JPH0339023B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鉄道におけるスラブ軌道、舗装軌
道、弾性直結軌道、てん充道床軌道などのてん充
材や、舗装材、舗床材、防水材、防振材などに応
用できる優れた性状を示す繊維補強セメント瀝青
硬化体に関する。 更に詳しくは、長繊維を嵩高に積み重ねた状態
のところにセメント瀝青混合物を注入充填するな
どの方法によりセメント瀝青混合物中に長繊維を
量多く内在させておいて、セメント瀝青混合を硬
化させたことを特徴とする繊維補強セメント瀝青
硬化体に関するものである。 従来、スラブ軌道のてん充材として瀝青乳剤、
水、セメント、混和材および砂を混練して造られ
た流動性のセメントアスフアルト混合物（通常セ
メントアスフアルトモルタル略してCAモルタル
と呼ばれている）が使用されてきた。スラブ軌道
においては、基盤のコンクリート床版とレールを
直結するコンクリート製軌道スラブとの間にCA
モルタルをてん充し硬化させている。そして、
CAモルタル硬化体層は列車走行時の荷重、衝撃、
振動などを吸収分散する緩衝層となつている。ス
ラブ軌道は、施工が簡易で保線作業が省けるとい
う利点がある。しかしながら、鉄道が寒冷地にあ
る場合には、冬季の低温、降雪とそれにともなう
凍結融解作用が酷しいため、従来温暖地に使用さ
れたCAモルタルより凍結融解に対する抵抗性、
耐衝撃性、ひびわれに対する抵抗性等が大きくよ
り耐久性のあるものが要望されていた。そして従
来のCAモルタルを改善した繊維補給セメントア
スフアルト混合物（特公昭56−54340号公報）が
開発された。 この混合物は、従来のセメント瀝青混合物中に
繊維を混入したセメント瀝青混合物で、その混合
物自体流動性があり、従来のCAモルタルと同様
にてん充作業のできるものである。この混合物に
使用する繊維は、比較的短かい繊維であり、繊維
量も比較的少ない量である。これは長繊維を使用
したり或は繊維量を多く用いると繊維の均一な分
散ができず、繊維がからんでフアイバーボールを
造り混合物のてん充性を悪くし、また繊維の分散
を良くするために水分を多く用いることになり、
結果的に硬化した後の物性の向上がみられなくな
るためである。 CAモルタルの用途が開発されるにつれて更に
よりすぐれた物性をもつたものが要望されてきて
いる。 本発明は、このような要望に応えるもので、長
繊維を嵩高に積み重ねた状態にある所にCAモル
タルの混合物を注入てん充するなどの方法で、
CAモルタルの混合物中の長繊維を内在させてお
いて、CAモルタルを硬化させることにより、長
繊維の補強効果を十分に発揮させて硬化体の物性
の改善をはかるものである。 本発明の目的は、製造や施工が容易にでき、従
来のセメント瀝青混合物、繊維補強セメント瀝青
混合物などの硬化体に比して曲げ強度、せん断強
度などが大きく耐衝撃性、ひびわれ抵抗性等に優
れた性状を示す繊維補強セメント瀝青硬化体を提
供するにある。 本発明は、所要量の長繊維を嵩高に積み重ねた
状態に形成したものに対し、瀝青乳剤およびセメ
ントを、または更に必要に応じて骨材、混和材、
水等を混合してなるセメント瀝青混合物をてん充
して硬化させたことを特徴とする繊維補強セメン
ト瀝青硬化体を要旨とするものである。 本発明に使用される瀝青乳剤は、ストレートア
スフアルト、ブローンアスフアルト、セミブロー
ンアスフアルトなどの石油アスフアルト類、天然
アスフアルト類、タール類、ピツチ類などからえ
らばれた１種または２種以上を混合してなる瀝青
物、或はこれらの瀝青物にゴム、合成高分子重合
体などを添加混合し改質された瀝青物を、アニオ
ン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオ
ン系界面活性剤、両性界面活性剤、ベントナイト
などを乳化主材とし、更に必要に応じて乳化助
剤、分散剤、安定剤、保護コロイドなどを適宜使
用して水中に乳化させたものや、これらの瀝青乳
剤にゴムラテツクス、合成高分子重合体エマルジ
ヨン、合成樹脂エマルジヨン、水溶性高分子重合
体、水溶性合成樹脂等を添加混合したものであ
る。また、反応性の水溶性もしくは乳化されたエ
ポキシ樹脂とその硬化剤のような反応性の樹脂等
を添加混合したものも本発明で使用することがで
きる。 また、本発明で使用する瀝青乳剤は、乳化主材
の界面活性剤の種類からアニオン系乳剤、カチオ
ン系乳剤、ノニオン系乳剤およびクレータイプ乳
剤に大別される。いづれのタイプのセメント混合
用瀝青乳剤でも使用できる。 上述した瀝青乳剤を造るために添加するゴム、
合成高分子重合体、エマルジヨンタイプのゴム、
合成高分子重合体は例えば次のようなものでさ
る。ゴムは、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレ
ン・ブタヂエンゴム、スチレン・ブタヂエンブロ
ツク重合ゴム、スチレン・イソプレンゴム、スチ
レン・イソプレンブロツク重合ゴム、クロロプレ
ンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ブタヂエン
ゴム、ポリウレタンゴムなどである。合成高分子
重合物は、主として熱可塑性のもので醋酸ビニー
ル重合物、エチレン・醋酸ビニール共重合物、ア
クリル酸エステル・醋酸ビニール共重合物、マレ
イン酸エステル・醋酸ビニール共重合物、塩化ビ
ニール・醋酸ビニール共重合物、アクリル酸エス
テル重合物、スチレン・アクリル酸エステル共重
合物、アクリル酸エステル共重合物、塩化ビニー
ル重合物および共重合物、塩化ビニリデン重合
物、アルキツト樹脂などである。 瀝青乳剤のなかで、ゴムや合成高分子重合体な
どのエラストマーを含有するものは、硬化性混合
物の弾力性、撓み性、耐寒性、耐衝撃性等の物性
を向上させる。 瀝青物の種類では、アスフアルトがタールより
弾力性、撓み性、低温性等の点で優れるが、耐油
性、耐水性の点ではタールが優れる。一般に瀝青
乳剤はアスフアルト系のものが用いられるが、硬
化性混合物の用途に応じて種々のものを配合選択
することができる。 また、該瀝青乳剤は、蒸発残留物が50〜70重量
％の濃度のものが通常使用される。濃度はこれよ
り高いものも低いものも使用できるが、作業性の
許す限り水分の少ないものがよい。 本発明に使用されるセメントは、ポルトランド
セメント、フライアツシユセメント、高炉セメン
ト、シリカセメント、高炉コロイドセメント、コ
ロイドセメント、ジエツトセメント、アルミナセ
メント、耐硫酸塩セメントなどである。 また、これらのセメントと共に、混和材例えば
セメントの収縮補償材、硬化促進剤、硬化遅延
剤、AE剤、分散剤、増粘剤、発泡剤、消泡剤な
どを併用することができる。 収縮補償材、硬化促進剤等としては、例えばカ
ルシウムスルホアルミネート、カルシウムアルミ
ネート、アルミネート、石灰、石こう、アミン、
エチレングリコール、水硝子、塩化カルシウム、
塩化マグネシウム、金属石鹸などがある。 硬化遅延剤では、例えば有機カルボン酸、その
塩、硼酸、その塩、アルカリ金属の炭酸塩などが
ある。 AE剤、分散剤、増粘剤等では、例えば市販の
AE剤、ポリオキシエチレンアルキルフエノール、
樹脂酸塩、ビンゾールレヂン（ハーキユレス製
品、商品名）のアルカリ金属塩、アルキルナフタ
リンスルホン酸塩、アリルナフタリンスルホン酸
塩、リグニンスルホン酸塩、アルカリリグニン、
カルボキシメチルセルローズ、メチルセルロー
ズ、ヒドロキシエチルセルローズ、ポリアクリル
酸塩、ポリビニールアルコール、アルギン酸塩、
カゼイン、ゼラチン、動物蛋白そのほか界面活性
剤、分散剤などがある。特にAE剤は各材料を混
合して該混合物を造るとき微少な独立気泡を導入
して耐凍害性や流動性の改善に効果がある。 発泡剤では、アルミニウム粉末、マグネシウム
粉末、亜鉛粉末、窒化アルミニウム粉末、硅素合
金の粉末などである。また、これらをステアリン
酸などの有機酸で処理したものも使用できる。発
泡剤は、水とセメントの存在で発泡する。発泡剤
の使用は該混合物の硬化時の容積を増し、体積収
縮を防止し空隙にてん充した混合物が空隙一ぱい
に硬化できるようにする。 消泡剤では、例えばシリコーン系消泡剤のほ
か、アルコール系、脂肪酸系、脂肪酸エステル
系、アミン系、アミド系、エンテル系、金属石鹸
などを使用することができる。消泡剤は、各材料
を混合して混合物を造るときに不必要な空気泡の
混入を減少させるのに役立つのである。 本発明で使用される骨材は、特別の場合に砂
利、砕石などの粗骨材を使用することもあるが、
通常は細骨材を使用する。細骨材は粒径2.5mm以
下のもので粗粒率が１〜2.2の範囲で好ましくは
１〜1.6の範囲である。例えば川砂、海砂、山砂、
硅砂、灰を焼結した砂、鉄砂などである。また骨
材と共に、ガラス粉、硅砂粉、硅藻土、マイカ
粉、マイカ片、ペントナイト、クレー、石粉、フ
ライアツシユ、無水硅酸粉、顔料、カーボンブラ
ツク、グラフアイトなどのフイラーを使用するこ
とができる。またCA混合物のてん充性を損わな
い範囲で無機繊維、天然有機繊維、合成有機繊
維、炭素繊維などの短繊維を混入することもでき
る。 本発明で使用される水は、一般に淡水が用いら
れる。即ち水道水、工業用水、地下水、河川水な
どである。水はCA混合物の作業性等を調節する
ために使用される。 本発明で使用される瀝青乳剤およびセメント
を、または更に必要に応じて骨材、混和材、水等
を混合してなるセメント瀝青混合物（以下単に
CA混合物という）の主な材料は、例えば次のよ
うな配合割合で造られる。セメント１重量部（以
下単に部という）に対し瀝青乳剤（蒸発残留物60
重量％に換算して）0.5〜５部、骨材（砂として）
０〜５部通常０〜２部の割合で使用される。セメ
ントの収縮補償材、硬化促進剤等を使用するとき
は、上記配合割合におけるセメント量に入れて計
算する。水はCA混合物の作業性を考慮して必要
に応じて使用される。発泡剤を使用する場合は、
例えばアルミ粉を使用するとき、CA混合物中へ
の気泡の導入によつて異なるが一般にセメント量
の0.005〜0.02重量％の範囲で使用される。上記
配合割合で、セメント量１部に対して瀝青乳剤量
が0.5部を下廻るときは、硬化体の剛性が強く、
弾性係数、撓み性等がてん充材として十分でな
く、瀝青乳剤が５部を上廻るときは、強度低下が
大きく、てん充材としての安定性の点で不十分で
ある。また、骨材量がセメント量１部に対して骨
材５部を上廻るときはCA混合物のてん充性が低
下する。骨材を使用しないものはてん充性良好で
ある。また耐凍結融解性に優れている。 CA混合物の好ましいてん充性の範囲は土木学
会規定のプレパクトコンクリート指針案によるＪ
ロートを使用してのフロータイムで15〜30秒好ま
しくは16〜25秒の範囲が良い。 CA混合物は、各材料を上記の配合比率で適当
な混練機、例えばコンクリートミキサ、セメント
モルタルミキサ、グラウトミキサ、ソイルミキ
サ、パグミルミキサ、CAモルタル用ミキサ、そ
の他の適当なミキサを用いて混合することにより
得られる。 本発明で使用される長繊維とは、ガラス繊維、
ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ビ
ニロン、アクリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩
化ビニールなどの合成繊維、炭素繊維、金属繊維
などの繊維で、単繊維、多数の単繊維を集束剤で
集束したストランド、単糸、より糸、ひきそろえ
糸などで長繊維のものである。長繊維の意味は繊
維を切断することなく連続した長いものから適当
な長さ（この場合少くとも30mmをこえる長さのも
のが好ましい）に切断したもの（チヨツプ）があ
る。これらで特に好ましいのは、ガラス繊維のス
トランドの長繊維である。 長繊維を嵩高に積み重ねた状態とは、次のよう
な状態をいう。例えばガラス繊維ストランドを例
にとると、ストランドを切断することなく或は適
当な長さに切断したものを嵩高に通常無方向に積
み重ねて繊維を絡ませて適当な厚さのマツト状に
したもの、このマツト状にしたものに、結合材を
用いて部分的にストランド同志を結合させたもの
も、結合材を用いないものも使用される。また、
ストランドを切断することなく長いままで或は適
当な長さに切断したものを無方向に嵩高に積み重
ねた状態などである。 長繊維のCA混合物に対する使用量は、CA混合
物の容積の0.2〜５容積％の範囲で使用する。そ
の使用量は、CA硬化体の用途によつて異なる。
繊維量が多い程補強効果は発揮できるが、５容積
％をこえるとCA混合物の繊維間のてん充や繊維
被覆、繊維との結合等が悪くなる傾向がありかえ
つて物性が低下するおそれがある。 本発明の繊維補強セメント瀝青硬化体を造ると
きは、(1)CA混合物を打設する場所で繊維補強を
する個所に前述したような長繊維（例えばガラス
繊維ストランド）をマツト状にしたものの所要量
を置いておくか、或はその場所に所要量の長繊維
（例えばガラス繊維ストランド）を嵩高に積んで
おいて、次でCA混合物を注入して繊維間の空隙
をCA混合物でてん充すると共に繊維を被覆して
CA混合物中に繊維を内在させてCA混合物を硬化
させる方法。(2)CA混合物を打設しておいてこの
中に前述した長繊維のマツト状にしたものを所要
量押しこんで内在させる方法。(3)CA混合物の注
入と長繊維の積み重ねもしくはマツト状のものを
置くことを交互に或は同時に併行して行ない繊維
をCA混合物中に内在させて硬化させる方法など
がある。前述(2)の方法は、エアが内包しにくい利
点がある。 このようにして混合物中に所要量の長繊維を嵩
高に積み重ねた状態で内在させることができる。
CA混合物のてん充に際しては軽くバイブレーシ
ヨンを与えることにより、CA混合物に流動性を
与えて密なてん充をすることもできる。また、
CA混合物を打設後マツトをおいて減圧して余剰
水を取り去ることもできる。次で、CA混合物を
硬化させることにより本発明の繊維補強セメント
瀝青硬化体を得ることができる。上述した如き方
法を用いることにより、鉄筋コンクリートの鉄筋
によるコンクリートの補強のように、補強を必要
とする部分を長繊維で補強することができる。こ
のようにした場合、繊維の内在する部分も、内在
しない部分もマトリツクスのCA混合物は組成が
変らない状態で硬化している。また長繊維の内在
させる密度も変えることができるし、長繊維を硬
化体の上部、下部、或は中心部、或は隅とか所望
の位置に内在させることもできる。 次に本発明の繊維補強セメント瀝青硬化体の特
徴と作用効果について述べる。 (1) 長繊維を多量に、立体的な網状に内在させた
セメント瀝青硬化体を得ることができる。ま
た、製造が容易である。 繊維を従来方式のようにCA混合物中に予め
混合分散させて繊維入りCA混合物を造り（プ
レミツクス方式）、これをてん充硬化させる方
式をとらず、長繊維を嵩高に通常無方向に積み
重ねたものにCA混合物をてん充硬化する方式
をとるため、繊維の長さに制限がなく長い繊維
を使用でき、繊維量も多量に使用できる。従来
方式のように、CA混合物中に繊維混入による
フアイバーボールのおこるおそれがないので、
CA混合物の繊維間へのてん充も容易に良好に
できる。 (2) セメント瀝青硬化体の補強したい部分に選択
的に繊維補強できる。 補強したい部分に所要量の長繊維を嵩高に積
み重ねるか、マツト状にしたものをおいて、こ
れにCA混合物をてん充硬化させるので容易に
選択的に補強することができる。そのため、上
部、中部、下部、隅部、或は特に応力のかかる
所などいろいろと選択的に補強でき、更に補強
も必要に応じて繊維量をかえて補強することが
できる。このようにしても繊維補強のある部分
も、繊維補強のない部分も、或は繊維密度の異
なる部分も、マトリツクスのCA混合物の組成
は実質的に同一である。そして繊維補強部分
と、繊維補強しない部分を連続的に製造するこ
とができる。 (3) 優れた物性を有する硬化体を得ることができ
る。 即ち硬化体は、長繊維補強のため従来のCA
モルタルや繊維補強CAモルタルに比べて曲げ
強度、せん断強度、衝撃強度、ひびわれ抵抗
性、耐疲労性等が大きい。更に撓み性で荷重、
振動、衝撃等の応力の吸収分散に優れ振動防
止、騒音防止効果が大きい。耐凍結融解性、耐
塩水性に優れている。防水性、、防蝕性などに
優れているなど優れた物性をもつている。更に
繊維方向を無方向でなく配向されることにより
特定の方向に対し圧縮強度、曲げ強度の強い硬
化体を得ることができる。 本発明の繊維補強セメント瀝青硬化体の用途と
しては、叙上の如き特徴と効果を有するので、温
暖、寒冷地を問わず種々の気象条件のスラブ軌道
用てん充材に適用できる。また、舗装軌道、弾性
直結軌道、てん充道床等のてん充材としても好適
である。更に、この硬化体は、軌道以外の用途と
して舗装材、舗床材、防水材、防振材など新しい
分野の用途が期待される。 次に２、３の実施例によつて、本発明の繊維補
強セメント瀝青硬化体を具体的に説明する。 なお、実施例および比較例に使用した材料およ
び試験方法は次の通りである。 (1) セメント、セメント収縮補償材 早強ポルトランドセメントデンカAM 秩父セ
メント(株)製 電気化学工業(株)製、商品名 主成分 カルシウムスルホアルミネート (2) 瀝青乳剤 瀝青乳剤Ａ 日瀝化学工業(株)製 ノニオン系セメント混合用アスフアルト乳剤 蒸発残留物 60重量％ 蒸発残留物の針入度 108 (3) 砂 取手産 川砂 FM＝1.56 (4) 繊維 長繊維ガラス繊維ストランドマツト 旭硝子(株)
製 耐アルカリ性ガラス繊維ストランドを切
断することなく連続に、かつ結合材を用いる
ことなくからませるように嵩高に積み重ねて
マツト状にしたもの ガラス繊維チヨツプストラ 旭硝子(株)製 耐アルカリ性ンド CEM FIL ガラス繊維のチヨツプストランド 長さ 12
mm (5) 水 水道水 (6) アルミニウム粉 中島金属製 Ｃ−300 試験方法 (1) フロータイム 土木学会規定のプレパクトコンクリート指針
案による。Ｊロートを使用してフロータイムを
測定する。 (2) 容重の測定と空気量 JIS Ａ 1116「まだ固まらないコンクリート
の単位容積重量試験方法及び空気量の重量によ
る試験方法」に準拠する。 (3) 圧縮強度、曲げ強度 JIS Ｒ 5201「セメントの物理試験方法」に
準拠する。 荷重の載荷速度 １mm／分。 なお、曲げ強度試験で撓みの大きいものにつ
いては、最大荷重がほぼ平衡状態に達したとき
に一たん載荷を中止し、引続いて再載荷し曲げ
強度を測定する。 実施例 １ 表−１に示す基準配合のCA混合物を造る。混
練機はモルタルミキサ（標準回転数150回／分、
回転数可変型）を用い、モルタルミキサに瀝青乳
剤を入れ撹拌混合する。次で砂とアルミ粉を添加
して約１分間混合する。次でデンカAMを添加し
て約１分間混合し、更にセメントを添加し混合し
てCA混合物を造る。表−１の水量はこのCA混合
物の混合30分後のフロータイムが26秒以内に入る
ように使用している。 〔本発明の繊維補強セメント硬化体供試体の作成
と試験〕 長繊維ガラス繊維ストランドマツト（以下スト
ランドマツトという）をタテ×ヨコ４×16cmの大
きさに切つたものを供試体作成用型枠（供試体の
大きさ４×４×16cm）内に所要量（実施例Ａでは
繊維量がCA混合物の総容積の1.3容積％（外％）
に、実施例Ｂでは繊維量がCA混合物の容積の2.3
容積％になるように）を入れておいて、この型枠
内に上記CA混合物を注入てん充し硬化させて本
発明の繊維補強セメント瀝青硬化体を造り容重、
圧縮強度、曲げ強度等を測定した。なお曲げ強度
試験では最大荷重に達しても撓みが進行するひび
われを生じないので載荷を中止し、再度曲げ強度
を測定した。これらの試験結果を表−２に示し
た。 また、比較例として繊維を添加しない基準配合
のCA混合物と基準配合のCA混合物にガラス繊維
チヨツプストランド（Ｌ＝12mm）をプレミツクス
した繊維入り配合のCA混合物（繊維の添加順序
は瀝青乳剤、水の次に添加し、次で他の材料を添
加する）（表−１）について実施例と同様の供試
体作成用型枠に対してん充硬化させ、実施例の繊
維補強セメント瀝青硬化体と同様に試験した。そ
れらの試験結果を表−２に合わせて示した。ま
た、この実施例１のＡおよびＢ、その比較例のＣ
およびＤの圧縮強度および曲げ強度試験における
応力−ひずみ曲線を第１図および第２図に示し
た。

【表】

【表】 これらの実施例１とその比較例の結果から明ら
かなように、長繊維ガラス繊維を内在させた実施
例のセメント瀝青硬化体は曲げ強度が著しく向上
し、曲げ強度／圧縮強度比も100％をこえるほか
（表−２）、圧縮強度試験、曲げ強度試験の応力−
ひずみ曲線（第２図）にみられるように撓み性が
大きい。特に曲げ強度試験では撓み性が最大荷重
後も荷重が低下することなく平衡状態で撓みが続
伸し、ひずみ量4.1mmで一たん載荷を中止した後、
引続いて更に再載荷し、ひずみ量を2.0mmまで増
加させたが最大荷重が低下せず、脆性破壊も生じ
なかつた。 実施例 ２ 長繊維ガラス繊維ストランドマツトを路盤上に
二層（約５cm厚）に設置しておき、この上に実施
例１のCA混合物を注入てん充し硬化させ、本発
明の繊維補強セメント瀝青硬化体を得ることがで
きた。 実施例 ３

【表】 路盤上に厚約９cmの定規をおいて区劃を造り、
その中に表−４のCA混合物を約６cm厚に流しこ
み、これに実施例１の長繊維ガラス繊維ストラン
ドマツトを２層おしこんで内在させた。CA混合
物のセルフレベリング状態もよく、またCA混合
物中に繊維が良好に湿潤して内在することができ
た。気泡も僅少であつた。そして、CA混合物を
硬化させたが良好な本発明の繊維補強セメント瀝
青硬化体を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

図において、第１図は実施例１で得た本発明の
繊維補強セメント瀝青硬化体と比較例のセメント
瀝青硬化体および繊維入りセメント瀝青硬化体の
圧縮強度試験における応力−ひずみ曲線、第２図
は同じく曲げ強度試験における応力−ひずみ曲線
を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所要量の長繊維を嵩高に積み重ねた状態に形
   成したものに対し、瀝青乳剤およびセメントを、
   または更に必要に応じて骨材、混和材、水等を混
   合してなるセメント瀝青混合物をてん充して硬化
   させたことを特徴とする繊維補強セメント瀝青硬
   化体。