(57)【要約】【課題】ポリエチレンナフタレート繊維が持つ、優れた耐熱性、高強度、高弾性率、化学特性の特性を生かし、コンクリート、モルタル、セメント材料の施工時の流動性を低下せずに、特に打設から数日間のひび割れを効果的に防止する方法およびこの方法で得られたコンクリート、モルタル、セメント材料を提供する。【解決手段】コンクリート、モルタルまたはセメントに、単糸繊度が３．３〜５５ｄｔｅｘで、かつそのアスペクト比が２００〜１，５００であるポリエチレンナフタレート繊維のカットファイバーを体積比で０．０３〜０．３％添加し、混練して、繊維補強する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート、モルタルまたはセメントに、単糸繊度が３．３〜５５ｄｔｅｘで、かつそのアスペクト比が２００〜１，５００であるポリエチレンナフタレート繊維のカットファイバーを体積比で０．０３〜０．３％添加し、混練することを特徴とする、繊維補強された、コンクリート、モルタルまたはセメントの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法によって得られた、繊維補強された、コンクリート、モルタルまたはセメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維補強されたコンクリート、モルタルまたはセメントの製造方法に関し、さらにこの方法で得られる繊維補強された、コンクリート、モルタルまたはセメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カットファイバー補強コンクリートは、通常のコンクリートに較べて引張強度と引張弾性率を向上させることをねらいとしている。そして、スチール繊維の代替として炭素繊維やガラス繊維が、石綿の代替としてビニロンが検討されている。しかし、最近、ひび割れ防止を期待してカットファイバーを添加することが行われるようになってきた。特に、打設から数日間の初期のひび割れを防止することが耐久性を向上させるのに重要である。この場合、引張強度と引張弾性率を向上させる場合に比較して添加量が少なく、施工時の流動性が阻害される程度が少ない。しかし、カットファイバーを添加しない場合と同様の流動性を維持することは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、施工時の流動性を低下せずに、特に打設から数日間のひび割れを防止することができる繊維補強された、コンクリート、モルタル、またはセメントの製造方法およびその方法で得られるコンクリート、モルタル、セメントに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、コンクリート、モルタルまたはセメントに、単糸繊度が３．３〜５５ｄｔｅｘで、かつそのアスペクト比が２００〜１，５００であるポリエチレンナフタレート繊維のカットファイバーを体積比で０．０３〜０．３％添加し、混練することを特徴とする、繊維強化された、コンクリート、モルタルまたはセメントの製造方法、ならびにこの製造方法によって得られた、繊維補強された、コンクリート、モルタルまたはセメントに関する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の繊維補強された、コンクリート、モルタル、セメントは、流動性を低下させずに、特に打設から数日間のひび割れを効果的に防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明でいうコンクリートとは、骨材にセメントを加えた普通コンクリート、起泡剤を併用した軽量気泡コンクリート、有機ポリマーを併用したポリマーコンクリートなどのいかなるコンクリート材料をも含むものである。また、モルタルは、山砂、海砂などの細骨材にセメントを加えたものであり、さらにセメントは、骨材を使用しない主成分がセメント単独のものを指称する。
ここで、骨材としては、コンクリートに通常用いられるものであればどのようなものでもよく、砂、砂利、砕石、人工軽量骨材、人工軽量細骨材、高炉スラグなどを使用することができる。
また、セメントとしては、水硬性セメントならどのようなものでもよく、例えば、ポルトランドセメント、水硬性石灰、ローマン・セメント、天然セメントなどを使用することができる。なお、ポルトランドセメントの中には数多くの種類があるが、例えば普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメントなどのいずれを使用してもよい。
【０００７】
本発明においては、単糸繊度が３．３〜５５ｄｔｅｘで、かつそのアスペクト比が２００〜１，５００であるポリエチレンナフタレート繊維のカットファイバーを用いる。
３．３ｄｔｅｘ未満では、セメントがアルカリ性であるために繊維の芯近くまで劣化が起こってその引っ張り強度の低下が大きく、目的である打設から数日間のひび割れを防止することができない。一方、５５ｄｔｅｘを超えると、繊維の細部への行き渡りが不十分となり充分なひび割れを抑制する効果が得られない。単糸繊度は、好ましくは５.５〜２２ｄｔｅｘである。
また、上記アスペクト比は、２００〜１，５００の範囲であることが必要であり、この範囲よりも小さいと、目的である打設から数日間のひび割れを防止することができず、一方、この範囲よりも大きいと、繊維の取り扱い性が著しく低下し、施工時の流動性の低下を招く場合がある。上記アスペクト比は、好ましくは３００〜９００である。
【０００８】
ここで、ポリエチレンナフタレート繊維とは、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）に代表されるポリエチレンナフタレートポリマーを通常の紡糸延伸法に供することにより得られた繊維であり、該ポリエチレンナフタレートは、エチレン−２，６−ナフタレート単位を９０モル％以上含んでいればよく、１０モル％以下の割合で適当な第３成分を含む重合体であっても差し支えない。
【０００９】
一般に、ポリエチレン−２，６−ナフタレートは、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を触媒の存在下適当な反応条件のもとにエチレングリコールと縮重合させることにより合成することができる。この際、ポリエチレン−２，６−ナフタレートの重合完結前に、１種または２種以上の第３成分を添加すれば、共重合体が合成される。
【００１０】
適当な第３成分としては、２個のエステル形成性官能基を有する化合物；例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸；ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環族ジカルボン酸；フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸；ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、３，５−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのジカルボン酸；グリコール酸、ｐ−オキシ安息香酸ｐ−オキシエトキシ安息香酸などのオキシカルボン酸；トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ｐ，ｐ’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、２，２−ビス（ｐ−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンなどが挙げられる。
【００１１】
上記ポリエチレンナフタレート中には、二酸化チタンなどの艶消剤やリン酸、亜リン酸
およびそれらのエステルなどの安定剤が含まれていてよいことはいうまでもない。
【００１２】
また、ポリエチレンナフタレートの固有粘度は、０．６５ｄＬ／ｇ以上、特に０．７〜１．０ｄＬ／ｇの範囲であることが好ましい。ここでいう固有粘度は、ポリマーあるいは延伸前の未延伸糸をフェノールとオルトジクロロベンゼンとの混合溶媒に（容量比６：４）に溶解し、３５℃で測定した粘度から求めた値である。固有粘度が０．６５ｄＬ／ｇ未満では、補強用繊維として要求される高強度、高タフネスな糸質の繊維を得難くなる。一方、１．０ｄＬ／ｇを超える場合には、紡糸工程が不良となりやすく、実用上望ましくない。
【００１３】
上記ポリエチレンナフタレート繊維は、そのフィラメント数、断面形状、繊維物性、微細構造などには特に限定を受けるものではなく、目的に応じて適宜選択設定すればよい。
なお、本発明では、用いられるポリエチレンナフタレート繊維のカットファイバー以外に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの他のポリエステル繊維や、ナイロン６、ナイロン６，６などのポリアミド繊維、ポリ塩化ビニル繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、スチール繊維などの他の繊維を０．３重量％以下含有させることもできる。
【００１４】
本発明において、以上のポリエチレンナフタレート繊維のカットファイバーの添加量は、体積比０．０３〜０．３％であり、この範囲よりも少ないと目的である打設から数日間のひび割れを防止することができず、一方、この範囲よりも多いと、繊維の取り扱い性が著しく低下し、施工時の流動性の低下を招く場合がある。カットファイバーの添加量は、好ましくは体積比で０．０４〜０．２％である。
【００１５】
ポリエチレンナフタレート繊維の場合、優れた耐熱性、高強度、高弾性率があり、かつ少なくとも打設から数日間は十分な耐アルカリ性がある。しかし、アルカリによるある程度の表面劣化はあるが、これによって親和性が上がるためにかなり少ない添加量でも少なくとも打設から数日間は高いひび割れ防止効果を持つものと考えられる。
【００１６】
コンクリート、モルタル、またはセメントの原料配合物とカットファイバーとのとの混合・撹拌は、パドル状ミキサー、プロペラ状ミキサー、ポット状ミキサーなどの通常使用されるミキサー（混練機）を使用することができる。
なお、補強用繊維であるカットファイバーを均一に分散させる目的で、予めカットファイバーに界面活性剤などの物質を表面処理するか、または必要に応じて原料配合物中に添加することもできる。
【実施例】
【００１７】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、実施例における各種の評価は、次のようにして測定した。
【００１８】
（１）フレッシュコンクリートの流動性を示すフロー値の測定
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。ただし、最長径は最短径の１〜２倍の範囲内とし、２倍を超えると測定不能、取り扱い性が悪いと判断する。
【００１９】
（２）耐久性の尺度となるひび割れ面積の測定
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。これに打設を行なった後、２４時間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。
【００２０】
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工業社製、９０ＳＨ４０００をセメント重量に対して０．５％添加し、そして帝人テクノプロダクツ（株）製のポリエチレンナフタレート繊維（繊度５．５ｄｔｅｘ、断面径２２．８μｍ、長さ６ｍｍ、アスペクト比２６３）を体積比０．０５％添加し添加し、千代田技研工業社製  オムニミキサー ＯＭ−３０ＳＡを用いて混練した。このときのフロー値は２１２ｍｍとひび割れ面積は２２８ｍｍ２であった。
【００２１】
比較例１
実施例１において、繊維材料を添加せず、それ以外は実施例１と同様の操作を行なった。
このときのフロー値は２２７ｍｍとひび割れ面積は１，０８０ｍｍ２であった。
【００２２】
比較例２
実施例１において、繊維材料を変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
添加する繊維は、帝人テクノプロダクツ（株）製のポリエチレンテレフタレート繊維（繊度５．５ｄｔｅｘ、断面径２２．６μｍ、長さ６ｍｍ、アスペクト比２６５）に変更した。
このときのフロー値は２１３ｍｍとひび割れ面積は８８２ｍｍ２であった。
【００２３】
比較例３
実施例１において、繊維材料を変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
添加する繊維は、クラレ（株）製のポリビニルアルコール繊維（繊度５．５ｄｔｅｘ、断面径２３．３μｍ、長さ６ｍｍ、アスペクト比２５８）に変更した。このときのフロー値は２１３ｍｍとひび割れ面積は７７３ｍｍ２であった。
【００２４】
比較例４
実施例１において、繊維添加量を変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
繊維添加量は０．０２％に変更した。このときのフロー値は２２３ｍｍとひび割れ面積は７９３ｍｍ２であった。
【００２５】
実施例２
実施例１において、繊維添加量を変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
繊維添加量は０．２５％に変更した。このときのフロー値は２０３ｍｍとひび割れ面積は１２３ｍｍ２であった。
【００２６】
比較例５
実施例１において、繊維添加量を変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。
繊維添加量は０．３５％に変更した。このときのフロー値は１４８ｍｍとひび割れ面積は８７ｍｍ２であった。
【００２７】
比較例６
実施例１において、添加するポリエチレンナフタレート繊維の繊度を１．９ｄｔｅｘ（断面径１３．３μｍ、長さ６ｍｍ、アスペクト比４５１）のもにを変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。このときのフロー値は１７２ｍｍとひび割れ面積は１２７ｍｍ２であった。
【００２８】
比較例７
実施例１において、添加するポリエチレンナフタレート繊維を長さ３ｍｍ、繊度５．５ｄｔｅｘ、断面径２２．６μｍ、アスペクト比１３３、のものに変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。このときのフロー値は２１０ｍｍとひび割れ面積は７８４ｍｍ２であった。
【００２９】
実施例３
実施例１において、添加するポリエチレンナフタレート繊維を、繊度５．５ｄｔｅｘ、断面径２２．６μｍ、長さ３０ｍｍ、アスペクト比１，３２７、のものに変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。このときのフロー値は２０２ｍｍとひび割れ面積は１８８ｍｍ２であった。
【００３０】
比較例８
実施例１において、添加するポリエチレンナフタレート繊維を、繊度５．５ｄｔｅｘ、断面径２２．６μｍ、長さ４０ｍｍ、アスペクト比１，７７０、のもに変更した以外は、実施例１と同様の操作を行なった。このときのフロー値は１７８ｍｍとひび割れ面積は２３３ｍｍ２であった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明により得られる繊維補強された、コンクリート、モルタル、またはセメント材料は、特に打設から数日間のひび割れを効果的に防止することができるので、フレッシュ時の流動性が比較的高い吹き付けコンクリート、モルタルなどの用途に特に有用であるほか、これら以外の建築資材、例えば石膏ボード、サイジングボード、スレート板、珪酸カルシウム板などの他の建築資材にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ひび割れ測定用の型枠の概略図であり、(ａ)は側面図、(ｂ)は平面図である。
【図１】
2006082991.tif 000002