(57)【要約】【課題】施工時の流動性を阻害しない、耐久性が改善されたコンクリート、モルタル、セメント材料を提供すること。【解決手段】短繊維で補強されたコンクリート、モルタル又はセメント材料であって、該短繊維の長さが１〜４０ｍｍ、該材料１ｍ３中に存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）が０．１×１０６〜９.０×１０６であり、且つ該総延長と、短繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）及び短繊維の断面積（単位：ｍ２）との積が１．０×１０６（単位：Ｎ・ｍ／ｍ３）以上とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短繊維で補強されたコンクリート、モルタル又はセメント材料であって、該短繊維の長さが１〜４０ｍｍ、該材料１ｍ３中に存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）が０．１×１０６〜９.０×１０６であり、且つ該総延長と、短繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）及び短繊維の断面積（単位：ｍ２）との積が１．０×１０６（単位：Ｎ・ｍ／ｍ３）以上であることを特徴とするコンクリート、モルタル、セメント材料。
【請求項２】
短繊維の長さが１〜１２ｍｍ、短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）が０．１×１０６〜０.８×１０６である請求項１記載のコンクリート、モルタル、セメント材料。
【請求項３】
短繊維が、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維、セルロース繊維、セラミック繊維、鋼繊維、動物繊維、及び植物繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維である請求項１又は２記載のコンクリート、モルタル、セメント材料。
【請求項４】
短繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）が３０×１０９以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンクリート、モルタル、セメント材料。
【請求項５】
短繊維がコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドである請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンクリート、モルタル、セメント材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート、モルタル、セメント材料に関するものであり、さらに詳しくは、繊維材料の混入によって施工時の作業性を阻害しない耐久性が改善されたコンクリート、モルタル、セメント材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート、モルタル、セメント材料は経年劣化する材料であり、その耐久性を改善することは従来より実施されてきた。例えば、ＷＯ９７／３０００５号パンフレットには、フタロシアニン化合物を有効成分とする添加剤を用いる方法が開示されている。その他の添加剤として一般に減水剤や空気連通剤などの界面活性剤を添加する方法も用いられる。これらの添加剤を用いる方法は、施工時の作業性を阻害しないものの、耐久性の改善効果は特に数年から数十年に渡る場合には不十分であった。
【０００３】
一方、繊維材料を補強材或いはフィラーとして、コンクリート、モルタル、セメント材料のマトリックス材の強度や耐久性を向上させる目的で該マトリックス材と混合せしめる方法は良く知られている。
【０００４】
例えば、特開平１１−２６４１０８号公報には、コンクリート表面に、炭素繊維シート材を固着し、次いで、前記炭素繊維シート材の表面に、厚さ０．５〜１０μｍでかつ長径１０〜１７００μｍのフレーク状充填剤を塗料固形分中に５〜５０重量％含有する塗料を塗装し、保護被膜を形成する方法が提案されている。しかしながら、この方法では施工後に別個の作業が必要という問題があった。
【０００５】
また、短繊維による補強は該マトリックス材自体の耐久性を向上させる目的で好んで用いられている。例えば、特開２００２−１３７９４２号公報には、ポリアミドを含み、かつ、繊度が３００〜１５，０００ｄｔｅｘ、伸度が少なくとも１０％、扁平率が５／４〜１０／１の異形断面を有するモノフィラメントからなる繊維材料を用いる方法が提案されている。しかしながら、この方法では繊維添加量が０．５〜２ｖｏｌ％に達しており、フレッシュ時の流動性が低下するなどの問題がある。
【０００６】
このように従来の短繊維補強では耐久性の改善効果は良好であっても、施工時の作業性を著しく阻害していた、即ちフレッシュ時の流動性が著しく低下し、実際の施工において大きな空隙を内包してしまうなどの問題を起こしていた。
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ９７／３０００５号パンフレット
【特許文献２】特開平１１−２６４１０８号公報
【特許文献３】特開２００２−１３７９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決すること、即ち、施工時の流動性を阻害しない、耐久性が改善されたコンクリート、モルタル、セメント材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、短繊維で補強されたコンクリート、モルタル又はセメント材料であって、該短繊維の長さが１〜４０ｍｍ、該材料１ｍ３中に存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）が０．１×１０６〜９.０×１０６であり、且つ該総延長と、短繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）及び短繊維の断面積（単位：ｍ２）との積が１．０×１０６（単位：Ｎ・ｍ／ｍ３）以上とすることで上記目的を達成することを見出し本発明に至った。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、短繊維混入によるの流動性低下が小さく施工が繊維未混入と同様に可能であり且つ、施工後未硬化時および硬化後の長期に渡るひび割れ発生が抑制された耐久性の高いコンクリート、モルタル、セメント材料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で使用する繊維材料とは、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維、セルロース繊維、セラミック繊維、鋼繊維、動物繊維、或いは植物繊維などをあげることができる。
【００１２】
短繊維の長さは１〜４０ｍｍの範囲内であることが必要である。１ｍｍより短いと繊維添加によるひび割れ抑制の効果が得られない場合がある。また、４０ｍｍを超えると混練中に短繊維同士が絡んだり細かく折れたりして施工性を阻害したり繊維添加によるひび割れ抑制の効果が得られない場合がある。また、フレッシュ時の流動性の低下を抑えて、施工性を、繊維を添加しない場合と同等に保持する意味で、３〜１５ｍｍの範囲内であることがより好ましい。
【００１３】
また、コンクリートまたはモルタルまたはセメント材料の１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）が０．１×１０６〜９．０×１０６であることも必要である。この範囲より短繊維の総延長が短いとコンクリート、モルタル、セメント材料において局所的に短繊維の存在しない領域が広くなり、ひび抑制効果ができない領域が生じ、全体としてひび抑制が不十分となって高い耐久性が得られない場合がある。
【００１４】
一方、短繊維の総延長がこの範囲より長いとフレッシュ時の流動性の低下が大きくなり、施工性を阻害してしまう場合がある。また、フレッシュ時の流動性の低下を抑えて、施工性を、繊維を添加しない場合と同等に保持する意味で、１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）は０．１×１０６〜０.８×１０６であることがより好ましい。
【００１５】
更に、上記の総延長と、短繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）及び短繊維の断面積（単位：ｍ２）との積が１．０×１０６（単位：Ｎ・ｍ／ｍ３）以上となることが必要である。積がこの範囲より低い場合、繊維添加によるひび割れ抑制の効果が得られない場合がある。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例を挙げて本発明の構成および効果をさらに詳細に説明する。尚、実施例における各物性は下記の方法により測定した。
【００１７】
（１）フレッシュコンクリートの流動性（フロー値）
水平に配置した５０ｃｍ角のアルミ板にミニスランプコーン（高さ１５ｃｍ、下面内径１０ｃｍ、上面内径５ｃｍの内側がくり貫かれた円錐柱）にフレッシュコンクリートに摺り切りで注ぎ入れ、ミニスランプコーンをゆっくり垂直に引き上げる。このときのフレッシュコンクリートはアルミ板上に円形に広がる。このときの広がった円形の直径を、円形が歪んでいる場合は最短径と最長径の相加平均をフロー値とする。フロー値が大きいほどフレッシュコンクリートの流動性が高く、取り扱い性が良いと判断する。但し、最長径は最短径の１〜２倍の範囲内とし、２倍を越えると測定不能、取り扱い性が悪いと判断する。
【００１８】
（２）耐久性（ひび割れ面積）
ひび割れ測定用の型枠として、「短繊維補強コンクリートの強度特性と乾燥収縮ひび割れ」（上田賢司他、コンクリート工学年次論文Ｖｏｌ２３，Ｎｏ．２，２００１年７月）に記載されている型枠を用いた。これを図１に示す。これに打設をおこなった後、３ヶ月後のひび割れの長さと幅を測定して合計し、各ひびの面積の総和をひび割れ面積とし、この値が小さいほど耐久性が高いと判断する。
【００１９】
［実施例１］
普通ポルトランドセメントを用いて、水セメント比０．４５、増粘剤として信越化学性９０ＳＨ４０００をセメント重量に対して０．５％添加し、そして補強繊維として帝人テクノプロダクツ製のアラミド繊維「テクノーラ」の短繊維（断面積０．０００２４ｍｍ２、長さ６ｍｍ、弾性率７３×１０６Ｎ／ｍ２）を添加し、千代田技研工業(株)製オムニミキサー ＯＭ−３０ＳＡを用いて混練した。
【００２０】
このときの１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長、短繊維の断面積と長さ、更に繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）、断面積（単位：ｍ２）と１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）の積、およびフロー値とひび割れ面積を表１に示す。
【００２１】
［比較例１］
実施例１において、繊維材料を添加しなかった以外は実施例１と同様の操作をおこなった。このときの１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長、短繊維の断面積と長さ、更に繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）、断面積（単位：ｍ２）と１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）の積、およびフロー値とひび割れ面積を表１に示す。
【００２２】
［実施例２〜２０、比較例２〜６］
実施例１において、アラミド短繊維の添加量、長さ又は断面積を表１に示す通り変更した以外は実施例１と同様の操作をおこなった。このときの１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長、短繊維の断面積と長さ、更に繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）、断面積（単位：ｍ２）と１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）の積、およびフロー値とひび割れ面積を表１に示す。
【００２３】
［実施例２１〜２５、比較例７〜１０］
実施例１において、短繊維として、炭素繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ナイロン繊維のいずれかを用いた以外は以外は実施例１と同様の操作をおこなった。このときの１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長、短繊維の断面積と長さ、更に繊維の引張弾性率（単位：Ｎ／ｍ２）、断面積（単位：ｍ２）と１立方メートルあたりに存在する短繊維の総延長（単位：ｍ／ｍ３）の積、およびフロー値とひび割れ面積を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、短繊維混入によるの流動性低下が小さく施工が繊維未混入と同様に可能であり且つ、施工後未硬化時および硬化後の長期に渡るひび割れ発生が抑制された耐久性の高いコンクリート、モルタル、セメント材料を得ることができるので、各種コンクリート補強用途などに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明で使用するひび割れ測定用の型枠を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００２７】
１  １２ｍｍ径のボルト
２  ８ｍｍ径のボルト
【図１】
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