(57)【要約】【課題】従来のコンクリート組成においても、良好な施工性を保ち、強度劣化を招くことなく、０．５％以上の破断伸度を有するセメント複合材料から成る高靭性コンクリート成形体及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の高靱性コンクリート成形体は、硬化済みの炭素繊維強化プラスチックを粉砕、分級することによって得られた炭素繊維強化プラスチック粉砕片が、セメント重量対比３〜２０ｗｔ％の範囲で混入されていることにより、破断歪みが０．５％以上のものである。かかる高靱性コンクリートは、長さが５〜４０ｍｍで、かつアスペクト比が２〜８の範囲のＣＦＲＰ粉砕片を、セメント重量対比で３〜２０ｗｔ％混入したセメント複合材料を成形型枠に流し込み、蒸気養生または自然養生を行うプレキャスト成形をする製造方法により得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化済みの炭素繊維強化プラスチックを粉砕、分級することによって得られた炭素繊維強化プラスチック粉砕片が、セメント重量対比３〜２０ｗｔ％の範囲で混入されていることにより、破断歪みが０．５％以上であることを特徴とする高靱性コンクリート成形体。
【請求項２】
該炭素繊維強化プラスチック粉砕片の長さが１〜４０ｍｍで、かつ、そのアスペクト比が２〜１０であることを特徴とする請求項１に記載の高靱性コンクリート成形体。
【請求項３】
該炭素繊維強化プラスチック粉砕片の曲げ弾性率が１００〜４００ＧＰａであることを特徴とする請求項１または２に記載の高靱性コンクリート成形体。
【請求項４】
該ＣＦＲＰ粉砕片の炭素繊維含有率が２０〜８０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高靭性コンクリート成形体。
【請求項５】
長さが５〜４０ｍｍで、かつアスペクト比が２〜８の範囲のＣＦＲＰ粉砕片を、セメント重量対比で３〜２０ｗｔ％混入したセメント複合材料を成形型枠に流し込み、蒸気養生または自然養生を行うプレキャスト成形をすることを特徴とする高靱性コンクリートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬化した炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという。）を粉砕、分級することによって得られたＣＦＲＰ粉砕片をコンクリート材料に混入することにより、高靱性化したコンクリート成形体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、硬化後のコンクリートは破断伸度が小さく、靱性に乏しいため、この問題を改善せんとして、近年、繊維強化コンクリート材料の研究が盛んに行われた結果、破断伸度が数％に達するような極めて靱性に富む高靱性コンクリートが開発され、新しい材料として注目を集めている。そのため、コンクリートの機械的特性、特に曲げ強度、引張強度、破断伸度を向上させる目的で、様々な種類のチョップドファイバーが補強材料として使用されている。
【０００３】
具体的にはガラス繊維や炭素繊維、鋼繊維などの金属繊維、ポリエチレン繊維、ＰＶＡ繊維（通常ビニロン繊維と呼ばれる）など有機繊維のチョップドファイバーが高強度化、高靱性化のための補強材料として用いられている。この様な補強繊維により高靱性化されたコンクリート材料においては、破断の原因となるクラックの進展が、補強繊維により妨げられ、初期クラック以降の靱性は、補強繊維とセメント材との界面の剥離による微細なクラックの発生によってもたらされる。
【０００４】
しかしながら、補強材料として使用できる繊維は、高強度、高弾性で耐アルカリ性を有するなど、高性能な補強繊維に限られるため一般に高価である。そのため、研究開発段階では、高靱性コンクリート成形体が得られたとしても、コンクリート成形体が実際に使用される土木建築用途には補強繊維が高価すぎるため、普及しないという問題がある。
【０００５】
また、このような補強繊維はその繊維長が長い程（つまり、アスペクト比が大きいほど）補強効果が期待できるが、繊維長が長いと、セメント材料への混練過程において、補強繊維同士が絡まるなど、分散性の悪さが問題となる。さらに補強繊維の混入量に伴い、セメント材の流動性を評価するスランプ値が大幅に減少し、セメント材の流動性が悪く、ハンドリング性が悪化することが分かっており、通常ガラス繊維などにおいては、セメント重量対比３％が上限であるとされている。このような分散性不良、流動性悪化などから、補強繊維の混入量が制限され、十分な補強効果、高靭性化が達成されていないばかりか、繊維同士が絡まって混入されたりすると、セメント材中に気泡が取り込まれ易く、後工程のセメント養生、硬化後にその気泡がボイドとなって残り、強度劣化が懸念される。
【０００６】
さらに、ガラス繊維においては、セメント材中のアルカリ成分による腐食の問題、また、炭素繊維においては炭素繊維とセメントとの接着不良の問題なども残されている。ポリエチレン繊維、ＰＶＡ繊維など有機繊維においてはセメント材料に対して弾性率が著しく低いために、靱性向上は期待できても、引張強度や曲げ強度などの補強効果が小さいことなどの問題が残されている。
【０００７】
このような問題を解決せんとして、比較的安価で汎用なＰＶＡ繊維を用いた高靱性ＦＲＣ材料およびその調合法が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００８】
この特許文献１に記載の発明は、５〜２０ｍｍのＰＶＡ繊維をセメントマトリックスに対して１．５〜３．０ｖｏｌ％の配合量で、３次元方向にランダムに分散配合することにより、１．０％以上の引張歪みを有する高靱性ＦＲＣ材料を提供するものである。この場合、ＰＶＡ繊維に対して、セメントマトリックスの弾性係数と破壊靱性が大きいために、破壊靱性を向上させるためにはセメントマトリックスをＰＶＡ繊維用に調合する必要がある。具体的には水セメント比が４０％以上、砂セメント比は１．０％以下である。しかし、セメントの物理試験方法ＪＩＳ　Ｒ　５２０１に記載されているように、通常砂セメント比は２．０以上である。コンクリート製品の製造工場や現場施工においても、セメント材をより安価な砂などの骨材で代替する目的で砂セメント比は２．０以上に設定されているのが普通である。そのため、特許文献１に紹介されている方法では、破壊靱性を向上させることができても、引張強度、曲げ強度などの補強が十分でないだけでなく、通常の砂セメント組成から著しくセメントマトリックスの組成がずれており、ハンドリング性能が異なることが懸念され、結局コンクリート製品工場での製造や現場施工時に従来の知見を活かすことができないなどの問題がある。
【０００９】
一方、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）や本発明で使用するＣＦＲＰのように、補強繊維束などに樹脂を含浸させ、硬化させたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の小片をコンクリートの補強材として用いることもある（例えば特許文献２）。すなわち、特許文献２には、ＦＲＰ廃棄物を粉砕することによって得られた、最小曲率半径が１５０ｍｍ以下で規定されるカール形状を有するＦＲＰ破砕物を補強材として使用している。この補強材がカール形状を有することにより、補強材同士が絡み合ってアンカー効果を発現することにより、補強効果が期待される。
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載されているように、破砕により最小曲率半径が１５０ｍｍ以下のカール形状を有するＦＲＰ破砕物のみを取り出すことは比較的困難であり、特別な選別行程が必要となる。また、連続繊維を使用したＦＲＰにおいては、破砕、粉砕が繊維方向に進むために、粉砕片の形態はカール形状よりも針状になりやすいため、カール形状の破砕物は破砕物全体に占める割合が少なく、破砕により得られた粉砕片の少量、一部しか使用することができない等の問題がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−７３９５号公報（請求項１）
【００１２】
【特許文献２】
特開２０００−２５４９１９号公報（請求項１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、ＣＦＲＰ粉砕片を補強材料として混入することにより、良好な施工性を保ち、強度劣化を招くことなく、０．５％以上の高靱性の破断伸度を有するコンクリート成形体およびその製造方法を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の高靱性コンクリート成形体は、硬化済みの炭素繊維強化プラスチックを粉砕、分級することによって得られた炭素繊維強化プラスチック粉砕片が、セメント重量対比３〜２０ｗｔ％の範囲で混入されていることにより、破断歪みが０．５％以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の高靱性コンクリートの製造方法は、長さが５〜４０ｍｍで、かつアスペクト比が２〜８の範囲のＣＦＲＰ粉砕片を、セメント重量対比で３〜２０ｗｔ％混入したセメント複合材料を成形型枠に流し込み、蒸気養生または自然養生を行うプレキャスト成形をすることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００１７】
まず、本発明の高靱性コンクリート成形体に用いるセメント材としては、特に限定されるものではなく、公知のあらゆるセメント材が使用できる。例えば、普通ポルトランドセメントの他、早強セメント、超早強セメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、白色セメント、アルミナセメント、スラグセメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、ローマンセメント、天然セメント、高炉セメント、微粒子セメント、発泡セメントなどの特殊セメントである。また、２種以上のセメントを混合して使用することもできる。中でも、普通ポルトランドセメントは、低コスト、表面性状が平滑であり外観用に使用できて、特に好ましい。
【００１８】
また、施工現場でよく行われているように必要に応じて骨材を添加させることもでき、具体的には砂、砂利などの天然骨材、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯなどの中空物等の人工無機骨材、発泡性樹脂粉体としてポリプロピレン、ポリエチレン、スチレン、エチレン、ウレタン、フェノール、ポリエステル、アクリル、ブタジエンゴムラテックス等の有機高分子物質等が使用できる。中でもガラスバルーンは吸水率が小さく、水／セメント比を小さくすることができ強度が向上するので好ましい。
【００１９】
セメント質マトリックスを硬化させるための水は、水道水、井戸水など、通常現場で使用する水で構わない。水はセメント質マトリックス対比３０〜６５重量％が好ましく、一般的には水／セメント（Ｗ／Ｃ）比で表され、Ｗ／Ｃ＝０．３０〜０．６５である。また水の量を減らして、流動性をよくするために用いるセメント質マトリックス用の混和材として、ＡＥ減水剤、分散剤などを使用しても構わない。混和剤は通常２重量％以下で使用するのが好ましい。
【００２０】
ところで、本発明の高靱性コンクリート成形体の特徴は、上記したセメント材およびセメント材に骨材を混入したコンクリート材に、硬化したＣＦＲＰを粉砕、分級することによって得られた長さが１〜４０ｍｍで且つアスペクト比が２〜１０であるＣＦＲＰ粉砕片を混入することにより、高靱性化するものである。
【００２１】
従来技術においては、ガラス繊維や炭素繊維、鋼繊維などの金属繊維、ポリエチレン繊維、ＰＶＡ繊維（通常ビニロン繊維と呼ばれる）など有機繊維のチョップドファイバーが、セメント材の高強度化、高靱性化に用いられるが、これら補強繊維はセメント材への混練過程において、繊維同士が絡まり合って毛玉状態になり、分散性が悪い。また、前述したように特許文献２に記載のカール形状を有するＦＲＰ破砕物も、破砕物同士が絡むことによりアンカー効果が発現しやすいメリットがある反面、絡みあうために分散性が悪い。そのため混入量に対して、高強度化、高靱性化が効率よく発現しない問題があるが、本発明で用いるＣＦＲＰ粉砕片は、炭素繊維を結合している樹脂が硬化して剛直している上、形状が針状であるため、混練時に絡まり合うことなく、分散性よくセメント材中に配合することが可能である。
【００２２】
セメント材の分散性は、セメント材やコンクリート材の均質性を左右するものであり、数十ｍもある土木・建築物の場合、構造物の一部であっても、欠落したり、剥がれ落ちたりすれば、重大事故につながりかねず、極めて重要な特性である。更に、該ＣＦＲＰ粉砕片は、硬化したＣＦＲＰ粉砕片を粉砕、分級することにより得られた粉砕片であり、曲げ弾性率が１００〜４００ＧＰａの範囲にあるため、従来の補強繊維に比べその材料特性が剛直であるため、ＣＦＲＰ粉砕片は長さ、アスペクト比を保持した状態で、セメント材中に分散、配合が可能である。よって、補強効果も大きく、ブリッジ効果も発現しやすく、高靱性化の効果も大きい。つまり、導入された初期クラックがＣＦＲＰ粉砕片によりその進行が防止される。ここで、更にクラックが進行するためには、ＣＦＲＰ粉砕片とセメントマトリックス界面を剥離させる必要があり、この界面で発生する破断や微少クラックが破断の原因となるが、本発明で用いるＣＦＲＰ粉砕片は、補強繊維である炭素繊維が樹脂により覆われており、セメント材との接着性が良好であるため、靱性向上効果および補強効果が極めて高いのである。
【００２３】
本発明に用いる炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系いずれであっても差し支えないが、補強効果に優れる、弾性率が２５０ＧＰａ以上の炭素繊維が好ましい。また、セメント材の重さあたりの強度を向上させるという意味ではＰＡＮ系の高強度繊維、具体的な強度としては３ＧＰａ〜７ＧＰａの範囲が好ましい。
【００２４】
ＣＦＲＰ粉砕片の平均長さは１〜４０ｍｍであることが分散性、靱性向上効果、補強効果のバランス上好ましい。本発明でいうＣＦＲＰ粉砕片の長さとは、ＣＦＲＰ粉砕片を矩形近似した場合に、その長径を意味するものである。１ｍｍ未満ではセメント材の流動性の低下が著しく、補強効果も小さくなる傾向にある。一方、ＣＦＲＰ粉砕片の平均長さが４０ｍｍを越えると、薄物の成型物や隙間へのモルタル充填が困難になるという、施工性上の問題が懸念される。また、施工した後においては、セメント材もしくはコンクリート材中から砕くなどして取り出したＣＦＲＰ粉砕片の長さを同様に測定してもかまわない。
【００２５】
また、本発明で用いるＣＦＲＰ粉砕片のアスペクト比は２〜１０、より好ましくは３〜８である。本発明で言うＣＦＲＰ粉砕片のアスペクト比とは、ＣＦＲＰ粉砕片を矩形近似した場合の長径／幅の値を意味するものである。　アスペクト比が大きい方がより大きな補強効果を期待できるが、通常のパンチングメッシュ等を取り付けた汎用の粉砕機による粉砕処理では、アスペクト比が１０を越える粉砕片を製造しにくいため、アスペクト比が１０を越える粉砕片を使用することは高コスト化につながる懸念がある。一方、アスペクト比が２未満では、粉砕片のブリッジ効果が期待できず、十分な高靭性化、高強度化が期待できない。
【００２６】
本発明で用いるＣＦＲＰ粉砕片の混入量は、セメント重量対比で３〜２０ｗｔ％の範囲であることが好ましい。３ｗｔ％未満では十分な高靭性化、高強度化を発現しない。一方、２０ｗｔ％を越えると、セメント材あるいはコンクリート材の流動性が極端に低下するため、型枠に流し込んで成形したり、吹き付け成形する際の施工性が不十分となる可能性があるからである。より好ましくは、ＣＦＲＰ粉砕片の含有率は、セメント材あるいはアスファルト材に対し、重量対比で５〜１０重量％の範囲である。コンクリート材のスランプ値としては、５〜１３ｃｍの範囲が好ましい。５重量％未満では、流動性が悪く、成形型枠にコンクリートを注型するときのハンドリング性が懸念される。一方、１３重量％を越えると粘性が低すぎるために、水とセメント材、骨材などの比重差による分離が顕著となり、均質なコンクリート材が得られないなどの問題がある。なお、コンクリート材の流動性は、ＪＩＳ　Ａ　１１０１に記載のスランプの試験方法に基づく。
【００２７】
また、本発明に用いるＣＦＲＰ粉砕片における炭素繊維含有率（ＪＩＳ　Ｋ　７０７５による測定）としては、２０〜８０体積％であることが好ましい。２０体積％未満では樹脂の被覆が多すぎて、ＣＦＲＰ粉砕片の力学特性が低いために、補強効果が期待できない。一方、８０体積％を越えると、樹脂が少ないために毛羽が目立ち、繊維のみの場合と同様に流動性、分散性が悪くなる。より好ましくは、３０〜７０体積％の範囲内である。
【００２８】
また、ＣＦＲＰ粉砕片に使用されている熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂などが好ましい。特に、エポキシ樹脂はセメントとの接着性が良好なため、より好ましい樹脂である。なお、射出成形品などで実用化されている炭素繊維強化熱可塑性樹脂（以下、ＣＦＲＴＰという。）は、使用されている炭素繊維が短繊維であるため、ＣＦＲＴＰ粉砕片の力学特性が低いこと、また短繊維が熱可塑樹脂内でランダム配向しているため、その力学特性はほぼ等方的であることから、粉砕によって得られるＣＦＲＴＰ粉砕片の形状はほぼ粒形状であるため、アスペクト比が小さく、補強効果が小さいために本発明には不適である。
【００２９】
次に、本発明の高靭性コンクリート成形体の製造方法について説明する。
【００３０】
本発明の高靱性コンクリート成形体は、長さが５〜４０ｍｍ、アスペクト比が２〜８である該ＣＦＲＰ粉砕片をセメント重量対比３〜２０ｗｔ％混入したセメント複合材料を成形型枠に流し込み、蒸気養生もしくは自然養生を行うプレキャスト成形をすることにより得られる。
【００３１】
本発明で使用するＣＦＲＰ粉砕片は硬化済みのＣＦＲＰを粉砕することによって得られる。硬化済みのＣＦＲＰの製造方法は特に限定しないが、例えばフィラメントワインディング法、プルワインド法、ハンドレイアップ法、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法などで、炭素繊維に樹脂を含浸させた後、オーブンやプレスなどで硬化させたり、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを積層して、オートクレーブにより加熱加圧処理することにより硬化したＣＦＲＰを製造する。
【００３２】
次いで硬化済みのＣＦＲＰを粉砕器や破砕器等により小片化することにより、ＣＦＲＰ粉砕片を製造する。粉砕器や破砕器には剪断式、衝撃式、切断式など各種方式があるが、効率よく粉砕、破砕処理ができ、且つ粉砕片形状を制御しやすい剪断式の粉砕器が適している。
【００３３】
本発明では特に、長さが５〜４０ｍｍ、且つアスペクト比が２〜８であるＣＦＲＰ粉砕片を用いるが、粉砕片の長さやアスペクト比などの形状は、粉砕器に取り付けるパンチングメッシュや、分級器に取り付けるスクリーンメッシュなどにより調節して得ることができる。
【００３４】
本発明の高靱性コンクリート成形体は、このようにして得られた長さ５〜４０ｍｍ且つアスペクト比が２〜８であるＣＦＲＰ粉砕片をセメント重量対比３〜２０ｗｔ％混入したセメント材を成型型枠に流し込み、蒸気養生もしくは自然養生を行うプレキャスト成形することにより得られる。
【００３５】
以上のようにして製造された高靱性コンクリート成形体は、補強材であるＣＦＲＰ粉砕片の長さが１〜４０ｍｍで、かつアスペクト比が２〜１０と針状であり、曲げ弾性率が１００〜４００ＧＰａと高弾性であることから、ＣＦＲＰ粉砕片のブリッジ効果が期待でき、コンクリート成形体を高靱性化できるものである。
【００３６】
また、ＣＦＲＰ粉砕片は炭素繊維束が樹脂に結合されているため、分散性に優れ、ＣＦＲＰ粉砕片を混入したセメント材の流動性も優れている。
【００３７】
さらにＣＦＲＰ粉砕片は、予め硬化したＣＦＲＰを原料として製造できるため、廃棄物となったＣＦＲＰを粉砕して製造することができ、この場合は廃棄物のリサイクル利用が可能となり、低コストで環境に優しい高靭性コンクリート成形体を製造することが可能となる。
【００３８】
以上に述べた本発明の高靭性コンクリート成形体は、道路や橋の路面や側溝の蓋、床板、カーテンウオール、防音壁や瓦などに適用が可能であり、高靭性
を生かして、多数の孔を有するグレーチングなど、複雑形状を有するコンクリート製品にも適する。従来のグレーチング板や集水効果を持たせるために孔を複数有している集水蓋などでは、孔間もしくは孔の周辺にクラックが発生、進展しやすく、クラック発生と同時に破断してしまうため、孔の数が制限されるか、力学特性を確保するために肉厚、重量増加するなどの問題があったが、本発明の高靱性コンクリート成形体はＣＦＲＰ粉砕片により高靱性化されているため、孔をより多く設けることが可能であり、集水蓋などに特に適する。
【００３９】
なお、本発明の高靱性コンクリート成形体の破断ひずみは、ＪＩＳ　Ａ　１１０６に記載の「コンクリートの曲げ強度試験方法」に基づく供試体の引張側の面中央に歪みゲージを貼り付け、本方法に基づいて試験を行った時に求められる値、もしくは曲げの撓み量から算出する事によって評価することができる。
【００４０】
【実施例】
以下に本発明のコンクリート成形体及びその製造方法の実施例を詳細に述べる。
【００４１】
まず、フィラメントワインド装置により、炭素繊維（強度４．９ＧＰａ、弾性率２３５ＧＰａ、比重１．８）束にエポキシ樹脂を含浸させて、オーブン中（１２０℃）で硬化させて製造した、巻き付け角が±１５度積層構成の円筒体（繊維含有率５５体積％、比重１．６、長さ８００ｍｍ、半径４０ｍｍ、肉厚７ｍｍ）を一軸剪断粉砕式の粉砕器で粉砕後、振動篩い機で分級し、４種類の平均長さ（２ｍｍ、８ｍｍ、２０ｍｍ、３２ｍｍ）を有する炭素繊維強化熱硬化性樹脂片を製造した。
【００４２】
粉砕片の大きさの最大長さは、粉砕機に取り付けるパンチングスクリーンよってほぼ決まり、本発明に用いたパンチングスクリーンは径１０ｍｍのものを用いた。粉砕に続いて、パンチングスクリーンを通過したＣＦＲＰ粉砕片は、振動篩い機によって分級した。振動篩い機に取り付けた篩網の目開きは１．０ｍｍ、５．６ｍｍ、９．５ｍｍとした。これら４種類の平均長さのＣＦＲＰ粉砕片を、回転式のセメントミキサーで混練して成形した。
【００４３】
コンクリート材の組成は、水／セメント＝０．５２、細骨材／セメント＝２．２、粗骨材／セメント＝２．０、混和剤／セメント＝０．０１をベース組成として、各材料の比重はセメント：３．１５、細骨材：２．９８、粗骨材：２．７０、ＣＦＲＰ粉砕片：１．６０、混和剤：１．２１を用いて、各水準において細骨材＋粗骨材＋ＣＦＲＰ粉砕片の体積割合が一定で且つ細骨材：粗骨材＝１：１となるように組成設計した。
【００４４】
ここで以下に説明する実施例１〜４では、説明の便宜上、平均長さが０．７ｍｍのＣＦＲＰ粉砕片片を（Ａ）、平均長さ８ｍｍのＣＦＲＰ粉砕片を（Ｂ）、平均長さ２０ｍｍのＣＦＲＰ粉砕片を（Ｃ）、平均長さ３２ｍｍのＣＦＲＰ粉砕片を（Ｄ）とする。
【００４５】
実施例１
本発明の高靱性コンクリート成形体の施工性を評価するために、スランプ値の測定を行った。上記コンクリート組成に、ＣＦＲＰ粉砕片（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）をそれぞれセメント重量対比で１０ｗｔ％混入して、ＪＩＳ　Ａ　１１０１「コンクリートのスランプ試験方法」に基づき、スランプ値を測定した。スランプ値はコンクリートの流動性を評価するものであり、その値が大きいほど流動性が高い。測定結果を次の表１に示す。
【００４６】
【表１】
2004115308.tif 000002
【００４７】
上記表に記載のとおり、ＣＦＲＰ粉砕片を混入していないブランク材のスランプ値は１３．８ｃｍであるのに対し、いずれのＣＦＲＰ粉砕片を混入してもスランプ値が減少し、流動性が低下する傾向にあるが、ＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）については、施工性を満足するだけのスランプ値、流動性を保持している。
【００４８】
実施例２
ＣＦＲＰ粉砕片（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）のうち、ＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）について、破断歪みと３点曲げ強度を評価した。上記コンクリート組成に、ＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）を０〜２０ｗｔ％混入して、同様にスランプ値を測定した。測定結果を表２に示す。ＣＦＲＰ粉砕片を１５ｗｔ％以上混入すると、スランプ値は著しく低下し、流動性が悪化する。特にＣＦＲＰ粉砕片の混入量が２０ｗｔ％では、スランプ値がほぼゼロであり、流動性が悪く、成形性が悪い。
【００４９】
また、ＪＩＳ　Ａ　１１３２「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」に基づいて、曲げ強度試験用供試体を作成し、ＪＩＳ　Ａ　１１０６「コンクリートの曲げ強度試験方法」に基づいて、３点曲げ強度及び破断歪みを測定した。３点曲げ強度、破断歪み測定結果を次の表２に示す。
【００５０】
【表２】
2004115308.tif 000003
【００５１】
上記表に記載のとおり、ブランク材の３点曲げ強度、破断歪みはそれぞれ４．８ＭＰａ、０．２８％であるのに対し、ＣＦＲＰ粉砕片の混入量増加に伴い、３点曲げ強度、破断歪み共に向上する。
【００５２】
実施例３
ＣＦＲＰ粉砕片のアスペクト比による影響を評価するために、ＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）について、さらにアスペクト（長さ／幅）比で分級し、平均アスペクト比が２．４，４．６，９．５の３種類のＣＦＲＰ粉砕片を用意した。
【００５３】
上記コンクリート組成に、アスペクト比２．４，４．６，９．５のＣＦＲＰ粉砕片をそれぞれ１０ｗｔ％混入して、曲げ強度試験用供試体を作成した。供試体はＪＩＳ　Ａ　１１３２「コンクリートの強度試験用供試体の作り方」に基づいて作成し、曲げ試験はＪＩＳ　Ａ　１１０６「コンクリートの曲げ強度試験方法」に基づいて試験を行った。次の表３に曲げ試験測定結果を示す。
【００５４】
【表３】
2004115308.tif 000004
【００５５】
上記表に記載のとおり、３点曲げ強度はアスペクト比に対して、ほぼ線形に向上している。特にアスペクト比が９．５のＣＦＲＰ粉砕片を混入した場合には、３点曲げ強度が１１．２ＭＰａに大幅に向上している。
【００５６】
実施例４
実部材での評価を行うために、グレーチング板の３点曲げ試験を行った。ＣＦＲＰ粉砕片を混入していないブランク組成と上記コンクリート組成にＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）を１０ｗｔ％混入した組成で、ＪＩＳ　Ａ　５３４５「道路用鉄筋コンクリート側溝」に従い、図１の平面図および図２の断面図に示すようなグレーチング板を作成し、３点曲げ試験を行った。このグレーチング板は、図に示すように外形が四角形の本体１に、中抜きの孔２が１４個設けられているもので、厚み方向がテーパー状のものである。詳細な寸法を次の表４に記す。
【００５７】
【表４】
2004115308.tif 000005
【００５８】
この場合、グレーチングに対するスパン間距離を３５０ｍｍとし、上部、下部圧子とサンプルの間にはゴム板を挟んで試験を行った。
【００５９】
その結果、ブランク組成とＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）を１０ｗｔ％混入したグレーチング板の３点曲げ試験において、ブランク組成では３点曲げ荷重が２７ｋＮ以下でクッラクが発生するのに対して、ＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）を１０ｗｔ％混入したグレーチング板ではクッラクの発生などはなかった。さらにブランク組成ではクラックはグレーチング板の孔間および孔周辺から発生、進展し、すぐに破断に至る。一方、ＣＦＲＰ粉砕片（Ｂ）を１０ｗｔ％混入したグレーチング板は、２７ｋＮ以上の３点曲げ加重においてクラックが発生しても逐次的に破壊が進み、すぐには分断しない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の高靱性コンクリート成形体は、硬化済みの炭素繊維強化プラスチックを粉砕、分級することによって得られた炭素繊維強化プラスチック粉砕片が、セメント重量対比３〜２０ｗｔ％の範囲で混入されていることにより、破断歪みが０．５％以上であるので、補強繊維を混入する場合よりも、成形性を損なうことなく、高強度、高靱性化する事ができる。
【００６１】
また、ＣＦＲＰ粉砕片は補強繊維束である炭素繊維が樹脂により結合されているため、補強剤として充填効率が高いだけでなく、セメント材との接着性にも優れるために、補強効果を発現しやすいなどのメリットがある。また、ＣＦＲＰ粉砕片混入によりクラックの進展を抑制し、高靱性化できるため、多数の孔を有するグレーチング板や集水蓋など、複雑形状を有するコンクリート製品を成型する事が可能である。
【００６２】
本発明の高靱性コンクリート成形体の製造方法は、長さが５〜４０ｍｍで、かつアスペクト比が２〜８の範囲のＣＦＲＰ粉砕片を、セメント重量対比で３〜２０ｗｔ％混入したセメント複合材料を成形型枠に流し込み、蒸気養生または自然養生を行うプレキャスト成形をすることを特徴とするので、分散性が良好であり、施工性にすぐれている。また、ＣＦＲＰ粉砕片は炭素繊維束が樹脂により覆われており、セメント材との接着性が良好であるため、接着性向上のための表面処理などが不必要であり、低コストで高靱性コンクリート成形体を製造できるなどの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したグレーチング板の平面図である。
【図２】図１のグレーチングの断面図である。
【符号の説明】
１……本体
２……孔
【図１】
2004115308.tif 000006
【図２】
2004115308.tif 000007