JPH02258657A - 水硬性物質の補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、セメントモルタルやコンクリート等の水硬性
物質の補強材として用いられる土木、建築用の平面状の
補強筋に関する。

〈従来技術及び発明が解決しようとする課題〉従来から
土木工事、建築工事又は建築部材には鉄筋が構造材料と
して用いられ、その性能に関してはＪ　Ｉ　Ｓ　　Ｇ　
３１１２．３１１７に規定されている。

鉄筋には、■内部電池の発生、雨水や塩による発錆、■
通電性、■磁性又は弱磁性、■重い（鉄筋自身比重が大
きいこと、更には一定のかぶり厚さを必要とするため部
材自身の厚さが厚くなり重くなるという欠点がある。し
かし反面、■引張り強度及びヤング率が高い、■線膨張
係数がコンクリートと同じ、■クリープが少ない、■曲
げや溶接などによる加工性に優れる、■大量生産でどこ
ででも入手が可能、■経済性に優れるなどの長所を有し
ている。

施工面からは鉄筋を用いる場合所定のかぶり厚さを必要
とするためその位置決めをする配筋組立てが必要である
こと、更に面状施工では鉄筋は線材が硬く容易に編織で
きないため格子状に鉄筋を子状物に目多大の手間がかか
り生産性が劣る問題がある。また鉄筋をモルタル中に配
筋し成型した後に成型物を切断する時鉄筋を切断せねば
ならず、切断方法にら問題を残している。

このような問題点を有しない補強用格子状物に関しては
、「強化プラスチックスＪ　Ｖｏｌ、３４、Ｎｏ。

６．９〜１７頁に総説されている。そこに紹介されてい
る格子状補強材は、ガラス繊維と樹脂を用いて格子状に
成形されたもので、このものは現在市販されている。

しかし、このものはガラス１Ｍ１ｆｆｌを用いるためセ
メント中での耐アルカリ性に問題を残しており、成型樹
脂量も多く、セメント硬化体との付着の問題も残こして
いる。

そこで、鉄筋およびガラス＊ｉの有している欠点を解消
する技術に関して研究を行なった結果、特定の繊維で構
成される棒状物・機械的性能と腰の強さを有する特長を
生かし、それをｌｉｌ織して格子状にすることにより加
工性、施工性そして水硬性物に対する優れた補強性能を
有する格子状補強材が得られることを見出し、本発明に
到達した。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、引張り強度が１５ｇ／ｄｒ　（ｄｒはデニー
ルの略）以上、ヤング率が３００ｇ／ｄｒ以上のポリビ
ニルアルコール（以下ＰＶＡと略記）系合成繊維又は全
芳香族ポリエステル（以下ＰＡと略記）系合成繊維およ
びこの繊維を集束固定する熱硬化性樹脂からなり、かつ
該繊維の占める割合が６０体積％以上である棒状物か格
子状に編織されており、そしてその交点か固着されてい
る水硬性物質の補強材であって、好ましくは断面が円形
、正方形、矩形であり、またその表面には異形突起を有
している棒状物からなる上記格子状補強材である。

本発明の特長は、■高強力、高ヤング率の合成繊維であ
ること、■その合成繊維が耐アルカリ性であること、■
非磁性であること、■導電性がないこと、■水硬性物質
とほぼ同一の線膨張係数を有すること、■荷重に対する
クリープが少ないこと、■棒状物に加わる応力が繊維に
伝播するに足りる繊維と樹脂の接着力を有し、■棒状物
とセメント等水硬性物質との構造上の接着性に優れてい
ること、■セメント等から所定のかぶり厚さを必要とせ
ず表面部分から大変浅いところに配筋できること、［株
］棒状物が格子状に編織されているため補強効果は一方
向のみでなく、２方向に作用すること、■工場ですでに
格子状の平面に編織しているため軽量で、運搬、取り扱
いが極めて容易であること、＠合成繊維が樹脂製である
ため鋸やペンチなどで容易に切断ができること、［株］
補強筋として用いたコンクリート部材を同一のカッター
で容易に切断することができること、■経済性に優れて
いることなどがある。このように補強性能に加え施工性
、加工性、安全性、経済性の点から大変優れた水硬性物
質の格子状補強材として用いることができる。

まず本発明に用いられる棒状物は、引張り強度が１５ｇ
／ｄｒ以上、ヤング率が３００ｇ／ｄｒ以上のＰＶＡ系
合成繊維又はＦＡ系合成繊維が６０体積％以上と熱硬化
性樹脂からなるものであり、引抜成形法で得られる。

用いられるＰＶＡ系合成繊維は、重合度１０００〜２０
０００でケン化度９８モル％以上のＰＶＡを用いたもの
で、その繊維の引張り強度としては１５ｇ／ｄｒ以上、
ヤング率は３００ｇ／ｄｒ以上が必要である。好ましく
は引張り強度１７〜３０ｇ／ｄｒ、ヤング率４５０〜ｔ
ｏｏｏｇ／ｄｒである。引張り強度及びヤング率か１５
ｇ／ｄｒ未満、３００ｇ／ｄｒ未満では繊維補強材とし
ての性能を十分発揮することはできない。

構成するＰＶＡ系繊進の好適な繊度は０．５〜２０デニ
ールであり、この条件は、高強度及び高ヤング率の繊維
を製造する好適条件であるうえに、繊維の表面積を大き
くとることにより樹脂との接着力を高めるためにも好ま
しい。表面積の点からは０．５デニ一ル未満の細デニー
ルの方がより好ましいものの、引抜き成型時の繊維の引
き揃え及び樹脂含浸後の繊維の体積％を低下させ好まし
くない。

一方２０デニールを越えては高強度、高ヤング率の繊維
は得られにくいこと、及び樹脂との接着面積が減少する
ため充分な強度の補強筋が得られないこととなる。

また本発明に用いられるＰＡ系合成繊維は、種以上の芳
香族ヒドロキシ酸の、場合によっては芳香族ジオール及
び／又は芳香族二酸との縮合による溶融加工可能な芳香
族ポリエステルであって、存在する各成分の少くとも一
個の芳香環が重合体主鎖に寄与しているという意味にお
いて全芳香族と称される全芳香族ポリエステルであって
、異方性溶融相を形成しうるいわゆるサーモトロピック
液晶性全芳香族ポリエステルである。

これらの全芳香族ポリエステルのうち、ヒドロキシ安息
香酸、特にｐ−ヒドロキシ安息香酸と６＝ヒドロキシ−
２−ナフトエ酸とのポリエステル、又更にこれらにｐ、
ｐ−ビスフェノールを第３成分として共重合させたポリ
エステルの他、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ、ｐ′−ビ
フェニール、テレフタール酸及び／又はイソフタル酸か
ら成るポリエステルか有用であるが、それらに限定され
るしのではなく、本発明の目的を阻害しない限りにおい
て、他の成分のポリマーへの導入を妨げるものではない
。

一般的にこれらのＦＡ系合成繊維は２９０℃空気中で２
４時間熱処理を行うと、フィラメントの強度は１５ｇ／
ｄｒ以上、伸度６％以下、ヤング率４００ｇ／ｄｒ以上
となる。

特に単量体としてｐ−ヒドロキシ安密、香酸と６．２−
ヒドロキシナフトエ酸の共重合体を主成分としたしのは
前述と同様の熱処理によって強度は２０ｇ／ｄｒ以上、
伸度４％以下、ヤング率５００ｇ／ｄｒとなる。このＦ
Ａ系合成繊維に関しては織変１〜３０００デニールが好
ましく、この範囲内が高強度及び高ヤング率の繊維を製
造する好適条件であるうえに、繊維の表面積を大きくと
ることにより樹脂との接着力を高める上で好ましい。表
面積の点からは１デニ一ル未満の細デニールの方がより
好ましいらのの、紡糸条件に問題があり、更に引抜き成
型時の繊維の引き揃え及び樹脂含浸後の繊維の体積％を
低下させ好ましくない。一方３０００デニールを越えて
は高強虻、高ヤング率の繊維は得られにくいこと、及び
樹脂との接着面積が減少するため充分な補強筋又は抗張
材が得られない。

熱硬化性樹脂は種々選択することができるが、セメント
コンクリート用に用いる補強筋はセメントアルカリ中で
使用するものであるから、接着剤がアルカリ劣化したり
、繊維との接着界面で剥離するものは使用できない＠ さらに繊維を集束した時の集束体としての力を充分に発
揮できる点で、熱硬化性樹脂が用いられ、なかでもグリ
コール類、ポリオール類にエピクロルヒドリンを反応し
て得られるポリグリシンルエーテル化合物、又はアルコ
ール類やフェノール類から得られるモノグリシツルエー
テル化合物、ビスフェノールＡ系の不飽和ポリエステル
系樹脂、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから縮
合反応で得られるエボキン系樹脂などが好適である。

これら樹脂は接着性が特に優れており、セメントアルカ
リ液中での劣化もなく、ＰＶＡ系繊維及びＰＡ系繊維と
の接着力の低下しみられない。

またビニルエステル系及びビスフェノール系のビニルエ
ステル樹脂、メラミン−ホルマリン系、フェノール系、
尿素系等の熱硬化性樹脂も用いることができろ。

樹脂中のｗ＆推金含有体積、６０％以上であらねばなら
ず、その理由は、補強材として繊維の力を発揮すること
が可能なのは連続繊維を用いた複合間より、マトリック
ス成分である樹脂が少ない方が複合材の引張り強度、ヤ
ング率は高まることは明らかである。本発明において複
合材における繊維の占める体積が６０％以上でないと繊
維の強力、ヤング率等の機械的性能が低下してしまい意
味がない。また引抜き成形においては繊維が引抜きノズ
ル内を通過する時空気のだき込みをおさえ、かつ潤滑に
成型するためには樹脂は多い方が好ましいにもかかわら
ず複合体の機械的性質を満足するためには４０％以下の
樹脂量にする必要がある。

引抜き成形法によって得られる棒状物の断面形状は正方
形、矩形がよい。これは格子状にｇ織した時格子状交差
点での接着面積が多くなり、交点強度が得やすいためで
あるが、円形、偏平形などであってもよい。

またこの棒状物の表面はセメント等の付着強度を高める
ために必要に応じ異形鉄筋と同様に棒状表面に突起物を
設けてもよい。突起物を付与する方法としては、成型棒
状体成型時の全繊度の１〜５％のデニールの太さの糸条
を用い、異形性を高めるために１ｍ当り５０〜２００回
の撚を付与したＰＶＡ系合成繊維、アラミド系合成繊維
、ボリアリレート系合成繊維よりなる撚糸に引抜き成型
時に用いた尉指を含浸しｆ二ものを、引抜き成型後の棒
状物に軸線方向に対し４０〜５０°の角度をもって斜め
ふしをつけるように２本のコードで巻きつけ熱処理して
接合する方法により異型棒状体を得ることができる。巻
き付はピッチは斜めふし間隔と呼ばれ、ふしの平均間隔
を棒状態の直径で割った値が０６〜０．８が好ましく、
最も好ましくは０．７程度である。棒状体中の繊維のト
ータルデニールとしては２０，０００〜２．８００．０
００デニールが一般的である。

格子状を構成する経緯に用いる本発明の棒状体は連続状
の巻き物として用いることもできるし、所定の長さに切
断した直線状のものであってもよい。その棒状物の線径
は、巻物とするためには円柑当直径が５＋ｍ以下までで
ある。それ以上の太さでは直線状で供給する・。

緯糸に相当する棒状物を織み込むために経糸は折り曲げ
加工を施した方が格子状への成形性かよいが線径が細い
場合は必要に応じて実施する。

緯糸に相当する棒状物を織み込むために直線状でもよい
し必要に応し折り曲げ加工をしてらよい。

該る方式にて平織と同様に織み立てて格子状物とする。

格子状物の格子間隔はセメントモルタル等の水硬化性物
質のスラリーが格子間に良好に流入するために２〜２０
ｃｍがよい。好ましくは３〜１５ｃｍである。

織り立てした格子状物の棒状物の交点は格子形態を保持
すること。セメント硬化体との付着強度を保持すること
のために強固に固着していることが必要である。固着は
繊惟秋物や針金、固着治具などを用いて固定してもよい
。また常、ｆＸ便化性の樹脂である不飽和ポリエステル
樹脂、（ビニルエステル系、ビスフェノール系）を用い
てもよいし、エボキノ樹脂、アクリル樹脂、尿素系、ン
アノアクリレート系樹脂等を用いることもできる。

また熱可塑性樹脂でホットメルトタイプは１をｌ−を用
いることらでき、ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、ア
クリル系樹脂なども用いることができ、それらはエラス
トマーの性能を有するらのであってらよい。

本発明の対象とする水硬性硬化物とは、水を添加するこ
とにより硬化する無機物の総称であって、代表側として
はセメントや石膏が挙げられる。

〈作　用〉 本発明の格子状補強材は、セメントモルタル及びコンク
リート等の鉄筋代替材料として優れた機械的性能、耐久
性、施工性、安全性、加工性、経済性を宵しており、平
面状補強部材として利用することができる。特に土木建
築用の現場施工用材料、工場生産用材料として用いるこ
とができる。

リニヤモーターカー等に用いる場合、非磁性、非導電性
の補強部材として有効であり、軽量コンクリートを用い
る平板状の建築材料の配筋部材として利用することがで
きる。

また発錆がなく、補強性能に優れ、耐衝撃性を向上させ
る。さらに部材の切断作業性ら簡便であるため加工性も
優れる。

以下実施例で説明する。

実施例！ 重合度４５００、ケン化度９９．９モル％のＰ　Ｖ　Ａ
　ＩＳ液から湿式紡糸することにより、単繊維繊度１，
８デニール、引張り強度１８．５ｇ／ｄｒ、伸度３５％
、ヤング率４６０ｇ／ｄｒの１８００デニール＋０００
フイラメントノＰＶＡ繊維を得た。該繊維１４０チーズ
を張力制御装置付クリールに取りつけ全デニールを２５
２０００デニールとし、エボキン樹脂（油性シェルエボ
キン社製エピコート８２８）含浸槽内にトウが乱れない
ように回転デイツプロール中に注意深＜導入した。

樹脂の付着率は体積率で３０％となるように絞り、繊維
の体積％は７０％であった。引抜き成型ノズル−辺が５
．３ｍｍの正方形のものを用いた。樹脂の硬化温度を１
８０℃とし毎分３ｍで成形を行った。更に加熱硬化後の
引抜きロール速度はデイツプロールの０．７％増であっ
た。棒状物の引張り強力の測定はインストロンＴＴ　　
ＣＭを用い試長３０ｃｍてストレーンゲーノを試料には
りつけて行った。

更に同上の繊維を３６００デニールに集束し、１２０回
／ｍの撚りをかけたものを同上の樹脂に含浸しながら軸
方向に４５°と１３５°の方向に斜めに巻き付け１８０
℃の空気中で３分間熱処理を行い、表面に突起をつけた
棒状物を得た。

実施例２ ｐ−ヒドロキン安息香酸と６−ヒドロキシ−２−ナフト
エ酸との共重合体からなる溶融液晶ポリマーを用い、溶
融紡糸して紡糸原糸１５００ｄｒ／３００　ｆを得た。

更に２９０℃で２４時間空気中で熱処理を行い１５ＱＯ
ｄ／３ＱＯｆの熱処理系を得た。その単繊維デニールは
５デニール、引張り強度２４．３ｇ／ｄｒ、伸度３．４
％、ヤング率６００ｇ／ｄｒであった。

該る繊維１６０チーズを張力制御装置付クリールに取り
つけ全デニールを２４００００デニールとしエポキシ樹
脂（油性シェルエポキシ社製エピコート８２８）含浸槽
内にトウが乱れないように回転デイツプロール中に注意
深く導入した。樹脂の付着率は３０％となるように絞り
、繊維の体積％は７０％であった。引抜き成型ノズル−
辺が５．３１の正方形のものを用いた。樹脂の硬化温度
は１８０℃とし、毎分３ｍで成形を行った。更に加熱硬
化後の引抜きロールはデイツプロールの０．７％の速度
差をつける引抜き張力であった。

棒状物の引張り強力等は実施例１と同一方法により行な
い、その結果を表−１に示した。更に棒状物には同上の
繊維を３０００デニールとし１２０回／ｍの撚りをかけ
たものを同上の樹脂に含浸し、実施例１と同一方法で表
面に突起をつけた。

強　　　度　　ｋｇ／ａｍ”　　　　　１２８　　　　
　　　１６５ヤング率　ｋｇ／１１１１６０００　　　
　８８００実施例３．４ 実施例１．２で得た棒状物を各々経、緯が５ｃＩ＋１間
隔となるように格子状に平織で織り立て経糸用に１８本
折り目をあらかじめつけた棒状物をセットし緯糸用には
ストレートのまま一本一本打ち込んで長さ１８０ｃｍ、
巾９０ｃｍの格子状物を各々得た。交点は常温硬化用エ
ポキシ樹脂で接着した。各々の格子状物は据りで容易に
切断することができた。各々の総重量は３３００ｇ　（
実施例３）と３２［１０ｇ（実施例４）で、人の手で容
易に運搬することができるものであった。

比較のためにＳＤ６の異形鉄筋を同様の方法で行ったが
、鉄筋がかたく格子状物は織れなかった。

実施例５，６，７．８及び比較例１，２，３．４セメン
トマトリツクスに補強筋として実施例！。

２で作製した異型筋を用いて格子状物とした実施例３．
４のものを用いて補強効果を調べた。また比較のため、
比較例１として市販のＳＤ６異型筋を用い、５ＣＩｍ間
隔に溶接したものを用い、配筋率０゜５６％として補強
効果を調べた。また配筋しないプレーンのものを比較例
２．４とした。

実施例５．６、比較例１．２に用いたセメントモルタル
配合は早強セメント（アサノ早強セメント）１００重潰
部（以下全て重量部）、珪砂＜ＦＩＬ硅砂珪砂５号）３
００部、砂利（岡山旭川５１粒径以下）、１５０部を計
量しオムニミキサーにてドライミックス１分間実施後、
水５２部、減水剤（花王マイティ１５０）　２．５部添
加し、２分間混合してモルタルを得た。

実、施例７．８、比較例３．４に用いた軽量セメントモ
ルタルの配合は早強セメント（アサノ早強セメント）１
００部、微粉パーライト（宇部１型）１０部、膨張材（
電気化学工業社デンカＣＳ　Ａ　＃　２０）を加えオム
ニミキサーにて１分間ドライミックスし、起泡剤（ハマ
ノ工業社製フォーミックスＣ２）３部、減水剤１部を加
えオムニミキサーにて２分間混合しモルタルを得た。こ
のプレーンモルタルを比較例４とした。

成型は厚さＩＯＸ長さ４０Ｘ巾４０ｃｍの型枠を用い、
かぶり厚土がｌｃ■となるように配置した。配筋しない
ものは同一大きさへの型わくそのままを用いた。

実施例５．６、比較例１．２のセメントモルタル及び実
ｌ］１１例７．８、比較例３．４の軽量セメントモルタ
ルを流し込み成型を行った。

養生は、実施例５，６、比較例１．２については室温中
に一昼夜放置硬化後脱型して４週間水中養生を行なった
。

実施例７，８、比較例３，４については室温中に一昼夜
放置後脱型してその後気中放置にて４週間養生した。

測定は島津製万能試験機にて曲げ強度を測定した。スパ
ン長３０ｃｍとし、中央載荷方式により最大破壊荷重と
、そのたわみを測定した。曲げ強度は（但し、Ｐは荷物
、Ｌはスパン長、ｂは部材の巾、ｔは部材り厚さ）より
求めた。それを表−２に示す。　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　以下余白実施例５．６は比較例１
に比べ補強効果もあり、実施例７．８も比較例３に比べ
補強効果が認められる。

実施例７，８、比較例３．４を回転式のガラターで切断
すると、実施例７．８は容易に切断が可能であった。こ
れに比較し比較例３の鉄筋を用いたものは！枚切るのみ
で刃がきれなくなった。

特許出願人　株式会社　り　ラ　し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）引張り強度が１５ｇ／ｄｒ以上、ヤング率が３０
   ０ｇ／ｄｒ以上のポリビニルアルコール系合成繊維又は
   全芳香族ポリエステル系合成繊維およびこの繊維を集束
   固定している熱硬化性樹脂からなり、かつ該繊維の占め
   る割合が６０体積％以上である棒状物が格子状に編織さ
   れており、そしてその棒状物の交点が固着されているこ
   とを特徴とする水硬性物質の補強材。