JPS6317244A - 炭素繊維強化セメント硬化体の製造用材料 - 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］ 本発明は炭素繊維強化セメント硬化体の製造用材料に係
り、特に炭素１ａ維の含有率が高く高強度のセメント硬
化体を製造するに好適な炭素繊維強化セメント硬化体の
製造用材料に関する。

［従来の技術］ セメント硬化体は、主にコンクリート構造物やコンクリ
ート製品として用いられているが、近年、高強度な建築
、土木用材料への要望が高まり、セメント硬化体につい
て、耐アルカリ性ガラス繊維や炭素ｌｌｔ維等の補強！
ａ維を混合して強度を向上させた各種の！ａ維強化セメ
ント硬化体が知られている。このような繊維強化により
、モルタルやコンクリート構造体の強度は大幅に向上し
、ヒビ割れ等の防止に有効である。

繊維強化セメント硬化体において、補強繊維としてガラ
ス繊維を使用することは、従来から広く知られているが
、ガラス！ａ維強化セメント硬化体では、セメント中の
アルカリ成分によって経時的にガラス繊維が侵され、そ
の強度が劣化するという問題がある。現在、このような
強度劣化についての改良が種々検討されているものの、
未だ決定的な方法はない。このため、ガラス繊維強化セ
メント硬化体は、その使用範囲が限られるという不具合
がある。

一方、炭素繊維は化学的に非常に安定であるため、セメ
ントに混和した場合、経時的な強度の劣化は殆ど認めら
れないという利点がある。

その他、 ■　ガラス繊維を用いた場合にはオートクレーブ処理が
不可能であるのに対し、炭素繊維を用いた場合には、オ
ートクレーブ処理が可能であるため、脱型までの硬化時
間を短縮することかでき、しかもマトリックス強度の高
いものを得ることができる。

■　ガラス繊維ではプレス成型を採用すると折れてしま
うためプレス成型を適用することはできないのに対し、
炭素繊維を用いた場合にはプレス成型を適用することが
できる。

■　プレス成型及びオートクレーブ処理を施すことによ
り、得られる硬化体の寸法精度を向上させることができ
るため、フロア−やカーテンウオールに取付は施工する
に好適な、寸法精度が良好で安定性に優れた製品を得る
ことができる。

等の特長を有することから、炭素繊維強化セメント硬化
体は広い分野において有望視されている。

［発明が一決しようとする問題点コ ところで、セメント材料に補強繊維を混和する際、ガラ
ス繊維の場合にはチョツプドストランド、即ちフィラメ
ントが集束剤によって固められたものを用いるため、混
和効率が良いが、炭素繊維の場合には、ガラス繊維と同
様、炭素長繊維を集束したストランドから得られるチョ
ツプドストランドを用いることができるが、高価である
ため安価な短繊維（ウール状）の炭素繊維を数ｍｍ長さ
にチョップしたチョツプドフィラメントを用いる。この
チョツプドフィラメントは、モノフィラメントであるた
め嵩高く、少しでも量が増えると互いに絡み合い易くな
る。このため、均一分散状態で混和することが極めて難
しく、また、一般のスクリューミキサでは羽根に繊維が
巻き付いて混錬できないという難点がある。（因みに、
炭素繊維強化セメント硬化体の強度は炭素繊維の混入量
に比例し、十分な強度向上を図るためには、一般に２〜
３重量％の炭素繊維を混合する必要があるとされている
。しかしながら、ことに通常のミキサでセメント、水、
砂等と炭素繊維とを混練する場合には、炭素繊維は１重
量％程度の混入が限度であり、それ以上を混入しようと
すると繊維同志が絡み合い、所謂ボールとなって混合が
不可能となる。） このため、従来においては、炭素繊維強化セメント硬化
体の製造には、ゴム袋の中にセメント、砂、水、混和剤
及び炭素繊維を投入し、袋の底をゆさぶりつつ混練する
構成のオムニミキサーという特殊なミキサが必要とされ
ていた。

しかしながら、オムニミキサーのような特殊なミキサを
用いることは、設備のコストアップや運転管理の煩雑化
等の問題があり、工業的見地からは好ましいことではな
い。

このように、従来においては、高炭素繊維含有率で強度
の極めて高い炭素繊維強化セメント硬化体を、良好な作
業性及び炭素繊維混和効率のもとに低コストで製造する
ことはできなかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決し、高炭素繊維含有率
の炭素繊維強化セメント硬化体も、特別なミキサを用い
ることなく良好な混合効率及び混合作業性のもとに製造
することができる炭素繊維強化セメント硬化体の製造用
材料を提供するものであって、 炭素繊維のモノフィラメント２〜１０重量％をセメント
と混合してなることを特徴とする炭素繊維強化セメント
硬化体の製造用材料、 を要旨とするものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の炭素繊維強化セメント硬化体の製造用材料は、
セメントに対して２〜１０重量％の炭素繊維のモノフィ
ラメントとセメントとを混合してなるものである。

炭素繊維のモノフィラメントの量が２重二％未満では、
炭素繊維の量が少な過ぎ、補強効果が小さい。一方、炭
素繊維のモノフィラメントの量が１０重量％を超えると
、炭素繊維の量が多過ぎ、本発明によっても十分な混合
効率が得られない。

特に好ましい炭素繊維のモノフィラメントの混合量は、
セメントに対して３〜５重量％である。

本発明において、セメントに混合する炭素繊維のモノフ
ィラメントとしては、特に限定するものではないが、例
えば、平均直径が５〜３０μｍとりわけ１０〜２０μｍ
であり、平均長さが２〜２０ｍｍとりわけ３〜１５ｍｍ
のものが好適である。このような炭素繊維のモノフィラ
メントは、例えば本出願人より提案されているロータリ
ーガスジェット法（ＲＧＪ法）により製造された炭素短
繊維を更に切断して得ることができる。

また、セメント原料としても特に制限はなく、普通ポル
トランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメ
ントなど各種ポルトランドセメントが好適に用いられる
。

本発明の材料を製造するには、所定長さ、例えば１０ｍ
ｍ程度に切断した炭素繊維のモノフィラメントを、所定
割合でセメントに混合するが、その混合手段としては、 ■　オムニミキサーによる方法 ■　セメントとフィラメントとをブローイングしながら
混合する方法 等が有効である。

このようにして混合して得られた本発明の材料〜は、そ
の配合比率や使用原料などを表示した袋等に詰めて出荷
される。

このような本発明の材料を用いて炭素繊維強化セメント
硬化体を製造するには、適当な炭素繊維配合量の本発明
材料と砂、水、必要に応じて更にセメントや各種混和剤
を所定量配合して、通常のミキサあるいは手作業で十分
に混練した後、成型、硬化させれば良い。

［作用コ 本発明の炭素繊維強化セメント硬化体の製造用材料は、
炭素繊維のモノフィラメントとセメントが予め乾燥状態
で十分に混和しである。このため、これに砂や水を添加
しても炭素繊維同志が絡み合って所謂ボ・−ルになるこ
とがなく、通常のミキサ又は手作業で効率良く、均一分
散、混合することができる。

［実施例コ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例！ 普通ポルトランドセメント１００重量部に炭素繊維のモ
ノフィラメント（平均直径１３μｍ１平均長さ６ｍｍ）
４重量部を十分に混合して本発明の炭素繊維強化セメン
ト硬化体の製造用材料を調製した。

この材料に砂７０重量部、水３０重量部を配合して、シ
ャベルによる手作業で混合し、総量約５０ｋｇのセメン
トモルタルを調合した。このときの混和状態は、炭素繊
維の入らないモルタルの調合の場合と何ら変わらず、良
好な混線状態であった。

得られたモルタルを曲げ試験用型に流し込み、振動成型
後、１８０℃、１０ａｔｍで８時間オートクレーブ処理
を行なった。得られた試験片を用いて曲げ試験を行なっ
た結果を第１表に示す。

比較例１ 実施例１のモルタル配合となるように炭素繊維、セメン
ト、砂及び水をオムニミキサーに投入して混練したこと
以外は、実施例１と同様にしてモルタルを製造し、同様
に曲げ試験片を作成して曲げ試験を行なった。

結果を第１表に示す。

第１表からも明らかなように、本発明の材料によれば、
オムニミキサーのような特殊なミキサを用いることなく
手作業による混練によっても、性状の良好な炭素繊維含
有セメントモルタルを調合することができ、従来と同等
の高強度セメント硬化体を製造することができる。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の炭素繊維強化セメント硬化
体の製造用材料は、炭素繊維のモノフィラメント２〜１
０重量％をセメントと混合してなるものであって、予め
セメントと炭素繊維とが十分に混合しであるため、良好
な作業性、高繊維混合率のもとに炭素繊維含有セメント
硬化体を製造することができる。

本発明によれば、 ■　セメントモルタルの調合にあたり、オムニミキサー
のような特殊なミキサを用いる必要がなく、シャベル等
を用いる手作業でも十分に混練することができる。

■　このため、大量に調合する場合はもちろん、少量の
セメントモルタルを調合する場合も、これを容易に行う
ことができる。

■　混合が容易であることから、混合にあたり、熟練し
た作業員を特に必要とせず、素人であっても十分に行え
る。

■　炭素繊維含有率を高くすることもできるので、高強
度セメント硬化体を製造することができる。（本発明の
材料によれば、３重量％以上の炭素繊維を含有するセメ
ント硬化体も容易に製造できる。） ■　炭素繊維は極めて均一で良好な分散性のもとに混合
される。

等の効果が奏される。このため、本発明の材料によれば
、高強度、高品質の炭素繊維強化セメント硬化体を低コ
ストで効率的に製造することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素繊維のモノフィラメント２〜１０重量％をセ
   メントと混合してなることを特徴とする炭素繊維強化セ
   メント硬化体の製造用材料。
2. （２）炭素繊維のモノフィラメントを３〜５重量％混合
   してなる特許請求の範囲第１項に記載の製造用材料。
3. （３）炭素繊維のモノフィラメントは、平均直径５〜３
   ０μｍ）平均長さ２〜２０ｍｍである特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の製造用材料。
4. （４）炭素繊維のモノフィラメントは、平均直径１０〜
   ２０μｍ、平均長さ３〜１５ｍｍである特許請求の範囲
   第３項に記載の製造用材料。