(57)【要約】【課題】長期にわたり機械的特性が維持できるコンクリート補強用材料を提供すること。【解決手段】繊維に熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物が長さ４ｍｍ以上、断面直径１００μｍ以下の繊維を含み、繊維の体積比率が２０〜６０％であって、且つ該繊維収束物の吸水率が２０％以下である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維に熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物が長さ４ｍｍ以上、断面直径１００μｍ以下の繊維を含み、繊維の体積比率が２０〜６０％であって、且つ該繊維収束物の吸水率が２０％以下であることを特徴とするコンクリート補強用材料。
【請求項２】
繊維がアラミド繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項３】
繊維がポリビニルアルコール系繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項４】
繊維が脂肪族ポリアミド系繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項５】
繊維がポリオレフィン系繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項６】
ポリオレフィン系繊維がポリエチレン繊維である請求項５記載のコンクリート補強用材料。
【請求項７】
ポリオレフィン系繊維がポリプロピレン繊維である請求項５記載のコンクリート補強用材料。
【請求項８】
ポリオレフィン系繊維がポリメチルペンテン繊維である請求項５記載のコンクリート補強用材料。
【請求項９】
繊維が芳香族ポリエステル繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項１０】
繊維が脂肪族ポリエステル繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項１１】
繊維がポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項１２】
繊維がガラス繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【請求項１３】
繊維が炭素繊維である請求項１記載のコンクリート補強用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート補強用材料に関するものである。さらに詳しくは、繊維に熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなるコンクリート補強用材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からモルタルやコンクリート材料の曲げ強度、耐衝撃強度等の機械的特性を向上させるために、アスベスト、ガラス繊維、スチール繊維、及び、炭素繊維等の無機繊維が用いられてきた。
【０００３】
その中でアスベストは、古くから使用されてきたが、発ガン性の問題等から現在は使用が規制されるようになってきた。また、ガラス繊維は、耐アルカリ性のものでも、セメント中のアルカリにより劣化し、長期的に補強効果を維持することが困難であるため、大量使用には至っていない。スチール繊維は、コンクリート中で腐食が生じ、これによってコンクリート材料にひび割れが生じるという問題がある。また、スチール繊維に防錆処理を施しても長期的には腐食に耐えられず、しかも防錆処理にコストがかかり有用ではない。炭素繊維は、セメント中に分散させるための混練処理中に折れて短くなり、必要な長さが維持できないので期待通りの補強効果が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
一方、繊維に樹脂を含浸して収束させた繊維収束物をカットした補強材も用いられている（例えば、特開平７−１３９０９３号公報、特開２００１−３２８８５３号公報など）。
しかし、これらの補強材は、繊維束に樹脂を含浸した際に繊維問に空隙が残っているので、未硬化のコンクリートなどの水硬性材料に混ぜた際に、毛細管現象によって繊維間に水が吸収され、流動性が低下したり、配合量が変化したりするという問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３９０９３号公報
【特許文献２】特開２００１−３２８８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、長期にわたり機械的特性が維持できるコンクリート補強用材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決する為に、鋭意検討した結果、補強用材料に使用される繊維の形状と樹脂の含浸状態を制御するとき、所望のコンクリート補強用材料が得られることを究明し、本発明に至った。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、繊維に熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂が含浸された繊維収束物からなり、該繊維収束物が長さ４ｍｍ以上、断面直径１００μｍ以下の繊維を含み、繊維の体積比率が２０〜６０％であって、且つ該繊維収束物の吸水率が２０％以下であることを特徴とするコンクリート補強用材料が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、長期にわたり機械的特性が維持できるコンクリート補強用材料が得られるので、モルタルやコンクリート材料の補強用途などに好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明でいうコンクリート補強用材料とは、砂等の骨材とセメントとを混練して作成されるコンクリートや、主としてセメントにより作成され、小さな骨材を含むか若しくは骨材を含まないモルタル等の補強用に使用することが出来る材料を意味する。
本発明のコンクリート補強用材料は、繊維に樹脂が含浸され、収束された繊維収束物からなる。
【００１１】
上記繊維収束物における繊維の体積比率は２０〜６０％であることが必要である。該比率が２０％未満の場合は、繊維収束物の引張強力や弾性率が低くなるため、充分なコンクリートの補強効果が得られない。一方、該比率が６０％を越える場合は、繊維の収束状態が悪くなり、混練時などに余分の水を吸ったりすることがある。
【００１２】
また、上記繊維収束物には、長さ４ｍｍ以上、断面直径１００μｍ以下の繊維が含まれていることが必要である。該長さが４ｍｍ未満の場合は、モルタル、又はコンクリート材料中において引抜抵抗値を充分に大きくすることができず、また、モルタル、又はコンクリート材料中に使用される砂等の骨材の大きさや発泡コンクリート中に形成される気泡の大きさに比べて短すぎるために補強材として機能しない恐れがある。好ましい繊維長さは１０ｍｍ以上である。
【００１３】
上記繊維の断面形状は、通常の円型形状や、長方形、偏平形状、その他異型断面形状のものも使用し得るが、円型形状若しくは円型形状に近い形状のものが取り扱い上は好ましい。
【００１４】
上記繊維の具体例としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、スチール繊維等の無機繊維、及び、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリメチルペンテン繊維、ポリアリレート繊維、PBO繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、セルロース繊維、パルプ繊維等の有機繊維を任意に使用することが出来る。１種のみ使用することも複数種を併用することも可能である。
【００１５】
上記繊維のうち、アラミド繊維は、高い引張強度と耐薬品性を有し、且つ、軽量であるため、近年セメント薄板等の補強用材料として用いられるようになってきた。すなわち、セメント材料にアラミド短繊維を添加し、ルーダーを用いて混練し、これを押出成形することにより得られる薄板は、曲げ強度、耐衝撃強度が青しく向上して薄板をより薄くする
ことが可能となる。
【００１６】
さらに、アラミド繊維の中でもパラ型アラミド繊維が好ましく例示される。パラ型アラミド繊維としては、例えば、ポリパラフェニレンテレフタラミドや共重合体であるコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維等をあげることが出来る。特に、コポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維を用いた場合には、優れた引抜き特性を有するために他の繊維に比べ特に補強効果が優れているだけでなく、耐アルカリ性にも優れているため、長期にわたって高性能を保持することが出来る。
さらに、この繊維は、耐アルカリ性にも優れていることから、温度２００℃程度のオートクレーブ養生にも耐えられる。
【００１７】
次に、本発明のコンクリート補強用材料に使用する樹脂は、耐アルカリ性の熱可塑性樹脂、及び／又は熱硬化性樹脂であれば特に制限なく使用されるが、好ましくは、エポキシ系樹脂、ビニールエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、ホルムアルデヒド系樹脂、フルオロ重合体系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用され、中でも、エポキシ系樹脂やビニールエステル系樹脂が特に好ましく使用される。
これらの樹脂は、浸漬法やスプレー法により前記の基材となる繊維表面に付与し、乾燥及び必要により熱処理することにより繊維収束物とすることが出来る。
【００１８】
かくして得られた繊維収束物の、後述の方法により測定される吸水率は２０％以下であることが必要である。該吸水率が２０％を越える場合は、繊維の収束状態が悪くなり、横方向からの圧縮により容易に変形、潰れが起こり、充分な補強効果が発揮されない。好ましい吸水率の値は５％以下である。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例で用いた物性の測定方法は下記の通りである。
（１）吸水率
１リットルの水中に繊維収束物を約１０ｇ秤量（この値をＡとする）して投入した後、静置して１時間後に取り出し、吸水性のある紙や布で繊維収束物の表面付着水を十分に除いた重量を秤量（この値をＢとする）して、（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００より吸水率（％）を算出した。
【００２０】
（２）曲げ強度
コンクリート曲げ強度容量１０トンの引張圧縮試験機（Toyo Ba1dwwin 社製、Universa1 Testing Instrument Mode1 UTM 1O-ton）を用い、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの試験片の３点曲げ法にて、支点から距離１０ｃｍの点を２ｍｍ／分で圧縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。
なお、試験片は、早強ポルトランドセメント：１１７４ｇ、試験に供する補強用材料:５．９ｇ、水:４９３ｇをモルタルミキサー中に投入した後、粘剤としてメチルセルロース：１１．７ｇを加えて、４００ｒｐｍの条件で７分間混練を行った後、４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍの型枠に流し込み、室温にて３０日間養生を行い試験片とした。
【００２１】
［実施例１］
繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維（帝人テクノプロダクツ（株）製、「テクノーラ」）を、ビニールエステル樹脂中に浸漬した後、温度１７０℃で乾燥させ、長さ３０ｍｍにカットして繊維収束物を得た。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２２】
［実施例２］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が４４０ｄｔｅｘ、フィラメント数が２６７本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２３】
［実施例３］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が２２０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１３３本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維を使用し、得られた繊維収束物を長さ４０ｍｍにカットする以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２４】
［実施例４］
実施例１において、得られた繊維収束物を長さ４ｍｍにカットする以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２５】
［比較例１］
実施例１において、得られた繊維収束物を長さ３ｍｍにカットする以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２６】
［実施例５］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が３３００ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１８μｍ）のポリビニルアルコール繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２７】
［実施例６］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が５００本（繊維の断面直径が２２μｍ）のポリプロピレン繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２８】
［実施例７］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が３３００ｄｔｅｘ、フィラメント数が５００本（繊維の断面直径が２７μｍ）のナイロン６繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００２９】
［実施例８］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が３３００ｄｔｅｘ、フィラメント数が５６本（繊維の断面直径が８１μｍ）のナイロン６繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００３０】
［比較例２］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が３３００ｄｔｅｘ、フィラメント数が１６本（繊維の断面直径が１０８μｍ）のポリビニルアルコール繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００３１】
［実施例９］
実施例１において、繊度が１６７０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１０００本（繊維の断面直径が１２μｍ）のコポリパラフェニレン・３，４’・オキシジフェニレン・テレフタラミド繊維に代えて、繊度が６６０ｄｔｅｘ、フィラメント数が１００本（繊維の断面直径が７μｍ）の炭素繊維繊維を使用する以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００３２】
［実施例１０、比較例３］
実施例１において、ビニールエステル樹脂をアセトンで薄め、吸水率の値を表１に示す如く変化させる以外は実施例１と同様に実施した。
得られた繊維収束物及び該繊維収束物を補強材として使用したコンクリートの曲げ強度を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2007084400.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、長期にわたり機械的特性が維持できるコンクリート補強用材料が得られるので、モルタルやコンクリート材料の補強用途などに好適に使用することができる。