JP2016188157A - コンクリート補強用繊維およびコンクリート構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆材自体の表面に凹凸を形成することによって、コンクリートとの結合力が低下することがないコンクリート補強用繊維、および、この補強用繊維が混入されたコンクリート構造物を提供する。【解決手段】紫外線に強い無機系繊維からなる芯材１と、芯材１を被覆する、アルカリ性に強い有機系樹脂からなる被覆材２とからなるコンクリート補強用繊維において、被覆材２自体の表面に凹凸７が形成されている。【選択図】図１

Description

この発明は、コンクリート補強用繊維およびコンクリート構造物、特に、紫外線に強い無機系繊維からなる芯材を、アルカリ性に強い有機系樹脂により被覆したものからなる繊維、および、このコンクリート補強用繊維が混入されているコンクリート構造物に関するものである。

コンクリートは、圧縮力には強いが、引張力には弱い性質を持っている。この問題を補うために、コンクリート内に、ビニロン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリプロピレン等の有機系繊維、あるいは、鉄等の金属材料からなる繊維を混入することが行なわれている。コンクリート内に混入されたこれらの繊維は、コンクリート内においてランダムに分散する結果、全ての方向に対して補強効果を発揮する。

このように、コンクリート内に繊維を混入することによって、コンクリート構造物の引張力強度は、増加するが、例えば、鉄を材料とする繊維を用いた場合、強磁力環境下や連続的に磁力を受ける環境下においては、繊維が磁化する結果、繊維入コンクリート構造物に近接する磁力の影響を受ける物体に対して悪影響を及ぼす可能性があった。

以下に、短繊維補強コンクリート構造物の耐久性について述べる。

繊維に有機系繊維を用いた場合、コンクリート構造物にひび割れが発生すると、コンクリート構造物内に入り込む紫外線により繊維が劣化して、コンクリート構造物の引張力強度が低下するおそれがあった。

鉄を材料とする繊維を用いた場合、コンクリートの中性化によるｐＨの低下に伴い、繊維に錆が発生して、繊維の断面積が減少し、この結果、コンクリート構造物の引張力強度が低下するおそれがあった。

アルカリ性に弱い繊維を用いた場合、強アルカリ環境下においては、繊維が溶出するために、コンクリート構造物の引張力強度が低下するおそれがあった。

コンクリート補強用繊維の一例が特許文献１に開示されている。以下、このコンクリート補強用繊維を従来補強用繊維といい、図面を参照しながら説明する。

図７は、従来補強用繊維を示す概略斜視図である。

図７に示すように、従来補強用繊維は、バサルト繊維（玄武岩系繊維）からなる芯材８を、砂粒９を担持させたポリエチレン等の熱可塑性の有機系樹脂からなる被覆材１０により被覆したものからなっている。

被覆材１０に砂粒９を担持させたのは、被覆材１０の表面を砂粒９により凹凸に形成して、コンクリートと繊維との結合力を増大させ、これにより、コンクリート構造物の引張強度をさらに高めるためである。

従来補強用繊維を混入したコンクリート構造物によれば、コンクリート構造物にひび割れが発生する前は、芯材８は、アルカリ性に強い被覆材１０により防御されるので、芯材８は、劣化せず、所定の引張強度が得られる。一方、コンクリート構造物にひび割れが発生した後は、被覆材１０が剥離しても、芯材８は、紫外線に強いことから劣化せず、本来の機能を発揮して、やはり、所定の引張強度が得られる。

特開２０１２−３１５９７号公報

上述した従来補強用繊維によれば、コンクリート構造物にひび割れが発生すると、しないとにかかわらず、芯材８は、劣化せず、本来の機能を発揮する結果、コンクリート構造物の引張強度を高めることができる。

しかも、被覆材１０に砂粒９を担持させて、被覆材１０の表面を砂粒９により凹凸に形成することにより、コンクリートと繊維との結合力が増大する結果、コンクリート構造物の引張強度をさらに高めることができる。

しかし、砂粒９は、有機系樹脂を介して被覆材１０に接着しているのみであるので、被覆材１０との結合力が小さい。この結果、砂粒９は、被覆材１０から剥離しやすく、被覆材１０の表面を砂粒９により凹凸に形成して、コンクリートと繊維との結合力を増大させるといった効果が弱まるといった問題があった。

従って、この発明の目的は、被覆材自体の表面に凹凸を形成することによって、コンクリートとの結合力が低下することがないコンクリート補強用繊維、および、この補強用繊維が混入されたコンクリート構造物を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とする。

請求項１に記載の発明は、紫外線に強い無機系繊維からなる芯材と、前記芯材を被覆する、アルカリ性に強い有機系樹脂からなる被覆材とからなるコンクリート補強用繊維において、前記被覆材自体の表面に凹凸が形成されていることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記芯材は、バサルト繊維からなっていることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記被覆材は、スチレン−アクリル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル共重合体、エポキシ系重合体、ビニル系重合体、エステル系重合体およびビニル−エステル共重合体、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系からなる群のうちの少なくとも１つから形成されることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、前記芯材は、芯糸とカバー糸とを互いに撚り合せたものからなっていることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記芯糸と前記カバー糸との撚り数は、４００回転／ｍ以下であることに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記芯糸および前記カバー糸は、各々捩じられていることに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記芯糸および前記カバー糸の各々の捩じり数は、４００回転／ｍ以下であることに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記カバー糸は、捩じられていることに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記カバー糸の捩じり数は、４００回転／ｍ以下であることに特徴を有するものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項４から９のいずれか１つに記載の発明において、前記芯糸および前記カバー糸は、何れも、３３から４８００Ｔｅｘの範囲内であることに特徴を有するものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０の何れか１つに記載の発明において、繊維の全長は、１０から７０ｍｍの範囲内であることに特徴を有するものである。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１の何れか１つに記載の発明において、繊維の最大径は、０．１から１０ｍｍの範囲内であることに特徴を有するものである。

請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２の何れか１つに記載のコンクリート補強用繊維が混入されていることに特徴を有するものである。

この発明によれば、紫外線に強い無機系繊維からなる芯材と、前記芯材を被覆する、アルカリ性に強い有機系樹脂からなる被覆材とからなるコンクリート補強用繊維において、前記被覆材自体の表面に凹凸を形成することによって、コンクリートと繊維との結合力の低下を確実に防止することができる。

また、この発明によれば、芯材を被覆する被覆材自体の表面に凹凸を形成したコンクリート補強用繊維を混入させることによって、コンクリート構造物の引張強度を高めることができる。

この発明のコンクリート補強用繊維を示す概略斜視図である。 芯糸を示す部分正面図である。 カバー糸を示す部分正面図である。 芯材を示す部分正面図である。 この発明のコンクリート補強用繊維が混入された、ひび割れが発生していないコンクリート構造物を示す部分断面図である。 この発明のコンクリート補強用繊維が混入された、ひび割れが発生したコンクリート構造物を示す部分断面図である。 従来補強用繊維を示す概略斜視図である。

この発明のコンクリート補強用繊維の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明のコンクリート補強用繊維を示す概略斜視図である。

図１に示すように、この発明のコンクリート補強用繊維は、紫外線に強い、例えば、バサルト繊維等の無機系繊維からなる芯材１と、芯材１を被覆する、アルカリ性に強い、例えば、スチレン−アクリル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル共重合体、エポキシ系重合体、ビニル系重合体、エステル系重合体およびビニル−エステル共重合体、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系からなる群のうちの少なくとも１つからからなる有機系樹脂からなる被覆材２とからなっている。

繊維の全長は、１０から７０ｍｍの範囲内とする。全長が１０ｍｍ未満では、短繊維がコンクリートに発生したひび割れに対して架橋し、性能を発揮することが困難である。一方、７０ｍｍを超えると、繊維を混入したコンクリートを施工することが困難である。従って、この発明では、繊維の全長を１０から７０ｍｍの範囲内に限定した。

繊維の最大径は、０．１から１０ｍｍの範囲内とする。最大径が０．１ｍｍ未満、および、１０ｍｍを超えると、製作機器の性能上、製作が困難である。従って、この発明では、繊維の最大径を０．１から１０ｍｍの範囲内に限定した。

図４に示すように、芯材１は、芯糸３（図２参照）とカバー糸４（図３参照）とを互いに撚り合せたものからなっている。芯糸３およびカバー糸４は、各々、１本または複数本であっても良い。芯糸１とカバー糸３との撚り数は、４００回転／ｍ以下とする。撚り数が４００回転／ｍ超では、撚り数が多く、繊維の製作が困難である。従って、この発明では、芯糸１とカバー糸３との撚り数を４００回転／ｍ以下に限定した。

芯糸１およびカバー糸４として、各々、捩じったものを使用しても良い。この場合、芯糸１およびカバー糸４の各々の捩じり数は、４００回転／ｍ以下とする。４００回転／ｍ超では、捩じり数が多く、繊維の製作が困難である。従って、この発明では、芯糸１およびカバー糸４の各々の捩じり数を４００回転／ｍ以下に限定した。なお、芯糸１として、捩じらないものを使用しても良い。

芯糸１およびカバー糸４は、何れも、３３から４８００Ｔｅｘ（繊密度）の範囲内とする。３３Ｔｅｘ未満、および、４８００Ｔｅｘ超では、芯材およびカバー糸となる原料の糸の入手が困難である。従って、この発明では、芯糸１およびカバー糸４は、何れも、３３から４８００Ｔｅｘの範囲内に限定した。

このような芯材１を使用することによって、芯材１を被覆する被覆材自体の表面に凹凸７（図１参照）が形成される結果、コンクリートとの結合力が向上する。

図５に、この発明のコンクリート補強用繊維が混入されたコンクリート構造物の部分断面図を示す。

しかも、紫外線に強い芯材１とアルカリ性に強い被覆材２とにより構成することによる効果、すなわち、図５に示すように、コンクリート構造物５にひび割れが発生する前は、芯材１は、アルカリ性に強い被覆材２により防御されるので、芯材１は、変化せず、所定の引張強度が得られる。

一方、図６に示すように、コンクリート構造物５にひび割れ６が発生した後は、被覆材２が剥離しても、芯材１は、紫外線に強いことから、本来の機能を発揮して、やはり、所定の引張強度が得られるといった効果を有する。

以上、説明したように、この発明によれば、紫外線に強い無機系繊維からなる芯材１と、芯材１を被覆する、アルカリ性に強い有機系樹脂からなる被覆材２とにより構成し、被覆材２自体の表面に凹凸を形成することによって、コンクリートと繊維との結合力の低下を確実に防止することができる。

また、この発明によれば、芯材１を被覆する被覆材２自体の表面に凹凸７を形成したコンクリート補強用繊維を混入させることによって、コンクリート構造物の引張強度を高めることができる。

１：芯材
２：被覆材
３：芯糸
４：カバー糸
５：コンクリート構造物
６：ひび割れ
７：凹凸
８：芯材
９：砂粒
１０：被覆材

Claims (13)

1. 紫外線に強い無機系繊維からなる芯材と、前記芯材を被覆する、アルカリ性に強い有機系樹脂からなる被覆材とからなるコンクリート補強用繊維において、
   前記被覆材自体の表面に凹凸が形成されていることを特徴とするコンクリート補強用繊維。
2. 前記芯材は、バサルト繊維からなっていることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート補強用繊維。
3. 請求項１または２に記載の発明において、前記被覆材は、スチレン−アクリル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル共重合体、エポキシ系重合体、ビニル系重合体、エステル系重合体およびビニル−エステル共重合体、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系からなる群のうちの少なくとも１つから形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンクリート補強用繊維。
4. 前記芯材は、芯糸とカバー糸とを互いに撚り合せたものからなっていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載のコンクリート補強用繊維。
5. 前記芯糸と前記カバー糸との撚り数は、４００回転／ｍ以下であることを特徴とする、請求項４に記載のコンクリート補強用繊維。
6. 前記芯糸および前記カバー糸は、各々捩じられていることを特徴とする、請求項４または５に記載のコンクリート補強用繊維。
7. 前記芯糸および前記カバー糸の各々の捩じり数は、４００回転／ｍ以下であることを特徴とする、請求項６に記載のコンクリート補強用繊維。
8. 前記カバー糸は、捩じられていることを特徴とする、請求項４または５に記載のコンクリート補強用繊維。
9. 前記カバー糸の捩じり数は、４００回転／ｍ以下であることを特徴とする、請求項８に記載のコンクリート補強用繊維。
10. 前記芯糸および前記カバー糸は、何れも、３３から４８００Ｔｅｘの範囲内であることを特徴とする、請求項４から９の何れか１つに記載のコンクリート補強用繊維。
11. 繊維の全長は、１０から７０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から１０の何れか１つに記載のコンクリート補強用繊維。
12. 繊維の最大径は、０．１から１０ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から１１の何れか１つに記載のコンクリート補強用繊維。
13. 請求項１から１２の何れか１つに記載のコンクリート補強用繊維が混入されていることを特徴とするびコンクリート構造物。

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