JPS63107848A - 無機繊維強化セメント複合材料 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機質繊維で強化された強度の優れたセメント
複合材料に関するものである。

〔従来の技術〕

セメントは各種建築用コンクリート、コンクリートパネ
ルあるいは土木用ヒエーム管やその他各種構造体として
広範囲に使用されている。最近それら構造体の強度向上
あるいは軽量化のために繊維質物質を添加した複合体く
以下これらを総称して単にセメント複合体という）が使
用されるようになってきている。この繊維質物質として
は有機繊維の使用もみられるが、主として無機繊維、特
にアスベストが広（使用されている。

〔発明が解決しようとする問題〕

セメント複合材料用の繊維質物質として使用されるアス
ベストについては、近年その発癌性が問題となり、次第
に使用できなくなりつ＼ある。このアスベストの代替繊
維としてガラス繊維が検討されているが、ガラス繊維は
アルカリとは反応して消失してしまうので、セメントと
共に使用されると次第に強度が低下し強化の役目をはた
さないのである。

その対策として、耐アルカリ繊維が開発されたり、セラ
ミックス繊維やアルミナ繊維などの利用も検討されては
いるが、価格の点でアスベストやガラス繊維の代替とは
なり得ないのである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明らは以前よりチタン酸カリウム繊維の開発に取り
組んでいるが、チタン酸カリウム繊維の耐薬品性、特に
耐アルカリ性の大きいこと＼、強化繊維として、少量の
添加で強度向上が著しい点に着目し、鋭意研究を重ねた
結果、チタン酸カリウム繊維と岩綿繊維との混合したも
のをセメント複合体の強化繊維として用いることにより
、ガラス繊維のように次第にアルカリと反応して強度が
低下することもなく、アスベストより少量の添加でより
強度が向上し、しかも、施工時に接触しても発癌などの
人体に対する害作用もない優れた複合体を得ることに成
功したものである。さらに、本発明のセメント複合体は
岩綿繊維を用いるため価格的にも安価であり、十分アス
ベストの代替となるものである。即ち本発明はチタン酸
カリウム繊維１０〜４０重量％と岩綿繊維９０〜６０重
量％よりなる複合繊維を１〜４０重量％含有することを
特徴とする無機繊維強化セメント複合材料である。

〔作用〕

本発明のセメント複合体に用いられる無機繊維はチタン
酸カリウム繊維と岩綿繊維の複合繊維である。チタン酸
カリウム繊維はアスペクト比（長さ／直径）の大きい人
工の短繊維であって、耐熱性、耐薬品性、特に耐酸、耐
アルカリ性を有し、濾過材、触媒担体、隔膜、各種複合
材料用補強材として最近注目を集めている無機質繊維で
ある。

一方、岩綿繊維は天然に産する繊維あるいは天然の岩石
鉱物を溶融して繊維化したものであり、チタン酸カリウ
ム繊維に比して長さ、直径とも大きい。

このチタン酸カリウム繊維と岩綿繊維とを混合して使用
すると、岩綿繊維が骨格繊維となり、岩綿繊維の絡み合
いのなかにマトリックス繊維としてのチタン酸カリウム
の短繊維が絡み合って分散し、それによって岩綿繊維の
みでは弱かった複合体の強度がチタン酸カリウム繊維と
の複合によって著しく向上するのである。また、チタン
酸カリウム繊維のみでは繊維長かや−短かいため繊維の
絡み合いに難点があったものが、繊維の長い岩綿繊維に
よって増強され、セメント複合体の補強として最適なも
のとなっている。

〔発明の構成〕

本発明はチタン酸カリウム繊維と岩綿繊維よりなる複合
繊維をセメント、砂、砂利などに混合したものであり、
使用されるチタン酸カリウム繊維はチタニアなどのチタ
ン含有化合物と炭酸カリウムなどのカリウム含有化合物
とから焼成法、溶融法、水熱法などの既知の方法で製造
されたものが使用できる。また、チタン酸カリウム繊維
を各種処理して得られたチタン酸カリウム水和物繊維、
チタニア繊維などやチタン酸ナトリウム繊維などの単独
あるいは混合繊維もチタン酸カリウム繊維として使用可
能である。その繊維の平均長さは４〜１００μｍ１好ま
しくは１０〜５０μｍ１繊維平均径は０．１〜３μｍ１
好ましくは０．２〜１．５μｍのものである。繊維長さ
の短かいものはセメント複合体の強度が小さくなり、繊
維の長いものはセメント複合体のマトリックス部の補強
効果が期待できない。また繊維径は０．１μｍ未満では
綱すぎて、３μｍ以上では太すぎて、いずれもセメント
複合体のマトリックス部の補強が不十分である。

岩綿繊維としては天然で繊維状で産するもの、例えばウ
オラストナイト繊維など、あるいは玄武岩、安山岩など
の天然の岩石を溶融し、溶融物を空気または水蒸気で吹
き飛ばすことにより繊維状としたものが使用できる。２
種以上の混合物でも構わない。成分的にはセメント複合
体に用いることから塩基性のものが望ましい。その繊維
の平均長さは８〜２００μｍ、好ましくは２０〜１２０
μｍ１繊維平均径は１〜２０μｍ、好ましくは３〜１５
μｍが望ましい。繊維長さが８μｍ未満では骨格繊維と
しての効果に乏しく十分な強度が得られず、逆に２００
μｍ以上では繊維がセメント複合体中に均一に分散しに
く＼なり好ましくない。また、太さが１μｍ未満では骨
格繊維として細すぎて強度が不十分であり、２０μｍ以
上では繊維が太すぎて売場ムラが生じる。

繊維相互の混合割合はチタン酸カリウム繊維１０〜４０
重量％、好ましくは２０〜３０重量％、で残部を岩綿繊
維とする。チタン酸カリウム繊維が１０重量％未満では
マトリックス部分の強化が不十分であり、４０重量％を
越えると骨格繊維が少なすぎてセメント複合体とした際
の強度が低下する。

セメントとしてはそれぞれの用途に合わせた砂および砂
利との混合比で使用すればよい。セメント複合体中の繊
維の混合割合は１〜４０重量％、好ましくは５〜２５重
量％である。混合割合が４０重量％以上ではセメンＩ・
の量が少ξくなり強度が低下する。また、１重量％以下
では添加効果がほとんどなくなってしまう。

繊維の混合方法は通常のセメントミキサーでの混合時に
繊維をほぐしながら添加すればよい。

〔実施例〕

平均長さ３０μｍ１平均径１μｍのチタン酸カリウム繊
維が３０重量％と平均長さ７０μｍ１平均径６μｍのウ
オラストナイト繊維が７０重量％よりなる複合繊維Ａお
よび平均長さ１５０８ｍ１平均径１０μｍのチタン酸カ
リウム艙維が３０重量％と平均長さ２５０μｍ１平均径
２５μｍのウオラストナイト繊維が７０重量％よりなる
複合繊維Ｂをそれぞれポルトランドセメント、砂、砂利
の容積比が１：２：４であるセメント混合物に第１表に
示すような割合で混合し、水セメント比０．６ロとした
混練物を鋳込み養生後の強度を測定した。同時に比較例
として同じく第１表に示す配合のものについて同様に鋳
込んで強度を測定した。

なお、複合繊維Ｃは平均長さ３０μｍ１平均径１μｍの
チタン酸カリウム繊維が３０重量％と平均長さ１５０μ
ｍ１平均径５μｍのガラス繊維が７０重量％よりなるも
の、チタン酸カリウム繊維は平均長さ３０μｍ、平均径
１μｍのもの、ウオラストナイト繊維は平均長さ７０８
ｍ１平均径６μｍのもの、ガラス繊維は平均長さ１５０
μｍ１平均径５μｍのものを用いた。

〔発明の効果〕

本発明のチタン酸カリウム繊維とウオラストナイト繊維
との混合繊維を用いたセメント複合体は第１表に示した
結果にみられるように、従来のアスベストを用いたもの
に比較して、圧縮強さ、曲げ強さとも著しく向上し、特
に、実施例１〜３ではアスベストの約１．５倍の値を示
しく比較例１〜３）、アスベストの代替としては余りあ
る特性を示している。この特性はチタン酸カリウム繊維
やウオラストナイト繊維を単独で使用した場合（比較例
５および６）やガラス繊維のみ（比較例７）の場合やチ
タン酸カリウム繊維とガラス繊維との混合繊維（比較例
４）を用いても得られず、チタン酸カリウム繊維とウオ
ラストナイト繊維との混合繊維を用いると骨格繊維とマ
トリックス繊維とがうまく相互に作用することにより、
両繊維の特徴がうまく引き出されていることがわかる。

このように本発明はチタン酸カリウム繊維とウオラスト
ナイト繊維に代表される岩綿繊維との混合繊維を用いる
ことにより、アスベストの代替として、アスベストより
は性能のより優れたセメント複合体を得ることができる
ものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. チタン酸カリウム繊維１０〜４０重量％と岩綿繊維９０
   〜６０重量％よりなる複合繊維を１〜４０重量％含有す
   ることを特徴とする無機繊維強化セメント複合材料。