JPH0415189B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、繊維強化合成樹脂（以下「FRP」
という。）製引張り材によつて通常の引張り応力
を分担する繊維補強コンクリート体、更には、該
引張り材によつてプレストレスが導入された繊維
補強プレストレストコンクリート体に関する。 ここで、FRP製引張り材とは直径数ミクロン
の単繊維を複数本引きそろえて集束した繊維ロー
ビングに熱硬化性合成樹脂を含浸付着させ、これ
を成形ダイスを通して引抜き、加熱硬化させたロ
ツド状のものあるいは線状のものをいう。 ［従来の技術］ 従来、コンクリート体に対する補強材としては
コンクリート中の高アルカリ環境が防蝕効果を与
えることから、耐久性を備えかつ経済的な鉄筋あ
るいはPC鋼材が使用されている。 しかしながら、近年においては骨材事情から細
骨材としての海砂の使用が余儀なくなれており、
特に海砂中に含まれる塩分による被害が顕在化し
ている。 すなわち、コンクリート体中に含まれる塩分量
がある一定値以上に達すると、一般にコンクリー
トの高アルカリ環境による防蝕効果が失われ、補
強鋼材（鉄筋あるいはPC鋼材）に腐蝕（すなわ
ち錆）が生じたり、該腐蝕に起因する鋼材の膨張
によりコンクリート体のひび割れが生じたり、ひ
いては鋼材が腐蝕破断にまで発展するという被害
に至るものである。 また、上述した問題とは別に、磁気浮上あるい
は磁気推進などによつて走行する車両の走行路
（ガイドウエイ）や磁気発生コイル等の埋込み部
のコンクリート体には磁気誘導による電力損失の
観点から補強材としての鋼材の使用が問題とされ
ている。 上述した従来技術の問題点を解決する手段とし
ては、例えば補強材として耐蝕性を有しかつ非
磁性、不導体を呈するFRPロツドを使用するこ
と、上記と同様の性質を備えた繊維を補強材
として分散混和した繊維補強コンクリートにてコ
ンクリート体を造形すること、などが挙げられ
る。 しかしながら、上記の手段においては、
FRPロツドはその外表面が平滑で、かつ合成樹
脂とコンクリートとの付着性が鋼とコンクリート
との付着性よりも劣るため、該FRPロツドをそ
のまま補強材として使用することはできず、該
FRPロツドにコンクリートとの付着性を増大さ
せる別途手段を必要とすること、また、コンクリ
ートとの付着性を増大させたFRPロツドを用い
てコンクリート体にプレストレスを導入する場合
においても、コンクリート体に作用する曲げせん
断力、ねじりせん断力などによつて生ずる比較的
小さい引張応力に対する防御策としてスターラツ
プ筋、折曲げ鉄筋などを、更に施工時のコンクリ
ート体のひび割れなどに対する防御策として用心
鉄筋などを併用するのが通例で、この手段は錆、
磁性などの点で前述した問題点の解決とはならな
い。 また、上記の手段においては、繊維補強コン
クリートにて造形されたコンクリート体は通常の
コンクリート体（繊維を含まない）と比較する
と、構造部材として引張強度、曲げ強度、じん
性、ひび割れ抵抗性、衝撃抵抗性などの性質が改
善されるが、そのまま構造部材として使用するに
は荷重作用が小さい用途のもの、例えば主として
風荷重を受けるカーテンウオールなどを除いては
強度面に問題があり、強度を補うべくやはり鉄筋
などの補強材を併用しているのが実情で、この手
段もまたと同様に前述した問題点の解決となら
ない。 ［本発明の技術的課題］ 本発明は前述した従来技術の問題点を鑑み、海
洋環境、腐蝕環境、更には磁気浮上車両の走行路
への適用を可能とする新規かつ有用なコンクリー
ト体を得ることを目的（技術的課題）とするもの
である。 そこで、本発明は上記目的を達成するため、本
発明者等が先に特願昭59−58389号（以下「先行
技術」という。）において提案したプレテンショ
ン方式に使用されるFRP製引張り材に着目した。 この先行技術は、FRP製ロツドの外表面に合
成樹脂接着層を介して無機質粉粒体が一体に被着
形成されたFRP製引張り材で、該引張り材の外
表面は該無機質粉粒体の微細な凹凸面を備え、し
かも該凹凸面は無機質粉粒体の地がそのまま表面
に露出しているので、コンクリートとの付着及
び機械的噛みつきが良好に行われ、可及的にコン
クリート体の端部にまで大きなプレストレスを導
入することができる、主として曲げモーメント
が作用するプレストレストコンクリート体に発生
するひび割れに対しても、該引張り材とコンクリ
ート体との付着が強固であるため、荷重の増加に
伴うコンクリート体のひび割れ幅の増大、ひび割
れ長さの成長を抑制することができる、という効
果を奏するものである。 本発明者等は上記先行技術のFRP製引張り材
が有する、コンクリートとの強固な付着性、コン
クリート体のひび割れ幅の増大及びひび割れ長さ
の成長の抑制作用に着目し、これを繊維補強コン
クリート体の引張り材更にはPC用緊張材として
適用したところ、従来のFRP製引張り材を使用
したコンクリート体において必要とされていたス
ターラツプ筋、折曲げ鉄筋、用心鉄筋等の補強鋼
材を使用することなく、これら補強鋼材を使用し
たコンクリート体と同等もしくはそれ以上の強度
の高いコンクリート体が得られることを見い出
し、本発明に到達したものである。 ここに、コンクリート中に分散混和される高強
度繊維は長繊維及び短繊維を含む。 ［本発明の技術的手段］ すなわち、本発明の繊維補強コンクリート体
（第１番目の発明）は、ガラス繊維等の高強度繊
維を合成樹脂によつて集束硬化し、その外表面に
無機質粉粒体からなるコンクリートとの係合付着
部が一体的に形成された繊維強化合成樹脂製引張
り材をコンクリート中に配置し、かつ、高強度繊
維をコンクリート中に分散混和してなる、構成
（技術的手段）を採る。 また、他の本発明の繊維補強プレストレストコ
ンクリート体（第２番目の発明）は、コンクリー
ト中に、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維
等の無機繊維、ポリプロピレン繊維、芳香族ポリ
アミド繊維等の有機繊維あるいは非磁性・耐腐食
性金属繊維から一種又は二種以上選択された短繊
維が分散混和されるとともに、外表面に無機質粉
粒体からなるコンクリートとの係合付着部が一体
的に形成された繊維強化合成樹脂製引張り材によ
つて前記コンクリートにプレストレスが導入され
てなる、構成を採る。 本両発明において、無機繊維、有機繊維あるい
は金属繊維の短繊維はモノフイラメントあるいは
該モノフイラメントを複数本集束して形成された
繊維ストランドを10〜40mmの長さに切断したもの
（チヨツプドストランド）が使用される。 非磁性・耐蝕性の金属短繊維は金属塊より切削
したもの（ステンレス鋼など）、溶融状態の金属
からすくい取つて形成したもの（マンガンなど）
等が使用される。 そして、短繊維はプレミツクス法あるいはダイ
レクトスプレー法によりコンクリートに対し、
0.5〜6vol％の割合で混入される。 本発明に用いられるFRP製引張り材を構成す
るFRP用の補強繊維としては、ガラス繊維、炭
素繊維、セラミツク繊維、芳香族ポリアミド繊維
などの長繊維が使用され、FRP用の合成樹脂と
しては、エキポシ樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ジアリルフタレート樹脂などの熱硬化性合成
樹脂が使用される。 また、FRP製引張り材の外表面に形成された
係合付着部は該FRP製引張り材の外表面に合成
樹脂接着層を介して一体に被着形成された無機質
粉粒体から形成されている。 ここで、合成樹脂接着層としては上記FRPを
形成する合成樹脂と同様、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂が使
用され、特にFRPを形成する合成樹脂と同種の
樹脂であることが好ましい。 そして、該FRP製引張り材の外表面に上記合
成樹脂接着層を介して一体に被着される無機質粉
粒体としては、炭化珪素（SiC）、酸化アルミニ
ウム（Al₂O₃）、二酸化珪素（SiO₂）、ガラス、ス
テンレス鋼から、コンクリート体の使用目的に応
じて適宜選択される。例えば、高磁界下、海洋環
境腐蝕環境において使用されるコンクリート体に
おいては、炭化珪素、酸化アルミニウム、二酸化
珪素、ガラスの粉粒体がそれぞれ選択され、また
コンクリート体の用途が海洋環境、腐蝕環境に対
しての場合には、上記粉粒体に加えてステンレス
鋼の粉粒体がそれぞれ選択されて使用される。 これら無機質粉粒体は概ね100〜1000μｍの粒
度を有するもので、該粉粒体はその一部が前記接
着層に埋設固定され、一部が表面に露出して被着
される。 ［効果］ 本発明の繊維補強コンクリート体は叙上の構成
よりなるので、以下の特有の効果を有する。 本発明によれば、従来のコンクリート体に使
用されている鉄筋による補強、すなわちスター
ラツプ筋、折曲げ鉄筋、用心鉄筋等をコンクリ
ート中に無機繊維あるいは有機繊維から選択し
た短繊維を適当量分散混和することによつて代
替えすることができるため、鉄筋加工、配筋等
の作業が不要となるばかりでなく繊維混入コン
クリートの打込み、締固め等が容易となる。 本発明によれば、高い弾性率をもつ鉄筋を一
切使用しないため、鉄筋によるコンクリートの
拘束によつて発生していたコンクリート体のひ
び割れを避けることができる。 本発明の繊維補強コンクリート体は腐蝕の心
配がないため、従来のコンクリート体で必要と
されているかぶりを必要とせず、コンクリート
体自体を軽量化することができる。 特に第２番目の発明によれば、繊維強化合成
樹脂製引張り材すなわち緊張材の特性が最も効
果的に発揮され、大きなプレストレス力を導入
することができるので、短繊維の強度と相まつ
て、部材強度の大きいコンクリート体を得るこ
とができる。 ［実施例］ 以下、本発明を実施例によつて具体的に説明す
る。 実施例 不飽和ポリエステル樹脂を含浸付着したガラス
ロービングを成形ダイスを通して引き抜き、加熱
硬化させて、直径７mmのFRPロツドを得た。 得られたFRPロツドの外周面に不飽和ポリエ
ステル樹脂（常温硬化型）を薄く塗布して合成樹
脂接着層を形成したのち、該接着層に平均粒径
1000μｍの炭化珪素（SiC）を一様に被着し、該
接着層の樹脂を硬化させて、外周面に炭化珪素を
一体に被着（係合付着部）したFRP製引張り材
を製作した。 次いで、予め製作した型枠（内面寸法：幅10
cm、高さ15cm、長さ120cm）内に上記FRP製引張
り材の１本を該型枠の中央下面より上方５cmの位
置に長手方向に配置した。 この状態で該型枠内に、セメント（早強セメン
トを使用）、粗骨材（最大粒径10mm）、細骨材、水
を所定の条件（単位セメント量450Kg、水セメン
ト比（ｗ／ｃ）40％）で練り上げるとともに、補
強繊維として直径0.5mm、長さ38mmの耐蝕鋼繊維
を1vol％分散混和した鋼繊維補強コンクリートを
打ち込んだ。 しかる後、コンクリート体の圧縮強度が250
Kg／cm²以上に達するまで養生を行つた。 これを試料Ａとした。 比較例 上記実施例と同様のFRP製引張り材を製作す
るとともに、該FRP製引張り材を実施例と同様
（スタータツプがない。）にして型枠内に配した。 この状態で該型枠内に実施例と同様のセメント
配合よりなる繊維補強のないコンクリートを打ち
込み、所定の強度になるまで養生した。 これを試料Ｂとした。 比較例 上記実施例と同様のFRP製引張り材を製作し、
該FRP製引張り材を実施例と同様にして型枠内
に配するとともに、該型枠内に径６mmのスターラ
ツプを7.5cmの間隔で全長にわたつて配した。 この状態で実施例と同様のセメント配合よりな
る繊維補強のないコンクリートを打ち込み、所定
の強度になるまで養生した。 これを試料Ｃとした。 ［試験方法］ 上記試料Ａ、Ｂ、Ｃを支間70cmの支点上に載置
し、２点載荷（距離20cm）により破壊試験を実施
し、破壊に至るまでのコンクリート体の状態を観
察した。 その結果は次表のとおりである。

【表】 この試験結果より、せん断補強のない試料Ｂは
せん断破壊を起し、試料Ａは繊維補強の、また試
料Ｃはスターラツプの効果によりせん断補強が行
われた結果曲げによる破壊となり、破壊荷重がい
ずれも試料Ｂに比べて有意の差において増加した
ことが判定される。 従つて、試料Ａすなわち本発明（第１番目の発
明）のコンクリート体は試料Ｃすなわちスターラ
ツプを有するコンクリート体と同等（もしくはそ
れ以上）の強度を発揮し得ることが証される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス繊維等の高強度繊維を合成樹脂によつ
   て集束硬化し、その外表面に無機質粉粒体からな
   るコンクリートとの係合付着部が一体的に形成さ
   れた繊維強化合成樹脂製引張り材をコンクリート
   中に配置し、かつ、高強度繊維をコンクリート中
   に分散混和してなる、 ことを特徴とする繊維補強コンクリート体の構
   造。 ２ 係合付着部を形成する無機質粉粒体は、平均
   100〜1000μｍの粒径を有する炭化珪素、酸化ア
   ルミニウム、二酸化珪素、ガラス、ステンレス鋼
   から選択される特許請求の範囲第１項に記載の繊
   維補強コンクリート体の構造。 ３ コンクリート中に、ガラス繊維、炭素繊維、
   アスベスト繊維等の無機繊維、ポリプロピレン繊
   維、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維あるいは
   非磁性・耐腐食性金属繊維から一種又は二種以上
   選択された短繊維が分散混和されるとともに、 外表面に無機質粉粒体からなるコンクリートと
   の係合付着部が一体的に形成された繊維強化合成
   樹脂製引張り材によつて前記コンクリートにプレ
   ストレスが導入されてなる、 ことを特徴とする繊維補強プレストレストコンク
   リート体の構造。