(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の１）、２）の条件を満足する有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂからなり、該有機合成繊維Ａと該有機合成繊維Ｂの割合が重量比でＡ：Ｂ＝８０：２０〜２０：８０で構成され、嵩比重が０．００８〜０．０１８ｇ／cm３である水硬性物質の補修・補強に用いる不織布マットであって、該不織布マットを含有した水硬性硬化物の破壊強度が初期クラック強度よりも大きいことを特徴とする水硬性物質補強用高靭性不織布マット。
１）  有機合成繊維Ａは、繊維繊度８０〜１５０ｄｔｅｘ、かつ破断伸度１０％以
下であり、有機合成繊維Ａを単独で含有して得られる水硬性硬化物の破壊強度と初期クラック強度の関係が、破壊強度＞初期クラック強度であること、
２）  有機合成繊維Ｂは、繊維繊度３００〜５００ｄｔｅｘ、かつ破断伸度７％以
下であり、有機合成繊維Ｂを単独で含有して得られる水硬性硬化物の破壊強度と初期クラック強度の関係が、破壊強度＜初期クラック強度であること、
【請求項２】
有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂがポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維のうちいずれかである、請求項１の水硬性物質補強用高靭性不織布マット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脆性物であるセメント等の水硬性物質の補修・補強の補強材として用いることにより、施工が簡単で、セメント等の水硬性物質をより強固、より高靭性にすることができる水硬性物質補強用高靭性不織布マットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポルトランドセメントで代表される水硬性物質からなる水硬性硬化物は、圧縮強度が強く不燃で耐久性があり、安価なため土木建築用途に大量に使用されているが、得られる水硬性硬化物は引っ張り強力が弱いので、その補強材として鉄筋が一般的に使用されている。しかし鉄筋補強水硬性硬化物は構造的には鉄筋の被り厚さが必要であるが、この被り部分が近年水硬性硬化物の塩害・中性化により脆弱となり、水硬性硬化物片の剥離剥落事故が多発する現象が多々発生するため、早急な対策が求められている。
【０００３】
従来、コンクリート等の水硬性物質からなる水硬性硬化物を補修・補強する方法としては、具体的には、水硬性硬化物の不良箇所をウォータージェット等にて撤去し、その上面をポリマー系の高強度コンクリートやモルタルを吹き付ける工法や、鋼板を貼り付ける工法、短繊維混入コンクリートやモルタルを吹き付ける工法、一部アラミド繊維、ガラス繊維、ポリビニルアルコール系繊維等で作成したシートを合成樹脂を用いて貼り付ける工法、あるいは光硬化性樹脂を貼り付ける工法等が開発され、また一部実施されている。
【０００４】
しかしながら、鋼板を貼り付ける工法の場合、初期性能は確保できるが、重量が大となるため設備が大がかりとなり施工性が悪く、またポリマー系のコンクリートやモルタルを吹き付ける工法では何れも材料が非常に高価となり、経済性が悪い等の問題がある。一方、短繊維混入コンクリートやモルタルを補修面に直接吹き付ける工法は、短繊維により引っ張り応力が伝達されるので有用な工法であるが、一定量以上の繊維をコンクリートに混入した場合、流動性が非常に低下するためミキサー車よりの排出、コンクリートポンプによるポンプ圧送等が困難になり、そのため吹き付け施工が困難となる場合がある。また繊維混入による吹き付けの場合、マトリクス中に繊維が偏在する事があり、均一な品質の補強層が得られない場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意努力した結果、繊維物性の異なる有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂで構成され、所定の嵩比重をもった不織布マットを剥落補修個所に型枠を介して取付け、該不織布マットにセメント等の水硬性物質を注入して含浸させ、硬化させることによりコンクリート等の水硬性硬化物が高強度、高靭性となり、かつ施工性が格段に向上することを見出した。本発明の水硬性物質補強用高靭性不織布マットは本発明者らが開発した特公平８―１１７０６号公報記載の不織布を更に改良しており、コンクリート等水硬性物質の補強材として用いた場合、得られる水硬性硬化物は、ひび割れ発生直後の強度の低下がなく、かつ破壊強度が初期クラック強度よりも大きく、しかも品質が均一な高靭性補強層からなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひび割れ発生直後の強度の低下がなく、品質が均一で施工性・経済性に優れたコンクリート等水硬性物質の補修・補強に用いる水硬性物質補強用高靭性不織布マット（以下、高靭性不織布マットと略す）に関するものである。
すなわち本発明は、以下の１）、２）の条件を満足する有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂからなり、該有機合成繊維Ａと該有機合成繊維Ｂの割合が重量比でＡ：Ｂ＝８０：２０〜２０：８０で構成され、嵩比重が０．００８〜０．０１８ｇ／cm３である水硬性硬化物の補修・補強に用いる不織布マットであって、該不織布マットを含有した水硬性硬化物の破壊強度が初期クラック強度よりも大きいことを特徴とする水硬性物質補強用高靭性不織布マットである。
１）有機合成繊維Ａは、繊維繊度８０〜１５０ｄｔｅｘ、かつ破断伸度１０％以下であり、有機合成繊維Ａを単独で含有して得られる水硬性硬化物の破壊強度と初期クラック強度の関係が、破壊強度＞初期クラック強度であること、
２）有機合成繊維Ｂは、繊維繊度３００〜５００ｄｔｅｘ、かつ破断伸度７％以下であり、有機合成繊維Ｂを単独で含有して得られる水硬性硬化物の破壊強度と初期クラック強度の関係が、破壊強度＜初期クラック強度であること、
そして本発明は、好ましくは有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂがポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維のうちいずれかである、上記の高靭性不織布マットに関する。
【０００７】
本発明の高靭性不織布マットは、繊維物性の異なる有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂからなり、該有機合成繊維Ａ、Ｂが重量比でＡ：Ｂ＝８０：２０〜２０：８０、嵩比重が０．００８〜０．０１８ｇ／cm３の範囲で構成されていることが必要である。有機合成繊維Ａの割合が８０パーセントを越えると、得られた不織布の嵩比重が大きくなり、セメントミルクの含浸性が問題となり施工性に問題を残す。一方、有機合成繊維Ａの割合が２０パーセント未満となると得られる水硬性硬化物の破壊強度が初期クラック強度より向上せず、目的とする高靭性の性能が得られない。好ましくはＡ：Ｂ＝７０：３０〜３０：７０、より好ましくは６０：４０〜４０：６０の範囲である。
【０００８】
また、本発明の高靭性不織布マットの嵩比重が０．００８ｇ／cm３より小さい場合、不織布の密度が疎になり過ぎて、水硬性物質に占める割合が小さくなり、補強効果が得られない。一方、嵩比重が０．０１８ｇ／cm３より大きい場合、セメントミルクの含浸性が問題となり施工性に問題が生じる。好ましくは、０.０１０〜０．０１５ｇ／cm３の範囲である。
【０００９】
次に、本発明の高靭性不織布マットを構成する有機合成繊維Ａ、有機合成繊維Ｂについて、以下詳細に説明する。
まず、有機合成繊維Ａは、繊維繊度８０〜１５０ｄｔｅｘ、破断伸度１０％以下からなる繊維である必要がある。有機合成繊維Ａの繊維繊度が８０ｄｔｅｘより小さい場合、不織布マットの嵩比重が大きくなりセメントミルクの含浸性等施工性に問題を残す。また繊維繊度が１５０ｄｔｅｘより大きくなると、繊維本数が不足し高靭性が得られにくい。好ましくは１００〜１３０ｄｔｅｘである。さら繊維の破断伸度が１０％より大きくなると、得られる水硬性硬化物において、初期クラック発生後の応力の低下が大きく、たわみが増加しても応力が低下した状態なので靭性を確保できない。好ましくは８％以下３％以上である。
【００１０】
次に、有機合成繊維Ｂについてであるが、有機合成繊維Ｂの役割としては、有機合成繊維Ａを補完すること、すなわちセメントミルクの注入が可能となる嵩比重確保であり、具体的には、繊維繊度３００〜５００ｄｔｅｘ、破断伸度７％以下からなる繊維である。繊維繊度が３００ｄｔｅｘより小さい場合、不織布マットの嵩比重が大きくなりセメントミルクの含浸性等の施工性に問題を残す。また繊維繊度が５００ｄｔｅｘより大きくなると、繊維本数が不足し高靭性が得られにくい。好ましくは３５０〜４５０ｄｔｅｘである。さらに破断伸度が７％よりも大きくなると、初期クラック発生後の強度低下が顕著となる。好ましくは６％以下２％以上である。
【００１１】
また、有機合成繊維Ａは、繊維成分が有機合成繊維Ａのみ単独で含有された水硬性硬化物の破壊強度と初期クラック強度の関係が、破壊強度＞初期クラック強度になるような特徴を有していることが必要である。一方、有機合成繊維Ｂは、繊維成分が有機合成繊維Ｂのみ単独で含有された水硬性硬化物の破壊強度と初期クラック強度の関係が、破壊強度＜初期クラック強度になるような特徴を有していることが必要である。ここでいう初期クラック強度とは、水硬性硬化物の曲げ強度−たわみ曲線を作成したとき、曲げ強度とたわみが実質的に比例関係を有し、かつ最大のたわみを示すときの強度を示す。また破壊強度とは、水硬性硬化物が破壊したときの曲げ強度を示す。本発明の不織布は、上記したように初期クラック発生後の強度低下低減の役割を示す有機合成繊維Ａと、嵩比重確保を目的とする有機合成繊維Ｂの配合比を最適にすることにより高靭性のものが得られる。繊維で補強した水硬性物質が曲げ破壊された場合、繊維の破断伸度によりマトリクスに初期クラックが生じた後の曲げ強度−たわみ曲線の挙動が変わってくる。靭性を確保するためにはマトリクスに初期クラックが発生した後、直ちに繊維が応力を負担することが必要であり、本発明においては有機合成繊維Ａよりも破断伸度の低い有機合成繊維Ｂがその役割を分担しており、少し遅れて有機合成繊維Ｂよりも破断伸度の大きい有機合成繊維Ａが更に応力を分担することにより、その相乗効果で高靭性が確保することができるものである。ここで、繊維Ａの引張強度は好ましくは１０００Ｎ／mm２以上、より好ましくは１１００Ｎ／mm２以上であり、一方、繊維Ｂの引張強度は好ましくは８００Ｎ／mm２以上、より好ましくは９００Ｎ／mm２以上である。
【００１２】
本発明で使用する繊維としては、有機合成繊維の中でもポリビニルアルコール系繊維がセメント等の水硬性物質との接着性においてより望ましいが、繊維の種類は何ら制限されるものではなく、有機合成繊維、半合成繊維、人造繊維、無機繊維、それらの２種以上の併用等のいずれであってもよい。具体的にはポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、アクリル系繊維等を挙げることができる。
【００１３】
本発明の不織布マットの製造方法としては、例えば本発明の重量比で構成された有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂをあや振りエアーサッカー等を通じて移動する金網ネット上に供給し不織布を形成せしめた後、繊維どうしを固定するために接着剤処理をして乾燥熱処理すればよい。接着剤はスプレーで吹き付けても、また接着剤浴中に浸漬してもよい。嵩比重及び厚みの調整は繊維の繊度の選択、繊維長、給糸速度、ネット速度及び接着剤処理後のプレスによって調節できる。不織布マットの製造時に繊維どうしを固定するために使用する接着剤は、繊維の種類や単繊維の繊度によって接着性が異なるので、市販の接着剤の中から適宜選ぶのが好ましい。本発明で用いられる接着剤としては、ポリ酢酸ビニル系、メラミン系エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリル系、エポキシ系等の水系エマルジョンが接着性や作業性の面で好ましく用いられる。またポリビニルアルコールやその変性物等の水溶性高分子接着剤も使用できる。
【００１４】
本発明の高靭性不織布マットは土木用の客土や盛土等の土砂の補強や現場施工用セメントモルタル等の成型部材、トンネルや法面などのセメント吹付け工法へのセメント等のマトリックス保持材、ひび割れ防止材、及び補強材として用いることができる。
【００１５】
【実施例】
以下実施例によって、本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何等限定されるものではない。なお本発明の実施例において、ポリビニルアルコールの重合度、繊維繊度、繊維強度、破断伸度、不織布の嵩比重は以下の測定方法により測定されたものを意味する。
【００１６】
［ポリビニルアルコールの重合度］
ＪＩＳＫ６７２６に準拠して測定した。
【００１７】
［繊度  ｄｔｅｘ］
得られた繊維状物の一定試長の重量を測定して見掛け繊度をｎ＝５以上で測定し、平均値を求めた。
【００１８】
［繊維強度  Ｎ／mm２、破断伸度  ％］
予め温度２０℃、相対湿度６５％の雰囲気下で２４時間繊維を放置して調湿したのち、単繊維を試長１０cm、引張速度５cm／分としてインストロン試験機「島津製作所製オートグラフ」にて繊維強度を測定した。伸度は、単繊維破断（cm）／把持長（cm）×１００により算出した。なお繊維長が１０cmより短い場合は、そのサンプルの可能な範囲での最大長さを把持長として測定することとした。
【００１９】
［不織布の嵩比重  ｇ／cm３］
不織布シートの重量をその占める見掛け体積で除した値を示した。
【００２０】
［実施例１〜３、比較例１〜５］
重合度１７００のポリビニルアルコールをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中に溶解し、２０．７％とした紡糸原液を溶剤湿式紡糸して延伸熱処理し、繊維繊度が５０ｄｔｅｘ、繊維強度１０００Ｎ／mm２、破断伸度８％、および繊維繊度１００ｄｔｅｘ、繊維強度１１００Ｎ／mm２、破断伸度９％の２種類の繊維Ａのモノフィラメント繊維を得た。また重合度１７００のポリビニルアルコールを５０％の水溶液とした紡糸原液を常法により乾式紡糸して延伸熱処理し、繊維繊度４００ｄｔｅｘ、繊維強度８９０Ｎ／mm２、破断伸度６％、および繊維繊度６００ｄｔｅｘ、繊維強度９２０Ｎ／mm２、破断伸度５％の２種類の繊維Ｂのモノフィラメント繊維を得た。該モノフィラメント繊維を５インチの長さに各々カットし、それを引き揃えて縄状とし熱処理を施しそれを解繊する。更に解繊した嵩高性を持たせた繊維Ａ・Ｂを表１に示す割合にて混合しエアーブローにより幅１．２ｍのネット上に三次元立体勾配となるように給糸し、接着剤としてポリビニルアルコール樹脂水溶液をスプレー散布した後、厚さ５０mmに押さえて温度１５０℃で１０分間、乾燥熱処理して不織布を作成した。不織布マットの構成を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
得られた個々の不織布マットを幅１０cm、長さ４０cmに切断し、幅１０cm、長さ４０cm、高さ５cmの鋼製型枠に敷き、ポルトランドセメントを用いた水／セメント＝０．３５のセメントミルクを流し込み供試体を作成した。流し込みに際しては、均一性を保つため振動成形機を併用した。打設後室温２０℃、湿度６５％の室内に２４時間放置し脱型し、２８日間気中養生を行ない、繊維補強板を得た。養生完了後の供試体を島津製作所製のオートグラフを用い、三等分点載荷にて曲げ試験を実施した。その物性値の測定した結果を表２、曲げ強度−たわみ曲線を図１に示す。
【００２３】
比較例１、２の構成の不織布マットは嵩比重が大きいため、セメントミルク充填性が劣っていた。また比較例３〜５の構成の不織布マットは嵩比重が小さいため、セメントミルク充填性は問題なかったが、繊維補強板の破壊強度は初期クラック強度と同等かまたは破壊強度より小さく、高靭性が得られなかった。
一方、実施例１〜３の構成の不織布マットを用いた繊維補強板は比較例１〜５の不織布マットを用いた繊維補強板に比べて、セメントミルクの充填性に優れ、かつ破壊強度が初期クラック強度よりも大きく、良好な靭性が得られた。
【００２４】
【表２】
0003839698.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
本発明の、繊維物性の異なる有機合成繊維Ａおよび有機合成繊維Ｂからなり、所定の嵩比重をもつ不織布マットを補強材として用いて得られる水硬性硬化物は、ひび割れ発生直後の強度の低下がなく、破壊強度が初期クラック強度よりも大きく、すなわち高靭性であり、かつ施工性が格段に向上する。その結果、品質が均一な高靭性補強層を得ることができる。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜３および比較例１〜５で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線を示す。
【符号の説明】
１：比較例１で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
２：比較例２で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
３：実施例１で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
４：実施例２で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
５：実施例３で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
６：比較例３で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
７：比較例４および比較例５で得られた成形物の曲げ強度−たわみ曲線
【図１】
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