JP2876508B2 - 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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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/10—Coating or impregnating
- C04B20/1051—Organo-metallic compounds; Organo-silicon compounds, e.g. bentone
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- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
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、従来技
術には、対象炭素繊維種が制限されたり、対象炭素繊維
の形態に制限があったり、施工方法に制限があったり、
対象セメント種が制限されたりするなどの不都合があ
る。このような制限なしに使える炭素繊維で、セメント
マトリックスへの接着性、分散性が良く、高強度の炭素
繊維補強コンクリートの出現が望まれていた。
術には、対象炭素繊維種が制限されたり、対象炭素繊維
の形態に制限があったり、施工方法に制限があったり、
対象セメント種が制限されたりするなどの不都合があ
る。このような制限なしに使える炭素繊維で、セメント
マトリックスへの接着性、分散性が良く、高強度の炭素
繊維補強コンクリートの出現が望まれていた。
【０００５】このような現状を鑑み、本発明者らは、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。
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Ｏｌｓ／Ｃｌｓピーク比が０．１０以上
である炭素繊維を、ゴム状ポリマーをカチオン性界面活
性剤で乳化処理したζ電位が−１０ｍＶ以上の分散液で
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ートの製造方
法にある。
より測定されるＯｌｓ／Ｃｌｓピーク比が０．１０以上
である炭素繊維を、ゴム状ポリマーをカチオン性界面活
性剤で乳化処理したζ電位が−１０ｍＶ以上の分散液で
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ートの製造方
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
は補強コンクリー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
は補強コンクリー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Ｏｌｓ／Ｃｌｓピーク比が
０．１０以上のものである。ＥＳＣＡ法により測定され
るＯｌｓ／Ｃｌｓピーク比が０．１０以上の炭素繊維
は、良く知られた炭素繊維の表面酸化処理によって得る
ことが可能である。特に電解酸化は短繊維一本一本を均
一、且つ短時間で酸化できる利点があり実用的である。
Ｏｌｓ／Ｃｌｓピーク比０．１０未満の炭素繊維に対し
てシリコンゴム微粒子の分散液処理したものを用いても
繊維補強コンクリートの強度向上は図れない。
ＳＣＡ法により測定されるＯｌｓ／Ｃｌｓピーク比が
０．１０以上のものである。ＥＳＣＡ法により測定され
るＯｌｓ／Ｃｌｓピーク比が０．１０以上の炭素繊維
は、良く知られた炭素繊維の表面酸化処理によって得る
ことが可能である。特に電解酸化は短繊維一本一本を均
一、且つ短時間で酸化できる利点があり実用的である。
Ｏｌｓ／Ｃｌｓピーク比０．１０未満の炭素繊維に対し
てシリコンゴム微粒子の分散液処理したものを用いても
繊維補強コンクリートの強度向上は図れない。
【０００９】カチオン性界面活性剤としては、通常、ポ
リオキシエチレン牛脂アルキルアミン、ポリオキシエチ
レン牛脂アルキルプロピレンジアミンのようなアルキル
アミン類や、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド、セチルジメチルエチルアンモニウムブロマイド、ラ
ウリルジメチルクロロベンジルアンモニウムクロライド
のような第４級アンモニウム塩などが用いられ、分散液
としたときに水中でζ電位が−１０ｍＶ以上になること
が好ましい。界面活性剤の種類、濃度等を適宜選定する
ことによってシリコンゴム微粒子のζ電位をコントロ−
ルすることができる。
リオキシエチレン牛脂アルキルアミン、ポリオキシエチ
レン牛脂アルキルプロピレンジアミンのようなアルキル
アミン類や、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド、セチルジメチルエチルアンモニウムブロマイド、ラ
ウリルジメチルクロロベンジルアンモニウムクロライド
のような第４級アンモニウム塩などが用いられ、分散液
としたときに水中でζ電位が−１０ｍＶ以上になること
が好ましい。界面活性剤の種類、濃度等を適宜選定する
ことによってシリコンゴム微粒子のζ電位をコントロ−
ルすることができる。
【００１０】炭素繊維に対するシリコンゴム微粒子の付
着量は、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
セメント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。
着量は、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
セメント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。
【００１１】本発明によるシリコンゴムをカチオン性界
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。
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。
【００１２】この向上効果には、炭素繊維の表面に散在
する界面活性剤の静電的特性及びシリコンゴムの接着性
が関与しているものと推定される。つまり、カチオン性
分散液で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であるシリコンゴ
ム微粒子の作用でセメント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。
する界面活性剤の静電的特性及びシリコンゴムの接着性
が関与しているものと推定される。つまり、カチオン性
分散液で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であるシリコンゴ
ム微粒子の作用でセメント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。
【００１３】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以上である
場合にカチオン性の分散液による処理が強度特性向上に
有効となる。このとき、アニ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以上である
場合にカチオン性の分散液による処理が強度特性向上に
有効となる。このとき、アニ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。
【００１４】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。
【００１５】
【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２４×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２、伸度１．
５％の炭素繊維を、リン酸水溶液、重炭酸アンモニウム
水溶液中で２段階処理することによって得られたＯｌｓ
／Ｃｌｓピーク比が０．１３の炭素繊維束を、平均粒径
０．２μｍのポリジメチルシロキサンゴムを、ポリオキ
シエチレン牛脂アルキルアミンで分散させた濃度１．０
％、ζ電位−６ｍＶのシリコンゴムのカチオン性分散液
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２４×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２、伸度１．
５％の炭素繊維を、リン酸水溶液、重炭酸アンモニウム
水溶液中で２段階処理することによって得られたＯｌｓ
／Ｃｌｓピーク比が０．１３の炭素繊維束を、平均粒径
０．２μｍのポリジメチルシロキサンゴムを、ポリオキ
シエチレン牛脂アルキルアミンで分散させた濃度１．０
％、ζ電位−６ｍＶのシリコンゴムのカチオン性分散液
に通した後、１２０℃で２分間乾燥した。
【００１６】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。
【００１７】
【表１】
【００１８】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をで行った。の結果は２６７Ｋｇｆ
／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をで行った。の結果は２６７Ｋｇｆ
／ｃｍ2 であった。
【００１９】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／ｃｍ2
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／ｃｍ2
であった。
【００２０】比較例２ 実施例と同様にしてζ電位−４４ｍＶのアニオン系シリ
コンゴム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１８６Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
コンゴム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１８６Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
【００２１】比較例３ 実施例と同様にして、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２２０Ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
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２２０Ｋｇｆ／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 20:10） 103:44 (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 セメント技術年報，（昭61）ｐ．479 −482 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 14/38 C04B 28/02
Claims (1)
- 【請求項１】 ＥＳＣＡ法により測定されるＯｌｓ／Ｃ
ｌｓピーク比が０．１０以上である炭素繊維をシリコン
ゴム微粒子をカチオン性界面活性剤で分散したζ電位が
−１０ｍＶ以上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
補強コンクリートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19382993A JP2876508B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP19382993A JP2876508B2 (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 |
|---|---|
| JPH0748155A JPH0748155A (ja) | 1995-02-21 |
| JP2876508B2 true JP2876508B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=16314440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19382993A Expired - Fee Related JP2876508B2 (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) | JP2876508B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7351279B2 (en) | 2003-02-25 | 2008-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104178935A (zh) * | 2014-08-15 | 2014-12-03 | 上海电气钠硫储能技术有限公司 | 一种钠硫电池用石墨碳纤维毡及制备方法 |
-
1993
- 1993-07-12 JP JP19382993A patent/JP2876508B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| セメント技術年報，（昭６１）ｐ．４７９−４８２ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7351279B2 (en) | 2003-02-25 | 2008-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Cement compositions with improved mechanical properties and methods of cementing in subterranean formations |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0748155A (ja) | 1995-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |