JPH0721189B2 - 土木基礎用発泡体ブロック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、繊維および布帛の少なくとも一方で補強され
た土木基礎用発泡体ブロックに関する。

さらに詳しくは、高剛性樹脂からなる発泡体を特定の複
合繊維および複合糸の少なくとも一方によって補強し、
良好な寸法安定性、圧縮強力および引張強力などを有す
る土木基礎用発泡体ブロックに関する。

［従来の技術］ 近年、軟弱地盤や段差のある土地に超軽量盛土工法とし
て、発泡スチロールの直方体ブロックを縦横に積み重ね
て発泡スチロールの盛土を構築し、その上に橋梁、飛行
場、舗装道路、鉄道などを設けるいわゆるEPS土木工法
が開発されている。

かかる工法は、発泡体ブロックの優れた保形性、軽量性
により、地盤沈下を防止でき、安価で迅速な工事が可能
であるなどの利点があり、欧州ではすでに実用化されて
おり、わが国でも施工されるようになってきた。

かかる提案として、合成樹脂からなる発泡体ブロックを
並べて基礎を構築するものがあるが、発泡体ブロックを
単独で用いたものは、発泡体ブロック自身の寸法安定性
や機械的性能が十分でなく、外部応力による複雑かつ過
激な圧縮や引張り作用に対して変形や破壊を起こし地盤
の沈下や地盤の流動の原因となり好ましくない。

かかる問題に対して、特開昭62−45801号公報、特開昭6
3−47426号公報では、発泡体ブロックに金網、ネットな
どの補強部材を配設あるいは混入して強化を図ることの
提案が開示されている。しかし、発泡スチロールなどの
発泡体をただ単に金網、ネットなどで補強する思想は古
くから多数あるが、補強部材と発泡体の接着一体化が十
分でないため、外部応力に対して発泡体と補強部材がす
べり現象を起し、両者が一体でかつ同時にその応力を受
け持つ構造のものではない。そのため、変形や破壊など
の問題に対して有効な向上効果を有するものではなかっ
た。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、かかる問題を解決し、地盤沈下や地盤流動の
起こしにくい土木基礎用発泡体ブロックを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成するために、本発明は次の構成を有
する。

すなわち、本発明にかかる土木基礎用発泡体ブロック
は、非発泡樹脂単体での曲げ弾性率が150kg/mm²以上の
高剛性を有する樹脂からなる発泡体樹脂からなり、該発
泡体樹脂が繊維内に接着成分と繊維状成分を有する繊維
軸方向に十分延伸された複合繊維および複合糸の少なく
とも一方により補強されてなることを特徴とするもので
ある。

あるいは、また、複合繊維および複合糸の少なくとも一
方の混入により、表面および内部の少なくとも一方が強
化された土木基礎用発泡体ブロックであって、加熱処理
により該複合一成分が熱変形あるいは溶融して接着成分
になり、他の成分が繊維状成分として存在し発泡体樹脂
を補強してなることを特徴とするものであり、また、複
合繊維および複合糸の少なくとも一方により構成された
布帛により、表面および内部の少なくとも一方が強化さ
れた土木基礎用発泡体ブロックであって、加熱処理によ
り該複合一成分が熱変形あるいは溶融して接着成分にな
り、他の成分が繊維状成分として存在して発泡体樹脂を
補強してなることを特徴とするものであり、また、複合
繊維および複合糸の少なくとも一方の混入と、複合繊維
および複合糸の少なくとも一方により構成された布帛に
よって、表面および内部の少なくとも一方が強化された
土木基礎用発泡体ブロックであって、加熱処理により該
複合一成分が熱変形あるいは溶融して接着成分になり、
他の成分が繊維状成分として存在し発泡体樹脂を補強し
てなることを特徴とするものである。

そして、本発明のかかる土木基礎用発泡体ブロックにお
いて、好ましくは、発泡体樹脂が、スチレンモノマ単位
を含む重合体であることを特徴とするものであり、ま
た、複合繊維における接着成分が、発泡体樹脂と同じモ
ノマ単位を含む重合体であることを特徴とするものであ
り、また、複合繊維および複合糸の少なくとも一方が、
芯鞘型繊維であることを特徴とするものであり、また、
かかる芯鞘型の複合繊維構造において、好ましくは、多
芯鞘型繊維であることを特徴とするものである。

［作用］ 従来技術の項で述べたように、合成樹脂の発泡体を土木
基礎用発泡体ブロックとして用いること、また、金網、
ネットなどを用いて該発泡体を補強することは公知であ
る。しかし、かかる発泡体は、土木基礎用発泡体ブロッ
クとしての寸法安定性や機械的性能が劣ることが問題と
されてきた。その理由は、発泡体と補強材料の十分な接
着一体化が図れず、有効な補強構造が得られていないた
めである。

そこで、本発明者らは、高剛性樹脂からなる特定の発泡
体を複数成分からなる特定の複合繊維を用いてあるいは
該特定の複合繊維からなる布帛を用いて強化を図るとい
う全く新規な技術思想により、かかる問題を解決したも
のである。

本発明は、少なくとも一成分が繊維軸方向に十分延伸さ
れた高い繊維強力を有し、かつ他の少なくとも一成分
が、加熱処理温度条件、好ましくは発泡温度条件で容易
にかつ十分な熱変形あるいは溶融を起こしうる成分から
なる特定の複合繊維あるいは該特定の複合繊維からなる
布帛（以下、「複合繊維・同布帛」と言う）を特定の高
剛性樹脂からなる発泡体樹脂に混合し、両者の接着一体
化構造とすることにより達成されるものである。ここで
加熱処理とは、加熱プレスのような加熱面で圧接して、
発泡体樹脂と布帛を、圧着および接着の少なくとも一方
の方法で一体化することを意味するものであり、もちろ
ん、この温度で、同時に発泡処理することが特に好まし
い。

すなわち、かかる特性の複合繊維・同布帛と特定の発泡
体樹脂を混合した後、加熱処理をすることにより、該複
合繊維・同布帛中における複合繊維の少なくとも一成分
が熱変形あるいは溶融を起こすとともに、接着成分に変
化をして、好ましくは発泡エネルギーによって合体され
て発泡体樹脂と接着一体化し、また他の少なくとも一成
分は繊維状のものとして残存し、曲げや捩りなどの外部
応力に対し、発泡体樹脂と複合繊維・同布帛が同時に応
力を受持つ構造としたものである。かかる補強のメカニ
ズムにより、本発明の土木基礎用発泡体ブロックは、外
部応力に対して変形、破壊しにくい土木基礎用発泡体ブ
ロックとすることができ、地盤沈下や地盤流動を起こし
にくい基礎材料を提供することができる。

すなわち、本発明の土木基礎用発泡体ブロックは、二つ
の部分から構成される。一つは発泡体樹脂のマトリック
ス部分にあたる発泡体樹脂部分であり、もう一つは該発
泡体樹脂部分を補強する複合繊維部分である。複合繊維
部分は、さらに、発泡体樹脂との接着一体化を図るため
の接着成分（Ａ）と機械的性能を向上せしめるための繊
維状成分（Ｂ）に分けられるものである。

本発明に適用される発泡体樹脂部分としては、耐変形性
に優れた高剛性合成樹脂の発泡体樹脂が用いられる。つ
まり、非発泡樹脂単体での曲げ弾性率において、150kg/
mm²以上の剛性を有するものが好ましく、特に、200kg/m
m²以上の剛性を有するものが好ましく用いられる。この
曲げ弾性率は、ASTM−D790法によって測定されるもので
ある。かかる高剛性樹脂としては、ポリスチレン、スチ
レン・エチレン共重合体、アクリルニトリル・スチレン
共重合体、ABS樹脂などであり、これらの樹脂の発泡体
形態として用いられる。

また、本発明に用いられる複合繊維部分におけるＢ成分
としては、繊維軸方向に十分延伸されて高配向かつ高強
力を有し、かつ、加熱処理での熱などによる強力劣化の
極めて小さいもの、また、長期間土中に埋設しても劣化
しにくいものが好ましく適用される。つまり、Ｂ成分単
位での繊維強度が、少なくとも2g/d以上であり、特に、
3g/d以上であることが好ましい。例えば、ポリエチレン
テレフタレートに代表されるポリエステル類、ナイロン
６、ナイロン66に代表されるポリアミド類、その他ポリ
アリレート、ポリアクリルニトリル、ポリプロピレンお
よびそれらの共重合変性体あるいは他成分の混合体など
の各種の可紡性を有するポリマを適用することができる
ものである。これらのポリマ群の中から発泡体樹脂およ
びＡ成分との組合せ、あるいは、加熱処理温度に応じ
て、また、使用する環境に応じて一種または二種以上の
ポリマが用いられる。

一方、接着成分として発泡体樹脂との接着一体化に寄与
するＡ成分は、加熱処理により熱変形あるいは溶融を起
こすものであることが重要であり、さらに、次のある
いはを満足するものであることが好ましい。

すなわち、 発泡体樹脂と同じモノマ単位を含むポリマであるこ
と、 発泡体樹脂と良好な接着性と相溶性を有するポリマ
であること、 特に、中でものものが好ましいが、ただし、発泡体樹
脂と同じモノマ単位を含まないものであっても、加熱
（発泡）処理での熱変形あるいは溶融によって、発泡体
樹脂成分との間に高摩擦力あるいはアンカー効果等が作
用し発泡体樹脂からの繊維の抜けや滑りが防止できるも
のであれば、本発明を十分達成できるものである。ま
た、Ａ成分とＢ成分の組合せは、同成分系統ポリマどう
しであっても、異成分系統ポリマであっても構わない。

本発明に用いられる複合繊維の形態としては、芯鞘型繊
維、バイメタル型繊維、多層接合型繊維、放射状多層型
繊維等の形態であり、この中でも、鞘成分の中に多くの
芯成分を有する構造の繊維である多芯鞘型複合繊維が多
芯間に接着成分を介在するため、発泡体樹脂との接着一
体化がより良好となり、特に好ましく用いられる。すな
わち、たとえば、高分子配列体繊維、混合紡糸繊維等に
代表されるものである。

また、さらに、これまでの説明では、複合紡糸して得ら
れる複合繊維の場合で説明してきたが、本発明は、この
ような複合繊維使いの場合に限らず、前述の芯成分ある
いは鞘成分とか繊維状成分、あるいはＡ成分、Ｂ成分と
して記載と説明をしたポリマからなる繊維からなる混繊
糸や、交撚糸などの複合糸使いでも構わない。すなわ
ち、本発明では、Ａ成分よりなる繊維もしくは糸と、Ｂ
成分よりなる繊維もしくは糸の組合せの複合糸使いであ
ってもよいわけである。

また、本発明にかかる補強手段は、繊維状もしくは糸状
のもののみならず、前述した複合繊維および複合糸の少
なくとも一方から構成されている布帛が発泡体樹脂中に
配設されて補強されるものをも含むものである。この場
合、発泡体樹脂（Ｐ）と布帛（Ｈ）との配列の仕方は、
P/H/P、H/P/H、P/H/P/HあるいはP/H/P/H/Pなどのように
配列されて用いられる。

もちろん、前述した繊維状または糸状のものによる補強
と、かかる布帛による補強を併用したものであっても構
わない。この場合、補強効果が極めて大きくなり好まし
い方法である。かかる布帛としては、織物、編物、不織
布、網状シート状物等のうちのいずれか、またはそれら
の複合体またはそれらを混合使用して用いられる。

また、本発明は、上記した複合繊維部分の他に金属製の
ネットや各種布帛などの補強材料を併用しても何等差支
えない。

本発明の土木基礎用発泡体ブロックは、繊維状もしくは
糸状のもので補強を図ったものの場合には発泡体樹脂中
に補強繊維が多数散在しているものとなり、あるいはま
た、前述の布帛で補強を図ったものの場合には発泡体樹
脂の内部または外表面において補強繊維が布帛の面状を
成して存在しているものとなり、また、繊維および糸の
少なくとも一方と布帛の両者を用いて補強を図った場合
にはこれらの２種の構造の双方が表われるものとなる。

また、本発明において、複合繊維の繊維長は、長繊維
（フィラメント）、短繊維（ステープル）または極短繊
維（ウイスカー）のいずれの形態で用いられても構わな
い。

本発明では、土木基礎用発泡体ブロックを製造する方法
は、何ら問われるものでなく、いかなる方法で製造して
も構わないが、好ましく行なわれる方法の一例を挙げる
ならば、発泡体樹脂として市販の発泡性ポリスチレンビ
ーズを用い、複合繊維として芯成分がポリエチレンテレ
フタレート、鞘成分がスチレンとアクリル酸エステルの
共重合体からなる多芯鞘型複合繊維を用いて、まず、発
泡性ポリスチレンビーズに蒸気を吹付けて一次発泡を行
なわせ、この一次発泡ビーズと多芯鞘型複合繊維を各々
を別個のエジェクタから一部が開口した成型金型中へ噴
射し混合充填する。次いで、成型金型中へ蒸気を吹込ん
で二次発泡させるとともに低熱変形成分である多芯鞘型
複合繊維の鞘成分を熱変形せしめて、発泡体樹脂成分と
接着一体化を図ることにより土木基礎用発泡体ブロック
を作製することができる。かかる土木基礎用発泡体ブロ
ックは、縦横に積み重ねて各種建造物の基礎材料に用い
られる。

［実施例］ 以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する
が、下記の実施例によって本発明が何等制限を受けるも
のではなく、むしろ、次の展開をもたらすものである。

実施例１ 発泡体樹脂部分（Ａ）として市販の発泡性ポリスチレン
ビーズ、複合繊維部分（Ｂ）として芯成分がポリエチレ
ンテレフタレート、鞘成分がポリスチレン共重合体から
なる高分子配列体繊維（繊維長さ:51mm）を用いた。両
部分の割合は、A/B＝80/20とした。次いで、発泡性ポリ
スチレンビーズに蒸気を吹き付けて加熱し一次発泡ビー
ズを作った。この一次発泡ビーズと高分子配列体繊維を
各々を別個のエジェクタから一部が開口した成型金型中
へ噴射し混合充填した。次いで、成型金型中に蒸気を吹
き込んで再び加熱し二次発泡せしめると共に発泡体樹脂
と複合繊維を接着一体化せしめ成型品を作製した。この
発泡体ブロックは、発泡体樹脂中に複合繊維が均一に分
散し、かつ良好に接着一体化したものであった。

この発泡体ブロック（長さ1820mm、幅920mm、厚み920mm
の立方体）を用いて、縦方向に５段、横方向に５列、幅
方向に５列に積み重ねて基礎とし、その上層にコンクリ
ートを打設して舗装道路のモデルを造った。

この道路モデル上で、トラックにジャリを積載して繰り
返しの走行テストを行い、輪たちにおける凹部の変位を
観察した。繊維補強を行わない発泡体ブロックを比較例
とした。その結果、本発明の土木基礎用発泡体ブロック
を用いた道路モデルでは、比較例に比べて、その変位が
著しく小さいことが観察された。

実施例２ 芯成分がナイロン66、鞘成分がスチレン/2−エチルヘキ
シルアクリレート共重合体からなる高分子配列体繊維
（１フィラメント中の芯数:36、単糸繊度:10デニール）
を用いて織物を作り、実施例１と同様の金型を用いて成
型金型の内壁面に配設した。

かかる成型金型内容積の空間に一次発泡を行ったポリス
チレンの発泡性ビーズを充填し、蒸気で加熱して発泡成
型した。

得られた発泡体ブロックは、発泡体樹脂の外面を高分子
配列体繊維の鞘成分がプラスチック化したものと、芯成
分からなる織物が覆ったものであり、該織物と発泡体樹
脂との接着一体化が極めて良好で、かつ織物構造を有す
るものであった。

この発泡体ブロックを舗装道路の基礎材料に用いて、実
施例１と同様のテストを行なった。その結果、比較例に
比べて、輪たちにおける凹部の変位が著しく小さいこと
が観察された。

［発明の効果］ 本発明の土木基礎用発泡体ブロックは、高剛性樹脂から
なる発泡体樹脂が、良好な接着性と高強力性を有する複
合繊維および該布帛の少なくとも一方により補強された
ものであり、外部応力に対して、優れた寸法安定性と良
好な圧縮強力および引張強力などの機械的性能を有する
ものである。

本発明の土木基礎用発泡体ブロックは、橋梁、飛行場、
舗装道路、鉄道などの基礎材料として用いることによ
り、長期にわたって地盤沈下や地盤流動の発生しにくい
安全な地盤を作ることができる。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非発泡樹脂単体での曲げ弾性率が150kg/mm
   ²以上の高剛性を有する樹脂からなる発泡体樹脂からな
   り、該発泡体樹脂が繊維内に接着成分と繊維状成分を有
   する繊維軸方向に十分延伸された複合繊維および複合糸
   の少なくとも一方により補強されてなることを特徴とす
   る土木基礎用発泡体ブロック。
2. 【請求項２】複合繊維および複合糸の少なくとも一方の
   混入により、表面および内部の少なくとも一方が強化さ
   れた土木基礎用発泡体ブロックであって、加熱処理によ
   り該複合一成分が熱変形あるいは溶融して接着成分にな
   り、他の成分が繊維状成分として存在し発泡体樹脂を補
   強してなることを特徴とする請求項第１項記載の土木基
   礎用発泡体ブロック。
3. 【請求項３】複合繊維および複合糸の少なくとも一方に
   より構成された布帛により、表面および内部の少なくと
   も一方が強化された土木基礎用発泡体ブロックであっ
   て、加熱処理により該複合一成分が熱変形あるいは溶融
   して接着成分になり、他の成分が繊維状成分として存在
   して発泡体樹脂を補強してなることを特徴とする請求項
   第１項記載の土木基礎用発泡体ブロック。
4. 【請求項４】複合繊維および複合糸の少なくとも一方の
   混入と、複合繊維および複合糸の少なくとも一方により
   構成された布帛によって、表面および内部の少なくとも
   一方が強化された土木基礎用発泡体ブロックであって、
   加熱処理により該複合一成分が熱変形あるいは溶融して
   接着成分になり、他の成分が繊維状成分として存在し発
   泡体樹脂を補強してなることを特徴とする請求項第１項
   記載の土木基礎用発泡体ブロック。
5. 【請求項５】加熱処理が、発泡処理を含むものである請
   求項第２項、第３項または第４項記載の土木基礎用発泡
   体ブロック。
6. 【請求項６】発泡体樹脂が、スチレンモノマ単位を含む
   重合体であることを特徴とする請求項第１項、第２項、
   第３項または第４項記載の土木基礎用発泡体ブロック。
7. 【請求項７】複合繊維における接着成分が、発泡体樹脂
   と同じモノマ単位を含む重合体であることを特徴とする
   請求項第１項、第２項、第３項または第４項記載の土木
   基礎用発泡体ブロック。
8. 【請求項８】複合繊維および複合糸の少なくとも一方
   が、芯鞘型繊維であることを特徴とする請求項第１項、
   第２項、第３項または第４項記載の土木基礎用発泡体ブ
   ロック。
9. 【請求項９】芯鞘型の複合繊維構造が、多芯鞘型繊維で
   あることを特徴とする請求項第８項記載の土木基礎用発
   泡体ブロック。