JPH0465181B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0465181B2 JPH0465181B2 JP5761285A JP5761285A JPH0465181B2 JP H0465181 B2 JPH0465181 B2 JP H0465181B2 JP 5761285 A JP5761285 A JP 5761285A JP 5761285 A JP5761285 A JP 5761285A JP H0465181 B2 JPH0465181 B2 JP H0465181B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reinforcing
- specific
- concrete structures
- potassium titanate
- reinforcing bars
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
この発明は、コンクリート構造物に使用されて
いる鉄筋の代替品として使用することによつて、
より耐久性、靭性、施工性の高いコンクリート構
造物を提供することのできる鉄筋代替材料に関す
るものである。 「従来の技術」 周知のように、コンクリート構造物は、セメン
ト、砂、砂利を水で練り混ぜてなるコンクリート
を成型、固化してなるもので、通常、構造上必要
な強度を得るために内部に鉄筋が配置されてい
る。 「発明が解決しようとする問題点」 ところで、コンクリート構造物強化材料として
の鉄筋材には、下記のような問題点がある。 (イ) 周知のように鉄は、塩分などにより腐食しや
すい。そのため、海岸近くのコンクリート構造
物においては劣化が促進されてしまう不都合が
ある。さらに、川砂、川砂利は供給量が少な
く、高価であるが、上記のように鉄筋の塩害に
よる劣化があるため、洗浄し、脱塩処理が施こ
されるものの塩分が残つてしまう海砂、海砂利
を使用することができず、高価な川砂、川砂利
を使用せざるを得ず、そのためコンクリート構
造物の構築コスト高を招いている。 (ロ) 鉄は比重量が大きいので、搬入、取付けなど
の作業性が悪く、現場施工時の生産性の向上が
抑えられている。 (ハ) コンクリート構造物は、周知のように高層化
傾向にある。そのため、コンクリート構造物の
強化材料にはより一層の比強度、比剛性が要求
されているが、現状以上の高層物を構築しよう
とする場合、鉄筋に要求される耐力を維持する
ためにはコンクリート構造物に対し、部材が大
きくなり過ぎ、設計上および生産性に不都合を
生じてしまう。 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
塩分などに対する耐腐食性が高く、軽量で、比強
度、比剛性が大きな鉄筋代替材料を提供すること
を目的とするものである。 「問題点を解決するための手段」 この発明に係るコンクリート構造物用の鉄筋代
替材料は、熱硬化性樹脂または耐熱性に優れた熱
可塑性樹脂中にチタン酸カリウムウイスカーが分
散されてなる母材中にカーボン繊維がこの母材の
長手方向に沿つて混入されてなるものである。 上記熱硬化性樹脂として、フラン変成エポキシ
樹脂、フエノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
などがあり、耐熱性に優れた熱可塑性樹脂として
はポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエ
ーテル・サルフオン樹脂などがある。 また、チタン酸カリウムウイスカーは、径寸法
0.2〜0.5μｍ、長さ寸法10〜20μｍの繊維であり、
上記樹脂に３〜30wt％混入、分散される。 そして、カーボン繊維は、径寸法６〜15μｍ
で、上記母材に対し、カーボン繊維3000フイラメ
ントの単位重量を0.2gr／ｍとすると450〜540
本／cm2の割合で混入される。 「作用」 周知のように、粒子（繊維）の分散による複合
強化においては、粒子体積含有率、粒子直径、粒
子間距離が因子であり、粒子が金属の場合、一般
に粒子が小さい程転位の移動をよく拘束し、強化
率が大きくなる。上記チタン酸カリウムウイスカ
ーでは0.5μｍ以下が望ましい。しかし、逆に所定
値（0.2μｍ程度）以下の場合、良好なる効果が得
られなくなる。従つて、径寸法が0.2〜0.5μｍの
ものを使用することが望ましい。また、繊維強化
材の複合強化率Ｆと繊維アスペクト比ｌ／ｄ
（ｌ；繊維長、ｄ；繊維径）との間には一定の関
係が認められており、一般にｌ／ｄが10以上とな
ると高い強度が得られ、後はほぼ高原状態とな
る。チタン酸カリウムウイスカーの場合、ｌ／ｄ
が100以上のものが容易に得られるので、高い複
合強化性を発揮する。さらに、このチタン酸カリ
ウムウイスカーの樹脂に対する添加量は、図に示
すように、3wt％以下の場合、強化率は30％と複
合強化に大きくは寄与しない。逆に30wt％を越
えた場合は、図に示すように強化率は、ほぼ高原
状態となり、それ以上の添加による強度上昇は期
待できない。 また、上記カーボン繊維は直径数μｍ〜数10μ
ｍの範囲内のものがあるが、本願発明には６〜
15μｍのものが作業性の上から望ましい。そし
て、鉄筋以上の比強度、比剛性を得るためにはカ
ーボン繊維3000フイラメントのものを上記母材中
に１cm2当り450〜540本の密度分布で混入する必要
がある。450本／cm2以下だと鉄筋以上の比強度、
比剛性が得られず、逆に540本／cm2以上となると
カーボン繊維の占有体積が多くなり、成型性が悪
くなる。 この発明の鉄筋代替材料は上記したように、ガ
ラス繊維強化プラスチツクやアルミニウム合金、
鋼などに比べて比強度、比弾性率が格段に大きい
カーボン繊維強化プラスチツクの母材樹脂をミク
ロ補強性の高いチタン酸カリウムウイスカーによ
り複合強化したものなので、高い比強度、比剛性
を必要とする鉄筋の代替品として充分かつより以
上の比強度、比剛性のコンクリート構造物補強材
料を提供することができる。さらに、この鉄筋代
替材料の各構成材料はすべて塩分に対し耐腐食性
が高く、その他コンクリート中のアルカリ成分な
どの腐食性物質に対する耐性も高いので、鉄筋の
代替品として使用し、例えば、海岸近くにおいて
も耐久性の高い建築物や、コンクリート材料とし
て塩分を含む砂や砂利を使用しても耐久性の高い
建築物を得ることができ、鉄筋以上のコンクリー
ト構造物補強性を発揮することができる。 以下、この発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。 「実施例」 下記表１に示す種類、添加料の樹脂およびチタ
ン酸カリウムウイスカーからなる３種類の母材を
つくり、これら母材を表１に示す寸法のカーボン
繊維に含浸させて、径６mm、長さ40cmのCFRP製
の棒をつくつた。
いる鉄筋の代替品として使用することによつて、
より耐久性、靭性、施工性の高いコンクリート構
造物を提供することのできる鉄筋代替材料に関す
るものである。 「従来の技術」 周知のように、コンクリート構造物は、セメン
ト、砂、砂利を水で練り混ぜてなるコンクリート
を成型、固化してなるもので、通常、構造上必要
な強度を得るために内部に鉄筋が配置されてい
る。 「発明が解決しようとする問題点」 ところで、コンクリート構造物強化材料として
の鉄筋材には、下記のような問題点がある。 (イ) 周知のように鉄は、塩分などにより腐食しや
すい。そのため、海岸近くのコンクリート構造
物においては劣化が促進されてしまう不都合が
ある。さらに、川砂、川砂利は供給量が少な
く、高価であるが、上記のように鉄筋の塩害に
よる劣化があるため、洗浄し、脱塩処理が施こ
されるものの塩分が残つてしまう海砂、海砂利
を使用することができず、高価な川砂、川砂利
を使用せざるを得ず、そのためコンクリート構
造物の構築コスト高を招いている。 (ロ) 鉄は比重量が大きいので、搬入、取付けなど
の作業性が悪く、現場施工時の生産性の向上が
抑えられている。 (ハ) コンクリート構造物は、周知のように高層化
傾向にある。そのため、コンクリート構造物の
強化材料にはより一層の比強度、比剛性が要求
されているが、現状以上の高層物を構築しよう
とする場合、鉄筋に要求される耐力を維持する
ためにはコンクリート構造物に対し、部材が大
きくなり過ぎ、設計上および生産性に不都合を
生じてしまう。 この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
塩分などに対する耐腐食性が高く、軽量で、比強
度、比剛性が大きな鉄筋代替材料を提供すること
を目的とするものである。 「問題点を解決するための手段」 この発明に係るコンクリート構造物用の鉄筋代
替材料は、熱硬化性樹脂または耐熱性に優れた熱
可塑性樹脂中にチタン酸カリウムウイスカーが分
散されてなる母材中にカーボン繊維がこの母材の
長手方向に沿つて混入されてなるものである。 上記熱硬化性樹脂として、フラン変成エポキシ
樹脂、フエノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
などがあり、耐熱性に優れた熱可塑性樹脂として
はポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂、ポリエ
ーテル・サルフオン樹脂などがある。 また、チタン酸カリウムウイスカーは、径寸法
0.2〜0.5μｍ、長さ寸法10〜20μｍの繊維であり、
上記樹脂に３〜30wt％混入、分散される。 そして、カーボン繊維は、径寸法６〜15μｍ
で、上記母材に対し、カーボン繊維3000フイラメ
ントの単位重量を0.2gr／ｍとすると450〜540
本／cm2の割合で混入される。 「作用」 周知のように、粒子（繊維）の分散による複合
強化においては、粒子体積含有率、粒子直径、粒
子間距離が因子であり、粒子が金属の場合、一般
に粒子が小さい程転位の移動をよく拘束し、強化
率が大きくなる。上記チタン酸カリウムウイスカ
ーでは0.5μｍ以下が望ましい。しかし、逆に所定
値（0.2μｍ程度）以下の場合、良好なる効果が得
られなくなる。従つて、径寸法が0.2〜0.5μｍの
ものを使用することが望ましい。また、繊維強化
材の複合強化率Ｆと繊維アスペクト比ｌ／ｄ
（ｌ；繊維長、ｄ；繊維径）との間には一定の関
係が認められており、一般にｌ／ｄが10以上とな
ると高い強度が得られ、後はほぼ高原状態とな
る。チタン酸カリウムウイスカーの場合、ｌ／ｄ
が100以上のものが容易に得られるので、高い複
合強化性を発揮する。さらに、このチタン酸カリ
ウムウイスカーの樹脂に対する添加量は、図に示
すように、3wt％以下の場合、強化率は30％と複
合強化に大きくは寄与しない。逆に30wt％を越
えた場合は、図に示すように強化率は、ほぼ高原
状態となり、それ以上の添加による強度上昇は期
待できない。 また、上記カーボン繊維は直径数μｍ〜数10μ
ｍの範囲内のものがあるが、本願発明には６〜
15μｍのものが作業性の上から望ましい。そし
て、鉄筋以上の比強度、比剛性を得るためにはカ
ーボン繊維3000フイラメントのものを上記母材中
に１cm2当り450〜540本の密度分布で混入する必要
がある。450本／cm2以下だと鉄筋以上の比強度、
比剛性が得られず、逆に540本／cm2以上となると
カーボン繊維の占有体積が多くなり、成型性が悪
くなる。 この発明の鉄筋代替材料は上記したように、ガ
ラス繊維強化プラスチツクやアルミニウム合金、
鋼などに比べて比強度、比弾性率が格段に大きい
カーボン繊維強化プラスチツクの母材樹脂をミク
ロ補強性の高いチタン酸カリウムウイスカーによ
り複合強化したものなので、高い比強度、比剛性
を必要とする鉄筋の代替品として充分かつより以
上の比強度、比剛性のコンクリート構造物補強材
料を提供することができる。さらに、この鉄筋代
替材料の各構成材料はすべて塩分に対し耐腐食性
が高く、その他コンクリート中のアルカリ成分な
どの腐食性物質に対する耐性も高いので、鉄筋の
代替品として使用し、例えば、海岸近くにおいて
も耐久性の高い建築物や、コンクリート材料とし
て塩分を含む砂や砂利を使用しても耐久性の高い
建築物を得ることができ、鉄筋以上のコンクリー
ト構造物補強性を発揮することができる。 以下、この発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。 「実施例」 下記表１に示す種類、添加料の樹脂およびチタ
ン酸カリウムウイスカーからなる３種類の母材を
つくり、これら母材を表１に示す寸法のカーボン
繊維に含浸させて、径６mm、長さ40cmのCFRP製
の棒をつくつた。
【表】
上記のようにして作製したCFRPの棒の引張り
強度を測定し、かつそれらの比強度を算出したと
ころ表２のようになつた。これに対し、従来知ら
れている鉄筋の比強度は3.85Kg／mm2で、本発明の
鉄筋代替材料はそれらの14.0〜19.1倍もの比強度
を発揮することが判つた。
強度を測定し、かつそれらの比強度を算出したと
ころ表２のようになつた。これに対し、従来知ら
れている鉄筋の比強度は3.85Kg／mm2で、本発明の
鉄筋代替材料はそれらの14.0〜19.1倍もの比強度
を発揮することが判つた。
【表】
「発明の効果」
以上説明したように、この発明に係るコンクリ
ート構造物用の鉄筋代替材料は、ガラス繊維強化
プラスチツクやアルミニウム合金、鋼などに比べ
て比強度、比弾性率が格段に大きいカーボン繊維
強化プラスチツクの母材樹脂をミクロ補強性の高
いチタン酸カリウムウイスカーにより複合強化し
たものなので、下記のような優れた作用効果を得
ることができる。 (a) 軽量であるので、すなわち比剛性が高いの
で、超高層構造物の設計が大幅に自由になる。 (b) フイラメントワイデイング法などにより容易
に成形ができ、異型鉄筋のような表面構造のも
のも製造可能である。 (c) 海砂、海砂利の使用に伴なう鉄筋の本来的な
腐食問題がさけられる。 (d) 鉄筋よりはるかに大きい弾性率の材料が得ら
れる。 (e) 現在のピアノ鋼線よりもはるかに大きい引張
強度のある複合材料が得られる。すなわち、高
強度、高靭性のある複合材料が得られる。
ート構造物用の鉄筋代替材料は、ガラス繊維強化
プラスチツクやアルミニウム合金、鋼などに比べ
て比強度、比弾性率が格段に大きいカーボン繊維
強化プラスチツクの母材樹脂をミクロ補強性の高
いチタン酸カリウムウイスカーにより複合強化し
たものなので、下記のような優れた作用効果を得
ることができる。 (a) 軽量であるので、すなわち比剛性が高いの
で、超高層構造物の設計が大幅に自由になる。 (b) フイラメントワイデイング法などにより容易
に成形ができ、異型鉄筋のような表面構造のも
のも製造可能である。 (c) 海砂、海砂利の使用に伴なう鉄筋の本来的な
腐食問題がさけられる。 (d) 鉄筋よりはるかに大きい弾性率の材料が得ら
れる。 (e) 現在のピアノ鋼線よりもはるかに大きい引張
強度のある複合材料が得られる。すなわち、高
強度、高靭性のある複合材料が得られる。
図はチタン酸カリウムウイスカーの母材樹脂へ
の添加量とその複合強化率との関係を示したグラ
フである。
の添加量とその複合強化率との関係を示したグラ
フである。
Claims (1)
- １ 熱硬化性樹脂または耐熱性に優れた熱可塑性
樹脂中にチタン酸カリウムウイスカーが分散され
てなる母材中にカーボン繊維が前記母材の長手方
向に沿つて混入されていることを特徴とするコン
クリート構造物用の鉄筋代替材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5761285A JPS61215634A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | コンクリ−ト構造物用の鉄筋代替材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5761285A JPS61215634A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | コンクリ−ト構造物用の鉄筋代替材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61215634A JPS61215634A (ja) | 1986-09-25 |
| JPH0465181B2 true JPH0465181B2 (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13060685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5761285A Granted JPS61215634A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | コンクリ−ト構造物用の鉄筋代替材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61215634A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425556A (ja) * | 1990-05-21 | 1992-01-29 | Daiwa Taika Renga Senzoushiyo:Kk | 複合材料 |
| JP7820721B2 (ja) * | 2021-09-17 | 2026-02-26 | 三菱重工業株式会社 | 複合材料 |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP5761285A patent/JPS61215634A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61215634A (ja) | 1986-09-25 |
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