JP3715654B2 - 構造補強部材及び製品補強のためのその使用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
発明の分野
本発明は一般に製品を補強するようにした構造部材に関するものである。また本発明は補強された製品を形成するため、この構造部材を使用する方法に関するものである。
【０００２】
発明の背景
通常の構造、及び製品は種々の種類の劣化、又は故障を起こすものであり、そのため補強することが必要になる。例えば、アスファルトコンクリート材料から成る道路は時間の経過により反射クラック、車輪跡の凹み、交通信号灯の位置における急停車による巻上がり、及び「小孔」の状態の劣化や故障を生ずる。アスファルトコンクリート道路のこのような劣化や故障は高価で、頻繁な、時間を要する修理が必要である。これに類似する製品である柱、平坦スラブ、又は一定断面形状コンクリートのような他のコンクリート構造も時間の経過により、又は地震の作用を受けて劣化し、又は引張り強度のような性質を改善するため、補強が必要になる。新たな製品、又は既存の製品を補強することによってこれ等の問題を解決するため、種々の対策が研究されてきた。
【０００３】
道路に関しては、劣化することが多くしかもそれが高価な劣化であるにも拘らずアスファルト道路が広く使用されている。アスファルト舗装は「岩石骨材」と組み合わせたアスファルト化合物から成る。骨材はアスファルトの圧縮強度を増大し、アスファルト化合物は道路に結合するためのマトリックスとして作用する。
アスファルト道路はコンクリート道路より一層迅速に劣化し、代表的な劣化の形は「反射クラック」、停止信号灯等の位置におけるアスファルトのまくれ、道路の同一部分に従う繰り返される車輌の通行に起因するアスファルトの溝、及びその他のアスファルト表面のクラックである。「反射クラック」は既存のコンクリート道路、又はその他の道路の基礎に施したアスファルトオーバーレイにおける主要な問題である。反射クロックは既存のコンクリート、又はアスファルト道路、又は道路の基礎のクラックがこの既存の道路から新しいアスファルトオーバーレイを通じて上方に伝播する場所に発生する。この反射クラックは別個の新しい道路にする程の高価な修理が必要であり、反射クラックは新しいオーバーレイの強度を損なうものである。
【０００４】
アスファルト道路を補強し、安定化する企てとして、過去、種々の材料が試みられた。反射クラックの問題を解決するため、現在、数個の製品が試みられている。その１つの製品はコンクリート道路とアスファルトオーバーレイとの間の不織オーバーレイ織物、又はマットであって、Amoco Fabrics and Fibers社から市販され、Petromat（商標名）と呼ばれている。Petromat（商標名）は織物マット内に任意に指向するポリプロピレン繊維を使用しており、道路、又は道路の基礎とアスファルトオーバーレイとの間の遮壁として敷設される。しかし、反射クラックの問題を解決する試みにおいては、ポリプロピレンはコンクリート道路の膨張に対して抵抗するだけの弾性率を有しない。また、このマットは緊密な構造であり、アスファルト、又はコンクリートをこの構造に通さず、層間の遮壁として作用してしまう。従って、このマットは新しいオーバーレイを通じての補強構造として組み込まれていない。それどころか、このマットは適用すると、しわを生じ、又はひだになる遮壁として作用するに過ぎない。更に、Petromat（商標名）を使用する前には、クラックを平坦化し、又はクラックを充填することが必要である。
【０００５】
道路を補強する他の方法ではプラスチック材料、及び織物のメッシュ構造を試みている。一製品であるGlasgrid（商標名）は、からみ織りのガラス繊維グリッドにアスファルトブロックコーティングが施してあり、一側が粘着性である。他の製品、Raupave（商標名）は、均一な絽のグリッド形態に織られた高い靱性のガラス繊維糸から成るジオグリッドである。他の製品、Polyfelt PGM-G（商標名）は不織フェルト上にグリッドパターン状に設置されたガラス繊維ロービングから成る。ここに、フェルトの語は反射クラックを遅らせる試みとして水の遮壁として作用することを意味する。
【０００６】
道路を補強する他の緊密に構成された構造を使用することも試みられたが、通常の舗装工程において、この補強構造にアスファルトコンクリート道路材料を通過させることができない。道路工事にこのような緊密に構成した補強部材を使用すると数個の困難な問題が生ずる。これ等の緊密に構成した補強部材は新しい道路オーバーレイと古い道路、又は基礎との間に遮壁を生じ、補強部材にアスファルトコンクリート材料を通す通路を制約し、又は補強部材にアスファルトコンクリート材料を組み込むのを制限してしまう。このため、補強部材の補強効果が減少し、通常の舗装工程において補強部材が滑ったり、移動することがある。
【０００７】
補強を要する他の類似の製品、及び構造はコンクリート構造、及びその他のメーソンリー材料、又はセメント状用材構造である。これ等のコンクリート材料は引張り強度は低いが、良好な圧縮強度を有する。例えば、橋梁、建築物等に構造部材としてコンクリートを使用する時、必要な引張り強度を与えるため補強材が使用されることが多い。プレキャスト自動車道路、スラブ、歩道、管等の新しい、及び既存のコンクリート構造では、開放スチールメッシュ、スチールリバー、及びスチールグリッドのように、補強材は種々の鋼の形状を採用している。スチールグリッドは、可動橋の橋床のようなコンクリート構造を補強するのに使用されてきた。これ等のスチールグリッドは密閉セル構造であり、スチールグリッドの各セクションには長方形、又は方形のコンクリート柱を収容し、閉じ込めている。これ等の形式のグリッドは補強材料のこれ等の用途においても、もともと非常に有効でない欠点がある。
【０００８】
補強材料として使用される鋼、及びその他の材料は腐食を受ける。製品が腐食すると鋼の柱が膨張し、「破砕」作用を起こし、コンクリート構造を崩壊させ、劣化させる。コンクリート構造の破砕、及び崩壊は、氷、又は雪を融かすため、道路、自動車道路、及び歩道に塩を使用することが多い区域、及び高い湿度の区域において激しい。フロリダ海岸、又はフロリダキーのような区域の水路上の橋梁は海風に露出しており、海風は橋梁を劣化させ、寿命を短くするから、これ等の橋梁は定期的な再建築が必要である。中東部のコンクリート構造はその地方の酸性の砂を混合したコンクリートを使用しており、この酸性の砂も鋼製補強部材を腐食させる。
【０００９】
コンクリートを補強するのに昔から使用されている鋼に代わり、多くの形式のプラスチックを使用することが考えられた。補強部材の鋼に代わる１つの試みとしてエポキシ樹脂をコーティングしたスチールリバーを使用している。しかし、エポキシ樹脂によって鋼を完全に覆うことは困難である。また、現場における手荒な取扱い状態に起因し、エポキシ樹脂をコーティングしたスチールリバーの表面に刻目が入ることが多い。この刻目が入ると鋼の局部的な激しい腐食が進み、上述の問題と同一の問題が起こる。
【００１０】
金属で形成された補強部材の使用が許されない病院のＸ線室の壁や床のようなコンクリート構造物を補強するのにガラス繊維複合リバーが使用されている。その使用方法はスチールリバーの場合に類似する。ガラス繊維複合リバーは縦方向に不連続の形状であり、このリバーは人の手を使用してマトリックス内に配置される。次にこのマトリックス構造にコンクリートを注入する。
【００１１】
ガラス繊維複合リバーも表面が変形する点でスチールリバーに類似する。鋼製歩道格子に類似するガラス繊維格子もコンクリートの補強材として使用されているが、密実の壁を形成しているその構造はマトリックス材料の自由な移動を許さない。これは「Ｚ」軸線、即ち垂直軸線の補強材が密実の壁を形成していることに起因する。
【００１２】
鉄筋コンクリート支柱、又は鉄筋コンクリート構造を取り扱うに際し、支柱の周りに包囲体を巻き付けてガードルのように作用させ、コンクリートが膨張し、崩壊するのを防止している。コンクリートは延性材料でないから、この形式の補強は支柱の外側の部分のみに対してである。包囲体の一形式は熱硬化性液体樹脂を含浸させた織物を支柱の周りに巻き付けることから成る。これ等包囲体の代表的な構造は支柱のフープ方向のガラス繊維と、支柱の長さ方向のガラス繊維、及びKevlar繊維とを有する。他の方法は炭素繊維一方向（フープ方向）含浸ストリップ、又はストランドを使用しており、劣化した柱の周りに張力を加えて、このストリップ、又はストランドを巻き付けるように設計している。外部の熱源を使用して、このでき上がった複合体を所定位置でキュアしている。これ等の方法では、「半キュア」状態、即ちＢ段階にキュアしたプレプレグ基材を採用しているが、補強用の包囲体に使用する材料はキュアしていない状態でコンクリート支柱に必ず加えている。織物を使用する場合は、炭素繊維、又はガラス繊維を使用する時、「キンク」が起こる可能性がある。これは製織工程では、織られた湿潤積層、又は織られたプレプレグにもともと「キンク」を含んでおり、このため支柱の周りに真っ直ぐな繊維が巻かれることが少ないためである。
【００１３】
コンクリート構造、及び柱を補強する他の方法は、コンクリート壁に支持体を与えるようコンクリート柱の周りに鋼板を溶接することである。しかし、このような鋼板も腐食し、支えられている柱の劣化のため弛緩する。この方法は外部の補強のみであり、受け入れられる美的外観に欠け、望ましくない。
【００１４】
コンクリート配合物を補強する方法では0.63〜2.54(1/4〜1インチ）のような短い鋼、ナイロン、又はポリプロピレン繊維を使用してきた。ポルトランドセメント内のアルカリの浸食に対してガラス繊維が弱いため、裸のＥガラス繊維は一般に使用されない。
【００１５】
従って、種々の製品を補強するようにした改良された構造部材が要望されている。例えば、アスファルトコンクリート道路に使用する改良された構造補強部材が要望される。更に、腐食、又は浸食を受けることなく、補強材を完成し、即ちコンクリート構造の材料の性質を向上させるコンクリート構造用構造補強部材が引き続いて要望される。またこれ等の構造部材を使用して製品を補強する方法も待望されている。
【００１６】
本発明の目的は上述の従来技術の欠点を解消するにある。本発明の一層特殊な目的は種々の製品を有効に補強するようにした構造部材を得るにある。本発明の目的は製品を補強するようにした構造部材を利用する方法、及びこの構造部材を有効に製造する方法を得るにある。
【００１７】
発明の要約
本発明の上述の目的、及びその他の目的、及び利点は、製品を補強するようにした構造部材を設けることにより、またこの構造部材をここに記載するように利用する方法により達成することができる。本発明の一実施例は互いにほぼ直角に配置された縦ストランドの組と横ストランドの組とから成るグリッドワークを具え、各ストランドが少なくとも１個の連続するフィラメントから成り、これ等ストランドをその交差点で相互にロックするようグリッドワークのほぼ全体にわたり樹脂を含浸させる。本発明によれば、ストランドの組は交錯しておらず、即ち織り交ざっておらず、各組のストランドの少なくとも若干は開放構造を画成するよう互いに離間している。更に、縦ストランドの組はそれぞれ複数個のストランドを含むグループに分割されており、各グループの少なくとも１個のストランドが横ストランドの組の一側に位置し、各グループの少なくとも１個の他のストランドが横ストランドの反対側に位置していて上記の少なくとも１個のストランドと隣接して重なる関係にある。
【００１８】
一実施例では、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、補強すべき製品の形状にグリッドワークが順応するよう半可撓性状態にグリッドワークを維持するため、この樹脂は熱硬化製Ｂ段階樹脂である。従って、グリッドワークは半可撓性状態にあれば、この補強すべき製品の形状にこの補強部材を順応させることができる。所定の温度まで加熱することによって、剛強複合体を形成するよう現場で製品内で樹脂をキュアすることができる。このようにして、内部でキュアされた部材により製品が補強される。
【００１９】
縦ストランドの組と横ストランドの組とが実質的に直線状であればグリッドワークはほぼ平坦である。他の実施例では、縦ストランドの組を交互の突条と溝との波形にし、横ストランドの組を実質的に直線状にし、グリッドワークが３次元形態を有するようにする。
【００２０】
本発明の他の実施例は上に述べた構成の構造部材を具えるが、代わりに完全にキュアされた熱硬化性樹脂をほぼ全体にわたり含浸させ、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、グリッドワークを比較的剛強な状態に維持する。この実施例はポルトランドセメントコンクリートから成る製品を補強するのに使用して特に適する。
【００２１】
本発明の他の実施例は３次元構造の補強部材から成り、この補強部材は上述のほぼ平坦な開放グリッドに組み合わせて使用される上述の３次元開放メッシュグリッドワークを具え、このほぼ平坦な開放グリッドワークを３次元グリッドワークの平面の一つと同一の拡がりを有するようにする。本発明の特定の一実施例は、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に半剛性３次元形態にグリッドワークを保持するため上述したように熱硬化性Ｂ段階樹脂をほぼ全体に含浸させた３次元構造補強部材を具える。本発明の他の特定の実施例は、ストランドをその交差点において相互にロックすると共に、グリッドワークを比較的剛強状態に維持するよう完全にキュアされた熱硬化性樹脂を含浸させた３次元構造補強部材を具える。
【００２２】
本発明の他の実施例は製品を構造的に補強する方法から成り、この方法は、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、グリッドワークを半可撓性状態に維持して補強すべき製品の形状に順応させるよう熱硬化性Ｂ段階樹脂をほぼ全体にわたり含浸させた上述のような開放メッシュグリッドワークを準備し、このグリッドワークを製品に加え、次にグリッドワークに熱を加え、樹脂をキュアしてキュアされた複合体に変換し、これによりグリッドワークを剛強化して製品を補強する工程から成る。
【００２３】
本発明の他の実施例はアスファルトコンクリート材料から成る補強道路を製造する方法から成り、この方法は道路の基礎を準備し、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、グリッドワークを半可撓性状態に維持するようほぼ全体にわたり熱硬化性Ｂ段階樹脂を含浸させた上述の開放メッシュグリッドワークを設ける工程から成る。次に所定の温度に加熱されたアスファルトコンクリートを基礎とそれに埋設されたグリッドワークとに加えて、アスファルトコンクリートの熱を作用させて現場で樹脂をキュアし、樹脂をキュアされた複合体に変換し、これによりグリッドワークを剛強化し、アスファルトコンクリートを補強する工程から成る。
【００２４】
本発明の他の要旨は上述の構造部材を製造する有効な方法を含み、この方法はグリッドワークを移動通路に沿って前進させると共に、
（１）この前進している間、Ｂ段階にキュアされるように加熱され得る熱硬化性の液体樹脂の浴中に前進するグリッドワークを浸漬し、
（２）余分な樹脂を圧縮除去し、必要な樹脂をストランドに貫入させると共に、
ストランドの組の交差点を互いに固く圧縮するよう、樹脂がコーティングされている前進するグリッドワークをニップに通るように案内し、
（３）次に、樹脂を完全に熱硬化させず、Ｂ段階までキュアさせるに十分なだけ前進するグリッドワークを加熱する工程を含む。
【００２５】
次に、段階樹脂を有する得られたグリッドワークを供給ロールのような供給パッケージに形成し、従ってこのグリッドワークを仕事現場に便利に運ぶことができる。この仕事現場では、グリッドワークを供給パッケージから引き出し、製品に順応させて加え、次に樹脂をキュアしてこの樹脂をキュアされた複合体に変換させるようグリッドワークを加熱し、これによりグリッドワークを剛強化し、製品を補強する。道路の基礎に加熱された状態で加えられるアスファルトコンクリートを補強するためグリッドワークを使用する場合には、上述したようにアスファルトコンクリートの熱を作用させて樹脂をキュアする。
【００２６】
発明の詳細な説明
次に、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は記載する実施例に限定されるものでなく、この詳細な説明は、当業者が本発明を容易に実施し得るように記載したものである。
【００２７】
図２に、製品を補強するための構造補強部材を示し、この補強部材は本発明を具体化しており、この補強部材はグリッドワーク１０から成る。このグリッドワーク１０は、互いにほぼ直角に配置された縦ストランド１３の組と、横ストランド１５の組とから成る。各ストランドは例えばガラス、炭素、アラミド、又はナイロンから成る複数個の連続するフィラメントから成るがガラスフィラメントが最も好適である。Ｅガラスが特に適している。
【００２８】
縦ストランド１３の組は数個のグループ１２に分割され、図示の実施例では各グループは２個の隣接するストランドを含んでいる。横ストランド１５の組は数個のグループ１４に分割され、図示の実施例では各グループは４個の隣接するストランドを含んでいる。各組のストランドのグループは相互に離間しており開放構造を画成している。また、図示の実施例では、縦ストランド１３の各グループの１個のストランドが横ストランドの組の一側にあり、縦ストランド１３の各グループの他方のストランドが横ストランドの反対側にある。従ってストランドの組は織り交ぜていない。また、縦ストランドの生じている重なりは横ストランドの方向にストランドの「締めつけ、又は封入」効果を達成し、交差点に機械的、及び化学的結合を生じている。
【００２９】
このグリッドワーク１０のほぼ全体に熱硬化性のＢ段階樹脂を含浸させ、ストランドを交差点で相互にロックし、このグリッドワークを半可撓性状態に維持し、補強すべき製品の形状にグリッドワークを順応させることができるようにする。グリッドワークの材料を最終使用の製品の形状に、又は機能性に順応させ、次にキュアして構造複合体を形成するように、グリッドワークを仕上がった製品に組み入れるようにグリッドワークを設計する。製品の形状に順応し得るグリッドワークの能力があれば、仕上がった製品の最終構造に加えられる熱、又は発生する本来の熱によってこのグリッドワークの部材をキュアすることができる。例えば舗装道路に熱いアスファルトを敷設する場合、又はルーフィングシステムのため熱いアスファルトを使用する場合、これ等のプロセスにこのグリッドワークを使用すると、グリッドワークに含浸させた熱硬化性のＢ段階樹脂は熱いアスファルトの熱によってキュアされる。所定の温度の厚いアスファルトに加えることによってキュアできるよう、グリッドワークに含浸させる樹脂を選択する。
【００３０】
これ等ストランドの交差点は種々の形状の開口を形成することができ、その形状には図２に示すような格子状で1.27〜15cm(1/2〜6インチ）の範囲にある方形、又は長方形である。図２は縦ストランド方向に3.8cm(１1/2＝1.5インチ）、横ストランド方向に3.8cm(１1１/2＝1.5インチ）の長方形の開口を示す。各ストランドにおけるガラス繊維の束の寸法は変化させることが可能である。3670m/kg(1800ヤード/ポンド）から114m/kg(56ヤード/ポンド）の歩留りのガラスストランドの範囲を使用することができる。１つの好適な実施例は504m/kg(247ヤード/ポンド）の２個の重ねたストランドから成る縦ストランド１３の各グループを有し、883m/kg(433ヤード/ポンド）の４個の並べた、又は重ねたストランドから成る横ストランド１５の各グループを有する。
【００３１】
このグリッドワーク１０はここに援用するCurinier等に与えられた米国特許第4242779号に開示されたウェブ製造機械のような通常の機械を使用して構成することができる。
また、図２はストランドを交差点で相互にロックし、グリッドワークを半可撓性状態に維持するため、ほぼ全体にわたり熱硬化性Ｂ段階樹脂を含浸させた平坦なグリッドワークを示している。Ｂ段階樹脂はＡ段階を越えて熱反応している熱硬化形の樹脂であり、この製品は共通の溶剤に一部のみ溶解性を有し、65〜82℃(150〜180°Ｆ)でも完全に溶解しない。適切な樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ビニルエステル樹脂、架橋性ＰＶＣ、及びイソフタルポリエステル樹脂がある。これ等樹脂の全てに共通な特性は熱硬化族であること、架橋して剛強複合体になり、この複合体は完全にキュアすると再び軟化することはできず、再び成型することができないことである。また、これ等の樹脂はＢ段階に留まることができ、このＢ段階では完全にキュアされておらず、最終使用製品の形状に順応し、又は以下に説明するように３次元形状に波形になるよう軟化させて再形状化することができる。好適な実施例では水エマルションによって平坦開放メッシュスクリムに加えたウレタンエポキシ樹脂を使用する。
【００３２】
グリッドワーク１０を製造する好適な方法は図６に示すように「浸漬」作業によって樹脂を加える。特に、上述の米国特許第4242779号に例示されている連続処理機械２０でグリッドワーク１０を製造する。グリッドワーク連続製造機２０から移動通路に沿いグリッドワーク１０を前進させ、直ちに液体樹脂浴２１内に浸漬する。この浴は樹脂の熱硬化が可能であり、Ｂ段階までキュアするように樹脂を加熱することができる。次に、樹脂がコーティングされた前進するグリッドは１対のスクイーズローラ２２、２４によって画成されたニップを経て前進する。これ等スクイーズローラ２２、２４は余分な樹脂を圧縮除去し、必要な樹脂をストランド内に貫入させ、ストランドの組の交差点を互いに固く圧縮する。このスクイーズローラの次に、完全に熱硬化せず、Ｂ段階まで樹脂をキュアさせるのに十分な程度まで、前進するグリッドワークを加熱する。グリッドワークを輻射ヒータ２６等に通し、次に加熱された１対の加熱容器２８、２９に通すことによって、容器との接触から熱と圧力とをグリッドワークの両面に加えることによってこの加熱を達成する。最後に、図７に示し、以下に説明するように、作業位置へ、又は他の生産作業へ運ぶのを容易にするためこの前進するグリッドワークを供給ロール３０に巻き付ける。
【００３３】
上述の「浸漬」作業において、浴２１内の樹脂は水で乳状化したものとし、この水は次のニップ通過、及び加熱操作によって蒸発する。上述したようにＢ段階に留まることができる樹脂が適しており、この構造部材のために予定される樹脂は非溶剤をベースとする樹脂であり、水のエマルションであっても、なくともよい。ポリエチレン、又はＰＰＳのような樹脂も利用される。これ等の樹脂はエマルション形のコーティング操作で加えられ、Ｂ段階にキュアされる。
【００３４】
グリッドワーク１０に熱硬化性Ｂ段階樹脂を含浸させることにより、グリッドワークを半可撓性にし、特に熱を加えることによって、補強すべき製品の形状に順応させる。グリッドワークが補強すべき製品の形状に順応すると、Ｂ段階樹脂をキュアして熱硬化状態にし、冷却すれば、生じた製品に剛性を加え、性質を良好にする。
【００３５】
図２に開示したようなグリッドワーク１０の利点の１つは補強したい製品の形状に順応させることができ、アスファルト道路工事における加熱されたアスファルトコンクリートのような通常の製作プロセスにおいて利用できる熱を使用して現場でキュアできることである。代案として、外部の熱でキュアしてもよく、その場合、仕上がった製品に組み込む前に剛強な状態にキュアしてもよいし、もし望ましければ、仕上がった製品に組み込んだ後に補強的熱を加えることもできる。
【００３６】
一旦キュアすると、グリッドワークは比較的剛強である。このようにして、プレキャストコンクリート部分、アスファルトオーバーレイのベース等の製品を補強するようにした構造部材を製造する。このような剛強グリッドワークは、Ｂ段階樹脂が完全にキュアしたＣ段階まで進んでしまった点を除き、構造的に言えば、Ｂ段階樹脂が含浸された平坦なグリッドワークと同一のストランドの形態と、配合とから成る。グリッドワークの生じた剛強状態は製品を一層補強する。
【００３７】
構造補強部材の他の実施例は図３に符号３２に示すように３次元構造部材から成る。この３次元構造部材３２は上述のＢ段階樹脂を含浸させた平坦なグリッドワーク１０で出発し、これを３次元構造に処理することにより形成することができる。また特に、縦ストランドの組のグループ１２を交互に突条と溝との波形にすると共に、横ストランドの組のグループ１４はほぼ直線のままにする。図７に示すように、グリッドワーク１０を供給ロール３０から引き出し、輻射ヒータ３４等によって加熱する。この輻射ヒータ３４はＢ段階の樹脂を軟化し、グリッドワークを波形の状態にする役割を果たす。次に、Ｂ段階樹脂を含浸させた軟化した平坦なグリッドワークを波形化機械によって処理する。この機械は噛合する波形化ロール３６、３７、又は引抜き産業で使用される形式のキャタピラ引張装置などである。平坦グリッド材料を一層軟化させて３次元構造に形成することができるように波形化機械を加熱するのが好適であり、所要により樹脂を完全にキュアされたＣ段階にする。完全なキュアが望ましい場合には、波形化ロールの直ぐ下流に付加的加熱ユニットを位置させ、必要により完全なキュアを達成する。波形化ロールを出ると、グリッドワークは所定の温度で冷却装置３８の処理を受ける。
【００３８】
次に、グリッドワークは巻取り機構に進行する。この機構は波形材料を巻取りロール３９に巻き取り、作業位置に運ぶのに具合のよいロールを形成する。このロールは補強すべき製品の特定の拘束体を収容するために望ましい幅と長さとにすることができる。
【００３９】
この３次元構造部材３２はコンクリート、及びアスファルト道路工事におけるように種々の用途の種々の要求に応じて種々のパラメータ、及び種々のグリッド形態を受け入れることができる。最終製品の拘束体を収容するようにグリッドの高さを変化させることができる。例えば、コンクリート用のグリッドは一般にアスファルト舗装用のグリッドより一層高さが高く、これは主に通常5.1〜6.5cm(2〜21/2＝2.5インチ）の厚さに過ぎないアスファルトオーバーレイに比較し、非常に厚い新しいコンクリート道路を補強する必要があるためである。オーバーレイの厚さが12.7〜27.9cm(5〜11インチ）の厚さである新しいアスファルト道路工事の場合には、一層高さの高いグリッドを設ける。一般に、それぞれ5.1〜12.7cm(2〜5インチ）の厚さの複数個の層に、アスファルト舗装にアスファルトを加える。アスファルト補強のためのこのような好適なグリッドは1.27〜10.2cm(1/2〜4インチ）の高さを有する。種々の幅のグリッドを設けることもでき、例えば2.2m(7フィート）までのグリッドが現在試みられている。しかし、例としてこの幅を越えるグリッドでも何ら制限はない。
【００４０】
上述した熱硬化性Ｂ段階樹脂を有する３次元構造部材３２によってグリッドワークを半可撓性にし、補強すべき製品の形状に順応させる。一旦、補強すべき製品の形状にグリッドワークを順応させて、Ｂ段階樹脂をキュアし、でき上がった製品に剛性を加え、性質を良好にする。図３に開示したようなグリッドワークの利点の１つは補強したい製品の形状に順応させることができ、アスファルト道路工事における加熱されたアスファルトコンクリートのような通常の製造工程で利用できる熱を使用して現場でキュアすることができ、又は外部の熱源からの加熱によりキュアすることができることである。この構造部材３２は望ましければ仕上がった製品に組み込む前に剛強状態にキュアすることもできる。グリッドワークは特定の樹脂に応じた所定の温度で熱的にキュアすることができる。
【００４１】
この３次元構造部材３２は多くの潜在的な用途を有する。好適な実施例は鉄筋コンクリート、又はアスファルト道路を製造する方法である。また、コンクリートプレキャストスラブにおけるコンクリート構造を補強するため、また二重Ｔ形コンクリートビーム、コンクリート管、コンクリート壁パネルを補強するため、更に道路工事におけるサブベースとして使用される岩石骨材のような骨材ベースの安定化のため、この３次元グリッドワークを使用することができる。
【００４２】
図４は本発明を具体化し、製品を補強するようにした３次元構造複合部材４０の他の実施例を示す。この実施例は上述の部材３２に類似する３次元波形部材３２ａから成り、部材３２の場合に縦ストランドがほぼ垂直であるのに対し、縦ストランド１２ａの波形は約４５°傾いている。また、縦ストランドのグループ１４ａの数、及び配置も相違する。図面に示すように、図２に関連して図示し説明したほぼ平坦なグリッドワーク１０に組み合わせて部材３２ａを使用する。特に、３次元グリッドワークの１個の平面と同一の拡がりで、ほぼ平坦なグリッドワーク１０を位置させる。
【００４３】
上述したように、この３次元複合部材４０にＢ段階樹脂を含浸させることができ、又は代案として、以下に一層詳細に説明するようにポルトランドセメント製品のような補強すべき製品に組み込む前に、この樹脂を完全にキュアすることもできる。
【００４４】
本発明の他の実施例を図５に示し、この実施例は図３に示したものに非常に類似する構造のグリッドワークから成る３次元構造補強部材３２ｂを具える。また、このグリッドワークは互いに直角に配置された縦ストランド１３ｂの組と、横ストランド１５ｂの組とから成る。更に、この部材３２ｂはグリッドワークの縦ストランド内に成型された特定の位置４２を有し、これにより波形の溝の少なくとも若干の内に波形の方向に延在するように鋼、又はガラス繊維のリバー４４を設置することができる。好適な実施例では、これ等の位置４２によって、波形によって画成された上面と下面との間に、従って波形グリッド構造を設置した基礎、即ち表面から例えば2.5cm(１インチ）に鋼、又はガラス繊維のリバー４４を設置することができる。これ等の成型された位置４２上に鋼、又はガラス繊維のリバーを設置した後、付加的鋼のリバー（図示せず）をもとの鋼のリバーに直角に、もとの鋼のリバーの頂部上に設置することができ、これ等のリバーをこの複合波形グリッドワークの「Ｚ軸線」繊維に結びつけることによって所定位置にこれ等リバーを保持する。この波形複合グリッドワークに位置４２を「成型」する主な利点は、波形グリッドワークを設置する基礎、又はベースから成る距離に鋼、又はガラス繊維のリバーを設置し得ることである。橋床のような製品に鋼製リバーを通常のように設置する際、リバーを基礎上ではなく、この基礎からほぼ2.5〜5.1cm(1〜2インチ）離して鋼製リバーを位置決めするため小さなプラスチックチェアを使用するのが普通である。これ等の別個のチェアは図５の実施例では必要がない。
【００４５】
構造補強部材を利用する方法
上述のような構造補強部材の数個の実施例は種々の製品を補強する種々の方法で利用することができる。１つの方法は上述のようなＢ段階樹脂を含浸させたグリッドワークを設け、順応する関係にグリッドワークを製品に加え、次に製品を熱を加えて樹脂をキュアし完全にキュアした樹脂に変換し、これによりグリッドワークを剛強化し、製品を補強する。現場でキュアすることができる半剛強開放補強部を有するのが有利であるいかなる製品も、この方法を使用し得る潜在的用途である。従って、例としてここに記載する実施例はこの方法、及び使用を限定するものでない。
【００４６】
Ｂ段階樹脂を含浸させたほぼ平坦なグリッドワークを具えるこの発明の実施例を利用して種々の製品を補強する種々の方法があり、補強道路、コンクリート構造、タイヤ、及び電話ポールを製造する方法が含まれる。
【００４７】
Ｂ段階樹脂を含浸させたほぼ平坦な構造補強部材を利用する好適な一実施例は、反射クラックを停止させ、又は遅らせるため補強アスファルト道路オーバーレイを製造する方法である。図１はこの方法の一実施例を示す。本発明の他の実施例はＢ段階の樹脂を含浸させた３次元複合構造を利用するか、又は３次元グリッド構造部材と同一の拡がりにある３次元グリッドと平坦グリッドとの組合せによる方法から成る。更に、種々の実施例において３次元グリッドワーク構造に波形の形態を設けることができ、この形態は図３に示すように約1.27cmと15.2cmとの間(1/2インチと６インチとの間）の距離に離間された２個の平行平面を画成する。他の実施例はキュアされた熱硬化性樹脂を含浸させた剛強状態にある３次元構造補強部材を利用する方法から成る。古いコンクリート、又は古いアスファルト道路表面を修理することにより、又は新しいアスファルト道路を施工することによって補強された道路を製造するための方法に、これ等開放メッシュグリッドワークの形態のいずれかを利用することができる。
【００４８】
図１はアスファルトコンクリート材料から成る補強道路５０を製造する方法を示す。ここに使用するアスファルトコンクリートとは骨材（岩石等）を有するアスファルトマトリックス材料を含む道路工事材料を言う。
アスファルトコンクリート材料から成る補強道路５０を製造する方法は、道路のための基礎５２を準備する第１工程を有する。第２工程は交差点においてストランドを相互にロックし、グリッドワークを半可撓性状態に維持するよう熱硬化性Ｂ段階樹脂を含むグリッドワーク１０のような上述の構造の１つの開放メッシュグリッドワークを設けることから成る。第３工程は道路のための基礎５２上にグリッドワーク１０を位置させることから成り、第４工程はグリッドワークを覆うよう基礎５２上に加熱されたアスファルトコンクリートを加えることから成り、アスファルトコンクリートの熱が作用してグリッドワークを軟化し、グリッドワークを基礎に順応させると共に、樹脂をキュアして樹脂を完全にキュアされた樹脂に変換し、これによりグリッドワークを剛固にし、アスファルトコンクリートオーバーレイの下側を補強する。
【００４９】
ほぼ平坦な構造補強部材については、道路の基礎を準備する工程が、ほぼ平坦なグリッドのための保持を生ずるためアスファルトタックコート５６を加えることを含むのが好適である。グリッドワークを道路にもたらすことができる供給ロール３０から開放メッシュグリッドワークを好適に巻きほぐすことによって開放メッシュグリッドワークを設ける工程を達成することができる。これ等の供給ロールはほぼ平坦な構造、又は３次元構造の両方についてこれ等の供給ロールを使用することができる。Ｂ段階樹脂を含浸させた連続する種々の長さの開放メッシュグリッドワークを供給ロールの周りの円周方向に供給ロール上に収容することができる。小径の炭素繊維、又はガラス繊維のストランドはクラックを生ずることなく、これ等ロールの周りに加えるだけ十分に可撓性である。
【００５０】
用意された道路上にグリッドワークを希望する長さまで巻きほぐし、切断することができる。グリッドワークを特定の希望する形状に切断し、道路の表面上に位置させることもできる。Ｂ段階樹脂を含浸させた半剛強グリッドワークの利点はロール上に色々な長さで設けることができることである。この半剛強状態であれば、クラックを生ずることなく、又は破損することなく、グリッドワークをロールに巻き付けることができる。また、半剛強グリッドワークは基礎の上に一旦設置されると、しわになりにくく、その上を人や機械が移動することができる。グリッドワークは産業用鋏を使用して容易に切ることができる。
【００５１】
所定の温度まで加熱されたアスファルトコンクリートを加える工程には、アスファルトを加える通常の方法を使用することができる。実際上、本発明の利点は、平坦グリッド構造、及び３次元構造の両方の場合に、通常の舗装法を使用することができる。アスファルトペーバーは通常5.1〜6.5cm(2〜21/2＝2.5インチ）厚さのアスファルトオーバーレイを加えることができる。このペーバー作業に続いて、コンパクターは希望する厚さまでアスファルトを通常のように圧縮する。
【００５２】
約９３℃〜１４８℃（２２０°Ｆ〜３００°Ｆ）であるアスファルトの熱はアスファルトの重量と組み合わさって、グリッドワーク内のＢ段階樹脂をキュアし、アスファルトオーバーレイの底部にキュアされた複合体を形成する。キュアされたグリッド複合体はアスファルトの底部に機械的に結合しており、またＢ段階の熱硬化性樹脂とアスファルトマトリックス材料との間に或る程度の化学的結合がある。最初にアスファルトを加えた後、このアスファルトは少なくとも１時間にわたり９３℃（２００°Ｆ）以上の温度に留まる。この時間内にこの温度範囲でキュアするＢ段階樹脂はこの実施例にとって好適である。
【００５３】
アスファルトコンクリート材料から成る補強道路を製造する方法は、アスファルトを加える工程の直後に、アスファルトをコンパクトにし、付加的熱を発生するため、アスファルトコンクリートに圧力を加える工程を更に具える。
【００５４】
平坦な開放メッシュグリッドを機械の移動方向に巻きほぐし、アスファルト道路材料を敷設しているプロセスの間、連続シートのように、グリッドは移動しにくい。３次元グリッドワーク構造は、舗装ローラの重量を受けて押し固められたアスファルトの上層の下で十分に変形し、垂直Ｚ軸線方向に変形した後、舗装の頂部の上方に跳ね戻ることがなく、水平平面内で内部離層を生じないように設計される。３次元構造は、従来の製品と異なり、開放メッシュ製品と同様にアスファルト材料をグリッドに通し、新しい道路オーバーレイに３次元補強を与える付加的利点を有する。アスファルトの熱、及びアスファルトの重量はＢ段階樹脂をキュアさせる。また、完全にキュアした状態（Ｃ段階）で、３次元グリッドワークを加えることもできる。
【００５５】
熱硬化性樹脂を有する平坦グリッドが現場で剛強状態に一旦キュアされると、キュアされたグリッド構造はアスファルトオーバーレイの底部と古いコンクリート道路、又は古いアスファルト道路との間の中間積層区域を安定化し、補強する。又は新しいアスファルト道路の場合、このキュアされたグリッド構造はアスファルトと用意された地面との相互面を安定化する。キュアされたグリッドワークがアスファルトオーバーレイの頂部と底部との間に位置していれば、このグリッドワークがアスファルトのこれ等２個の別個に加えられた層の相互面を安定化する。このキュアされたグリッドはアスファルトオーバーレイ、又は新しいアスファルト道路の底部の近接する表面を安定化し、この層の曲げ強さ、引張り強さ、及び圧縮強さを増大する。アスファルトオーバーレイのベースを安定化させると共に、クラックが生じた古いコンクリート、又はアスファルト道路から、反射クラックが伝播する傾向を著しく減少させ、又は消滅させるようストランドをほぼ９０°の角度に配置する。
【００５６】
図４に示すように、平坦グリッド、及びそれに組み合わせた３次元グリッドの使用は波形の方向に３次元複合グリッドを利用するのに役立ち、グリッド構造を通じてコンクリートをポンプで供給して仕上がったコンクリート道路を形成する際、現場で作業員が材料の上を一層良く歩くことができる。この平坦なグリッドを３次元グリッドの頂部上に横たえることができ、金属、又はプラスチックを撚った結び目のような緊締手段によって緊締し、平坦グリッド構造を波形グリッド構造の頂部に一層良く保持する。またコンクリート道路工事中、平坦な複合グリッドを３次元波形グリッド構造の下に位置させることができ、３次元構造への一層良好な構造の完全性を加える。
【００５７】
この３次元グリッドワークは、波形３次元構造を互いに他方の頂部に重ね合わせることによって請負人をしてコンクリート道路の希望する補強の量を合わせることができる点について融通性がある。これによりグリッド構造の開口を通じてコンクリートを流すことができ、コンクリートの補強の量を増大する手段を提供する。
【００５８】
この３次元波形グリッド構造は、３方向にアスファルト路床を補強することによってクラックがアスファルトに発達するのを防止するのを助けると共に、アスファルト道路の圧縮負荷支持能力を増大することによって長期間にわたり路床表面を一層平坦に維持する。垂直複合ストランドは圧縮強度を増大する。アスファルト道路構造における３次元波形グリッド構造は交通の流れの方向にアスファルト道路を「制御された状態で」移動させるが、交通の流れの方向に横方向に連続する剛強補強を行う。これは「可撓性舗装材料」上に加わる連続する下向きの負荷の結果としてアスファルト道路が横方向に膨張する傾向を安定化する。厚さが5.1〜6.5cm(2〜21/2＝2.5インチ）のアスファルトオーバーレイの好適な実施例は高さがほぼ2.5〜3.8cm(1〜11/2＝1.5インチ）の３次元波形グリッド構造についてである。
【００５９】
３次元波形材料はロール上に巻いてアスファルト請負人に供給することができる。波形はロールの縦寸法の方向に対し横方向であり、これにより製品を巻き付けて安定した形状にすることができる。また、路床表面にこの製品を巻きほぐすことによって車輌の流れの方向に横方向に波形を設置する。このロール上に巻き付けた３次元複合グリッドをアスファルト道路に加えるため、ロールを取り付ける装置をアスファルトパーベーの背後にほぼ中心に位置させるように標準のアスファルトペーバーに変更を加える。オーガの垂直背後、及びコンパクターの前で、波形材料の処理を標準のアスファルトペーバーでスクリードし、即ちアスファルトコンクリートと同時に波形材料を道路の基礎に加える。約7.6cm(3インチ）の開口があれば、３次元波形材料のこのロールを送るのに十分である。この材料は高温の流体アスファルト混合物に殆ど密接し、新たに表面付けした道路上に、又は新たな道路工事の場合には用意された表面上にこの材料が横たわる。グリッド構造が供給される方法に基因し、グリッド構造の底部は道路面に密接し、アスファルトオーバーレイ内で上に上ることはない。また、この方法は舗装機械の車輪の後方にグリッドワークを敷設する利点があり、これによりペーバーの全幅を有するグリッドワークを敷設することができる。
【００６０】
３次元構造部材は多くの利点がある。アスファルトオーバーレイ内に一旦位置させると、アスファルト道路は従来の製品によるよりも一層補強される。また、このアスファルト道路は横方向に安定化する。これは真っ直ぐな（波形でない）繊維がこの方向に位置しており、これにプラスして相互にロックするグリッド構造はアスファルト道路が横方向に膨張する傾向を減少させ、又は無くするからである。更に、「Ｚ」方向の複合ストランドはばねのように作用する。アスファルトオーバーレイ内に組み込まれた後、非常に重いローラによってこのアスファルトを圧密する。代表的には、7.6cm(3インチ）厚さのアスファルトオーバーレイを6.3cm(21/2＝2.5インチ）に圧密する。「Ｚ」軸線方向の補強部はコンパクターがアスファルトオーバーレイ上を動く際、弓形の形状に湾曲するのに十分なだけ可撓性である。これ等補強部は曲げられた状態に留まるのに十分なだけ可撓性であり、このアスファルト混合物の凝集力は十分大きく、曲げられた繊維は「Ｚ」軸線方向の繊維の上向きの圧力を受けてもアスファルトオーバーレイを水平に分離し、又は剪断することはない。アスファルトが一旦冷却すれば、複合グリッドはアスファルトオーバーレイにわたり均一に分散し、複合グリッドの「Ｚ」軸線方向の繊維は曲がった状態にあり、付加的な圧縮負荷支持能力を提供する観点から道路が車輌の通交を見ているとすると、「Ｚ」軸線方向の繊維は、ばねのように著しく応動する。
【００６１】
アスファルト道路の上述の「Ｚ」軸線方向の補強性の他に、「Ｚ」軸線方向の繊維は車輌の交通移動方向に僅かに前後に移動する。このことは交通信号灯がある場所のように車輌が急に停止するような場所に平滑な道路面を維持するのに有利である。車輌の通交の移動方向に前後に移動するように波形が指向しており、「Ｚ」軸線方向に指向する可撓性の複合繊維があるから、これ等は車輌が交通信号灯で停止する時のようにアスファルト道路が前方に移動する傾向を制御する補強ばねとして作用する。これ等はアスファルトが動こうとすると動くが、これ等が移動すると反対方向の力を発生し、この力はアスファルト道路が平滑さを保つ安定化力として作用するから、アスファルト道路は永久に前方に移動せず、しわのある凹凸の表面を生ずることがない。
【００６２】
エポキシ樹脂で補強された特にガラス繊維の複合体は疲労を起こす環境下で優れた性能の確立された歴史的な通路の成績を有する。「Ｚ」軸線で「曲がっている」複合体の場合には、車輌が道路表面を移動する際見える連続する非常に僅かな撓みのこの場合「Ｚ」軸線構造では長期間にわたって故障を生じない。
【００６３】
ここに述べる新規なグリッドワークの実施例は道路面を補強することの他に種々の用途がある。例えば、高温のアスファルトマトリックスであるキュアのための加熱機構、又は恐らくは完全キュアのための付加的な外部の熱によって、破損した電話ポールを修理することができる。本発明の他の実施例は、外部のヒータ、又は高温アスファルトマトリックスオーバーコートによる加熱キュアと共に、地震が多い区域において一層良好な性能を発揮する鉄筋コンクリート柱の製造方法から成る。
【００６４】
本発明の他の実施例は、Ｂ段階樹脂を有する開放メッシュグリッドをゴムのシートにカレンダリングし、この製品を切断し、切断した製品をタイヤモールド内に設置して補強されたタイヤを製造する方法から成る。ゴムを加硫する間、この複合体を構造複合積層体になるようにキュアし、仕上がった製品の形状にする。この平坦なグリッド構造を組み込んだタイヤは構造的に補強されたゴムタイヤになる。このグリッドの繊維の配向は繊維がタイヤの移動方向に対し横方向に指向すると共にタイヤの移動方向に対し縦方向に指向するようになっている。横方向には、この改良された製品はスチールベルトラジアルが存在しているかのように作用し、縦方向にはタイヤを一層丸く維持する傾向を有する。この補強は、このようにして造ったタイヤを使用する運転者が経験する運転状態に影響を及ぼす一層強力な、又は一層可撓性構造の補強を行うために選択される。
【００６５】
上述したように完全にキュアされた時、本発明グリッドワークはポルトランドセメントコンクリートのようなコンクリート材料からなる構造を補強する際に特に有用である。例えば新たな道路工事の場合に、基礎を準備し、完全にキュアされたグリッドワークをこの基礎の上に設置する。その後、液体コンクリートをこの基礎の上に注いでグリッドワークをコンクリート内に浸漬し、コンクリートの養生を行えば、グリッドワークを埋設した鉄筋コンクリート道路を生ずる。
【００６６】
本発明の他の用途は予め製造した単一プライシートとして、又は通常のビルトアップルーフィングとしてのアスファルトルーフィングを補強する方法を含む。このルーフィングの形成中、高温のアスファルトの熱はＢ段階樹脂をキュアしてＣ段階にする。その結果、一層強力なルーフィングが得られ、このルーフィング上を歩いたり、車輌の車輪が転動することによる陥没、又は変形、及び破損に対し抵抗する。
【００６７】
本発明を限定するものでない次の特定の実施例につき本発明を一層完全に説明する。
樹脂配合及び混合方法
頂部が開いた210リットル（５５ガロン）のドラムにEpi Rez3519-W-50(Shell Chemical社）の６９ｋｇ（１５０ポンド）を評量する。同一のドラムに既に評量して入れたEpi Rez3519にEpi Rez5520-W-60の６９ｋｇ（１５０ポンド）を加える。これ等２つの材料を均一にブレンドされるまで混合する。別個の容器に２メチルイミダソール(2MI)を４４９４ｇ評量し、水８９８９ｇを加える。この水は熱くても冷たくともよい。透明溶液が形成されるまで、この2MIと水とを加熱する。温度は７５℃と８５℃との間にすべきである（加熱が遅い場合には、蒸発して失われた分だけ付加的水を加えてもよい）。この透明な高温の2MI溶液を数分間にわたり、緩やかに迅速攪拌ドラムに加える。この加える速度は、2MIが溶液の状態のまま、一層多くの水と混合するように調整すべきである。
【００６８】
ここで、この材料は使用できる状態にある。水を加えることによって粘性を調整することができる。粘性を2650cpsまで減少させるのに6000gの水を加えることが必要であった。通常の状態では、この溶液は約３日間安定である。ロービングの希望するコーティングを達成するため、設定した種々の機械に適合させるよう粘性を一層高く、又は一層低く調整することができる。
【００６９】
グリッドワークの第１特殊例
図６に図示する方法に従ってグリッドワークを製造することができ、このグリッドワークは次のａ）、ｂ）の構成に成る。
ａ）ほぼ５６００のガラス繊維から成るPPG1715ロービングからそれぞれ成り、約５０４ｍ／ｋｇ（２４７ヤード／ポンド）の歩留りをそれぞれ有する縦ストランド
ｂ）ほぼ３２００のガラス繊維から成るPPG1715ロービングからそれぞれ成り、約８８３ｍ／ｋｇ（４３３ヤード／ポンド）の歩留りをそれぞれ有する横ストランド
【００７０】
縦ストランドはそれぞれ２個の隣接するストランドをそれぞれ含むグループに分離され、この２個のストランドの一方のストランドは横ストランドの一側にあり、他方のストランドは横ストランドの反対側にある。横ストランドはそれぞれ４個の隣接するストランドを有するグループに分離される。2.54cm(1インチ）平方の開口を画成するようにストランドのグループは分離される。
【００７１】
上述の特定の実施例に従って配合された液体樹脂浴内に浸漬させるため、このグリッドワークを前進させ、次にグリッドワークをロールのニップに通し、余分な樹脂を除去し、必要な樹脂をストランド内に強制的に入れる。次に、前進するグリッドワークを輻射ヒータに通し、このヒータによりグリッドワークの温度を約６５℃（１５０°Ｆ）まで上昇させ、樹脂のキュアを開始する。次に、このグリッドワークを１対の加熱された容器上に通し、グリッドワークの両側をそれぞれの容器に直接接触させる。この容器は約２２０℃（４２８°Ｆ）の表面温度まで加熱すべきである。これにより樹脂は完全にキュアすることなく、Ｂ段階までキュアされるのに十分に加熱され、ストランドをその交差点で相互にロックし、グリッドワークを半可撓性状態に維持する。次にこのできあがった製品を供給ロールに巻き付ける。
【００７２】
グリッドワークの第２特殊例
上の例で述べたようにグリッドワークを製造し、供給ロールに巻き付ける。次に、このグリッドワークを供給ロールから引き出して輻射ヒータに通して前進させ、グリッドワークを約６５℃（１５０°Ｆ）の温度まで加熱し、これにより樹脂を軟化させる。次に、前進するグリッドワークを波形化ロールに通して前進させる。この波形化ロールは約１２１℃（２５０°Ｆ）の温度まで加熱されていて、約2.5cm(1インチ）深さ、及び2.5cm(1インチ）長さの波形を縦ストランドに与える作用をする。次に、このグリッドワークを冷却するが、樹脂はその最初のＢ段階から変化することはない。次にこのグリッドワークを巻取りロールに巻き取る。
【００７３】
グリッドワークの第３特殊例
この例のグリッドワークは一方向に炭素繊維を使用する高度の縦ストランド一方向Ｂ段階不織グリッドであり、橋床のような損傷したコンクリート構造の下側を補強するのに特に適していると思われる。この製品においては、一方向炭素繊維は互いに密接しているべきで（互いに接触しているが重複していない）、交差方向の繊維の量は最少量である。この交差方向の繊維の量は交差する繊維の結合を促進するのに十分であり、この不織の高度の一方向繊維を処理することができる。
【００７４】
この樹脂は他の例で使用されたＢ段階の熱硬化性樹脂に類似するＢ段階熱硬化性樹脂である。この用途のために炭素繊維が好適である。これは橋床のような損傷したコンクリート構造の補強の場合には、炭素繊維が非常に高い引張り弾性率を有し、一層迅速に負荷を受け取り、これ等の破損したコンクリート用途を補強するための著しく効率が高く有効な繊維を提供するからである。
【００７５】
このグリッドワークを加える方法はグリッドワークを加えるべきコンクリートの区域を洗浄することを含む。コンクリートのこの表面を洗浄した後、エポキシ樹脂、又はエポキシ接着剤の層を加え、次に予想される引張り負荷を受ける方向に一方向炭素繊維と共に高度の一方向炭素繊維を位置決めする。一層良好な積層体を生ぜしめるため、一方向炭素繊維不織グリッドワークの頂部に付加的な熱硬化性エポキシ樹脂、又はエポキシ接着剤を加えることができる。この熱硬化性エポキシ樹脂、又はエポキシ接着剤は自然の室温キュアプロセスにおいて或る程度の熱を発生する。また、この熱硬化性樹脂、又はエポキシ樹脂をそのキュアにおいて助けると共に、一方向炭素繊維不織グリッドワークの完全なキュアを促進するための補助的熱を加えるためヒータのような外部の加熱装置も使用することができる。
【００７６】
グリッドワークの第４特殊例
この例のために予定するグリッドワークはＢ段階熱硬化性樹脂を含浸させた開放メッシュグリッド構造を具え、この構造は「ビルトアップルーフィング構造」を補強するために使用することができる。概略的に言えば、ルーフィング構造に使用される他の材料と共に、この不織グリッドを位置させえた後、防水性と材料の団結性とを生ぜしめるためビルトアップルーフィング構造に通常使用される高温アスファルトを加え、開放メッシュグリッドのＢ段階熱硬化性樹脂のキュアをこのアスファルトの熱によって促進し、現場でビルトアップルーフィングシステムを有する完全にキュアされた複合体を生ぜしめる。
【００７７】
グリッドワークをどこに設置するかの選択には広い範囲がある。若干の可能性ある例は次のａ）、ｂ）である。
ａ）グリッドワークをビルトアップルーフィングシステムに別個の層として組み込むことができる。
ｂ）第２の製造操作において、グリッドワークの一側、又は両側で高密度ガラス繊維絶縁ボードにこのグリッドワークを組み合わせることができ、高温のアスファルトに接触するよう加えた時、キュアを促進し、ビルトアップルーフィングシステムの一部としての構造複合負荷支持層を得る。
【００７８】
この例では、ビルトアップルーフィングシステムのために選択し得る多くの重量、及びグリッド開口パターンがあるが、高温のアスファルトに接触してキュアする不織グリッドワークを使用する原理は全ての提案された実施例に共通な好適な要旨である。
【００７９】
ビルトアップルーフィングシステムにおいては、このキュアされたグリッドワークシステムは圧縮負荷、及び引張り負荷の両方についてビルトアップルーフィングシステムに安定性を与える。このシステムは太陽の熱を受けて膨張する傾向があるから、このキュアされたグリッドワークは膨張を制御するため引張りに対する補強性を提供する。夜間、又は冬季において、ビルトアップルーフィングシステムが収縮しようとする時、このビルトアップルーフィングシステムを安定化し、収縮を最小にするために、このキュアされた複合グリッドワークは十分な圧縮強度を提供する。収縮、及び膨張を最小にする全体の効果はビルトアップルーフィングシステムの寿命を著しく長くする。これは過大な膨張、収縮の直接の結果であるアスファルト材料に生ずるクラックを防止するからである。
【００８０】
図面、及びこの明細書において、本発明の好適な実施例を記載したが、特定の語は包括的に、及び記載上使用したものであって、本発明を限定するものでなく、
本発明の範囲は次の請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した開放メッシュグリッドワークを使用してアスファルトコンクリート材料から成るアスファルト道路、又は補強道路を製造する方法の線図的斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を構成する構造補強部材の斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例を構成する製品を補強するようにした構造部材の斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を構成する製品を補強するようにした構造部材の斜視図である。
【図５】金属、又はガラス繊維リバーを使用するようにした本発明構造部材の一実施例の斜視図である。
【図６】本発明構造部材の製造方法を線図的に示す図である。
【図７】図３に示す実施例の構造部材を製造する方法を線図的に示す図である。
発明の分野
本発明は一般に製品を補強するようにした構造部材に関するものである。また本発明は補強された製品を形成するため、この構造部材を使用する方法に関するものである。
【０００２】
発明の背景
通常の構造、及び製品は種々の種類の劣化、又は故障を起こすものであり、そのため補強することが必要になる。例えば、アスファルトコンクリート材料から成る道路は時間の経過により反射クラック、車輪跡の凹み、交通信号灯の位置における急停車による巻上がり、及び「小孔」の状態の劣化や故障を生ずる。アスファルトコンクリート道路のこのような劣化や故障は高価で、頻繁な、時間を要する修理が必要である。これに類似する製品である柱、平坦スラブ、又は一定断面形状コンクリートのような他のコンクリート構造も時間の経過により、又は地震の作用を受けて劣化し、又は引張り強度のような性質を改善するため、補強が必要になる。新たな製品、又は既存の製品を補強することによってこれ等の問題を解決するため、種々の対策が研究されてきた。
【０００３】
道路に関しては、劣化することが多くしかもそれが高価な劣化であるにも拘らずアスファルト道路が広く使用されている。アスファルト舗装は「岩石骨材」と組み合わせたアスファルト化合物から成る。骨材はアスファルトの圧縮強度を増大し、アスファルト化合物は道路に結合するためのマトリックスとして作用する。
アスファルト道路はコンクリート道路より一層迅速に劣化し、代表的な劣化の形は「反射クラック」、停止信号灯等の位置におけるアスファルトのまくれ、道路の同一部分に従う繰り返される車輌の通行に起因するアスファルトの溝、及びその他のアスファルト表面のクラックである。「反射クラック」は既存のコンクリート道路、又はその他の道路の基礎に施したアスファルトオーバーレイにおける主要な問題である。反射クロックは既存のコンクリート、又はアスファルト道路、又は道路の基礎のクラックがこの既存の道路から新しいアスファルトオーバーレイを通じて上方に伝播する場所に発生する。この反射クラックは別個の新しい道路にする程の高価な修理が必要であり、反射クラックは新しいオーバーレイの強度を損なうものである。
【０００４】
アスファルト道路を補強し、安定化する企てとして、過去、種々の材料が試みられた。反射クラックの問題を解決するため、現在、数個の製品が試みられている。その１つの製品はコンクリート道路とアスファルトオーバーレイとの間の不織オーバーレイ織物、又はマットであって、Amoco Fabrics and Fibers社から市販され、Petromat（商標名）と呼ばれている。Petromat（商標名）は織物マット内に任意に指向するポリプロピレン繊維を使用しており、道路、又は道路の基礎とアスファルトオーバーレイとの間の遮壁として敷設される。しかし、反射クラックの問題を解決する試みにおいては、ポリプロピレンはコンクリート道路の膨張に対して抵抗するだけの弾性率を有しない。また、このマットは緊密な構造であり、アスファルト、又はコンクリートをこの構造に通さず、層間の遮壁として作用してしまう。従って、このマットは新しいオーバーレイを通じての補強構造として組み込まれていない。それどころか、このマットは適用すると、しわを生じ、又はひだになる遮壁として作用するに過ぎない。更に、Petromat（商標名）を使用する前には、クラックを平坦化し、又はクラックを充填することが必要である。
【０００５】
道路を補強する他の方法ではプラスチック材料、及び織物のメッシュ構造を試みている。一製品であるGlasgrid（商標名）は、からみ織りのガラス繊維グリッドにアスファルトブロックコーティングが施してあり、一側が粘着性である。他の製品、Raupave（商標名）は、均一な絽のグリッド形態に織られた高い靱性のガラス繊維糸から成るジオグリッドである。他の製品、Polyfelt PGM-G（商標名）は不織フェルト上にグリッドパターン状に設置されたガラス繊維ロービングから成る。ここに、フェルトの語は反射クラックを遅らせる試みとして水の遮壁として作用することを意味する。
【０００６】
道路を補強する他の緊密に構成された構造を使用することも試みられたが、通常の舗装工程において、この補強構造にアスファルトコンクリート道路材料を通過させることができない。道路工事にこのような緊密に構成した補強部材を使用すると数個の困難な問題が生ずる。これ等の緊密に構成した補強部材は新しい道路オーバーレイと古い道路、又は基礎との間に遮壁を生じ、補強部材にアスファルトコンクリート材料を通す通路を制約し、又は補強部材にアスファルトコンクリート材料を組み込むのを制限してしまう。このため、補強部材の補強効果が減少し、通常の舗装工程において補強部材が滑ったり、移動することがある。
【０００７】
補強を要する他の類似の製品、及び構造はコンクリート構造、及びその他のメーソンリー材料、又はセメント状用材構造である。これ等のコンクリート材料は引張り強度は低いが、良好な圧縮強度を有する。例えば、橋梁、建築物等に構造部材としてコンクリートを使用する時、必要な引張り強度を与えるため補強材が使用されることが多い。プレキャスト自動車道路、スラブ、歩道、管等の新しい、及び既存のコンクリート構造では、開放スチールメッシュ、スチールリバー、及びスチールグリッドのように、補強材は種々の鋼の形状を採用している。スチールグリッドは、可動橋の橋床のようなコンクリート構造を補強するのに使用されてきた。これ等のスチールグリッドは密閉セル構造であり、スチールグリッドの各セクションには長方形、又は方形のコンクリート柱を収容し、閉じ込めている。これ等の形式のグリッドは補強材料のこれ等の用途においても、もともと非常に有効でない欠点がある。
【０００８】
補強材料として使用される鋼、及びその他の材料は腐食を受ける。製品が腐食すると鋼の柱が膨張し、「破砕」作用を起こし、コンクリート構造を崩壊させ、劣化させる。コンクリート構造の破砕、及び崩壊は、氷、又は雪を融かすため、道路、自動車道路、及び歩道に塩を使用することが多い区域、及び高い湿度の区域において激しい。フロリダ海岸、又はフロリダキーのような区域の水路上の橋梁は海風に露出しており、海風は橋梁を劣化させ、寿命を短くするから、これ等の橋梁は定期的な再建築が必要である。中東部のコンクリート構造はその地方の酸性の砂を混合したコンクリートを使用しており、この酸性の砂も鋼製補強部材を腐食させる。
【０００９】
コンクリートを補強するのに昔から使用されている鋼に代わり、多くの形式のプラスチックを使用することが考えられた。補強部材の鋼に代わる１つの試みとしてエポキシ樹脂をコーティングしたスチールリバーを使用している。しかし、エポキシ樹脂によって鋼を完全に覆うことは困難である。また、現場における手荒な取扱い状態に起因し、エポキシ樹脂をコーティングしたスチールリバーの表面に刻目が入ることが多い。この刻目が入ると鋼の局部的な激しい腐食が進み、上述の問題と同一の問題が起こる。
【００１０】
金属で形成された補強部材の使用が許されない病院のＸ線室の壁や床のようなコンクリート構造物を補強するのにガラス繊維複合リバーが使用されている。その使用方法はスチールリバーの場合に類似する。ガラス繊維複合リバーは縦方向に不連続の形状であり、このリバーは人の手を使用してマトリックス内に配置される。次にこのマトリックス構造にコンクリートを注入する。
【００１１】
ガラス繊維複合リバーも表面が変形する点でスチールリバーに類似する。鋼製歩道格子に類似するガラス繊維格子もコンクリートの補強材として使用されているが、密実の壁を形成しているその構造はマトリックス材料の自由な移動を許さない。これは「Ｚ」軸線、即ち垂直軸線の補強材が密実の壁を形成していることに起因する。
【００１２】
鉄筋コンクリート支柱、又は鉄筋コンクリート構造を取り扱うに際し、支柱の周りに包囲体を巻き付けてガードルのように作用させ、コンクリートが膨張し、崩壊するのを防止している。コンクリートは延性材料でないから、この形式の補強は支柱の外側の部分のみに対してである。包囲体の一形式は熱硬化性液体樹脂を含浸させた織物を支柱の周りに巻き付けることから成る。これ等包囲体の代表的な構造は支柱のフープ方向のガラス繊維と、支柱の長さ方向のガラス繊維、及びKevlar繊維とを有する。他の方法は炭素繊維一方向（フープ方向）含浸ストリップ、又はストランドを使用しており、劣化した柱の周りに張力を加えて、このストリップ、又はストランドを巻き付けるように設計している。外部の熱源を使用して、このでき上がった複合体を所定位置でキュアしている。これ等の方法では、「半キュア」状態、即ちＢ段階にキュアしたプレプレグ基材を採用しているが、補強用の包囲体に使用する材料はキュアしていない状態でコンクリート支柱に必ず加えている。織物を使用する場合は、炭素繊維、又はガラス繊維を使用する時、「キンク」が起こる可能性がある。これは製織工程では、織られた湿潤積層、又は織られたプレプレグにもともと「キンク」を含んでおり、このため支柱の周りに真っ直ぐな繊維が巻かれることが少ないためである。
【００１３】
コンクリート構造、及び柱を補強する他の方法は、コンクリート壁に支持体を与えるようコンクリート柱の周りに鋼板を溶接することである。しかし、このような鋼板も腐食し、支えられている柱の劣化のため弛緩する。この方法は外部の補強のみであり、受け入れられる美的外観に欠け、望ましくない。
【００１４】
コンクリート配合物を補強する方法では0.63〜2.54(1/4〜1インチ）のような短い鋼、ナイロン、又はポリプロピレン繊維を使用してきた。ポルトランドセメント内のアルカリの浸食に対してガラス繊維が弱いため、裸のＥガラス繊維は一般に使用されない。
【００１５】
従って、種々の製品を補強するようにした改良された構造部材が要望されている。例えば、アスファルトコンクリート道路に使用する改良された構造補強部材が要望される。更に、腐食、又は浸食を受けることなく、補強材を完成し、即ちコンクリート構造の材料の性質を向上させるコンクリート構造用構造補強部材が引き続いて要望される。またこれ等の構造部材を使用して製品を補強する方法も待望されている。
【００１６】
本発明の目的は上述の従来技術の欠点を解消するにある。本発明の一層特殊な目的は種々の製品を有効に補強するようにした構造部材を得るにある。本発明の目的は製品を補強するようにした構造部材を利用する方法、及びこの構造部材を有効に製造する方法を得るにある。
【００１７】
発明の要約
本発明の上述の目的、及びその他の目的、及び利点は、製品を補強するようにした構造部材を設けることにより、またこの構造部材をここに記載するように利用する方法により達成することができる。本発明の一実施例は互いにほぼ直角に配置された縦ストランドの組と横ストランドの組とから成るグリッドワークを具え、各ストランドが少なくとも１個の連続するフィラメントから成り、これ等ストランドをその交差点で相互にロックするようグリッドワークのほぼ全体にわたり樹脂を含浸させる。本発明によれば、ストランドの組は交錯しておらず、即ち織り交ざっておらず、各組のストランドの少なくとも若干は開放構造を画成するよう互いに離間している。更に、縦ストランドの組はそれぞれ複数個のストランドを含むグループに分割されており、各グループの少なくとも１個のストランドが横ストランドの組の一側に位置し、各グループの少なくとも１個の他のストランドが横ストランドの反対側に位置していて上記の少なくとも１個のストランドと隣接して重なる関係にある。
【００１８】
一実施例では、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、補強すべき製品の形状にグリッドワークが順応するよう半可撓性状態にグリッドワークを維持するため、この樹脂は熱硬化製Ｂ段階樹脂である。従って、グリッドワークは半可撓性状態にあれば、この補強すべき製品の形状にこの補強部材を順応させることができる。所定の温度まで加熱することによって、剛強複合体を形成するよう現場で製品内で樹脂をキュアすることができる。このようにして、内部でキュアされた部材により製品が補強される。
【００１９】
縦ストランドの組と横ストランドの組とが実質的に直線状であればグリッドワークはほぼ平坦である。他の実施例では、縦ストランドの組を交互の突条と溝との波形にし、横ストランドの組を実質的に直線状にし、グリッドワークが３次元形態を有するようにする。
【００２０】
本発明の他の実施例は上に述べた構成の構造部材を具えるが、代わりに完全にキュアされた熱硬化性樹脂をほぼ全体にわたり含浸させ、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、グリッドワークを比較的剛強な状態に維持する。この実施例はポルトランドセメントコンクリートから成る製品を補強するのに使用して特に適する。
【００２１】
本発明の他の実施例は３次元構造の補強部材から成り、この補強部材は上述のほぼ平坦な開放グリッドに組み合わせて使用される上述の３次元開放メッシュグリッドワークを具え、このほぼ平坦な開放グリッドワークを３次元グリッドワークの平面の一つと同一の拡がりを有するようにする。本発明の特定の一実施例は、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に半剛性３次元形態にグリッドワークを保持するため上述したように熱硬化性Ｂ段階樹脂をほぼ全体に含浸させた３次元構造補強部材を具える。本発明の他の特定の実施例は、ストランドをその交差点において相互にロックすると共に、グリッドワークを比較的剛強状態に維持するよう完全にキュアされた熱硬化性樹脂を含浸させた３次元構造補強部材を具える。
【００２２】
本発明の他の実施例は製品を構造的に補強する方法から成り、この方法は、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、グリッドワークを半可撓性状態に維持して補強すべき製品の形状に順応させるよう熱硬化性Ｂ段階樹脂をほぼ全体にわたり含浸させた上述のような開放メッシュグリッドワークを準備し、このグリッドワークを製品に加え、次にグリッドワークに熱を加え、樹脂をキュアしてキュアされた複合体に変換し、これによりグリッドワークを剛強化して製品を補強する工程から成る。
【００２３】
本発明の他の実施例はアスファルトコンクリート材料から成る補強道路を製造する方法から成り、この方法は道路の基礎を準備し、ストランドをその交差点で相互にロックすると共に、グリッドワークを半可撓性状態に維持するようほぼ全体にわたり熱硬化性Ｂ段階樹脂を含浸させた上述の開放メッシュグリッドワークを設ける工程から成る。次に所定の温度に加熱されたアスファルトコンクリートを基礎とそれに埋設されたグリッドワークとに加えて、アスファルトコンクリートの熱を作用させて現場で樹脂をキュアし、樹脂をキュアされた複合体に変換し、これによりグリッドワークを剛強化し、アスファルトコンクリートを補強する工程から成る。
【００２４】
本発明の他の要旨は上述の構造部材を製造する有効な方法を含み、この方法はグリッドワークを移動通路に沿って前進させると共に、
（１）この前進している間、Ｂ段階にキュアされるように加熱され得る熱硬化性の液体樹脂の浴中に前進するグリッドワークを浸漬し、
（２）余分な樹脂を圧縮除去し、必要な樹脂をストランドに貫入させると共に、
ストランドの組の交差点を互いに固く圧縮するよう、樹脂がコーティングされている前進するグリッドワークをニップに通るように案内し、
（３）次に、樹脂を完全に熱硬化させず、Ｂ段階までキュアさせるに十分なだけ前進するグリッドワークを加熱する工程を含む。
【００２５】
次に、段階樹脂を有する得られたグリッドワークを供給ロールのような供給パッケージに形成し、従ってこのグリッドワークを仕事現場に便利に運ぶことができる。この仕事現場では、グリッドワークを供給パッケージから引き出し、製品に順応させて加え、次に樹脂をキュアしてこの樹脂をキュアされた複合体に変換させるようグリッドワークを加熱し、これによりグリッドワークを剛強化し、製品を補強する。道路の基礎に加熱された状態で加えられるアスファルトコンクリートを補強するためグリッドワークを使用する場合には、上述したようにアスファルトコンクリートの熱を作用させて樹脂をキュアする。
【００２６】
発明の詳細な説明
次に、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は記載する実施例に限定されるものでなく、この詳細な説明は、当業者が本発明を容易に実施し得るように記載したものである。
【００２７】
図２に、製品を補強するための構造補強部材を示し、この補強部材は本発明を具体化しており、この補強部材はグリッドワーク１０から成る。このグリッドワーク１０は、互いにほぼ直角に配置された縦ストランド１３の組と、横ストランド１５の組とから成る。各ストランドは例えばガラス、炭素、アラミド、又はナイロンから成る複数個の連続するフィラメントから成るがガラスフィラメントが最も好適である。Ｅガラスが特に適している。
【００２８】
縦ストランド１３の組は数個のグループ１２に分割され、図示の実施例では各グループは２個の隣接するストランドを含んでいる。横ストランド１５の組は数個のグループ１４に分割され、図示の実施例では各グループは４個の隣接するストランドを含んでいる。各組のストランドのグループは相互に離間しており開放構造を画成している。また、図示の実施例では、縦ストランド１３の各グループの１個のストランドが横ストランドの組の一側にあり、縦ストランド１３の各グループの他方のストランドが横ストランドの反対側にある。従ってストランドの組は織り交ぜていない。また、縦ストランドの生じている重なりは横ストランドの方向にストランドの「締めつけ、又は封入」効果を達成し、交差点に機械的、及び化学的結合を生じている。
【００２９】
このグリッドワーク１０のほぼ全体に熱硬化性のＢ段階樹脂を含浸させ、ストランドを交差点で相互にロックし、このグリッドワークを半可撓性状態に維持し、補強すべき製品の形状にグリッドワークを順応させることができるようにする。グリッドワークの材料を最終使用の製品の形状に、又は機能性に順応させ、次にキュアして構造複合体を形成するように、グリッドワークを仕上がった製品に組み入れるようにグリッドワークを設計する。製品の形状に順応し得るグリッドワークの能力があれば、仕上がった製品の最終構造に加えられる熱、又は発生する本来の熱によってこのグリッドワークの部材をキュアすることができる。例えば舗装道路に熱いアスファルトを敷設する場合、又はルーフィングシステムのため熱いアスファルトを使用する場合、これ等のプロセスにこのグリッドワークを使用すると、グリッドワークに含浸させた熱硬化性のＢ段階樹脂は熱いアスファルトの熱によってキュアされる。所定の温度の厚いアスファルトに加えることによってキュアできるよう、グリッドワークに含浸させる樹脂を選択する。
【００３０】
これ等ストランドの交差点は種々の形状の開口を形成することができ、その形状には図２に示すような格子状で1.27〜15cm(1/2〜6インチ）の範囲にある方形、又は長方形である。図２は縦ストランド方向に3.8cm(１1/2＝1.5インチ）、横ストランド方向に3.8cm(１1１/2＝1.5インチ）の長方形の開口を示す。各ストランドにおけるガラス繊維の束の寸法は変化させることが可能である。3670m/kg(1800ヤード/ポンド）から114m/kg(56ヤード/ポンド）の歩留りのガラスストランドの範囲を使用することができる。１つの好適な実施例は504m/kg(247ヤード/ポンド）の２個の重ねたストランドから成る縦ストランド１３の各グループを有し、883m/kg(433ヤード/ポンド）の４個の並べた、又は重ねたストランドから成る横ストランド１５の各グループを有する。
【００３１】
このグリッドワーク１０はここに援用するCurinier等に与えられた米国特許第4242779号に開示されたウェブ製造機械のような通常の機械を使用して構成することができる。
また、図２はストランドを交差点で相互にロックし、グリッドワークを半可撓性状態に維持するため、ほぼ全体にわたり熱硬化性Ｂ段階樹脂を含浸させた平坦なグリッドワークを示している。Ｂ段階樹脂はＡ段階を越えて熱反応している熱硬化形の樹脂であり、この製品は共通の溶剤に一部のみ溶解性を有し、65〜82℃(150〜180°Ｆ)でも完全に溶解しない。適切な樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ビニルエステル樹脂、架橋性ＰＶＣ、及びイソフタルポリエステル樹脂がある。これ等樹脂の全てに共通な特性は熱硬化族であること、架橋して剛強複合体になり、この複合体は完全にキュアすると再び軟化することはできず、再び成型することができないことである。また、これ等の樹脂はＢ段階に留まることができ、このＢ段階では完全にキュアされておらず、最終使用製品の形状に順応し、又は以下に説明するように３次元形状に波形になるよう軟化させて再形状化することができる。好適な実施例では水エマルションによって平坦開放メッシュスクリムに加えたウレタンエポキシ樹脂を使用する。
【００３２】
グリッドワーク１０を製造する好適な方法は図６に示すように「浸漬」作業によって樹脂を加える。特に、上述の米国特許第4242779号に例示されている連続処理機械２０でグリッドワーク１０を製造する。グリッドワーク連続製造機２０から移動通路に沿いグリッドワーク１０を前進させ、直ちに液体樹脂浴２１内に浸漬する。この浴は樹脂の熱硬化が可能であり、Ｂ段階までキュアするように樹脂を加熱することができる。次に、樹脂がコーティングされた前進するグリッドは１対のスクイーズローラ２２、２４によって画成されたニップを経て前進する。これ等スクイーズローラ２２、２４は余分な樹脂を圧縮除去し、必要な樹脂をストランド内に貫入させ、ストランドの組の交差点を互いに固く圧縮する。このスクイーズローラの次に、完全に熱硬化せず、Ｂ段階まで樹脂をキュアさせるのに十分な程度まで、前進するグリッドワークを加熱する。グリッドワークを輻射ヒータ２６等に通し、次に加熱された１対の加熱容器２８、２９に通すことによって、容器との接触から熱と圧力とをグリッドワークの両面に加えることによってこの加熱を達成する。最後に、図７に示し、以下に説明するように、作業位置へ、又は他の生産作業へ運ぶのを容易にするためこの前進するグリッドワークを供給ロール３０に巻き付ける。
【００３３】
上述の「浸漬」作業において、浴２１内の樹脂は水で乳状化したものとし、この水は次のニップ通過、及び加熱操作によって蒸発する。上述したようにＢ段階に留まることができる樹脂が適しており、この構造部材のために予定される樹脂は非溶剤をベースとする樹脂であり、水のエマルションであっても、なくともよい。ポリエチレン、又はＰＰＳのような樹脂も利用される。これ等の樹脂はエマルション形のコーティング操作で加えられ、Ｂ段階にキュアされる。
【００３４】
グリッドワーク１０に熱硬化性Ｂ段階樹脂を含浸させることにより、グリッドワークを半可撓性にし、特に熱を加えることによって、補強すべき製品の形状に順応させる。グリッドワークが補強すべき製品の形状に順応すると、Ｂ段階樹脂をキュアして熱硬化状態にし、冷却すれば、生じた製品に剛性を加え、性質を良好にする。
【００３５】
図２に開示したようなグリッドワーク１０の利点の１つは補強したい製品の形状に順応させることができ、アスファルト道路工事における加熱されたアスファルトコンクリートのような通常の製作プロセスにおいて利用できる熱を使用して現場でキュアできることである。代案として、外部の熱でキュアしてもよく、その場合、仕上がった製品に組み込む前に剛強な状態にキュアしてもよいし、もし望ましければ、仕上がった製品に組み込んだ後に補強的熱を加えることもできる。
【００３６】
一旦キュアすると、グリッドワークは比較的剛強である。このようにして、プレキャストコンクリート部分、アスファルトオーバーレイのベース等の製品を補強するようにした構造部材を製造する。このような剛強グリッドワークは、Ｂ段階樹脂が完全にキュアしたＣ段階まで進んでしまった点を除き、構造的に言えば、Ｂ段階樹脂が含浸された平坦なグリッドワークと同一のストランドの形態と、配合とから成る。グリッドワークの生じた剛強状態は製品を一層補強する。
【００３７】
構造補強部材の他の実施例は図３に符号３２に示すように３次元構造部材から成る。この３次元構造部材３２は上述のＢ段階樹脂を含浸させた平坦なグリッドワーク１０で出発し、これを３次元構造に処理することにより形成することができる。また特に、縦ストランドの組のグループ１２を交互に突条と溝との波形にすると共に、横ストランドの組のグループ１４はほぼ直線のままにする。図７に示すように、グリッドワーク１０を供給ロール３０から引き出し、輻射ヒータ３４等によって加熱する。この輻射ヒータ３４はＢ段階の樹脂を軟化し、グリッドワークを波形の状態にする役割を果たす。次に、Ｂ段階樹脂を含浸させた軟化した平坦なグリッドワークを波形化機械によって処理する。この機械は噛合する波形化ロール３６、３７、又は引抜き産業で使用される形式のキャタピラ引張装置などである。平坦グリッド材料を一層軟化させて３次元構造に形成することができるように波形化機械を加熱するのが好適であり、所要により樹脂を完全にキュアされたＣ段階にする。完全なキュアが望ましい場合には、波形化ロールの直ぐ下流に付加的加熱ユニットを位置させ、必要により完全なキュアを達成する。波形化ロールを出ると、グリッドワークは所定の温度で冷却装置３８の処理を受ける。
【００３８】
次に、グリッドワークは巻取り機構に進行する。この機構は波形材料を巻取りロール３９に巻き取り、作業位置に運ぶのに具合のよいロールを形成する。このロールは補強すべき製品の特定の拘束体を収容するために望ましい幅と長さとにすることができる。
【００３９】
この３次元構造部材３２はコンクリート、及びアスファルト道路工事におけるように種々の用途の種々の要求に応じて種々のパラメータ、及び種々のグリッド形態を受け入れることができる。最終製品の拘束体を収容するようにグリッドの高さを変化させることができる。例えば、コンクリート用のグリッドは一般にアスファルト舗装用のグリッドより一層高さが高く、これは主に通常5.1〜6.5cm(2〜21/2＝2.5インチ）の厚さに過ぎないアスファルトオーバーレイに比較し、非常に厚い新しいコンクリート道路を補強する必要があるためである。オーバーレイの厚さが12.7〜27.9cm(5〜11インチ）の厚さである新しいアスファルト道路工事の場合には、一層高さの高いグリッドを設ける。一般に、それぞれ5.1〜12.7cm(2〜5インチ）の厚さの複数個の層に、アスファルト舗装にアスファルトを加える。アスファルト補強のためのこのような好適なグリッドは1.27〜10.2cm(1/2〜4インチ）の高さを有する。種々の幅のグリッドを設けることもでき、例えば2.2m(7フィート）までのグリッドが現在試みられている。しかし、例としてこの幅を越えるグリッドでも何ら制限はない。
【００４０】
上述した熱硬化性Ｂ段階樹脂を有する３次元構造部材３２によってグリッドワークを半可撓性にし、補強すべき製品の形状に順応させる。一旦、補強すべき製品の形状にグリッドワークを順応させて、Ｂ段階樹脂をキュアし、でき上がった製品に剛性を加え、性質を良好にする。図３に開示したようなグリッドワークの利点の１つは補強したい製品の形状に順応させることができ、アスファルト道路工事における加熱されたアスファルトコンクリートのような通常の製造工程で利用できる熱を使用して現場でキュアすることができ、又は外部の熱源からの加熱によりキュアすることができることである。この構造部材３２は望ましければ仕上がった製品に組み込む前に剛強状態にキュアすることもできる。グリッドワークは特定の樹脂に応じた所定の温度で熱的にキュアすることができる。
【００４１】
この３次元構造部材３２は多くの潜在的な用途を有する。好適な実施例は鉄筋コンクリート、又はアスファルト道路を製造する方法である。また、コンクリートプレキャストスラブにおけるコンクリート構造を補強するため、また二重Ｔ形コンクリートビーム、コンクリート管、コンクリート壁パネルを補強するため、更に道路工事におけるサブベースとして使用される岩石骨材のような骨材ベースの安定化のため、この３次元グリッドワークを使用することができる。
【００４２】
図４は本発明を具体化し、製品を補強するようにした３次元構造複合部材４０の他の実施例を示す。この実施例は上述の部材３２に類似する３次元波形部材３２ａから成り、部材３２の場合に縦ストランドがほぼ垂直であるのに対し、縦ストランド１２ａの波形は約４５°傾いている。また、縦ストランドのグループ１４ａの数、及び配置も相違する。図面に示すように、図２に関連して図示し説明したほぼ平坦なグリッドワーク１０に組み合わせて部材３２ａを使用する。特に、３次元グリッドワークの１個の平面と同一の拡がりで、ほぼ平坦なグリッドワーク１０を位置させる。
【００４３】
上述したように、この３次元複合部材４０にＢ段階樹脂を含浸させることができ、又は代案として、以下に一層詳細に説明するようにポルトランドセメント製品のような補強すべき製品に組み込む前に、この樹脂を完全にキュアすることもできる。
【００４４】
本発明の他の実施例を図５に示し、この実施例は図３に示したものに非常に類似する構造のグリッドワークから成る３次元構造補強部材３２ｂを具える。また、このグリッドワークは互いに直角に配置された縦ストランド１３ｂの組と、横ストランド１５ｂの組とから成る。更に、この部材３２ｂはグリッドワークの縦ストランド内に成型された特定の位置４２を有し、これにより波形の溝の少なくとも若干の内に波形の方向に延在するように鋼、又はガラス繊維のリバー４４を設置することができる。好適な実施例では、これ等の位置４２によって、波形によって画成された上面と下面との間に、従って波形グリッド構造を設置した基礎、即ち表面から例えば2.5cm(１インチ）に鋼、又はガラス繊維のリバー４４を設置することができる。これ等の成型された位置４２上に鋼、又はガラス繊維のリバーを設置した後、付加的鋼のリバー（図示せず）をもとの鋼のリバーに直角に、もとの鋼のリバーの頂部上に設置することができ、これ等のリバーをこの複合波形グリッドワークの「Ｚ軸線」繊維に結びつけることによって所定位置にこれ等リバーを保持する。この波形複合グリッドワークに位置４２を「成型」する主な利点は、波形グリッドワークを設置する基礎、又はベースから成る距離に鋼、又はガラス繊維のリバーを設置し得ることである。橋床のような製品に鋼製リバーを通常のように設置する際、リバーを基礎上ではなく、この基礎からほぼ2.5〜5.1cm(1〜2インチ）離して鋼製リバーを位置決めするため小さなプラスチックチェアを使用するのが普通である。これ等の別個のチェアは図５の実施例では必要がない。
【００４５】
構造補強部材を利用する方法
上述のような構造補強部材の数個の実施例は種々の製品を補強する種々の方法で利用することができる。１つの方法は上述のようなＢ段階樹脂を含浸させたグリッドワークを設け、順応する関係にグリッドワークを製品に加え、次に製品を熱を加えて樹脂をキュアし完全にキュアした樹脂に変換し、これによりグリッドワークを剛強化し、製品を補強する。現場でキュアすることができる半剛強開放補強部を有するのが有利であるいかなる製品も、この方法を使用し得る潜在的用途である。従って、例としてここに記載する実施例はこの方法、及び使用を限定するものでない。
【００４６】
Ｂ段階樹脂を含浸させたほぼ平坦なグリッドワークを具えるこの発明の実施例を利用して種々の製品を補強する種々の方法があり、補強道路、コンクリート構造、タイヤ、及び電話ポールを製造する方法が含まれる。
【００４７】
Ｂ段階樹脂を含浸させたほぼ平坦な構造補強部材を利用する好適な一実施例は、反射クラックを停止させ、又は遅らせるため補強アスファルト道路オーバーレイを製造する方法である。図１はこの方法の一実施例を示す。本発明の他の実施例はＢ段階の樹脂を含浸させた３次元複合構造を利用するか、又は３次元グリッド構造部材と同一の拡がりにある３次元グリッドと平坦グリッドとの組合せによる方法から成る。更に、種々の実施例において３次元グリッドワーク構造に波形の形態を設けることができ、この形態は図３に示すように約1.27cmと15.2cmとの間(1/2インチと６インチとの間）の距離に離間された２個の平行平面を画成する。他の実施例はキュアされた熱硬化性樹脂を含浸させた剛強状態にある３次元構造補強部材を利用する方法から成る。古いコンクリート、又は古いアスファルト道路表面を修理することにより、又は新しいアスファルト道路を施工することによって補強された道路を製造するための方法に、これ等開放メッシュグリッドワークの形態のいずれかを利用することができる。
【００４８】
図１はアスファルトコンクリート材料から成る補強道路５０を製造する方法を示す。ここに使用するアスファルトコンクリートとは骨材（岩石等）を有するアスファルトマトリックス材料を含む道路工事材料を言う。
アスファルトコンクリート材料から成る補強道路５０を製造する方法は、道路のための基礎５２を準備する第１工程を有する。第２工程は交差点においてストランドを相互にロックし、グリッドワークを半可撓性状態に維持するよう熱硬化性Ｂ段階樹脂を含むグリッドワーク１０のような上述の構造の１つの開放メッシュグリッドワークを設けることから成る。第３工程は道路のための基礎５２上にグリッドワーク１０を位置させることから成り、第４工程はグリッドワークを覆うよう基礎５２上に加熱されたアスファルトコンクリートを加えることから成り、アスファルトコンクリートの熱が作用してグリッドワークを軟化し、グリッドワークを基礎に順応させると共に、樹脂をキュアして樹脂を完全にキュアされた樹脂に変換し、これによりグリッドワークを剛固にし、アスファルトコンクリートオーバーレイの下側を補強する。
【００４９】
ほぼ平坦な構造補強部材については、道路の基礎を準備する工程が、ほぼ平坦なグリッドのための保持を生ずるためアスファルトタックコート５６を加えることを含むのが好適である。グリッドワークを道路にもたらすことができる供給ロール３０から開放メッシュグリッドワークを好適に巻きほぐすことによって開放メッシュグリッドワークを設ける工程を達成することができる。これ等の供給ロールはほぼ平坦な構造、又は３次元構造の両方についてこれ等の供給ロールを使用することができる。Ｂ段階樹脂を含浸させた連続する種々の長さの開放メッシュグリッドワークを供給ロールの周りの円周方向に供給ロール上に収容することができる。小径の炭素繊維、又はガラス繊維のストランドはクラックを生ずることなく、これ等ロールの周りに加えるだけ十分に可撓性である。
【００５０】
用意された道路上にグリッドワークを希望する長さまで巻きほぐし、切断することができる。グリッドワークを特定の希望する形状に切断し、道路の表面上に位置させることもできる。Ｂ段階樹脂を含浸させた半剛強グリッドワークの利点はロール上に色々な長さで設けることができることである。この半剛強状態であれば、クラックを生ずることなく、又は破損することなく、グリッドワークをロールに巻き付けることができる。また、半剛強グリッドワークは基礎の上に一旦設置されると、しわになりにくく、その上を人や機械が移動することができる。グリッドワークは産業用鋏を使用して容易に切ることができる。
【００５１】
所定の温度まで加熱されたアスファルトコンクリートを加える工程には、アスファルトを加える通常の方法を使用することができる。実際上、本発明の利点は、平坦グリッド構造、及び３次元構造の両方の場合に、通常の舗装法を使用することができる。アスファルトペーバーは通常5.1〜6.5cm(2〜21/2＝2.5インチ）厚さのアスファルトオーバーレイを加えることができる。このペーバー作業に続いて、コンパクターは希望する厚さまでアスファルトを通常のように圧縮する。
【００５２】
約９３℃〜１４８℃（２２０°Ｆ〜３００°Ｆ）であるアスファルトの熱はアスファルトの重量と組み合わさって、グリッドワーク内のＢ段階樹脂をキュアし、アスファルトオーバーレイの底部にキュアされた複合体を形成する。キュアされたグリッド複合体はアスファルトの底部に機械的に結合しており、またＢ段階の熱硬化性樹脂とアスファルトマトリックス材料との間に或る程度の化学的結合がある。最初にアスファルトを加えた後、このアスファルトは少なくとも１時間にわたり９３℃（２００°Ｆ）以上の温度に留まる。この時間内にこの温度範囲でキュアするＢ段階樹脂はこの実施例にとって好適である。
【００５３】
アスファルトコンクリート材料から成る補強道路を製造する方法は、アスファルトを加える工程の直後に、アスファルトをコンパクトにし、付加的熱を発生するため、アスファルトコンクリートに圧力を加える工程を更に具える。
【００５４】
平坦な開放メッシュグリッドを機械の移動方向に巻きほぐし、アスファルト道路材料を敷設しているプロセスの間、連続シートのように、グリッドは移動しにくい。３次元グリッドワーク構造は、舗装ローラの重量を受けて押し固められたアスファルトの上層の下で十分に変形し、垂直Ｚ軸線方向に変形した後、舗装の頂部の上方に跳ね戻ることがなく、水平平面内で内部離層を生じないように設計される。３次元構造は、従来の製品と異なり、開放メッシュ製品と同様にアスファルト材料をグリッドに通し、新しい道路オーバーレイに３次元補強を与える付加的利点を有する。アスファルトの熱、及びアスファルトの重量はＢ段階樹脂をキュアさせる。また、完全にキュアした状態（Ｃ段階）で、３次元グリッドワークを加えることもできる。
【００５５】
熱硬化性樹脂を有する平坦グリッドが現場で剛強状態に一旦キュアされると、キュアされたグリッド構造はアスファルトオーバーレイの底部と古いコンクリート道路、又は古いアスファルト道路との間の中間積層区域を安定化し、補強する。又は新しいアスファルト道路の場合、このキュアされたグリッド構造はアスファルトと用意された地面との相互面を安定化する。キュアされたグリッドワークがアスファルトオーバーレイの頂部と底部との間に位置していれば、このグリッドワークがアスファルトのこれ等２個の別個に加えられた層の相互面を安定化する。このキュアされたグリッドはアスファルトオーバーレイ、又は新しいアスファルト道路の底部の近接する表面を安定化し、この層の曲げ強さ、引張り強さ、及び圧縮強さを増大する。アスファルトオーバーレイのベースを安定化させると共に、クラックが生じた古いコンクリート、又はアスファルト道路から、反射クラックが伝播する傾向を著しく減少させ、又は消滅させるようストランドをほぼ９０°の角度に配置する。
【００５６】
図４に示すように、平坦グリッド、及びそれに組み合わせた３次元グリッドの使用は波形の方向に３次元複合グリッドを利用するのに役立ち、グリッド構造を通じてコンクリートをポンプで供給して仕上がったコンクリート道路を形成する際、現場で作業員が材料の上を一層良く歩くことができる。この平坦なグリッドを３次元グリッドの頂部上に横たえることができ、金属、又はプラスチックを撚った結び目のような緊締手段によって緊締し、平坦グリッド構造を波形グリッド構造の頂部に一層良く保持する。またコンクリート道路工事中、平坦な複合グリッドを３次元波形グリッド構造の下に位置させることができ、３次元構造への一層良好な構造の完全性を加える。
【００５７】
この３次元グリッドワークは、波形３次元構造を互いに他方の頂部に重ね合わせることによって請負人をしてコンクリート道路の希望する補強の量を合わせることができる点について融通性がある。これによりグリッド構造の開口を通じてコンクリートを流すことができ、コンクリートの補強の量を増大する手段を提供する。
【００５８】
この３次元波形グリッド構造は、３方向にアスファルト路床を補強することによってクラックがアスファルトに発達するのを防止するのを助けると共に、アスファルト道路の圧縮負荷支持能力を増大することによって長期間にわたり路床表面を一層平坦に維持する。垂直複合ストランドは圧縮強度を増大する。アスファルト道路構造における３次元波形グリッド構造は交通の流れの方向にアスファルト道路を「制御された状態で」移動させるが、交通の流れの方向に横方向に連続する剛強補強を行う。これは「可撓性舗装材料」上に加わる連続する下向きの負荷の結果としてアスファルト道路が横方向に膨張する傾向を安定化する。厚さが5.1〜6.5cm(2〜21/2＝2.5インチ）のアスファルトオーバーレイの好適な実施例は高さがほぼ2.5〜3.8cm(1〜11/2＝1.5インチ）の３次元波形グリッド構造についてである。
【００５９】
３次元波形材料はロール上に巻いてアスファルト請負人に供給することができる。波形はロールの縦寸法の方向に対し横方向であり、これにより製品を巻き付けて安定した形状にすることができる。また、路床表面にこの製品を巻きほぐすことによって車輌の流れの方向に横方向に波形を設置する。このロール上に巻き付けた３次元複合グリッドをアスファルト道路に加えるため、ロールを取り付ける装置をアスファルトパーベーの背後にほぼ中心に位置させるように標準のアスファルトペーバーに変更を加える。オーガの垂直背後、及びコンパクターの前で、波形材料の処理を標準のアスファルトペーバーでスクリードし、即ちアスファルトコンクリートと同時に波形材料を道路の基礎に加える。約7.6cm(3インチ）の開口があれば、３次元波形材料のこのロールを送るのに十分である。この材料は高温の流体アスファルト混合物に殆ど密接し、新たに表面付けした道路上に、又は新たな道路工事の場合には用意された表面上にこの材料が横たわる。グリッド構造が供給される方法に基因し、グリッド構造の底部は道路面に密接し、アスファルトオーバーレイ内で上に上ることはない。また、この方法は舗装機械の車輪の後方にグリッドワークを敷設する利点があり、これによりペーバーの全幅を有するグリッドワークを敷設することができる。
【００６０】
３次元構造部材は多くの利点がある。アスファルトオーバーレイ内に一旦位置させると、アスファルト道路は従来の製品によるよりも一層補強される。また、このアスファルト道路は横方向に安定化する。これは真っ直ぐな（波形でない）繊維がこの方向に位置しており、これにプラスして相互にロックするグリッド構造はアスファルト道路が横方向に膨張する傾向を減少させ、又は無くするからである。更に、「Ｚ」方向の複合ストランドはばねのように作用する。アスファルトオーバーレイ内に組み込まれた後、非常に重いローラによってこのアスファルトを圧密する。代表的には、7.6cm(3インチ）厚さのアスファルトオーバーレイを6.3cm(21/2＝2.5インチ）に圧密する。「Ｚ」軸線方向の補強部はコンパクターがアスファルトオーバーレイ上を動く際、弓形の形状に湾曲するのに十分なだけ可撓性である。これ等補強部は曲げられた状態に留まるのに十分なだけ可撓性であり、このアスファルト混合物の凝集力は十分大きく、曲げられた繊維は「Ｚ」軸線方向の繊維の上向きの圧力を受けてもアスファルトオーバーレイを水平に分離し、又は剪断することはない。アスファルトが一旦冷却すれば、複合グリッドはアスファルトオーバーレイにわたり均一に分散し、複合グリッドの「Ｚ」軸線方向の繊維は曲がった状態にあり、付加的な圧縮負荷支持能力を提供する観点から道路が車輌の通交を見ているとすると、「Ｚ」軸線方向の繊維は、ばねのように著しく応動する。
【００６１】
アスファルト道路の上述の「Ｚ」軸線方向の補強性の他に、「Ｚ」軸線方向の繊維は車輌の交通移動方向に僅かに前後に移動する。このことは交通信号灯がある場所のように車輌が急に停止するような場所に平滑な道路面を維持するのに有利である。車輌の通交の移動方向に前後に移動するように波形が指向しており、「Ｚ」軸線方向に指向する可撓性の複合繊維があるから、これ等は車輌が交通信号灯で停止する時のようにアスファルト道路が前方に移動する傾向を制御する補強ばねとして作用する。これ等はアスファルトが動こうとすると動くが、これ等が移動すると反対方向の力を発生し、この力はアスファルト道路が平滑さを保つ安定化力として作用するから、アスファルト道路は永久に前方に移動せず、しわのある凹凸の表面を生ずることがない。
【００６２】
エポキシ樹脂で補強された特にガラス繊維の複合体は疲労を起こす環境下で優れた性能の確立された歴史的な通路の成績を有する。「Ｚ」軸線で「曲がっている」複合体の場合には、車輌が道路表面を移動する際見える連続する非常に僅かな撓みのこの場合「Ｚ」軸線構造では長期間にわたって故障を生じない。
【００６３】
ここに述べる新規なグリッドワークの実施例は道路面を補強することの他に種々の用途がある。例えば、高温のアスファルトマトリックスであるキュアのための加熱機構、又は恐らくは完全キュアのための付加的な外部の熱によって、破損した電話ポールを修理することができる。本発明の他の実施例は、外部のヒータ、又は高温アスファルトマトリックスオーバーコートによる加熱キュアと共に、地震が多い区域において一層良好な性能を発揮する鉄筋コンクリート柱の製造方法から成る。
【００６４】
本発明の他の実施例は、Ｂ段階樹脂を有する開放メッシュグリッドをゴムのシートにカレンダリングし、この製品を切断し、切断した製品をタイヤモールド内に設置して補強されたタイヤを製造する方法から成る。ゴムを加硫する間、この複合体を構造複合積層体になるようにキュアし、仕上がった製品の形状にする。この平坦なグリッド構造を組み込んだタイヤは構造的に補強されたゴムタイヤになる。このグリッドの繊維の配向は繊維がタイヤの移動方向に対し横方向に指向すると共にタイヤの移動方向に対し縦方向に指向するようになっている。横方向には、この改良された製品はスチールベルトラジアルが存在しているかのように作用し、縦方向にはタイヤを一層丸く維持する傾向を有する。この補強は、このようにして造ったタイヤを使用する運転者が経験する運転状態に影響を及ぼす一層強力な、又は一層可撓性構造の補強を行うために選択される。
【００６５】
上述したように完全にキュアされた時、本発明グリッドワークはポルトランドセメントコンクリートのようなコンクリート材料からなる構造を補強する際に特に有用である。例えば新たな道路工事の場合に、基礎を準備し、完全にキュアされたグリッドワークをこの基礎の上に設置する。その後、液体コンクリートをこの基礎の上に注いでグリッドワークをコンクリート内に浸漬し、コンクリートの養生を行えば、グリッドワークを埋設した鉄筋コンクリート道路を生ずる。
【００６６】
本発明の他の用途は予め製造した単一プライシートとして、又は通常のビルトアップルーフィングとしてのアスファルトルーフィングを補強する方法を含む。このルーフィングの形成中、高温のアスファルトの熱はＢ段階樹脂をキュアしてＣ段階にする。その結果、一層強力なルーフィングが得られ、このルーフィング上を歩いたり、車輌の車輪が転動することによる陥没、又は変形、及び破損に対し抵抗する。
【００６７】
本発明を限定するものでない次の特定の実施例につき本発明を一層完全に説明する。
樹脂配合及び混合方法
頂部が開いた210リットル（５５ガロン）のドラムにEpi Rez3519-W-50(Shell Chemical社）の６９ｋｇ（１５０ポンド）を評量する。同一のドラムに既に評量して入れたEpi Rez3519にEpi Rez5520-W-60の６９ｋｇ（１５０ポンド）を加える。これ等２つの材料を均一にブレンドされるまで混合する。別個の容器に２メチルイミダソール(2MI)を４４９４ｇ評量し、水８９８９ｇを加える。この水は熱くても冷たくともよい。透明溶液が形成されるまで、この2MIと水とを加熱する。温度は７５℃と８５℃との間にすべきである（加熱が遅い場合には、蒸発して失われた分だけ付加的水を加えてもよい）。この透明な高温の2MI溶液を数分間にわたり、緩やかに迅速攪拌ドラムに加える。この加える速度は、2MIが溶液の状態のまま、一層多くの水と混合するように調整すべきである。
【００６８】
ここで、この材料は使用できる状態にある。水を加えることによって粘性を調整することができる。粘性を2650cpsまで減少させるのに6000gの水を加えることが必要であった。通常の状態では、この溶液は約３日間安定である。ロービングの希望するコーティングを達成するため、設定した種々の機械に適合させるよう粘性を一層高く、又は一層低く調整することができる。
【００６９】
グリッドワークの第１特殊例
図６に図示する方法に従ってグリッドワークを製造することができ、このグリッドワークは次のａ）、ｂ）の構成に成る。
ａ）ほぼ５６００のガラス繊維から成るPPG1715ロービングからそれぞれ成り、約５０４ｍ／ｋｇ（２４７ヤード／ポンド）の歩留りをそれぞれ有する縦ストランド
ｂ）ほぼ３２００のガラス繊維から成るPPG1715ロービングからそれぞれ成り、約８８３ｍ／ｋｇ（４３３ヤード／ポンド）の歩留りをそれぞれ有する横ストランド
【００７０】
縦ストランドはそれぞれ２個の隣接するストランドをそれぞれ含むグループに分離され、この２個のストランドの一方のストランドは横ストランドの一側にあり、他方のストランドは横ストランドの反対側にある。横ストランドはそれぞれ４個の隣接するストランドを有するグループに分離される。2.54cm(1インチ）平方の開口を画成するようにストランドのグループは分離される。
【００７１】
上述の特定の実施例に従って配合された液体樹脂浴内に浸漬させるため、このグリッドワークを前進させ、次にグリッドワークをロールのニップに通し、余分な樹脂を除去し、必要な樹脂をストランド内に強制的に入れる。次に、前進するグリッドワークを輻射ヒータに通し、このヒータによりグリッドワークの温度を約６５℃（１５０°Ｆ）まで上昇させ、樹脂のキュアを開始する。次に、このグリッドワークを１対の加熱された容器上に通し、グリッドワークの両側をそれぞれの容器に直接接触させる。この容器は約２２０℃（４２８°Ｆ）の表面温度まで加熱すべきである。これにより樹脂は完全にキュアすることなく、Ｂ段階までキュアされるのに十分に加熱され、ストランドをその交差点で相互にロックし、グリッドワークを半可撓性状態に維持する。次にこのできあがった製品を供給ロールに巻き付ける。
【００７２】
グリッドワークの第２特殊例
上の例で述べたようにグリッドワークを製造し、供給ロールに巻き付ける。次に、このグリッドワークを供給ロールから引き出して輻射ヒータに通して前進させ、グリッドワークを約６５℃（１５０°Ｆ）の温度まで加熱し、これにより樹脂を軟化させる。次に、前進するグリッドワークを波形化ロールに通して前進させる。この波形化ロールは約１２１℃（２５０°Ｆ）の温度まで加熱されていて、約2.5cm(1インチ）深さ、及び2.5cm(1インチ）長さの波形を縦ストランドに与える作用をする。次に、このグリッドワークを冷却するが、樹脂はその最初のＢ段階から変化することはない。次にこのグリッドワークを巻取りロールに巻き取る。
【００７３】
グリッドワークの第３特殊例
この例のグリッドワークは一方向に炭素繊維を使用する高度の縦ストランド一方向Ｂ段階不織グリッドであり、橋床のような損傷したコンクリート構造の下側を補強するのに特に適していると思われる。この製品においては、一方向炭素繊維は互いに密接しているべきで（互いに接触しているが重複していない）、交差方向の繊維の量は最少量である。この交差方向の繊維の量は交差する繊維の結合を促進するのに十分であり、この不織の高度の一方向繊維を処理することができる。
【００７４】
この樹脂は他の例で使用されたＢ段階の熱硬化性樹脂に類似するＢ段階熱硬化性樹脂である。この用途のために炭素繊維が好適である。これは橋床のような損傷したコンクリート構造の補強の場合には、炭素繊維が非常に高い引張り弾性率を有し、一層迅速に負荷を受け取り、これ等の破損したコンクリート用途を補強するための著しく効率が高く有効な繊維を提供するからである。
【００７５】
このグリッドワークを加える方法はグリッドワークを加えるべきコンクリートの区域を洗浄することを含む。コンクリートのこの表面を洗浄した後、エポキシ樹脂、又はエポキシ接着剤の層を加え、次に予想される引張り負荷を受ける方向に一方向炭素繊維と共に高度の一方向炭素繊維を位置決めする。一層良好な積層体を生ぜしめるため、一方向炭素繊維不織グリッドワークの頂部に付加的な熱硬化性エポキシ樹脂、又はエポキシ接着剤を加えることができる。この熱硬化性エポキシ樹脂、又はエポキシ接着剤は自然の室温キュアプロセスにおいて或る程度の熱を発生する。また、この熱硬化性樹脂、又はエポキシ樹脂をそのキュアにおいて助けると共に、一方向炭素繊維不織グリッドワークの完全なキュアを促進するための補助的熱を加えるためヒータのような外部の加熱装置も使用することができる。
【００７６】
グリッドワークの第４特殊例
この例のために予定するグリッドワークはＢ段階熱硬化性樹脂を含浸させた開放メッシュグリッド構造を具え、この構造は「ビルトアップルーフィング構造」を補強するために使用することができる。概略的に言えば、ルーフィング構造に使用される他の材料と共に、この不織グリッドを位置させえた後、防水性と材料の団結性とを生ぜしめるためビルトアップルーフィング構造に通常使用される高温アスファルトを加え、開放メッシュグリッドのＢ段階熱硬化性樹脂のキュアをこのアスファルトの熱によって促進し、現場でビルトアップルーフィングシステムを有する完全にキュアされた複合体を生ぜしめる。
【００７７】
グリッドワークをどこに設置するかの選択には広い範囲がある。若干の可能性ある例は次のａ）、ｂ）である。
ａ）グリッドワークをビルトアップルーフィングシステムに別個の層として組み込むことができる。
ｂ）第２の製造操作において、グリッドワークの一側、又は両側で高密度ガラス繊維絶縁ボードにこのグリッドワークを組み合わせることができ、高温のアスファルトに接触するよう加えた時、キュアを促進し、ビルトアップルーフィングシステムの一部としての構造複合負荷支持層を得る。
【００７８】
この例では、ビルトアップルーフィングシステムのために選択し得る多くの重量、及びグリッド開口パターンがあるが、高温のアスファルトに接触してキュアする不織グリッドワークを使用する原理は全ての提案された実施例に共通な好適な要旨である。
【００７９】
ビルトアップルーフィングシステムにおいては、このキュアされたグリッドワークシステムは圧縮負荷、及び引張り負荷の両方についてビルトアップルーフィングシステムに安定性を与える。このシステムは太陽の熱を受けて膨張する傾向があるから、このキュアされたグリッドワークは膨張を制御するため引張りに対する補強性を提供する。夜間、又は冬季において、ビルトアップルーフィングシステムが収縮しようとする時、このビルトアップルーフィングシステムを安定化し、収縮を最小にするために、このキュアされた複合グリッドワークは十分な圧縮強度を提供する。収縮、及び膨張を最小にする全体の効果はビルトアップルーフィングシステムの寿命を著しく長くする。これは過大な膨張、収縮の直接の結果であるアスファルト材料に生ずるクラックを防止するからである。
【００８０】
図面、及びこの明細書において、本発明の好適な実施例を記載したが、特定の語は包括的に、及び記載上使用したものであって、本発明を限定するものでなく、
本発明の範囲は次の請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した開放メッシュグリッドワークを使用してアスファルトコンクリート材料から成るアスファルト道路、又は補強道路を製造する方法の線図的斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を構成する構造補強部材の斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例を構成する製品を補強するようにした構造部材の斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を構成する製品を補強するようにした構造部材の斜視図である。
【図５】金属、又はガラス繊維リバーを使用するようにした本発明構造部材の一実施例の斜視図である。
【図６】本発明構造部材の製造方法を線図的に示す図である。
【図７】図３に示す実施例の構造部材を製造する方法を線図的に示す図である。
Claims (14)
- それぞれのストランドが連続するフィラメントから成り互いにほぼ直角に配置された縦ストランド（１３）の組と横ストランド（１５）の組とから成るグリッドワーク（１０）であって、これ等ストランドをその交差点で相互にロックするためほぼ全体にわたり樹脂を含浸させた該グリッドワークを具えた、製品を補強する構造部材において、
前記ストランドの組が織り交ざっておらず、縦ストランド（１３）の前記組がそれぞれ複数本のストランドからなるグループ（１２）に分けられ、また横ストランド（１５）の前記組が１本以上のストランドからなるグループ（１４）に分けられており、開口構造を画成するよう各グループが相互に離間しており、縦ストランドの各グループ（１２）における少なくとも１本のストランドが横ストランド（１５）の組の一側にあり、縦ストランドの各グループにおける少なくとも１本の他のストランドが前記少なくとも１本のストランドに横方向に隣接して重なり合う関係にあって横ストランドの組の反対側にあり、補強すべき製品の形状に前記グリッドワークを順応させるためグリッドワークを半可撓性状態に維持するよう前記樹脂を熱硬化性Ｂ段階樹脂にしたことを特徴とする製品を補強する構造部材。 - それぞれのストランドが連続するフィラメントから成り互いにほぼ直角に配置された縦ストランド（１３）の組と横ストランド（１５）の組とから成るグリッドワーク（１０）であって、これ等ストランドをその交差点で相互にロックするためほぼ全体にわたり樹脂を含浸させた該グリッドワークを具えた、製品を補強する構造部材において、
前記ストランドの組が織り交ざっておらず、縦ストランド（１３）の前記組がそれぞれ複数本のストランドからなるグループ（１２）に分けられ、また横ストランド（１５）の前記組が１本以上のストランドからなるグループ（１４）に分けられており、開口構造を画成するよう各グループが相互に離間しており、縦ストランドの各グループ（１２）における少なくとも１本のストランドが横ストランド（１５）の組の一側にあり、縦ストランドの各グループにおける少なくとも１本の他のストランドが前記少なくとも１本のストランドに横方向に隣接して重なり合う関係にあって横ストランドの組の反対側にあり、前記グリッドワークを比較的剛強状態に維持するため前記樹脂を完全にキュアされた熱硬化樹脂にしたことを特徴とする構造部材。 - 前記グリッドワークが1.27cm(1/2インチ）平方と15cm(6インチ）平方との間の大きさの開口を画成していることを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
- 各前記ストランドがガラス、炭素、及びアラミドから成る群から選択された複数本の連続フィラメントから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
- 各前記ストランドが複数本の連続するガラスフィラメントから成ることを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
- 前記樹脂がエポキシ、フェノール、メラミン、ビニルエステル、架橋性PVC、及びイソフタルポリエステルから成る群から選択された樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
- 縦ストランド、及び横ストランドがほぼ直線状で、前記グリッドワークがほぼ平坦であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
- 縦ストランドが交互の凹凸部よりなる波形であり、横ストランドがほぼ直線状であり、前記グリッドワークが３次元形態を有することを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
- アスファルトコンクリート材料から成る補強された道路を製造する方法において、
道路のための基礎（５２）を準備した後、
加熱されたアスファルトコンクリート（５４）を前記基礎に加え、このアスファルトコンクリート内に請求項１記載の構造部材を埋設し、前記樹脂をキュアさせてキュアした複合体に変換するように前記アスファルトコンクリートの熱を作用させ、これにより前記構造部材を剛強化しアスファルトコンクリートを補強する工程から成ることを特徴とする補強された道路の製造方法。 - 加熱されたアスファルトコンクリートを基礎に加える工程の直後に前記アスファルトコンクリートに圧力を加え、このアスファルトコンクリートを圧密して付加的熱を発生させる工程を更に有することを特徴とする請求項９に記載の補強された道路の製造方法。
- 道路のための基礎を準備する工程後に、前記基礎にタックコート（５６）を加える作業を含み、前記アスファルトコンクリートを加える前に前記構造部材を前記タックコート（５６）上に乗せる工程を更に有することを特徴とする請求項９に記載の補強された道路の製造方法。
- ロール（３０または３９）に巻いた前記構造部材をほぐしつつ、前記構造部材と前記加熱されたアスファルトコンクリートとを同時に前記基礎に加え、この加熱されたアスファルトコンクリートが前記基礎に加えられた時、前記構造部材が前記加熱されたアスファルトコンクリート内に埋設されるようにする工程を有することを特徴とする請求項９に記載の補強された道路の製造方法。
- 請求項１記載の構造部材におけるグリッドワークがほぼ平坦であることを特徴とする請求項９に記載の補強された道路の製造方法。
- 請求項１記載の構造部材におけるグリッドワークを、縦ストランドが交互の凹凸部よりなる波形であり、横ストランドが直線状である３次元構造としたことを特徴とする請求項９に記載の補強された道路の製造方法。
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