JPH0245741B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は引張強度、耐久性、耐食性、軽量性に
優れる繊維強化プラスチツク製プレストレストコ
ンクリート用緊張材に関するものである。 従来、プレストレストコンクリート用緊張材と
してはプレストレストコンクリート用鋼線、鋼
棒、より線（以下PC鋼線、PC鋼棒、PC鋼より
線という）が広く用いられているが、コンクリー
トにひびわれ、または不均質部分が存在すると
PC鋼材が腐食してプレストレストコンクリート
構造物を破壊に導く。 特にプレストレストコンクリート用緊張材の場
合には、PC鋼材に常時、高張力が導入されてい
るので、所謂、応力腐食を生じやすい。また橋梁
などのように死荷重の大小が設計を左右する構造
部材では、より軽量の緊張材が要求される。 またPC鋼材ではその高弾性が、リラクゼーシ
ヨン値が小さいという長所を生む半面、PC鋼材
自体あるいはPC構造材のわずかな寸法変化が大
きな応力変化を生じるという欠点の原因になるの
で、適度の弾性率を有し、緊張材自体あるいは構
造材の寸法変化に対して応力変化の小さいPC緊
張材、PC鋼材に代るPC緊張材が要求されてい
る。かかる要求にこたえる緊張剤としては、例え
ば緊張材に破断強力の50％の継続荷重をかけたと
きに２年後のリラクゼーシヨン値が10〜20％程度
保持されている緊張材が実用上、好ましいと考え
られている。 そこでPC鋼材のかかる欠点に鑑み、近年ガラ
ス繊維（耐アルカリガラス繊維を含む）や炭素繊
維の如く軽量で引張強度、耐腐食性及び応力緩和
挙動に優れた無機長繊維をプレストレストコンク
リート用緊張材として用いる方法が提案されてい
る。例えば「無機長繊維を熱硬化性樹脂で含浸
し、繊維方向に引き揃えて加熱硬化して得られる
繊維強化プラスチツク製ロツドをコンクリートの
補強材として使用することを特徴とするプレスト
レストコンクリート工法」（特開昭50−3416号公
報）「長手方向に配列集束された連続フイラメン
トにより補強された繊維強化プラスチツク製線材
をコンクリートの補強材として使用することを特
徴とするプレストレストコンクリート工法」（特
開昭50−3417号公報）などである。確かにこれら
の先行技術はガラス繊維や炭素繊維の長繊維をプ
レストレストコンクリート用緊張材として用いて
いるためコンクリート用緊張材として用いている
ためコンクリート製品の軽量化及び応力緩和挙動
では優れた点をもつている。しかし他方コンクリ
ート中での耐腐食性能及び耐久性能が十分とはい
えない。また炭素繊維は高価格であるという問題
点がある。 これに対し本発明では芳香族ポリエーテルアミ
ド繊維の特性について詳細に検討した結果、芳香
族ポリエーテルアミド繊維が、強度、耐腐食性、
耐加水分解性等の点でガラス繊維や炭素繊維より
も格段に優れており、プレストレストコンクリー
ト用緊張材に要求される適度のじん性を有し、ま
た応力緩和挙動にも優れた特徴を有していること
に着目しプレストレストコンクリート用緊張材の
素材として用いたところ従来の緊張材よりも優れ
たプレストレストコンクリート用緊張材を提供す
ることができることを見出だし本発明に至つたも
のである。即ち本発明は、 「(1) 芳香族ポリエーテルアミド長繊維束を熱硬
化性樹脂で含浸被覆してなる棒状体であること
を特徴とするプレストレストコンクリート用緊
張材。 (2) 芳香族ポリエーテルアミド長繊維束を熱硬化
性樹脂で含浸被覆してなる棒状体の表面が凹凸
加工またはらせん状ねじ切り加工されてなるこ
とを特徴とするプレストレストコンクリート用
緊張材。 (3) 芳香族ポリエーテルアミド長繊維束を熱硬化
性樹脂で含浸被覆してなる棒状体の表面に樹脂
含浸した芳香族ポリエーテルアミド長繊維がら
せん状または交叉させて巻きつけられてなるこ
とを特徴とするプレストレストコンクリート用
緊張材。 (4) 芳香族ポリエーテルアミド長繊維を複数本合
糸し熱硬化性樹脂液にて含浸処理後棒状体に引
抜成形し、加熱硬化せしめることを特徴とする
プレストレストコンクリート用緊張材の製造方
法。 (5) 芳香族ポリエーテルアミド長繊維を複数本合
糸し、表面処硫を施したのち熱硬化性樹脂液に
て含浸処理し、棒状体に引抜成形し、加熱硬化
せしめることを特徴とするプレストレストコン
クリート用緊張材の製造方法。 (6) 芯部が芳香族ポリエーテルアミド長繊維から
なり、鞘部が熱硬化性樹脂からなる棒状体であ
るプレストレストコンクリート用緊張材を補強
材として用いてなるプレストレストコンクリー
ト構造物。」である。 ここに芳香族ポリエーテルアミド繊維とは繰返
し単位(1)〜(4) ［式中、Ar₁，Ar₂，Ar₃は同一でも相異なつても
よく、結合鎖が共に同軸方向又は平行軸方向に伸
びている芳香族性炭素環残基、最大間隔を表わす
環原子によつて結合しなければならない芳香族複
素環残基及びこれらの組合せを表わす。 R₁〜R₅は同一でも相異なつてもよく、炭素数
５以下のアルキル基及び水素原子を表わす。 Ar₄，Ar₅は同一でも相異なつてもよく、パラ
フエニレン基、メタフエニレン基より選ばれる。］ からなり、繰返し単位のモル数の関係が実質的に
(1)＋(4)＝(2)であり、(1)＋(2)＋(3)＋(4)＝100モル％
とする場合、(3)＝０〜90モル％、(4)＝50〜５モル
％、好ましくは(4)＝30〜10モル％である重合体か
らなる繊維である。 結合鎖が同軸方向に伸びている芳香族性炭素環
残基とは例えば、１，４―フエニレン、１，４―
ナフチレンなどを意味し、結合鎖が平行軸方向に
伸びている芳香族性炭素環残基とは例えば、１，
５―ナフチレン、２，６―ナフチレンなどを意味
する。 該芳香族性残基は、―Ｎ＝Ｎ―，―Ｎ＝CH
―，―CH＝CH―，―Ｃ≡Ｃ―からなる群より
選ばれる基によつて互いに結合していてもよい。
例えば、

【式】

【式】

【式】

【式】 などを含む。 炭素数５以下のアルキル基としては、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル
基などが挙げられるが、好ましくはメチル基であ
る。 式(4)中のAr₄，Ar₅は同一でも相異なつてもよ
く、パラフエニレン基、メタフエニレン基より選
ばれる。 以上の芳香族性炭素環残基及び芳香族性複素環
残基には炭素原子に置換基を結合していてもよ
い。このような置換基には、ハロゲン基（例えば
塩素、臭素、フツ素）、低級アルキル基（例えば
メチル、エチル、イソプロピル、ノルマルプロピ
ル基）、低級アルコキシ基（例えばメトキシ、エ
トキシ基）、シアノ基、アセチル基、ニトロ基が
あげられ、好ましくは塩素基とメチル基である。 この芳香族ポリエーテルアミド長繊維の使用形
態としてはロービング、ヤーン等が用いられる。 熱硬化樹脂としては、コンクリート中での強ア
ルカリ性を考慮し耐アルカリ性能を有するエポキ
シ樹脂及びエポキシアクリレート樹脂が好まし
い。これらの樹脂配合や加熱硬化条件は常法どう
りでよい。また硬化は熱硬化でも硬化促進剤を使
用する常温硬化でもよい。 また本発明における棒状体の芳香族ポリエーテ
ルアミド長繊維束（芯部）の断面当たりの容積比
率は40〜80％であることが好ましい。40％以下で
は緊張材の強力、剛性が不十分であり80％以上で
は成形が困難となり、また熱硬化性樹脂の繊維中
への含浸が不十分となるため耐腐食性も不十分と
なる。 次に棒状体に引抜成形する方法としては通常の
引抜成形機を用いてもよいし、またガラス管等を
利用したハンドメイキングによる引抜成形を行つ
てもよい。かかる棒状体緊張材の断面形状は、所
定の形状を有するダイを通過さすことによつて得
られるが、円形以外の異形断面とすることもでき
る。またコンクリートとの接着性向上を目的とし
て緊張材表面に凹凸加工あるいはらせん状のねじ
切り加工等を行なつてもよい。更に緊張材の捩り
や曲げに対する性能を向上させるため引抜成形に
より得られた、棒状体表面に樹脂含浸した芳香族
ポリエーテルアミド長繊維をらせん状又は互いに
交叉させて（Cross winding）巻きつけて固化さ
せてもよい。 次に表面処理とは芳香族ポリエーテルアミド長
繊維と熱硬化性樹脂との界面接着力向上を図るた
めの繊維表面改質処理を施すことであり、物理的
及び化学的処理が用いられる。物理的処理とはプ
ラズマ処理、紫外線処理、電子線処理、コロナ放
電処理等であり、化学的処理とはエポキシ、イソ
シアネート等の接着剤を介して繊維と樹脂界面と
の接着力を向上させ、しかも剤自体の凝集力も大
きい処理剤を付与することをさす。また物理的処
理と化学的処理は単独に用いてもよいし併用して
もよい。 本発明の緊張材はプレテンシヨン法及びポスト
テンシヨン法のいずれも適用可能であるが、ポス
トテンシヨン法での使用がより好ましい。ポスト
テンシヨン法での使用ではPC鋼と異なり錆の心
配がないためPC鋼の場合のように表面を完全に
覆う必要がなくシース内へのセメントグラウトを
不要とすることもできる。緊張材の定着方法とし
ては楔定着を用いることが好ましい。芳香族ポリ
エーテルアミド繊維束を素材とした本発明のプレ
ストレストコンクリート用緊張材はPC鋼材、ま
たはガラス繊維、炭素繊維を素材とした緊張材の
代替緊張剤として用いられ、常法によりプレスト
レストコンクリート構造体とされるが、プレスト
レストコンクリート構造物として耐腐食性、耐久
性、軽量性及び応力緩和挙動等に優れているもの
である。 以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例 １ 芳香族ポリエーテルアミド繊維としては、パラ
フエニレンジアミン25モル％、テレフタル酸クロ
リド50モル％、３，4′―ジアミノ―ジフエニルエ
ーテル25モル％からなる重合体を湿式紡糸して得
た1500デニール1000フイラメントのフイラメント
繊維を用い、これを114本合糸し171000デニール
の繊維束とした。得られた繊維束をエポキシアク
リレート樹脂（日本ユピカ(株)製、ネオポール
8250H）100ｇに50％ベンゾイルパーオキサイド
２ｇを加えてなるレジンバス槽に導き、加熱ダイ
中を通して100℃にて加熱硬化させ直径５mmの丸
棒を得た。得られた丸棒の断面積当りの芳香族ポ
リエーテルアミド繊維束の容積比率は70％であつ
た。 比較のためＥガラスロービングを用いて実施例
１と同一の方法で実施例１と同一の径、同一容積
比率の繊維束を有するガラス繊維強かプラスチツ
ク丸棒を得た（比較例１）。実施例１及び比較例
１で得た丸棒の１ｍ当りの重量比、引張強度、リ
ラクゼーシヨン値、セメント中の強力保持率、外
観の測定結果は下記のとおりであつた。なお強力
保持率はポルトランドセメント１Kgに水４Kgを加
えてなるセメントの上澄液中に95℃で200時間浸
漬したのちの強力保持率を測定した。比較例２は
鋼線を用い比較例１と同様に実施して得た外径５
mmのプレストレストコンクリート用鋼線の場合を
示す。

【表】 重で２年後の値
実施例 ２ 実施例１に示した引抜成形方法においてレジン
バス槽と加熱ダイとの間に捲きつけ機（Over
winder）を設置し、芳香族ポリエーテルアミド
長繊維の撚糸（1500デニール×２本撚、撚数12
回／10cm、Ｓ撚り、撚糸直径0.5mm）をピツチ５
mmで丸棒の表面に捲きつけたのち加熱ダイ中に通
して、加熱硬化させ直径５mmで表面に凹凸加工を
有する棒状体を得た。 得られた棒状体を水／セメント比＝42％からな
るモルタル中に10cm埋設し２週間自然養生した
後、モルタルからの引抜力（付着力）を測定し
た。結果は下表のとおりであつた。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 芳香族ポリエーテルアミド長繊維束を熱硬化
   性樹脂で含浸被覆してなる棒状体であることを特
   徴とするプレストレストコンクリート用緊張材。 ２ 芳香族ポリエーテルアミド長繊維を複数本合
   糸し熱硬化性樹脂液にて含浸処理後棒状体に引抜
   成形し、加熱硬化せしめることを特徴とするプレ
   ストレストコンクリート用緊張材の製造方法。 ３ 芯部が芳香族ポリエーテルアミド長繊維から
   なり、鞘部が熱硬化性樹脂からなる棒状体である
   プレストレストコンクリート用緊張材を補強材と
   して用いてなるプレストレストコンクリート構造
   物。