JP7402101B2 - コンクリート補強部材 - Google Patents
コンクリート補強部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7402101B2 JP7402101B2 JP2020058346A JP2020058346A JP7402101B2 JP 7402101 B2 JP7402101 B2 JP 7402101B2 JP 2020058346 A JP2020058346 A JP 2020058346A JP 2020058346 A JP2020058346 A JP 2020058346A JP 7402101 B2 JP7402101 B2 JP 7402101B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing member
- concrete
- inorganic filler
- coating layer
- main body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 122
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 51
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 51
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims description 48
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 32
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 28
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 28
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 12
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 claims description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 8
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 7
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 7
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical group [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZPQAUEDTKNBRNG-UHFFFAOYSA-N 2-methylprop-2-enoylsilicon Chemical compound CC(=C)C([Si])=O ZPQAUEDTKNBRNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RZKNJSIGVZOHKZ-UHFFFAOYSA-N diazanium carbonic acid carbonate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OC(O)=O.OC(O)=O.[O-]C([O-])=O RZKNJSIGVZOHKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GLTDLAUASUFHNK-UHFFFAOYSA-N n-silylaniline Chemical compound [SiH3]NC1=CC=CC=C1 GLTDLAUASUFHNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 29
- 239000000047 product Substances 0.000 description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- 229920006337 unsaturated polyester resin Polymers 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical group N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004843 novolac epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 1755-01-7 Chemical compound C1[C@H]2[C@@H]3CC=C[C@@H]3[C@@H]1C=C2 HECLRDQVFMWTQS-RGOKHQFPSA-N 0.000 description 1
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001139126 Homo sapiens Krueppel-like factor 6 Proteins 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N adamantane Chemical group C1C(C2)CC3CC1CC2C3 ORILYTVJVMAKLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002490 anilino group Chemical group [H]N(*)C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000004841 bisphenol A epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004842 bisphenol F epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000001990 dicarboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006241 epoxy vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- -1 stabilizing aids Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 150000003918 triazines Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
Description
本発明は、コンクリート補強部材に関する。
コンクリート中に連続繊維補強材等のコンクリート補強部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。上記コンクリート補強部材は、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。上記コンクリート補強部材は、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。
下記の特許文献２には、コーティング成分として、エポキシ樹脂組成物と滑剤とを少なくとも含み、コーティング成分中、エポキシ樹脂組成物の含有量が１０重量％以上８０重量％以下であり、滑剤の含有量が１重量％以上４０重量％以下であるコーティング組成物が開示されている。
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、従来のコンクリート補強部材では、耐アルカリ性が低いことがあり、その結果、アルカリ成分がコンクリート補強部材の内部に浸透し、コンクリート補強部材の強度が低下しやすい。
一方、特許文献１に記載の補強筋（コンクリート補強部材）や、特許文献２に記載のコーティング組成物が表面に塗布されたコンクリート補強部材では、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、外表面に樹脂を含むコーティング層を単に有するコンクリート補強部材では、コンクリート補強部材の強度が低下しやすい。
従来のコンクリート補強部材では、耐アルカリ性を高め、かつ強度を高めることは困難である。
本発明の目的は、耐アルカリ性を高めることができ、かつ強度を高めることができるコンクリート補強部材を提供することである。
本発明の広い局面によれば、補強部材本体と、前記補強部材本体の表面を被覆する被覆層とを備え、前記被覆層が、熱硬化性樹脂の硬化物と、平均粒子径が０．１μｍ以上１００μｍ以下でありかつモース硬度が３以上１０以下である無機充填材とを含み、前記被覆層１００重量％中、前記無機充填材の含有量が、２５重量％以上８０重量％以下である、コンクリート補強部材が提供される。
本発明に係るコンクリート補強部材のある特定の局面では、前記無機充填材が、炭化ケイ素、炭化窒素、アルミナ、水酸化アルミニウム、又はシリカである。
本発明に係るコンクリート補強部材のある特定の局面では、前記補強部材本体が、熱硬化性樹脂の硬化物と、補強繊維とを含み、前記補強部材本体に含まれる前記熱硬化性樹脂の硬化物が、エポキシ樹脂の硬化物、又はビニルエステル樹脂の硬化物であり、前記補強繊維が、ガラス繊維、又はバサルト繊維である。
本発明に係るコンクリート補強部材のある特定の局面では、前記補強部材本体の形状が、平板状、棒状、撚り線状、又は格子状である。
本発明に係るコンクリート補強部材のある特定の局面では、前記無機充填材が、シランカップリング剤による表面処理物である。
本発明に係るコンクリート補強部材のある特定の局面では、前記シランカップリング剤が、エポキシシラン、フェニルアミノシラン、又はメタクリルシランである。
本発明に係るコンクリート補強部材は、補強部材本体と、上記補強部材本体の表面を被覆する被覆層とを備える。本発明に係るコンクリート補強部材では、上記被覆層が、熱硬化性樹脂の硬化物と、平均粒子径が０．１μｍ以上１００μｍ以下でありかつモース硬度が３以上１０以下である無機充填材とを含み、上記被覆層１００重量％中、前記無機充填材の含有量が、２５重量％以上８０重量％以下である。本発明に係るコンクリート補強部材では、上記の構成が備えられているので、耐アルカリ性を高めることができ、かつ強度を高めることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るコンクリート補強部材は、補強部材本体と、上記補強部材本体の表面を被覆する被覆層とを備える。本発明に係るコンクリート補強部材では、上記被覆層が、熱硬化性樹脂の硬化物と、平均粒子径が０．１μｍ以上１００μｍ以下でありかつモース硬度が３以上１０以下である無機充填材とを含み、上記被覆層１００重量％中、前記無機充填材の含有量が、２５重量％以上８０重量％以下である。
本発明に係るコンクリート補強部材では、上記の構成が備えられているので、耐アルカリ性を高めることができ、かつ強度を高めることができる。
従来のコンクリート補強部材では、耐アルカリ性と、強度との双方を高めることは困難である。外表面にコーティング層（被覆層）を単に有する従来のコンクリート補強部材では、耐アルカリ性をある程度高めることができるものの、強度を高めることは困難である。例えば、外表面にコーティング層（被覆層）を単に有する従来のコンクリート補強部材では、該被覆層の強度が低く、コンクリート補強部材が変形したり、破損したりすることがある。
なお、本発明者は、コンクリート補強部材の強度を高めるために、特許文献２に記載のようなエポキシ樹脂を含むコーティング剤に無機充填材を配合し、無機充填材を含む被覆層を形成した場合には、コンクリート補強部材の耐アルカリ性が低下することを見出した。この原因は、エポキシ樹脂と無機充填材との界面から、アルカリ成分がコンクリート補強部材の内部に浸透するためであると推察される。
これに対して、本発明に係るコンクリート補強部材は、特定の被覆層を備えるので、耐アルカリ性を高めることができ、かつ強度を高めることができる。そのため、高い強度を長期間維持することができる。
また、本発明に係るコンクリート補強部材では、熱膨張率を小さくすることができる。さらに、本発明に係るコンクリート補強部材では、無機充填材を含まない被覆層を備える従来のコンクリート補強部材と比べて、弾性率及び熱伝導率を良好にすることができ、被覆層の材料の粘性を良好にすることができ、また、コストを低くすることができる。
本発明に係るコンクリート補強部材は、コンクリートの補修において、好適に用いられる。
以下、コンクリート補強部材の詳細を更に説明する。
（無機充填材）
上記被覆層は、平均粒子径が０．１μｍ以上１００μｍ以下でありかつモース硬度が３以上１０以下である無機充填材（以下、「無機充填材Ｘ」と記載することがある）を含む。上記無機充填材Ｘ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。
上記被覆層は、平均粒子径が０．１μｍ以上１００μｍ以下でありかつモース硬度が３以上１０以下である無機充填材（以下、「無機充填材Ｘ」と記載することがある）を含む。上記無機充填材Ｘ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。
コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度を高める観点から、上記無機充填材Ｘの平均粒子径は０．１μｍ以上１００μｍ以下である。上記無機充填材Ｘ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８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下である。上記無機充填材Ｘ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、コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度をより一層高めることができる。
上記無機充填材Ｘの平均粒子径は、数平均粒子径を示す。上記無機充填材Ｘ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。
コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度を高める観点から、上記無機充填材Ｘのモース硬度は３以上１０以下である。上記無機充填材Ｘのモース硬度は、好ましくは４以上、より好ましくは７以上である。上記無機充填材Ｘのモース硬度が上記下限以上であると、コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度をより一層高めることができる。上記無機充填材Ｘのモース硬度は大きいほど好ましい。
上記無機充填材Ｘ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。
上記無機充填材Ｘは、炭化ケイ素、炭化窒素、アルミナ、水酸化アルミニウム、又はシリカであることが好ましく、アルミナ、水酸化アルミニウム、又はシリカであることがより好ましく、アルミナであることが更に好ましい。この場合には、コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度をより一層高めることができ、また、上記被覆層中の無機充填材Ｘの分散度をより一層高めることができる。
上記無機充填材Ｘは、シランカップリング剤による表面処理物であることが好ましい。上記無機充填材Ｘは、シランカップリング剤により表面処理された無機充填材であることが好ましい。この場合には、被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物と、シランカップ剤による表面処理物である無機充填材Ｘとを共有結合させることができ、その結果、耐アルカリ性をより一層高めることができる。特に、上記無機充填材Ｘがアルミナ、水酸化アルミニウム、又はシリカである場合には、シランカップリング剤による処理効果を高めることができるので、耐アルカリ性を更により一層高めることができる。さらに、上記無機充填材Ｘがシランカップリング剤による表面処理物である場合には、弾性率及び熱伝導率を良好にすることができ、また、コストを低くすることができる。
シランカップリング剤による処理効果がより一層効果的に発揮されるので、上記シランカップリング剤は、エポキシシラン、フェニルアミノシラン、又はメタクリルシランであることが好ましい。上記シランカップリング剤は、エポキシ基、フェニルアミノ基、又はメタクリル基を有するシランカップリング剤であることが好ましい。
上記被覆層１００重量％中、上記無機充填材Ｘの含有量は２５重量％以上８０重量％以下である。上記無機充填材Ｘの含有量が２５重量％未満であると、コンクリート補強部材の強度が低下することがある。上記無機充填材Ｘの含有量が８０重量％を超えると、コンクリート補強部材の耐アルカリ性が低下することがある。
上記被覆層１００重量％中、上記無機充填材Ｘの含有量は、好ましくは３０重量％以上、より好ましくは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Ｘの含有量が上記下限以上であると、コンクリート補強部材の強度をより一層高めることができる。上記無機充填材Ｘの含有量が上記上限以下であると、コンクリート補強部材の耐アルカリ性をより一層高めることができる。
（熱硬化性樹脂の硬化物）
上記被覆層は、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。上記補強部材本体は、熱硬化性樹脂の硬化物を含むことが好ましい。上記被覆層及び上記補強部材本体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。
上記被覆層は、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。上記補強部材本体は、熱硬化性樹脂の硬化物を含むことが好ましい。上記被覆層及び上記補強部材本体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。
上記被覆層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化物と、上記補強部材本体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。
コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度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。コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度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。
コンクリート補強部材の強度をより一層高める観点からは、上記補強部材本体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、又はビニルエステル樹脂であることがより好ましい。コンクリート補強部材の強度をより一層高める観点からは、上記補強部材本体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、又はビニルエステル樹脂の硬化物であることがより好ましい。
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、コンクリート補強部材の耐アルカリ性及び強度をより一層高めることができる。
上記補強部材本体１００体積％中、上記熱硬化性樹脂の硬化物の含有量（上記補強部材本体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、コンクリート補強部材の強度をより一層高めることができる。
（補強繊維）
上記補強部材本体は、補強繊維を含むことが好ましい。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。
上記補強部材本体は、補強繊維を含むことが好ましい。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。
コンクリート補強部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コンクリート補強部材では、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、コンクリート補強部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、コンクリート補強部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、コンクリート補強部材中において、一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、コンクリート補強部材中において、一方向に引き揃えられていることが好ましい。例えば、上記コンクリート補強部材が棒状である場合に、上記補強繊維は、コンクリート補強部材の軸方向に沿って配向していることが好ましく、コンクリート補強部材の軸方向に引き揃えられていることが好ましい。
上記補強部材本体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、より好ましくは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、コンクリート補強部材の強度をより一層高めることができる。
（その他の成分）
上記被覆層及び上記補強部材本体はそれぞれ、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。
上記被覆層及び上記補強部材本体はそれぞれ、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。
（コンクリート補強部材のその他の詳細）
上記被覆層は、上記補強部材本体の表面全体を被覆していてもよく、表面の一部を被覆していてもよい。上記補強部材本体の全表面積１００％中、上記被覆層により被覆されている部分の表面積は、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、最も好ましくは１００％である。上記被覆層は、上記補強部材本体の表面全体を被覆していることが最も好ましい。
上記被覆層は、上記補強部材本体の表面全体を被覆していてもよく、表面の一部を被覆していてもよい。上記補強部材本体の全表面積１００％中、上記被覆層により被覆されている部分の表面積は、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、更に好ましくは９０％以上、特に好ましくは９５％以上、最も好ましくは１００％である。上記被覆層は、上記補強部材本体の表面全体を被覆していることが最も好ましい。
上記補強部材本体の形状は、特に限定されない。上記補強部材本体の形状は、平板状、棒状、撚り線状、又は格子状であることが好ましい。上記棒状としては、多角柱状及び円柱状等が挙げられる。また、上記補強部材本体は、凹部と凸部とを有していてもよい。
上記被覆層の形状及び厚みは、特に限定されない。上記被覆層は、凹部と凸部とを有する形状であってもよく、厚みが略均一な形状であってもよい。上記被覆層の最小厚みは、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１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下である。上記被覆層の最大厚みは、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．６ｍｍ以上、好ましくは３．０ｍｍ以下、より好ましくは１．９ｍｍ以下である。上記被覆層の厚みが小さくても、本発明では、上記の効果が効果的に発揮される。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るコンクリート補強部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。
コンクリート補強部材１は、補強部材本体２と被覆層３とを備える。補強部材本体２は、円柱状の形状を有する。被覆層３は、補強部材本体２の外表面を被覆している。被覆層３は、補強部材本体２の外表面上に配置されている。被覆層３は、補強部材本体２の外周面を被覆している。
補強部材本体２は、熱硬化性樹脂の硬化物と、補強繊維とを含む。コンクリート補強部材１は、連続繊維補強材である。
被覆層３は、凹部３ａと、凸部３ｂとを有する。凹部３ａ及び凸部３ｂはそれぞれ、円環状に設けられている。凹部３ａ及び凸部３ｂはそれぞれ、コンクリート補強部材１の軸方向において、周期的に設けられている。凸部３ｂは、補強部材本体２から離れるにつれて、先細りする形状を有する。
凹部３ａの平均厚みＸ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１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍ以下である。凹部３ａの平均厚みＸ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。凹部３ａの平均厚みＸが上記上限以下であると、コンクリート補強部材の製造コストを抑えることができる。
凸部３ｂの平均厚みＹは、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．６ｍｍ以上、好ましくは３．０ｍｍ以下、より好ましくは１．９ｍｍ以下である。凸部３ｂの平均厚みＹ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。凸部３ｂの平均厚みＹが上記上限以下であると、コンクリート補強部材の製造コストを抑えることができる。
凸部３ｂの平均厚みＹと、凹部３ａの平均厚みＸとの差Ｚ（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Ｚ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。
コンクリート補強部材１の軸方向における凹凸の周期Ｐ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。周期Ｐ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。
上記コンクリート補強部材は、例えば、以下のようにして製造することができる。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た後、第１の金型で硬化させ、金型の形状に対応する補強部材本体を得る。得られた補強部材本体は、熱硬化性樹脂の硬化物と補強繊維とを含む。次いで、熱硬化性樹脂と無機充填材Ｘとを含む被覆層の材料を、得られた補強部材本体の外表面上に配置し、第２の金型で挟み込み加熱して、補強部材本体の外表面上に被覆層を形成する。上記被覆層は、熱硬化性樹脂の硬化物と無機充填材Ｘとを含む。このようにして、上記補強部材本体と上記被覆層とを備えるコンクリート補強部材を得る。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。
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）
エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製「ＪＥＲ８１９」）
エポキシ樹脂（三菱ケミカル社製「ＪＥＲ８１９」）
（硬化剤）
エポキシ樹脂硬化剤（三菱ケミカル社製「ＳＴ１２」）
エポキシ樹脂硬化剤（三菱ケミカル社製「ＳＴ１２」）
（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「シナノランダムＧＰ２５００」）
アルミナＡ（平均粒子径３．１μｍ、モース硬度８、日本軽金属社製「ＬＳ－２１０Ｂ」）
アルミナＢ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度８、アドマテックス社製「ＡＯ－５０２」）
アルミナＣ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度８、アドマテックス社製「ＡＣ２０００－ＳＸＭ」）
水酸化アルミニウム（平均粒子径１０μｍ、モース硬度３、住友化学社製「ＣＷ３０８Ｂ」）
シリカＡ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度７、アドマテックス社製「ＳＣ２５００－ＳＱ」）
シリカＢ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度７、アドマテックス社製「ＳＣ２５００－ＳＥＪ」）
シリカＣ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度７、アドマテックス社製「ＳＣ２５００－ＳＸＪ」）
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「シナノランダムＧＰ２５００」）
アルミナＡ（平均粒子径３．１μｍ、モース硬度８、日本軽金属社製「ＬＳ－２１０Ｂ」）
アルミナＢ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度８、アドマテックス社製「ＡＯ－５０２」）
アルミナＣ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度８、アドマテックス社製「ＡＣ２０００－ＳＸＭ」）
水酸化アルミニウム（平均粒子径１０μｍ、モース硬度３、住友化学社製「ＣＷ３０８Ｂ」）
シリカＡ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度７、アドマテックス社製「ＳＣ２５００－ＳＱ」）
シリカＢ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度７、アドマテックス社製「ＳＣ２５００－ＳＥＪ」）
シリカＣ（平均粒子径０．５μｍ、モース硬度７、アドマテックス社製「ＳＣ２５００－ＳＸＪ」）
（実施例１～１２及び比較例１）
被覆層の材料の作製：
表１に示す成分を配合し、被覆層の材料を得た。また、得られた被覆層１００重量％中の無機充填材の含有量も表１に示す。
被覆層の材料の作製：
表１に示す成分を配合し、被覆層の材料を得た。また、得られた被覆層１００重量％中の無機充填材の含有量も表１に示す。
（評価）
（１）耐アルカリ性試験
ＪＩＳ－Ａ１１９３「コンクリート用連続繊維補強材の耐アルカリ試験方法」を参考にして以下の試験を行った。得られた被覆層の材料を、金型に挟み込み、加熱して、直径が１３ｍｍであり、かつ軸方向長さが５０ｍｍである円柱状のサンプルＡを作製した。得られたサンプルＡを、６０℃の０．２５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に１０日間浸漬させた。浸漬後のサンプルＡを、軸方向長さ２５ｍｍの位置で切断した。ＳＥＭ－ＥＤＳ分析により切断面を観察し、Ｎａが被覆層を浸透している距離を測定した。
（１）耐アルカリ性試験
ＪＩＳ－Ａ１１９３「コンクリート用連続繊維補強材の耐アルカリ試験方法」を参考にして以下の試験を行った。得られた被覆層の材料を、金型に挟み込み、加熱して、直径が１３ｍｍであり、かつ軸方向長さが５０ｍｍである円柱状のサンプルＡを作製した。得られたサンプルＡを、６０℃の０．２５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に１０日間浸漬させた。浸漬後のサンプルＡを、軸方向長さ２５ｍｍの位置で切断した。ＳＥＭ－ＥＤＳ分析により切断面を観察し、Ｎａが被覆層を浸透している距離を測定した。
図２にＳＥＭ画像及びＮａマッピング分析の結果を示す。図２では、サンプルＡの円形断面の一部が示されている。Ｎａマッピング分析とは、ＥＤＳにて検出された元素ピーク情報からＮａ元素分布を色分けすることにより、２次元画像で表したものである。Ｎａマッピング分析の画像から、Ｎａが被覆層を浸透している距離を測定した。なお、浸透距離が２．５ｍｍ以下である場合には、耐アルカリ性に優れる。
（２）バーコル硬度
得られた被覆層の材料を、金型に挟み込み、加熱して、縦１８０ｍｍ×横１８０ｍｍ×厚み５ｍｍの平板状のサンプルＢを作製した。サンプルＢにバーコル硬度計（米国バーバーコールマン社製 ＧＹＺＪ ９３４－１型ＳＥＲ．＃２０１－２４０）を押し当てて、サンプルＢのバーコル硬度を測定した。バーコル硬度が大きいほど、強度に優れる。
得られた被覆層の材料を、金型に挟み込み、加熱して、縦１８０ｍｍ×横１８０ｍｍ×厚み５ｍｍの平板状のサンプルＢを作製した。サンプルＢにバーコル硬度計（米国バーバーコールマン社製 ＧＹＺＪ ９３４－１型ＳＥＲ．＃２０１－２４０）を押し当てて、サンプルＢのバーコル硬度を測定した。バーコル硬度が大きいほど、強度に優れる。
被覆層の構成及び結果を表１に示す。
１…コンクリート補強部材
２…補強部材本体
３…被覆層
３ａ…凹部
３ｂ…凸部
Ｐ…凹凸の周期
Ｘ…凹部の平均厚み
Ｙ…凸部の平均厚み
Ｚ…凸部の平均厚みと凹部の平均厚みとの差
２…補強部材本体
３…被覆層
３ａ…凹部
３ｂ…凸部
Ｐ…凹凸の周期
Ｘ…凹部の平均厚み
Ｙ…凸部の平均厚み
Ｚ…凸部の平均厚みと凹部の平均厚みとの差
Claims (6)
- 補強部材本体と、前記補強部材本体の表面を被覆する被覆層とを備え、
前記被覆層が、熱硬化性樹脂の硬化物と、平均粒子径が０．１μｍ以上８０μｍ以下でありかつモース硬度が３以上１０以下である無機充填材とを含み、
前記被覆層１００重量％中、前記無機充填材の含有量が、３５重量％以上８０重量％以下である、コンクリート補強部材。 - 前記無機充填材が、炭化ケイ素、炭化窒素、アルミナ、水酸化アルミニウム、又はシリカである、請求項１に記載のコンクリート補強部材。
- 前記補強部材本体が、熱硬化性樹脂の硬化物と、補強繊維とを含み、
前記補強部材本体に含まれる前記熱硬化性樹脂の硬化物が、エポキシ樹脂の硬化物、又はビニルエステル樹脂の硬化物であり、
前記補強繊維が、ガラス繊維、又はバサルト繊維である、請求項１又は２に記載のコンクリート補強部材。 - 前記補強部材本体の形状が、平板状、棒状、撚り線状、又は格子状である、請求項１～３のいずれか１項に記載のコンクリート補強部材。
- 前記無機充填材が、シランカップリング剤による表面処理物である、請求項１～４のいずれか１項に記載のコンクリート補強部材。
- 前記シランカップリング剤が、エポキシシラン、フェニルアミノシラン、又はメタクリルシランである、請求項５に記載のコンクリート補強部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020058346A JP7402101B2 (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | コンクリート補強部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020058346A JP7402101B2 (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | コンクリート補強部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021155286A JP2021155286A (ja) | 2021-10-07 |
| JP7402101B2 true JP7402101B2 (ja) | 2023-12-20 |
Family
ID=77916791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020058346A Active JP7402101B2 (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | コンクリート補強部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7402101B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003160756A (ja) | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Naniwa Toryo Kk | コーティング組成物および鉄系製品 |
| JP2005015253A (ja) | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Du Pont Toray Co Ltd | セメント補強用繊維 |
| JP2019116585A (ja) | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 | 補強用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
| JP7139093B2 (ja) | 2015-11-16 | 2022-09-20 | リーター シーゼット エス．アール．オー． | エアジェット紡績機上の紡績工程の再開の方法、及びその方法を実施するためのエアジェット紡績機 |
-
2020
- 2020-03-27 JP JP2020058346A patent/JP7402101B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003160756A (ja) | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Naniwa Toryo Kk | コーティング組成物および鉄系製品 |
| JP2005015253A (ja) | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Du Pont Toray Co Ltd | セメント補強用繊維 |
| JP7139093B2 (ja) | 2015-11-16 | 2022-09-20 | リーター シーゼット エス．アール．オー． | エアジェット紡績機上の紡績工程の再開の方法、及びその方法を実施するためのエアジェット紡績機 |
| JP2019116585A (ja) | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 | 補強用エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021155286A (ja) | 2021-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wei et al. | Tensile behavior contrast of basalt and glass fibers after chemical treatment | |
| US6048598A (en) | Composite reinforcing member | |
| KR102206337B1 (ko) | 중공 구조체 및 차량용 부품 | |
| Tanwer | Mechanical properties testing of uni-directional and bi-directional glass fibre reinforced epoxy based composites | |
| CN109020285A (zh) | 一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋 | |
| WO2020040287A1 (ja) | 炭素繊維シート材、プリプレグ、成形体、炭素繊維シート材の製造方法、プリプレグの製造方法および成形体の製造方法 | |
| JP2022055457A (ja) | 被覆材料、被覆体及びコンクリート構造体 | |
| JP7047755B2 (ja) | 繊維強化樹脂シート | |
| JP7402101B2 (ja) | コンクリート補強部材 | |
| JP2000027082A (ja) | 繊維強化プラスチック製素線及びより線並びにそれらの製造方法 | |
| CN104501192B (zh) | 多层复合的玻璃钢涂层 | |
| Najafi et al. | Influence of porosity and aspect ratio of nanoparticles on the interface modification of glass/epoxy composites | |
| CN201083296Y (zh) | 一种复合管 | |
| JP6151047B2 (ja) | 複合構造体の施工方法及び複合構造体 | |
| JP2017082967A (ja) | コイルばね用線材およびコイルばね | |
| WO2021112069A1 (ja) | 連続繊維補強材、連続繊維補強材の製造方法及びコンクリート構造物 | |
| JP2005337394A (ja) | 繊維強化圧力容器及びその製造法 | |
| Ergün et al. | Investigation of effect of nanoparticle reinforcement woven composite materials on fatigue behaviors | |
| CN114016667A (zh) | 一种钢-纤维束复合材料及其应用 | |
| Koçak | Surface modification of a model part produced with 3D printing from PLA material by means of composite coating | |
| WO2021225989A1 (en) | Electrical conductor and composite core for an electrical conductor having a nanoparticle modified resin | |
| JP2022075276A (ja) | 連続繊維補強材及びコンクリート構造物 | |
| Balamuralikrishnan et al. | Finite element modelling of rc t-beams reinforced internally with gfrp reinforcements | |
| CN201030660Y (zh) | 玻璃纤维强化塑料与金属材料复合建材结构 | |
| CA2968058A1 (en) | Jute fiber reinforced polymer composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221220 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230821 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230822 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230919 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231114 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231208 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7402101 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |