JPH03180561A - セメントモルタル補強用炭素繊維網状体及びモルタル成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、補強効果及び施工性に優れた、炭素繊維から
成るセメントモルタル補強用網状体及びそれを埋設した
セメントモルタル成形体に関するものである。

〈従来の技術〉 炭素繊維（以下ＣＦと記す）は高強度であり、しかも耐
アルカリ性に優れ、軽量化も達成できるといった理由か
ら、セメントモルタル中に混入して成形体の強度向上を
はかる研究が盛んである。

−ｔａにセメントモルタルを補強する手段には、■　２
０＋１１１長以下の短繊維ＣＦを分散させる方法、■　
目の詰まったＣＦクロスないしはＣＦシートを芯材とし
、それをモルタル中に埋設する方法、■　目の開いた網
状ＣＦをモルタル中に埋設する方法、 がある。

■の方法では、強度特性に異方性がないという利点があ
る反面、分１１ｉｃＦｌの増加に伴い、ファイバーボー
ルが発生するため均一に混入できるＣＦの量に限界があ
る。従って、補強効果もそれほど大きくない、また、繊
維の分散にオムニミキサー等の特殊な装置が必要である
こと、繊維混入によりセメントモルタルの流動性が悪化
して底形しづらい等の欠点がある。

■の方法では、クロスないしはシートと平行方向の強度
は向上する。しかし、クロスないしはシートは目が詰ま
っているため、それを挟んだ上下のセメントマトリック
スは分断されたようになる。

このため、垂直方向の強度が極端に低く、また剪断に対
し非常に弱いといった欠点がある。

■の方法では、網の目の部分にセメントマトリックスが
十分に浸透するため網を構成する１本ｌ木の糸条のまわ
りを、セメントマトリックスが取り囲むことになる。こ
のため、上記の欠点が改善される。しかし、この方法を
用いて少量のＣＦで高い補強効果を得るためには、網状
体を構成するＣＦ糸条とセメントマトリックスとの接着
が強固でなければならない、つまり、接着力が弱いと、
セメントマトリックスからＣＦ糸条がすり抜けることに
なり、ＣＦの高強度特性が生かされないからである。

そこで、これを解決するために、特開昭６３−１１１０
４５号公報において、ＣＦ長繊維を絡み織りにした網状
体を補強体として用いたセメントモルタルが提案されて
いる。しかもこの網状体の表面ば反応性共重合ラテック
スで被覆処理されているので、網状ＣＦ基材を単にセメ
ントモルタル中に埋設したものに比べて、反応性ラテッ
クスとセメントマトリックスが化学的に結合し、さらに
高い補強効果が発現されている。

しかしながら、ＣＦ長繊維を絡み織りにした網状体の場
合、網状体を構成する縦糸と横糸の交絡点のみしか、マ
トリックスとの物理的接着性改善に寄与しないので、炭
素繊維が元来有する強度を充分に利用しているとは言え
なかった。

〈発明が解決しようとする課題〉 そこで〈本発明の目的は、セメントモルタルの補強効果
により一層優れた炭素繊維からなる補強体及びそれを用
いたセメントモルタルの成形体を提案することである。

く課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、セメントマトリックスとの親和性
の良いバインダで被覆された炭素繊維スライバヤーンを
構成糸としたことを特徴とするセメントモルタル補強用
炭素種ｌｌ１Ｍ４状体であり、それを埋設したセメント
モルタル成形体である。

く作　用〉 まず本発明者らは、網状体の交絡点の数を多くすること
が、セメントマトリックスとの物理的接着性の改善のポ
イントであると考えた。しかし交絡点の数を多くすれば
、糸条間のピッチは小さくなり、それだけ網状体の目は
詰まることになり、セメントモルタルの浸透性が悪化し
、施工性を悪くする。

そこで本発明においては、炭素繊維からなるスライバヤ
ーン（撚糸）を採用し、糸状表面の凹凸を物理的接着性
の改善に利用した。こうすることにより、網状体の目は
、施工性状好ましい大きさを維持しながら、セメントモ
ルタルにより一層の補強効果を発現することができた。

すなわち本発明のバインダ被覆網状炭素繊維は、糸条外
面に凹凸（あるいは節とも表現できる）を有するスライ
バヤーンで構成された網状体であること、しかもスライ
バヤーン自体はセメントとの親和性の良いバインダで被
覆されているため、セメントマトリックスとの物理的、
化学的接着性が非常に優れている。このため、これを埋
設したセメントモルタルは非常に高い強度を発現する。

本発明で使用されるスライバヤーンは、第１図に示す単
糸の撚り糸、あるいは更にそれを撚り合わせた第２図に
示す合撚糸いずれでも良いが、凹凸の大きさが顕著にな
る分、合撚糸を用いた方が特に有利である。前記単糸の
撚り糸の撚り数は３０〜Ｉ００回／ｍのものが好ましい
、３０回／ｍ未満では、凹凸が少なく顕著な補強効果が
得られず、１００回／ｍを超える場合は、撚り糸を製造
する上で破断し易くなる。また、スライバヤーンは、長
繊維束に撚りをかけたもの、あるいは短繊維ＣＦを紡績
することで得られるもの、いずれを用いても良い、セメ
ントマトリックスとの親和性の良いバインダとしては、
水酸基を有するポリビニルアルコール、メチルセルロー
ス等、エステル基ヲ有する酢酸ビニル−エチレン共重合
体、ポリ酢酸ビニル、不飽和ポリエステル、アクリル酸
エステル等、エーテル結合を有するポリエチレンオキシ
ド等、イソシアネート基を有するウレタン等、エポキシ
基を有するグリシジルアクリレート等がある。

これらのバインダは有機溶媒糸、水中分散糸に分かれる
が、コストの面からは後者の方が有利である。この他セ
メントとの親和性を有するものであれば、いずれを用い
ても差しつかえない。

網状体の製造法としては、前記の絡み織り法がある。こ
の場合、ＣＦスライバヤーンを絡み織りした基材をバイ
ンダ分散浴にデインピングした後乾燥させることで、本
発明のＣＦ基材（バインダ被覆網状炭素繊維）が得られ
る。また、網状体の製造法として絹布の製造法も使用す
ることができる。この場合、予めバインダ分散浴にディ
ッピングしたＣＦスライバヤーンを交差積層し、引き続
き加熱ローラで圧下、乾燥させることで容易に本発明の
ＣＦ基材（バインダ被Ｊｉｆ網状炭素繊維）を得ること
ができる。

ここで、網状体の構造としては、糸条が直交配向（２軸
配向）したもの（第３図）、３軸配向したもの（第４図
）、あるいは更に多軸配向したもの、いずれの構造をと
っても良い、要は、セメントマトリックスの浸透性が妨
げられることのない網状体であれば良い、網状体の目開
きは、任意であるが通常は２閣以上、好ましくは５〜２
０ｍの範囲とするのが実用的である。

なお、糸条の交差、あるいは交絡点においては、糸条同
士は接着している必要がある。接着していなければ網状
体としての構造が保持されないだけでなく、物理的接着
力が低下してしまうためである。

このようにして得られた網条ＣＦ基材は、セメントマト
リックスとの化学的、物理的接着性が高いため、これを
少量用いることでも高強度のセメントモルタルを得るこ
とができる。また、網状体であるためセメントモルタル
への埋設に特別な装置、方法も必要がなく、施工性にも
優れている。

かつ、バインダ種を選定することで、優れた柔軟性を賦
与することもでき、？Ｊｉ雑な形状の成形体への適用も
容易に行える等の効果がある。

以下、本発明を実施例により説明する。

〈実施例〉 実施例１ 市販の炭素繊維スライバヤーン（呉羽化学製、商品名Ｓ
ＹＯ１、単糸を撚った撚糸、撚数；９０回／　ｍ　％ス
ライバサーフ１ｍ当たりの重量、　０．４４５ｇ／ｍ、
単繊維強度７０ｋｇ／ｗｊ）をウレタン系バインダ分り
液ｃ商品名；スーパーフレックス３００、第−工業製薬
味型）に浸漬し、これを格子間隔が５Ｉ１ｍとなるよう
に直交積層させて網状体とした後、ロールで圧下しつつ
１００°Ｃで乾燥して水分を除去し、格子網状のＣＦ基
材を作製した。

この格子網状ＣＦ基材をセメントモルタルに埋設し、下
端より２閣の位置に配して、曲げ供試体とした。

セメントは早強ポルトランドセメント、細骨材はシラス
バルーンを用い、水−セメント比は１．０、骨材−セメ
ント比は０．４６である。この供試体を１８３°Ｃ１５
時間、圧力１０ｋｇ／ｃ＋ｉＧの条件でオートクレーブ
養生し硬化させた。このｆＪｔ試体の寸法は、１０ｍｍ
　Ｌ　Ｘ４０ｅｓＷ　Ｘ　１６０ａｎ　ｌであり、ＣＦ
基材埋設側を下側（引張応力発生側）にし、スパン１０
０ｍｍで３点曲げ試験を実施した。因みに、引張応力が
発生する方向に平行に配列しているＣＦの、全供試体に
対する含有率は０．５６−％である。

この供試体の曲げ強度は１９２ｋｇ／ｃｄと高い値を示
した。

また、同し寸法、材料のセメントモルタルを同じ養生条
件で作製し、３点曲げ試験を行ったところ、曲げ強度は
６０ｋｇ／ｃ４であった。

実施例２ 実施例１で使用したスライバヤーンを２本撚り合わせた
合撚糸（呉羽化学製、商品名、５ＹＯ２）を、同じくウ
レタンバインダ分散液に浸漬し、これを格子間隔が１０
鴫となるように直交積層させて網状体とした後、ロール
で圧下しっつ１００’Ｃで乾燥して水分を除去し、格子
網状のＣＦＭ材を作製した。

この格子網状ＣＦ４材を、実施例１と全く同一の方法、
条件で処理して曲げ供試体を作製した。

因みに、この場合も、引張応力が発生する方向に平行に
配列しているＣＦの含有率は、０．５６ｖ＠１％である
。

この供試体を曲げ試験したところ、曲げ強度で２１２ｋ
ｇ／Ｃ’ｄと高い値を示した。

比較例１ 単繊維強度が８０ｋｇ／ｄ、繊維径１５ｎの炭化長繊維
を試作し、これを合糸して１５００フイラメントの糸条
を調製した。この糸条の１ｍ当たりの重量は０．４３ｇ
であった。

この糸条を絡み織りして、格子間隔１０ＩＩｍの格子状
網状体を試作した０次に、この格子状網状体を実施例１
と同じウレタン系バインダ分散液に浸漬した後、ロール
圧下しつつ乾燥させて、交絡点を結着させた。

こうして得た格子状網状体を実施例１と全く同一の方法
、条件で処理して曲げ供試体を得た。

ただし、曲げ供試体の長手方向（引張応力が発生する方
向）に絡み織り糸条を配しており、この方向のＣＦの含
有率は０．５４−％であった。このセメントモルタル供
試体を曲げ試験したところ、曲げ強度は１６０ｋｇ／ｃ
ｊであった。

〈発明の効果〉 本発明による網状炭素繊維は、それを構成するＣＦ糸条
が、表面に凹凸のあるスライバヤーンであること、更に
スライバヤーンがセメントマトリックスとの親和性のあ
るバインダで被覆されていることから、セメントマトリ
ックスとの物理的、化学的接着性が非常に高い、このた
め、この網状炭素繊維を少ｆｆｉ埋設するだけで、高強
度のセメントモルタルが得られるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単糸の撚り糸を示す斜視図、第２図は、単糸
の撚り糸を２本撚り合わせた合撚糸を示す斜視図、第３
図は、直交配向の網状体、第４図は、３軸配向の網状体
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．セメントマトリックスとの親和性の良いバインダで
   被覆された炭素繊維スライバヤーンを構成糸としたこと
   を特徴とするセメントモルタル補強用炭素繊維網状体。
2. ２．請求項１記載の炭素繊維網状体をセメントモルタル
   中に埋設したことを特徴とする炭素繊維補強セメントモ
   ルタル成形体。