JP2023089189A

JP2023089189A - 地盤改良体補強用繊維

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Publication number: JP2023089189A
Application number: JP2023067032A
Authority: JP
Inventors: 高浩澤田; Takahiro Sawada; 隆片山; Takashi Katayama; 寿志末森; Hisashi Suemori; 敬史堀越; Takafumi Horikoshi
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2023-04-17
Publication date: 2023-06-27
Also published as: JP2021006683A

Abstract

【課題】セメント等の水硬性材料と混練して使用する際に、繊維の分散性が高く、かつ得られた成形体の曲げ応力が高い地盤改良体補強用繊維を提供する。【解決手段】平均繊維径が５０～６５０μｍであり、平均繊維長が１～３０ｍｍである繊維を含んでなる地盤改良体補強用繊維。【選択図】なし

Description

本発明は、特定の平均繊維径及び平均繊維長を有する地盤改良体補強用繊維に関する。

セメント系固化材を用いた地盤改良工法は、原地盤などの現地発生土を骨材として利用し、これにセメント系固化材と水を加え混練して得られる地盤改良体を用いて構造物の基礎としてだけではなく、液状化防止や円弧滑り防止等、その用途は多岐にわたる。地盤改良工法には、セメント系固化材を粉体として混合する場合や、水とセメント系固化材を事前混入するスラリー状で混合する場合がある。現地発生土を利用する地盤改良工法は、建設工事に求められている環境問題への対応および施工合理化の要求への解決策として期待されている。地盤改良体は、粘性と流動性を有するために、地盤改良体を繊維で補強した繊維補強地盤改良体を作製する場合、繊維を改良体全域に対して均等に分散させる必要がある。このときに、繊維の分散が不均一であれば、適切な施工ができなくなると共に、出来上がった改良体の品質にも悪影響を及ぼす。

例えば、特許文献１においてはセルロース系増粘剤またはミセル形成型増粘剤を適正量（重量比で０．２５％～２．０％）添加することで繊維を地盤改良スラリーに均質に分散させることができると提案されている。

また、特許文献２では、地盤改良体がポリビニルアルコール繊維を含むことで地中連続壁体の接合部におけるコールドジョイントでの漏水を防止することができ、結果としてコスト削減ができると提案されている。

特開２０１３－０２８４７４号公報特開２００２－２５６５４７号公報

特許文献１では、増粘剤を使用して繊維分散性を改善することで配管の閉塞を防止させているが、繊維種類の最適化は行われておらず、特許文献１の方法では地盤改良スラリー中の繊維の分散性を十分に高めることが出来ず、かつ得られる成形体の曲げ強度も不十分であった。

特許文献２では、具体的に繊維径が大きいポリビニルアルコール繊維しか用いられていないため、地盤改良スラリー中の繊維の分散性を十分に高めることが出来ず、かつ得られる成形体の曲げ強度も不十分であった。

従って、本発明は、セメント等の水硬性材料と混練して使用する際に、繊維の分散性が高く、かつ得られる成形体の曲げ強度が高い地盤改良体補強用繊維を提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するため詳細に検討を重ね、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
〔１〕平均繊維径が５０～６５０μｍであり、平均繊維長が１～３０ｍｍである繊維を含んでなる地盤改良体補強用繊維。
〔２〕前記繊維が、ポリビニルアルコール繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維、エポキシ繊維、アクリル繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテル繊維、セルロース繊維、ポリウレタン繊維、レーヨン繊維、金属繊維、ガラス繊維からなる群から選択される少なくとも１種である、前記〔１〕の地盤改良体補強用繊維。
〔３〕前記繊維が耐アルカリ性繊維である、前記〔１〕の地盤改良体補強用繊維。
〔４〕前記耐アルカリ性繊維がポリビニルアルコール繊維である、前記〔３〕の地盤改良体補強用繊維。
〔５〕前記繊維の比重が０．５～５である、前記〔１〕～〔４〕の地盤改良体補強用繊維。

本発明の地盤改良体補強用繊維は、セメント等の水硬性材料と混練して使用する際に、繊維の分散性が高く、かつ得られた成形体の曲げ強度が高い。

実施例２において製造した成形体を長手方向に切断した場合の、成形体切断面の写真である。図１の切断面にブラックライトを照射した場合の成形体切断面の写真である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明の地盤改良体補強用繊維は、平均繊維径が５０～６５０μｍであり、平均繊維長が１～３０ｍｍである繊維を含んでなる。上記特定の平均繊維径及び平均繊維長を有する繊維を地盤改良体補強用繊維として用いることで、セメント等の水硬性材料と混練して使用する際に、繊維の分散性を高め、かつ得られる成形体の曲げ強度も高めることができる。

本発明の地盤改良体補強用繊維の平均繊維径は、５０～６５０μｍであることが重要であり、好ましくは７０～６００μｍ、さらに好ましくは１００～５５０μｍである。繊維の平均繊維径が５０μｍ未満であると、繊維同士が絡みやすくなることで繊維の分散性が低下し、その結果、得られる成形体の曲げ強度も低下する。平均繊維径が６５０μｍを上回ると、混練に必要なエネルギー量が多くなるため、通常の混練方法では繊維の分散性が低下し、その結果、得られる成形体の曲げ強度も低下する。なお、繊維の平均繊維径は、複数本の繊維について光学顕微鏡により繊維径を測定し、その平均値を算出して得られ、例えば実施例に記載する方法で測定してよい。

本発明の地盤改良体補強用繊維の平均繊維長は、１～３０ｍｍであることが重要であり、好ましくは３～２５ｍｍ、より好ましくは５～２０ｍｍ、さらに好ましくは６～１２ｍｍである。繊維の平均繊維長が３０ｍｍを上回ると、混練に必要なエネルギー量が多くなるため、通常の混練方法では繊維の分散性が低下し、その結果、得られた成形体の曲げ強度も低下する。繊維の平均繊維長が１ｍｍ未満であると、繊維による補強性能が発揮できないため、得られた成形体の曲げ強度が低下する。なお、繊維の平均繊維長は、複数本の繊維について光学顕微鏡により繊維長を測定し、その平均値を算出して得られ、例えば実施例に記載する方法で測定してよい。

本発明の地盤改良体補強用繊維のアスペクト比は特に限定されないが、好ましくは１．５～６００、より好ましくは５～５００、さらに好ましくは１０～４００である。アスペクト比が上記の下限以上である場合、繊維を添加することによる補強効果を高めやすい。また、アスペクト比が上記の上限以下である場合、水硬性材料を含むマトリクス中に含まれる繊維同士の絡まりを抑制しやすく、水硬性材料に対する補強性能を高めやすい。なお、本明細書においてアスペクト比は、繊維長（Ｌ）と繊維径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）を意味し、ＪＩＳＬ１０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準じて繊維長を算出し、繊維径との比により算出することができる。

本発明の地盤改良体補強用繊維の比重は特に限定されないが、好ましくは０．５～５、より好ましくは０．８～３、さらに好ましくは１～２である。繊維の比重が上記範囲にあることで、セメント等の水硬性材料及び水と混練した際に繊維が均一に混ざりやすく、その結果、得られる成形体の曲げ強度が向上しやすい。

本発明の地盤改良体補強用繊維としては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」と称することがある）繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維（アラミド繊維を包含する）、エポキシ繊維、アクリル繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリエステル繊維、ポリエーテル繊維、セルロース繊維、ポリウレタン繊維、レーヨン繊維（ポリノジック繊維、溶剤紡糸セルロース繊維等）等の合成高分子繊維、金属繊維、ガラス繊維などが挙げられる。中でも耐アルカリ性の観点から、ＰＶＡ繊維、ポリオレフィン繊維、金属繊維、ガラス繊維が好ましい。

本発明の地盤改良体補強用繊維の種類は特に限定されず、上記の各種繊維を用いることができるが、セメント等のアルカリ性水硬性材料を使用する観点から、耐アルカリ性繊維であることが好ましい。

耐アルカリ性繊維としては、ＰＶＡ繊維、ポリオレフィン繊維、金属繊維、ガラス繊維からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、特に、機械的性能、水硬性材料との接着性及び耐アルカリ性の観点から、ＰＶＡ繊維がより好ましい。ＰＶＡ繊維である場合、分子構造上の理由から親水性が高く、ＰＶＡ繊維の水酸基とセメントのカルシウム原子（Ｃａ）が化学結合するため、繊維とセメントとの親和性を向上させ、化学的接着力を高めることができる。また、ＰＶＡ繊維周辺が水酸化カルシウムに富んだ構造となりやすいため、繊維とセメントとの摩擦抵抗を高めることもできる。

ＰＶＡ繊維は、ビニルアルコール系ポリマーを含む繊維であり、機械的性能、水硬性材料との接着性及び耐アルカリ性の点から、当該繊維中に該ビニルアルコール系ポリマーを３０質量％以上含むことが好ましく、６０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことがさらに好ましい。

ＰＶＡ繊維を構成するビニルアルコール系ポリマーは、ビニルアルコールのホモポリマーであってもよいし、本発明の効果を損なわない範囲であれば、ビニルアルコールと、他のモノマーとの共重合体であってもよいし、変性されていてもよい。繊維の機械的強度、耐アルカリ性、耐熱水性等を高めやすい観点からは、ビニルアルコール系ポリマーを構成する全単量体単位の量を１００モル％としたときに、任意に含まれる変性ポリビニルアルコール系モノマーに由来する構造単位の量、及び、任意に含まれるビニルアルコール以外のモノマーの量の合計は、好ましくは３０モル％以下、より好ましくは１０モル％以下である。

ＰＶＡ繊維を構成するビニルアルコール系ポリマーの粘度平均重合度は、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性等を考慮すると５００～２００００程度（好ましくは８００～１５０００程度、さらに好ましくは１０００～１００００程度）のものであってもよい。このうちでも、ビニルアルコール系ポリマーの粘度平均重合度は、強度の観点から１０００以上であることが好ましく、１２００以上であることがより好ましく、１５００以上であることがさらに好ましく、１７５０以上であることがなお好ましい。ビニルアルコール系ポリマーは、平均重合度１０００以上３０００未満の中重合度品であってもよいが、平均重合度３０００以上の高重合度品であってもよい。粘度平均重合度は、ＪＩＳＫ６７２６（１９９４年）に記載の方法により測定することができる。具体的には、けん化度が９９．５モル％未満の場合には、けん化度９９．５モル％以上になるまでけん化したＰＶＡについて、水中、３０℃で測定した極限粘度［η］（リットル／ｇ）を用いて、次の式により粘度平均重合度（Ｐ）を求めることができる。
Ｐ＝（［η］×１０^４／８．２９）^{（１／０．６２）}

ＰＶＡ繊維を構成するビニルアルコール系ポリマーのけん化度も、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、得られる繊維の力学物性の点から、例えば９５モル％以上、より好ましくは９８モル％以上であってもよい。けん化度は９９モル％以上であってもよく、９９．８モル％以上であってもよい。ビニルアルコール系ポリマーのけん化度が低すぎると、得られる繊維の機械的特性や工程通過性、製造コストなどの面で好ましくない場合が多い。けん化度は、ＪＩＳＫ６７２６（１９９４年）に記載の方法により測定することができる。

本発明の地盤改良体補強用繊維は、１種類のポリマーから構成された繊維であってもよいし、２種類以上のポリマーから構成された複合繊維であってもよい。複合繊維の形状としては、例えば海島型、芯鞘型、サイドバイサイド型等が挙げられる。

本発明の地盤改良体補強用繊維の製造方法は特に限定されず、一般的な溶融紡糸、溶液紡糸、乾式紡糸などを用いることができる。本発明の地盤改良体補強用繊維は、例えば、次の方法によって製造することができる。例えば繊維がＰＶＡ繊維である場合、ＰＶＡ系ポリマーを溶剤に溶解し、湿式、乾湿式、乾式のいずれかの方法により紡糸し、乾熱延伸する事により得られる。なお、湿式紡糸とは、紡糸ノズルから直接固化浴に紡糸原液を吐出する方法のことであり、乾湿式紡糸とは、紡糸ノズルから一旦任意の距離の空気中あるいは不活性ガス中に紡糸原液を吐出し、その後に固化浴に導入する方法のことである。また、乾式紡糸とは、空気中あるいは不活性ガス中に紡糸原液を吐出する方法のことである。ＰＶＡ繊維は、紡糸後、必要に応じて延伸処理が行われてもよい。また、ＰＶＡ繊維で一般的に行われているアセタール化処理などが行われてもよい。

ＰＶＡ繊維の紡糸原液に用いられる溶剤としては、ビニルアルコール系ポリマーを溶解することが可能な溶剤であれば特に限定されない。例えば水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール等の多価アルコールなどの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。本発明では、湿式紡糸を行う場合、溶剤としては有機系の溶剤を用いることが好ましい。この中でも、供給性、環境負荷への影響の観点から、ＤＭＳＯが特に好ましい。紡糸原液中のポリマー濃度は、ビニルアルコール系ポリマーの組成や重合度、溶剤の種類によって異なるが、６～６０質量％の範囲が一般的である。

乾式紡糸でも、上記の溶剤を用いることができる。その場合、水を用いても、有機系の溶剤を用いてもよい。

本発明の効果を損なわない範囲であれば、紡糸原液にはビニルアルコール系ポリマー以外にも、目的に応じて、界面活性剤、酸化防止剤、分解抑制剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、隠蔽剤、着色剤、油剤などの添加剤などが含まれていてもよい。

固化浴で用いられる溶媒は、紡糸原液で用いられる溶剤の種類に応じて適宜選択することができる。紡糸原液が水溶液の場合、固化浴としては、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等のＰＶＡ系ポリマーに対して固化能を有する無機塩類や水酸化ナトリウムの水溶液を用いることができる。紡糸原液が有機溶剤溶液の場合、固化浴としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類等のＰＶＡ系ポリマーに対して固化能を有する有機溶媒を用いることができる。

本発明においては、乾式紡糸で得られる繊維、または有機溶剤を溶媒とする紡糸原液から湿式紡糸で得られる繊維が、繊維強度の点から好ましい。

固化された原糸から紡糸原液の溶媒を抽出除去するために、抽出浴を通過させてもよく、抽出時に同時に原糸を湿延伸してもよい。また、湿延伸後、繊維を乾燥させ、必要に応じて、さらに乾熱延伸を行ってもよい。乾燥温度は、通常１００℃以下であり、ある程度まで乾燥が行われた時点で１００℃以上の温度条件で乾燥を完全に行うことが好ましい。延伸を行う場合、総延伸倍率（湿延伸と乾燥後の延伸倍率の積）として、例えば、５～２５倍、好ましくは８～２０倍程度の延伸を行ってもよい。延伸は、通常２００～２５０℃、好ましくは２２０～２４０℃の延伸温度下で行われる。このようにして製造されたＰＶＡ繊維の表面に、必要に応じてホウ酸含有化合物を付着させてもよい。

その後、得られた繊維を、所望の繊維長に切断する。切断方式は特に限定されず、例えば、サイドカット方式、ウォータージェット方式、レーザーカット方式、ディスクブレードカット方式、超音波カット方式、はさみカット方式等が挙げられる。なかでも、繊維末端部の損傷を抑制しやすい観点からは、サイドカット方式、レーザーカット方式およびウォータージェット方式が好ましい。

本発明の地盤改良体補強用繊維を、セメント成分および水と混合することにより、セメントスラリーを得ることができる。更に、セメントスラリーと骨材を混合することにより水硬性組成物を得ることができる。最終的に、当該水硬性組成物を硬化させることにより、地盤改良体等の成形体を得ることができる。本発明の地盤改良体補強用繊維を用いて製造した成形体は、繊維が均一に分散されることで、高い曲げ強度を有するため、地盤改良体として有用である。

水硬性組成物に含まれる水硬性材料としては、セメント成分が挙げられる。セメント成分は、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、および中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、シリカセメント、ならびにフライアッシュセメントが挙げられる。これらのセメントは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

水硬性組成物に含まれる骨材としては、必要に応じてさまざまな骨材を使用することができる。そのような骨材として、例えば、細骨材、軽量骨材および粗骨材等が挙げられる。これらの骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

細骨材は、粒径が５ｍｍ以下の細骨材であってもよく、例えば、粒径が５ｍｍ以下の砂類、珪石、フライアッシュ、高炉スラグ、火山灰系シラス、各種汚泥、および岩石鉱物等の無機質材を粉末化または顆粒状化した細骨材等が挙げられる。これらの細骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。砂類としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、鉱滓、ガラス砂、鉄砂、灰砂、炭酸カルシウム、および人工砂等の砂類が挙げられる。これらの細骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

粗骨材は、粒径５ｍｍ以上の粒子が８５質量％以上含まれる骨材である。粗骨材は、粒径５ｍｍ超の粒子からなるものであってもよい。粗骨材としては、例えば、各種砂利類、人工骨材（高炉スラグ等）および再生骨材（建築廃材の再生骨材等）等が挙げられる。これらの粗骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

軽量骨材としては、例えば、火山砂利、膨張スラグおよび炭殻等の天然軽量骨材、ならびに発泡真珠岩、発泡パーライト、発泡黒よう石、バーミキュライト、シラスバルーンおよびフライアッシュマイクロバルーン等の人工軽量骨材が挙げられる。これらの軽量骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

水硬性組成物は、上記骨材に加え、機能性骨材を含んでもよい。ここで、機能性骨材とは、有色の骨材、硬質の骨材、弾性を有する骨材、および特定の形状を有する骨材等が挙げられ、具体的には、層状ケイ酸塩（例えば、マイカ、タルク、カオリン）、アルミナ、シリカ等が挙げられる。骨材に対する機能性骨材の割合は、それぞれの種類に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、骨材と機能性骨材との質量比（骨材／機能性骨材）は、９９／１～７０／３０であってもよく、好ましくは９８／２～７５／２５であってもよく、より好ましくは９７／３～８０／２０であってもよい。これらの機能性骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。

骨材の総量（Ｓ）とセメント成分（Ｃ）の質量比（骨材（Ｓ）／セメント成分（Ｃ））は、好ましくは１／１０～５／１、より好ましくは１／８～４／１、さらに好ましくは１／６～３／１であってもよい。

セメントスラリー、水硬性組成物及び成形体中における本発明の地盤改良体補強用繊維の含有量は、地盤改良体補強用繊維に含まれる繊維の種類、平均繊維径および平均繊維長等に応じて適宜設定することができるが、繊維の含有量が最終的に得られる成形体の体積を基準として、好ましくは０．１～２．０体積％、より好ましくは０．１５～１．８体積％、さらに好ましくは０．２～１．５体積％であることが好ましい。地盤改良体補強用繊維の含有量が上記範囲内であると、繊維による補強効果がさらに高められ、また過剰な繊維含有量に基づく繊維同士の絡み合いを抑制しやすく、得られる成形体の曲げ強度をさらに向上できる。

セメントスラリーおよび水硬性組成物は、必要に応じて各種混和剤を含んでよい。混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、流動化剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、増粘剤、保水剤、撥水剤、膨張剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、ポリマーエマルジョン［アクリル系エマルジョン、エチレン－酢酸ビニル系エマルジョン、およびＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）系エマルジョン］等が挙げられる。混和剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて含まれていてもよい。なお、ポリマーエマルジョンは、最終的に得られる成形体の脆性を強化するだけでなく、成形体中の成分間の接着力を強化することが可能である。さらに、ポリマーエマルジョンを組み合わせることにより、成形体の透水防止性を向上できるだけでなく、過度の乾燥を抑制することができる。

セメントスラリーおよび水硬性組成物は、必要に応じて水溶性高分子物質を含んでもよい。水溶性高分子物質としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロースエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、およびリグニンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの水溶性高分子物質は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用されていてもよい。

成形体は、本発明の地盤改良体補強用繊維、水、セメント成分、骨材、および必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲で各種混和剤等を含む水硬性組成物を硬化させることによって得ることができる。

セメントスラリーおよび水硬性組成物は、公知または慣用のミキサー等の混練手段によって混練される。また、構成される材料の混練順序についても、特に限定されることなく実施できるが、繊維への物理的衝撃をできるだけ小さく抑えるために、水硬性組成物の構成、水／セメント成分比（Ｗ／Ｃ）等に応じて、適宜調整される。

セメントスラリーおよび水硬性組成物における水／セメント成分比（Ｗ／Ｃ）は、水硬性組成物の構成等に応じて適宜調整されるが、好ましくは４０～９５体積％、より好ましくは５０～９０体積％、さらに好ましくは６０～９０体積％である。

セメントスラリーおよび水硬性組成物に本発明の地盤改良体補強用繊維を供給する方法は特に限定されない。例えば、繊維の投入量および／または投入速度を制御しながら供給する装置として、各種定量供給装置（例えば、振動フィーダー、スクリューフィーダー、またはベルトフィーダー等）を用いることができる。

地盤改良体補強用繊維を添加して繊維を分散させる方法は、繊維が実質的に繊維凝集体として存在していない状態で分散することができる限り、特に限定されない。例えば、撹拌性能の高いミキサー、ニーダーを用いる場合、撹拌性能の高いミキサー、ニーダーとしては、例えば、双腕ニーダー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー、バンバリーミキサー、コンティニュアスミキサーまたは連続混練機等を使用することができる。

その後、繊維を含む水硬性組成物を型枠へ投入し、必要に応じて振動を加えてもよい。振動は、通常、型枠を振動させることにより加えられる。振動を加えることによって、水硬性組成物が型枠内部において、より均等に分布し易くなる。

振動させる際の振動数は、好ましくは１０～１０００Ｈｚ、より好ましくは２０～９００Ｈｚ、さらに好ましくは３０～８００Ｈｚである。振幅は、好ましくは０．１～２０μｍ、より好ましくは０．５～１８μｍ、さらに好ましくは１～１５μｍである。

型枠へ投入された水硬性組成物を、上面成形型やロール等を用いてプレスにより押圧してもよい。押圧時の圧力は、混練された水硬性組成物の状態、型枠の形態等によって適宜設定可能であるが、好ましくは１０～１５０ＭＰａ、より好ましくは２０～１４０ＭＰａ、さらに好ましくは３０～１３０ＭＰａである。圧力が１０ＭＰａ以上であると各材料の一体化が十分となり、圧力が１５０ＭＰａ以下であると骨材からの押圧による繊維の損傷が生じ難く、繊維強度の低下や型枠の耐久性の低下を避けることができる。

押圧は、必要に応じて加熱を行いながら行ってもよい。加熱温度としては、好ましくは４０～９０℃、より好ましくは４５～８５℃、さらに好ましくは５０～８０℃である。

所定の形状に成型した後は、１００℃以下の雰囲気で養生を行うことによって水硬性組成物を硬化させることにより、成形体を得ることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されない。

［測定方法又は評価方法］
＜繊維の平均繊維径＞
平均繊維径については、無作為に繊維を１００本取り出し、それぞれの繊維の長さ方向の中央部における繊維径を光学顕微鏡により測定し、その平均値を平均繊維径とした。

＜繊維の平均繊維長＞
平均繊維長については、無作為に繊維を１００本取り出し、それぞれの繊維の最も長い辺の繊維長を光学顕微鏡により測定し、その平均値を平均繊維長とした。

＜セメントスラリーにおける地盤改良体補強用繊維の分散性＞
下記の実施例及び比較例で得られたセメントスラリーにおける地盤改良体補強用繊維の分散性を、触感及び目視による下記の項目に従って評価した。
Ａ：ファイバーボールが無く、さらに繊維がセメントスラリー中に均一に分散された状態
Ｂ：ファイバーボールが少しあり、さらに繊維の一部がセメントスラリーの表面に浮き上がり、または底に沈殿状態
Ｃ：ファイバーボールが多数発生し、ファイバーボールが沈殿し相分離状態

＜成形体の曲げ強度＞
下記の実施例及び比較例で得られた成形体について曲げ強度を測定した。曲げ強度の測定は、ＪＩＳＡ１１０６に準じ、（株）島津製作所製のオートグラフＡＧ５０００－Ｂにて、試験速度（載荷ヘッドスピード）２ｍｍ／分、３等分点載荷方式で、曲げスパン１２０ｍｍの条件で行った。

実施例１
＜地盤改良体補強用繊維の作製＞
ポリマー重合度１７５０、ケン化度９９．９モル％のＰＶＡを用い、ＰＶＡ濃度が２１質量％となるようにＤＭＳＯに溶解し紡糸原液とし、メタノールとＤＭＳＯの混合溶媒を固化浴に用いて湿式紡糸にて紡糸した。さらにメタノールでＤＭＳＯを抽出しながら、湿延伸、乾燥後、乾熱延伸（延伸温度２３０℃、総延伸倍率１３倍）を実施した。
その結果、地盤改良体補強用繊維として、平均繊維径１００μｍ、平均繊維長１２ｍｍ、比重が１．３のＰＶＡ繊維を得た。

＜セメントスラリーの作製＞
得られたＰＶＡ繊維ついて、次の方法に従い、セメントスラリーを調製した。水／セメント比（Ｗ／Ｃ）６０体積％、セメント添加量は２５０ｋｇ/ｍ^３とした地盤改良スラリー配合により、最終的に得られる成形体の体積に対して、ＰＶＡ繊維が０．５体積％となるようにＰＶＡ繊維、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント株式会社製）および水を、モルタルミキサー（丸菱化学機械製作所社製）に投入し、公転６２ｒｐｍ、自転１４０ｒｐｍの条件下で、２分間混練してセメントスラリーを得た。得られたセメントスラリーについて、上述の方法により繊維の分散性を評価した。評価結果を表１に示す。

＜成形体の作製＞
得られたセメントスラリーについて、次の方法に従い、成形体を得た。上記方法によって得られたセメントスラリーに、珪砂６号（トーヨーマテラン株式会社製）をセメントスラリー／珪砂６号を体積比１／４の割合で、モルタルミキサーで１分間混練した後に、混練物を鋼製型枠に流し込んで４ｃｍ角、長さ１６ｃｍの水硬性硬化体を作製し、鋼製型枠ごと室温２０℃、湿度６０％の部屋でラッピングを施し、７日間静置養生して成形体を得た。得られた成形体について、上述の方法により曲げ強度を測定した。測定結果を表１に示す。

実施例２～６、比較例１～４
地盤改良体補強用繊維として用いたＰＶＡ繊維の平均繊維径、平均繊維長及び最終的に得られる成形体の体積に対するＰＶＡ繊維の添加量を表１に示す通りに変更した以外は、実施例１と同様にしてセメントスラリーおよび成形体を作製した。得られたセメントスラリーについて、上述の方法により、繊維の分散性を評価した、また、成形体について、上述の方法により曲げ強度を測定した。評価及び測定結果を表１に示す。

実施例７
平均繊維径６５μｍ、平均繊維長１２ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）繊維（萩原工業社製ＰＷ－ｊｒ）を、地盤改良体補強用繊維として用いて、実施例１と同様にしてセメントスラリーおよび成形体を作製した。得られたセメントスラリーについて、上述の方法により、繊維の分散性を評価した、また、成形体について、上述の方法により曲げ強度を測定した。評価及び測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明の地盤改良体補強用繊維はセメント等の水硬性材料に混練した場合に繊維の分散性が高く、かつ得られた成形体の曲げ強度が高いものであった。したがって、本発明の地盤改良体補強用繊維は、水硬性材料に添加する補強用の繊維として適したものであり、地盤改良体として有用であることが確認された。

本発明に従った地盤改良体補強用繊維は、セメント等の水硬性材料と混練して使用する際に、繊維の分散性が高く、かつ得られた成形体の曲げ強度が高いため、水硬性材料の成形体の補強効果に優れており、地盤改良体の補強繊維として好適に利用することができる。

Claims

平均繊維径が５０～６５０μｍであり、平均繊維長が１～３０ｍｍである繊維を含んでなる地盤改良体補強用繊維。