JPH08218552A

JPH08218552A - 補強用枠体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08218552A
Application number: JP2182395A
Authority: JP
Inventors: Toyokazu Mizuguchi; 豊和水口; Tetsuyuki Kyono; 哲幸京野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-02-09
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】セメントモルタルやコンクリートの補強材とし
て用いるＦＲＰ製枠体とそれを製造する方法を提供す
る。【構成】緯方向に互いに並行するように配列した炭素繊
維糸３を経方向に延びる２本の補強繊維糸２a 、２b で
もじり織組織し、それら補強繊維糸２a 、２b 、３を熱
可塑性樹脂で固めて格子状体１を作り、その格子状体を
補強繊維糸２a 、２b と補強繊維糸３との非交錯部で折
り曲げ加工して筒状の補強用枠体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、セメントモルタルや
コンクリート等の無機質材料の補強材として好適な補強
用枠体とそれを製造する方法に関する。このような枠体
で補強されたセメントモルタルやコンクリートは、ビル
の内壁材や外壁材、カーテンウォール等の建材として有
用である。

【０００２】

【従来の技術】セメントモルタルやコンクリート等の無
機質材料の補強には、従来、鉄筋が最も一般的に使われ
ているが、鉄筋は重くで施工に難があり、また、錆びる
ので、近年、軽くて扱いやすく、また、錆びる心配のな
い、ガラス繊維やポリアラミド繊維等からなる補強繊維
糸と樹脂との複合体、いわゆるＦＲＰからなるものが検
討されるようになり、一部では既に採用されるに至って
いる。

【０００３】そのようなＦＲＰ製のものには、棒状のも
の、格子状（メッシュ状）のもの等、いろいろな形態の
ものがあるが、棒状のものは、施工現場で、所望の形
状、たとえば枠体を形成するように組み立てる必要があ
るため、格子状のものをあらかじめ所望の枠体形状に加
工して施工現場に送り込むことが多くなってきている。
さて、上述したような補強用の枠体は、たとえば実開平
４−１１８２３号公報に記載されている。この枠体は、
互いに交差しながら格子を形成するように経方向および
緯方向に配列した補強繊維糸（マルチフィラメント糸）
を熱可塑性樹脂で固め、それを、所望の枠体形状、たと
えば角筒形に折り曲げ加工してなる。そのような枠体
は、たとえばコンクリート中に埋設、複合し、コンクリ
ート柱等とする。ところが、この従来の枠体は、折り曲
げ加工を施す部位に何らの注意も払わないため、折り曲
げ線上に経方向および緯方向の補強繊維糸の交差部（接
合部）がくることがあり、その場合、反りを発生した
り、補強繊維糸同士の接合面が剥離したりして補強効果
が低下するという問題がある。

【０００４】すなわち、折り曲げ加工は熱可塑性樹脂の
軟化点付近の温度で行うが、経方向および緯方向の補強
繊維糸の交差部で、たとえば緯方向の補強繊維糸を折り
曲げ加工すると、経方向の補強繊維糸が折り曲げの内側
にある場合にはその経方向の補強繊維糸にねじり力が作
用し、その反力で、折り曲げられた緯方向の補強繊維糸
にそれを元にもどそうとする力が働いて反りを発生す
る。反りができると、コンクリート等と複合したときに
そのコンクリート等の被り量にむらができるようになる
ので、補強効果が低下する。また、折り曲げの外側に経
方向の補強繊維糸がある場合には、接合面にひび割れが
できたり、経方向の補強繊維糸が剥離したりする。これ
も、当然、補強効果を低下させる原因になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来の枠体の上述した問題点を解決し、反りや、接合部に
おける剥離等がほとんどなく、補強効果に優れた補強用
枠体を提供するにある。また、この発明の他の目的は、
そのような補強用枠体を簡単に製造する方法を提供する
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、互いに交差しながら格子を形成するよ
うに経方向および緯方向に配列された補強繊維糸が樹脂
で固められ、かつ、経方向および緯方向の補強繊維糸の
非交差部において折り曲げ加工されている補強用枠体を
提供する。緯方向の補強繊維糸は、経方向の補強繊維糸
に沿い、かつ、緯方向の補強繊維糸に絡みながら延びる
補助糸によって経方向の補強繊維糸と一体化されている
のが好ましい。

【０００７】また、この発明は、互いに交錯しながら格
子を形成するように経方向および緯方向に配列された補
強繊維糸が樹脂で固められ、かつ、経方向および緯方向
の補強繊維糸の非交錯部において折り曲げ加工されてい
る補強用枠体を提供する。この場合、緯方向の補強繊維
糸に対して経方向の補強繊維糸がもじり織組織されてい
るのが好ましい。

【０００８】上記において、格子の目の大きさは５〜１
５０mmの範囲にあるのが好ましい。また、内側および／
または外側に、好ましくは補強繊維糸と熱可塑性樹脂ま
たは熱硬化性樹脂との複合体（ＦＲＰ）からなる補助筋
が接合されているのも好ましい。そして、これらの補強
用枠体は、セメントモルタルやコンクリート中に埋設、
複合され、セメントモルタル構造体やコンクリート構造
体が構成される。

【０００９】さらに、この発明は、補強繊維糸を互いに
交差させながら格子を形成するように経方向および緯方
向に配列し、補強繊維糸に熱可塑性樹脂を含浸または被
覆し、熱可塑性樹脂を固化させた後、経方向および緯方
向の補強繊維糸の非交差部において加熱下に折り曲げ加
工するか、補強繊維糸を互いに交錯させながら格子を形
成するように経方向および緯方向に配列し、補強繊維糸
に熱可塑性樹脂を含浸または被覆し、熱可塑性樹脂を固
化させた後、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交錯
部において加熱下に折り曲げ加工する、補強用枠体の製
造方法を提供する。熱可塑性樹脂に代えて熱硬化性樹脂
を用いることもできる。この場合は、補強繊維糸を互い
に交差させながら格子を形成するように経方向および緯
方向に配列し、補強繊維糸に熱硬化性樹脂を含浸または
被覆してプリプレグとした後、経方向および緯方向の補
強繊維糸の非交差部において折り曲げ加工し、その折り
曲げ状態のまま熱硬化性樹脂を硬化させるか、補強繊維
糸を互いに交錯させながら格子を形成するように経方向
および緯方向に配列し、補強繊維糸に熱硬化性樹脂を含
浸または被覆してプリプレグとした後、経方向および緯
方向の補強繊維糸の非交錯部において折り曲げ加工し、
その折り曲げ状態のまま熱硬化性樹脂を硬化させる。

【００１０】この発明をさらに詳細に説明するに、この
発明で用いる補強繊維糸は、ポリアラミド繊維、炭素繊
維、ガラス繊維、ビニロン繊維等の高強度、高弾性率補
強繊維のマルチフィラメント糸からなっている。なかで
も、より低比重で軽量な枠体を形成することができ、耐
薬品性や耐蝕性にも優れている炭素繊維が好ましい。炭
素繊維糸としては、単糸径が３〜３０μｍ、単糸数が
１，０００〜１，０００，０００本程度のものを用い
る。あまり細いと補強効果が低くなり、あまり太いと高
価な炭素繊維の使用量が多くなってコストが高くなって
しまうからである。また、樹脂としては、ナイロン樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹
脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、塩化ビニル樹
脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹
脂、アクリルニトリル・スチレン樹脂、ポリメチル・メ
タクリレート樹脂等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール
樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性
樹脂を用いると、熱可塑性樹脂は固化後でも加熱すれば
軟化するので、折り曲げ加工を容易に行うことができる
ようになる。また、補助筋が補強繊維糸と熱可塑性樹脂
との複合体からなるものであるとき、その補助筋の接合
を熱融着によって簡単に行うことができるようになる。

【００１１】さて、この発明においては、互いに交差し
ながら格子を形成するように経方向および緯方向に配列
した補強繊維糸を樹脂で固め、格子状体を形成する。

【００１２】図１はそのような格子状体の一例を示すも
ので、互いに交差する、経方向に並行して配列された補
強繊維糸２と緯方向に並行して配列された補強繊維糸３
を有し、それら補強繊維糸２、３が樹脂で固められて格
子状体１を形成している。緯方向の補強繊維糸３は、経
方向の補強繊維糸２に沿い、かつ、補強繊維糸３に絡み
ながら延びている細い補助糸４によって補強繊維糸２と
一体化されている。もっとも、補助糸４は必須のもので
はない。ただ、補助糸４を用いると、樹脂で固めるまで
の間、すなわち、補強繊維糸２、３がそれらの交差部に
おいて樹脂で接合されるまでの間における補強繊維糸
２、３の配列状態の保持が容易になる。また、格子状体
１に応力が作用したとき、その応力を格子状体１を構成
している各補強繊維糸２、３に分散して伝達するのにも
都合がよい。樹脂は、補強繊維糸２、３に含浸され、ま
たは、それらを被覆するような形で補強繊維糸２、３を
固めている。なお、補助糸は、樹脂で固める際の収縮で
補強繊維糸２、３を過剰に締め付けることがないよう
に、２００℃における乾熱収縮率が０．５％以下である
ような繊維、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、ポリア
ラミド繊維、ビニロン繊維等からなるものであるのが好
ましい。

【００１３】格子状体１の格子の目、すなわち、補強繊
維糸２、３によって形成される四角い目の大きさは、セ
メントモルタルの補強に供するものである場合には、５
〜３０mm程度の範囲がよい。あまり小さいとセメントモ
ルタルが目に入りにくくなり、あまり大きいとセメント
モルタルとの接合面積が小さくなって接合面が剥離しや
すくなる。また、コンクリートの補強に供するものであ
る場合には、２０〜１５０mm程度の範囲がよい。あまり
小さいと骨材である小石等が目に入りにくくなるし、あ
まり大きいと補強効果が小さくなる。要するに、目の大
きさは、補強される材料や用途等に応じて５〜１５０mm
程度の範囲で選定するのがよい。

【００１４】格子状体は、また、互いに交錯しながら、
すなわち、織組織を形成しながら格子を形成するように
経方向および緯方向に配列した補強繊維糸を樹脂で固め
ることによって形成することができる。すなわち、経方
向および緯方向の補強繊維糸を、図１に示したもののよ
うに交差させるのではなく、交錯させて織組織するので
ある。織組織は、最も単純な平組織（平織）でもよい
が、図２に示すような、緯方向の補強繊維糸３に対し
て、２本の、経方向の補強繊維糸２a 、２b がもじり織
組織（すだれ織組織とも呼ばれる）されているようなも
のであるのが好ましい。樹脂で固めるまでの間における
補強繊維糸２a 、２b 、３の配列状態の保持が容易にな
るし、格子状体１に応力が作用したときにその応力を格
子状体を構成している各補強繊維糸に分散して伝達する
のにも都合がよいからである。ただ、このようなもじり
織組織によるものは、図１に示したものにくらべて、ま
た、平組織されたものにくらべて経方向の補強繊維糸２
a 、２b の屈曲が大きくなる傾向があり、屈曲が大きい
分だけ、格子状体１に応力が作用したときの経方向の補
強繊維糸への応力集中は大きくなる。

【００１５】さて、この発明においては、上述したよう
な格子状体を、所望の枠体形状、たとえば筒形、Ｌ字
形、コの字形、階段状等に折り曲げ加工し、枠体とす
る。枠体は、終端が、筒のように閉じられたものであっ
ても、コの字のように開放されたものであっても、いず
れでもよい。折り曲げ加工は、次のようにして行うこと
ができる。

【００１６】たとえば、樹脂が熱可塑性樹脂である場合
には、図１や図２に示したように格子状体をそのまま折
り曲げ加工すればよい。すなわち、補強繊維糸を互いに
交差または交錯させながら格子を形成するように経方向
および緯方向に配列し、補強繊維糸に熱可塑性樹脂溶液
または溶融熱可塑性樹脂を含浸または被覆し、熱可塑性
樹脂を固化させて格子状体を作り、その格子状体を型枠
に当てて加熱下に折り曲げ加工する。熱可塑性樹脂の含
浸または被覆は、たとえば、補強繊維糸を、配列する
前、配列中または配列した後に熱可塑性樹脂溶液または
溶融熱可塑性樹脂の浴に通すことによって行うことがで
きる。加熱温度は、熱可塑性樹脂が軟化する程度でよ
く、型枠を加熱しておいたり、型枠の外部に熱風源や赤
外線ランプ等を置いておくことで容易に行うことができ
る。樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、熱硬化性樹脂
は硬化した後は加熱しても軟化せず、折り曲げ加工がで
きないので、まず、補強繊維糸に同様に熱硬化性樹脂溶
液または溶融熱硬化性樹脂を含浸または被覆してプリプ
レグを得る。プリプレグは未だ熱硬化性樹脂が完全には
硬化していない半硬化（Ｂステージ）の状態にあるの
で、そのまま同様に型枠を用いて折り曲げ加工し、その
折り曲げ状態のまま熱硬化性樹脂を完全硬化（Ｃステー
ジ）させるようにする。

【００１７】上述した折り曲げ加工において重要なこと
は、折り曲げ加工を、経方向および緯方向の補強繊維糸
が交差（図１）または交錯（図２）していない部分、す
なわち、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交差部ま
たは非交錯部において行うことである。すなわち、図３
に示すように、折り曲げ線が、必ず、経方向の補強繊維
糸６、６間になるように折り曲げて枠体５を構成する
（緯方向の補強繊維糸に沿って折り曲げる場合にも、同
様に、折り曲げ線が緯方向の補強繊維糸７、７間になる
ようにする）。このように折り曲げることで、折り曲げ
線上に経方向および緯方向の補強繊維糸の交差部や交錯
部がくることはなくなり、上述した従来の技術の問題点
であった反りの発生や接合部における剥離等を防止する
ことができるようになる。なお、図３に示したような筒
状の枠体を得る場合、終端の閉塞は、終端同士を重ね合
わせ、補強繊維糸を固めている樹脂によって、または、
接着剤等を用いて接合することによって行う。

【００１８】図４は、図３に示したような枠体５をコン
クリート８中に埋設、複合し、補強してなる柱状コンク
リート構造物を示している。このような構造物は、型枠
内に枠体５を置き、型枠内にコンクリートを流し込むこ
とによって簡単に製造することができる。

【００１９】図５、図６は、図３に示したような枠体５
に補助筋９を接合してなる別の補強用枠体を示すもので
ある。補助筋９は、たとえば、上述した高強度、高弾性
率補強繊維を一方向に引き揃え、上述した熱可塑性樹脂
または熱硬化性樹脂と複合してなる複合体、すなわちＦ
ＲＰ棒からなる。補助筋９の枠体５への接合は、ともに
熱可塑性樹脂を用いる場合には熱融着によることができ
るし、ともに熱硬化性樹脂を用いる場合には、プリプレ
グ状態にあるときに圧着し、そのまま硬化させることに
よることができる。接着剤等を用いて接合してもよい。
補助筋を接合する部位は、折り曲げ加工を施している部
位であっても、そうでない部位であっても、いずれでも
よい。また、その配置も任意でよく、図５や図６に示す
ように枠体５を挟んで対向配置したり、枠体５の内また
は外のみに配置したり、内外で千鳥状になるように配置
したりすることができる。要するに、さらに補強を施し
たい部位に配置すればよい。

【００２０】

【実施例】

実施例１経方向および緯方向の補強繊維糸として炭素繊維糸（単
糸径：７μｍ、単糸数：１２，０００本）を、補助糸と
してポリアラミド繊維糸（単糸径：１５μｍ、単糸数：
１，０００本）をそれぞれ用い、図１に示したようなよ
うな形状の格子状織物を織成した。目の大きさは２０mm
とした。

【００２１】次に、上記格子状織物をＡＢＳ樹脂の２０
重量％メチルエチルケトン溶液に浸漬し、乾燥して、図
１に示したような格子状体を得た。

【００２２】次に、上記格子状体を４５×１００cmに切
断し、１５０℃に加熱した、一辺が１０cm、長さが１０
０cmの四角柱の型枠に巻き付けた。このとき、折り曲げ
線が経方向の補強繊維糸と緯方向の補強繊維糸の非交差
部になるようにした。さらに、巻き付けの終端を２００
℃に加熱して接合し、図３に示したような枠体を得た。
この枠体に反りや接合部の剥離は認められなかった。

【００２３】次に、上記枠体を、一辺の長さが１６cmの
四角筒形の型枠の中心に上部被りが３０mmになるように
セットした後、型枠内にセメントモルタルを流し込み、
２８日間養生してセメントモルタル構造物を得た。な
お、セメントモルタルとしては、重量比で、水・セメン
ト比が０．４５、細骨材（豊浦の標準砂）・セメント比
が１．０のものを用いた。

【００２４】次に、得られたセメントモルタル構造物に
ついて、JIS A1414 にしたがって４点曲げ試験を行った
ところ、最大曲げ荷重は２，４６０kgf であった。

【００２５】実施例２経方向の補強繊維糸として炭素繊維糸（単糸径：７μ
ｍ、単糸数：６，０００本）を、緯方向の補強繊維糸と
して炭素繊維糸（単糸径：７μｍ、単糸数：１２，００
０本）をそれぞれ用い、図２に示したような形状の格子
状織物を織成した。目の大きさは２０mmとした。

【００２６】以下、実施例１と全く同様にして格子状体
を作り、枠体を作り、さらにセメントモルタル構造物を
作り、４点曲げ試験を行ったところ、最大曲げ荷重は
２，６５０kgf であった。なお、枠体に反りや接合部の
剥離等は認められなかった。

【００２７】比較例１折り曲げ線が経方向の補強繊維糸と緯方向の補強繊維糸
の交差部になるようにしたほかは実施例１と全く同様に
して枠体を作り、さらにセメントモ費ルタル構造物を作
り、４点曲げ試験を行ったところ、最大曲げ荷重は１，
９３０kgf であった。なお、枠体には反りが認められ、
また、接合部における剥離が各所に認められた。

【００２８】比較例２折り曲げ線が経方向の補強繊維糸と緯方向の補強繊維糸
の交差部になるようにしたほかは実施例２と全く同様に
して枠体を作り、さらにセメントモルタル構造体を作
り、４点曲げ試験を行ったところ、最大曲げ荷重は２，
１５０kgf であった。なお、枠体には反りが認められ、
また、接合部における剥離が各所に認められた。

【００２９】

【発明の効果】この発明の補強用枠体は、経方向および
緯方向の補強繊維糸の非交差部または非交錯部において
折り曲げ加工されており、折り曲げ線上に経方向および
緯方向の補強繊維糸の交差部や交錯部がないから、上述
した従来の技術の問題点であった反りや接合部における
剥離等を防止することができるようになる。したがっ
て、また、実施例と比較例との対比からも明らかなよう
に、補強効果に大変優れている。

【００３０】また、そのような補強用枠体は、補強繊維
糸を互いに交差または交錯させながら格子を形成するよ
うに経方向および緯方向に配列し、補強繊維糸に熱可塑
性樹脂を含浸または被覆し、熱可塑性樹脂を固化させた
後、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交差部または
非交錯部において加熱下に折り曲げ加工するか、熱可塑
性樹脂に代えて熱硬化性樹脂を用いる場合には、補強繊
維糸を互いに交差または交錯させながら格子を形成する
ように経方向および緯方向に配列し、補強繊維糸に熱硬
化性樹脂を含浸または被覆してプリプレグとした後、経
方向および緯方向の補強繊維糸の非交差部または非交錯
部において折り曲げ加工し、その折り曲げ状態のまま熱
硬化性樹脂を硬化させることによって製造できるから、
大変簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で用いる格子状体の概略平面図であ
る。

【図２】この発明で用いる別の格子状体の概略平面図で
ある。

【図３】この発明の一実施態様に係る補強用枠体の概略
斜視図である。

【図４】図３に示した補強用枠体を用いたコンクリート
構造体の一部破断概略斜視図である。

【図５】この発明の他の実施態様に係る補強用枠体の概
略側面図である。

【図６】この発明のさらに他の実施態様に係る補強用枠
体の概略側面図である。

【符号の説明】

１：格子状体２：経方向の補強繊維糸２a ：経方向の補強繊維糸２b ：経方向の補強繊維糸３：緯方向の補強繊維糸４：補助糸５：枠体６：経方向の補強繊維糸７：緯方向の補強繊維糸８：コンクリート９：補助筋

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差しながら格子を形成するように
経方向および緯方向に配列された補強繊維糸が樹脂で固
められ、かつ、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交
差部において折り曲げ加工されている補強用枠体。
【請求項２】緯方向の補強繊維糸が、経方向の補強繊維
糸に沿い、かつ、緯方向の補強繊維糸に絡みながら延び
る補助糸によって経方向の補強繊維糸と一体化されてい
る、請求項１の補強用枠体。
【請求項３】互いに交錯しながら格子を形成するように
経方向および緯方向に配列された補強繊維糸が樹脂で固
められ、かつ、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交
錯部において折り曲げ加工されている補強用枠体。
【請求項４】緯方向の補強繊維糸に対して経方向の補強
繊維糸がもじり織組織されている、請求項３の補強用枠
体。
【請求項５】格子の目の大きさが５〜１５０mmの範囲に
ある、請求項１〜４のいずれかの補強用枠体。
【請求項６】内側および／または外側に補助筋が接合さ
れている、請求項１〜５のいずれかの補強用枠体。
【請求項７】補助筋が補強繊維糸と熱可塑性樹脂または
熱硬化性樹脂との複合体からなる、請求項６の補強用枠
体。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかの補強用枠体を補
強材として含むセメントモルタル構造物。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかの補強用枠体を補
強材として含むコンクリート構造物。
【請求項１０】補強繊維糸を互いに交差させながら格子
を形成するように経方向および緯方向に配列し、補強繊
維糸に熱可塑性樹脂を含浸または被覆し、熱可塑性樹脂
を固化させた後、経方向および緯方向の補強繊維糸の非
交差部において加熱下に折り曲げ加工する、補強用枠体
の製造方法。
【請求項１１】補強繊維糸を互いに交錯させながら格子
を形成するように経方向および緯方向に配列し、補強繊
維糸に熱可塑性樹脂を含浸または被覆し、熱可塑性樹脂
を固化させた後、経方向および緯方向の補強繊維糸の非
交錯部において加熱下に折り曲げ加工する、補強用枠体
の製造方法。
【請求項１２】補強繊維糸を互いに交差させながら格子
を形成するように経方向および緯方向に配列し、補強繊
維糸に熱硬化性樹脂を含浸または被覆してプリプレグと
した後、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交差部に
おいて折り曲げ加工し、その折り曲げ状態のまま熱硬化
性樹脂を硬化させる、補強用枠体の製造方法。
【請求項１３】補強繊維糸を互いに交錯させながら格子
を形成するように経方向および緯方向に配列し、補強繊
維糸に熱硬化性樹脂を含浸または被覆してプリプレグと
した後、経方向および緯方向の補強繊維糸の非交錯部に
おいて折り曲げ加工し、その折り曲げ状態のまま熱硬化
性樹脂を硬化させる、補強用枠体の製造方法。