(57)【要約】【課題】曲げ強度、タフネスに優れ、補強繊維の分散不良を改善し、施工性、外観のよいコンクリート補強繊維を提供する。【解決手段】ポリアミド系繊維からなるコンクリート補強繊維であって、単糸繊度が１０００〜３００００ｄｔｅｘの範囲内にある短繊維Ａおよび繊度が２〜５０ｄｔｅｘの範囲内にある短繊維Ｂからなることを特徴とするコンクリート補強繊維。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド系繊維からなるコンクリート補強繊維であって、単糸繊度が１０００〜３００００ｄｔｅｘの範囲内にある短繊維Ａおよび繊度が２〜５０ｄｔｅｘの範囲内にある短繊維Ｂからなることを特徴とするコンクリート補強繊維。
【請求項２】
短繊維Ａが、繊維断面の扁平率が５／４〜１０／１の範囲内にある、請求項１記載のコンクリート補強繊維。
【請求項３】
短繊維Ａと短繊維Ｂとの混合重量比ＷＡ／ＷＢが０．３〜８の範囲内にある、請求項１または２に記載のコンクリート補強繊維。
【請求項４】
短繊維Ａの繊維長が１０〜１００ｍｍの範囲内に、短繊維Ｂの繊維長が３〜５０ｍｍの範囲内にある、請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート補強繊維。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート補強繊維を０．１〜５体積％の範囲内で含有している繊維補強コンクリート構築物。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリート補強繊維を使用した繊維補強コンクリート構築物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートを補強するコンクリート補強繊維、前記繊維により補強されたコンクリート構築物および繊維補強コンクリート構築物の施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリートは、クラックが入り易いことに問題があり、その対策として通常のコンクリートの引張強度、弾性率を向上させることに目標が置かれていた。そのため、繊維補強コンクリートとしてスチール繊維、代替として炭素繊維やガラス繊維が、また、石綿の代替えとしてビニロン繊維等が検討されていた。しかし、引張強度、弾性率を向上させるだけではクラックの発生は防止できず、むしろ、発生したクラックが拡大するのを抑制したり耐衝撃性向上に目標が置かれだした。そのため、コンクリートの曲げ強度、タフネス（エネルギー吸収性）が注目され補強繊維の径が、従来の数μｍ〜数十μｍの繊維に対し、数百μｍ〜数千μｍの太い繊維も使用されだした。
【０００３】
コンクリート補強繊維として太い繊維を使用すると曲げ強度、タフネスは向上するが、繊維が太いため繊維本数が少なくなり分散が不均一となり、強度、タフネスにムラが発生する問題がある。
【０００４】
これを改善するためには添加量を増やす必要があり、その結果、粘度上昇等により、施工性の低下、外観不良が発生する。
【０００５】
また、細い繊維を使用すると、繊維本数が増えるため分散のバラツキが小さくなり、強度、タフネスのムラは小さくなるが、曲げ強度の大きな向上は得られない問題があり、コンクリ−ト補強繊維として必ずしも最適ではなかった。
【０００６】
これらの問題を解決するため、太い繊維と細い繊維を混合することにより、曲げ強度、衝撃強度に優れ、切断や釘打ちなどの加工時にクラックが生じ難く、外観に優れた繊維強化無機硬化体を得る方法がある（例えば、特許文献１参照）が、補強繊維は１５μｍ以下の繊維と、３０μｍ以上６０μｍ以下の繊維とを混合した構成であり、マトリックス中での繊維の分散性が良く、クラック発生を防止する効果は認められているが、曲げ強度の向上については、まだ十分とは言えなかった。
【０００７】
また、ヘアークラックが発生することなく耐久性のよい繊維補強セメント成形体を得る方法として、マルチフィラメントや、１０番程度の紡績糸を集束したもの及び１０〜５００ｄのモノフィラメントと、ポリビニルアルコール系繊維のマルチフィラメントを扁平に集束したものを補強繊維として用いる技術がある（例えば、特許文献２参照）。マルチフィラメントを集束したものは撹拌時の剪断力により単繊維状になり、またモノフィラメントも太いとはいえ１０〜５００ｄである。マトリックス中での繊維の分散性が良く、コーナー部への繊維混入や、ヘアークラックの防止の効果はあるが、曲げ強度、タフネスの向上については、まだ十分とは言えなかった。
【０００８】
さらに、左官工事後のひび割れ発生、あるいはひび割れの拡大を防止する方法として、４〜５０ｄｔｅｘの繊維を単一あるいは、ブレンドしたものを補強繊維として用いることが提案されており（例えば、特許文献３参照）、マトリックス中での繊維の分散性が良くコーナー部への繊維混入や、ヘアークラック発生を防止する効果は認められるが、曲げ強度の向上については、まだ十分とは言えなかった。
【０００９】
コンクリートへのクラックが入り難く、また、クラックの拡大を防止する方法として、補強繊維は３００〜１５０００ｄｔｅｘの繊維を単一であるいは、ブレンドしたものを補強繊維として用いることが提案されており（例えば、特許文献４参照）、曲げ強度、タフネスの向上について効果があり、マトリックス中での繊維の分散性もかなり効果が認められるが、コーナー部への繊維混入は、まだ十分とは言えなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１７０３５２号公報
【００１１】
【特許文献２】特開平５−１３９８０３号公報
【００１２】
【特許文献３】特開２００２−２７４９０３号公報
【００１３】
【特許文献４】特開２００２−１３７９４２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、曲げ強度、タフネスに優れ、補強繊維の分散不良を改善し、施工性、
外観のよい、繊維補強コンクリート構築物を作製できるコンクリート補強繊維を得ることを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、耐アルカリ性に優れマトリックス中での繊維分散性が良く、マトリックスとの親和性の良いポリアミド系繊維であって、曲げ強度、タフネスを向上させる太い繊維として繊度が１０００〜３００００ｄｔｅｘの範囲内にある短繊維Ａ、および、タフネスを向上させる細い繊維として繊度が繊度２〜５０ｄｔｅｘの範囲内にある短繊維Ｂからなることを特徴とするコンクリート補強繊維を提供する。
【００１６】
また、本発明は、上記コンクリート補強繊維を０．１〜５体積％の範囲内で含有している繊維補強コンクリート構築物を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のコンクリート補強繊維は、ポリアミド系繊維を用いるが、中でもナイロン繊維が好ましく用いられ、ナイロン繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６、共重合ナイロンなどがあげられる。
【００１８】
使用されるナイロン系繊維の繊度は、短繊維Ａは１０００〜３００００ｄｔｅｘの範囲内のものであり、好ましくは５０００〜２００００ｄｔｅｘの範囲内である。繊維長は３〜１００ｍｍで、好ましくは１０〜３０ｍｍである。マトリックスとの接触面積を大きくしマトリックスとの接着性をより向上させるため、異形断面で扁平率が５／４〜１０／１にすることが好ましい。
【００１９】
短繊維Ａの繊度が１０００ｄｔｅｘ未満では、曲げ強度、タフネスの向上が小さく、繊度が３００００ｄｔｅｘ以上では繊維本数が少なくなり分散が不均一となり曲げ強度、タフネスの向上にバラツキが発生する。
【００２０】
繊維長が３ｍｍ未満では、補強繊維が抜け易く、曲げ強度、タフネスの向上が小さく、繊維長が１００ｍｍ以上では、補強繊維の本数が少なく、分散が不均一となり、曲げ強度、タフネスの向上にバラツキが発生する。
【００２１】
短繊維Ｂは、繊度が２〜５０ｄｔｅｘの範囲内のものであり、好ましくは５〜３０ｄｔｅｘの範囲内である。
【００２２】
短繊維Ｂの繊度が２ｄｔｅｘ未満では繊度が小さすぎて、ファイバーボールを作り易く、分散が不均一となり施工性や補強強度に問題を生じる傾向にあり、繊度が５０ｄｔｅｘを超えると繊維とマトリックスの接触面積が小さくなり補強効果が十分に発現できなくなる。
【００２３】
短繊維Ｂの繊維長は３〜５０ｍｍの範囲内にあることが好ましく、１０〜３０ｍｍの範囲内にあることがより好ましい。繊維長が３ｍｍ未満では、補強繊維が抜け易く、タフネスの向上が小さく、繊維長が５０ｍｍ以上では、ファイバーボールになり易く、補強効果が十分に発現できなくなる。
【００２４】
また、糸剛性を向上するため補強繊維に無機系フィラーを添加してもよく、無機系フィラーとしては、チタン、シリカ、タルク、珪素、コバルト等があげられる。
【００２５】
短繊維Ａと短繊維Ｂとの混合割合は、短繊維Ａの重量ＷＡと短繊維Ｂの重量ＷＢとの比であるＷＡ／ＷＢが０．３〜８の範囲内にあることが好ましく、０．５〜５の範囲内にあることがより好ましい。
【００２６】
短繊維Ａと短繊維Ｂとの重量比ＷＡ／ＷＢが０．３未満では、太い繊維が少なくなり、曲げ強度、タフネスの向上が小さくなる。、重量比ＷＡ／ＷＢが８以上では、太い繊維が多くなり、補強繊維の分散が不均一となり、曲げ強度、タフネスの向上にバラツキが発生し、細い繊維が少ないためコーナー部でのヘアークラック防止効果が小さくなる。
【００２７】
マトリックスへの繊維添加量は、０．１〜５体積％の範囲内にあることが好ましく、０．２〜３体積％の範囲内にあることがより好ましい。
【００２８】
繊維添加量が０．１未満では補強効果が小さく、繊維添加量が５以上では、粘度上昇等により施工性の低下、外観不良に問題を生じる傾向にある。
【００２９】
また、本発明は、セメント、砂、砂利および水を主原料とするベースコンクリートに前記のコンクリート補強繊維を混練した補強繊維含有コンクリートを、所定の位置に吹き付け、または、打ち込むことを特徴とする繊維補強コンクリート構築物の施工方法。
【００３０】
【実施例】
実施例をあげて本発明の効果を説明する。なお、実施例における物性の評価は次のように行った。
【００３１】
（１）曲げ特性の評価は、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準拠し、試験体寸法４×４×１６ｃｍ、支点間距離１０ｃｍで測定した。タフネスは、曲げ開始から５ｍｍ変形までの応力−歪曲線の面積の面積比で示す。
【００３２】
（２）繊維の分散性評価は、ＪＩＳ  Ａ  １１０３「骨材洗い試験」方法に準拠し、型枠に流し込んだモルタルを１０分後に金網上に置き、水でセメントを洗い流し残った繊維の分散状態を目視観察する。
【００３３】
＜判定基準＞◎：分散優、○：分散良、△：分散やや不良、×：分散不良
（３）コーナー部への繊維の流動性については、コーナー部（図１）の未硬化モルタルを切り取りＪＩＳ  Ａ  １１０３に準拠し、水でセメントを洗い流し残った繊維の分散状態を目視観察する。
【００３４】
＜判定基準＞◎：分散優、○：分散良、△：分散やや不良、×：分散不良
（４）コーナー部へのヘアークラックについては、モルタルを図１の型枠に流し込んだ後、４８時間後に脱型し４週間自然養生する。その後、コーナー部について表面のクラック状態を目視観察する。
【００３５】
＜判定基準＞◎：クラックなし、○：クラックほとんどなし、△：幅０．１〜０．５ｍｍ未満、×：幅０．５ｍｍ以上、長さ５ｍｍ以上
（５）外観については、４８時間後に脱型し４週間自然養生する。その後、表面状態を目視観察する。
【００３６】
＜判定基準＞◎：表面が滑らか、○：表面にやや凹凸がある、△：表面に凹凸がかなりある、×：表面に凹凸があり補強繊維が突き出している
実施例１
補強繊維として短繊維Ａ（丸断面）として繊維径が９０００ｄｔｅｘ、繊維長が３０ｍｍの繊維を、短繊維Ｂとして繊維径が７ｄｔｅｘ、繊維長が１５ｍｍの繊維を用い、短繊維Ａと短繊維Ｂとの重量比ＷＡ／ＷＢを２．０で混合し、繊維１部、ポルトランドセメント１００部、砂１００部、水５５部の割合で混練した。その結果を表１に示す。
【００３７】
実施例２
補強繊維として短繊維Ａ（扁平率：Ｗ／Ｔ  １．７／１）として繊維径が９０００ｄｔｅｘ、繊維長が３０ｍｍの繊維を、短繊維Ｂとして繊維径が７ｄｔｅｘ、繊維長が１５ｍｍの繊維を用い、短繊維Ａと短繊維Ｂとの重量比ＷＡ／ＷＢを２．０で混合し、実施例１と同じ割合で混練し評価した。その結果を表１に示す。
【００３８】
実施例３
補強繊維として短繊維Ａ（丸断面）として繊維径が９０００ｄｔｅｘ、繊維長が３０ｍｍの繊維を、短繊維Ｂとして繊維径が７ｄｔｅｘ、繊維長が１５ｍｍの繊維を用い、短繊維Ａと短繊維Ｂとの重量比ＷＡ／ＷＢを１０で混合し、実施例１と同じ割合で混練し評価した。その結果を表１に示す。
【００３９】
実施例４
補強繊維として短繊維Ａ（扁平率：Ｗ／Ｔ  １．７／１）として繊維径が９０００ｄｔｅｘ、繊維長が３０ｍｍの繊維を、短繊維Ｂとして繊維径が７ｄｔｅｘ、繊維長が１５ｍｍの繊維を用い、短繊維Ａと短繊維Ｂとの重量比ＷＡ／ＷＢを１０で混合し、実施例１と同じ割合で混練し評価した。その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
比較例１
補強繊維として繊維径が５００ｄｔｅｘ、繊維長が３０ｍｍの丸断面短繊維Ａと、繊維径が７ｄｔｅｘ、繊維長が１５ｍｍの短繊維Ｂとを用い、短繊維Ａと短繊維Ｂとの重量比ＷＡ／ＷＢを２．０で混合し実施例１と同じ割合で混練し評価した。その結果を表２に示す。
【００４２】
比較例２
補強繊維として繊維径が７ｄｔｅｘ、繊維長が１５ｍｍの繊維を用い実施例１と同じ割合で混練し評価した。その結果を表２に示す。、
比較例３
補強繊維（丸断面）として繊維径が９０００ｄｔｅｘ、繊維長が３０ｍｍの繊維を用い実施例１と同じ割合で混練し評価した。その結果を表２に示す。、
比較例４
ポルトランドセメント１００部、砂１００部、水５０部の割合で混練した。その結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
太い短繊維と細い短繊維をより好ましい条件で混合した実施例１〜４は、細い短繊維のみを添加した比較例２、繊維を添加しない比較例４および太い短繊維として５００ｄｔｅｘの短繊維を用い、細い短繊維とを混合した比較例１に比べ、曲げ応力向上と大きなタフネス向上が得られた。
【００４５】
また、太い短繊維のみで細い短繊維を含まない比較例３に比べ、コーナー部への繊維の流動性が向上しコーナー部のヘアークラックが大幅に減少し、外観も良くなった。
【００４６】
太い短繊維として扁平率が１．７／１の短繊維を用いた実施例２は、丸断面の太い短繊維を用いた実施例１に比べ、繊維の流動性は変わらずタフネスがさらに向上し、特に良好な結果となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】繊維の分散性評価試験用型枠を示す図である。
【符号の説明】
１：外枠
２：流動阻害ピン（φ１ｃｍ×高さ２ｃｍ）
【図１】
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