JPH084284Y2

JPH084284Y2 - コンクリート構造物

Info

Publication number: JPH084284Y2
Application number: JP1990027386U
Authority: JP
Inventors: 慎一郎岡田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2005-03-16
Also published as: JPH03116923U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、コンクリート部材の表層部が補強されたコ
ンクリート構造物に関する。

［従来の技術と考案が解決しようとする課題］従来、コンクリート構造物には、鉄筋や細径溶接金網
であるワイヤーメッシュ等の補強材が使用されている。
しかし、鉄筋を使用する場合には、大きなかぶりを必要
とするので、コンクリート部材の表層部に配置すること
が困難であるだけでなく、施工性も十分でなく、軽量化
が困難である。ワイヤーメッシュを使用する場合には、
或る程度の軽量化を図ることができるものの、未だ十分
でない。しかも、鉄筋やワイヤーメッシュを使用する場
合には、錆が生じ耐久性が十分でないばかりか、表層補
強効果が小さく、コンクリート部材にひび割れが生じ易
い。

本考案の目的は、軽量で、コンクリート表層部の補強
性に優れると共に、ひび割れを防止できるコンクリート
構造物を提供することにある。

［考案の構成］本考案者らは、補強繊維をメッシュ状の模紗織り組織
に編成し、かつ樹脂で一体化した補強材をコンクリート
の表層部に配置する場合には、面的な表層補強効果が大
きく、ひび割れを効果的に防止できることを見いだし、
本考案を完成した。すなわち、本考案は、補強繊維をメ
ッシュ状の模紗織り組織に編成し、かつ樹脂で一体化し
た補強材が、コンクリート部材の表層部内に配置されて
いるコンクリート構造物により、上記課題を解決するも
のである。

補強材を構成する補強繊維としては、例えば、ポリア
クリロニトリル、フェノール樹脂、レーヨン等の高分子
繊維、石油又は石炭系ピッチ等を素材とする炭素繊維；
耐アルカリガラス繊維；芳香族ポリアミド繊維；高強度
ビニロン繊維；ポリエーテルスルホン繊維等が例示され
る。上記補強繊維は少なくとも一種使用される。

これらの補強繊維のうち炭素繊維が好ましい。なお、
炭素繊維とは炭化又は黒鉛化された繊維を言い、1500℃
程度以上の高温で焼成したものは結晶構造が黒鉛化して
いないときでも黒鉛化の概念に含める。補強繊維として
炭素繊維を用いると、電磁波に対するシールド性を付与
できる。

補強繊維は、引張弾性率５×10³kgf/mm²以上の繊維が
好ましい。

なお、補強繊維は通常500〜30000本程度のフィラメン
トで構成されている。補強繊維の径は通常0.1〜10mm、
好ましくは0.5〜5mm程度である。

上記補強繊維は、メッシュ状の模紗織り組織に編成さ
れている。この模紗織り組織は、第１図に示されるよう
に、縦糸繊維（１）と横糸繊維（２）とがずれにくい形
態で交互に交差しており、繊維のクリンプが小さいとい
う特徴を有する。なお、上記メッシュ状模紗織り組織の
メッシュ間隔Ｌは補強性能に応じて適宜設定できるが、
メッシュ間隔Ｌ＝2mm以上、特にＬ＝８〜30mm程度が好
ましい。メッシュ間隔Ｌが2mm未満であるとメッシュ間
に充填されるセメントモルタルの量が少なく補強性が十
分でない。なお、用いる補強繊維の太さ、強度や、メッ
シュ間隔等を調整することにより、補強性を制御するこ
とができる。また上記メッシュ状補強材では、縦糸繊維
（１）と横糸繊維（２）との間にセメントモルタルマト
リックスを充填できるので、コンクリートと補強材との
接着力が大幅に向上する。模紗織り組織の縦糸繊維
（１）及び横糸繊維（２）は規則的に編成されていても
よく、不規則に編成されていてもよい。また縦糸繊維と
横糸繊維の本数は、特に限定されず、補強性等に応じて
適宜設定できる。

上記縦糸繊維（１）と横糸繊維（２）とは異種の繊維
で構成されていてもよい。その際、縦糸繊維（１）、横
糸繊維（２）の一方に炭素繊維を用い、他方に安価な繊
維を用いてもよい。またメッシュ状模紗織り組織の目ず
れを防止するため、例えば、ナイロン繊維、ポリエステ
ル繊維等で目止めしてもよい。

上記模紗織り組織の編成物は、熱硬化性樹脂または熱
可塑性樹脂で一体化している。上記樹脂としては、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ジア
リルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化
性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド等の熱
硬化性樹脂；ポリアセタール、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニ
レンオキサイド、ポリアリレート、芳香族ポリアミドな
どの熱可塑性樹脂が例示される。上記樹脂は一種または
二種以上使用される。これらの樹脂のうち熱硬化性樹
脂、特にセメントのアルカリ成分による特性の劣化が小
さなエポキシ樹脂、フェノール樹脂等が好ましい。な
お、熱硬化性樹脂を使用する場合、樹脂の種類に応じた
硬化剤が使用される。熱硬化性樹脂の硬化は、通常、室
温〜20℃程度の温度で行なうことができる。

前記繊維に対する樹脂の含浸量は、体積含有率30〜80
％程度が好ましい。含浸率が30％未満であると、繊維の
一体性及び補強効果が低下し、80％を越えると、複合化
が難しく、また交差点強度が低下し、補強効果が低下す
る。

なお、樹脂の含浸は、慣用の方法、例えば樹脂溶液中
に編成物を浸漬したり、樹脂溶液を塗布する方法等で行
なうことができ、樹脂を乾燥させ、硬化させることによ
り一体化した補強材が得られる。上記硬化は、熱硬化性
樹脂の架橋硬化に限られず、熱可塑性樹脂の固化をも含
む意味に用いる。補強材はメッシュ状に模紗織りした
後、編成物を樹脂で一体化したり、予め繊維に樹脂を含
浸させた後、メッシュ状に模紗織りしてもよい。

補強材は、メッシュ状の模紗織り組織の編成物が樹脂
で一体化しているため、軽量であり、セメントモルタル
との付着性に優れている。またいずれの方向の応力に対
しても変形が少なく、応力伝達性及び施工性に優れてい
る。またクリンプの小さな模紗織り組織であるため、補
強繊維自体の強度を効率的に発現させることができる。
特に繊維の交点部の接着強度に著しく優れている。従っ
て、少量にて補強性を向上でき、優れた補強性をコンク
リート部材に付与する。

なお、補強材は、コンクリートとの親和性を高めるた
め、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等で
表面処理してもよく、さらには、その表面に砂を付着し
たり、研磨したりすることにより凹凸部を形成してもよ
い。

第２図は本考案のコンクリート構造物の一実施例を示
す断面図である。

コンクリート構造物（13）は、コンクリート部材（1
2）と、該コンクリート部材（12）の表層部に配置され
た前記模紗織り組織の補強材（11）とで構成されてい
る。補強材（11）の好ましい配置位置、すなわち、かぶ
りＣは、通常、コンクリート部材（12）の厚みをＴとす
るとき、０＜Ｃ≦Ｔ×0.15、特に０＜Ｃ≦Ｔ×0.10 の範囲内である。

上記のようなコンクリート構造物（13）は、補強材
（11）の表層補強効果により、コンクリート部材（12）
の表層部のひび割れを防止する。例えば、JIS A 5326に
は、プレストレスコンクリート矢板において、ひび割れ
モーメント0.78t onfにおいて、ひび割れ幅が0.05mm以
下であることが規定されているが、上記のコンクリート
構造物（13）は、上記条件を十分に満足する。

なお、補強材（11）はコンクリート部材（12）の少な
くとも一方の表層部に配置されていればよい。コンクリ
ート部材（12）には、少なくとも前記補強材（11）が表
層部に配置されていればよく、補強材（11）と共に、鉄
筋や他の補強材が配置されていてもよい。

前記コンクリート部材（12）は、例えば、ポルトラン
ドセメント、早強ポルトランドセメント、アルミナセメ
ント、急硬高強度セメント、焼きセッコウ等の自硬性セ
メント；石灰スラグセメント、高炉セメント等の水硬性
セメント；混合セメント等のセメントで形成することが
できる。また上記セメントは骨材、凝結遅延剤、硬化促
進剤、減水剤、凝固剤、増粘剤、発泡剤、防水剤等を含
有していてもよい。

［考案の効果］以上のように、本考案のコンクリート構造物は、コン
クリート部材の表層部に、特定の織り組織を有する補強
繊維が配置されているので、軽量で、コンクリート表層
部の補強性に優れると共に、ひび割れを防止できる。

［実施例］以下に、実施例に基づいて本考案をより詳細に説明す
る。

実施例１メソフェースピッチを溶融紡糸し、不融化した後、窒
素ガス雰囲気中、温度1200℃で焼成した後、表面処理と
サイジング剤付与処理とを行ない、素線径10μｍのフィ
ラメント6000本からなるピッチ系炭素繊維を得た。炭素
繊維の引張強度は200kgf/mm²、引張弾性率は18×10³kgf
/mm²であった。

得られた炭素繊維を３本ずつ用い、メッシュ間隔20mm
のメッシュ状に模紗織りして編成物を得た。ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル社製、商品名エピコ
ート1001）と硬化剤としてのジシアンジアミド（日本カ
ーバイド社製）とをメタノール／メチルエチルケトン混
合溶媒に溶解し、約50重量％の樹脂溶液を調製した。こ
の樹脂溶液に前記模紗織り組織の編成物を浸漬し、乾燥
した後、温度180℃で２時間硬化させてメッシュ状の補
強材を得た。なお、補強材の繊維体積含有率は約40体積
％である。

早強ポルトランドセメント／細骨材（骨材の最大径20
mm）＝1/2（重量比）、水／早強ポルトランドセメント
＝0.26からなるセメント組成物を調製した。

そして、第３図に示すような断面構造を有するプレス
トレスコンクリート矢板供試体を作製した。すなわち、
長さ2m、幅500mm、厚み80mmの試験片の両側部内に、プ
レストレス鋼より線（SWPR7A、直径9.3mmφ）（22）
と、異形鉄筋D13（23）とを、それぞれ、かぶり22mmで
約120mm毎に交互に配置した。また試験片の一方の表層
部に、メッシュ状補強材（21）を１プライかぶり3mmで
配置した。なお、セメントを打設した後、蒸気養生し、
材冷２日でプレストレスを導入することにより、試験片
を作製した。

比較例１メッシュ状補強材に代えて、線径1.6mm、メッシュ間
隔25mmのワイヤーメッシュを用いる以外、実施例１と同
様にして、試験片を作製した。

比較例２メッシュ状補強材を充填することなく、実施例１と同
様にして、試験片を作製した。

実施例２異形鉄筋D13に代えて、異形鉄筋D6を用いる以外、実
施例１と同様にして、試験片を作製した。

比較例３異形鉄筋D13に代えて、異形鉄筋D6を用いる以外、比
較例１と同様にして、試験片を作製した。

比較例４異形鉄筋D13に代えて、異形鉄筋D6を用いる以外、比
較例２と同様にして、試験片を作製した。

実施例３プレストレス鋼より線および異形鉄筋D13を用いるこ
となく、実施例１と同様にして、メッシュ状補強材のみ
を配置した試験片を作製した。

比較例５プレストレス鋼より線および異形鉄筋D13を用いるこ
となく、比較例１と同様にして、ワイヤーメッシュのみ
を配置した試験片を作製した。

各実施例及び比較例で得られた試験片の曲げ試験を、
スパン間距離1m、３等分点２点載荷重により行なった。
またひび割れ幅をクラックメータを用いて測定した。そ
して、ひび割れ幅0.05mmに対応する荷重を調べたとこ
ろ、表に示す結果を得た。また実施例３及び比較例５で
得られた試験片におけるひび割れ幅（mm）と荷重（ton
f）との関係を第４図に示す。

表中、PCはプレストレス鋼より線、WMはワイヤーメッ
シュ、CFは模紗織り組織の炭素繊維製メッシュ状補強材
を示す。

表および第４図より、メッシュ状の補強材をコンクリ
ート部材の表層部に配置した試験片は、ワイヤーメッシ
ュや異形鉄筋などを配置した試験片よりもひび割れ幅が
小さく、鉄筋がない場合（実施例３）でもひび割れ幅
が、JIS A 5326に規定する許容値以下である。

なお、JIS A 5326には、断面耐力がひび割れモーメン
トの２倍（荷重9.4tonf）以上であることが規定されて
いるが、各実施例および比較例で得られた試験片は、い
ずれも、規定荷重以上の耐力を有していた。また鉄筋を
配置することなく、メッシュ状の補強材をコンクリート
部材の表層部に配置した試験片（実施例３）は、十分な
剛性を有していた。

さらに、補強材の重量は、プレストレスコンクリート
矢板の長さ1m当り、異形鉄筋D13では約4kg、ワイヤーメ
ッシュでは0.6kgであったのに対して、メッシュ状補強
材では0.14kgであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の模紗織り組織の一例を示す組織図、第２図は本考案のコンクリート構造物の一実施例を示す
概略断面図である。第３図は実施例１におけるプレストレスコンクリート矢
板供試体の断面構造を示す断面図、第４図は実施例３及び比較例５の結果を示すグラフであ
る。（１）……縦糸繊維、（２）……横糸繊維、（11）（2
1）……補強材、（12）……コンクリート部材、（13）
……コンクリート構造物

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】補強繊維をメッシュ状の模紗織り組織に編
成し、かつ樹脂で一体化した補強材が、コンクリート部
材の表層部内に配置されていることを特徴とするコンク
リート構造物。
【請求項２】補強繊維が炭素繊維である請求項１記載の
コンクリート構造物。