JP2022075276A - 連続繊維補強材及びコンクリート構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリートとの付着力を高めることができ、かつ耐アルカリ性を高めることができる連続繊維補強材を提供する。【解決手段】本発明に係る連続繊維補強材は、芯材と、前記芯材の外表面を被覆する被覆層とを備え、前記芯材が、補強繊維を含み、前記被覆層が、複数の凹部と複数の凸部とを有し、前記被覆層の引張破断伸び率の、前記芯材の引張破断伸び率に対する比が０．２以上８以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、芯材と被覆層とを備える連続繊維補強材に関する。また、本発明は、上記連続繊維補強材を用いたコンクリート構造物に関する。

コンクリート中に鉄筋又は連続繊維補強材が埋め込まれたコンクリート構造物が広く知られている。上記連続繊維補強材は、一般的に、ガラス繊維等の繊維に、樹脂を含浸させて製造される。上記連続繊維補強材は、鉄筋と比べて、軽量であり、かつ耐腐食性及び施工性に優れる。

下記の特許文献１には、コンクリート構造物の補強を行うために、コンクリートの内部に配設される樹脂含浸繊維複合体製補強筋（連続繊維補強材）が開示されている。上記樹脂含浸繊維複合体製補強筋では、樹脂含浸繊維が棒状に成形された繊維強化棒材の外周が、樹脂層により被覆されている。上記樹脂層の樹脂は、上記樹脂含浸繊維中の樹脂に対して相溶性を有する。上記樹脂層の外周に、長手方向へ亘って凹凸が形成されている。

特開平０７－１３９０９３号公報

連続繊維補強材は、鉄筋と比べて、コンクリートとの付着力が低い。従来、連続繊維補強材とコンクリートとの付着力を高めるために、外表面に凹凸を有する連続繊維補強材が用いられている。しかしながら、外表面に凹凸を単に有する連続繊維補強材では、コンクリートとの付着力を十分に高めることは困難である。

また、コンクリート内部はアルカリ性の環境である。しかしながら、従来の連続繊維補強材では、耐アルカリ性が低いことがあり、その結果、アルカリ成分が連続繊維補強材の内部に浸透し、連続繊維補強材の強度が低下しやすい。

一方、特許文献１に記載の外表面に樹脂層を有する連続繊維補強材では、アルカリ成分の連続繊維補強材内部への浸透をある程度抑えることができるため、耐アルカリ性をある程度高めることができる。しかしながら、特許文献１に記載の外表面に樹脂層を有する連続繊維補強材であっても、コンクリートの内部の引張環境下に長期間晒されたときに、樹脂層が破断したり、樹脂層が芯材から剥離したりして、アルカリ成分が芯材の内部に浸透し、その結果、連続繊維補強材の強度が低下することがある。

このように、従来の連続繊維補強材では、コンクリートとの付着力を高め、かつ耐アルカリ性を高めることは困難である。

本発明の目的は、コンクリートとの付着力を高めることができ、かつ耐アルカリ性を高めることができる連続繊維補強材を提供することである。また、本発明は、上記連続繊維補強材を備えるコンクリート構造物を提供することも目的とする。

本発明の広い局面によれば、芯材と、前記芯材の外表面を被覆する被覆層とを備え、前記芯材が、補強繊維を含み、前記被覆層が、複数の凹部と複数の凸部とを有し、前記被覆層の引張破断伸び率の、前記芯材の引張破断伸び率に対する比が０．２以上８以下である、連続繊維補強材が提供される。

本発明に係る連続繊維補強材のある特定の局面では、下記式（１）により求められる支圧面積係数が０．０３以上０．１５以下である。

支圧面積係数＝［（Ａ_ＡＶＥ×Ｘ_ＡＶＥ）／（Ｐ_ＡＶＥ×Ｚ_ＡＶＥ）］ ・・・式（１）
Ａ_ＡＶＥ：前記被覆層の前記凸部の厚みの平均値（ｍｍ）
Ｘ_ＡＶＥ：前記被覆層の前記凸部の外周長さの平均値（ｍｍ）
Ｐ_ＡＶＥ：前記被覆層の前記凸部のピッチの平均値（ｍｍ）
Ｚ_ＡＶＥ：連続繊維補強材の外周長さの平均値（ｍｍ）

本発明に係る連続繊維補強材のある特定の局面では、前記被覆層が、熱硬化性樹脂の硬化物と、モース硬度が３以上である無機充填材とを含む。

本発明に係る連続繊維補強材のある特定の局面では、前記被覆層の前記凹部の厚みの平均値が０．１ｍｍ以上であり、前記被覆層の前記凸部の厚みの平均値が２．０ｍｍ以下である。

本発明の広い局面によれば、コンクリートと、前記コンクリート中に埋設された上述した連続繊維補強材とを備える、コンクリート構造物が提供される。

本発明に係る連続繊維補強材は、芯材と、上記芯材の外表面を被覆する被覆層とを備え、上記芯材が、補強繊維を含み、上記被覆層が、複数の凹部と複数の凸部とを有し、上記被覆層の引張破断伸び率の、上記芯材の引張破断伸び率に対する比が０．２以上８以下である。本発明に係る連続繊維補強材では、上記の構成が備えられているので、コンクリートとの付着力を高めることができ、かつ耐アルカリ性を高めることができる。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る連続繊維補強材を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に係る連続繊維補強材は、芯材と、上記芯材の外表面を被覆する被覆層とを備え、上記芯材が、補強繊維を含み、上記被覆層が、複数の凹部と複数の凸部とを有し、上記被覆層の引張破断伸び率の、上記芯材の引張破断伸び率に対する比が０．２以上８以下である。

本発明に係る連続繊維補強材では、上記の構成が備えられているので、コンクリートとの付着力を高めることができ、かつ耐アルカリ性を高めることができる。本発明に係る連続繊維補強材では、コンクリートの内部に埋設されるような引張環境下で長期間用いられたとしても、被覆層が破断しにくく、被覆層の強度を高めることができる。そのため、本発明に係る連続繊維補強材では、コンクリートとの付着力を高めることができ、かつ耐アルカリ性を高めることができる。さらに、本発明に係る連続繊維補強材では、耐アルカリ性を高めることができ、かつ被覆層の強度を高めることができるので、連続繊維補強材の耐久性を高めることができる。

上記連続繊維補強材では、上記被覆層の引張破断伸び率の、上記芯材の引張破断伸び率に対する比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）が０．２以上８以下である。上記比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）が０．２未満であると、耐アルカリ性が低下しやすい。上記比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）が８を超えると、コンクリートとの付着力が低下しやすい。

上記被覆層の引張破断伸び率の、上記芯材の引張破断伸び率に対する比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）は、好ましくは０．４以上、より好ましくは０．５以上、更に好ましくは０．８以上、好ましくは７以下、より好ましくは４以下、更に好ましくは２以下である。上記比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）が上記下限以上であると、耐アルカリ性をより一層高めることができる。上記比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）が上記上限以下であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができる。

上記被覆層の引張破断伸び率及び上記芯材の引張破断伸び率はそれぞれ、２５℃での引張破断伸び率を意味する。上記被覆層の引張破断伸び率及び上記芯材の引張破断伸び率はそれぞれ、ＪＩＳ Ｋ７１６１のプラスチック引張試験に準拠して測定される。引張破断伸び率とは、式：［（引張破断時の試験片の長さ）－（引張試験前の試験片の長さ）］／（引張試験前の試験片の長さ）×１００（％）で算出される値である。

本明細書において、上記被覆層の引張破断伸び率とは、被覆層の材料を成形して得られる、ＪＩＳ Ｋ７１６１に記載の形状及び寸法に準拠したダンベル状試験片の引張破断伸び率を意味する。なお、連続繊維補強材から被覆層を切り出すことにより上記形状及び寸法を有するダンベル状試験片を得ることができる場合は、該ダンベル状試験片を用いて引張破断伸び率を測定してもよい。

本明細書において、上記芯材の引張破断伸び率とは、芯材と同一形状を有する試験片の引張破断伸び率を意味する。なお、上記芯材の引張破断伸び率を測定するための試験片は、連続繊維補強材から芯材を切り出すことにより得てもよく、芯材の材料を成形することにより得てもよい。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る連続繊維補強材を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ－Ｉ線に沿う図である。

連続繊維補強材１は、芯材２と被覆層３とを備える。芯材２は、円柱状の形状を有する。被覆層３は、芯材２の外表面を被覆している。被覆層３は、芯材２の外表面上に配置されている。被覆層３は、芯材２の外周面を被覆している。

被覆層３は、複数の凹部３ｂと、複数の凸部３ａとを有する。凹部３ｂ及び凸部３ａはそれぞれ、円環状に設けられている。凹部３ｂ及び凸部３ａはそれぞれ、連続繊維補強材１の軸方向において、周期的に設けられている。

被覆層３の凸部３ａの厚みＡの平均値（Ａ_ＡＶＥ）は、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましく０．６ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましく１．５ｍｍ以下である。平均値（Ａ_ＡＶＥ）が上記下限以上であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができ、また、耐アルカリ性をより一層高めることができる。平均値（Ａ_ＡＶＥ）が上記上限以下であると、連続繊維補強材の製造コストを抑えることができる。

被覆層３の凹部３ｂの厚みＢの平均値（Ｂ_ＡＶＥ）は、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．２ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．５ｍｍ以下である。平均値（Ｂ_ＡＶＥ）上記下限以上であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができ、また、耐アルカリ性をより一層高めることができる。平均値（Ｂ_ＡＶＥ）が上記上限以下であると、連続繊維補強材の製造コストを抑えることができる。

被覆層３の凸部３ａの厚みＡの平均値（Ａ_ＡＶＥ）と、被覆層３の凹部３ｂの厚みＢの平均値（Ｂ_ＡＶＥ）との差の絶対値は、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以下、より好ましくは１．２ｍｍ以下である。差の絶対値が上記下限以上及び上記上限以下であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができる。

被覆層３の凸部３ａの厚みＡの平均値（Ａ_ＡＶＥ）とは、５個以上の凸部３ａの厚みＡを測定し、それらの厚みを平均した値である。被覆層３の凹部３ｂの厚みＢの平均値（Ｂ_ＡＶＥ）とは、５個以上の凹部３ｂの厚みＢを測定し、それらの厚みを平均した値である。

被覆層３の凸部３ａのピッチＰの平均値（Ｐ_ＡＶＥ）は、好ましくは２ｍｍ以上、より好ましくは３ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以下である。平均値（Ｐ_ＡＶＥ）が上記下限以上及び上記上限以下であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができる。

被覆層３の凸部３ａのピッチＰは、連続繊維補強材１の軸方向における凸部３ａの周期である。被覆層３の凸部３ａのピッチＰの平均値（Ｐ_ＡＶＥ）とは、５個以上の凸部３ａのピッチＰを測定し、それらのピッチを平均した値である。

本発明の効果をより一層効果的に発揮する観点からは、上記連続繊維補強材では、下記式（１）により求められる支圧面積係数が、好ましくは０．０３以上、より好ましくは０．０５以上、好ましくは０．１５以下、より好ましくは０．１３以下である。

支圧面積係数＝［（Ａ_ＡＶＥ×Ｘ_ＡＶＥ）／（Ｐ_ＡＶＥ×Ｚ_ＡＶＥ）］ ・・・式（１）
Ａ_ＡＶＥ：上記被覆層の上記凸部の厚みの平均値（ｍｍ）
Ｘ_ＡＶＥ：上記被覆層の上記凸部の外周長さの平均値（ｍｍ）
Ｐ_ＡＶＥ：上記被覆層の上記凸部のピッチの平均値（ｍｍ）
Ｚ_ＡＶＥ：連続繊維補強材の外周長さの平均値（ｍｍ）

なお、上記被覆層の凸部の外周長さの平均値（Ｘ_ＡＶＥ）とは、３個以上の凸部の外周長さ（図１（ｂ）に示す外周長さＸ）を測定し、それらの外周長さを平均した値である。また、上記連続繊維補強材の外周長さの平均値（Ｚ_ＡＶＥ）とは、被覆層の凸部と凹部とをまとめた連続繊維補強材の外周長さの平均値を意味する。

上記被覆層の凹部又は凸部は、環状に設けられていてもよく、環状以外の形状で設けられていてもよく、円環状に設けられていてもよく、円環状以外の形状に設けられていてもよい。例えば、該凹部又は該凸部は、螺旋状に設けられていてもよい。

上記被覆層の凹部及び凸部の形状は特に限定されない。上記被覆層の凸部は、芯材から離れるにつれて、先細りする形状を有していてもよく、先太りする形状を有していてもよい。また、上記被覆層の凸部は、先細りする形状及び先太りする形状を有していなくてもよい。

上記被覆層の凹部及び凸部は、周期的に設けられていてもよく、不規則に設けられていてもよい。

上記芯材の形状は特に限定されない。上記芯材の形状は、円柱状であってもよく、多角柱状であってもよい。また、上記芯材自体が、凹部と凸部とを有していてもよい。

以下、連続繊維補強材の詳細を更に説明する。

（補強繊維）
上記芯材は、補強繊維を含む。上記補強繊維は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、及びバサルト繊維等が挙げられる。

連続繊維補強材の強度をより一層高める観点からは、上記補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又はバサルト繊維であることが好ましく、ガラス繊維、又はバサルト繊維であることがより好ましい。補強繊維としてガラス繊維又はバサルト繊維を用いた従来の連続繊維補強材では、耐アルカリ性が低いため、該補強繊維が劣化しやすく、その結果、連続繊維補強材の強度が経時的に低下しやすい。これに対して、本発明では、補強繊維としてガラス繊維又はバサルト繊維を用いた場合でも、連続繊維補強材の強度を高く維持することができる。

上記補強繊維は、ロービングされた繊維（補強繊維束）であることが好ましい。

上記補強繊維は、連続繊維補強材の軸方向に沿って配向していることが好ましい。上記補強繊維は、連続繊維補強材の軸方向に引き揃えられていることが好ましい。

上記芯材１００体積％中、上記補強繊維の含有量は、好ましくは３０体積％以上、より好ましくは５０体積％以上、好ましくは８０体積％以下、好ましくは７５体積％以下である。上記補強繊維の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、連続繊維補強材の強度をより一層高めることができる。

（熱硬化性樹脂の硬化物）
上記芯材は、熱硬化性樹脂の硬化物を含むことが好ましい。上記被覆層は、熱硬化性樹脂の硬化物を含むことが好ましい。上記芯材及び上記被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物はそれぞれ、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

上記芯材に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物と、上記被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。

上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。

上記エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、アダマンタン骨格を有するエポキシ樹脂、トリシクロデカン骨格を有するエポキシ樹脂、及びトリアジン核を骨格に有するエポキシ樹脂等が挙げられる。

上記ビニルエステル樹脂としては、ビス系ビニルエステル樹脂、及びノボラック系ビニルエステル樹脂等が挙げられる。

上記不飽和ポリエステル樹脂としては、α，β－不飽和ジカルボン酸又はその酸無水物とグリコール類との重縮合によって得られる樹脂等が挙げられる。

連続繊維補強材の強度をより一層高める観点からは、上記芯材の材料に含まれる熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、又は不飽和ポリエステル樹脂であることが好ましい。連続繊維補強材の強度をより一層高める観点からは、上記芯材に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物は、エポキシ樹脂の硬化物、ビニルエステル樹脂の硬化物、又は不飽和ポリエステル樹脂の硬化物であることが好ましい。

コンクリートとの付着力をより一層高める観点及び耐アルカリ性をより一層高める観点からは、上記被覆層の材料に含まれる熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、又は不飽和ポリエステル樹脂であることが好ましく、エポキシ樹脂であることがより好ましい。コンクリートとの付着力をより一層高める観点及び耐アルカリ性をより一層高める観点からは、上記被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物は、エポキシ樹脂の硬化物、ビニルエステル樹脂の硬化物、又は不飽和ポリエステル樹脂の硬化物であることが好ましく、エポキシ樹脂の硬化物であることがより好ましい。特に、上記被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物がエポキシ樹脂の硬化物である場合には、耐アルカリ性を更により一層高めることができるので、連続繊維補強材の強度の経時的な低下を効果的に抑えることができる。

上記芯材１００体積％中、上記熱硬化性樹脂の硬化物の含有量（上記芯材に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物の含有量）は、好ましくは２０体積％以上、より好ましくは２５体積％以上、好ましくは７０体積％以下、より好ましくは４５体積％以下である。上記熱硬化性樹脂の硬化物の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、連続繊維補強材の強度をより一層高めることができる。

上記被覆層１００重量％中、上記熱硬化性樹脂の硬化物の含有量（上記被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物の含有量）は、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上、好ましくは８０重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。上記熱硬化性樹脂の硬化物の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができ、また、耐アルカリ性をより一層高めることができる。

（無機充填材）
上記被覆層は、無機充填材を含むことが好ましい。上記無機充填材は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されていてもよい。

コンクリートとの付着力を高め、かつ耐アルカリ性を高める観点から、上記無機充填材のモース硬度は、好ましくは３以上、より好ましくは４以上、更に好ましくは５以上である。上記無機充填材のモース硬度が上記下限以上であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができ、また、耐アルカリ性をより一層高めることができる。なお、上記無機充填材のモース硬度は１０以下であってもよく、８以下であってもよい。

コンクリートとの付着力を高め、かつ耐アルカリ性を高める観点から、上記無機充填材の平均粒子径は、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下である。上記無機充填材の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができ、また、耐アルカリ性をより一層高めることができる。

上記無機充填材の平均粒子径は、数平均粒子径を示す。上記無機充填材の平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定を行うことにより求められる。

上記無機充填材としては、炭化ケイ素、炭化窒素、アルミナ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカ、フライアッシュ、及びカーボンブラック等が挙げられる。

コンクリートとの付着力をより一層高める観点及び耐アルカリ性をより一層高める観点からは、上記無機充填材は、炭化ケイ素、炭化窒素、アルミナ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、シリカ、又はフライアッシュであることが好ましく、炭化ケイ素、又はアルミナであることがより好ましい。また、これらの好ましい無機充填材を用いることにより、上記被覆層中の無機充填材の分散度をより一層高めることができる。

上記被覆層１００重量％中、上記無機充填材の含有量は、好ましくは５重量％以上、より好ましくは１０重量％以上、より一層好ましくは２０重量％以上、更に好ましくは３０重量％以上、特に好ましくは３５重量％以上、好ましくは７５重量％以下、より好ましくは７０重量％以下である。上記無機充填材の含有量が上記下限以上であると、コンクリートとの付着力をより一層高めることができる。上記無機充填材の含有量が上記上限以下であると、耐アルカリ性をより一層高めることができる。

（その他の成分）
上記芯材及び上記被覆層はそれぞれ、必要に応じて、各種の添加剤を含んでいてもよい。上記添加剤としては、相溶化剤、安定剤、安定化助剤、滑剤、加工助剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料及び可塑剤等が挙げられる。上記添加剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

（連続繊維補強材のその他の詳細）
上記連続繊維補強材の最大径は、例えば、５ｍｍ以上であってもよく、６０ｍｍ以下であってもよい。

上記芯材の外表面の面積１００％中、上記被覆層で覆われている部分の面積は、好ましくは９５％以上、より好ましくは９９％以上、更に好ましくは９９．９％以上、最も好ましくは１００％である。上記芯材の外表面の全体が、上記被覆層で被覆されていることが最も好ましい。ただし、上記芯材の外表面の全体が、上記被覆層で被覆されていなくてもよい。例えば、上記連続繊維補強材の軸方向における端面には、上記被覆層が配置されていなくてもよい。

上記連続繊維補強材の製造方法は、以下の工程（１）と工程（２）とを備えることが好ましい。

（１）補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた後、硬化させて、芯材を得る工程。この工程では、ロービングされた補強繊維（補強繊維束）に熱硬化性樹脂を含浸させることが好ましい。補強繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた後、第１の金型で硬化させて、該第１の金型の形状に対応する芯材を得ることができる。得られた芯材は、熱硬化性樹脂の硬化物と補強繊維とを含む。

（２）芯材の外表面上に、熱硬化性樹脂と無機充填材とを含む被覆層の材料を配置した後、硬化させて連続繊維補強材を得る工程。この工程では、熱硬化性樹脂と無機充填材とを含む被覆層の材料を配置した後、第２の金型で挟み込み加熱して、芯材の外表面上に被覆層を形成することが好ましい。得られた被覆層は、熱硬化性樹脂の硬化物と無機充填材とを含む。なお、第２の金型として凹凸形状を有する金型を用いることで、凹部と凸部とを有する被覆層を形成させることができる。

上記連続繊維補強材は、コンクリートに埋設されて用いられることが好ましい。上記連続繊維補強材は、該連続繊維補強材とコンクリートとを含み、該コンクリート内に連続繊維補強材が埋設されているコンクリート構造物を得るために好適に用いられる。ただし、上記連続繊維補強材は、コンクリートに埋設されて用いられない用途においても用いることができる。

コンクリート中に、上記連続繊維補強材を埋設することで、コンクリート構造物を得ることができる。本発明に係るコンクリート構造物は、コンクリートと、上記コンクリート中に埋設された上記連続繊維補強材とを備える。上記連続繊維補強材の一部が、上記コンクリート中に埋設されていてもよく、上記連続繊維補強材の全体が、上記コンクリート中に埋設されていてもよい。

以下、実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。

以下の材料を用意した。

（熱硬化性樹脂）
ビニルエステル樹脂
エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製）

（補強繊維）
ガラス繊維（Ｔｅｘ．３０００ダイレクトロービング）

（無機充填材）
炭化ケイ素（平均粒子径５．５μｍ、モース硬度１０、信濃電気製錬社製）
アルミナ（平均粒子径５．３μｍ、モース硬度８、住友化学社製）

（硬化剤）
エポキシ硬化剤（三菱ケミカル社製）

（実施例１）
ロービングされたガラス繊維に、ビニルエステル樹脂を含浸させた後、引抜金型（Φ１２）に引き込んで硬化させて、直径１２ｍｍの円柱状の芯材を得た。得られた芯材は、芯材１００体積％中、ガラス繊維を６０体積％で含む。また、エポキシ樹脂と硬化剤とアルミナとを混合し、被覆層の材料を得た。次いで、被覆層の材料を、得られた芯材の外周面上に配置し、凹凸形状を有する第２の金型で挟み込み加熱して、軸方向長さが約１２００ｍｍであり、芯材の外表面が被覆層で配置されており、かつ軸方向の端面が被覆層で被覆されていない連続繊維補強材を得た。この連続繊維補強材において、露出している芯材の表面に被覆層の材料を塗布し、硬化させて、芯材の外表面全体が被覆層により被覆された連続繊維補強材を得た。得られた連続繊維補強材の軸方向の端面において芯材は露出しておらず、上記芯材の外表面の面積１００％中、上記被覆層で覆われている部分の面積は１００％である。また、得られた連続繊維補強材の寸法は以下の通りであった。

被覆層の凸部の厚みの平均値（Ａ_ＡＶＥ）：１．３ｍｍ
被覆層の凹部の厚みの平均値（Ｂ_ＡＶＥ）：０．５ｍｍ
被覆層の凸部のピッチの平均値（Ｐ_ＡＶＥ）：１６．０ｍｍ
連続繊維補強材の軸方向長さ：１２００ｍｍ

また、下記式（１）で表される支圧面積係数を算出した。

支圧面積係数＝［（Ａ_ＡＶＥ×Ｘ_ＡＶＥ）／（Ｐ_ＡＶＥ×Ｚ_ＡＶＥ）] ・・・式（１）
Ａ_ＡＶＥ：上記被覆層の上記凸部の厚みの平均値（ｍｍ）
Ｘ_ＡＶＥ：上記被覆層の上記凸部の外周長さの平均値（ｍｍ）
Ｐ_ＡＶＥ：上記被覆層の上記凸部のピッチの平均値（ｍｍ）
Ｚ_ＡＶＥ：連続繊維補強材の外周長さの平均値（ｍｍ）

（実施例２～６及び比較例１，２）
芯材及び被覆層の構成、並びに連続繊維補強材の寸法を表１，２のように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、連続繊維補強材を得た。

（評価）
（１）引張破断伸び率の比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）
芯材の材料を成形して、引張破断伸び率測定用の芯材（直径１２ｍｍの円柱状の芯材）を作製した。また、被覆層の材料を成形して、引張破断伸び率測定用のダンベル片を作製した。得られた引張破断伸び率測定用の芯材及び被覆層において、上述した方法により、引張破断伸び率を測定した。また、得られた引張破断伸び率から、比（被覆層の引張破断伸び率／芯材の引張破断伸び率）を算出した。

（２）コンクリートとの付着性
長さ３００ｍｍ及び外径３５Ａのサイズを有する鋼管Ａ，Ｂを用意した。鋼管Ａ，Ｂに得られた連続繊維補強材を通して、鋼管Ａ，Ｂの端面同士が接触し、かつその接触面が連続繊維補強材の軸方向長さの中央の位置に位置するように鋼管Ａ，Ｂを固定した。次いで、鋼管Ａと連続繊維補強材との間、及び、鋼管Ｂと連続繊維補強材との間に高強度モルタルを（ＳＰＲ４号）を流し込み、７日間養生硬化させて、第１のサンプルとした。

得られた第１のサンプルについて、ＪＩＳ Ａ１１９２の「コンクリート用連続繊維補強材の引張試験方法」に記載の条件で、鋼管Ａ，Ｂをつかみ部として引張試験を実施した。コンクリートとの付着性を以下の基準で評価した。

＜コンクリートとの付着性の判定基準＞
○：モルタルと連続繊維補強材との界面で滑ることなく、芯材が破断する。
×：モルタルと連続繊維補強材との界面で滑り、芯材が破断しない。

（３）耐アルカリ性
上記「（２）コンクリートとの付着性」の方法と同様にして、第１のサンプルを得た。得られた第１のサンプルを、万能試験機を用いて、連続繊維補強材の軸方向に引張り、高強度モルタルに０．８ｍｍのひび割れが発生するまで引張試験を実施した後、ひび割れた部分にスペーサーとしての鉄板を挟み込んだ。次いで、ひび割れた部分に６０℃の１０％水酸化ナトリウム溶液を１０日間浸漬させた。

また、長さ３００ｍｍ及び外径３５Ａのサイズを有する鋼管Ｃ，Ｄを用意した。

鋼管Ｃを１０％水酸化ナトリウム溶液を浸漬した後の第１のサンプルの一端側から挿入し、かつ鋼管Ｄを１０％水酸化ナトリウム溶液を浸漬した後の第１のサンプルの他端側から挿入した。次いで、鋼管Ｃと連続繊維補強材との間、及び、鋼管Ｄと連続繊維補強材との間に静的破砕剤を流し込み、３日間養生硬化させて、第２のサンプルとした。

また、１０％水酸化ナトリウム溶液を浸漬せなかったこと以外は、第２のサンプルと同様にして、第３のサンプルを作製した。

得られた第２，第３のサンプルについて、ＪＩＳ Ａ１１９２の「コンクリート用連続繊維補強材の引張試験方法」に記載の条件で、鋼管Ｃ，Ｄをつかみ部として引張試験を実施した。

第２のサンプルの引張破断強度と、第３のサンプルの引張破断強度とを比較して、比（第２のサンプルの引張破断強度／第３のサンプルの引張破断強度）を算出した。耐アルカリ性を以下の基準で評価した。

＜耐アルカリ性の判定基準＞
○：第２のサンプルについて引張試験を行ったときに被覆層に破断が生じておらず、かつ、比（第２のサンプルの引張破断強度／第３のサンプルの引張破断強度）が０．８以上１．０以下
×：第２のサンプルについて引張試験を行ったときに被覆層に破断が生じているか、又は、比（第２のサンプルの引張破断強度／第３のサンプルの引張破断強度）が０．８未満

連続繊維補強材の構成及び結果を下記の表１，２に示す。

１…連続繊維補強材
２…芯材
３…被覆層
３ａ…凸部
３ｂ…凹部
Ａ…凸部の厚み
Ｂ…凹部の厚み
Ｐ…凸部のピッチ
Ｘ…凸部の外周長さ

Claims (5)

1. 芯材と、前記芯材の外表面を被覆する被覆層とを備え、
   前記芯材が、補強繊維を含み、
   前記被覆層が、複数の凹部と複数の凸部とを有し、
   前記被覆層の引張破断伸び率の、前記芯材の引張破断伸び率に対する比が０．２以上８以下である、連続繊維補強材。
2. 下記式（１）により求められる支圧面積係数が０．０３以上０．１５以下である、請求項１に記載の連続繊維補強材。
   支圧面積係数＝［（Ａ_ＡＶＥ×Ｘ_ＡＶＥ）／（Ｐ_ＡＶＥ×Ｚ_ＡＶＥ）］ ・・・式（１）
   Ａ_ＡＶＥ：前記被覆層の前記凸部の厚みの平均値（ｍｍ）
   Ｘ_ＡＶＥ：前記被覆層の前記凸部の外周長さの平均値（ｍｍ）
   Ｐ_ＡＶＥ：前記被覆層の前記凸部のピッチの平均値（ｍｍ）
   Ｚ_ＡＶＥ：連続繊維補強材の外周長さの平均値（ｍｍ）
3. 前記被覆層が、熱硬化性樹脂の硬化物と、モース硬度が３以上である無機充填材とを含む、請求項１又は２に記載の連続繊維補強材。
4. 前記被覆層の前記凹部の厚みの平均値が０．１ｍｍ以上であり、
   前記被覆層の前記凸部の厚みの平均値が２．０ｍｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の連続繊維補強材。
5. コンクリートと、
   前記コンクリート中に埋設された請求項１～４のいずれか１項に記載の連続繊維補強材とを備える、コンクリート構造物。

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