JPS6021837A - プラスチツク補強コンクリ−ト - 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】 （技術分野） 本発明は、プラスチック補強コンクリ−）Ｋ関し、特に
靭性および耐候性にすぐれた高強度のレジンコンクリー
トやセメントコンクリートに関するものである。

（従来技術） 一般に使用されるこの種のコンクリート中、コンクリー
ト自体が力学的にきわめて脆性的な挙動を示し、耐衝撃
性が小さくひびわれ発生以後の耐荷能力がほとんどない
。そこで、これらの欠点を解決するために、ｍ＊維、ガ
ラス繊維、炭素繊維。

プラスチック繊維等による補強がなされてきた。

しかしながら、セメントコンクリートのように鋼繊維が
補強材として用いられる場合には、さびや腐食により強
度が低下するという耐候性の点で問題があり、このため
に、塩分の含まれた砂や石は骨材として使用できないと
いう制約があった。

また、鋼繊維の比重が７．ｒとコンクリートの比重７．
０〜．２．３に比べて大きいので、コンクリート中で攪
拌分散させても分離する虞があり、分散後に打設して硬
化させるまでの時間に制限を受ける欠点があった。

更にまた、ガラス繊維や炭素繊維を添加する場合は、こ
れらの繊維径が細いので■ｊえば１０μｍ程度）、長さ
３〜ｌＯ酩の短繊維を用いてもアスペクト比が２００〜
７００程度になり、繊維同士がからみ合いやすく、均一
分散が困難になる。しかして、上記に加えて、繊維添加
によるコンクリートの粘度増大が著しいので添加量に制
限があり、とくに通常使用されているコンクリート用攪
拌装置ではコンクリート中に、繊維を均一に分散させて
混合できない欠点があった。

また、マトリックスの面からも強度および分散性の点で
繊維径に比べてあまり大きい骨材が使用できないことや
、セメント量の少ないような貧配合では、モルタルとし
ての使用に不適格である。

更にまた、ガラス繊維の場合は耐アルカリ性に乏しく、
セメントコンクリート中では劣下するという欠点があっ
た。

以上の例に対し、プラスチック繊維等の有機繊維の場合
はその径がガラス繊維等に比べて３００μｍ程度と太く
、とれをコンクリートに添加したものでは、ガラス繊維
等の場合に比して均一な分散が得られ、粘度の増大も少
なく、靭性の向上により耐衝撃性は改善されるが、プラ
スチック繊維自体の強度および弾性率が低いだめに、コ
ンクリートの強度向上に貢献するところがなかった。

（目　的） そこで、本発明の目的は、上述した諸欠点を解決し、引
張弾性率および引張強度の大きな大径のプラスチックで
コンクリートを適切に補強し、以て靭性および耐候性に
優れ、しかも高強度のプラスチック補１強コンクリート
を提供することにある。

（発明の構成） かかる目的を達成するために、本発明では、プラスチッ
クを誘電的に加熱しながら延伸することにより、配向結
晶化させて強度および弾性率を大きくした大径のプラス
チック繊維を補強材として添加する。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明者は、本発明で用いる補強材、すなわち、プラス
チックを誘電的に加熱しながら延伸することによシ配向
結晶化させて得られた太径繊維と、従来の各種補強材と
の特性およびこれらの補強材を添加して得た各種コンク
リートの特性について、比較実験を行い、本発明による
コンクリートの特性が優れていることを確認した。

第１表はかかる比較実験により得られた各種コ。

ンクリート補強用材料の力学特性を比較して示したもの
である。

第　７　表 なお、第１表に示した誘電加熱延伸プラスチック大径繊
維は、例えば直径が八ｌｊ　ｔｎｍφのポリオキシメチ
レン繊維の場合、その引張強さが／６０００Ｋｙ／／ｃ
ｍ２、引張弾性率が０．１１　Ｘ　１０’　Ｋｙ／／ｃ
ｍ２−ｔ’　Ｉ？１　ッた。しかして、このような大径
繊維の製造にあたっては、直径ｌθ翳のロッド状ポリオ
キシメチレン（数平均分子量３７，０００．重量平均分
子量！３，０００゜密度へｌＩ２９／ｃｒｎｓ、融点／
７９℃）を、発振周波数Ｊ、４（、ｔＧＨｚで最大出力
／Ｊ　ｋＷの誘電加熱装置を用いて、最高雰囲気温度／
、２０℃、繰出速度０．３　ｍ／　ｆｎｉｎ、引取速度
９．０　ｍ　／　ｍｉｎの条件のもとて延伸倍率３０倍
に延伸して大径プラスチック繊維を得た。

このように、誘電加熱延伸では、内部発熱のために太径
ロッドを直接延伸できるとともに１誘電的に高分子材料
の非晶部を選択的に加熱延伸するので、分子鎖が動き易
くなっている非晶部に延伸応力が有効に働き、従って、
高倍率で延伸することができるので、高強度かつ高弾性
率化を達成することができる。

なお、このような誘電加熱延伸によって高強度かつ高弾
性率化できるプラスチックとしては、上述したようなポ
リオキシメチレンなどのポリエーテルの他に、種々の種
類のナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタ
レートなどのポリエステル、ポリアクリロニトリルやポ
リビニルアルコールなどのビニルポリマーなど、および
極性分子を添加したポリエチレンやポリプロピレンなど
のポリオレフィンなど各種のプラスチック材料を用いる
ことができる。

誘電加熱延伸プラスチック繊維の径は、未延伸ロッドの
径および延伸倍率によって決めることができ、まだ、繊
維長は延伸後の切断間隔によって決めることができるの
で、異なる径で任意所望のアスペクト比とした繊維を自
由に選定することができる。

このようにして得られた誘電加熱延伸ポリオキシメチレ
ン繊維は、太径であってもプラスチック繊維に比べ引張
強さおよび引張弾性率が大きく、スチール、ガラス、炭
素等の繊維と同等の値をもつので、これらの特性をコン
クリート繊維補強材としてコンクリートに添加すること
により、スチール、ガラス、炭素等の繊維を用いた場合
と同様に、コンクリートの靭性を向上させ、かつ、その
強度を高めることができる。

更にまた、耐候性の面においても、鋼繊維に比べてさび
や腐食が問題とならず、塩分を含んだ砂や石を骨材に使
用できる利点があり、しかもガラス繊維に比べて耐アル
カリ性も良好である。

また、かかる補強材はコンクリートの比重とほぼ同等の
比重に保たれるので、補強材が分散した後に分離してし
まうという問題も少なくなる。

次に、本発明の一実施例として、このような誘電加熱延
伸ポリオキシメチレン繊維を添加して補強したレジンコ
ンクリートの例を第１図に示す。

第１図はレジンコンクリート板に本発明を適用した場合
のコンクリート中の材料分布構成を示し、ことで、ｌは
上述したプラスチック繊維による補強利としてのプラス
チックロッド、２はコンクリート用のレジン、３は骨材
の砂、ｌは増量材としての炭酸カルシウムである。

本例では、レジンλ、骨材３および増量祠グの間の重量
比を／：、？：　／となし、補強材ｌをレジンコに対し
てＪＪｗｔ、％の割合で添加した。

更にまた、補強材ｌとしては、第１表につき上述したポ
リオキシメチレンから同様の条件で誘電加熱延伸によっ
て形成し、径がλａｍφノポリオキシメチレシロツド直
径が２　ｍｍφで、引張゛強度は／３０００に２ｆ／ｃ
ｍ２、引張弾性率は０．ｊ　ｘ　１６’　Ｋ１１７ｃｍ
２のポリオキシメチレンロッドをｊｃｍの長さに切断し
たものを使用した。また、レジンλには不飽和ポリエス
テル樹脂を用いた。

このように繊維補強材ｌを２．ｊｗｔ、％添加混入して
得られたレジンコンクリートについて強度実験を行った
結果は、そのひび割れの発生する引張強度は／３ｓＫｙ
ｆ／α２、曲げ強度は３コロＫｙｆ／α２、衝撃強度は
／４ＬＫｐｆ号ｊ２であった。これらの結果を、繊維補
強材／を添加していない通常のレジンコンクリートの強
度、すなわち引張強度がｌ−〇に５＋／／／ｃＩｒＬ２
、曲げ強度が３ｏｏＫｙｆｌα２、衝撃強度がλＫｙ／
（礪２であったのと比較すると、それぞれに強度の向上
が見られ、引張および曲げによってひび割れと同時に破
断せず、特に衝撃強度が著しく高められたことが分る。

とくに、上述したようなプラスチック繊維補強材を添加
したレジンコンクリートにあっては、未補強のレジンコ
ンクリートのように、引張および曲げによってひび割れ
が生じると同時に破断するのではなくて、ひび割れが発
生してからあとの引続きの荷重で破断する。

に、直径が八！ｒｍｍφで長さがｌθαの誘電加熱ポリ
オキシメチレン繊維（引張り強さ／６０００　Ｋｙｊ　
７ｃｍ２、引張弾性率Ｏ，ダ×ｌθ’　Ｋｙｆ　／ｃｒ
ｎ２）による補強材／を充填率１０ｖｏ１．％で添加し
て補強した例では、曲げ強度４１００　Ｋｙｆ／ｃｍ’
および衝撃強度ｘ　Ｋｔ）ｆ　ｃｍ／　ｃ＋ａ”　カ得
られ、未補強レジンコンクリートの曲げ強度３００　Ｋ
ｙｆ　／ａｎ２および衝撃強度２Ｋｙｆ　ｒｘ／ｃｍ２
に比し・礼ヘモ曲げ強度および靭性を著しく向上させる
ことができだ。

次に、本発明に係るセメントコンクリートの場合につい
て説明する。この例では、径が八ｙ　ｍｍφで長さが１
０Ｃｍの誘電加熱延伸ポリオキシメチレン繊維（引張強
度／６０００Ｋｙｊ／ｃｍ２．引張弾性率０．ＩＩｘ　
ｔｏ’　Ｋ５１／　／　ｃｙｕ２）を補強材として未補
強セメントコンクリート（曲−げ強度ＡＯＫｙｆ　７ｃ
ｍ２）に／θｖｏ１．％添加した。

その結果、曲げ強度が、２００　ＫＳＩ／　／ｃｒｎ２
と著しく向上し、タフネスも未補強セメントコンクリー
トの３θ倍以上となり、大幅に靭性を高めることができ
た。なお、繊維補強拐の径、が／θμｍ程度の細いもの
Ｋあっては、からみ合いのためにｊ　ｖｏｌ、％しか充
填できず、このような細い繊維の補強材を使用するとき
には高強度化に限界がある。

しかして、本例では、ｌθｖｏ１．％の誘電加熱延伸繊
維を添加したにもかかわらずその粘度増大をきたさない
ので、通常のセメントコンクリートミキサーで補強材を
セメントコンクリートに均一に混合させることができた
。なお、添加する誘電加熱延伸ポリオキシメチレン繊維
として、直径がＯ０ｊ鰭φで長さが３１のものを使用し
た場合も同様な強度の向上を図ることができた。

次に、本発明に適用するプラスチック繊維として連続し
たま壕の状態のプラスチック繊維で一方向に補強した例
について述べる。曲げ強度が１０ＫＳＪ／／ｃｍ２の未
補強セメントコンクリートに対して、直径が八ざ闘φの
誘電加熱延伸したポリオキシメチレンの連続した繊維（
引張強さｔｔｏｏｏ　Ｋｙ／／σ２・引張弾性率０．’
ｌ　Ｘ　／θ’Ｋｙｆ／ｃｍ２）を７０７０１０％の充
填率で一方向に補強したものにあっては、その補強方向
に対して直角な曲げ強度が７００　Ｋｙｆ　／ｃｙｎ２
となシ、この方向に対する曲げ強度を大きく向上させる
ことができた。

なお、上述したプラスチック繊維の形状はロッドやパイ
プ形状あるいは板状とすることができ、更にこれらの表
面を変形させてアンカー効果を持たせるようにするとと
もできる。

（効　果） 以上に説明してきたように、本発明によればコンクリー
トの補強拐として、誘電的に加熱しながら延伸すること
により配向結晶化させて、引張強度および引張弾性率を
高めたプラスチック大径繊維を用い、かかる繊維をコン
クリートに添加混入させることにより、靭性および耐候
性にすぐれ、しかも引張および曲げ強度が大きくなると
共に耐衝撃強度の大幅に向上した高強度のコンクリート
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プラスチック補強コンク１ノートの構造
の一例を示す断面図である。 ｌ・・・誘電加熱延伸により形成されたプラスチックロ
ッド、 コ・・・レジン、 ３・・・前月、 ≠・・・増量材。 特許出願人　日本電信電話公社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘電的に加熱しながら延伸することＫよシ配向結晶化さ
   せ、引張強度および引張弾性率を大きくなした、大径プ
   ラスチック繊維を補強材としてコンクリートに添加した
   ことを特徴とするプラスチック補強コンクリート。