardened body mainly composed of gravel, especially concrete is known as a material with excellent fire resistance, and in recent years, its strength has been increasing with the building of super high-rise buildings. . However, since high-strength concrete is designed to be denser than normal concrete, a phenomenon called “explosion” occurs in which concrete on the surface layer is peeled off due to the expansion of water vapor generated inside the concrete during a fire. Sometimes. Therefore, for such high-strength concrete, in order to suppress the explosion phenomenon, by mixing organic fibers such as polypropylene and polyvinyl alcohol in the concrete, before the concrete in the event of a fire, A method of controlling explosion by forming a fine tunnel serving as an escape route has been studied (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

しかしながら、ポリプロピレン繊維やポリビニルアルコール繊維を用いた場合であっても、爆裂防止効果は必ずしも十分であるとはいえず、上記特許文献2のような方法では、部材の厚さが薄い場合や鉄筋の被りが薄い場合には必ずしも有効ではなく、多量の繊維の添加が必要となっていた。また、特許文献1に記載のような高強度コンクリートでは、その組織が緻密であることから、繊維補強材を多く混入させる傾向にあり、そのため流動性が悪くなるという問題があった。そして、この高強度コンクリートを用いて打設を行うと、流動性が悪いことから打設が困難になることや、圧縮強度が低下するといった問題もあった。   However, even when polypropylene fibers or polyvinyl alcohol fibers are used, the explosion prevention effect is not always sufficient, and in the method as described in Patent Document 2, when the thickness of the member is small or When the cover is thin, it is not always effective, and a large amount of fiber must be added. Moreover, in the high-strength concrete as described in Patent Document 1, since the structure is dense, there is a tendency that a large amount of fiber reinforcing material is mixed therein, and thus there is a problem that fluidity is deteriorated. And when this high-strength concrete is used for casting, there are problems that it becomes difficult to place due to poor fluidity and that compressive strength is lowered.

そこで、これら問題を解決すべく、ベースコンクリートとの混和性に優れ、流動性への影響も小さく、かつ融点が160℃〜190℃であるエチレンービニルアルコール系共重合体の繊維(以下、EVA系繊維と称す)を用いたところ、流動性にも優れ、かつ火災により熱せられた場合にも、混入されたEVA系繊維が溶融することで、内部に発生する水蒸気の抜け道となり、爆裂を抑制させることができるという報告がされている(たとえば、 特許文献3参照。)。   In order to solve these problems, an ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber (hereinafter referred to as EVA) having excellent miscibility with base concrete, little influence on fluidity, and a melting point of 160 ° C. to 190 ° C. When used in a fire, the mixed EVA-based fiber melts and becomes a passage for water vapor generated inside, and suppresses explosion. It has been reported that this can be achieved (for example, see Patent Document 3).

しかしながら、上記繊維を用いた場合でも、溶融温度が160℃以上の温度であり、また、溶融開始から空隙が出来上がるまでに時間を要する。それに対し、100℃に加熱された水が水蒸気となった際、その体積は1700倍にもなるため、火災発生初期の段階における爆裂抑制に対して上記繊維では性能を発揮する前に爆裂現象が発生する危険がある。   However, even when the above fibers are used, the melting temperature is 160 ° C. or higher, and it takes time from the start of melting to the formation of voids. On the other hand, when the water heated to 100 ° C. becomes water vapor, its volume increases by 1700 times, so that the explosion phenomenon occurs before the fiber exhibits its performance with respect to explosion suppression in the early stage of fire occurrence. There is a risk of occurring.

一方、コンクリート内に中空ポリプロピレン繊維を混入させた無機質製建築材料の報告がされている(例えば、特許文献4参照。)。しかし、特許文献4は加熱養生時の加熱において空隙を形成させることを目的としたものであり、高流動コンクリートを低温下、湿潤養生を長期間行うことで得られる、緻密な硬化組織を持つ高強度コンクリート用爆裂抑制繊維として用いるには、高流動コンクリートへの分散性の悪さ、およびそれに由来する施工性の悪さ、圧縮強度の低下などの問題を有していた。   On the other hand, inorganic building materials in which hollow polypropylene fibers are mixed in concrete have been reported (for example, see Patent Document 4). However, Patent Document 4 is intended to form voids in heating during heat curing, and has a dense hardened structure obtained by performing high-fluidity concrete under low temperature and wet curing for a long time. In order to use it as the explosion-suppressing fiber for high-strength concrete, there are problems such as poor dispersibility in high-fluidity concrete, poor workability derived therefrom, and reduced compressive strength.

特許第2620910号公報Japanese Patent No. 2620910 特開2000−143322号公報JP 2000-143322 A 特許第4090762号公報Japanese Patent No. 4090762 特開昭59−128245号公報JP 59-128245

したがって、本発明の目的は、コンクリートの火災発生初期段階におけるコンクリート内部での水蒸気の急激な体積膨張による爆裂を抑制するため、コンクリート内に繊維断面が中空構造を有するEVA系繊維を混入させることで、火災発生初期段階における水蒸気の逃げ道を確保することを目的とした、耐爆裂性水硬性硬化体用繊維、及び、耐爆裂性水硬性硬化体を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to mix EVA fiber having a hollow fiber cross section in the concrete in order to suppress explosion due to rapid volume expansion of water vapor in the concrete in the early stage of the concrete fire occurrence. An object of the present invention is to provide a fiber for an explosion-resistant hydraulic cured body and an explosion-resistant hydraulic cured body for the purpose of securing a water vapor escape path in the initial stage of fire occurrence.

本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、少なくともエチレン含有量が25〜70モル%であるエチレンービニルアルコール系共重合体を成分とし、特定範囲の繊度、繊維長を有し、かつ断面が中空形状である繊維が特定範囲量含有されることで、コンクリートの火災発生初期段階における爆裂抑制性能に優れた耐爆裂性水硬性硬化体を得ることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have at least an ethylene-vinyl alcohol copolymer having an ethylene content of 25 to 70 mol% as a component, and have a specific range of fineness and fiber length. In addition, it has been found that by including a specific range of fibers having a hollow cross section, it is possible to obtain an explosion-resistant hydraulic hardened body excellent in explosion suppression performance in the initial stage of fire occurrence of concrete, and the present invention is completed. I let you.

すなわち本発明は、少なくともエチレン含有量が25〜70モル%であるエチレンービニルアルコール系共重合体を成分とし、断面が中空形状である繊維が含有されてなる耐爆裂性水硬性硬化体であり、好ましくは、該中空繊維が下記(1)〜(4)を満足してなる上記の耐爆裂性水硬性硬化体である。
(1)繊維繊度が0.1〜100dtexであること、
(2)中空率が0.1〜50%であること、
(3)繊維長が1〜30mmであること、
(4)水硬性硬化体100容積%に対し、0.05〜0.5容積%含有されてなること。
That is, the present invention is an explosion-resistant hydraulic cured body comprising at least an ethylene-vinyl alcohol copolymer having an ethylene content of 25 to 70 mol% and containing a fiber having a hollow cross section. Preferably, the hollow fiber is the above explosion-resistant hydraulic hardened body satisfying the following (1) to (4).
(1) The fiber fineness is 0.1 to 100 dtex,
(2) The hollowness is 0.1 to 50%,
(3) The fiber length is 1 to 30 mm,
(4) 0.05 to 0.5% by volume is contained with respect to 100% by volume of the hydraulic cured body.

本発明によれば、断面が中空形状を有するEVA系繊維をコンクリート内に分散させることで、火災発生の初期の段階における水分の急激な体積膨張に対し、水蒸気の逃げ道となることができ、また、その後の昇温過程において160℃以上に暴露された際、EVA系繊維が溶解することで空隙サイズが拡大し、コンクリート内に生じる膨張圧を更に緩和する空間を確保することができるため、火災発生時の初期段階からその後の昇温時のすべての段階において爆裂抑制効果を発現することができる耐爆裂性水硬性硬化体を提供することができる。   According to the present invention, by dispersing the EVA fibers having a hollow cross section in the concrete, it is possible to provide a water vapor escape path against the rapid volume expansion of water in the early stage of the fire occurrence, When exposed to a temperature of 160 ° C or higher in the subsequent temperature rising process, the EVA fiber dissolves to increase the void size and secure a space for further relaxing the expansion pressure generated in the concrete. It is possible to provide an explosion-resistant hydraulic hardened body that can exhibit an explosion-inhibiting effect from the initial stage at the time of occurrence to all stages after the temperature increase.

以下、本発明について詳細に説明する。本発明の繊維は、エチレンービニルアルコール系共重合体を溶融紡糸することで製造することができる。紡糸時の温度や引取り速度、延伸温度、延伸倍率、熱処理温度等の諸条件は、目標とする繊度、中空率、収縮率等、その他原綿物性に応じて適宜選択設定することができる。たとえば、エチレンービニルアルコール系共重合体を押出機で溶融して、該溶融体を、中空断面形成用の口金を備え付けた紡糸パックを用いて紡糸装置で紡糸することにより製造することができる。その際の紡糸温度としては200〜300℃の範囲内の温度が採用される。紡糸後の工程については、紡糸捲取り後、必要に応じて延伸してもよく、目標とする繊度や強度、伸度特性等に応じて、延伸温度、延伸倍率、熱処理温度等の諸条件を適宜設定することが望ましい。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. The fiber of the present invention can be produced by melt spinning an ethylene-vinyl alcohol copolymer. Various conditions such as spinning temperature, take-up speed, drawing temperature, draw ratio, heat treatment temperature, etc. can be appropriately selected and set according to the physical properties of the raw cotton such as the desired fineness, hollowness, shrinkage, etc. For example, it can be produced by melting an ethylene-vinyl alcohol copolymer with an extruder and spinning the melt with a spinning device using a spinning pack equipped with a die for forming a hollow section. A spinning temperature in the range of 200 to 300 ° C. is employed. About the process after spinning, it may be stretched as necessary after spinning, and various conditions such as stretching temperature, stretching ratio, heat treatment temperature, etc. are set according to the desired fineness, strength, elongation characteristics, etc. It is desirable to set appropriately.

本発明のEVA系繊維は、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体のケン化物を成分とする繊維であり、エチレン含有量の制御により、200℃以下の融点をもつEVA系繊維を製造することが可能である。本発明のEVA系繊維において、該共重合体に含有されるエチレンの量は25〜70モル%のものが用いられる。エチレンの含有量が25モル%よりも低い場合、繊維は水に溶解しやすい性質を有するため、繊維が水硬性材料中の水により硬化前に溶解しやすくなるといった問題点がある。一方、エチレンの含有量が70モル%よりも高い場合は、融点が120℃以下の低融点の繊維となるため、繊維が水硬性材料中で硬化前の水和熱により溶融しやすくなるといった問題点がある。好ましくは30〜50モル%である。   The EVA fiber of the present invention is a fiber containing a saponified copolymer of ethylene and vinyl acetate as a component, and an EVA fiber having a melting point of 200 ° C. or less can be produced by controlling the ethylene content. Is possible. In the EVA fiber of the present invention, the amount of ethylene contained in the copolymer is 25 to 70 mol%. When the ethylene content is lower than 25 mol%, the fiber has a property of being easily dissolved in water, so that there is a problem that the fiber is easily dissolved before being cured by water in the hydraulic material. On the other hand, when the ethylene content is higher than 70 mol%, the melting point is a fiber having a low melting point of 120 ° C. or less, and therefore the fiber is easily melted by heat of hydration before curing in the hydraulic material. There is a point. Preferably it is 30-50 mol%.

本発明のEVA系繊維の平均繊度は0.1〜100dtexの範囲であることが好ましい。繊度が0.1dtex未満であると分散が困難となり、100dtexを超えると加熱溶融後の空隙サイズが大きく成り過ぎるため加熱後の圧縮強度が低下するため好ましくない。より好ましくは0.5〜80dtexである。   The average fineness of the EVA fiber of the present invention is preferably in the range of 0.1 to 100 dtex. If the fineness is less than 0.1 dtex, dispersion becomes difficult, and if it exceeds 100 dtex, the void size after heating and melting becomes too large, so that the compressive strength after heating decreases, which is not preferable. More preferably, it is 0.5-80 dtex.

本発明のEVA系繊維は下記式(1)で示す中空率が0.1〜50%の範囲であることが好ましい。中空率が0.1%未満であるとか再発生初期の爆裂抑制効果が十分に発現せず、50%を超えるとコンクリート混練時に中空が潰れ、閉塞してしまうため好ましくない。より好ましくは1〜40%であり、さらに好ましくは5〜30%である。
中空率(%)=<A/(A+B)>×100 (1)
ただし、A:中空部の面積、B:非中空部の面積
The EVA fiber of the present invention preferably has a hollowness of 0.1 to 50% represented by the following formula (1). If the hollowness is less than 0.1% or the explosion-inhibiting effect at the initial stage of re-generation is not sufficiently exhibited, and if it exceeds 50%, the hollow is crushed and clogged during concrete mixing, which is not preferable. More preferably, it is 1-40%, More preferably, it is 5-30%.
Hollow ratio (%) = <A/(A+B)> × 100 (1)
However, A: Area of a hollow part, B: Area of a non-hollow part

本発明のEVA系繊維の繊維長は1〜30mmの範囲であることが好ましく、5〜25mmの範囲であることがより好ましい。繊維長が1mm未満の場合、繊維が溶解する前に発生する水蒸気が入り込むスペースが小さいため火災初期段階における爆裂抑制効果が小さくなり好ましくない。また、繊維長が30mmを超えた場合、コンクリートへの混練時に繊維同士が絡まり合い、分散性が悪くなり流動性が悪化するなどの悪影響を及ぼすため好ましくない。   The fiber length of the EVA fiber of the present invention is preferably in the range of 1 to 30 mm, and more preferably in the range of 5 to 25 mm. When the fiber length is less than 1 mm, the space into which water vapor generated before the fiber dissolves is small, which is not preferable because the explosion suppressing effect in the initial stage of the fire is reduced. In addition, when the fiber length exceeds 30 mm, the fibers are entangled during kneading into concrete, which is not preferable because of adverse effects such as poor dispersibility and poor fluidity.

本発明のEVA系繊維を水硬性硬化体に添加する場合、水硬性硬化体100容積%に対し、0.05〜0.5容積%含有されていることが好ましい。含有率が0.05容積%未満の場合、爆裂抑制効果が少なくなり、逆に0.5容積%を超えると混練性が悪くなる。好ましくは0.08〜0.25容積%である。   When the EVA fiber of the present invention is added to the hydraulic cured body, it is preferably contained in an amount of 0.05 to 0.5% by volume with respect to 100% by volume of the hydraulic cured body. When the content is less than 0.05% by volume, the effect of suppressing explosion is reduced. Conversely, when the content exceeds 0.5% by volume, the kneadability is deteriorated. Preferably it is 0.08-0.25 volume%.

本発明の水硬性硬化体は、慣用の添加剤、たとえばAE剤、減水剤、凝結・硬化調節剤、防錆剤、発泡剤・起泡剤、ポリマー混和剤や、高炉スラグ、フライアッシュ、天然または人工のシリカ質混合材、膨張材などのセメント混和材、または、合成繊維や鋼繊維などを含有していてもよく、これらの添加剤は単独、又は二種以上組み合わせて使用できる。   The hydraulic cured body of the present invention includes conventional additives such as AE agent, water reducing agent, setting / curing modifier, rust inhibitor, foaming agent / foaming agent, polymer admixture, blast furnace slag, fly ash, natural Alternatively, it may contain an artificial siliceous mixed material, a cement admixture such as an expanding material, or synthetic fibers or steel fibers. These additives can be used alone or in combination of two or more.

従来の、コンクリート、モルタルなどの水硬性組成物を調製する際に爆裂防止用として添加されるポリビニルアルコール繊維(以下、ビニロン繊維と称す)が200℃以上の高温で溶融しながら分解が開始するのに対し、本発明のEVA系繊維は、上記したようにエチレン含有量の制御により200℃より低い融点を有する。したがってEVA系繊維が添加された水硬性硬化体が火災などによって加熱された場合、ビニロン繊維が添加された水硬性硬化体に比べてEVA系繊維が速やかに溶融・分解し、水蒸気の逃げ道となる微細トンネルをつくるので、EVA系繊維を添加した水硬性硬化体はビニロン繊維を添加した水硬性硬化体に比べて爆裂防止性に優れる。   The conventional polyvinyl alcohol fiber (hereinafter referred to as vinylon fiber) added for explosion prevention when preparing a hydraulic composition such as concrete and mortar starts to decompose while melting at a high temperature of 200 ° C. or higher. On the other hand, the EVA fiber of the present invention has a melting point lower than 200 ° C. by controlling the ethylene content as described above. Therefore, when the hydraulic hardened body to which the EVA fiber is added is heated by a fire or the like, the EVA fiber is rapidly melted and decomposed as compared with the hydraulic hardened body to which the vinylon fiber is added, thereby providing an escape route for water vapor. Since a fine tunnel is formed, the hydraulic hardened body to which EVA fiber is added is superior in explosion prevention property to the hydraulic hardened body to which vinylon fiber is added.

また、本発明のEVA系繊維は水硬性硬化体のフレッシュミックスに繊維を添加するに際して、ビニロン繊維が親水性に富んだ繊維であることから、水硬性硬化体のフレッシュミックスに添加すると流動性を損なうのに対し、EVA系繊維はビニロン繊維に比べて疎水性であるので、ビニロン繊維よりも流動性に優れるといった特長を有する。   In addition, since the EVA fiber of the present invention is a fiber that is rich in hydrophilicity when the fiber is added to the fresh mix of the hydraulic hardened body, the flowability is improved when the fiber is added to the fresh mix of the hydraulic hardened body. On the other hand, EVA fibers are more hydrophobic than vinylon fibers, and thus have the advantage of superior fluidity than vinylon fibers.

一方、ポリプロピレン繊維との比較において、ポリプロピレン繊維は比重が0.9であることから、水硬性硬化体のフレッシュミックスにポリプロピレン繊維を添加した場合に表面に繊維が浮いて、フレッシュミックス中に繊維を均一に混合するのが難しいのに対し、EVA系繊維は比重が1.1〜1.2程度であることから、EVA系繊維がフレッシュミックス中において均一な混合が容易であるという優位点を有する。繊維のフレッシュミックス中への均一な混合は、優れた爆裂防止性能を得るためには重要な要素である。   On the other hand, in comparison with polypropylene fiber, polypropylene fiber has a specific gravity of 0.9. Therefore, when polypropylene fiber is added to a fresh mix of a hydraulic cured body, the fiber floats on the surface, and the fiber is added to the fresh mix. While it is difficult to mix uniformly, the EVA fiber has a specific gravity of about 1.1 to 1.2. Therefore, the EVA fiber has an advantage that uniform mixing is easy in a fresh mix. . Uniform mixing of the fiber into the fresh mix is an important factor in obtaining excellent explosion-proof performance.

さらに本発明においては、繊維と水硬性硬化体との接着性についても考慮すべき重要な因子である。水硬性硬化体が火災などの急激な温度上昇を伴って加熱されることにより、空隙に存在する水分が気化して蒸気圧が増すときに、周辺のマトリックスにはこれを破壊しようとする応力が負荷される。繊維が水硬性硬化体中に存在しないとマトリックスは容易に破壊され、爆裂に至る。繊維が存在すると分断されようとするマトリックスに繊維よる架橋が形成され、マトリックスの破壊を防ごうとする。その後、さらなる温度上昇によって繊維が溶融・分解することにより水蒸気の逃げ道となる微細トンネルを形成し、爆裂防止が達成される。   Furthermore, in this invention, it is an important factor which should also consider about the adhesiveness of a fiber and a hydraulic hardening body. When the hydraulic hardened body is heated with a sudden rise in temperature such as a fire, the moisture present in the voids vaporizes and the vapor pressure increases, so the surrounding matrix has a stress that tries to destroy it. Be loaded. If the fiber is not present in the hydraulic hardened body, the matrix is easily destroyed, resulting in an explosion. In the presence of fibers, cross-links are formed in the matrix that tends to break, and attempts to prevent matrix destruction. Thereafter, when the temperature is further increased, the fiber melts and decomposes to form a fine tunnel serving as a water vapor escape path, thereby preventing explosion.

従来より、ビニロン繊維は水硬性硬化体との接着性に優れていることが知られており、これに対してポリプロピレン繊維は水硬性硬化体との接着性が低いことが知られている。ビニロン繊維が添加された水硬性硬化体が火災などの急激な温度上昇を伴って加熱された場合、ビニロン繊維はマトリックスとの接着性が高いため、ビニロン繊維の存在により加熱時の水分の気化による蒸気圧の上昇に抗してマトリックスの破壊を防ごうとするが、さらなる温度および蒸気圧の上昇により繊維が溶融または分解する前に一旦マトリックスの破壊が生じると、繊維がマトリックスに固く固定されているために、かえって大きな爆裂に至る場合がある。一方、ポリプロピレン繊維はマトリックスとの接着性が低く、繊維が溶融する前に繊維により形成される架橋が弱いので、加熱時の水分の気化による蒸気圧の上昇に抗しきれず、容易に爆裂に至る場合がある。   Conventionally, it is known that the vinylon fiber is excellent in adhesiveness with the hydraulic cured body, whereas the polypropylene fiber is known to have low adhesiveness with the hydraulic cured body. When a hydraulic hardened body to which vinylon fiber is added is heated with a rapid temperature rise such as a fire, vinylon fiber has high adhesiveness to the matrix, so the presence of vinylon fiber causes water vaporization during heating. It tries to prevent the destruction of the matrix against the increase in vapor pressure, but once the matrix breaks down before the fiber melts or decomposes due to further temperature and vapor pressure increase, the fibers are firmly fixed to the matrix. This may lead to a large explosion. Polypropylene fibers, on the other hand, have low adhesion to the matrix and weak crosslinks formed by the fibers before they melt, so they cannot resist the increase in vapor pressure due to moisture vaporization during heating and easily explode. There is a case.

EVA系繊維はビニロン繊維よりも水酸基が少ないことから水硬性硬化体との接着性はビニロン繊維よりも低いが、一方ではポリプロピレン繊維に比べて接着性は高く、すなわちマトリックスの破壊を防ぐための適度な接着性を有する。EVA系繊維を添加した水硬性硬化体は火災などの急激な温度上昇を伴った加熱時において、加熱時の水分の気化による蒸気圧の上昇により分断しようとするマトリックスをEVA系繊維が溶融する前に架橋を形成し、さらに加熱されることにより200℃以下の温度により速やかに溶融・分解し、水蒸気の逃げ道となる微細トンネルをつくる。したがって、EVA系繊維は、加熱による蒸気圧の上昇時に、繊維が溶融する前の爆裂を防ぐためのマトリックス中での架橋形成と、さらなる温度上昇により繊維が溶融・分解することによる微細トンネルの生成が、ビニロン繊維やポリプロピレン繊維に比べてスムーズに進行するので、ビニロン繊維やポリプロピレン繊維に比べて優れた耐爆裂防止性能を有する。   EVA fiber has fewer hydroxyl groups than vinylon fiber, so its adhesion to hydraulic cured body is lower than that of vinylon fiber. On the other hand, it has higher adhesion than polypropylene fiber, that is, moderate to prevent matrix destruction. Have good adhesion. The hydraulic hardened body to which EVA fiber is added is heated before the EVA fiber melts the matrix to be divided by the increase of vapor pressure due to vaporization of water during heating when heating with rapid temperature increase such as fire. By being further heated, it is melted and decomposed rapidly at a temperature of 200 ° C. or less, and a fine tunnel serving as an escape route for water vapor is formed. Therefore, the EVA fiber has a cross-link formation in the matrix to prevent explosion before the fiber melts when the vapor pressure rises due to heating, and the generation of fine tunnels by melting and decomposing the fiber due to further temperature rise. However, since it proceeds more smoothly than vinylon fiber or polypropylene fiber, it has superior explosion-proof performance compared to vinylon fiber or polypropylene fiber.

さらに、繊維とマトリックスの接着性はセメント量の多い(砂が少ない)マトリックス、例えば高強度コンクリートや高強度モルタル等では小さく、セメント量の少ない(砂が多い)マトリックス、例えば普通コンクリートや普通モルタル等では大きいと一般的にいわれている。したがってセメントの多いマトリックスで適度な接着性を得ようとすれば、マトリックスとの接着性に優れたビニロン繊維が好適であり、一方セメント量の少ないマトリックスで適度な接着性を得ようとすれば、マトリックスとの接着性が低いポリプロピレン繊維が好適である。EVA系繊維は上記したように、マトリックスとの接着性がビニロン繊維よりも低いが、ポリプロピレン繊維よりも高く、しかも共重合体中のエチレン含有量を制御することによって接着性を調整できるので、普通コンクリートや普通モルタル等から高強度コンクリートや高強度モルタル等まで幅広い物性のコンクリートやモルタル等の使用に適している。なおここでいう、高強度コンクリート、高強度モルタルとは圧縮強度が60MPa以上のコンクリート、モルタルのことであり、普通コンクリート、普通モルタルとは20MPa以上60MPa未満のコンクリート、モルタルのことである。   Furthermore, the adhesion between the fiber and the matrix is small in a matrix with a large amount of cement (less sand), such as high-strength concrete or high-strength mortar, and a matrix with a small amount of cement (a lot in sand), such as ordinary concrete or ordinary mortar. It is generally said that it is large. Therefore, vinylon fibers excellent in adhesiveness with the matrix are suitable for obtaining an appropriate adhesiveness in a matrix with a large amount of cement. On the other hand, if an appropriate adhesiveness is obtained with a matrix with a small amount of cement, Polypropylene fibers with low adhesion to the matrix are preferred. As described above, EVA-based fibers have lower adhesion to the matrix than vinylon fibers, but higher than polypropylene fibers, and the adhesiveness can be adjusted by controlling the ethylene content in the copolymer. It is suitable for the use of concrete and mortar with a wide range of physical properties from concrete and ordinary mortar to high-strength concrete and high-strength mortar. Here, high strength concrete and high strength mortar are concrete and mortar having a compressive strength of 60 MPa or more, and ordinary concrete and normal mortar are concrete and mortar of 20 MPa or more and less than 60 MPa.

本発明のEVA系繊維を含有した水硬性硬化体は、従来のビニロン繊維やポリプロピレン繊維を含有した水硬性硬化体に比べ、普通コンクリート、普通モルタル等から高強度コンクリート、高強度モルタル等まで幅広い圧縮強度の水硬性硬化体において爆裂防止性能に優れており、建造物の床、壁、柱、梁などを構成するコンクリート部材として使用することができる。また手摺などの薄肉部材は表面積が大きいことから急激に温度上昇して爆裂しやすいので、従来のビニロン繊維やポリプロピレン繊維を用いた場合においては、耐爆裂性を付与することは容易ではないが、本発明のEVA系繊維を用いれば、薄肉部材においても耐爆裂性を付与することが可能となる。   The hydraulic hardened body containing EVA fiber of the present invention has a wider range of compression from ordinary concrete, ordinary mortar, etc. to high-strength concrete, high-strength mortar, etc. A strong hydraulic hardened body is excellent in explosion prevention performance, and can be used as a concrete member constituting a floor, wall, column, beam, etc. of a building. In addition, because thin-walled members such as handrails tend to explode due to a rapid increase in temperature because of their large surface area, in the case of using conventional vinylon fibers or polypropylene fibers, it is not easy to impart explosion resistance, If the EVA fiber of the present invention is used, explosion resistance can be imparted even to a thin-walled member.

以下に実施例を加えて詳細に説明するが、本発明は実施例により何等限定されるものではない。なお本発明における各繊維の物性および得られる水硬性硬化体の物性、耐爆裂性の評価は以下の方法により測定されたものを意味する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples. In addition, the physical property of each fiber in this invention and the physical property of the obtained hydraulic hardening body and evaluation of explosion resistance mean what was measured with the following method.

[繊維繊度 dtex]
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法(8.5.1)」に準じて評価した。
[Fiber fineness dtex]
Evaluation was made according to JIS L1015 “Testing method for chemical fiber staples (8.5.1)”.

[繊維長 mm]
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法(8.4.1)」に準じて評価した。
[Fiber length mm]
Evaluation was made according to JIS L1015 “Testing method for chemical fiber staples (8.4.1)”.

[耐火試験供試体用コンクリートの調製]
普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)、細骨材(川砂)、粗骨材(最大粒径20mm)、高性能AE減水剤(SP)としてポゾリスSP−8Nを使用した。100リットルの2軸ミキサーを使用して、最初にセメントと砂を1分間混ぜ、次いで水を加えて2分間混練する。次いで繊維を加え1分間混練し、一度掻き落として再度1分間混練した。次いで排出し切り返しを行い、再度2分間混練し、調製した。
[Preparation of concrete for fire test specimens]
Pozoris SP-8N was used as ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement), fine aggregate (river sand), coarse aggregate (maximum particle size 20 mm), and high-performance AE water reducing agent (SP). Using a 100 liter twin screw mixer, first mix the cement and sand for 1 minute, then add water and knead for 2 minutes. The fibers were then added and kneaded for 1 minute, scraped off once and kneaded again for 1 minute. Next, it was discharged and turned over, and kneaded again for 2 minutes to prepare.

[コンクリートのスランプ値 mm]
JIS A1101によるコンクリートのスランプ試験方法に準じて、コーン(上辺直径10cm、下辺直径20cm、高さ30cm)にフレッシュコンクリートを所定の手順で満たし、且つコーンを引き上げ、崩れたフレッシュコンクリートを上辺部の下がりを測定した。
[Concrete slump value mm]
In accordance with the concrete slump test method according to JIS A1101, fill the cone (upper side diameter 10 cm, lower side diameter 20 cm, height 30 cm) with fresh concrete according to the prescribed procedure, pull up the cone and lower the collapsed fresh concrete on the upper side. Was measured.

[水硬性硬化体の圧縮強度 MPa]
直径10cm、高さ20cmの円柱体を成形して試料とし、毎秒0.25MPaの増加速度で荷重をかけてJIS A1108−1993試験方法に準じて測定した。
[Compressive strength of hydraulic cured body MPa]
A cylindrical body having a diameter of 10 cm and a height of 20 cm was formed as a sample, and a load was applied at an increasing rate of 0.25 MPa per second, and measurement was performed according to the JIS A1108-1993 test method.

[耐爆裂性の評価]
下記式により爆裂した場合の試験体の残存率を求め、爆裂防止性を評価した。
<耐火試験後の本体重量/耐火試験前の本体重量>×100
[Evaluation of explosion resistance]
The residual rate of the specimen when it exploded was calculated by the following formula, and the explosion prevention property was evaluated.
<Main body weight after fire resistance test / Main body weight before fire resistance test> × 100

[実施例1〜2、比較例1〜5]
コンクリートの基本配合を表1に示す。表1配合のコンクリートに各種繊維を添加したコンクリートを調製し、直径10cm、高さ20cmの円柱供試体用型枠にキャスティングし、各水準あたり4個作成した。そして作成した円柱供試体を20℃、65%RHの部屋で24時間気中養生し、直ちに脱型し、20℃の水中に入れ28日間水中養生した。その後各水準あたり4個のうち2個を水中より取り出し、5時間後に圧縮強度を測定したところ、試験体はいずれも60〜80MPaの範囲であった。また残りの各水準あたり2個については、爆裂試験を行うために、105℃の熱風乾燥機内で7日間乾燥した。乾燥後の水分率は約2%であった。
[Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 5]
Table 1 shows the basic composition of concrete. Concrete in which various fibers were added to the concrete shown in Table 1 was prepared, and cast into a cylindrical specimen form having a diameter of 10 cm and a height of 20 cm, and four pieces were prepared for each level. The prepared cylindrical specimen was cured in air in a room at 20 ° C. and 65% RH for 24 hours, immediately demolded, placed in 20 ° C. water, and cured in water for 28 days. After that, 2 out of 4 per each level were taken out of the water and the compressive strength was measured after 5 hours. In addition, the remaining two for each level were dried for 7 days in a hot air dryer at 105 ° C. in order to perform the explosion test. The moisture content after drying was about 2%.

Figure 2012166968
Figure 2012166968

上記乾燥後のサンプルを横3m、高さ1m、奥行き50cmであり、一方の壁面にLPGバーナー火炎噴射口を上下に合計9個有する耐火煉瓦製加熱機にセットして加熱し、爆裂試験を実施した。耐火煉瓦製加熱機の加熱プログラムはISO834試験方法に準拠し実施し、加熱開始後15分で700℃に達し、加熱後30分で830℃に到達するようにした。そして加熱温度が830℃に到達した後ガス供給を遮断し、室温になるまで冷却した。その後さらに自然冷却を約4時間行った後、各円柱試験体の爆裂試験後の耐爆裂性を評価した。その結果を表2に示す。   The dried sample is 3m wide, 1m high, and 50cm deep, set in a fire brick heating machine with 9 LPG burner flame jets on the top and bottom, and heated to conduct a blast test did. The heating program of the refractory brick heater was implemented according to the ISO834 test method, and reached 700 ° C. 15 minutes after the start of heating and reached 830 ° C. 30 minutes after the heating. And after heating temperature reached 830 degreeC, gas supply was interrupted | blocked and it cooled until it became room temperature. After further natural cooling for about 4 hours, the explosion resistance of each cylindrical specimen after the explosion test was evaluated. The results are shown in Table 2.

なお、加熱開始初期における爆裂評価用プログラムは、加熱開始後15分で700℃に到達した段階で、ガス供給を遮断し、以下、上記方法と同様の作業を行い評価を実施した。   In the explosion evaluation program at the beginning of heating, the gas supply was cut off when the temperature reached 700 ° C. 15 minutes after the start of heating.

また各試験体について、フレッシュコンクリートの流動性の度合いを示すスランプ値を測定し、測定結果を上記耐爆裂性能(残存率)と併せて表2に示した。繊維を添加しないコンクリートのスランプ値と繊維を添加したコンクリートのスランプ値を比較したところ、EVA繊維を添加した試験体スランプ値はポリプロピレン繊維を添加した試験体のスランプ値に比べて、繊維を添加しないコンクリートのスランプ値に対する数値の低下が少なく、すなわちEVA繊維を添加した試験体はポリプロピレン繊維を添加した試験体に比べてスランプ値への影響が小さいことがわかった。   For each specimen, a slump value indicating the degree of fluidity of fresh concrete was measured, and the measurement results are shown in Table 2 together with the explosion resistance (residual rate). When the slump value of the concrete with no fiber added is compared with the slump value of the concrete with the fiber added, the specimen slump value with the EVA fiber added does not add any fiber compared to the slump value of the specimen with the polypropylene fiber added. It was found that the decrease in the numerical value with respect to the slump value of concrete was small, that is, the test piece to which EVA fiber was added had a smaller influence on the slump value than the test piece to which polypropylene fiber was added.

Figure 2012166968
Figure 2012166968

本発明の断面が中空形状を有するEVA系繊維を含有した水硬性硬化体は、従来のビニロン繊維やポリプロピレン繊維を含有した水硬性硬化体に比べ、普通コンクリート、普通モルタル等から高強度コンクリート、高強度モルタル等まで幅広い圧縮強度の水硬性硬化体において爆裂防止性能に優れており、建造物の床、壁、柱、梁などを構成するコンクリート部材として使用することができる。また手摺などの薄肉部材は表面積が大きいことから急激に温度上昇して爆裂しやすいので、従来のビニロン繊維やポリプロピレン繊維を用いた場合においては、耐爆裂性を付与することは容易ではないが、本発明のEVA系繊維を用いれば、薄肉部材においても耐爆裂性を付与することが可能となる。   The hydraulic cured body containing EVA fibers having a hollow cross-section according to the present invention has a higher strength concrete than ordinary concrete, ordinary mortar, etc. It is excellent in explosion prevention performance in a hydraulic hardened body with a wide range of compressive strengths such as strength mortar, and can be used as a concrete member constituting a floor, wall, column, beam, etc. of a building. In addition, because thin-walled members such as handrails tend to explode due to a rapid increase in temperature because of their large surface area, in the case of using conventional vinylon fibers or polypropylene fibers, it is not easy to impart explosion resistance, If the EVA fiber of the present invention is used, explosion resistance can be imparted even to a thin-walled member.

本発明の断面が中空形状を有するEVA系繊維の横断面の一例を示す断面写真(倍率450倍)。The cross-sectional photograph (450 times magnification) which shows an example of the cross section of the EVA type fiber which the cross section of this invention has a hollow shape.

Claims (2)

少なくともエチレン含有量が25〜70モル%であるエチレンービニルアルコール系共重合体を成分とし、断面が中空形状である繊維が含有されてなる耐爆裂性水硬性硬化体。   An explosion-resistant hydraulic hardened body comprising at least an ethylene-vinyl alcohol copolymer having an ethylene content of 25 to 70 mol% as a component and fibers having a hollow cross section. エチレン含有量が25〜70モル%であるエチレンービニルアルコール系共重合体を成分とする繊維が下記(1)〜(4)を満足してなる請求項1に記載の耐爆裂性水硬性硬化体。
(1)繊維繊度が0.1〜100dtexであること、
(2)中空率が0.1〜50%であること、
(3)繊維長が1〜30mmであること、
(4)水硬性硬化体100容積%に対し、0.05〜0.5容積%含有されてなること。
2. Explosion-resistant hydraulic hardening according to claim 1, wherein the fiber comprising an ethylene-vinyl alcohol copolymer having an ethylene content of 25 to 70 mol% as a component satisfies the following (1) to (4): body.
(1) The fiber fineness is 0.1 to 100 dtex,
(2) The hollowness is 0.1 to 50%,
(3) The fiber length is 1 to 30 mm,
(4) 0.05 to 0.5% by volume is contained with respect to 100% by volume of the hydraulic cured body.
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