JPS6287451A - 補強鋼材を使用しない繊維補強コンクリ−ト体の構造 - 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１ この発明は、＃ａ維強化合成樹脂（以下ｒＦＲＰ」とい
う、）製引張り材によって通常の引張り応力を分担する
繊維補強コンクリート体、更には、該引張り材によって
プレストレスが導入された繊維補強プレストレストコン
クリート体に関する。

ここで、ＦＲＰ製車張り材とは直径数ミクロンの単繊維
を複数本中きそろえて集束した繊維ロービングに熱硬化
性合ｓ＆４＃ｌ脂を含浸付着させ、これを成形ダイスを
通して引抜き、加熱硬化させたロッド状のものあるいは
線状のものをいう。

［従来の技術］ 従来、コンクリート体に対する補強材としてはコンクリ
ート中の高アルカリ環境が防蝕効果を与えることから、
耐久性を備えかつ経済的な鉄筋あるいはＰＣ鋼材が使用
されている。

しかしながら、近年においては骨材事情から細骨材とし
ての海砂の使用が余儀なくされており、特に海砂中に含
まれる塩分による被害が顕在化している。

すなわち、コンクリート体中に含まれる塩分量がある一
定値以」二に達すると、一般にコンクリートの高アルカ
リ環境による防蝕効果が失われ、補強鋼材（鉄筋あるい
はＰＣ鋼材）に腐蝕（すなわち錆）が生じたり、該腐蝕
に起因する鋼材の膨張によりコンクリート体のひび割れ
が生じたり、ひいては鋼材が腐蝕破断にまで発展すると
いう被害に至るものである。

また、上述した問題とは別に、磁気浮上あるいは磁気推
進などによって走行する重両の走行路（ガイドウェイ）
や磁気発生コイル等の埋込み部のコンクリート体には磁
気誘導による電力損失の観点から補強材としての鋼材の
使用が問題とされている。

上述した従来技術の問題点を解決する手段としては、例
えば■補強材としてｍＭ性を有しかつ非磁性、不導体を
呈するＦＲＰロッドを使用すること、■上記■と同様の
性質を備えた繊維を補強材として分散混和した繊維補強
コンクリートにてコンクリート体を造形すること、など
が挙げられる。

しかしながら、１−記（１）のｆ段においては、ＦＲＰ
ロッドはその外表面が平滑で、かつ合成樹脂とコンクリ
−１・との引着性が鋼とコンクリートとの付着性よりも
劣るため、該Ｆ　ＲＰロッドをそのまま補強材として使
用することはできず、該ＦＲＰロッドにコンクリートと
の付着性を増大させる別途手段を必要とすること、また
、コンクリートとの付着性を増大させたＦＲＰロッドを
用いてコンクリート体にプレストレスを導入する場合に
おいても、コンクリート体に作用する曲げせん断力、ね
じりせん断力などによって生ずる比較的小さい引張応力
に対する防御策としてスターラップ筋。

折曲げ鉄筋などを、更に施工時のコンクリート体のひび
割れなどに対する防御策として用心鉄筋などを併用する
のが通例で、この手段は錆、磁性などの点で前述した問
題点の解決とはならない。

また、−１−記■の手段においては、繊維補強コンクリ
ートにて造形されたコンクリート体は通常のコンクリー
ト体（繊維を含まない）と比較すると。

構造部材として引張強度、曲げ強度、じん性、ひび割れ
抵抗性、衝撃抵抗性などの性質が改善されるが、そのま
ま構造部材として使用するには荷重作用が小さい用途の
もの、例えば主として風荷重を受けるカーテンウオール
などを除いては強度面に問題があり、強度を補うべくや
はり鉄筋などの補強材を併用しているのが実情で、この
手段もまた■と同様に前述した問題点の解決とならない
。

［本発明の技術的課題］ 本発明は前述した従来技術の問題点に鑑み、海洋環境、
腐蝕環境、更には磁気浮１；車両の走行路への適用を可
能とする新規かつ有用なコンクリート体を得ることを目
的（技術的課題）とするものである。

そこで、本発明はト記目的を達成するため１本発明者等
が先に特願ＩＩ／（５９−５８３８９号（以下「先行技
術」という、）において提案したプレテンション方式に
使用されるｐＲＰ！ｌｌ１ＪＩ張り材に着目した。

この先行技術は、ＦＲＰ製ロッドの外表面に合成樹脂接
着層を介して無気質粉粒体が一体に被着形成されたＦＲ
Ｐ製引張り材で、該引張り材の外表面は該無機質粉粒体
の微細な凹凸面を備え、しか、も該凹凸面は無機質粉粒
体の地がそのまま表面に露出しているので、■コンクリ
ートとの旧着及び機械的噛みつきが良好に行われ、可及
的にコンクリート体の端部にまで大きなプレストレスを
導入することができる、■主として曲げモーメントが作
用するプレストレストコンクリ−１体に発生するひび割
れに対しても、該引張り材とコンクリ−ト体との４＝ｊ
着が強固であるため、荷重の増加に伴うコンクリート体
のひび割れ幅の増大、ひび割れ長さの成長を抑制するこ
とができる、という効果を奏するものである。

本発明者等は」−記先行技術のＦＲＰ製引張り材が有す
る、コンクリートとの強固な付着性、コンクリート体の
ひび割れ幅の増大及びひび割れ長さの成長の抑制作用に
着目し、これを繊維補強コンクリート体の引張り甘夏に
はＰＣ用緊張材として適用したところ、従来のＦＲＰ製
引張り材を使用したコンクリート体において必要とされ
ていたスターラップ筋、折曲げ鉄筋、用心鉄筋等の補強
鋼材を使用することなく、これら補強鋼材を使用したコ
ンクリート体と同等もしくはそれ以上の強度の高いコン
クリート体が得られることを見い出し、本発明に到達し
たものである。

ここに、コンクリート中に分散混和される高強度繊維は
長繊維及び短繊維を含む。

［本発明の技術的手段］ すなわち１本発明の繊維補強コンクリート体（第１番目
の発明）は、ガラスミｍ等の高強度繊維を合成樹脂によ
って集束硬化し、その外表面に無機質粉粒体からなるコ
ンクリートとの係合イ・１着部が一体的に形成された繊
維強化合成樹脂製引張り材をコンクリート中に配置し、
かつ、高強度繊維をコンクリート中に分散混和してなる
、構成（技術的手段）を採る。

また、他の本発明の繊維補強プレストレストコンクリー
ト体（第２番１−１の発明）は、コンクリート中に、ガ
ラス繊維、１に素繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、
ポリプロピレン繊維、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊
維あるいは非磁性φ耐腐食性金属繊維から一種又は二種
以１−選釈された短繊維が分散混和されるとともに、列
表面に無機質粉粒体からなるコンクリートとの係合イ・
１着部が一体的に形成された繊維強化合成樹脂製中張り
材によって前記コンクリートにプレストレスが導入され
てなる、構成を採る。

木両発明において、無機繊維、有機繊維あるいは金属繊
維の短繊維はモノフィラメントあるいは該モノフィラメ
ントを複数本集束して形成された繊維ストランドをｌθ
〜４０＋＋ｎの長さに切断したもの（チョツプドストラ
ンド）が使用される。

非磁性・耐蝕性の金属短繊維は金属塊より切削したもの
（ステンレス鋼など）、溶融状態の金属からすくい取っ
て形成したもの（マンガンなど）等ｆｊ（使用される。

そして、短繊維はプレミックス法あるいはダイレクトス
プレー法によりコンクリートに対し、０．５〜６マｏｌ
ｚの割合で混入される。

本発明に用いられるＦＲＰ製引張り材を構成するＦＲＰ
用の補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミ
ック繊維、芳香族ポリアミド繊維などの長繊維が使用さ
れ、ＦＲＰ用の合成樹脂としては、エキポジ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂。

ジアリルフタレート樹脂などの熱硬化性合成樹脂が使用
される。

また、ＦＲＰ製引張り材の外表面に形成された係合イ・
１着部は該ＦＲＰ製引張り材の外表面に合成樹脂接着層
を介して一体に被着形成された無機質粉粒体から形成さ
れている。

ここで１合成樹脂接着層としては１；記ＦＲＰを形成す
る合成樹脂と同様、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ジアリルフタレート樹脂が使用され、特にＦＲＰ
を形成する合成樹脂と同種の樹脂であることが好ましい
。

そして、該ＦＲＰ製引張り材の外表面にヒ記合成樹脂接
着層を介して一体に被着される無機質粉粒体としては、
炭化珪素（ＳｉＣ）　、酸化アルミニウム（＾１□０３
）、二酸化珪素（ＳｉＯ□）、ガラス、ステンレス鋼か
ら、コンクリート体の使用目的に応じて適宜選択される
。例えば、高磁界下、海洋環境腐蝕環境において使用さ
れるコンクリート体においては、炭化珪素、酸化アルミ
ニウム、二触化珪素、ガラスの粉粒体がそれぞれ選択さ
れ、またコンクリート体の用途が海洋環境、腐蝕環境に
対しての場合には、１−記粉粒体に加えてステンレス鋼
の粉粒体がそれぞれ選択されて使用される。

これら無機質粉粒体は概ね１００〜１０００ｐＬ■あ粒
度を有するもので、該粉粒体はその一部が前記接着層に
埋設固定され、一部が表面に露出して被着される。

［効果１ 本発明の繊維補強コンクリート体は叙−Ｌの構成よりな
るので、以下の特有の効果を有する。

■　本発明によれば、従来のコンクリート体に使用され
ている鉄筋による補強、すなわちスターラップ筋、折曲
げ鉄筋、用心鉄筋等をコンクリート中に無機繊維あるい
は有機繊維から選択した短繊維を適当皺分散混和するこ
とによって代替えすることができるため、鉄筋加工、配
筋等の作業が不要となるばかりでなく繊維混入コンクリ
ートの打込み、締固め等が容易となる。

■　本発明によれば、高い弾性率をもつ鉄筋を一切使用
しないため、鉄筋によるコンクリートの拘束によって発
生していたコンクリート体のひび割れを避けることがで
きる。

■　本発明の繊維補強コンクリート体は腐蝕の心配がな
いため、従来のコンクリート体で必要とされているかぶ
りを必要とせず、コンクリート体自体を軽址化すること
ができる。

■　特に第２番目の発明によれば、繊維強化合成樹脂製
引張り材すなわち緊張材の特性が最も効果的に発揮され
、大きなプレストレス力を導入することができるので、
短繊維の強度と相まって、部材強度の大きいコンクリー
ト体をｆｔＪることができる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって囲体的に説明する。

（実施例） 不飽和ポリエステル樹脂を含浸付着したガラスロービン
グを成形ダイスを通して中き抜き、加熱硬化させて、直
径７鳳−のＦＲＰロッドをｆｌｊた。

得られたＦＲＰロッドの外周面に不飽和ポリエステル樹
脂（常温硬化型）を薄く塗４ｔ　ｌ、て合成樹脂接着層
を形成したのち、該接着層に平均粒径１１０００ＩＬの
炭化珪素（ＳｉＣ）を一様に被着し、該接着層の樹脂を
硬化させて、外周面に炭化珪素を一体に被着（係合付着
部）したＦＲＰ製引張り材を製作した。

次いで、予め製作した型枠（内面寸法二暢１０ｃ園。

高さ１５ｃ鳳、長さ１２０ｃ鵬）内に−に記ＦＲＰ製弓
１．張り材の１本を該型枠の中央下面より上方５ｃｍの
位置に長手方向に配置した。

この状態で該型枠内に、セメント（早強セメントを使用
）、粗骨材（最大粒径１０ｍｍ）　、細骨材、水を所定
の条件（単位セメン）　ｉ！：４５０ｋｇ　、水セメン
ト比（ｗ／ｃ）　４０％）で練り上げるとともに、補強
繊維として直径０．５■ｌ、長さＵｓ履の耐蝕鋼繊維を
１　ｖｏ１％分散混和した鋼繊維補強コンクリートを打
ち込んだ。

しかる後、コンクリート体の圧縮強度力＜　２５０ｋｇ
／ｃｍ″以上に達するまで養生を行った。

これを試料Ａとした。

（比較例Ｉ） 上記実施例と同様のＦＲＰ製引張り材を製作するととも
に、該ＦＲＰ製引張り材を実施例と同様（スタータツブ
がない。）にして型枠内に配した。

この状態で該型枠内に実施例と同様のセメント配合より
なるａｍ補強のないコンクリートを打ち込み、所定の強
度になるまで養生した。

これを試料Ｂとした。

（比較例■） 上記実施例と同様のＦＲＰ製引張り材を製作し、該ＦＲ
Ｐ製引張り材を実施例と同様にして型枠内に配するとと
もに、該型枠内に径６鳳層のスターラップを７．５ｃｍ
の間隔で全長にわたって配した。

この状態で実施例と同様のセメント配合よりなる繊維補
強のないコンクリートを打ち込み、所定の強度になるま
で養生した。

これを試料Ｃとした。

［試験方法］ 上記試料Ａ、Ｂ、Ｃを支間７０ｃ■の支点−Ｌに載置し
、２点載荷（距離２０ｃｍ）により破壊試験を実施し、
破壊に至るまでのコンクリート体の状態を観察した。

その結果は次表のとおりである。

（リ　Ｉ−記表において、せん断ひび割れ発生荷重の−
はひび割れが発生しなかったことを示し、破壊形態の本
は曲げ破壊を１本本はせん断破壊を示す。

この試験結果より、せん断補強のない試料Ｂはせん断破
壊を起し、試料Ａは繊維補強の、また試ネ１Ｃはスター
ラップの効果によりせん断補強が行われた結果曲げによ
る破壊となり、破壊荷重がいずれも試料Ｂに比べて有意
の差において増加したことが判定される。

従って、試料Ａすなわち本発明（第１番目の発明）のコ
ンクリート体は試料Ｃすなわちスターラップを有するコ
ンクリート体と同等（もしくはそれ以上）の強度を発揮
し得ることが証される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス繊維等の高強度繊維を合成樹脂によって集束
   硬化し、その外表面に無機質粉粒体からなるコンクリー
   トとの係合付着部が一体的に形成された繊維強化合成樹
   脂製引張り材をコンクリート中に配置し、かつ、高強度
   繊維をコンクリート中に分散混和してなる、 ことを特徴とする繊維補強コンクリート体の構造。 ２、係合付着部を形成する無機質粉粒体は、平均１００
   〜１０００μｍの粒径を有する炭化珪素、酸化アルミニ
   ウム、二酸化珪素、ガラス、ステンレス鋼から選択され
   る特許請求の範囲第１項に記載の繊維補強コンクリート
   体の構造。 ３、コンクリート中に、ガラス繊維、炭素繊維、アスベ
   スト繊維等の無機繊維、ポリプロピレン繊維、芳香族ポ
   リアミド繊維等の有機繊維あるいは非磁性・耐腐食性金
   属繊維から一種又は二種以上選択された短繊維が分散混
   和されるとともに、 外表面に無機質粉粒体からなるコンクリートとの係合付
   着部が一体的に形成された繊維強化合成樹脂製引張り材
   によって前記コンクリートにプレストレスが導入されて
   なる、 ことを特徴とする繊維補強プレストレストコンクリート
   体の構造。