JPH08325050A - Carbon fiber reinforced cement molded body, its production and formed body reinforced with the same - Google Patents

Carbon fiber reinforced cement molded body, its production and formed body reinforced with the same

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JPH08325050A
JPH08325050A JP15114995A JP15114995A JPH08325050A JP H08325050 A JPH08325050 A JP H08325050A JP 15114995 A JP15114995 A JP 15114995A JP 15114995 A JP15114995 A JP 15114995A JP H08325050 A JPH08325050 A JP H08325050A
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JP
Japan
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carbon fiber
molded product
cement
cement molded
weight
Prior art date
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JP15114995A
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Japanese (ja)
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Kanji Yamada
寛次 山田
Minoru Mori
実 毛利
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/386Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/08Slag cements

Abstract

PURPOSE: To obtain a high strength profitable carbon fiber reinforced cement molded body having satisfactory adhesiveness to the cement matrix. CONSTITUTION: Carbon fibers 1 electrolytically oxidized with 1-100C electricity per 1m<2> surface area are contained in an unhardened cement molded body 3 contg. powder of water granulated blast furnace slag by 20-80wt.% of the total amt. of all pozzolana components so that the carbon fiber content of the cement molded body after hardening is regulated to 0.1-30vol.%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、防音壁、防風壁、外
壁、内壁、床、屋根、パラペット等の建材用途に用いら
れるセメント系パネルから、大型コンクリート構造物に
至るまでの、セメント系材料の補強材として用いる炭素
繊維強化セメント成形物とその製造方法および、その成
形物によって補強された成形体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a cement-based material for use in building materials such as soundproof walls, windproof walls, outer walls, inner walls, floors, roofs and parapets, to large-scale concrete structures. The present invention relates to a carbon fiber reinforced cement molded product used as a reinforcing material, a method for producing the same, and a molded product reinforced by the molded product.

【0002】[0002]

【従来の技術】セメント系材料をマトリックスとし、か
つ鉄筋に代えて高強度繊維を補強材として使用すること
は、鉄筋の錆びによるセメント系材料の強度低下を防止
するために有効であり、各種の材料が開発されている。
2. Description of the Related Art The use of cement-based materials as a matrix and the use of high-strength fibers as reinforcing materials in place of reinforcing bars is effective for preventing the strength of cement-based materials from decreasing due to the rust of reinforcing bars. The material is being developed.

【0003】例えば、炭素繊維を短繊維に切断してセメ
ント系マトリックス中に分散させて、マトリックス・繊
維複合体として強度向上を計るもの、炭素繊維強化プラ
スチックロッドなどをセメントマトリックス中に配列し
て鉄筋コンクリートのように使用するものが良く知られ
ている。また、最近では炭素繊維強化プラスチックロッ
ドを配列する手順を省き、セメントマトリックスとの付
着強度を確保するために、メッシュ状に織成して使用す
るもの、三次元織物として使用するものなどが開発され
ている。
For example, carbon fibers are cut into short fibers and dispersed in a cement-based matrix to improve the strength as a matrix-fiber composite, and carbon fiber reinforced plastic rods are arranged in the cement matrix to make reinforced concrete. Those used as are well known. In addition, recently, in order to secure the adhesive strength with the cement matrix by omitting the procedure of arranging the carbon fiber reinforced plastic rods, those which are woven into a mesh shape and those which are used as a three-dimensional woven fabric have been developed. .

【0004】しかし、短繊維をセメント系マトリックス
中に分散して補強する方法は補強の効率が悪く、コスト
の高い炭素繊維では経済的に引き合わない。また、ロッ
ドを配列する補強法では補強効率が高い反面、付着強度
を高めるために各種に異形化処理が必要で、そのため引
張強度を低めると共に、生産速度を遅くし、経済性を著
しく低下させる。さらに、メッシュまたは3次元織物な
どに織成したものは、織成によって繊維が損傷を受ける
ため引張強度が低下し、また織成のコストが嵩むため、
経済性が悪い。
However, the method of reinforcing short fibers by dispersing them in a cement matrix has a poor reinforcing efficiency, and carbon fibers having a high cost are not economically attractive. Further, although the reinforcing method of arranging the rods has a high reinforcing efficiency, various deformation treatments are required to increase the adhesive strength, which lowers the tensile strength, slows the production rate, and significantly reduces the economical efficiency. Further, when woven into a mesh or a three-dimensional woven fabric, the fibers are damaged by the weaving, so that the tensile strength is lowered and the cost of weaving is increased.
The economy is poor.

【0005】さらに、最近では耐久性上、不燃性上に問
題のあるプラスチックの使用を避け、特公平5−786
09号、特公平6−25020号、特公平6−2502
1号の各公報に開示されるように、セメントペーストを
含浸した一方向連続シートも開発されている。しかし、
一方向連続シートでは鉄筋の代替に使用したり、コンク
リート中に分散するには不適で、使用部位に制限があ
る。
Furthermore, recently, avoiding the use of plastics which have problems in durability and non-combustibility, the Japanese Patent Publication No.
09, Japanese Patent Fair 6-25020, Japanese Patent Fair 6-2502
A unidirectional continuous sheet impregnated with cement paste has also been developed, as disclosed in each of the gazettes of No. 1. But,
One-way continuous sheets are not suitable for use as a substitute for reinforcing bars or dispersed in concrete, and there are restrictions on the use site.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のセ
メント系材料の補強方法には、解決すべき問題点が残さ
れていた。本発明は、前記の問題点を解決すべく提案さ
れたもので、セメント系マトリックスの補強に供するた
めに、プラスチック分を含まず、補強効率が高く、生産
も容易で、使用法に制限がない、経済的な補強材として
用いる炭素繊維強化セメント成形物とその製造方法およ
び、その成形物によって補強された成形体を得ることを
目的としている。
As described above, the conventional methods for reinforcing cementitious materials still have problems to be solved. The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and does not contain a plastic component for providing reinforcement of a cement-based matrix, has a high reinforcement efficiency, is easy to produce, and has no limitation in usage. The object of the present invention is to obtain a carbon fiber reinforced cement molded product used as an economical reinforcing material, a method for producing the same, and a molded product reinforced by the molded product.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段と作用】前記の目的を達成
するため、本発明に係る炭素繊維強化セメント成形物
は、全ポゾラン成分中に高炉水砕スラグ粉末を20〜8
0重量%含有する未硬化セメント成形物中に、炭素繊維
表面積当たり1〜100クーロン/m2 の電解酸化をし
た炭素繊維を、硬化後セメント成形物中の体積含有率と
して0.1〜30%含有することを特徴とする。また本
発明は、前記セメント成形物がストランド状であり、そ
の長さ当たり連続炭素繊維が21回/m以下に捩じられ
ていることを特徴とする。また本発明の炭素繊維強化ス
トランド状セメント成形物の製造方法は、炭素繊維表面
積当たり1〜100クーロン/m2 の電解酸化をした連
続炭素繊維を例えば無張力状態で風(圧縮空気等の気
体)によって開繊させて、全ポゾラン成分中に高炉水砕
スラグ粉末を20〜80重量%含有し、平均粒度が35
00ブレーン以上のポゾランからなるセメントスラリー
に含浸し張力を付与した後、凝結させ、自然養生および
オートクレーブ養生を行うことを特徴とする。図1には
各フィラメント1aが分離するようにマルチフィラメン
ト状炭素繊維1を開繊させたうえ、セメントスラリー2
に含浸(浸漬)させて製造した炭素繊維強化セメント成
形物3が示されている。また本発明は前記の製造方法に
おいて、開繊した炭素繊維束をスラリーに含浸(浸漬)
した後、当該炭素繊維束を21回/m以下の捩じりを加
えてから、張力を付与しつつ凝結させることを特徴とす
る。また本発明は、前記に記載の炭素繊維強化セメント
成形物を補強材として埋設した炭素繊維強化セメント成
形体を特徴とする。
[Means and Actions for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the carbon fiber reinforced cement molded product according to the present invention contains 20 to 8 granulated blast furnace granulated slag powder in all pozzolan components.
In an unhardened cement molded product containing 0% by weight, the carbon content of 1 to 100 coulomb / m 2 of electrolytic oxidation per carbon fiber surface area is 0.1 to 30% as a volume content in the hardened cement molded product. It is characterized by containing. Further, the present invention is characterized in that the cement molded product is in a strand form, and the continuous carbon fiber is twisted at 21 times / m or less per length thereof. In addition, the method for producing a carbon fiber-reinforced strand-shaped cement molded product of the present invention is, for example, a continuous carbon fiber subjected to electrolytic oxidation of 1 to 100 coulomb / m 2 per surface area of carbon fiber in a wind (gas such as compressed air) without tension. The granulated blast furnace slag powder is contained in all pozzolan components in an amount of 20 to 80% by weight, and the average particle size is 35.
It is characterized in that it is impregnated with a cement slurry made of pozzolan of 00 branes or more and imparted with tension, and then is allowed to set to undergo natural curing and autoclave curing. In FIG. 1, the multifilamentary carbon fiber 1 is opened so that each filament 1a is separated, and then the cement slurry 2 is added.
The carbon fiber reinforced cement molded product 3 produced by impregnating (immersing) the same is shown. Further, the present invention is the above-mentioned manufacturing method, wherein the opened carbon fiber bundle is impregnated (immersed) into the slurry.
After that, the carbon fiber bundle is twisted at 21 times / m or less, and then the carbon fiber bundle is condensed while applying tension. The present invention also features a carbon fiber reinforced cement molded product in which the carbon fiber reinforced cement molded product described above is embedded as a reinforcing material.

【0008】本発明に用いるセメントスラリーは、高炉
水砕スラグ粉末を必須成分として、その他に普通ポルト
ランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポ
ルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメン
ト、シリカセメントを含み、適宜、白土、火山灰、粉末
珪石、フライアッシュ、シリカフューム等を混ぜ、水を
加えたスラリー状のポゾランである。また、スラリーの
含浸性を上げるため、減水剤、消泡剤、増粘剤を適宜加
えることができる。
The cement slurry used in the present invention contains granulated blast-furnace slag powder as an essential component, and in addition, ordinary Portland cement, fast-strength Portland cement, ultra-fast-strength Portland cement, blast furnace cement, alumina cement, silica cement, , Clay, volcanic ash, powdered silica stone, fly ash, silica fume, etc. are mixed and water is added to form a slurry-like pozzolan. Further, in order to improve the impregnation property of the slurry, a water reducing agent, a defoaming agent and a thickening agent can be added appropriately.

【0009】前述の中で重要なのは用いるポゾランの成
分と養生方法である。つまり、高炉水砕スラグをポゾラ
ン全体のうちで20重量%以上、80重量%以下含み、
自然養生とオートクレーブ養生を併用することが必要で
ある。この範囲の高炉水砕スラグにセメントを混入する
ことにより、CaO、SiO2 、Al2 3 、Fe2
3 をバランス良く含み、これらの成分が自然養生とオー
トクレーブ養生の併用によってバモライト、ハイドロガ
ーネット、カルサイトなどの水和鉱物を生成し、炭素繊
維の界面強度と成形物全体の強度を増大させる。
What is important in the above is the components of pozzolan used and the curing method. That is, 20% by weight or more and 80% by weight or less of the whole pozzolan containing the granulated blast furnace slag,
It is necessary to combine natural curing and autoclave curing. By mixing cement with granulated blast furnace slag in this range, CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O
Contains 3 in a well-balanced manner, and these components produce hydrated minerals such as vamorite, hydrogarnet, and calcite by the combined use of natural curing and autoclave curing, increasing the interfacial strength of carbon fibers and the strength of the entire molded product.

【0010】高炉水砕スラグの量が20重量%未満では
バランスが崩れ、炭素繊維の界面強度を増大させるハイ
ドロガーネット、カルサイトの生成がすくない。また、
反対に80重量%超ではセメントから持ち込まれるアル
カリ分が不足し、高炉水砕スラグが硬化しない。最も望
ましい範囲は、高炉水砕スラグ粉末が40重量%から6
0重量%の間で、残りは全て早強ポルトランドセメント
からなるポゾランである。
If the amount of granulated blast furnace slag is less than 20% by weight, the balance is lost and the formation of hydrogarnet and calcite, which increase the interfacial strength of carbon fibers, is less likely to occur. Also,
On the other hand, if it exceeds 80% by weight, the alkali content brought in from the cement is insufficient, and the granulated blast furnace slag does not harden. The most desirable range is 40% by weight of granulated blast furnace slag powder to 6%.
Between 0% by weight, the rest is pozzolan, which consists entirely of early-strength Portland cement.

【0011】また、ポゾラン全体の平均粒度を規定した
のは含浸性を確保するためである。3500ブレーンよ
り粗い粒度のセメントでは含浸性が悪く、使用に適さな
い。これは炭素繊維の直径がPAN系で7ミクロン、ピ
ッチ系でも10ミクロンと非常に細いため、セメントの
粒度がそれらと比べて過度に大きいとなじみが悪く、炭
素繊維・セメントの界面強度が落ちるためである。ま
た、含浸に必要な、適当なレオロジー特性(流動性と粘
り)を得るためにも平均粒度が小さいことが条件であ
る。
The reason for defining the average particle size of the entire pozzolan is to ensure impregnation. Cement having a grain size coarser than 3,500 branes has poor impregnability and is not suitable for use. This is because the diameter of carbon fiber is very fine, 7 microns for PAN system and 10 microns for pitch system, so if the particle size of cement is too large compared to them, the compatibility is poor and the interface strength between carbon fiber and cement decreases. Is. Further, in order to obtain appropriate rheological properties (fluidity and viscosity) necessary for impregnation, it is a condition that the average particle size is small.

【0012】以上から、セメントの平均粒度は細かけれ
ばそれだけ良いが、過度に細かいと急結し、また、粉砕
に関する経済性から自ずと限界があり、商用で生産され
ている4000ないし8000ブレーンの間が適当であ
る。
From the above, the finer the average particle size of cement is, the more rapidly it becomes if it is excessively fine, and the economical efficiency of crushing is naturally limited, and it is between 4000 and 8000 branes produced commercially. Is appropriate.

【0013】また使用する炭素繊維は、PAN系、ピッ
チ系いずれでもよいが、繊維直径の太いピッチ系がセメ
ントの粒度と大差ないため、含浸したときのなじみがよ
く好ましい。この場合重要なのは、表面処理である。つ
まり、炭素繊維の表面処理は、一般的に空気酸化、電解
酸化、プラズマ酸化処理法などにより表面酸化処理を施
すが、水溶液中で酸化する電解酸化が炭素繊維表面に生
成する官能基の種類が適当で、界面強度が高くなり、好
ましい。
The carbon fiber to be used may be either PAN type or pitch type, but since the pitch type having a large fiber diameter is not much different from the particle size of the cement, it is preferable because it is well compatible when impregnated. In this case, what is important is the surface treatment. That is, the surface treatment of carbon fiber is generally performed by air oxidation, electrolytic oxidation, plasma oxidation treatment method, etc., but the type of functional group generated on the surface of carbon fiber by electrolytic oxidation that oxidizes in an aqueous solution It is suitable and has high interfacial strength, which is preferable.

【0014】電解酸化の強度は、炭素繊維の表面積当た
り100クーロン/m2 超では繊維が強度低下し、1ク
ーロン/m2 未満ではその効果がなく、その中間で随時
定めるべきである。好ましい範囲は、弾性率が60tf/
mm2 以下の炭素繊維で10クーロン/m2 以上、80ク
ーロン/m2 以下の条件である。
The strength of electrolytic oxidation exceeds 100 coulomb / m 2 per surface area of the carbon fiber, and the strength of the fiber decreases, and less than 1 coulomb / m 2 has no effect. The preferred range is an elastic modulus of 60 tf /
The conditions are 10 coulombs / m 2 or more and 80 coulombs / m 2 or less for carbon fibers of mm 2 or less.

【0015】さらに、マルチフィラメント状の炭素繊維
は、これに空気を吹き付けて開繊したうえセメントスラ
リーに含浸(浸漬)するので、収束させるために用いる
エポキシ樹脂、ポリビニールアルコールなどのサイジン
グ剤を塗布しないものが好ましいが、塗布したもので
も、開繊のためのエアーブロー風速を概ね3m/sec 以
上に上げることで対処可能である。これらサイジング剤
は、界面強度との関係で適宜選択できるものである。
Further, since the multifilamentary carbon fiber is blown with air to open the fiber and is impregnated (immersed) in the cement slurry, a sizing agent such as an epoxy resin or polyvinyl alcohol used for converging is applied. It is preferable not to do so, but even if it is applied, it can be dealt with by increasing the air blowing air velocity for opening to about 3 m / sec or more. These sizing agents can be appropriately selected in relation to the interfacial strength.

【0016】最終的に硬化した炭素繊維強化セメント成
形物の炭素繊維の体積含有率も重要である。体積率が小
さいと出来上がりの成形体が太くなり、混練しても破損
のない成形体となるが、0.1%以下では成形体の強度が
低く実用的でない。また、反対に体積率が大きいと成形
物面積当たりの強度の高い成形体となるが、体積率が3
0%よりも多いとスラリーの含浸性が悪く、界面強度が
低下する。体積率は最も好ましいのは0.5%から10
%の範囲である。
The volume content of carbon fibers in the finally cured carbon fiber-reinforced cement molding is also important. If the volume ratio is small, the finished molded product will be thick and will not be damaged even when kneaded, but if it is less than 0.1%, the strength of the molded product will be low and not practical. On the other hand, if the volume ratio is large, the molded product has high strength per molded product area, but the volume ratio is 3
When it is more than 0%, the impregnation property of the slurry is poor and the interfacial strength is lowered. The most preferable volume ratio is 0.5% to 10
% Range.

【0017】また、必要に応じて含浸後の成形体を捩じ
ることで繊維の方向性をそろえ、強度上昇とばらつきの
減少を計ることができるが、捩じるために必要な設備と
の兼合で決定されるべきものである。但し、捩じり数が
1mあたり21回を越えると、繊維が損傷を受けると共
に含浸したスラリーが搾り出され、繊維の体積率が上が
り過ぎるため好ましくない。
If necessary, by twisting the molded body after impregnation, it is possible to align the directionality of the fibers and to increase the strength and reduce the variation. It should be decided in a combined manner. However, if the twisting number exceeds 21 times per 1 m, the fibers are damaged and the impregnated slurry is squeezed out, and the volume ratio of the fibers is excessively increased, which is not preferable.

【0018】前記炭素繊維強化セメント成形物の製造方
法は、まず無張力の状態でマルチフィラメントからなる
炭素繊維をエアーブローによってそれぞれのフィラメン
トに開繊させた後、セメントスラリーに浸漬して、セメ
ントポゾランを、多数のフィラメント群(束)における
外側に位置するフィラメントおよび中心側等の内部側に
位置するフィラメントの表面に付着させる(すなわち含
浸させる)。その後、張力を与えて繊維を引きそろえ
る。ここで第一に重要なのは、開繊の方法であり、櫛、
ロールなどを用いずに無張力の状態で繊維を風速1m/
sec 以上でエアーブローすることである。風速が10m
/sec を越えると過度の開繊により、最後に必要な引き
そろえ性が悪くなり好ましくない。最も好ましいのは2
m/sec から5m/sec の間である。開繊の櫛、ロール
を用いれば繊維を傷つけ強度低下させ、また、セメント
スラリーへの含浸(浸漬)時に張力を付与することは、
その含浸性が悪くなるため好ましくない。
In the method for producing a carbon fiber-reinforced cement molded product, first, carbon fibers made of multifilaments are opened into air by blown air into each filament and then immersed in cement slurry to obtain cement pozzolan. Are adhered (that is, impregnated) to the surfaces of the filaments located on the outer side and the filaments located on the inner side such as the center side in a large number of filament groups (bundle). Then, tension is applied to align the fibers. The first important point here is the method of opening, combing,
Wind velocity of 1 m / in a tensionless state without using rolls
It is to blow air for more than sec. Wind speed is 10m
If it exceeds / sec, excessive spreading will result in poor alignability required at the end, which is not preferable. 2 is most preferable
It is between m / sec and 5 m / sec. If an open comb or roll is used, the fibers will be damaged and the strength will be reduced, and tension will be applied when impregnating (immersing) the cement slurry.
It is not preferable because its impregnating property becomes poor.

【0019】第二に重要なのは、含浸時に乱れた繊維の
配列を、セメントスラリーへの含浸(浸漬)後、凝結前
に張力を与えて引きそろえることである。引きそろえが
悪いと成形体の強度が低下する。張力の与え方は、連続
式で凝結させる場合では、摩擦車、電磁石、永久磁石な
どによるブレーキを使っても可能であり、また、バッチ
式で凝結させる場合には、必要な長さ毎に重りをつるす
などして与えることができる。張力の大きさは、ピッチ
系炭素繊維3k(3000フィラメント)あたりで、自
重以外に5gfから500gfを加えることが好まし
い。張力が5gf未満では引きそろえに対して有効では
なく、500gf超では炭素繊維が破断しやすくなり、
不経済である。
Secondly, it is necessary to tension and align the array of fibers disturbed during impregnation after impregnation (immersion) in the cement slurry and before setting. If the alignment is poor, the strength of the molded product will decrease. The tension can be applied by using a brake with a friction wheel, electromagnet, permanent magnet, etc. in the case of continuous condensing, and in the case of batch type condensing, it is possible to apply a weight for each required length. It can be given by hanging. Regarding the magnitude of tension, it is preferable to add 5 gf to 500 gf in addition to its own weight per 3 k (3000 filaments) of pitch-based carbon fiber. If the tension is less than 5 gf, it is not effective for aligning, and if it exceeds 500 gf, the carbon fiber tends to break,
It is uneconomical.

【0020】前述の方法で得られた成形物はそのままで
引張材として使用することもできるし、他のセメント成
形体の補強に使用してもよい。これらのセメント成形
体、例えば、防音壁,防風壁,外壁,内壁,床,屋根,
パラペット等の建材用セメント系パネル,大型コンクリ
ート構造物等の補強に用いるときは、連続補強材として
鉄筋の代替に用いることもでき、平面に組み合わせて2
次元補強材、立体に組み合わせて3次元補強材に加工す
ることができる。特に組み合わせて補強材とするとき
は、ポゾランの凝結前に組み合わせることで、他の接着
剤が不要であり便利である。
The molded product obtained by the above-mentioned method can be used as it is as a tensile material, or may be used for reinforcing other cement molded products. These cement moldings, such as soundproof walls, windproof walls, outer walls, inner walls, floors, roofs,
When used to reinforce cement-based panels for building materials such as parapets, large-scale concrete structures, etc., it can also be used as a continuous reinforcing material instead of reinforcing bars, and can be combined into a flat surface to
A three-dimensional reinforcing material can be processed by combining it with a three-dimensional reinforcing material. In particular, when the combination is used as a reinforcing material, it is convenient because other adhesives are not required by combining it before the pozzolan is set.

【0021】さらに他に重要な使用法は、前述の方法で
得られた成形物を任意の長さに切断したうえで、短尺の
補強材としてコンクリート、モルタルに混入する使用法
である。成形物の長さは補強する構造物の大きさとの兼
合で決定されるものであるが、概ね1cmから100c
m程度の範囲内で適宜、組み合わせるか又は単独の長さ
を選定して混入できる。
Still another important usage is a usage in which the molded product obtained by the above-mentioned method is cut into an arbitrary length and then mixed into concrete and mortar as a short length reinforcing material. The length of the molded product is determined depending on the size of the structure to be reinforced, but it is generally from 1 cm to 100 c.
Within a range of about m, they can be appropriately combined or can be mixed by selecting a single length.

【0022】従来、短い炭素繊維を混入する場合は、本
発明のような含浸硬化させた成形物としてではなく繊維
のみを混入していたが、特殊なミキサーを使用してファ
イバーボールにならないように、また、混練中に繊維が
破損して短くならないようにする必要があった。また、
そのように注意して混入した場合でも、マトリックスで
あるコンクリート、モルタル側は一般にセメント分が少
なく水の多い配合であるため、繊維の界面強度が低く、
炭素繊維の強度を十分生かすことが出来ず、多量の繊維
が必要であった。
Conventionally, when short carbon fibers were mixed, only the fibers were mixed, not as the impregnated and cured molded article according to the present invention, but a special mixer was used to prevent the formation of fiber balls. It was also necessary to prevent the fiber from being broken and shortened during kneading. Also,
Even when mixed with such caution, the matrix concrete and mortar side generally have a low cement content and a high water content, so the interfacial strength of the fibers is low,
The strength of carbon fiber could not be fully utilized and a large amount of fiber was required.

【0023】しかし、本発明による炭素繊維強化セメン
ト成形物を用いれば、ファイバーボールを気にすること
なく、長いものを多量に使用でき、また、炭素繊維強化
セメント成形物とセメントマトリックスとの界面は同じ
ポゾラン系であるため、強固である。そのため、繊維の
みを混練する場合に比較して、少ない繊維量で高い強度
が得られる。
However, if the carbon fiber reinforced cement molded product according to the present invention is used, a long amount can be used in a large amount without worrying about the fiber ball, and the interface between the carbon fiber reinforced cement molded product and the cement matrix is Since it is the same pozzolanic system, it is strong. Therefore, as compared with the case where only fibers are kneaded, high strength can be obtained with a small amount of fibers.

【0024】さらに、本発明による成形物を連続補強材
と短尺の補強材として両方同時に用いることにより、格
段に力学挙動を改善した炭素繊維強化セメント成形体を
得ることができる。
Furthermore, by simultaneously using the molded product according to the present invention as both a continuous reinforcing material and a short reinforcing material, it is possible to obtain a carbon fiber reinforced cement molded product having significantly improved mechanical behavior.

【0025】なお、繊維量は連続補強材として部材また
は構造物における引張力を負担する、引張側に埋込み配
列する場合は、必要な強度に対応して、概ね、炭素繊維
の断面積が全面積の0.01%から1%程度の範囲で使用
されるのが好ましい。また、短尺の補強材として混入す
る場合は、必要な強度、靱性に対応して炭素繊維の容量
比として0.03%から4%程度の範囲で使用されるのが
好ましい。それらの下限の値は、一般的なセメントマト
リックスの引張強度に対応するものであり、上限は強度
が飽和するか、物理的に配列、混入が困難な状態に対応
する。
It should be noted that the amount of fibers bears the tensile force of a member or structure as a continuous reinforcing material. When the fibers are embedded and arranged on the tensile side, the cross-sectional area of the carbon fibers generally corresponds to the required area. It is preferably used in the range of about 0.01% to 1%. When mixed as a short length reinforcing material, it is preferable to use the carbon fiber in a volume ratio of about 0.03% to 4% corresponding to the required strength and toughness. The lower limit value corresponds to the tensile strength of a general cement matrix, and the upper limit value corresponds to the state where the strength is saturated, or the physical alignment and mixing are difficult.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例で具体的に本発明を説明する。 実施例1 ピッチ系のマルチフィラメントからなる炭素繊維(新日
本製鐡製、NT20、引張強度:325:kgf/mm2 、引
張弾性率:20tf/mm2 、フィラメント数:3000、
電解酸化量:20クーロン/m2 )を長さ1500mm
に切断し、風速2.5m/sec の圧縮空気を吹き付けて開
繊させ、その後、下記の配合のセメントポゾランを含浸
した。セメントとスラグ微粉末との総合的な粒度は52
00ブレーンであった。 早強ポルトランドセメント(4500ブレーン) 50重量部 高炉水砕スラグ微粉末(6000ブレーン) 49重量部 高性能減水剤 1重量部 水 25重量部 含浸後、ストランド1本あたり50gfの重りをぶら下
げた状態で、温度20度、湿度60%RHの恒温恒湿室
内で5時間静置し、凝結させた。その後、3日間、温度
20度の水槽中で水中養生し、続けて温度150度のオ
ートクレーブ養生をした。硬化した炭素繊維強化セメン
ト成形物は炭素繊維の体積含有率が1.2%で、直径5.
1mm、長さ1500mmのストランド状の成形物であ
った。この形成物の概略の形状を図1に示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. Example 1 Carbon fiber composed of pitch-based multifilament (manufactured by Nippon Steel, NT20, tensile strength: 325: kgf / mm 2 , tensile elastic modulus: 20 tf / mm 2 , filament number: 3000,
Electrolytic oxidation amount: 20 coulomb / m 2 ) length 1500 mm
The mixture was cut into pieces and blown with compressed air having a wind speed of 2.5 m / sec to open the fibers, and thereafter, cement pozzolan having the following composition was impregnated. Total particle size of cement and slag fine powder is 52
It was 00 branes. Early strength Portland cement (4500 branes) 50 parts by weight Granulated blast furnace slag fine powder (6000 branes) 49 parts by weight High performance water reducing agent 1 part by weight Water 25 parts by weight After impregnation, a weight of 50 gf per strand is suspended. The sample was allowed to stand for 5 hours in a constant temperature and humidity room at a temperature of 20 degrees and a humidity of 60% RH to allow it to condense. After that, it was cured in water in a water tank at a temperature of 20 ° C. for 3 days, followed by autoclave curing at a temperature of 150 ° C. The cured carbon fiber reinforced cement molding has a carbon fiber volume content of 1.2% and a diameter of 5.
It was a strand-shaped molded product having a length of 1 mm and a length of 1500 mm. The schematic shape of this formed product is shown in FIG.

【0027】そのストランドを長さ500mmに切断し
て、両端に50mmのタブを付け、標点間距離400m
mで引張試験をした。その荷重・変位曲線を図2に示
す。同図に示すように、曲線は中間にクラック分散によ
る疑似塑性挙動をはさみ、全体が3つの直線で近似でき
るトリリニアー挙動を示した。破壊前の最後の直線部分
は炭素繊維だけの剛性と同じ剛性を示した。
The strand was cut into a length of 500 mm, tabs of 50 mm were attached to both ends, and the gauge length was 400 m.
A tensile test was performed at m. The load / displacement curve is shown in FIG. As shown in the same figure, the curve sandwiched the pseudo-plastic behavior due to the crack dispersion in the middle, and the whole showed the trilinear behavior which can be approximated by three straight lines. The last straight part before fracture showed the same rigidity as that of carbon fiber only.

【0028】最終的な破断荷重は55.3kgf で、繊維の
理想強度(73.5kgf )の75.2%であった。また、5
本の強度変動率は21%であった。
The final breaking load was 55.3 kgf, which was 75.2% of the ideal strength of the fiber (73.5 kgf). Also, 5
The rate of change in strength of the book was 21%.

【0029】実施例2 ピッチ系のマルチフィラメントからなる炭素繊維(新日
本製鐡製、NT20、引張強度:325kgf/mm2 、引張
弾性率:20tf/mm2 、フィラメント数:3000、電
解酸化量:20クーロン/m2 )を長さ500mmに切
断し、風速2.5m/sec の圧縮空気を吹き付けて開繊さ
せ、その後、下記の配合のセメントポゾランを含浸し
た。セメントとスラグ微粉末との総合的な粒度は520
0ブレーンであった。 早強ポルトランドセメント(4500ブレーン) 50重量部 高炉水砕スラグ微粉末(6000ブレーン) 49重量部 高性能減水剤 1重量部 水 25重量部 含浸後、次に示すように3種類の捩じりを与えたストラ
ンドを製作した。
Example 2 Carbon fiber composed of pitch type multifilament (manufactured by Nippon Steel, NT20, tensile strength: 325 kgf / mm 2 , tensile elastic modulus: 20 tf / mm 2 , number of filaments: 3000, amount of electrolytic oxidation: 20 coulomb / m 2 ) was cut into a length of 500 mm, and compressed air having a wind speed of 2.5 m / sec was blown to open the fiber, and thereafter, cement pozzolan having the following composition was impregnated. Total particle size of cement and slag fine powder is 520
It was 0 brain. Early strength Portland cement (4500 branes) 50 parts by weight Granulated blast furnace slag fine powder (6000 branes) 49 parts by weight High performance water reducing agent 1 part by weight Water 25 parts by weight After impregnation, 3 types of twisting are performed as shown below. The given strand was made.

【0030】長さ1m当たり、それぞれ6回、12回、
18回の捩じりを与えた状態で、ストランド1本あたり
50gfの重りをぶら下げ、温度20度、湿度60%R
Hの恒温恒湿室内で5時間静置し、凝結させた。その
後、3日間、温度20度の水槽中で水中養生し、続けて
温度150度のオートクレーブ養生をした。硬化した炭
素繊維強化セメント成形物は表1に示す直径を持ち、長
さ500mmのストランド状の材料であった。
6 times and 12 times, respectively, per 1 m length
With a twist of 18 times, hang a weight of 50 gf per strand, temperature 20 degrees, humidity 60% R
The mixture was left to stand in a constant temperature and humidity chamber of H for 5 hours to be condensed. After that, it was cured in water in a water tank at a temperature of 20 ° C. for 3 days, followed by autoclave curing at a temperature of 150 ° C. The cured carbon fiber reinforced cement molded product had a diameter shown in Table 1 and was a strand-like material having a length of 500 mm.

【0031】両端に50mmのタブを付け、標点間距離
400mmで5本の引張試験をした。その荷重・変位曲
線は図2に示す実施例1の場合と同様であった。
A tab of 50 mm was attached to both ends, and a tensile test of 5 pieces was conducted at a gauge length of 400 mm. The load-displacement curve was similar to that of Example 1 shown in FIG.

【0032】最終的な破断荷重は表1に示すとおりで、
捩じり数6,12とも強度が上昇した。また、捩じり数
18では強度は若干低下したが、ばらつきが大きく減少
した。
The final breaking load is shown in Table 1.
The strength increased for both twists 6 and 12. Further, when the number of twists was 18, the strength was slightly lowered, but the variation was greatly reduced.

【表1】 [Table 1]

【0033】実施例3 ピッチ系のマルチフィラメントからなる炭素繊維(新日
本製鐡製、NT20、引張強度:325kgf/mm2 、引張
弾性率:20tf/mm2 、フィラメント数:3000、電
解酸化量:20クーロン/m2 )を長さ500mmに切
断し、風速2.5m/sec の圧縮空気を吹き付けて開繊さ
せ、その後、下記の配合のセメントポゾランを含浸し
た。セメント、スラグ微粉末、シリカフュームの総合的
な粒度は7000ブレーンであった。 早強ポルトランドセメント(4500ブレーン) 50重量部 高炉水砕スラグ微粉末(6000ブレーン) 34重量部 シリカフューム 15重量部 高性能減水剤 1重量部 水 25重量部 含浸後、ストランド1本あたり50gfの重りをぶら下
げた状態で、温度20度、湿度60%RHの恒温恒湿室
内で5時間静置し、凝結させた。その後、3日間、温度
20度の水槽中で水中養生し、続けて温度150度のオ
ートクレーブ養生をした。硬化した炭素繊維強化セメン
ト成形物は炭素繊維の体積含有率が1.0%で、直径5.2
mm、長さ500mmのストランド状の材料であった。
Example 3 Carbon fiber consisting of pitch type multifilament (manufactured by Nippon Steel, NT20, tensile strength: 325 kgf / mm 2 , tensile elastic modulus: 20 tf / mm 2 , filament number: 3000, electrolytic oxidation amount: 20 coulomb / m 2 ) was cut into a length of 500 mm, and compressed air having a wind speed of 2.5 m / sec was blown to open the fiber, and thereafter, cement pozzolan having the following composition was impregnated. The overall particle size of cement, slag fines and silica fume was 7,000 branes. Early strength Portland cement (4500 branes) 50 parts by weight Granulated blast furnace slag fine powder (6000 branes) 34 parts by weight Silica fume 15 parts by weight Superplasticizer 1 part by weight Water 25 parts by weight After impregnation, a weight of 50 gf per strand is applied. The suspended state was allowed to stand for 5 hours in a constant temperature and humidity room at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60% RH to cause condensation. After that, it was cured in water in a water tank at a temperature of 20 ° C. for 3 days, followed by autoclave curing at a temperature of 150 ° C. The hardened carbon fiber reinforced cement molding has a carbon fiber volume content of 1.0% and a diameter of 5.2.
The material was a strand-shaped material having a length of 500 mm and a length of 500 mm.

【0034】両端に50mmのタブを付け、標点間距離
400mmで5本の引張試験をした。その荷重・変位曲
線は図2に示す実施例1の場合と同様であった。
A tab of 50 mm was attached to both ends, and a tensile test of 5 pieces was conducted at a gauge length of 400 mm. The load-displacement curve was similar to that of Example 1 shown in FIG.

【0035】最終的な破断荷重は60.5kgf で繊維の理
想強度(73.5kgf )の82.3%であった。また、5本
の強度変動率は16%であった。
The final breaking load was 60.5 kgf, which was 82.3% of the ideal strength of the fiber (73.5 kgf). The rate of change in strength of the five pieces was 16%.

【0036】実施例4 実施例1に示すストランド状の炭素繊維強化セメント成
形物を連続補強材に使用したセメント成形体の曲げ試験
を行った。下記の配合のモルタルをホバート型ミキサー
を用いてドライで3分間、水を加えて5分間混練した。 普通ポルトランドセメント(3300ブレーン) 50重量部 豊浦標準砂 50重量部 高性能減水剤 1重量部 水 30重量部 幅60mm、厚さ100mm、長さ1500mmの型枠
中に、実施例1に示す長さ1500mmの炭素繊維強化
セメント成形物を曲げ引張側に26本配列した後、上記
のモルタルを打ち込み、1日後に脱型して、28日間水
中で養生した。
Example 4 A bending test was conducted on a cement molded product using the strand-shaped carbon fiber reinforced cement molded product shown in Example 1 as a continuous reinforcing material. A mortar having the following composition was dry-mixed for 3 minutes by using a Hobart type mixer, and water was added and kneaded for 5 minutes. Ordinary Portland cement (3300 brain) 50 parts by weight Toyoura standard sand 50 parts by weight High-performance water reducing agent 1 part by weight Water 30 parts by weight Width 60 mm, thickness 100 mm, length 1500 mm, length shown in Example 1 After arranging 26 carbon fiber reinforced cement molded products of 1500 mm on the bending tensile side, the above mortar was driven in, the mold was removed one day later, and curing was carried out in water for 28 days.

【0037】ストランド状炭素繊維強化セメント成形物
で補強されたセメント成形体の炭素繊維体積含有率は、
最終成形体の全体に対して0.1%であった。養生後の成
形体を支点間距離1400mmで中央集中載荷をし、荷
重・たわみ関係を記録した。その結果を図3に示す。曲
げ強度は初亀裂強度が59.5kgf/cm2 、最終破壊強度が
113.8kgf/cm2 であり、破壊に至るエネルギー吸収の
大きい安全な破壊モードであった。
The carbon fiber volume content of the cement molded product reinforced with the strand-shaped carbon fiber reinforced cement molded product is
It was 0.1% based on the whole final molded body. After curing, the molded body was centrally loaded at a distance of 1400 mm between fulcrums and the relationship between load and deflection was recorded. The result is shown in FIG. Regarding bending strength, the initial crack strength was 59.5 kgf / cm 2 , and the final breaking strength was 113.8 kgf / cm 2 , which was a safe breaking mode in which energy absorption leading to breaking was large.

【0038】実施例5 実施例1に示すストランド状の炭素繊維強化セメント成
形物を製作し、長さ50mmに切断した。下記の配合の
モルタルをホバート型ミキサーを用いてドライで3分間
混練し、その後、切断した50mmの炭素繊維強化セメ
ント成形体を混入し、水を加えて5分間混練した。 普通ポルトランドセメント(3300ブレーン) 50重量部 豊浦標準砂 50重量部 高性能減水剤 1重量部 水 30重量部 炭素繊維強化セメント成形体を含有する混練後のモルタ
ルを幅60mm、厚さ100mm、長さ1500mmの
型枠に打ち込み、1日後に脱型して、28日水中で養生
した。養生後の成形体を支点間距離1400mmで中央
集中載荷をし、荷重・たわみ関係を記録した。その結果
を図3に示す。
Example 5 The strand-shaped carbon fiber reinforced cement molding shown in Example 1 was produced and cut into a length of 50 mm. The mortar having the following composition was dry kneaded for 3 minutes using a Hobart type mixer, and then the cut 50 mm carbon fiber reinforced cement molded body was mixed therein, and water was added and kneaded for 5 minutes. Ordinary Portland Cement (3300 Blaine) 50 parts by weight Toyoura standard sand 50 parts by weight High performance water reducing agent 1 part by weight Water 30 parts by weight Mortar after kneading containing carbon fiber reinforced cement compact is 60 mm wide, 100 mm thick, 100 mm long It was cast into a 1500 mm mold frame, demolded one day later, and cured in water for 28 days. After curing, the molded body was centrally loaded at a distance of 1400 mm between fulcrums and the relationship between load and deflection was recorded. The result is shown in FIG.

【0039】短尺のストランド状炭素繊維強化セメント
成形物で補強されたセメント成形体の炭素繊維体積含有
率は、最終成形体の全体に対して0.25%であった。曲
げ強度は初亀裂強度が58kgf/cm2 、最終破壊強度が9
2.2kgf/cm2 であり、破壊に至るエネルギー吸収の大き
い安全な破壊モードであった。
The carbon fiber volume content of the cement molded product reinforced with the short strand carbon fiber reinforced cement molded product was 0.25% based on the whole final molded product. The bending strength is 58 kgf / cm 2 for the initial crack strength and 9 for the final breaking strength.
It was 2.2 kgf / cm 2 , which was a safe destruction mode with large energy absorption leading to destruction.

【0040】実施例6 実施例4と実施例5とを組み合わせたハイブリッド補強
のセメント成形体を試験した。つまり、実施例1に示す
炭素繊維強化セメント成形物を、連続補強材として炭素
繊維の体積含有率で最終成形体の全体に対して0.1%引
張側に配列し、更に、実施例1に示す炭素繊維強化セメ
ント成形物を長さ50mmに切断したものを、短尺の補
強材として炭素繊維の体積含有率で最終成形体の全体に
対して0.25%混入したモルタルを試験体とした。試験
体の大きさは、幅60mm、厚さ100mm、長さ15
00mmである。実施例5と同様に養生し、曲げ試験を
して、図3に示す荷重・たわみ関係を得た。
Example 6 Hybrid reinforced cementitious compacts combining Example 4 and Example 5 were tested. That is, the carbon fiber reinforced cement molded product shown in Example 1 was arranged on the tensile side of 0.1% with respect to the entire final molded product with the volume content of carbon fiber as a continuous reinforcing material, and further in Example 1. The carbon fiber reinforced cement molded product shown in the figure was cut into a length of 50 mm, and as a short reinforcing material, a mortar mixed with 0.25% of the final molded product in terms of volume content of carbon fiber was used as a test sample. The size of the test body is 60 mm in width, 100 mm in thickness, and 15 in length.
It is 00 mm. Curing and bending tests were carried out in the same manner as in Example 5 to obtain the load-deflection relationship shown in FIG.

【0041】図に示すようにクラックは分散して滑らか
な荷重・たわみ関係となったため、初亀裂は明確ではな
い、最大曲げ強度は121.2kgf/cm2 を示し、連続補強
材と短尺の補強材のハイブリッド効果が現われて、破壊
に至るエネルギー吸収の大きい安全な破壊モードであっ
た。
As shown in the figure, the cracks were dispersed and had a smooth load-deflection relationship, so the initial crack was not clear. The maximum bending strength was 121.2 kgf / cm 2 , and continuous reinforcement and short length reinforcement The hybrid effect of the material appeared, and it was a safe destruction mode in which energy absorption leading to destruction was large.

【0042】比較例1 ピッチ系のマルチフィラメントからなる炭素繊維(新日
本製鐡製、NT20、引張強度:325kgf/mm2 、引張
弾性率:20tf/mm2 、フィラメント数:3000、電
解酸化量:20クーロン/m2 )を長さ500mmに切
断し、風速2.5m/sec の圧縮空気を吹き付けて開繊さ
せ、その後、下記の配合のセメントポゾランを含浸し
た。セメントの粒度は3300ブレーンであった。 普通ポルトランドセメント(3300ブレーン) 100重量部 高性能減水剤 1重量部 水 25重量部 含浸後、ストランド1本あたり50gfの重りをぶら下
げた状態で、温度20度、湿度60%RHの恒温恒湿室
内で5時間静置し、凝結させた。その後、3日間、温度
20度の水槽中で水中養生し、続けて温度150度のオ
ートクレーブ養生をした。硬化した炭素繊維強化セメン
ト成形物は炭素繊維の体積含有率が0.91%で、直径
5.5mm、長さ500mmのストランド状の材料であ
った。
Comparative Example 1 Carbon fiber composed of pitch type multifilament (manufactured by Nippon Steel, NT20, tensile strength: 325 kgf / mm 2 , tensile elastic modulus: 20 tf / mm 2 , filament number: 3000, electrolytic oxidation amount: 20 coulomb / m 2 ) was cut into a length of 500 mm, and compressed air having a wind speed of 2.5 m / sec was blown to open the fiber, and thereafter, cement pozzolan having the following composition was impregnated. The particle size of the cement was 3300 branes. Ordinary Portland cement (3300 branes) 100 parts by weight High performance water reducing agent 1 part by weight Water 25 parts by weight After impregnation, with a weight of 50 gf per strand hanging, a temperature and humidity of 20 ° C and humidity of 60% RH It was allowed to stand for 5 hours to coagulate. After that, it was cured in water in a water tank at a temperature of 20 ° C. for 3 days, followed by autoclave curing at a temperature of 150 ° C. The cured carbon fiber-reinforced cement molded product was a strand-shaped material having a carbon fiber volume content of 0.91%, a diameter of 5.5 mm, and a length of 500 mm.

【0043】両端に50mmのタブを付け、標点間距離
400mmで5本の引張試験をした。その荷重・変位曲
線は図2に示す。
A tab of 50 mm was attached to both ends, and a tensile test of 5 pieces was conducted at a gauge length of 400 mm. The load / displacement curve is shown in FIG.

【0044】最終的な破断荷重は35.5kgf で繊維の理
想強度(73.5kgf )の48.3%であった。また、5本
の強度変動率は22%であった。
The final breaking load was 35.5 kgf, which was 48.3% of the ideal strength of the fiber (73.5 kgf). The rate of change in strength of the five pieces was 22%.

【0045】比較例2 ピッチ系のマルチフィラメントからなる炭素繊維(新日
本製鐡製、NT20、引張強度:325kgf/mm2 、引張
弾性率:20tf/mm2 、フィラメント数:3000、電
解酸化量:20クーロン/m2 )を長さ500mmに切
断し、風速2.5m/sec の圧縮空気を吹き付けて開繊さ
せ、その後、下記の配合のセメントポゾランを含浸し
た。セメント、スラグ微粉末との総合的な粒度は520
0ブレーンであった。 早強ポルトランドセメント(4500ブレーン) 50重量部 高炉水砕スラグ微粉末(6000ブレーン) 49重量部 高性能減水剤 1重量部 水 25重量部 含浸後、次に示すように2種類の捩じりを与えたストラ
ンドを製作した。長さ1m当たり、それぞれ22回、2
6回の捩じりを与えた状態で、ストランド1本あたり5
0gfの重りをぶら下げ、温度20度、湿度60%RH
の恒温恒湿室内で5時間静置し、凝結させた。その後、
3日間、温度20度の水槽中で水中養生し、続けて温度
150度のオートクレーブ養生をした。硬化した炭素繊
維強化セメント成形物は表2に示す直径を持ち、長さ5
00mmのストランド状の材料であった。
Comparative Example 2 Carbon fiber composed of pitch type multifilament (manufactured by Nippon Steel, NT20, tensile strength: 325 kgf / mm 2 , tensile elastic modulus: 20 tf / mm 2 , number of filaments: 3000, electrolytic oxidation amount: 20 coulomb / m 2 ) was cut into a length of 500 mm, and compressed air having a wind speed of 2.5 m / sec was blown to open the fiber, and thereafter, cement pozzolan having the following composition was impregnated. Total particle size of cement and slag fine powder is 520
It was 0 brain. Early strength Portland cement (4500 branes) 50 parts by weight Granulated blast furnace slag fine powder (6000 branes) 49 parts by weight High performance water reducing agent 1 part by weight Water 25 parts by weight After impregnation, two types of twisting are performed as shown below. The given strand was made. 22 times, 2 times per 1m length
5 per strand with 6 twists
Hanging a 0gf weight, temperature 20 degrees, humidity 60% RH
It was allowed to stand for 5 hours in the constant temperature and humidity room to allow it to coagulate. afterwards,
Underwater curing in a water bath at a temperature of 20 ° C. for 3 days, followed by autoclave curing at a temperature of 150 ° C. The hardened carbon fiber reinforced cement molding has a diameter shown in Table 2 and a length of 5
It was a 00 mm strand material.

【0046】両端に50mmのタブを付け、標点間距離
400mmで5本の引張試験をした。その荷重・変位曲
線は図2の実施例1と同様であったが。表2に示すとお
り、捩じりが22回、26回とも破断強度は大きく低下
した。
A tab of 50 mm was attached to both ends, and a tensile test of 5 pieces was conducted at a gauge length of 400 mm. The load / displacement curve was the same as that of Example 1 in FIG. As shown in Table 2, the rupture strength was significantly reduced after twisting 22 times and twisting 26 times.

【表2】 [Table 2]

【0047】比較例3 実施例1に使用したマルチフィラメントからなる炭素繊
維にセメントスラリーを含浸しないで、そのまま連続補
強材とする曲げ状態を行った。下記の配合のモルタルを
ホバート型ミキサーを用いてドライで3分間、水を加え
て5分間混練した。 普通ポルトランドセメント(3300ブレーン) 50重量部 豊浦標準砂 50重量部 高性能減水剤 1重量部 水 30重量部 幅60mm、厚さ100mm、長さ1500mmの型枠
に、長さ1500mmだけを曲げ引張側に配列した後、
上記のモルタルを打ち込み、1日後に脱型して、28日
水中で養生した。
Comparative Example 3 The carbon fiber composed of the multifilament used in Example 1 was not impregnated with the cement slurry but was bent as a continuous reinforcing material as it was. A mortar having the following composition was dry-mixed for 3 minutes by using a Hobart type mixer, and water was added and kneaded for 5 minutes. Ordinary Portland cement (3300 branes) 50 parts by weight Toyoura standard sand 50 parts by weight High-performance water reducing agent 1 part by weight Water 30 parts by weight Width 60 mm, thickness 100 mm, length 1500 mm, only length 1500 mm bent and tension side After arranging in
The above mortar was cast into the mold, the mold was removed one day later, and the mold was cured in water for 28 days.

【0048】ストランド状炭素繊維強化セメント成形体
の炭素繊維体積含有率は、最終成形体の全体に対して0.
1%であった。養生後の成形体を支点間距離1400m
mで中央集中載荷をし、荷重・たわみ関係を記録した。
その結果を図3に示す。曲げ強度は初亀裂強度が61.5
kgf/cm2 で、初亀裂と同時に破壊した。炭素繊維は破断
せずに抜け出ていた。
The carbon fiber volume content of the strand-shaped carbon fiber reinforced cement molded product is 0 based on the whole final molded product.
It was 1%. The molded body after curing is 1400m between fulcrums
Central loading was performed at m, and the relationship between load and deflection was recorded.
The result is shown in FIG. Bending strength is 61.5 initial crack strength
It failed at the same time as the first crack at kgf / cm 2 . The carbon fiber was coming out without breaking.

【0049】比較例4 実施例1に使用したマルチフィラメントからなる炭素繊
維をセメントスラリーに含浸しないで、長さ50mmに
切断した。下記の配合のモルタルをホバート型ミキサー
を用いてドライで3分間混練し、その後、切断した50
mmの炭素繊維を混入し、水を加えて5分間混練した。
炭素繊維の体積含有率は、最終成形体の全体に対して0.
6%であった。 普通ポルトランドセメント(3300ブレーン) 50重量部 豊浦標準砂 50重量部 増粘剤 1重量部 水 30重量部 炭素繊維強化セメント成形体を含有する混練後のモルタ
ルを幅60mm、厚さ100mm、長さ1500mmの
型枠に打ち込み、1日後に脱型して、28日水中で養生
した。養生後の成形体を支点間距離1400mmで中央
集中載荷をし、荷重・たわみ関係を記録した。その結果
を図3に示す。曲げ強度は初亀裂強度が51kgf/cm2
あり、初亀裂後に荷重が増大することなく破壊した。ま
た、破断面を観察したところファイバーボールの存在が
確認された。
Comparative Example 4 The carbon fiber composed of the multifilament used in Example 1 was cut into a length of 50 mm without impregnating the cement slurry with the carbon fiber. Mortar having the following composition was dry kneaded for 3 minutes using a Hobart type mixer, and then cut 50
mm of carbon fiber was mixed, water was added, and the mixture was kneaded for 5 minutes.
The volume content of carbon fiber is 0.
It was 6%. Normal Portland cement (3300 branes) 50 parts by weight Toyoura standard sand 50 parts by weight Thickener 1 part by weight Water 30 parts by weight Mortar after kneading containing carbon fiber reinforced cement compacts 60 mm wide, 100 mm thick, 1500 mm long The mold was cast into the mold, and after 1 day, the mold was removed and cured in water for 28 days. After curing, the molded body was centrally loaded at a distance of 1400 mm between fulcrums and the relationship between load and deflection was recorded. The result is shown in FIG. The flexural strength was such that the initial crack strength was 51 kgf / cm 2 , and fracture occurred without increasing the load after the initial crack. The presence of fiber balls was confirmed by observing the fracture surface.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、全ポゾラン成分中に高
炉水砕スラグ粉末を20〜80重量%含有する未硬化セ
メント成形物中に、炭素繊維表面積当たり1〜100ク
ーロン/m2 の電解酸化をした炭素繊維を、硬化後セメ
ント成形物中の体積含有率として0.1〜30%含有する
ので、他のセメント系マトリックスとの付着性が良好
で、高強度で経済的な炭素繊維強化セメント成形物を得
ることができる。また、この成分物で補強されたセメン
ト成形体は、補強材が無機物であるために高耐久性、不
燃性に優れる他、連続補強材を用いれば少ない繊維量で
高強度が得られ、短尺補強材を用いれば高靱性が得ら
れ、両者を組合せれば両長所を兼ね備えた成形体とな
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in an uncured cement molded product containing 20 to 80% by weight of granulated blast furnace slag powder in all pozzolan components, electrolysis of 1 to 100 coulomb / m 2 per surface area of carbon fiber is performed. Oxidized carbon fiber contains 0.1 to 30% by volume as a volume content in the cement molded product after curing, so it has good adhesion to other cement-based matrix, high strength and economical carbon fiber reinforcement. A cement molded product can be obtained. In addition, the cement molded product reinforced with this component is excellent in durability and nonflammability because the reinforcing material is an inorganic material, and if a continuous reinforcing material is used, high strength can be obtained with a small amount of fiber and short-term reinforcement. If a material is used, high toughness can be obtained, and if they are combined, a molded product having both advantages is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1に示す炭素繊維強化セメント成形物を
示す図である。
FIG. 1 is a view showing a carbon fiber-reinforced cement molded product shown in Example 1.

【図2】実施例1および比較例1に示す炭素繊維強化セ
メント成形物の荷重・伸び関係を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a load / elongation relationship of the carbon fiber-reinforced cement molded products shown in Example 1 and Comparative Example 1.

【図3】実施例4,5,6および比較例3,4の荷重・
たわみ関係を示す図である。
FIG. 3 shows the loads of Examples 4, 5 and 6 and Comparative Examples 3 and 4.
It is a figure which shows a bending relationship.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炭素繊維 2 セメントスラリー 3 炭素繊維強化セメント成形物 1 carbon fiber 2 cement slurry 3 carbon fiber reinforced cement molding

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D06M 10/00 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location D06M 10/00 A

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 全ポゾラン成分中に高炉水砕スラグ粉末
を20〜80重量%含有する未硬化セメント成形物中
に、炭素繊維表面積当たり1〜100クーロン/m2
電解酸化をした炭素繊維を、硬化後セメント成形物中の
体積含有率として0.1〜30%含有することを特徴とす
る炭素繊維強化セメント成形物。
1. An unoxidized cement molded product containing 20 to 80% by weight of granulated blast furnace slag powder in all pozzolanic components is used to prepare 1 to 100 coulomb / m 2 of electrolytically oxidized carbon fibers per carbon fiber surface area. A carbon fiber reinforced cement molded product, characterized by containing 0.1 to 30% as a volume content in the cement molded product after curing.
【請求項2】 セメント成形物がストランド状であり、
その長さ当たり連続炭素繊維が21回/m以下に捩じら
れていることを特徴とする請求項1記載の炭素繊維強化
セメント成形物。
2. The cement molded product is strand-shaped,
The carbon fiber-reinforced cement molded product according to claim 1, wherein continuous carbon fibers per length thereof are twisted at 21 times / m or less.
【請求項3】 炭素繊維表面積当たり1〜100クーロ
ン/m2 の電解酸化をした連続炭素繊維を開繊させて、
全ポゾラン成分中に高炉水砕スラグ粉末を20〜80重
量%含有し、平均粒度が3500ブレーン以上のポゾラ
ンからなるセメントスラリーに含浸し張力を付与した
後、凝結させ、自然養生およびオートクレーブ養生を行
うことを特徴とする炭素繊維強化ストランド状セメント
成形物の製造方法。
3. A continuous carbon fiber subjected to electrolytic oxidation of 1 to 100 coulomb / m 2 per carbon fiber surface area is opened,
20-80% by weight of granulated blast furnace slag powder is contained in all pozzolan components and impregnated with a cement slurry made of pozzolan having an average particle size of 3500 branes or more to give tension, and then coagulate to perform natural curing and autoclave curing. A method for producing a carbon fiber-reinforced strand-shaped cement molded product, comprising:
【請求項4】 開繊した炭素繊維束をスラリーに含浸し
た後、該炭素繊維束を21回/m以下の捩じりを加えて
から、張力を付与しつつ凝結させることを特徴とする請
求項3に記載の炭素繊維強化ストランド状セメント成形
物の製造方法。
4. An impregnated carbon fiber bundle is impregnated in a slurry, the carbon fiber bundle is twisted at a rate of 21 times / m or less, and then the carbon fiber bundle is condensed while applying tension. Item 4. A method for producing a carbon fiber-reinforced strand-shaped cement molded product according to Item 3.
【請求項5】 請求項1又は請求項2に記載の炭素繊維
強化セメント成形物を補強材として埋設した炭素繊維強
化セメント成形体。
5. A carbon fiber reinforced cement molded product in which the carbon fiber reinforced cement molded product according to claim 1 or 2 is embedded as a reinforcing material.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006091185A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-31 Ogden Technologies, Inc. Fiber reinforced concrete/cement products and method of preparation
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US7341627B2 (en) 2005-02-18 2008-03-11 Ogden Technologies, Inc. Fiber reinforced concrete products and method of preparation
US7396403B1 (en) 2006-02-17 2008-07-08 Ogden Technologies, Inc. Concrete reinforced with acrylic coated carbon fibers

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