JP4523682B2 - Short fiber reinforced structural member and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば短繊維補強コンクリート構造部材のような、短繊維補強構造部材およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、鉄筋コンクリート部材に短繊維を混入させて、コンクリートの乾燥収縮によるひび割れの防止や摩耗防止等の非構造材的利用を目的とするもがあるが、鉄筋の加工や配筋の労力や時間を多く必要とする鉄筋コンクリート構造部材に代えて、外力に対して必要とされる抵抗力を発揮させるコンクリート構造部材への利用を目的とするものはなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、煩雑な鉄筋加工や配筋等の鉄筋工事を必要とする鉄筋コンクリート構造部材に全面的に或いは部分的に代えて、製作が容易かつ迅速にでき、外力に対する抵抗力を十分に発揮することのできる短繊維補強構造部材およびその製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の短繊維補強構造部材は、短繊維を可塑性成形材料中に混入せしめ、上記短繊維が1方向および/または平面方向に配向されている成形部材から成る短繊維補強構造部材において、上記短繊維が、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維のいずれか1つであり、上記可塑性成形材料がコンクリート、モルタル、石膏、プラスチック、陶器のいずれか1つであり、上記成形部材が複数枚組み合わされた、梁または柱等の棒状構造部材であることを特徴とするものである。
【0005】
本発明の短繊維補強構造部材の製造方法は、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維の短繊維を混入したコンクリート、モルタル、石膏、プラスチック、陶器のいずれか1つの可塑性成形材料を押し出して型枠内に打設し、上記短繊維の方向を1方向および/または平面方向に配向させて所望形状に成形して、複数枚組み合わせて、梁または柱等の棒状構造部材を製造することを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図1において、1は薄肉成形パネルであって、多数の短繊維2が混入されている。該薄肉成形パネル1の肉厚t(コンクリートパネルの場合には、例えば、10mm〜60mmが適当である)を短繊維2の長さより小さくすることにより、短繊維2の向きをパネル1の平面(2次元)方向に配向させることができる。また、短繊維2の混入量は、薄肉成形パネル1に要求される力学性能(せん断性能等)等に応じて適宜設定する。
【0007】
薄肉成形パネル1の材料としては、コンクリート、モルタル、石膏、プラスチック、陶器などの可塑性成形材が適当である。また、上記短繊維2の繊維素材としては、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維などを用いる。なお、炭素繊維の場合には、上記薄肉成形パネル1や後述の成形部材に電磁シールド性能を持たせることができる。
【0008】
以上のように短繊維2を混入した薄肉成形パネル1は、鉄筋等の棒材を全く或いは一部に配筋しなくても、例えば、建物のスラブや耐震壁などの板状構造部材や、或いは柱や梁などの棒状構造部材として十分な引張強度及びせん断強度を有する。
【0009】
図2(A)は、上記薄肉成形パネル1を梁3により支持せしめてスラブ4としての構造部材に適用した実施例を示すものである。なお、薄肉成形パネル1をハーフPC床材とし、その上に、(鉄筋)コンクリートを打設してもよい。また、上記薄肉成形パネル1の必要枚数をイモ重ね(図2(B)参照)、或いはズレ重ね(図2(C))により重ね合わせて相互にグラウト接合等により一体化し、フルPC床構造としてもよい。
【0010】
図3は、上記薄肉成形パネル1を柱5間に設置して壁6としての構造部材に適用した実施例を示すものである。本実施例においても、必要に応じて必要枚数を重ね合わせて使用する。壁としての利用には、耐震壁や外壁等の構造部材の他に、腰壁、垂れ壁、袖壁等の2次壁やバルコニー手摺等の非構造部材としても利用することが可能である。
【0011】
図4は、断面コ字型(溝型)の薄肉成形部材7を梁8としての構造部材に適用した実施例を示すものである。本実施例においても、上記薄肉成形パネル1と同様に、薄肉成型部材7の厚み寸法tを、混入する短繊維2の長さ寸法より小さくすることにより、短繊維2の向きを薄肉成型部材7の平面(2次元)方向に配向させることができる。
【0012】
図5は、縦方向に配向させて並べた複数枚の薄肉成形パネル1′の上下に、別の薄肉成形パネル1″を設置して組み合わせ、梁9としての構造部材に適用した実施例を示すものである。各パネル1′、1″はグラウト接合等により一体化する。
【0013】
図6(A)は、断面L字型の薄肉成形部材10を向かい合わせて断面ロ字状に組み付け、更にその内側に別の断面L字型の薄肉成形部材10′を配置して、柱11としての構造部材に適用した実施例を示すものである。図6(B)は、断面ロ字型の薄肉成形部材12を、柱13としての構造部材に適用した実施例を示すものである。
【0014】
図7(A)は、円筒型の薄肉成形部材14を柱15としての構造部材に適用した実施例を示すものである。図7(B)は、さらに内側に円筒型の薄肉成形部材14′を配置して高強度の柱16とした実施例である。なお、上記柱11、13、15及び16の中空部に、コンクリート等の成形材料を充填してもよい。この場合、この中空部に鉄筋等を配筋してもよい。これらの円筒は遠心成形方法により、短繊維の方向を円周方向に揃えることができる。
【0015】
図8(A)は、本発明の薄肉成形部材の製造方法の一実施例を示すもので、筒状ノズル17から成形材料を押し出すことにより、混入されている短繊維の向きを一方向または平面方向に揃えながら打設することができる。上記筒状ノズル17の口径が短繊維の長さより小さい場合には、繊維は一方向に揃う。図8(B)は、広幅ノズル18を使用する別の実施例を示すもので、これにより繊維は一方向または平面方向に揃えられ、各成形部材を能率良く製造することができる。図8(C)は、ノズル口をメッシュ構造にしたノズル19を示すもので、メッシュにより短繊維の方向を揃えることができ、さらに打設能率を向上せしめることができる。
【0016】
図9は、広幅の型枠20内に配向板21を平行に並べて、これらの配向板21を徐々に引き抜きながら打設する、構造部材の別の製造方法を示すものである。外側の型枠20は、図3に示すような、溝型の薄肉成型部材であってもよい。
【0017】
【発明の効果】
1)成形構造部材に鉄筋を全く或いは部分的に必要としないので、煩雑な鉄筋工事を軽減あるいは省略することができ、その結果、施工性を向上せしめることができて、工期の短縮化およびコスト低減を図ることができる。
2)炭素繊維等の短繊維の方向を一方向あるいは平面方向に配向させた状態で成形するので、柱や梁等の棒状構造部材や、床や壁等の板状構造部材を高強度に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の短繊維補強構造部材の一実施例としての薄肉成形パネルの斜視図(A)および側面図(B)である。
【図2】図1の薄肉成形パネルによる床構造の斜視図(A)および複数枚の薄肉成形パネル重ね合わせ例を示す斜視図(B)、(C)である。
【図3】図1の薄肉成形パネルによる壁構造の斜視図である。
【図4】本発明の短繊維補強構造部材の別の実施例としての薄肉成形部材による梁構造の斜視図である。
【図5】薄肉成形パネルによる梁構造の斜視図である。
【図6】薄肉成形部材による角柱構造の斜視図(A)、(B)である。
【図7】薄肉成形部材によるの円柱構造の斜視図(A)、(B)である。
【図8】本発明の短繊維補強構造部材の製造方法を実施するノズルの各実施例を示す説明図(A)、(B)、(C)である。
【図9】本発明の短繊維補強構造部材の製造方法の別の実施例の説明図である。
【符号の説明】
1、1′、1″薄肉成形パネル
2 短繊維
3 梁
4 スラブ
5 柱
6 壁
7 薄肉成形部材
8 梁
9 梁
10、10′薄肉成形部材
11 柱
12 薄肉成形部材
13 柱
14、14′薄肉成形部材
15 柱
16 柱
17 筒状ノズル
18 広幅ノズル
19 ノズル
20 型枠
21 配向板[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a short fiber reinforced structural member such as a short fiber reinforced concrete structural member and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, short fibers are mixed into reinforced concrete members to prevent cracking due to drying shrinkage of concrete and to prevent wear, etc. There has been nothing intended to be used for a concrete structural member that exhibits a resistance force required for an external force in place of a reinforced concrete structural member that requires a large amount.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described prior art, and the object of the present invention is to replace the reinforced concrete structural member that requires rebar work such as complicated rebar processing and bar arrangement, in whole or in part. An object of the present invention is to provide a short fiber reinforced structural member that can be manufactured easily and quickly and that can sufficiently exert resistance to external force, and a method for manufacturing the same.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the short fiber reinforced structural member of the present invention is a short fiber comprising a molded member in which short fibers are mixed in a plastic molding material and the short fibers are oriented in one direction and / or plane direction. In the reinforcing structural member, the short fiber is any one of carbon fiber, steel fiber, glass fiber, vinylon fiber, and aramid fiber, and the plastic molding material is any one of concrete, mortar, plaster, plastic, and earthenware. It is a rod-like structural member such as a beam or a column, in which a plurality of the molded members are combined .
[0005]
The method for producing a short fiber reinforced structural member of the present invention is a plastic molding of any one of concrete, mortar, plaster, plastic, and earthenware mixed with short fibers of carbon fiber, steel fiber, glass fiber, vinylon fiber, and aramid fiber. Extruding the material and placing it in a mold, orienting the direction of the short fibers in one direction and / or plane direction to form a desired shape, combining a plurality of the rod-like structural members such as beams or columns It is characterized by manufacturing.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1,
[0007]
As a material for the thin-walled molded
[0008]
The thin molded
[0009]
FIG. 2A shows an embodiment in which the thin molded
[0010]
FIG. 3 shows an embodiment in which the thin molded
[0011]
FIG. 4 shows an embodiment in which a thin molded
[0012]
FIG. 5 shows an embodiment in which another thin molded
[0013]
In FIG. 6A, a thin molded
[0014]
FIG. 7A shows an embodiment in which a cylindrical thin molded
[0015]
FIG. 8A shows an embodiment of the method for producing a thin molded member of the present invention. By extruding the molding material from the cylindrical nozzle 17, the direction of the mixed short fibers is unidirectional or flat. Can be placed while aligning in the direction. When the diameter of the cylindrical nozzle 17 is smaller than the length of the short fiber, the fibers are aligned in one direction. FIG. 8B shows another embodiment in which the wide nozzle 18 is used, whereby the fibers are aligned in one direction or the plane direction, and each molded member can be manufactured efficiently. FIG. 8C shows a
[0016]
FIG. 9 shows another method of manufacturing a structural member in which alignment plates 21 are arranged in parallel in a
[0017]
【The invention's effect】
1) Reinforcing bars are not required at all or partially in the molded structural member, so complicated rebar construction can be reduced or omitted, and as a result, workability can be improved, construction period can be shortened and cost can be reduced. Reduction can be achieved.
2) Since it is formed with the direction of short fibers such as carbon fibers oriented in one direction or in a plane direction, a rod-like structural member such as a column or a beam or a plate-like structural member such as a floor or a wall is configured with high strength. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view (A) and a side view (B) of a thin molded panel as an embodiment of a short fiber reinforced structural member of the present invention.
2A is a perspective view of a floor structure using the thin-walled molded panel of FIG. 1, and FIG.
3 is a perspective view of a wall structure by the thin-walled molded panel of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a beam structure using a thin molded member as another embodiment of the short fiber reinforced structural member of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a beam structure using a thin molded panel.
FIGS. 6A and 6B are perspective views (A) and (B) of a prismatic structure using a thin molded member.
FIGS. 7A and 7B are perspective views of a cylindrical structure made of a thin molded member.
FIGS. 8A to 8C are explanatory views (A), (B), and (C) showing respective examples of the nozzle for carrying out the manufacturing method of the short fiber reinforced structural member of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory view of another embodiment of the method for producing a short fiber reinforced structural member of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1 ′, 1 ″ thin
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