(57)【要約】【課題】地震などによる共振作用によるひび割れや剥落、車両走行などによる微小継続的振動によるひび割れの発生を低減、防止する高性能コンクリート構造物を提供すること。【解決手段】構造物の少なくとも一部に引張り強度が１．２ＧＰａ以上、引張り弾性率が２５ＧＰａ以上、降伏点なく伸びる伸度が１．５％以上である振動減衰における半減期が２５０ｍ・ｓｅｃ以下のポリオレフィン系繊維が含有されているセメント構造物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の少なくとも一部に振動減衰における半減期が２５０ｍ・ｓｅｃ以下の繊維が含有されてなることを特徴とするセメント構造物。
【請求項２】
繊維の引張り強度が１．２ＧＰａ以上、引張り弾性率が２５ＧＰａ以上、降伏点なく伸びる伸度が１．５％以上であることを特徴とする請求項１記載のセメント構造物。
【請求項３】
繊維がポリオレフィン系繊維であることを特徴とする請求項１記載のセメント構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビルや橋梁、トンネルなどのセメントからなる構造物における振動減衰性を高くして、耐震性を向上させたセメント構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高架橋や家屋等コンクリート構造物は鉄筋コンクリート構造物からなるが、これらは地震に対する破壊が起りやすく、家屋等の倒壊を招く問題があった。また、地震後に生じる構造物の揺れから共振作用が起こり、このため構造物にひび割れや部分的な剥離が生じる問題もあった。また、他の事例として隣接する道路を走行する車両などの振動によりひび割れを起すなどの問題があった。また走行車両の振動は住人に不快感を与え、精神的ストレスの要因となるなど都市公害の要因とされた。
【０００３】
このような問題を解決する方策として、構造物に空間を設け、その中に砂や鉄粒を入れて、振動減衰性能を向上させる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、中空体を設け、砂や鉄粒を充填するといった余計な作業が増え、工期の長期化を招くといった問題点が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０５１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、地震などによる共振作用によるひび割れや剥落、車両走行などによる微小継続的振動によるひび割れの発生を低減、防止する高性能コンクリート構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記従来技術の問題点を解決するために誠意検討した結果、本発明に至った。
即ち本発明は以下の構成によりなる。
１．構造物の少なくとも一部に振動減衰における半減期が２５０ｍ・ｓｅｃ以下の繊維が含有されてなることを特徴とするセメント構造物。
２．繊維の引張り強度が１．２ＧＰａ以上、引張り弾性率が２５ＧＰａ以上、降伏点なく伸びる伸度が１．５％以上であることを特徴とする上記第１記載のセメント構造物。
３．繊維がポリオレフィン系繊維であることを特徴とする上記第１記載のセメント構造物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると地震などによる共振作用によるひび割れや剥落、車両走行などによる微小継続的振動によるひび割れの発生を低減、防止する高性能コンクリート構造物を提供することを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、特定の特性をもつ有機繊維を特定の存在状態となるよう配合することにより、高性能のコンクリート構造物が得られることを見出したものである。まず、本発明は鋭意研究の結果、コンクリート成形体における単位体積あたりの有機繊維の総体積を０．５体積％以上、２．５体積％以下、望ましくは0.75体積％以上、２．０体積％以下とする必要がある。即ち０．５体積％以下では有機繊維含有の効果が得られにくく、２．５体積％以上では、コンクリート練混ぜ時のフレッシュ性状が硬くなり過ぎ、ワーカビリチーが悪くなるといった問題が生じる。
【０００９】
また本発明においてはコンクリートに構造材としての強度を保持しつつ振動減衰性を付与するために有機高分子繊維を使用するものであるが、コンクリートに与えられた衝撃が有機繊維に伝播しこれが減衰することによって衝撃が吸収される。従来、このコンクリートから有機繊維への振動の伝播が技術的課題であったが、鋭意検討の結果、繊維が有する特性と更に望ましい混合状態を提供することが可能となった。
【００１０】
詳しくは、本発明に使用される繊維の特徴として、振動減衰における半減期が２５０ｍ・ｓｅｃ以下、好ましくは２００ｍ・ｓｅｃ以下であることが必要である。コンクリート構造物に振動減衰を付与するには、含まれる繊維の振動減衰性が必要であり、高い振動減衰性の繊維を使用することにより、本発明の振動減衰性の高いコンクリート構造物を得ることができる。
【００１１】
また、その他の本発明に使用される繊維の特徴として、繊維の引張り強度が少なくとも１．２ＧＰａ以上、好ましくは１．５ＧＰａ以上、引張り弾性率が少なくとも２５ＧＰａ以上、好ましくは４０ＧＰａ以上、降伏点無く伸びる伸度が少なくとも１．５％以上、好ましくは３．０％以上である必要がある。振動減衰効果を高める要素として、繊維の引張り強度、引張り弾性率、伸度が重要で、引張強度は構造物に大きな変形が生じても、繊維は破断せずに担う効果が発揮され、引張弾性率は、構造物の変形をより小さく抑える効果が発揮され、伸度に関しては、引張弾性率が変形を小さく抑制しながらも、大きな変形までも追随できる効果を発揮できる。振動減衰は、構造物の振幅を如何に早く小さくできるかというメジャーであり、このような特性を有する繊維は、その振幅をこれら繊維の特性の相乗効果により素早く小さくできるものと考える。ここで、スチールのように伸度は大きいが、伸度１％以下で降伏点を有する様な素材では、降伏点を過ぎれば繊維が元の状態に戻ることができない為、振動減衰効果が小さくなると考えられる。また、カーボンのような伸度が小さい繊維では、構造物の変形に追随できず、繊維が破断し、振動減衰効果が小さくなると考えられる。
【００１２】
更に、本発明のコンクリート構造物に使用される繊維の特徴として、ポリオレフィン系の繊維が好ましい。ポリオレフィン系の繊維は、耐薬品性に優れるので、セメント内部の強アルカリの状況下でも劣化する速度は遅く、振動減衰効果をより長く持続させることができる。必要に応じて、ポリオレフィン系の繊維に放電処理やグラフト重合など一般的に利用されている接着性改善処理を施して使用することもできる。
【００１３】
また本発明においては、粗骨材を使用するコンクリート構造物に含有する場合には、有機繊維の長さは最大骨材径に対し、１．０倍〜３．０倍の長さの短繊維もしくはマルチフィラメントを樹脂などで繊維を集束、固化させた短繊維を用いることができる。さらに本発明に用いる有機繊維としては高強度ポリエチレン繊維、ポリベンゾビスオキサゾール(PBO)繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維等が挙げられるが、高強度ポリエチレン繊維がもっとも望ましい。
【００１４】
粗骨材を使用しないモルタルなどで使用する場合には、有機繊維の長さは３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であればよい。この様にモルタルに含有して使用する場合には、構造物の表面に吹付けたり、工場で養生させた後に現場で組みたてる方法が考えられる。
【００１５】
また本発明に用いられる繊維補強コンクリートには上記有機繊維に加えて金属繊維、無機繊維を混入してもよい。ここでいう金属繊維とはスチール、ステンレススチール、銅、アルミニウム等を指す。また無機繊維とはガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等ガラス、セラミックスを指す。これらの繊維は短繊維状もしくはフィラー状の形が推奨される。
【００１６】
本発明に使用されるコンクリートは特に限定されず、たとえば普通ポラトランドセメントや早強セメントが使用できる。本発明においては、スラリーにおける水／セメント比を５０％以下で使用するのが好ましい。また、水／セメント比が小さくなればなる程、高強度なコンクリートになるので、振動減衰性を付与する意義は高くなり、本発明の構造物を使用することが好ましくなると考えられる。また本発明においては、細骨材のみを配合したモルタルに用いて成形してもかまわない。骨材としては、川、海、陸の砂利、砕石、石灰石、炭酸カルシウム、バーキュライトを用いてもかまわない。
【００１７】
なお、本発明においてはフレッシュ性状を良好にするため、以下の添加剤が添加されていてもかまわない。たとえば流動化剤、減水剤、粘性向上剤、消泡剤などが挙げられる。
【００１８】
本発明の成形はあらゆる方法により可能である。これについては吹きつけ成形法、注入成形法、加圧成形法、真空成形法が挙げられる。本発明の構造物の具体例としては道路用橋脚、床版、トンネルライニング、壁パネル、コンクリート構造物の柱、電車などの枕木などが挙げられる。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例および比較例に用いた諸物性は下記のような方法にて測定した。
（繊維の引張強伸度測定）
強度、弾性率についてはマルチフィラメント状の有機繊維を、株式会社オリエンテック製５ｔテンシロンを使用し、引張強度と引張弾性率を求めた。断面積については、繊維の断面をキーエンス社のマイクロスコープ（ＶＰ−８５００）を使用して、画像に取り込み、断面積を求めた。
（供試体作製方法）
表１に示す配合で、供試体を作製した、養生については、４８時間目まで水中で養生し、その後２６日間大気中で養生を行い、計２８日養生で振動減衰性の評価を行った。
（振動減衰評価方法）
供試体の一端にインパルスハンマーにて衝撃を与え、他端に接着した歪ゲージにより振動を検出する。これの減衰状況をもって振動減衰特性とした。
【００２０】
（実施例１）
高強度ポリエチレン繊維(東洋紡、ダイニーマSK60)を放電処理により接着性の改善と繊維表面の面積を増大せしめ、エポキシ樹脂を含浸、硬化させ、更に長さ３０ｍｍの短繊維状にカットし、繊維を得た。これを表１に示す調合でコンクリート中に混合して高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２１】
（実施例２）
PBO繊維(東洋紡、ザイロンAS)を放電処理により接着性の改善と繊維表面の面積を増大せしめ、エポキシ樹脂を含浸、硬化させ、更に長さ３０ｍｍの短繊維状にカットし、繊維を得た。これを表１に示す調合でコンクリート中に混合して高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２２】
（実施例３）
アラミド繊維(東レ・デュポン、ケブラー49) を放電処理により接着性の改善と繊維表面の面積を増大せしめ、エポキシ樹脂を含浸、硬化させ、更に長さ３０ｍｍの短繊維状にカットし、繊維を得た。これを表１に示す調合でコンクリート中に混合して高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２３】
（比較例１）
繊維を全く混入せずに、表１に示す調合でコンクリート中に混合して高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２４】
（比較例２）
３０ｍｍ長のスチールを表１に示す調合で高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２５】
（比較例３）
３０ｍｍ長のガラスフィラーを表１に示す調合で高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２６】
（比較例４）
約４４０ｄｔｅｘのモノフィラメントである低密度ポリエチレン繊維を長さ３０ｍｍの短繊維状にカットし、繊維を得た。これを表1に示す調合でコンクリート中に混合して高さ１０００ｍｍ、断面３００ｍｍ×３００ｍｍの柱を作製した。
【００２７】
【表１】
2005170702.tif 000002
【００２８】
表２に評価結果を示すが、実施例に示した供試体はいずれも高振動減衰性を示すことが明らかになった。
【００２９】
【表２】
2005170702.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係るコンクリート構造物は、地震などによる共振作用によるひび割れや剥落、車両走行などによる微小継続的振動によるひび割れの発生を低減、防止する各種高性能コンクリート構造物に好適に使用することができる。