JPH0343552A - 水硬性物質用の格子状補強材 - 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、セメントモルタルやコンクリート等の水硬性
物質に対して自立性のある格子状補強材であって、土木
資材としてはトンネルや法面覆工用補強材として利用で
き、又建築資材としては板材等の補強材として利用でき
る格子状補強材に関する。

２゜ ３゜ 〈従来技術及び発明が解決しようとする課題〉従来から
土木工事、建築工事又は建築資材には鉄筋が構造材料と
して用いられ、ＪＩＳＧ３１１２や同３１１７に規定さ
れている。

鉄筋は性能面、施工面会よび経済性の面から種々の特長
を有し、大量に使用されている。しかし現状の設計、施
工面では大きな欠点を有するものである。その改善を要
する素材からの欠点を示せば ｌ。

重いことが挙げられる。これは鉄筋自身比重が大きく、
そのため取扱い性に劣ること。更には部材とした場合、
鉄筋は発錆防止の点から一定以上のかぶり厚さを必要と
するため部材自身の厚さが厚くなり、部材重量も増大す
る。

錆が発生すること。微小クラックによる雨水、塩水の流
入や、セメント骨材中の塩分、その地対部磁界、電界に
よる極部電池の生成などによる鉄筋の錆の生成による部
材の劣化が起こる。

通電性、磁性化がある。

また施工性からの欠点を示せば、 １、面状施工事における格子状物の配筋はその組立てに
多数の手間がかかり、生産性および施工性に劣る。

２、トンネル内部や法面覆工用に展長する場合、地山表
面の凸凹に沿わせるために、鉄筋状のものは沿形性が少
ないため、多大の労力を必要とし、作業性に劣る。

３、所定以上のかぶり厚さを要するためにその位置決め
をする必要があり、配筋組立てが必要である。

４、配筋及び施工后の鉄筋の切断も容易でなく、特殊な
カッターや溶断が必要である。

５、重いことから作業時の安全性に劣る。

などが挙げられる。

一部には、鉄筋以外の素材を用いた格子状物として直線
状のガラス繊維を樹脂で集束した格子状物が市販されて
いる。しかしガラス繊維といえども重く、取り扱い性は
悪い。その上セメント中での耐アルカリ性に問題を残し
ている。又ガラス繊維を用いているために格子状物は剛
いためトンネル内面や法面の覆工時の補強材として用い
る時、鉄筋の格子状物と同様地山の凹凸に対する沿形性
がなく、施工時の作業も困難である。更にはガラス繊維
は脆いために衝撃性に劣り、トンネル内面や法面のモル
タルの吹付工法による覆工時、その骨材の衝撃力で節体
が破損し、補強材としての用をなさないという欠点も有
している。

〈課題を解決するための手段〉 従来から補強用繊維としては高強力で高モジュラスの繊
維が一般に利用されている。しかし高強力で高モジュラ
スの繊維は一般にコストが高く、しかもこのような繊維
は一般に細く、一方向に引揃えることが極めて困難であ
り、繊維の高強力・高モジュラスを充分に活かしきって
いない。

本発明者らは、比較的強度及びモジュラスの低いフィラ
メントを用いても、単繊維の太さが極めて大きくなると
集合体であるコードの強度及びモジュラスは比較的高い
値を示すという驚くべき現象を見出した。これはコード
とした場合にモノフィラメントの強力・モジュラスの利
用率が大変高いものであることによる。このコードを無
結節網に編織して格子状物となし、樹脂含浸加工するこ
とにより自立性のめる補強材としての耐衝撃性、耐曲げ
強度を付与し、更に施工面では軽く、施工性が優れ、吹
付工事時でも損傷せず、安全に施工できるセメントモル
タルやコンクリート等の水硬性物質用の格子状補強材を
見出した。

本発明は、７　？／ｄｒ　（ｄｒはデニールの略）以上
、ヤング率１５０　Ｐ／ｄｒ以上で、１００〜３０００
ｄｒの単繊維デニールよりなるポリビニルアルコール（
以下ＰＶＡと略）系又は全芳香族ポリエステル（以下Ｐ
Ａ、！：略）系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、
ポリアミド系、アラミド系等の有機合成繊維フィラメン
トより構成されたコードよυなり、そのコードの直径が
３〜１．　ＯＷであり、かつ交点間距離が２０〜２００
鵡の無結節細かよび該コート内に含浸され硬化されたバ
インダー樹脂よりなる水硬性物質用格子状補強材であっ
て、好ましくはその交点を含むコードの引張り強度が２
０　ｋｆ／ｌｊ以上、ヤング率が１０００　ｋｖ’ｘＪ
以上でるる水硬性物質用格子状補強材である。

本発明補強材の特長を列挙すれば、壕ず補強性の点から
、ｌ）高強力、高ヤング率の繊維の撚りコードに樹脂加
工しているためセメントとの接着性もよく、高い補強効
果が得られる。２）無結節網であるため交点強度が高く
、高い補強効果が得られる。３）格子状に編織されてい
るため２方向、への補強効果が得られる。次に施工性の
点から、１）繊維が耐衝撃性に優れるため吹き付はコン
クリート中の骨材による損傷、劣化が生じない。

２）自立性と沿形性に優れるため取付時の作業性がよい
。３）軽量であるため、運搬取付は作業が容易で、かつ
安全に作業ができる。４）格子状物は自立性があシ、か
つ巻物として取り扱えるため運搬が容易で、かつ収納保
管スペースが小さくて蓉 よく、無端であるためつぎ足しの繁雑さが不・である。

５）鋸シやペンチなどの簡単な切断器具で容易に切断で
きる。等々沢山の施工上の利点がある。さらに経済性の
点からは大量に容易に生産することが可能で安価である
。以上のように、補強性、施工性、安全性、経済性の点
で特長を有するため、水硬性物質の補強材として好適に
用いることができる。

本発明で用いられる合成ｌＲ維は、引張シ強度が７ｆ／
ｄｒ以上、ヤング率がｌ　５　Ｑ　ｔ／ｄｒ以上であら
ねばならず、引張り強度及びヤング率が７１’／ｄｒ未
満、１５０ｆ／ｄｒ未満では補強材としての性能を十分
発揮することはできない。好１しくは引張り強度が８〜
３０　ｆ／ｄｒ　、ヤング率が２００〜１０００　ｆ／
ｄｒである。

繊度は１００〜３０００　ｄｒの範囲がよく好咬しくは
２５０〜２５００ｄｒであるｏ１００ｄｒ未満ではコー
ド状にした時のコード強力の利用率が低下し、好１しく
ない。一方３０００　ｄｒを越えては高強度、高ヤング
率の繊維が得られず、コード強力及び剛性が得られない
。

本発明に用いられる合成繊維のうち、特に好ましいのは
ＰＶＡ系繊維とＰＡ系繊維であるが、このうち特にＰＶ
Ａ系合成繊維は重合度１０００〜２００００で、ケン化
度９８モル優以上のＰＶＡを用いたものが好壕しく、当
然のことながらその繊維の引張り強度は７９／ｄｒ以上
、ヤング率１５０　Ｐ／ｄｒ以上が必要である。より好
１しくは引張り強度が８〜３１／ｄｒ、ヤング率２００
−１０００　ｔ／ｄｒのものである。

またＰＡ系合成繊維は、一種以上の芳香族ヒドロキシ酸
の、場合によっては芳香族ジオール及び／又は芳香族二
酸との縮合による溶融加工可能な芳香族ポリエステルで
あって、存在する各成分の少くとも一個の芳香環が重合
体主鎖に寄与しているという意味に）いて全芳香族と称
される全芳香族ポリエステルであって、異方性溶融相を
形成しうるいわゆるサーモトロピック液晶性全芳香族ポ
リエステルからなる繊維である。これらの全芳香族ポリ
エステルのうち、ヒドロキシ安息香酸、特にｐ−ヒドロ
キシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸とのポ
リエステル、又更にこれらにｐｔ　　ｐ’−ビスフェノ
ールを第３成分として共重合させたポリエステルの他、
ｐ−とドロキシ安息香酸、ｐ＋　　Ｊ”−ビフェニール
、テレフタール酸及び／又はイソフタル酸から成るポリ
エステルからなる繊維が特に有用であるが、それらに限
定されるものではなく、本発明の目的を阻害しない限り
において、他の成分のポリマーへの導入を妨げるもので
はない。一般的にこれらのＰＡ系合成繊維は２９０℃空
気中で２４時間熱処理を行うと、フィラメントの強度は
１５９／ｄｒ以上、伸度６優以下、ヤング率４００ｆ／
ｄｒ以上のものが得られる。特に単量体としてｐ−ヒド
ロキシ安息香酸と６，２−ヒトミキシナフトエ酸の共重
合体金主成分としたものは、前述と同様の熱処理によっ
て強度は２０２／ｄｒ以上、伸度４嘩以下、ヤング率５
　Ｑ　Ｑ　ｆ／ｄｒという物性を有するため、本発明に
かいて好ましい。

その他有機合成繊維として、ポリオレフィン系合成繊維
であるポリエチレン繊維やボリグロビレン鐵維などが、
またポリアミド系合成繊維としてナイロン６、ナイロン
６６などが、ポリエステル高 系合或繊維として・１合度ポリエステル等の工業用フィ
ラメントが、さらにアラミドとしてはケブラーに代表さ
れるバラ系の全芳香族ポリアミド等が利用できる。本発
明にかいて、合成繊維はフィラメント状であらねばなら
ず、短繊維の場合には強度の点で所期の目的が達成でき
ない。

本発明の補強材を構成する繊維は、上述したような特定
のものが用いられるが、コードとして強度卦よびヤング
率を大きく低下させない範囲内で、それ以外の繊維を加
えることができる。

無結節網を編織する際にコードの直径は３〜１０鱈の範
囲が必要である。３ＩａＩ未満では補強性の点から好１
しくない。１０瓢を越えては無結節網の編織がむずかし
くなる。本発明で言うコード直径は、コードを無弾力下
に横たえて圧力を加えることなく直径を測定し、その平
均値を求めることにより得られる。コードの上撚りと下
撚りの撚数は、樹脂の含浸性と交点強度、及びコード表
面の凹凸によるセメントとの付着強度の面から好適範囲
があり、上撚り数は、３０〜２５０回／ｍ　（回／ｍは
１ｍ当りの撚り回数）が好筐しく、より好ましくは５０
〜２００回／ｍＴ、ｆ）す、下撚り数は３０〜２００回
／ｍが好１しく、より好捷しくＦｉ５０〜１５０回／ｍ
である。

無結節網の交点間距離としては２０〜２００ｍｍが用い
られる。用途及び部材の部位によってコード太さが異る
ものの、上記範囲内でコード太さが細い時はその交点間
距離は小さく、太い時は大きくするのが好ましい。また
細骨材を用いる場合には１００−以下の交点間距離が好
１しく、粗骨材を用いる場合は２００隨以下１００ｍ以
上が好筐しい。工場生産のコンクリート製品で側壁等の
鉄筋代替とする場合、補強材の体積含有率を高めるため
に本発明の格子状物を複数枚使用するか、交点間距離を
小さくする方法が一般に用いられる。またトンネル内側
や法面の覆工に供する場合、地山表面の凹凸の度合いに
よりその沿形性が得られる交点間距離のものが用いられ
る。コードを製網して網状物とする際の結節構造として
は種々のものがあるが、本発明では交点部強度の点で無
結節網であらねばならない。

次に該る無結節網を樹脂含浸して熱処理を行うに際し、
含浸用に用いる樹脂としては、不飽和ポリエステル系、
エポキシ系、ビニルエステル系、ウレタン系、アクリル
ニトリル系、メラミン−ホルマリン系、フェノール系樹
脂等が挙げられる。

特にコードへの樹脂含浸性の点から低粘度のものたとえ
ば粘度が１０〜ｌＯＯセンチボイズのもの（常温下でＢ
型粘度計で測定）がよい。憬た不飽和ポリエステル系、
エポキシ系、ビニルエステル系、ウレタン系等の樹脂は
それに硬化促進剤を添加し、８０〜１８０℃の熱風又は
熱ロール上で熱硬化を行うことが可能であるが、アクリ
ロニトリル系、メラミン−ホルマリン系、フェノール系
などは水分乾燥４更に熱硬化を行なう必要がある。

樹脂含浸工程の例を述べれば、編織された格子状織物を
樹脂槽へ含浸し、絞りロールにて付着樹脂量をフントロ
ールしたのち、樹脂含浸格子状織物の両耳部を把持し、
所定の張力下で熱処理を行い冷却後巻取り、又は所定の
長さに切断する。付着樹脂量はコードと樹脂の合計体積
に対して２０多以上が好ましい。付着率が２０％未満で
はコードを構成する繊維間の接着性が低く、また無結節
交点部の強力も悪く自立性が得られにくく柔軟なものと
なるため作業性が悪化する。より好オしくけ３０〜４０
％である。樹脂金没後のコードの引張り強度は２０〜／
−以上が補強性の点で好ｔＬ＜、その弾性率も９００　
’ｑ／ｄ以上が同様の理由で好ましい。

く作用〉 本発明の水硬性物質用格子状補強材は、鉄筋やガラス繊
維の補強用格子状物の代替材料として、これら格子状物
より優れた機械的性能、耐久性、施工性、安全性、加工
性、経済性を有してかり、各種用途の平面状補強材とし
て利用することができる。特に土木、建築用としてはト
ンネル内側や法面覆工用吹付コンクリート用補強材、又
現場打ちモルタルコンクリート用補強材として用いるこ
とができる。またコンクリート二次製品としての間仕切
り板やサイデイング材、床材、天井材等の工場生産用補
強材料としても用いることができる。

またリニヤモーターカーのレール等のコンクリート構築
物に用いる場合、特に非磁性、非導電、非発錆であるた
め有効であす、さらに非発錆の点からは海岸建築物、構
築物、海洋土木工事用途にも利用できる。一方軽量コン
クリート等の強度の低い透水性の高いものに対する配筋
材として利用することもできる。さらに鉄筋との併用も
可能である０ 以下実施例で本発明を説明する。

実施例１，２ 重合度１７００、ケン化度９９．９モル優のＰＶＡ水溶
液から乾式紡糸することにより表−１に示すＰＶＡ繊維
（フィラメントＡと称す）を得た。

またｐ−ヒドロキシ安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナ
フトエ酸との共重合体からなる溶融液晶ポリマーを用い
、溶融紡糸して紡糸原糸２５００ｄｒモノフイラメント
を得た。更に２９０℃で２４時間空気中で熱処理を行い
表−１に示す芳香族ポリエステル繊維（フィラメントＢ
と称す）を得た。

表− １ 上記のフイラメン）Ａ、Ｂを用い表−２に示すような構
成で下撚り、上撚りをかけ、交点間距離１２ｃｎ角の無
結節網を編立てた。用いた総デニール及び得られたフー
ドの直径、及びコードの引張り強力、強度、ヤング率を
表−２に示した。更に得られた各繊維による無結節網を
エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社エビコー）　８２
８　’）　ト硬化促進剤を添加した３０センチボイズの
粘度の樹脂液を入れた槽に含浸し、マングルにて絞り、
ピンチ−ターにて耳部を把持しながら１５０℃５分間熱
風中で熱硬化させ格子状物を得た。樹脂付着ｉは表−３
に示した。筐た得られたコード直径、コードの引張り強
力、強度、ヤング率を表−３に示した。

実施例１，２で得た格子状物の１ｄ当りの平均型ｉｔは
各々２４（１’、２８０ｆと大変軽いものであった。そ
のため運搬も容易で、鋸りやペンチで格子状物を容易に
切断でき取扱いが大変良好であった。

比較のために直径４．４　ｗａｘの針金で１２ｃｒｎ角
の格子状物をつくったが、その平均重量は１７００　ｆ
／ｄとなり、実施例１，２に比べ約６倍と重いものであ
り、金切り鋸りで切断せねばならず、取り扱いは悪いも
のであった。

実施例３〜６　比較例１〜２ セメントマトリックスに補強筋として実施例１〜２の格
子状物、比較例１〜２として補強筋を用いないもの（プ
レーン）の補強効果を調べた。セメントマトリックスと
してはセメントモルタル及び軽量セメントモルタルを用
いた。配筋方法は曲げ強度の測定の際、引張り側にくる
表面から厚さ１の間かくで２枚の実施例１，２の格子状
物を配置した。配筋率は表−４に示した。セメントモル
タル配合は早強セメント（アサノ早強セメント）１００
重量部（以下全て重量部）、珪砂（硯珪砂６．５号）３
００部、砂利（岡山旭川５簡粒径以下）１５０部を計量
し、オムニミキサーにてドライミックス１分間実施后、
水５２部、減水剤（化工マイティ１５０）２．５部添加
し、２分間混合してモルタルを得た。軽量セメントモル
タルの配合は、早強セメント（アサノ早強セメント）１
００部、微粉パーライト（宇部１型）１０部、膨脹材（
を気化学工業社デンカＣ３Ａ◆２０）を加え、オムニミ
キサーにて１分間ドライミックスし、起泡剤（ハマノ工
業社製フォーξツクスＣ２）３部、減水剤１部を加え、
オムニミキサーにて２分間混合しモルタルを得た。

成型は厚さ１０部Ｍ、長さ４０Ｃｒｎ１　巾４０ｃｒｎ
の型枠を用いた。配筋しないものはその１＼同一型枠を
用いた。該るモルタルミルクを型枠へ流し込み成型を行
い一夜放置硬化後脱型して、セメントモルタル配合のも
のは４週間水中養生を行い、軽量セメントモルタル配合
のものはその１＼ＲＨ６０％室温２５℃の室温中に４週
間放置養生した。

測定は島津製万能試験機にて曲げ強度を測定した。スパ
ン長３０のとし、中央載荷方式により最大被荷重と、そ
のたわみを測定した。曲げ強度はし、Ｐは荷重、Ｌはス
パン長、ｂは部材の巾、ｔは部材の厚さ）より求めた。

それを表−４に示す。

Ｌ％下余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直径が３〜１０ｍｍのコードからなり交点間距離が２０
   〜２００ｍｍである無結節網および該コードに含浸され
   硬化されたバインダー樹脂からなる格子状補強材であつ
   て、該コードが引張り強度が７ｇ／デニール以上、ヤン
   グ率が１５０ｇ／デニール以上で単繊維デニールが１０
   ０〜３０００デニールの合成繊維フィラメントから構成
   されている水硬性物質用の格子状補強材。