(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートに添加配合する爆裂制御に有効な繊維の選定方法であって、
前記繊維として、５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下であり、示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とするコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【請求項２】
コンクリートに添加配合する爆裂制御に有効な繊維の選定方法であって、
前記繊維として、４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とするコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【請求項３】
５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とする請求項２記載のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【請求項４】
示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とする請求項２記載のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【請求項５】
コンクリートに添加配合する爆裂制御に有効な繊維の選定方法であって、
前記繊維として、３００℃に加熱したときの質量残存率が６０％以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とするコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【請求項６】
５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とする請求項５記載のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【請求項７】
示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを特徴とする請求項５記載のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物やトンネル等、火災を受ける可能性のある構造物に用いられる火災時の耐爆裂性に優れたコンクリートに係わり、詳しくはこのコンクリートに添加される爆裂制御に有効な繊維の選定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリートの強度を高める手法の一つとして、水の含有量を低くすることが知られている。ところが、水の含有量を低くしてコンクリート構造物を施工すると、火災時等の高温環境下において、水蒸気圧や熱応力等によりコンクリート構造物の表面のコンクリートが爆裂し易くなり、種々の問題を生じてしまう可能性がある。
【０００３】
このようなコンクリートの爆裂を防止しあるいは抑制するための技術としては、ポリプロピレンなどの合成繊維を混入する技術が有効であるとされている。しかし、合成繊維の爆裂低減効果については、その種類や寸法等によって大きく異なる。
そこで、特に爆裂制御に有効な繊維の熱的性質および形状・寸法について、特開２０００−１４３３２２公報に提案がなされている。すなわち、この特開２０００−１４３３２２公報では、繊維単体を２０℃〜５００℃まで加熱したときの加熱温度と繊維の質量減少とから、繊維の熱的性質について規定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者は種々の実験を行った結果、加熱温度と繊維の質量減少により関係づけられる繊維の熱的性質だけでは、爆裂制御に有効な繊維の性質を規定するには不十分であるとの見解に達した。
【０００５】
すなわち、例えばポリエチレン繊維は、特開２０００−１４３３２２公報に規定されている熱的性質を満足するものの、爆裂低減効果はほとんど無く、実験では繊維を混入しないコンクリートに比べて爆裂の程度が悪化した場合も確認されている。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コンクリートの爆裂制御に有効な合成繊維の性質について、新たに基準を設けることにより、コンクリートの爆裂をより有効に防止あるいは抑制することのできる、コンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンクリートの爆裂制御用繊維は、５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下であり、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である、有機繊維あるいは合成繊維からなる。
【０００８】
本発明に係るコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法では、コンクリートに添加配合する爆裂制御に有効な繊維の選定方法であって、前記繊維として、５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下であり、示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを前記課題の解決手段とした。
【０００９】
本発明に係る別のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法では、コンクリートに添加配合する爆裂制御に有効な繊維の選定方法であって、前記繊維として、４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを前記課題の解決手段とした。
【００１０】
本発明に係る別のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法では、コンクリートに添加配合する爆裂制御に有効な繊維の選定方法であって、前記繊維として、３００℃に加熱したときの質量残存率が６０％以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定することを前記課題の解決手段とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。本発明の参考例としてのコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法は、特開２０００−１４３３２２公報に規定する繊維の熱的性質（質量減少）についての要件、すなわち、「５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下である」との要件に加え、加熱時における繊維の発熱特性について、「５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である」との要件を備える。
【００１２】
また、本発明に係るコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法は、「５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下である」との要件に加え、加熱時における繊維の発熱特性について、「示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である」との要件を備える。
【００１３】
本発明に係る別のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法では、「４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である」ことを要件とする。すなわち、コンクリートが火災のような加熱を受け爆裂を起こす場合、その爆裂はコンクリート表面が２００〜４００℃の範囲である可能性が高いことが、実験等によって分かってきている。したがって、５００℃より低い温度域での繊維の熱的変化を、前記のように規定することにより、爆裂制御に有効な繊維をより確実に規定できるのである。
【００１４】
本発明に係る別のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法では、「３００℃に加熱したときの質量残存率が６０％以下である」ことを要件とする。このように規定することにより、さらに確実に、爆裂制御に有効な繊維を規定することができる。
【００１５】
なお、ポリプロピレンとしては、耐熱性を高めたものや強度を高めたものがあり、例えば耐熱性を高めたポリプロピレン繊維は、調整無しのポリプロピレン繊維に比べて爆裂制御（低減）の効果が劣っていることがわかっている。したがって、本発明において基準となるポリプロピレン繊維としては、成分無調整のポリプロピレン繊維とする。
【００１６】
合成繊維の例として、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール（ビニロン）繊維、アクリル繊維およびポリエチレン繊維について、それぞれ熱質量分析および示差熱分析を行い、ＴＧ：質量減少率とＤＴＡ：電圧（温度差）とを調べた。ここで、示差熱分析については、示差熱分析装置を用い、Ａｌ2Ｏ3を標準試料とし、昇温温度を１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量を電圧で求めた。なお、示差熱分析装置としては、理学電機（株）社製のTHERMOFLEX TAS300 TG8101Dを用いた。
【００１７】
また、ポリプロピレン繊維については５種類の試料についてそれぞれ分析を行った。さらに、ポリビニルアルコール（ビニロン）繊維については４種類、アクリル繊維は２種類、ポリエチレン繊維については１種類の試料について、それぞれ分析を行った。
得られた結果をそれぞれ図１〜図４に示す。
【００１８】
ここで、この実験でサンプルとして用いた繊維は、その系の繊維（例えばポリプロピレン繊維系）の全ての繊維（種々の調整を行った繊維）を代表するものではない。したがって、サンプル以外にも、同じ系の繊維で異なる種類のもの（異なる調整を行ったもの）があり得る。
【００１９】
図１に示した結果より、ポリプロピレン繊維は「５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下である」との要件、「４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である」との要件、「３００℃に加熱したときの質量残存率が６０％以下である」との要件を全て満たしており、また、「示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である」との要件も満たしている。
【００２０】
図１と図２に示した結果より、ポリビニルアルコール（ビニロン）繊維は、「５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下である」との要件、「４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である」との要件を満たしており、また、「５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である」との要件、「示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である」との要件を満たしている。
【００２１】
また、図１と図３に示した結果より、アクリル繊維は、「５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下である」との要件、「４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である」との要件、「３００℃に加熱したときの質量残存率が６０％以下である」との要件全てを満たしていない。
【００２２】
さらに、図１と図４に示した結果より、ポリエチレン繊維は、「５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下である」との要件は満たしているものの、「４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である」との要件を満たしておらず、また、「５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である」との要件、および「示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である」との要件を満たしていない。
【００２３】
次に、これらの繊維を０．１１ｖｏｌ％の割合でコンクリートに混入して供試体を３個ずつ作製し、得られた供試体の加熱実験（国際規格の耐火試験方法「ＩＳＯ８３４」に準じた１時間加熱）を行った。また、比較のため、繊維を混入しない供試体も作製し、同様に加熱実験を行った。この加熱実験後の供試体の状態を図５（ａ）〜（ｅ）に示す。
【００２４】
図５（ａ）〜（ｅ）において、（ａ）は繊維を混入しない供試体１、（ｂ）はポリプロピレン繊維を混入した供試体２、（ｃ）はポリビニルアルコール（ビニロン）繊維を混入した供試体３、（ｄ）はアクリル繊維を混入した供試体４、（ｅ）はポリエチレン繊維を混入した供試体５をそれぞれ示している。また、図５（ａ）〜（ｅ）において、Ａで示した箇所は爆裂した箇所を示している。
【００２５】
これらの結果より、（ｂ）に示した供試体２と（ｃ）に示した供試体３とは、大きな爆裂の跡がなく、もちろん繊維を混入しない供試体１に比べてその爆裂の程度が格段に小であることが確認された。一方、（ｄ）に示した供試体４と（ｅ）に示した供試体５とは、繊維を混入しない供試体１と同等の大きな爆裂の跡があった。
【００２６】
したがって、本発明のコンクリートの爆裂制御用繊維であるポリプロピレン繊維とポリビニルアルコール（ビニロン）繊維とは、爆裂制御（低減）に有効であり、一方、本発明のコンクリートの爆裂制御用繊維でないアクリル繊維とポリエチレン繊維とは、爆裂制御（低減）に有効でないことが確認された。
【００２７】
なお、このような本発明のコンクリートの爆裂制御用繊維の、コンクリートへの好適な添加形態としては、直径が５〜１００μｍ、長さが５〜４０ｍｍとされる。また、このような形態の爆裂制御用繊維の好適な添加量としては、０．０２〜０．２容量％とされる。そして、このような条件において、水結合材比を３５％以下とすれば、得られるコンクリート硬化体は高強度であり、しかも高い耐爆裂性を有するものとなる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の参考例としてのコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法は、５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下であり、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値がポリプロピレン繊維の発熱量と同じかあるいはそれ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定する方法であり、本発明に係るコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法は、５００℃に加熱したときの質量残存率が３０％以下であり、示差熱分析装置においてＡｌ2Ｏ3を標準試料、昇温温度１０℃／分として、５００℃に加熱する過程で生じる発熱量の最大値が電圧表示で６０μＶ以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定する方法であり、本発明に係る別のコンクリートの爆裂制御に有効な繊維の選定方法は、４００℃に加熱したときの質量残存率が５０％以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定する方法であり、本発明に係るさらに別のコンクリートの爆裂制御を選定する方法は、３００℃に加熱したときの質量残存率が６０％以下である、有機繊維あるいは合成繊維を選定する方法である。そして、このような性質を有することによって選定された爆裂制御用繊維は、コンクリートに添加配合されることにより、得られるコンクリート硬化体の爆裂制御（低減）性能を確実に高めることができる。
【００２９】
したがって、本発明によれば、コンクリートの爆裂制御に有効な合成繊維の性質について、これまでに知らされている基準に新たな基準を加えたことにより、コンクリートの爆裂制御に有効な合成繊維の選定における信頼性を向上することができるとともに、新たな繊維の開発のための基準を提供するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ポリプロピレン繊維について、熱質量分析および示差熱分析を行い、ＴＧ：質量減少率とＤＴＡ：電圧（温度差）とを調べた結果を示すグラフである。
【図２】  ポリビニルアルコール（ビニロン）繊維について、熱質量分析および示差熱分析を行い、ＴＧ：質量減少率とＤＴＡ：電圧（温度差）とを調べた結果を示すグラフである。
【図３】  アクリル繊維について、熱質量分析および示差熱分析を行い、ＴＧ：質量減少率とＤＴＡ：電圧（温度差）とを調べた結果を示すグラフである。
【図４】  ポリエチレン繊維について、熱質量分析および示差熱分析を行い、ＴＧ：質量減少率とＤＴＡ：電圧（温度差）とを調べた結果を示すグラフである。
【図５】  供試体の加熱実験後の状態を示す図であり、（ａ）は繊維を混入しない供試体についての状態を示す図、（ｂ）はポリプロピレン繊維を混入した供試体についての状態を示す図、（ｃ）はポリビニルアルコール（ビニロン）繊維を混入した供試体についての状態を示す図、（ｄ）はアクリル繊維を混入した供試体についての状態を示す図、（ｅ）はポリエチレン繊維を混入した供試体についての状態を示す図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５…供試体、Ａ…爆裂した箇所。
【図１】
0004716207.tif 000002
【図２】
0004716207.tif 000003
【図３】
0004716207.tif 000004
【図４】
0004716207.tif 000005
【図５】
0004716207.tif 000006