JP2826941B2 - 繊維補強コンクリ−トの製造方法 - Google Patents
繊維補強コンクリ−トの製造方法Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/386—Carbon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強度特性に優れた炭素
繊維強化コンクリ−トの製造法に関する。
繊維強化コンクリ−トの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維補強コンクリ−トは耐熱、耐
火、耐水性を備え、軽量で強度に優れる等の特徴を有す
る材料として注目され、建築、土木用などへの利用、応
用が近年盛んに行われている。
火、耐水性を備え、軽量で強度に優れる等の特徴を有す
る材料として注目され、建築、土木用などへの利用、応
用が近年盛んに行われている。
【０００３】炭素繊維は、従来からコンクリ−ト補強用
に用いられている石綿やガラス繊維に比べ、マトリック
スへの接着性や分散性が劣るため、これらの特性を改善
し、得られる炭素繊維強化コンクリ−トの強度を高める
ための様々な工夫が行われている。例えば、特開昭６２
−１０８７５５号公報には、炭素繊維の表面に、カチオ
ン性のスチレンブタジェン系ゴムラテックスを付着させ
ることが開示されている。
に用いられている石綿やガラス繊維に比べ、マトリック
スへの接着性や分散性が劣るため、これらの特性を改善
し、得られる炭素繊維強化コンクリ−トの強度を高める
ための様々な工夫が行われている。例えば、特開昭６２
−１０８７５５号公報には、炭素繊維の表面に、カチオ
ン性のスチレンブタジェン系ゴムラテックスを付着させ
ることが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維にゴムを付着させるためには、炭素繊維を予め酸化処
理する必要があり、未処理の炭素繊維の場合はコンクリ
−トへの接着性やコンクリ−トの中での分散性が悪かっ
た。
維にゴムを付着させるためには、炭素繊維を予め酸化処
理する必要があり、未処理の炭素繊維の場合はコンクリ
−トへの接着性やコンクリ−トの中での分散性が悪かっ
た。
【０００５】このような現状を鑑み、本発明は、これら
従来からある方法のような制約がなく、しかも炭素繊維
のマトリックスへの接着性や分散性を高め、強度に優れ
た炭素繊維強化コンクリ−トの製造方法を目的としてな
された発明である。
従来からある方法のような制約がなく、しかも炭素繊維
のマトリックスへの接着性や分散性を高め、強度に優れ
た炭素繊維強化コンクリ−トの製造方法を目的としてな
された発明である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＥＳＣＡ法に
より測定されるＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．１０以下であ
る炭素繊維を分散粒子のζ電位がー３０ｍＶ以下の有機
重合体微粒子の分散液で処理した炭素繊維を、セメント
系マトリックス中に分散させることを特徴とする繊維補
強コンクリ−トの製造方法にある。
より測定されるＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．１０以下であ
る炭素繊維を分散粒子のζ電位がー３０ｍＶ以下の有機
重合体微粒子の分散液で処理した炭素繊維を、セメント
系マトリックス中に分散させることを特徴とする繊維補
強コンクリ−トの製造方法にある。
【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いる炭素繊維としては、公知の炭素繊維であれば特に
限定されることなく使用できるが、特に本発明において
は補強コンクリ−トの高強度化が主たる目的であるた
め、補強材料である炭素繊維としては、より高強度であ
ることが望ましい。従って、汎用的で、且つ高い強度特
性の得られやすいポリアクリロニトリル系炭素繊維が好
ましい。
用いる炭素繊維としては、公知の炭素繊維であれば特に
限定されることなく使用できるが、特に本発明において
は補強コンクリ−トの高強度化が主たる目的であるた
め、補強材料である炭素繊維としては、より高強度であ
ることが望ましい。従って、汎用的で、且つ高い強度特
性の得られやすいポリアクリロニトリル系炭素繊維が好
ましい。
【０００８】さらに、本発明で用い得る炭素繊維は、Ｅ
ＳＣＡ法により測定されるＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．１
０以下のものである。ＥＳＣＡ法により測定されるＯ1s
／Ｃ1sピーク比が０．１０以下の炭素繊維は、ポリアク
リロニトリル系の繊維を通常の条件で炭素化することに
よって得られる炭素繊維そのもの、または低度の表面酸
化処理したものである。Ｏ1s／Ｃ1sピ−ク比が０．１０
を超える炭素繊維に対して有機重合体微粒子を保持させ
ても補強コンクリ−トの強度向上は図れない。
ＳＣＡ法により測定されるＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．１
０以下のものである。ＥＳＣＡ法により測定されるＯ1s
／Ｃ1sピーク比が０．１０以下の炭素繊維は、ポリアク
リロニトリル系の繊維を通常の条件で炭素化することに
よって得られる炭素繊維そのもの、または低度の表面酸
化処理したものである。Ｏ1s／Ｃ1sピ−ク比が０．１０
を超える炭素繊維に対して有機重合体微粒子を保持させ
ても補強コンクリ−トの強度向上は図れない。
【０００９】本発明で用いる処理剤としては、有機重合
体微粒子をアニオン性界面活性剤で水中に分散した分散
液が使用される。有機重合体としては、ポリアミド、ポ
リウレタン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリカ−ボネ
−ト、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ
樹脂、フェノキシ樹脂、キシレン樹脂、スチレン−ブタ
ジェン共重合体またはこれらの２種以上の混合物などが
例示される。
体微粒子をアニオン性界面活性剤で水中に分散した分散
液が使用される。有機重合体としては、ポリアミド、ポ
リウレタン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリカ−ボネ
−ト、ポリオキシメチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ
樹脂、フェノキシ樹脂、キシレン樹脂、スチレン−ブタ
ジェン共重合体またはこれらの２種以上の混合物などが
例示される。
【００１０】上記の処理剤である有機重合体微粒子の種
類は、強度特性向上に付随した改質の目的により適宜選
定して用いる。
類は、強度特性向上に付随した改質の目的により適宜選
定して用いる。
【００１１】有機重合体微粒子は、界面活性剤を用いて
水中に分散される。使用する活性剤としてはアニオン性
界面活性剤を用い、有機重合体微粒子が負に帯電したい
わゆるアニオン性分散液とする。
水中に分散される。使用する活性剤としてはアニオン性
界面活性剤を用い、有機重合体微粒子が負に帯電したい
わゆるアニオン性分散液とする。
【００１２】使用するアニオン性界面活性剤としては、
通常、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムに代表さ
れるスルホン酸塩類や、ラウリル硫酸エステルナトリウ
ム塩に代表される硫酸エステル塩類、その他カルボン酸
塩類、リン酸エステル塩類などが用いられ、分散液時に
水中で有機重合体微粒子のζ電位が−３０ｍＶ以下にな
るように界面活性剤の種類、濃度等をコントロ−ルす
る。ζ電位が−３０ｍＶより高いと、繊維同志がくっつ
き合い、繊維補強コンクリ−トとした場合、強度向上効
果が得られない。
通常、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムに代表さ
れるスルホン酸塩類や、ラウリル硫酸エステルナトリウ
ム塩に代表される硫酸エステル塩類、その他カルボン酸
塩類、リン酸エステル塩類などが用いられ、分散液時に
水中で有機重合体微粒子のζ電位が−３０ｍＶ以下にな
るように界面活性剤の種類、濃度等をコントロ−ルす
る。ζ電位が−３０ｍＶより高いと、繊維同志がくっつ
き合い、繊維補強コンクリ−トとした場合、強度向上効
果が得られない。
【００１３】処理剤の付着量は、処理剤濃度や付着方法
を適宜工夫することにより調整し、付着後は通常、乾燥
して水分を除去する。これにより、処理剤成分が炭素繊
維表面を覆い、更にその上に界面活性剤が島状に散在す
ると考えられる。
を適宜工夫することにより調整し、付着後は通常、乾燥
して水分を除去する。これにより、処理剤成分が炭素繊
維表面を覆い、更にその上に界面活性剤が島状に散在す
ると考えられる。
【００１４】炭素繊維に対する処理剤の付着量は、固形
分で０．１〜５重量％の範囲が好ましい。付着量が０．
１重量％より少ないとその効果が発揮されず、また、５
重量％を超え多過ぎると繊維同志がくっつき合いマトリ
ックス中における分散が不十分となり、炭素繊維補強コ
ンクリ−トとした場合強度特性の向上効果が得られなく
なる。
分で０．１〜５重量％の範囲が好ましい。付着量が０．
１重量％より少ないとその効果が発揮されず、また、５
重量％を超え多過ぎると繊維同志がくっつき合いマトリ
ックス中における分散が不十分となり、炭素繊維補強コ
ンクリ−トとした場合強度特性の向上効果が得られなく
なる。
【００１５】本発明によるアニオン性界面活性剤で分散
した分散液を用いて表面処理した炭素繊維による炭素繊
維補強コンクリ−トは、未処理の炭素繊維を用いたもの
に比べ強度特性に優れている。
した分散液を用いて表面処理した炭素繊維による炭素繊
維補強コンクリ−トは、未処理の炭素繊維を用いたもの
に比べ強度特性に優れている。
【００１６】この向上効果は、処理された炭素繊維の静
電的特性が関与しているものと推定される。つまり、有
機重合体微粒の分散液の表面処理により炭素繊維同志は
反発し合って分散性が高まり、また処理剤の主成分など
の作用でマトリックスとの接着性が高まった結果、補強
コンクリ−トの強度特性が向上したものと考えられる。
電的特性が関与しているものと推定される。つまり、有
機重合体微粒の分散液の表面処理により炭素繊維同志は
反発し合って分散性が高まり、また処理剤の主成分など
の作用でマトリックスとの接着性が高まった結果、補強
コンクリ−トの強度特性が向上したものと考えられる。
【００１７】又、本発明による炭素繊維補強コンクリ−
トの強度が高いことは、炭素繊維表面状態が処理剤種と
大きく関わっており、即ち、炭素繊維のＥＳＣＡ法によ
り測定されるＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．１０以下である
場合にアニオン性分散液による処理が補強コンクリ−ト
の強度特性向上に有効となる。このとき、カチオン性あ
るいはノニオン性分散液による処理では向上効果が薄
い。
トの強度が高いことは、炭素繊維表面状態が処理剤種と
大きく関わっており、即ち、炭素繊維のＥＳＣＡ法によ
り測定されるＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．１０以下である
場合にアニオン性分散液による処理が補強コンクリ−ト
の強度特性向上に有効となる。このとき、カチオン性あ
るいはノニオン性分散液による処理では向上効果が薄
い。
【００１８】本発明において、処理された炭素繊維は、
補強材料として用いるに当り、従来のように繊維形態に
は何らの制限はなく、補強コンクリ−トの強度の製法に
応じて短繊維、長繊維、ストランド状、シート状、不織
布状、織物状など種々な形態で使用でき、ダイレクトス
プレ−法、プレミックス法、含浸法、ハンドレイアップ
法 抄造など各種方法で施工できる利点を有する。ま
た、各種水硬性セメントを用いて板状、管状、柱状など
各種形状の成形物にすることができる。
補強材料として用いるに当り、従来のように繊維形態に
は何らの制限はなく、補強コンクリ−トの強度の製法に
応じて短繊維、長繊維、ストランド状、シート状、不織
布状、織物状など種々な形態で使用でき、ダイレクトス
プレ−法、プレミックス法、含浸法、ハンドレイアップ
法 抄造など各種方法で施工できる利点を有する。ま
た、各種水硬性セメントを用いて板状、管状、柱状など
各種形状の成形物にすることができる。
【００１９】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 実施例 直径７μｍ、比重１．７９、引張強度３５０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 、弾性係数２４×ｋｇｆ／ｍｍ2 、伸度１．５％の
表面酸化処理をしていないＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．０
９の炭素繊維束を、平均粒径０．１μｍのエチレン−酢
酸ビニル共重合体をドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムで分散させた濃度１．０％、ζ電位−４３ｍＶの分
散液に通した後、１２０℃で２分間乾燥した
明する。 実施例 直径７μｍ、比重１．７９、引張強度３５０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 、弾性係数２４×ｋｇｆ／ｍｍ2 、伸度１．５％の
表面酸化処理をしていないＯ1s／Ｃ1sピーク比が０．０
９の炭素繊維束を、平均粒径０．１μｍのエチレン−酢
酸ビニル共重合体をドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムで分散させた濃度１．０％、ζ電位−４３ｍＶの分
散液に通した後、１２０℃で２分間乾燥した
【００２０】この炭素繊維束を３ｍｍの長さにカット
し、表１に示す配合で炭素繊維補強コンクリ−ト供試体
を作成した。練り混ぜは、繊維混入率１％として１０リ
ットルオムニミキサ−を用いた。
し、表１に示す配合で炭素繊維補強コンクリ−ト供試体
を作成した。練り混ぜは、繊維混入率１％として１０リ
ットルオムニミキサ−を用いた。
【００２１】
【表１】
【００２２】成型後、第１次養生（湿気室で１日）し、
更に材令１日で離型後、第２次養生（３０℃の水中で７
日）を行った。炭素繊維補強コンクリ−トの評価は、タ
テ４ｃｍ、ヨコ１６ｃｍ、厚さ４ｃｍの供試体を用い、
スパン１０ｃｍ、クロスヘッドスピ−ド２ｍｍ／分で中
央集中載荷曲げ試験で行った。その結果は２５０Ｋｇｆ
／ｃｍ2 であった。
更に材令１日で離型後、第２次養生（３０℃の水中で７
日）を行った。炭素繊維補強コンクリ−トの評価は、タ
テ４ｃｍ、ヨコ１６ｃｍ、厚さ４ｃｍの供試体を用い、
スパン１０ｃｍ、クロスヘッドスピ−ド２ｍｍ／分で中
央集中載荷曲げ試験で行った。その結果は２５０Ｋｇｆ
／ｃｍ2 であった。
【００２３】比較例１ 実施例と同様にしてζ電位−１９ｍＶの１．０％濃度の
ノニオン性アクリル・スチレン系分散液を用いて処理し
た炭素繊維を使って炭素繊維補強コンクリ−ト供試体を
作成し、曲げ試験を行った。結果は２００Ｋｇｆ／ｃｍ
であった。
ノニオン性アクリル・スチレン系分散液を用いて処理し
た炭素繊維を使って炭素繊維補強コンクリ−ト供試体を
作成し、曲げ試験を行った。結果は２００Ｋｇｆ／ｃｍ
であった。
【００２４】比較例２ 実施例１と同様にして、未処理の炭素繊維を用いて炭素
繊維補強コンクリ−ト供試体を作成し、曲げ試験を行っ
た。結果は２３７Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
繊維補強コンクリ−ト供試体を作成し、曲げ試験を行っ
た。結果は２３７Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 14:38 20:10） (72)発明者 今井 義隆 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイ ヨン株式会社 中央研究所内 (72)発明者 武井 吉一 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所内 (72)発明者 末永 龍夫 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所内 (72)発明者 里山 公治 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平５−295663（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−83840（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−31351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−108755（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−98565（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 28/02 C04B 14/38
Claims (1)
- 【請求項１】 ＥＳＣＡ法により測定されるＯ1s／Ｃ1s
ピーク比が０．１０以下である炭素繊維を分散粒子のζ
電位がー３０ｍＶ以下の有機重合体微粒子の分散液で処
理した炭素繊維を、セメント系マトリックス中に分散さ
せることを特徴とする繊維補強コンクリ−トの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193828A JP2826941B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 繊維補強コンクリ−トの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193828A JP2826941B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 繊維補強コンクリ−トの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0781993A JPH0781993A (ja) | 1995-03-28 |
| JP2826941B2 true JP2826941B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=16314424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5193828A Expired - Fee Related JP2826941B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 繊維補強コンクリ−トの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2826941B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3664826B2 (ja) * | 1996-11-08 | 2005-06-29 | 三菱電機株式会社 | 超音波探傷装置 |
| JP5404390B2 (ja) | 2007-04-24 | 2014-01-29 | パナソニック株式会社 | 超音波診断装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3183703B2 (ja) * | 1992-04-17 | 2001-07-09 | 東レ株式会社 | 改質炭素繊維および炭素繊維用改質剤 |
-
1993
- 1993-07-12 JP JP5193828A patent/JP2826941B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0781993A (ja) | 1995-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |