(57)【要約】【課題】セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維、それを含むセメント硬化体及びセメント硬化体のひび割れ補修方法を提供する。【解決手段】本発明のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、非円形断面を有し、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂が繊維表面の少なくとも一部を占めており、上記非円形断面は、２以上の突起を有する。本発明のセメント硬化体は、上記のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維とセメントとを含む。本発明は、また、上記のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維とセメントとを含むセメント硬化体のひび割れ部分に水分を間欠的又は連続的に付与してひび割れを自己治癒するセメント硬化体のひび割れ補修方法に関する。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維であって、
前記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、非円形断面を有し、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂が繊維表面の少なくとも一部を占めており、
前記非円形断面は、２以上の突起を有することを特徴とするセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維。
【請求項２】
前記非円形断面は、繊維断面で見たときの最大の差し渡し長さＳに対する突起の長さＬの比Ｌ／Ｓが０．１〜０．９である請求項１に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維。
【請求項３】
前記非円形断面は、突起の長さＬに対する突起の幅Ｄの比Ｌ／Ｄが０．３〜３である請求項１又は２に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維。
【請求項４】
前記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、繊維表面に極性基を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維。
【請求項５】
前記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、繊維表面にカルボキシル基を含有するモノマーを共重合したオレフィン系樹脂が配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維。
【請求項６】
前記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、コロナ放電処理、プラズマ処理、フッ素ガス処理、オゾン処理及びスルホン化処理からなる群から選ばれる少なくとも１つの親水化処理により親水化されている請求項１〜５のいずれか一項に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維とセメントとを含むことを特徴とするセメント硬化体。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維とセメントとを含むセメント硬化体のひび割れ補修方法であって、
ひび割れが発生した前記セメント硬化体のひび割れ部分に水分を間欠的又は連続的に付与してひび割れを自己治癒することを特徴とするセメント硬化体のひび割れ補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートやモルタルなどのセメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維、それを含むセメント硬化体及びセメント硬化体のひび割れ補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント系材料は、圧縮強度、耐火性及び耐久性に優れるとともに、型枠によって自由な寸法、形状に加工できるため、建築構造物や土木構造物に好適に用いられている。一方、コンクリートなどのセメント系材料は、応力が作用することや、温度変化及び乾燥などによる体積変化が生じることなどの原因によってひび割れが発生する。このようなひび割れは、美観を損なうだけではなく、ひび割れ部分からの漏水、内部鉄筋の腐食による断面減少、構造物の耐久性の低下などの様々な問題を引き起こす。対策として、ひび割れの発生後に充填剤を注入すること、構造物の製造時に防水工や止水工を施すことなどが行われていた。しかし、このような対策は、コスト増加や工期の長期化などの問題があった。
【０００３】
そこで、コンクリートが水分供給を受ける環境下において、ひび割れ部分が自然に閉塞する自己治癒性能を利用した対策が行われていた。例えば、特許文献１には、セメントなどの粉体に、自己治癒性材料として、膨張材と微細シリカ、水ガラスなどの無機質セメント結晶増殖材とを添加することが提案されている。特許文献２には、自己治癒性材料として、膨張材と膨潤性を有するアルミナシリケートとを含有するセメント混和剤を用いることが提案されている。しかし、上記のような自己治癒性材料を含むことでコンクリートは自己治癒するものの、自己治癒効果をさらに高める必要があった。また、非特許文献１には、ビニロン（ＰＶＡ）繊維が自己治癒効果を有することが公表されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３９４８２号公報
【特許文献２】特開２００９−１９０９３７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】国府田まりな、三橋博三、西脇智哉、菊田貴恒、「合成繊維を用いたＦＲＣＣのひび割れ自己修復に関する実験的研究」、日本建築学会構造系論文集、Vol.76、No.667、1547-1552頁、2011年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の問題を解決するため、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維、それを含むセメント硬化体及びセメント硬化体のひび割れ補修方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維であって、上記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、非円形断面を有し、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂が繊維表面の少なくとも一部を占めており、上記非円形断面は、２以上の突起を有することを特徴とするセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維に関する。
【０００８】
本発明は、また、上記のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維とセメントとを含むセメント硬化体に関する。
【０００９】
本発明は、また、上記のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維とセメントとを含むセメント硬化体のひび割れ補修方法であって、ひび割れが発生した上記セメント硬化体のひび割れ部分に水分を間欠的又は連続的に付与してひび割れを自己治癒することを特徴とするセメント硬化体のひび割れ補修方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、合成繊維において、繊維表面の少なくとも一部をポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂で構成し、断面形状を２以上の突起を有する非円形断面にすることで、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維を提供することができる。また、本発明は、上記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維を含ませることにより、ひび割れの自己治癒性が高いセメント硬化体を提供することができる。また、本発明によれば、セメント硬化体に上記セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維を含ませ、ひび割れ部分に水分を間欠的又は連続的に付与することでひび割れを自己治癒するセメント硬化体のひび割れ補修方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、セメント硬化体のひび割れの自己治癒効果の確認に用いる試験体形状を示す模式図である。
【図２】図２は、透水試験に用いる小型透水試験機の模式図である。
【図３】図３は、実施例１〜５、比較例１の各々の繊維を用いた試験体における第一載荷試験及び第二載荷試験の結果を示すグラフである。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１〜３の各々の繊維を用いた試験体における第二養生期間中の試験体のひび割れの変化を示すマイクロスコープ写真（倍率５０倍）である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施例４〜５、比較例１の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中のひび割れの変化を示すマイクロスコープ写真（倍率５０倍）である。
【図５】図５は、実施例１〜５、比較例１の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中の透水係数の変化を示すグラフである。
【図６】図６Ａ〜Ｅは、繊維の断面形状の模式図である。
【図７】図７は、実施例１のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図８】図８は、実施例２のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図９】図９は、実施例３のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図１０】図１０は、実施例４のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図１１】図１１は、実施例５のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図１２】図１２は、実施例１０のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図１３】図１３は、実施例１１のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図１４】図１４は、実施例１２のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面のＳＥＭ写真（倍率１０００倍）である。
【図１５】図１５は、実施例６〜１３及び参考例１の各々の繊維を用いた試験体における第一載荷試験の結果を示すグラフである。
【図１６】図１６は、セメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維の断面におけるＳ、Ｌ及びＤの求め方を説明する模式図である。
【図１７】図１７は、実施例６〜８の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中のひび割れの変化を示すマイクロスコープ写真（倍率５０倍）である。
【図１８】図１８は、実施例９〜１１の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中のひび割れの変化を示すマイクロスコープ写真（倍率５０倍）である。
【図１９】図１９は、実施例１２〜１４の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中のひび割れの変化を示すマイクロスコープ写真（倍率５０倍）である。
【図２０】図２０は、実施例６〜１４及び参考例１の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中の透水係数の変化を示すグラフである。
【図２１】図２１は、実施例１４〜１７の各々の繊維を用いた試験体における第一載荷試験の結果を示すグラフである。
【図２２】図２２は、実施例１５〜１７の各々の繊維を用いた試験体の第二養生期間中の透水係数の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、鋭意検討した結果、繊維表面の少なくとも一部をポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂で構成し、断面形状を２以上の突起を有する非円形断面にした合成繊維をセメント硬化体に含ませると、セメント硬化体にひび割れが発生した場合、セメント硬化体のひび割れの自己治癒が促進されることを見出し、すなわち、上記の合成繊維のセメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進するという新たな属性を見出し、本発明に至った。
【００１３】
本発明のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維（以下において、単に自己治癒用合成繊維と記す。）は、非円形断面を有する。上記非円形断面は、２以上の突起を有し、好ましい突起の数は３〜１６であり、より好ましくは４〜８である。上記非円形断面としては、例えば、三葉、四葉、八葉などの多葉型、Ｙ、Ｈ、Ｘなどのアルファベット型、ＵＦＯ型、多角形型などの外形を有するものが挙げられる。突起の数が上記範囲を満たす非円形断面繊維を用いることにより、セメント粒子と接触する面積（繊維表面積）が増加し、セメント硬化体にひび割れが発生したときに細分化されたひび割れが形成されること、及び繊維の周囲に炭酸カルシウムなど自己治癒物質が析出し易くなることから、ひび割れ部分が自己治癒すると推定される。また、上記非円形断面（異形断面）形状は、突起が繊維の中心付近から放射状に形成されていることが好ましい。突起が放射状に形成されることで、セメント粒子が隣り合う突起間に入り込み易くなり、自己治癒物質を繊維表面に析出し易くなる。突起が放射状に形成されている非円形断面としては、例えば、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃで示される断面形状などが挙げられる。樹脂成分としては、単一又は複合の繊維を用いることができる。また、繊維断面に中空部を有していてもよい。
【００１４】
上記自己治癒用合成繊維の繊維断面形状における突起の長さは、例えば、図１６に示しているように、突起の２つの根元を結ぶ線の中点ｃから突起の先端（頂点ｔ）までを結ぶ線の長さＬで示される。上記自己治癒用合成繊維において、繊維断面で見たときの最大の差し渡し長さＳに対する突起の長さＬの比Ｌ／Ｓが０．１〜０．９であることが好ましい。より好ましいＬ／Ｓは、０．２〜０．５である。上記範囲を満たす非円形断面繊維を用いることにより、セメント粒子と接触する面積（繊維表面積）が増加し、セメント硬化体にひび割れが発生したときに細分化されたひび割れが形成されること、及び繊維の周囲に炭酸カルシウムなど自己治癒物質がより析出しやすくなることから、より高い効率でひび割れ部分が自己治癒すると推定される。
【００１５】
上記自己治癒用合成繊維の繊維断面形状における突起の幅は、例えば、図１６に示しているように、上記突起の長さＬとその中点で直交する線が突起の側面と交わる交点ｓ1と交点ｓ2を結ぶ線の長さＤで示される。上記自己治癒用合成繊維において、突起の長さＬに対する突起の幅Ｄの比Ｌ／Ｄが０．３〜３であることが好ましい。より好ましいＬ／Ｄは、０．７〜２．５であり、さらにより好ましくは１．２〜２．５である。上記範囲を満たす非円形断面繊維を用いることにより、セメント粒子と接触する面積（繊維表面積）が増加すること及び繊維強度の低下が少ないことから、セメント硬化体にひび割れが発生したときに細分化されたひび割れが形成されること、並びに繊維の周囲に炭酸カルシウムなど自己治癒物質がより析出しやすくなることから、より高い効率でひび割れ部分が自己治癒すると推定される。なお、上記Ｓ、Ｌ、及びＤの値は、繊維断面を１０００倍に拡大したＳＥＭ写真から任意の５本の平均値で算出するとよい。
【００１６】
本発明の自己治癒用合成繊維において、非円形断面の程度を表す指標として繊維周長が用いられる。繊維周長は、２０〜８００μｍであることが好ましい。より好ましくは３０〜４００μｍであり、さらにより好ましくは５０〜２５０μｍである。繊維周長が上記範囲を満たすと、十分な繊維強度を保持しつつ、セメント粒子と接触する面積（繊維表面積）が増加するので、セメント硬化体にひび割れが発生したときに細分化されたひび割れが形成されること、並びに繊維の周囲に炭酸カルシウムなど自己治癒物質がより析出しやすくなることから、より高い効率でひび割れ部分が自己治癒すると推定される。なお、繊維周長は、電子顕微鏡等で繊維断面の画像を用いて測定することができる。
【００１７】
上記自己治癒用合成繊維は、アスペクト比（繊維長/繊維径）が１５０〜６００の範囲であることが好ましく、より好ましくは２５０〜５００である。アスペクト比が上記範囲を満たすことで、セメントスラリー中での繊維の分散性が良好となり、必要な繊維本数を確保することができるため、自己治癒用合成繊維としての効果を発揮し易く、さらにセメント硬化体にひび割れが形成されても微細なひび割れにすることができ、ひいては硬化体のひび割れの自己治癒がし易くなる。上記自己治癒用合成繊維は、非円形断面、即ち、異形断面であるため、繊維径は、円形断面に換算した値である。
【００１８】
上記自己治癒用合成繊維において、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂が繊維表面の少なくとも一部を占めている。好ましくは、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂が繊維表面の全部を占めている。
【００１９】
上記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体及びエチレン−アクリル酸メチル共重合体などが挙げられる。
【００２０】
上記ポリアセタール樹脂とは、ポリオキシメチレンとも呼ばれ、オキシメチレン単位を主たる繰り返し単位とするポリマーである。ポリアセタール樹脂（以下、ＰＯＭともいう。）は、ＰＯＭホモポリマーであってもよく、ＰＯＭコポリマーであってもよい。上記ＰＯＭホモポリマーは、通常、ホルムアルデヒド又はトリオキサンを主原料として、重合反応によって得られる。上記ＰＯＭコポリマーは、通常、主としてオキシメチレン単位からなり、主鎖中に２〜８個の隣接する炭素原子を有し、置換基を有してよいオキシアルキレン単位、好ましくはＣＨ2ＣＨ2Ｏをエチレンオキサイド換算値として１０質量％以下、より好ましくは０．５〜８質量％含有する。上記ＰＯＭコポリマーにおいて、オキシアルキレン基に結合し得る置換基は、例えば、アルキル基、フェニル基、又は他の有機基である。また、上記ポリアセタール樹脂は、オキシメチレン単位以外の他の構成単位を含有するコポリマー、即ち、ブロックコポリマー、ターポリマー、及び架橋ポリマーのいずれであってもよい。
【００２１】
上記自己治癒用合成繊維は、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂で構成される単一繊維であってもよく、ポリオレフィン系樹脂及びポリアセタール樹脂からなる群から選ばれる一つ以上の樹脂を鞘成分とする複合繊維であってもよい。上記自己治癒用合成繊維が複合繊維である場合、芯成分は熱可塑性樹脂で構成されていればよく、特に限定されない。耐アルカリ性、耐酸性などの耐薬品性に優れており、セメント硬化体内での品質劣化が少なく、比重も軽く製品質量を軽量化できる観点から、芯成分は、ポリオレフィン系樹脂で構成されることが好ましく、ポリプロピレン及びポリメチルペンテンからなる群から選ばれる一種以上であることがより好ましい。
【００２２】
上記自己治癒用合成繊維は、繊維表面に極性基を有することが好ましい。極性基を有することにより、セメント硬化体内のカルシウムイオンを積極的に析出させることが可能となり、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高くなるからである。上記極性基は、特に限定されないが、比較的極性や耐熱性が高く、簡易的に導入できる観点から、水酸基及びカルボキシル基からなる群から選ばれる一種以上であることが好ましい。上記自己治癒用合成繊維は、水酸基を含有するモノマーを共重合したオレフィン系樹脂又はポリアセタール樹脂で構成されることが好ましい。水酸基を含有するモノマーを共重合したオレフィン系樹脂としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体などが挙げられる。水酸基を含有するポリマーを繊維表面に有する合成繊維は、繊維周囲への炭酸カルシウムなどの自己治癒物質が析出しやすい傾向にあり、好ましい。
【００２３】
上記自己治癒用合成繊維は、カルボキシル基を含有するモノマーを共重合したポリオレフィン系樹脂が繊維表面に配置されていることが好ましく、鞘成分にカルボキシル基を含有するモノマーを共重合したポリオレフィン系樹脂を含む合成繊維であることが好ましい。繊維表面に極性基を付与することができ、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高くなる。上記カルボキシル基を含有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。また、共重合するポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体などが挙げられる。セメント硬化体に混入させた際セメント硬化体の補強材としても使用可能であるという観点から、ポリプロピレンが好ましい。共重合の方法は特に限定されず、ポリマー重合段階で、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などの方法で共重合することが挙げられる。共重合の方法は、好ましくは、グラフト共重合である。カルボキシル基を含有するポリマーを繊維表面に有する合成繊維は、繊維周囲への炭酸カルシウムなどの自己治癒物質が析出し易い傾向にあり、好ましい。
【００２４】
上記自己治癒用合成繊維は、繊維表面を親水化処理することが好ましい。親水化処理により繊維表面に極性基を付与することができ、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高くなる。上記親水化処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、フッ素ガス処理、オゾン処理、スルホン化処理などが挙げられる。コロナ放電処理を実施する場合、特に限定されないが、コロナ放電処理における１回当たりの放電量は、５０Ｗ／ｍ2／ｍｉｎ以上であることが好ましく、総放電量は１００〜５０００Ｗ／ｍ2／ｍｉｎであることが好ましい。より好ましい総放電量は、２５０〜５０００Ｗ／ｍ2／ｍｉｎである。また、プラズマ処理は、特に限定されないが、常圧プラズマ処理であることが好ましく、電圧５０〜２５０ｋＶ、周波数５００〜３０００ｐｐｓで処理するとよい。常圧プラズマ処理であると、低電圧で処理できるので、繊維の劣化が少なく都合がよい。また、フッ素ガス処理は、特に限定されないが、例えば、フッ素ガスと酸素ガスを含む混合ガス又はフッ素ガスと亜硫酸ガスを含む混合ガスを用いて行うことができる。また、オゾン処理は、特に限定されないが、例えば、オゾン水溶液、オゾンガス処理などにより行うことができる。また、スルホン化処理は、特に限定されないが、例えば、無水硫酸処理、発煙硫酸処理、亜硫酸ガス処理、熱濃硫酸処理などにより行うことができる。
【００２５】
上記自己治癒用合成繊維は、繊維表面に界面活性剤を付着させることが好ましい。界面活性剤を付着することにより、繊維表面に極性基を付与することができ、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高くなる。上記界面活性剤としては、極性基を有するものであればよく、特に限定されない。例えば、クチルアルキルホスフェート、デシルアルキルホスフェート、ラウリルアルキルホスフェート、トリデシルアルキルホスフェート、ミリスチルアルキルホスフェート、セチルアルキルホスフェート、ステアリルアルキルホスフェートなどのアルキルホスフェート及びこれらのナトリウム或いはカリウムなどの金属塩などのリン酸エステル系界面活性剤などが挙げられる。
【００２６】
上記自己治癒用合成繊維は、無機物粒子を含むことが好ましく、上記無機物粒子は繊維表面に存在することがより好ましい。セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高くなる。上記無機物粒子としては、例えば、ケイ素、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物、炭酸塩若しくは硫酸塩などが挙げられる。これらの無機物粒子は、芯鞘型複合繊維の場合は、鞘成分を構成する熱可塑性樹脂に混合するとよい。上記無機物粒子の配合量は、鞘成分１００質量％に対し、０．１〜４０質量％の範囲が好ましく、より好ましくは１〜２０質量％の範囲である。上記無機物粒子は、平均粒子径が０．１〜１０μｍであることが好ましい。より好ましくは０．２〜５μｍであり、さらに好ましくは０．３〜２μｍである。無機物粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置（商品名「ＳＡＬＤ−２０００」、株式会社島津製作所製）で測定したものである。
【００２７】
上記自己治癒用合成繊維は、特に限定されるものではないが、繊度が０．１〜３０００ｄｔｅｘであることが好ましい。より好ましくは、０．５〜２０ｄｔｅｘである。さらに好ましくは、０．９〜１５ｄｔｅｘであり、さらにより好ましくは、１．５〜７ｄｔｅｘである。繊度がこの範囲内であると、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高くなる。
【００２８】
上記自己治癒用合成繊維は、特に限定されるものではないが、繊維強度が、３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。より好ましくは、５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。繊維強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であると、セメント硬化体に応力がかかった場合でも、セメント硬化体を補強し、大きなひび割れの発生を低減することができる。
【００２９】
上記自己治癒用合成繊維は、特に限定されるものではないが、繊維ヤング率が、２０００ＭＰａ以上であることが好ましい。より好ましくは、３０００ＭＰａ以上である。繊維ヤング率が２０００ＭＰａ以上であると、セメント硬化体に応力がかかった場合でも、セメント硬化体を補強し、大きなひび割れの発生を低減することができる。
【００３０】
本発明の自己治癒用合成繊維における自己治癒の力学的特性に対する影響を調べる因子として、セメント硬化体の養生後に引張載荷試験を行う第一載荷試験が用いられる。これにより、自己治癒用合成繊維のセメント硬化体のひび割れにおける性状を確認することができる。上記自己治癒用合成繊維における繊維強度及び繊維ヤング率は、セメント硬化体の引張強度における擬似ひずみ硬化挙動に影響を与える因子である。擬似ひずみ硬化とは、一軸引張応力下において、初期ひび割れ発生後も引張応力が上昇する現象をいう。この擬似ひずみ硬化挙動を示すセメント硬化体は、細かいひび割れが発生する傾向にあり、これにより自己治癒によるひび割れが閉塞する効果が向上すると考えられる。上記自己治癒用合成繊維のうち、所定の非円形断面を有し、繊維強度及び／又は繊維ヤング率が上記範囲を満たす繊維は、擬似ひずみ硬化挙動を示し、特に繊維表面に極性基を付与したポリオレフィン樹脂を配置するとより効果的である。
【００３１】
第一載荷試験後の養生２８日目以降に上記と同様の引張載荷試験（以下、第二載荷試験という。）を行うことで、自己治癒による力学的特性への影響について調べることができる。下記式により、第一載荷試験時の最大引張強度δ’と、第二載荷試験時の最大引張強度δとの比を求めることにより、自己治癒後の力学的特性が確認できる。
強度比＝（δ'／δ）×１００
上記強度比が大きいと、自己治癒物質析出により繊維マトリックスの界面結合強度の増加し、自己治癒用合成繊維の架橋効果が増大していると考えられる。上記自己治癒用合成繊維のうち、所定の非円形断面を有し、繊維強度及び／又は繊維ヤング率が上記範囲を満たし、且つ繊維表面に極性基を有する繊維は、上記強度比が高く、好ましい。
【００３２】
上記自己治癒用合成繊維は、以下の手順で製造することができる。まず、繊維を構成する樹脂を、所定の非円形形状になるような単一型或いは複合型ノズルを用いて、樹脂が溶融する温度、例えば、ポリプロピレンであれば紡糸温度２００〜３５０℃で溶融紡糸し、引取速度１００〜１５００ｍ／ｍｉｎで引き取り、紡糸フィラメント（未延伸糸）を得ることができる。また、上記において、必要に応じ、鞘成分となる樹脂に無機物粒子などを混合する。
【００３３】
次いで、紡糸フィラメントは、必要に応じて延伸される。延伸温度は樹脂の種類によって適宜設定される。例えば、ポリプロピレンである場合、延伸温度は８０〜１６０℃、延伸倍率１．５〜８倍の条件で延伸することが好ましい。より好ましい延伸温度は、１１０〜１５５℃である。より好ましい延伸倍率は、３〜６倍である。延伸方法は、特に限定されず、例えば、高温の熱水などの高温の液体で加熱しながら延伸を行う湿式延伸、高温の気体中又は高温の金属ロールなどで加熱しながら延伸を行う乾式延伸、１００℃以上の水蒸気を常圧若しくは加圧状態にして繊維を加熱しながら延伸を行う水蒸気延伸などの公知の方法で延伸処理を行うことができる。延伸工程は、１段階延伸、または２以上の複数の段階に分けて行う、いわゆる多段延伸処理のいずれで行ってもよい。得られた延伸フィラメントは、必要に応じて界面活性剤などの繊維処理剤が付与され、必要があれば捲縮付与処理が施され、所定の繊維長に切断する。
【００３４】
セメント材料に上記自己治癒用合成繊維を添加して硬化させたセメント硬化体は、ひび割れの自己治癒効果が高い。上記自己治癒用合成繊維は、セメント硬化体に対して、０．０１〜５．０体積％含ませることが好ましく、より好ましくは０．０５〜３．５体積％である。上記自己治癒用合成繊維とセメントを含むセメント硬化体は、ひび割れが発生した場合、ひび割れ部分に水分を間欠的又は連続的に付与すると、高い効率でひび割れが自己治癒され、セメント硬化体のひび割れが補修される。例えば、上記自己治癒用合成繊維とセメントを含むセメント硬化体において、降雨などによりひび割れ部分に水分が付与されると、高い効率でひび割れが自己治癒され、セメント硬化体のひび割れが補修される。
【００３５】
本発明の自己治癒用合成繊維を用いると、自己治癒物質の析出量が多くなる傾向にある。自己治癒物質の析出量は、自己治癒物質平均付着幅によって特定することができる。自己治癒物質平均付着幅は、所定の非円形断面にすること、及び／又は極性基を有するポリオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂、又はこれらの共重合樹脂を用いることにより、増加する傾向にある。自己治癒物質平均付着幅は、４０μｍ以上であることが好ましい。自己治癒物質平均付着幅は、後述する方法で測定することができる。
【００３６】
本発明の自己治癒用合成繊維の自己治癒における効果の確認は、自己治癒用合成繊維を含むセメント硬化体にひび割れを発生させ、養生する期間中、セメント硬化体全体でのひび割れ性状をマイクロスコープで撮影し、最大ひび割れ幅の計測を行うことにより、確認できる。そのひび割れについて、３日後、１４日後、２８日後など経時的に観察される。上記自己治癒用合成繊維を含むセメント硬化体において、ひび割れに架橋する繊維周りへの自己治癒物質の付着が確認され、日数が経過するに従いひび割れが閉塞していき、１４日経過後にはひび割れがほぼ閉塞する。これは、所定の非円形断面を有する繊維を用いることにより、ひび割れが比較的細かく形成されるとともに、繊維表面での自己治癒物質の析出量が多いため、閉塞し易いものと考えられる。
【００３７】
本発明の自己治癒用合成繊維の自己治癒における効果は、硬化体破断面観察を行うことでも確認できる。上記第二載荷試験後のセメント硬化体破断面を、マイクロスコープにより観察し、３Ｄ計測ソフトを用いて破断面の凹凸を計測して凹凸性状を確認できる。凹凸性状が複雑であるほど、繊維とセメントとの親和性が高く、細かなひび割れが形成されているといえる。一方、凹凸性状が平滑であるほど、繊維が千切れるか、抜けるかして脆性破壊しているといえる。本発明では、所定の非円形断面を有する自己治癒用合成繊維を用いることにより、凹凸性状が複雑となる。特に、繊維強度及び／又は繊維ヤング率が上記範囲を満たす繊維及び／又は繊維表面に極性基を付与したポリオレフィン繊維は、凹凸性状がより複雑化する傾向にある。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
芯成分としてポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０３」）を用い、鞘成分としてポリアセタール樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、商品名「ユピタール」）を用いた。芯鞘比が芯：鞘＝８：２になるようにした。図６Ａに示すような四葉型のノズル孔形状を有する複合紡糸ノズルを用いて、紡糸温度２００℃にて溶融押出し、引取速度５４１ｍ／分で引き取り、繊度７．８ｄｔｅｘの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントは、１５５℃で、４．４倍に乾式延伸した。得られた延伸フィラメントに界面活性剤として炭素数１２のアルキルリン酸エステルカリウム塩を１．０質量％付着させ、繊維長６ｍｍに切断し、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維（以下において、「Ｃ‐（ＰＰ／ＰＯＭ）」と記す。）を得た。
【００４０】
得られた繊維は、図７に示しているように、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００４１】
（実施例２）
鞘成分としてエチレン‐ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ樹脂、日本合成化学株式会社製、商品名「ソアノール」）を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維（以下において、「Ｃ‐（ＰＰ／ＥＶＯＨ）」と記す。）を得た。
【００４２】
得られた繊維は、図８に示しているように、断面形状が４つの凸部（突起）を有する４葉型であった。
【００４３】
（実施例３）
ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０１Ａ」）を、四葉型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いて、紡糸温度２７０℃にて溶融押出し、引取速度４８５ｍ／分で引き取り、繊度７．８ｄｔｅｘの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントは、１５５℃で、４．４倍に乾式延伸した。得られた延伸フィラメントを、コロナ放電処理機に通して、０．５ｋＷ／ｍ2／ｍｉｎの放電量でコロナ放電処理して親水化し、次いで、繊維仕上げ剤（界面活性剤）として炭素数１２のアルキルリン酸エステルカリウム塩を１．０質量％付着させ、繊維長６ｍｍに切断し、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維（以下において、「Ｃ‐ＰＰコロナ」と記す。）を得た。
【００４４】
得られた繊維は、図９に示しているように、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００４５】
（実施例４）
鞘成分にポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０１Ａ」）を用い、鞘成分樹脂に炭酸カルシウム粒子（平均粒子径０．５７μｍ）を６質量％混合した以外は、実施例１と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維（以下において、「Ｃ‐ＰＰ‐Ｃａ」と記す。）を得た。
【００４６】
得られた繊維は、図１０に示しているように、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００４７】
（実施例５）
図６Ｂに示すような五角中空型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いた以外は、実施例３と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維（以下において、「五角中空ＰＰコロナ」と記す。）を得た。
【００４８】
得られた繊維は、図１１に示しているように、繊維断面形状が５つの凸部（突起）を有する五角中空型であった。
【００４９】
（比較例１）
円型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いた以外は、実施例３と同様の方法で、円型断面を有し、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維（以下において、「ＰＰコロナ」と記す。）を得た。
【００５０】
実施例１〜５及び比較例１の繊維の繊維物性を下記のように測定し、その結果を下記表１に示した。また、実施例１〜５及び比較例１の繊維のセメント硬化体のひび割れの自己治癒に対する効果を下記のマイクロスコープ観察及び透水試験により評価した。なお、表１には、繊維断面における突起の形状に関するデータも示した。
【００５１】
（繊維物性）
＜繊維強度、伸度＞
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５に準じ、引張試験機を用いて、試料の掴み間隔を２０ｍｍとし、繊維が切断したときの荷重値及び伸びを測定し、それぞれを繊維強度及び伸度とした。
＜ヤング率＞
上記方法で引張試験を行って、荷重−伸長曲線を描き、ＪＩＳ  Ｌ  １０１５に準じて、第１降伏点までの最大傾き量（初期引張抵抗度）を求め、初期引張抵抗度から見かけヤング率を求めた。
＜繊維周長＞
繊維を束ねて切断し、その繊維断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で倍率１０００倍に拡大撮影し、得た画像データを、東洋紡績株式会社画像事業プロジェクト製の画像解析ソフト（商品名「Image Analyzer V20」）を用いて、画像処理を行い、繊維外周方向を約３０点に分割し、２点間距離の足し合わせにより算出した。
【００５２】
（自己治癒効果）
＜使用材料＞
試験体の作製には、以下のような材料を、Ｗ／Ｂが４５％、Ｓ／Ｂが４５％、ＳＦ／Ｂが１５％、ＳＰ／Ｂが０．９％になるように配合し、繊維を２体積％なるように添加したモルタルを用いた。
セメント：早強ポルトランドセメント（宇部三菱セメント社製、比重３．１４ｇ／ｃｍ3、比表面積４４５０ｃｍ3／ｇ）
細骨材：珪砂５号（ショーボンド建設社製、比重２．６１ｇ／ｃｍ3、平均粒径１８０μｍ）
混和材：シリカフューム（エルケムジャパン社製、比重２．２ｇ／ｃｍ3、平均粒径０．１５μｍ）；高性能ＡＥ減水剤（ＢＡＳＦポゾリス社製、比重１．０５ｇ／ｃｍ3、主成分ポリカルボン酸エーテル系化合物）
【００５３】
＜第一載荷試験＞
上記のモルタルを用い、長さ８５ｍｍ、幅８５ｍｍ、厚さ２５ｍｍの試験体（セメント硬化体）を作製した。図１に示すように、試験体１には４本のネジ鉄筋２（Ｍ６）を埋設した。平行するネジ鉄筋２の間の距離Ｄは４０ｍｍとした。打設後７日間、２０℃の養生槽内で水中養成した（以下において、第一養生と記す。）。第一養生の後、万能試験機を用いて試験体１のネジ鉄筋２を引張る引張載荷試験（以下において、第一載荷試験と記す。）を行うことで、試験体１に３００μｍ程度の幅のひび割れを導入した。第一載荷試験の引張の方向は図１にて矢印で示した。ひび割れ導入後、試験体１の両側に金属プレート３を定着用ナット４で固定し、ひび割れ幅を保持した試験体１０を得た。次いで、試験体１０を再度２０℃の水中で４週間（２８日間）水中養生を行った（以下において、第二養生と記す）。第二養生期間中に自己治癒が進行していた。
【００５４】
＜第二載荷試験＞
第二養生２８日目以降に、第一載荷試験と同じ方法で第二載荷試験を行った。なお、各試験体において、第一載荷試験及び第二載荷試験における応力と変異の関係を図３に示した。図３Ａ〜Ｆは、それぞれ、実施例１〜５、比較例１のデータを示している。
【００５５】
＜マイクロスコープ観察＞
マイクロスコープを用いて、自己治癒物質の付着状況を観察することにより、自己治癒の進展を確認した。ひび割れ導入時（第二養生０日目）に、各試験体におけるひび割れをマイクロスコープで撮影し、最大ひび割れ幅の計測を行った。第二養生３日目、１４日目及び２８日目にもそれぞれ同様の観察を行い、ひび割れ表面部分への自己治癒物質の付着状況を確認した。マイクロスコープ観察結果（５０倍）を図４Ａ〜Ｂに示した。
【００５６】
＜透水試験＞
図２に示すようにひび割れ導入した試験体１０を配置した小型透水試験機２０を用いて透水試験を行い、上部ピペット１１の単位水量の損失時間を記録し、透水係数を算出した。図２において、矢印は純水の流れ方向を示している。透水試験は、第二養生０日目、３日目、１４日目及び２８日目に行い、透水係数の変化を調べ、水密性能を評価した。透水試験は、ｎ＝３で行った。第二養生の日数と平均透水係数の減少割合の関係を図５に示した。
【００５７】
＜自己治癒物質平均付着幅＞
試験体は、上記のモルタルを用い、４０×４０×１６０ｍｍの角柱試験体を準備し、水中養生し、材齢７日において曲げ載荷によって破断したものを用いた。試験体片の浸漬開始から７日において、各試験体の破断面に現れている繊維を観察し、繊維周りへの自己治癒物質平均付着幅を以下の式で算出した。
自己治癒物質平均付着幅＝（治癒後平均繊維直径−公称直径）／２
【００５８】
＜破断面観察＞
上記第二載荷試験後の試験体の破断面を、マイクロスコープにより観察し、３Ｄ計測ソフトを用いて破断面の凹凸を計測した。凹凸の計測は、試験体の鉄筋の影響の少ない２５×３５ｍｍの範囲で試験体の短辺方向に向かって５カ所行った。
【００５９】
【表１】
2014001129.tif 000003
【００６０】
図３から、各々の繊維を含む試験体において、最大引張強度は１．５〜２．５ＭＰａであることが分かった。また、最大引張強度到達後に、実施例３（図３Ｃ）、実施例４（図３Ｄ）及び実施例５（図３Ｅ）の繊維を含む試験体では擬似ひずみ硬化挙動が見られた。また、第一載荷試験と第二載荷試験との強度比を見ると、実施例３の繊維を用いた場合最大引張強度が第一載荷試験と第二載荷試験で同程度であることが確認できた。
【００６１】
図４Ａ及び図４Ｂのマイクロスコープ写真から、各々の繊維を含む試験体において、ひび割れ部分に、自己治癒物質が析出し、ひび割れが閉塞することが確認できた。特に、実施例２、実施例３及び実施例４の繊維を用いた試験体では、３日目の時点で、ひび割れ表面がほぼ閉塞することが確認できた。実施例１及び実施例５の繊維を用いた試験体でも、１４日目の段階で、ひび割れ表面がほぼ閉塞することが確認できた。
【００６２】
図５から、各々の繊維を含む試験体において、経時変化に伴い透水係数が減少していることが分かった。特に、実施例１〜５の繊維を用いた試験体では、比較例１の繊維を用いた試験体より、透水係数がより低減していた。実施例の繊維の方が、比較例の繊維より、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高いことが分かった。
【００６３】
破断面観察の結果、実施例３は破断面の凹凸性状が複雑であった。このことから、細かなひび割れであったことが確認できた。実施例１は繊維強度及びヤング率が低かったからか、破断面の凹凸性状は比較的平滑であった。
【００６４】
（実施例６）
ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０１Ａ」）を図６Ａに示すような四葉型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いて、紡糸温度２７０℃にて溶融押出し、引取速度８３９ｍ／分で引き取り、繊度４ｄｔｅｘの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントは、１５０℃で、３．６倍に乾式延伸した。得られた延伸フィラメントに、繊維仕上げ剤（界面活性剤）として実施例１で用いたものよりもセメントとの親和性が高い別のリン酸エステル系界面活性剤を１．０質量％付着させ、繊維長６ｍｍに切断し、繊度１．１ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００６５】
（実施例７）
引取速度を４２８ｍ／分にし、紡糸フィラメント（未延伸糸）の繊度を７．８ｄｔｅｘにし、延伸倍率を４．４倍にした以外は、実施例６と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００６６】
（実施例８）
繊維長を１０ｍｍになるように切断した以外は、実施例７と同様にして繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００６７】
（実施例９）
引取速度を３６４ｍ／分とし、紡糸フィラメント（未延伸糸）の繊度を１０．４ｄｔｅｘとし、延伸倍率を４．４倍とした以外は、実施例６と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度３．３ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００６８】
（実施例１０）
図６Ｃに示すような八葉型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用い、引取速度を８５７ｍ／分とし、紡糸フィラメント（未延伸糸）の繊度を７．８ｄｔｅｘとし、延伸倍率を４．４倍とした以外は、実施例６と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、図１２に示しているように、繊維断面形状が８つの凸部（突起）を有する八葉型であった。
【００６９】
（実施例１１）
図６Ｄに示すようなＵＦＯ型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用い、引取速度を８３０ｍ／分とし、紡糸フィラメント（未延伸糸）の繊度を７．８ｄｔｅｘとし、延伸倍率を４．４倍とした以外は、実施例６と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、図１３に示しているように、繊維断面形状が２つの凸部（突起）を有するＵＦＯ型（トライパス型）であった。
【００７０】
（実施例１２）
図６Ｅに示すようなＨ型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用い、引取速度を１３４４ｍ／分とし、紡糸フィラメント（未延伸糸）の繊度を７．８ｄｔｅｘとし、延伸倍率を４．４倍とした以外は、実施例６と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、図１４に示しているように、繊維断面形状が４つの凸部（突起）を有するＨ型であった。
【００７１】
（実施例１３）
繊維仕上げ剤（界面活性剤）として実施例１で用いたものと同様のものを用いた以外は、実施例７と同様にして、繊維長６ｍｍ、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００７２】
（実施例１４）
芯成分として、ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０１Ａ」）を用いた。鞘成分として、ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０１Ａ」）と、マレイン酸変性ポリプロピレン（三菱化学株式会社製、商品名「モディック」、品番「Ｐ９０８」、酸価度：１２．８）と、マレイン酸変性ポリプロピレン（三菱化学株式会社製、商品名「モディック」、品番「Ｐ５５５」、酸価度：０．４）を、質量比が６１.２：６．８：３２になるように混合した樹脂混合物を用いた。図６Ａに示すような四葉型のノズル孔形状を有する複合紡糸ノズルを用いて、芯鞘比が８：２になるようし、芯成分は紡糸温度２７０℃で、鞘成分は紡糸温度２７０℃で溶融紡糸し、引取速度４８５ｍ／ｍｉｎで引き取り、繊度７．８ｄｔｅｘの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントは、１５５℃で、４倍に乾式延伸した。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤として、実施例１で用いたものよりもセメントとの親和性が高い別のリン酸エステル系界面活性剤を１．０質量％付着させ、繊維長６ｍｍに切断し、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００７３】
（参考例１）
参考例１としてビニロン繊維（ユニチカ社製、商品名「２２Ａ」、繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長６ｍｍ）を用いた。
【００７４】
実施例６〜１３及び参考例１の繊維の繊維物性を上記のように測定・観察し、その結果を下記表２及び表３に示した。なお、表２及び表３には、繊維断面における突起の形状に関するデータも示した。
【００７５】
【表２】
2014001129.tif 000004
【００７６】
【表３】
2014001129.tif 000005
【００７７】
実施例６〜１３及び参考例１の繊維を用い、上述したとおり、第一載荷試験を行い、その結果を図１５に示した。図１５のＡ〜Ｉは、それぞれ、実施例６〜１３、参考例１のデータを示している。図１５から、実施例の繊維を含む全ての試験体において、最大引張強度は１．５〜２．５ＭＰａであることが分かった。
【００７８】
実施例６〜１４の繊維のセメント硬化体のひび割れの自己治癒に対する効果を第二養生期間中の自己治癒物質の付着状況を上記のようにマイクロスコープを用いて観察することにより評価した。その結果を図１７〜図１９に示した。
【００７９】
図１７〜図１９のマイクロスコープ写真から、実施例６〜１４の繊維を含む試験体において、ひび割れ部分に、自己治癒物質が析出し、ひび割れが閉塞することが確認できた。特に、実施例６〜１１、１３及び１４の繊維を用いた試験体では、３日目の時点で、ひび割れ表面がほぼ閉塞することが確認できた。
【００８０】
実施例６〜１４及び参考例１の繊維のセメント硬化体のひび割れの自己治癒に対する効果を上記のように透水試験により評価した。透水試験は、第二養生０日目、３日目、１４日目、２８日目及び９０日目に行い、第二養生の日数と平均透水係数の減少割合の関係を図２０に示した。
【００８１】
図２０から、実施例６〜１４の繊維を含む試験体において、経時変化に伴い透水係数が減少していることが分かった。特に、実施例６、７、９、１０、１３及び１４の繊維を用いた試験体では、実施例８、１１、１２及び参考例１の繊維を用いた試験体より、透水係数がより低減していた。アスペクト比が２５０〜５００の範囲内の実施例の繊維の方が、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高いことが分かった。また、突起が繊維の中心付近から放射状に形成されている実施例の繊維の方が、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高いことが分かった。
【００８２】
（実施例１５）
ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０１Ａ」）を、四葉型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いて、紡糸温度２７０℃にて溶融押出し、引取速度１２３ｍ／分で引き取り、繊度５０ｄｔｅｘの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントは、１５５℃で、５倍に乾式延伸した。得られた延伸フィラメントを、コロナ放電処理機に通して、０．５ｋＷ／ｍ2／ｍｉｎの放電量でコロナ放電処理して親水化し、次いで、繊維仕上げ剤（界面活性剤）として実施例１で用いたものよりもセメントとの親和性が高い別のリン酸エステル系界面活性剤を１．０質量％付着させ、繊維長６ｍｍに切断し、繊度１０．５ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。繊維周長は、２１４．７μｍであった。
【００８３】
（実施例１６）
繊維長を１２ｍｍに切断した以外は、実施例１５と同様にして、繊度１０．５ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。
【００８４】
（実施例１７）
芯成分として、ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０３」）を用いた。鞘成分として、ポリプロピレン樹脂（日本ポリプロ株式会社製、商品名「ＳＡ０３」）と、マレイン酸変性ポリプロピレン（三菱化学株式会社製、商品名「モディック」、品番「Ｐ９０８」、酸価度：１２．８）を、質量比が６８．８：３１．２になるように混合した樹脂混合物を用いた。図６Ａに示すような四葉型のノズル孔形状を有する紡糸ノズルを用いて、芯鞘比が８：２になるようし、芯成分は紡糸温度２３０℃で、鞘成分は紡糸温度２３０℃で溶融紡糸し、引取速度３４４ｍ／ｍｉｎで引き取り、繊度が１１ｄｔｅｘの紡糸フィラメント（未延伸糸）を作製した。得られた紡糸フィラメントは、１５５℃で、５．３倍に乾式延伸した。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤として、実施例１で用いたものよりもセメントとの親和性が高い別のリン酸エステル系界面活性剤を１．０質量％付着させ、繊維長６ｍｍに切断し、繊度２．２ｄｔｅｘの繊維を得た。得られた繊維は、断面形状が４つの凸部（突起）を有する四葉型であった。繊維周長は、１０１．８μｍであった。
【００８５】
実施例１〜１７の繊維の繊度及び繊維長に基づいてアスペクト比を算出し、その結果を下記表４及び表５に示した。表４及び表５には、繊度、繊維径及び繊維長のデータも併せて示した。
【００８６】
【表４】
2014001129.tif 000006
【００８７】
【表５】
2014001129.tif 000007
【００８８】
実施例の繊維は、セメント硬化体のひび割れを自己治癒しており、アスペクト比が１５０〜６００の範囲であった。
【００８９】
実施例１４〜１７の繊維を用い、上述したとおり、第一載荷試験を行い、その結果を図２１に示した。図２１Ａ〜図２１Ｄは、それぞれ、実施例１４〜１７のデータを示している。図２１から、実施例１４、１６〜１７の繊維を含む全ての試験体において、最大引張強度は１．５〜２．５ＭＰａであることが分かった。実施例１５の方は、他の実施例に対し、最大引張強度が低かった。アスペクト比が２５０〜５００の範囲内の実施例の繊維の方が、セメント硬化体にひび割れが形成されても微細なひび割れにすることができることが確認できた。
【００９０】
実施例１５〜１７の繊維のセメント硬化体のひび割れの自己治癒に対する効果を上記のように透水試験により評価した。透水試験は、実施例１５及び実施例１６の繊維を用いた場合は、第二養生０日目、３日目及び１４日目に行い、実施例１７の繊維を用いた場合は、第二養生０日目、３日目、１４日目及び２８日目に行った。第二養生の日数と平均透水係数の減少割合の関係を図２２に示した。
【００９１】
図２２から、実施例１５〜１７の繊維を含む試験体において、経時変化に伴い透水係数が減少していることが分かり、セメント硬化体のひび割れの自己治癒されていることが確認できた。
【００９２】
実施例１５〜１７の繊維のセメント硬化体のひび割れの自己治癒に対する効果を第二養生の０、３、７、１４、２８日間の自己治癒物質の付着状況を上記のようにマイクロスコープを用いて観察することにより評価した。
【００９３】
マイクロスコープにより観察した結果、第二養生７日目において、実施例１５〜１７の繊維を含む試験体について、ひび割れ部分に自己治癒物質が析出し、ひび割れが閉塞することが確認できた。
【００９４】
本発明のひび割れ自己治癒用合成繊維について、降雨など乾湿状態が繰り返される屋外環境を考慮し、乾湿が繰り返す環境下（水分が間欠的に付与される環境下）におけるセメント硬化体のひび割れ自己治癒性状を確認するため、以下の乾湿繰り返し試験を行い、マイクロスコープ観察によって評価した。
【００９５】
＜乾湿繰り返し試験＞
まず、実施例３のひび割れ自己治癒用合成繊維を用いて、上述した方法と同様の方法でモルタルの試験体（セメント硬化体）を作製した。該試験体を用い、上述した方法と同様の方法でひび割れ幅（２０〜１５０μｍ）を保持した試験体を得た。次に、乾燥状態として４０℃のオーブンで４２時間放置し、湿潤状態として２０℃の水中で６時間浸漬を行い、これを乾湿繰り返しの１サイクルとした。これを７サイクル（１４日間に相当）まで継続して行った。７サイクル後の試験体のひび割れ部分をマイクロスコープで観察した。
【００９６】
実施例３のひび割れ自己治癒用合成繊維を含有する試験体（セメント硬化体）は、ひび割れ部分に自己治癒物質が析出し、ひび割れ幅が５０μｍ程度までのひび割れは閉塞することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明のセメント硬化体のひび割れ自己治癒用合成繊維は、セメント硬化体のひび割れの自己治癒を促進する効果が高いので、セメントに混合する材料として用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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