JPH0740538Y2 - セメント系成形体補強用繊維束 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は，セメントモルタルやコンクリート等のセメン
ト系成形体補強用繊維束に関するものである。

（従来の技術） セメントを結合剤とする成形体は，その成形性が良好で
あり，また，耐圧縮性，耐久性，耐火性等の物性が良好
で，かつ，材料も安価であるため，広範囲にわたって多
量に利用されている。そして，このようなセメント材料
は脆性の高い材料であるため，通常，鉄筋で補強した
り，あるいは板厚を厚くすることにより安全率を高めて
使用されている。

近年では，鋼繊維をセメント材料に混合して，脆性を改
良したり，あるいは板厚を小さくする試みがなされてい
る。

しかしながら，鉄筋や鋼繊維をセメント材料の補強材と
して使用すると，我が国では海砂の使用が多いため，塩
分により錆やクラックが発生しやすいという問題が生じ
る。

このため，錆発生の心配がない補強材料として，耐アル
カリガラス繊維や有機合成繊維を使用することが試みら
れているが，耐アルカリガラス繊維は，セメントのアル
カリに対する耐アルカリ性がまだ不充分であり，耐久性
に問題を残している。

最近，ポリビニルアルコール系合成繊維やアラミド系合
成繊維は，高強力で高初期弾性率の繊維が得られるた
め，セメント材料の補強材として注目されてきた。特に
ポリビニルアルコール系合成繊維は，親水性に優れ，セ
メントとの親和性が良好のため，セメント補強材として
利用価値の高い繊維といえる。

しかしながら，これら従来の高強力・高初期弾性率の繊
維は，通常その直径が数μｍ〜10数μｍと非常に細いた
め，セメントモルタルやコンクリート中に多量かつ均一
に，しかもセメントモルタルあるいはコンクリートの流
動性を失わないように混合することが極めて困難であ
り，そのため，補強効果を十分に発揮させることができ
ない。

すなわち，一般に，セメントモルタルやコンクリート
は，骨材として砂や砕石を用いるが，補強繊維を単繊維
状に分散させると，繊維の添加量が増大するにしたがっ
て，繊維のセメントモルタルあるいはコンクリート中で
の流動性が直線的に低下し，繊維の初期形態や添加方法
によっては毛玉状となり，均一に分散させることができ
ないのである。

（考案が解決しようとする課題） セメントモルタルやコンクリート等のセメント系成形体
を補強するために，高強力・高初期弾性率の単繊維の複
数本を平行に引き揃え，集束剤で集束した後，適当な長
さに切断して得られる繊維束を，単繊維化させずにセメ
ントモルタルやコンクリート中に混合すれば，流動性の
低下が押えられ，また，繊維束としてセメントとの接着
性がよいものを用いれば，補強効果が十分発揮されると
考えられる。

しかしながら，単繊維を実質的に平行に引き揃え，単に
集束剤で集束して得た繊維束は，適当な長さに切断する
時点で一部が単繊維化したり，あるいは単繊維化しない
までも，セメントモルタルやコンクリートの混練時に強
い剪断力を受けて単繊維化するという問題がある。

この問題を解決する手段として，例えば平行に引き揃え
た単繊維に集束剤を数10％と多量に付着させ，単繊維化
を防止する方法がある。この方法は，若干の効果はある
ものの，平行化された単繊維が，繊維束の端から徐々に
外れてしまう，あるいは集束剤を多量に付着させるため
に，繊維束の横断面が円形化して表面積が小さくなり，
しかも，集束剤層が厚くなって，補強繊維が集束剤によ
り完全に包囲され，補強繊維がマトリックス（セメント
モルタルやコンクリート）と直接接触し難くなるため，
補強効果が十分発揮されない。

一方，補強繊維に撚りを掛け，集束剤で集束する方法も
ある。この方法では，撚りを掛けるので撚り伸びが発生
し，繊維束自身の物性が低下するという問題がある。ま
た，繊維束の横断面形状が円形となる，撚りを掛けるの
でコストが高くなる等の欠点がある。

本考案は上記の課題を解決し，セメントモルタルやコン
クリート等の補強材として好適に使用することができる
セメント系成形体補強用繊維束を提供することを技術的
な課題とするものである。

（課題を解決するための手段） すなわち，本考案は，長さ10〜50mmの単繊維が複数本長
手方向に引き揃えられた高強力・高弾性率の繊維束であ
って，横断面が扁平状を呈し，かつ繊維束を構成する単
繊維の交絡と集束剤とで固定された固着点を少なくとも
１個所に有していることを特徴とするセメント系成形体
補強用繊維束を要旨とするものである。

以下，本考案を詳細に説明する。

本考案のセメント系成形体補強用繊維束は，長さ10〜50
mmの単繊維が複数本長手方向に引き揃えられた高強力・
高弾性率の繊維束であり，単繊維は繊維束の長手方向に
少なくとも１個の固着点を有し，第１図で示したように
固着点１が若干くびれた形状を呈している。

この固着点は，繊維束を構成する単繊維の交絡と集束剤
とで固定されており，例えば手で単繊維状に引き離そう
としても，単繊維が引き離されず，切断する程度に強固
に固着している。

セメント系成形体に補強効果を付与するためには，繊維
束の長さを10〜50mmとする必要があり，この長さが10mm
未満になると，補強効果が乏しくなり，一方,50mmを越
えると，セメントと混合する際に繊維束同士が絡まって
セメントの流動性が低下するので好ましくない。また，
固着点は,15mmより短い間隔で存在することが好まし
い。

繊維束の素材としては，高強力・高弾性率の繊維であれ
ば，いずれでもよいが，単糸強度が10g/D以上，かつ初
期弾性率が2500kg/mm²以上のポリビニルアルコール系合
成繊維や，単糸強度が15g/D以上，かつ初期弾性率が400
0kg/mm²以上のアラミド系合成繊維が好ましい。

また，繊維束の繊度としては500〜3000デニール，繊維
束を構成する単繊維の繊度としては,0.5〜20デニールの
ものが好ましい。

本考案の繊維束は，単繊維の交絡と集束剤とで固定され
た固着点を長手方向に少なくとも１個有しているので，
繊維束を構成する単繊維間の結合が強固であり，このた
め，従来最大の問題点であったセメントモルタルやコン
クリート等の中で混合攪拌したとき，繊維束が単繊維化
したり，毛玉化することが防止され，したがって，セメ
ントモルタル等の流動性の低下が少ないものである。

また，本考案の繊維束は横断面が扁平状であるため，見
掛のアスペクト比が大きく，このため，セメントモルタ
ル等の中で混合攪拌する際に，短時間で均一に分散させ
ることができる。さらに，繊維束の表面積も大きいの
で，マトリックスとの接触面積が大きく，セメントモル
タル等の補強効果が大きいものである。

次に，本考案のセメント系成形体補強用繊維束の製法例
を説明する。

まず，単繊維繊度が0.5〜20デニール，総デニールが500
〜3000デニールのマルチフィラメントにインターレース
処理を施して交絡数を30以上（交絡数＝糸条100cm当た
りの交絡点数）とし，次いで集束剤浴に浸漬し，付着量
を調整して乾燥又はキュアー処理をした後，長さ10〜50
mmに切断することによって得ることができる。

上記した製法では，インターレース処理で交絡点を形成
し，次いで，単繊維を集束剤で更に強固に固着して固着
点を形成するので，交絡点では集束剤が内部まで浸透し
にくく，このため集束剤量を少なくすることができる。
また，集束剤の付着量としては,1〜15重量％が好まし
い。

集束剤としては，尿素系，メラミン系，グリオキザール
系，トリアジン系，ポリアミド系，ポリアクリルアミド
系等の熱硬化性樹脂，アクリル系，エチレン−酢ビ系，
エポキシ系，ウレタン系等のエマルジョン樹脂，熱処理
によって水に溶解し難くなるポリビニルアルコール等の
水溶性樹脂等が利用できるが，耐アルカリ性，耐水性の
あるものがより良好であり，これ等の混合使用も可能で
ある。集束剤の選択に当たって特に重要な点は，付着量
が少なくても集束効果が高く，処理後又は水の存在下で
繊維束同士が粘着しないものを選択することである。

（実施例） 次に，本考案を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 1200d/500fのポリビニルアルコール系合成繊維ビニロン
（タイプHM₁：ユニチカ（株）製）にインターレース加
工を施して交絡数80の交絡糸とした。集束剤として，尿
素ホルマリン樹脂とポリビニルアルコール（重合度170
0,ケン化度99.8％）を重量比1:1の割合で混合した100g/
lの水溶液を用い，上記の交絡糸に集束剤を付着させ，
次いで，乾燥，キュアー処理を施して集束剤の付着量が
7.5％の糸条とした後，長さ24mmに切断して本考案の繊
維束を得た。

得られた繊維束は横断面が扁平であり，平均1.8個の固
着点を有していた。また，この繊維束を手で単繊維状に
引き離そうとしても，固着点で強固に固着されているの
で離れないものであった。

この繊維束を混合してセメントモルタルを調製し，ミキ
サーでの混練時間による経時的なフロー値の変化を試験
した。

なお，セメントモルタルの配合は，重量比でセメント＝
1,ケイ砂５号＝1,水＝0.35,繊維束＝0.035（ただし，材
料の比重は，セメント＝3.15,ケイ砂５号＝2.6,水＝1,
繊維束＝1.3である。）とし，タライ式モルタルミキサ
ーで実験した。また，フロー値は,JIS R-5201に準じて
測定した。

混練時間とフロー値の変化を第１表に示す。

第１表において，比較例１は，インターレース加工を施
さない以外は実施例１と同様にして得られた繊維束を用
いた場合である。

また，比較例２は，実施例１で使用されるインターレー
ス加工前の繊維に加撚した後，集束剤を7.5％付与した
繊維束を用いた場合である。

対照例１は，繊維束を添加していないセメントモルタル
のみの場合であり，配合は重量比でセメント＝1,ケイ砂
５号＝1,水＝0.35である。

実施例２ 1800d/750fのポリビニルアルコール系合成繊維ビニロン
（タイプHM₁：ユニチカ（株）製）にインターレース加
工を施して交絡数71の交絡糸とした。集束剤として，尿
素ホルマリン樹脂を用い，上記の交絡糸に集束処理を施
して集束剤付着量6.5％の糸条とした後，長さ24mmに切
断して本考案の繊維束を得た。

得られた繊維束は横断面が扁平であり，平均1.6個の固
着点を有していた。

この繊維束を混合してコンクリートを調製し，混練時間
とスランプ値の変化を測定した。

コンクリートの配合比を第２表に，混練時間とスランプ
値の変化を第３表に示す。

なお，ミキサーは可傾式コンクリートミキサーを使用し
た。スランプ値は,JIS A-1101に準じて測定した。

第３表において，比較例３は，インターレース加工での
交絡数が23であり，固着点の数が平均0.5個である以外
は，実施例２と同様にして得られた繊維束を用いた場合
である。

また，対照例２は，繊維束を配合しない以外は第２表の
割合で配合したコンクリートの場合である。

実施例3.4 1500d/1000fのアラミド繊維；ケブラー〈49〉（デュポ
ン社製）を使用し，実施例２の条件でインターレース加
工及び集束加工した後,24mmに切断して，固着点が平均
1.6個である本考案の繊維束を得た。

この繊維束と実施例１の繊維束を，第４表のセメントモ
ルタル配合比にてタライ式モルタルミキサーで混練し，
厚さ10mmの型枠に打設した。次いで,48時間後脱型し,20
℃水中で12時間養生した。

さらに，水中から取り揚げ，ポリ塩化ビニルフィルムで
包装して20℃室内で14日間養生した。

混練後のフロー値と，得られた成形体の曲げ物性及び衝
撃強度を第５表に示す。なお，曲げ強度は,50×250×10
の供試体を中央集中載荷の終局強度で示し，衝撃強度は
シャルピー衝撃強度で示した。

第５表において，比較例４は，比較例２の繊維束を使用
した場合である。

また，対照例３は，繊維束を添加していないセメントモ
ルタル配合のみの場合であり，その配合は，第４表から
繊維束を除いたものである。

（考案の効果） 本考案のセメント系成形体補強用繊維束を用いてセメン
トモルタルやコンクリート等のセメント系成形体を補強
すれば，繊維束でセメント系成形体を補強する際の最大
の問題点であった，セメントモルタルやコンクリート中
で混合攪拌するとき，繊維束が単繊維化や毛玉化して流
動性が低下することが少なく，このため，セメントモル
タル等の調製の作業性を向上させることができる。

また，セメントモルタル等の中で混合攪拌する際に，短
時間で均一に分散させることが可能であり，さらに，セ
メント系成形体の補強効果も大きいものである。

本考案のセメント系成形体補強用繊維束は，土木用途，
建築用途のセメント系成形体の製造に巾広く利用するこ
とができ，また，セメント成形体の形状としては，平
板，柱状，円形，中空形等複雑な形状への対応ができる
ので，プレミックス成形法，吹付方法等広範囲の成形法
で利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は，本考案のセメント系成形体補
強用繊維束の一実施態様を示す側面図及び断面図，第２
図（ａ），（ｂ）は，従来のセメント系成形体補強用繊
維束を示す側面図及び断面図である。 1:固着点

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】長さ10〜50mmの単繊維が複数本長手方向に
   引き揃えられた高強力・高弾性率の繊維束であって，横
   断面が扁平状を呈し，かつ繊維束を構成する単繊維の交
   絡と集束剤とで固定された固着点を少なくとも１個所に
   有していることを特徴とするセメント系成形体補強用繊
   維束。