JP2881256B2 - Method for producing carbon fiber reinforced concrete or similar composition - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セメント等の水硬性材料に炭素繊維を混練
して補強したコンクリート又はその類似組成物の製造方
法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing concrete or a similar composition thereof reinforced by kneading carbon fibers into a hydraulic material such as cement.

［従来の技術］ これまで、炭素繊維補強コンクリートを製造する場合
は、セメントへの炭素繊維の分散性を良くするために、
特殊ミキサー（オムニミキサー）を使用したり、或いは
強制練りミキサーを用いていた。[Prior art] Until now, when manufacturing carbon fiber reinforced concrete, in order to improve the dispersibility of carbon fiber in cement,
A special mixer (omni mixer) was used, or a forced kneading mixer was used.

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、オムニミキサーは、これを保有してい
る施工業者またはPC（プレキャスト）製品製造業者が少
なく、かつこの種の特殊ミキサーは高価であるため、炭
素繊維補強コンクリート製品や構築物が普及する上で障
害になっていた。[Problems to be Solved by the Invention] However, the number of omni mixers is limited by the number of installers or PC (precast) product manufacturers who own the omni mixers, and the special mixers of this type are expensive. It was an obstacle to the spread of products and structures.

また、強制練りミキサーは、これを保有している業者
は上記オムニミキサーほど少なくないが、特に地方の業
者には傾胴型のミキサーしか保有していない場合が多
く、炭素繊維補強コンクリートの普及が遅れている原因
になっていた。In addition, although there are not as many mixers that have forced kneading mixers as the above-mentioned omni mixers, local contractors in particular often have only tilted mixers, and the spread of carbon fiber reinforced concrete has increased. It was causing delay.

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、炭素繊維補強コン
クリート等の組成物を特に傾胴型ミキサーにより簡易か
つ安価に製造することができるだけでなく、炭素繊維の
分散性や性状が良くて高品質の製品や構築物を製造する
ことができる炭素繊維補強コンクリート又はその類似組
成物の製造方法を提供することにある。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to make it possible to easily and inexpensively produce a composition such as carbon fiber reinforced concrete using a tilted mixer. Instead, it is an object of the present invention to provide a method for producing carbon fiber reinforced concrete or a composition similar thereto, in which carbon fibers have good dispersibility and properties and can produce high quality products and structures.

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、水硬性材料中に炭素繊維を混合
分散させてコンクリート又はその組成物を製造する方法
において、炭素繊維として引張弾性率が15ton/mm²以上
のものであって、30〜12,000本のモノフィラメントが集
束された状態にある短繊維状の炭素繊維束を用い、外殻
が回転する混合機の中で水硬性材料、炭素繊維束および
水を混練するにあたり、まず水を投入し、次いで水硬性
材料および炭素繊維を一括して投入して混練し、かつ水
硬性材料、炭素繊維束および水の合計容量が前記混合機
の内容積の75vol％以下とすることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] That is, the present invention relates to a method for producing concrete or a composition thereof by mixing and dispersing carbon fibers in a hydraulic material, wherein a tensile elastic modulus as carbon fibers is 15 ton / mm ² or more. Using a short-fibrous carbon fiber bundle in which 30 to 12,000 monofilaments are bundled, and kneading the hydraulic material, carbon fiber bundle, and water in a mixer with a rotating outer shell In doing so, first put water, then put the hydraulic material and carbon fiber all together and knead it, and the total volume of hydraulic material, carbon fiber bundle and water is 75 vol% or less of the internal volume of the mixer. It is characterized by the following.

本発明方法において使用される水硬性材料としては、
建築および土木構築物を構築するために使用される無機
系の各種水硬性材料が用いられ、例えば、ポルトランド
セメント、高炉セメント、アルミナセメント、ケイ酸カ
ルシウム、天然石こう、合成石こう等が含まれる。The hydraulic material used in the method of the present invention includes:
Various inorganic hydraulic materials used for building architectural and civil engineering structures are used, and include, for example, Portland cement, blast furnace cement, alumina cement, calcium silicate, natural gypsum, synthetic gypsum, and the like.

また、本発明方法において使用される炭素繊維として
は、公知の炭素繊維であればいずれのものでもよく、例
えば、コールタールピッチ、石油系ピッチ、石炭液化
物、ポリアクリロニトリル、セルロース、ポリビニルア
ルコール等を原料とした炭素繊維を用いる。The carbon fiber used in the method of the present invention may be any known carbon fiber, for example, coal tar pitch, petroleum pitch, coal liquefaction, polyacrylonitrile, cellulose, polyvinyl alcohol, etc. Use carbon fiber as raw material.

特に、光学的異方性相を含むピッチから作られる炭素
繊維、即ちメソフェーズピッチ系炭素繊維は、繊維自体
の引張強度や引張弾性率が大きいことにより強度や剛性
が大きいコンクリート等の組成物が得られる。In particular, carbon fibers made from pitch containing an optically anisotropic phase, that is, mesophase pitch-based carbon fibers, can provide a composition such as concrete having high strength and rigidity due to the large tensile strength and tensile modulus of the fiber itself. Can be

さらに、上記メソフェーズピッチ系炭素繊維のうち、
引張強度が100Kg/mm²以上、及び／又は引張弾性率が15t
on/mm以上のものを用いると、得られる組成物の物性は
一層良くなる。Further, among the mesophase pitch-based carbon fibers,
Tensile strength of 100 kg / mm ² or more and / or tensile modulus of 15 t
When the composition is on / mm or more, the physical properties of the obtained composition are further improved.

本発明で用いる集束した炭素繊維束を製造するには種
々の方法がある。There are various methods for producing the bundled carbon fiber bundle used in the present invention.

例えば、上記原料を紡糸して得られる原料繊維に集束
剤を付着して原料繊維束を得た後、これを不融化処理あ
るいは耐炎化処理して炭化し、さらに必要に応じて黒鉛
化して炭素繊維束を得る。この場合、集束剤の種類、付
着量、付着方法等を適宜選択して決定することにより、
所望の炭素繊維束を得ることができる。For example, a sizing agent is adhered to the raw fiber obtained by spinning the raw material to obtain a raw fiber bundle, which is infusibilized or oxidized, carbonized, and if necessary, graphitized to carbon. Obtain a fiber bundle. In this case, by appropriately selecting and determining the type of the sizing agent, the amount of adhesion, the adhesion method, and the like,
A desired carbon fiber bundle can be obtained.

尚、本発明では黒鉛化処理して得られた黒鉛化繊維束
も炭素繊維束に含めるものとする。In the present invention, the graphitized fiber bundle obtained by the graphitization treatment is also included in the carbon fiber bundle.

上記の集束剤としては、例えば、ポリジメチルシロキ
サン、アミノ変性ポリジメチルシロキサン等のポリジメ
チルシロキサン誘導体、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール誘
導体、機械油、タービン油、灯油などの鉱物油、脂肪酸
エステル化合物、スルフィド基含有化合物、バーフルオ
ロアルキル基含有化合物の内の１種またはそれらの２種
以上の混合物を使用する。Examples of the sizing agent include polydimethylsiloxane derivatives such as polydimethylsiloxane and amino-modified polydimethylsiloxane, polyalkylene glycol derivatives such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, mechanical oils, mineral oils such as turbine oil and kerosene, and fatty acids. One or a mixture of two or more of the ester compound, the sulfide group-containing compound, and the verfluoroalkyl group-containing compound is used.

上記集束剤には、公知の静電防止剤、平滑剤、及び界
面活性剤等を添加して使うことができ、更に繊維への付
着を均一かつ繊維への抵抗を少なくするために、水、ケ
ロシン、ジメチルシリコンダイマー等、公知の希釈剤で
希釈してもよい。The sizing agent may be used by adding a known antistatic agent, a leveling agent, a surfactant, and the like.To further uniformly adhere to fibers and reduce resistance to fibers, water, It may be diluted with a known diluent such as kerosene or dimethyl silicon dimer.

集束剤の原料繊維に対する付着量は、通常0.1〜20重
量％の範囲であり、特に0.2〜10重量％が好ましい。The amount of the sizing agent attached to the raw material fibers is usually in the range of 0.1 to 20% by weight, and particularly preferably 0.2 to 10% by weight.

付着量が0.1重量％より少ないと、得られる炭素繊維
束がばらけ易く、水硬性材料と混合する際にモノフィラ
メント同志が絡み合ったり、毛玉状のファイバーボール
ができて、均一に混合分散できない恐れがある。If the attached amount is less than 0.1% by weight, the obtained carbon fiber bundle is easily disintegrated, and when mixed with the hydraulic material, monofilaments may be entangled with each other, or a pill-shaped fiber ball may be formed, and the mixture may not be uniformly mixed and dispersed. .

一方、20重量％以上となると、不融化処理あるいは耐
炎化処理の際に付着した集束剤の揮散が不十分となって
繊維上に残存し、不融化処理あるいは耐炎化処理の反応
を阻害する原因となったり、繊維から発生する低分子物
ガスの飛散が十分に行えないため、炭素繊維の物性を低
下させる原因となる。On the other hand, if the content is 20% by weight or more, the volatilization of the sizing agent adhered during the infusibilizing treatment or the flameproofing treatment becomes insufficient and remains on the fiber, and the reaction of the infusibilizing treatment or the flameproofing treatment is inhibited. Or the scattering of the low-molecular gas generated from the fibers cannot be sufficiently performed, which causes a deterioration in the physical properties of the carbon fibers.

集束剤を原料繊維に付着させる方法としては、スプレ
ーにより吹き付ける方法、ローラーやガイドに付けて接
触させる方法、浸漬させる方法などがある。Examples of a method for attaching the sizing agent to the raw material fiber include a method of spraying with a spray, a method of contacting the fiber with a roller or a guide, and a method of dipping.

集束剤が付着されて、集束された原料繊維束は、周知
の方法にしたがって、不融化処理あるいは耐炎化処理お
よび炭化処理が行われる。不融化処理もしくは耐炎化処
理は、原料繊維を酸素、オゾン、空気、窒素酸化物、ハ
ロゲン、亜硫酸ガス等の酸化性雰囲気のもとで、150〜4
00℃の温度に５分〜10時間程度加熱することによって行
われる。The raw material fiber bundle with the sizing agent attached thereto is subjected to an infusibilizing treatment or a flame-proofing treatment and a carbonizing treatment according to a known method. The infusibilizing treatment or the flame-proofing treatment is carried out by subjecting the raw material fibers to an oxidizing atmosphere of oxygen, ozone, air, nitrogen oxide, halogen, sulfurous acid gas, etc. for 150 to 4
It is performed by heating to a temperature of 00 ° C. for about 5 minutes to 10 hours.

また、炭化処理は、上記処理によって得られた繊維を
窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気のもとで、500〜
2,000℃の温度に0.5分〜10時間程度加熱することによっ
て行われる。Further, the carbonization treatment, the fiber obtained by the above treatment, under an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, etc., 500 ~
It is performed by heating to a temperature of 2,000 ° C. for about 0.5 minutes to 10 hours.

さらに黒鉛化処理を行う場合には、2,000〜3,000℃の
温度に１秒〜１時間程度加熱する。Further, in the case of performing the graphitization treatment, it is heated to a temperature of 2,000 to 3,000 ° C. for about 1 second to 1 hour.

さらにまた別の方法としては、原料繊維束に集束剤を
付着し、不融化処理あるいは耐炎化処理して得られた不
融化繊維あるいは耐炎化繊維に、再度集束剤を付着して
集束し、炭化し、さらに必要に応じて黒鉛化して目的の
炭素繊維束を得ることができる。Still another method is to attach a sizing agent to the raw fiber bundle, attach the sizing agent again to the infusibilized or oxidized fiber obtained by the infusibilizing treatment or the flameproofing treatment, and bundle the bundle. Then, if necessary, the target carbon fiber bundle can be obtained by graphitization.

これら不融化繊維あるいは耐炎化繊維に対する具体的
な集束剤の種類、付着量、付着方法などは、上述の原料
繊維の場合と同様に実施することができ、さらに炭化処
理および黒鉛化処理も、上記原料繊維の場合と同様に実
施することができる。Specific sizing agent type, amount and method of attachment for these infusible fibers or flame-resistant fibers can be carried out in the same manner as in the case of the raw material fibers described above. It can be carried out in the same manner as in the case of raw fibers.

また別の方法としては、上述の原料繊維および／また
は不融化繊維あるいは耐炎化繊維の段階で集束剤を付着
して製造した炭素繊維束、あるいは通常の方法で製造し
た炭素繊維にサイジング剤を付着して目的の集束した炭
素繊維束を得ることができ、サイジング剤の種類、付着
量、付着方法などを適宜調節することにより、炭素繊維
束が得られる。As another method, a sizing agent is applied to a carbon fiber bundle produced by attaching a sizing agent at the stage of the raw material fiber and / or the infusible fiber or the oxidized fiber, or a carbon fiber produced by a usual method. As a result, a desired bundle of carbon fibers can be obtained, and a carbon fiber bundle can be obtained by appropriately adjusting the type of sizing agent, the amount of adhesion, the method of adhesion, and the like.

上記サイジング剤としては、例えば、ポリビニルアル
コール（PVA）系として、未ケン化のポリ酢酸ビニル、
部分ケン化PVA、完全ケン化PVA、および変性PVAとして
イタコン酸変性、フタール酸変性、アクリル酸変性PVA
等がある。As the sizing agent, for example, polyvinyl alcohol (PVA) based, unsaponified polyvinyl acetate,
Itaconic acid-modified, phthalic acid-modified, acrylic acid-modified PVA as partially saponified PVA, fully saponified PVA, and modified PVA
Etc.

また、酢酸ビニルとエチレン、マレイン酸、クロトン
酸、またはアクリル酸との共重合物、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、コ
ーンスターチ、可溶性デンプン等のデンプン誘導体、ポ
リアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアマイド等のアクリ
ル系重合体も使用される。Also, a copolymer of vinyl acetate and ethylene, maleic acid, crotonic acid, or acrylic acid, methyl cellulose, ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose,
Cellulose derivatives such as hydroxyethylcellulose, starch derivatives such as corn starch and soluble starch, and acrylic polymers such as sodium polyacrylate and polyacrylamide are also used.

さらに、ゴムラテックス、硬化剤を含まない軟化点が
40℃以上のエポキシ樹脂、ポリウレタンも使用すること
ができる。これらのポリマーの内で特にカチオン性を示
すものはセメントとの接着性を向上させるのに有効で、
例えば、カチオン変性PVA、カチオン性ポリ酢酸ビニ
ル、カチオン性ゴムラテックス、カチオン化ポリウレタ
ン等が使用される。In addition, softening point without rubber latex and hardener
Epoxy resins and polyurethanes at 40 ° C. or higher can also be used. Among these polymers, those showing a cationic property are particularly effective for improving the adhesion to cement,
For example, cation-modified PVA, cationic polyvinyl acetate, cationic rubber latex, cationized polyurethane and the like are used.

以上のサイジング剤は水溶液、エマルジョン、あるい
は溶剤に溶解した溶液の状態で、一種または二種以上の
混合物として炭素繊維に付着し、その後、乾燥または脱
溶剤処理して、集束した炭素繊維束を得る。The above-mentioned sizing agent is attached to carbon fiber as one kind or a mixture of two or more kinds in a state of an aqueous solution, an emulsion, or a solution dissolved in a solvent, and then dried or desolvent-treated to obtain a bundle of bundled carbon fibers. .

サイジング剤の炭素繊維への付着量は、通常0.1〜20
重量％である。0.1重量％未満では集束性が不足し、水
硬性材料に均一に混合分散できない。また、20重量％を
超えると集束が過度に強固になり、水硬性材料中での分
散度が劣り、コンクリート等の組成物の物性が低下した
り、サイジング処理する際に、ローラーに繊維束がとら
れたりして製造が困難となる等の難点がある。サイジン
グ剤が、ポリビニルアルコール（PVA）系の未ケン化の
ポリ酢酸ビニル、部分ケン化PVA、完全ケン化PVA、およ
びそれらのカチオン性変性物等の場合には、0.3〜10重
量％、より好ましくは0.5〜２重量％の付着量とする。The amount of sizing agent attached to carbon fiber is usually 0.1 to 20
% By weight. If it is less than 0.1% by weight, convergence is insufficient, and it is impossible to uniformly mix and disperse in a hydraulic material. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the bundle becomes excessively strong, the degree of dispersion in the hydraulic material is inferior, the physical properties of the composition such as concrete are reduced, and the fiber bundle is formed on the roller when sizing treatment is performed. There is a drawback that manufacturing is difficult due to such factors. When the sizing agent is polyvinyl alcohol (PVA) -based unsaponified polyvinyl acetate, partially saponified PVA, fully saponified PVA, or a cationically modified product thereof, 0.3 to 10% by weight, more preferably Is an adhesion amount of 0.5 to 2% by weight.

サイジング剤の付着方法としては、スプレーにより吹
き付ける方法、ローラーやガイドに付けて接触させる方
法、浸漬させる方法などがある。Examples of the method of attaching the sizing agent include a method of spraying with a spray, a method of contacting with a roller or a guide, and a method of dipping.

さらに、本発明方法に用いられる炭素繊維としては、
前述の方法に従って炭化あるいは黒鉛化処理した後に気
相あるいは液相での酸化や電解処理などの表面処理を行
ったもの、さらにその後にサイジング剤で処理したもの
も使用することができる。Further, as the carbon fiber used in the method of the present invention,
After carbonization or graphitization according to the above-mentioned method, those subjected to a surface treatment such as oxidation or electrolytic treatment in a gas phase or a liquid phase, and those subsequently treated with a sizing agent can also be used.

本発明では、このようにして得られる炭素繊維束を構
成するモノフィラメント数は30〜12,000本であることが
適当で、好ましくは50〜6,000本であることが望まし
い。In the present invention, the number of monofilaments constituting the carbon fiber bundle thus obtained is suitably 30 to 12,000, and preferably 50 to 6,000.

30本未満のものは、集束した繊維束を製造する際の生
産性が悪いなどの問題があり、一方、12,000本を越える
と一束状に集束するのが困難となり、水硬性材料中での
分散性が悪くなったりして不都合である。Those having less than 30 filaments have problems such as poor productivity when producing bundled fiber bundles.On the other hand, if they exceed 12,000 filaments, it becomes difficult to bundle them in a bundle, and This is inconvenient because the dispersibility becomes poor.

上記モノフィラメントの直径は、３〜50ミクロンであ
ることが、均一に分散させる上で好ましい。The monofilament preferably has a diameter of 3 to 50 microns in order to uniformly disperse the monofilament.

本発明方法では、炭素繊維束は短繊維状にして水硬性
材料と混合されるが、該短繊維とする方法としては、既
に集束した長繊維束を切断したもの、あるいは既に短繊
維状にしたものを集束したもののいずれもが使用でき
る。In the method of the present invention, the carbon fiber bundle is made into a short fiber and mixed with the hydraulic material. As a method for forming the short fiber, a long fiber bundle which has been already bundled is cut, or a short fiber is already formed. Any of the bundles can be used.

上記切断の方法としては、通常実施される方法が可能
で、例えば、ギロチン式カッター、ロービングカッタ
ー、あるいはダイレクトスプレー機のノズルガン等を用
いて切断することが可能である。As the cutting method, a commonly used method can be used. For example, the cutting can be performed using a guillotine cutter, a roving cutter, or a nozzle gun of a direct spray machine.

既に集束した長繊維束を切断する時には過度の切断衝
撃などにより集束した束がばらけ過ぎないようにする。When cutting a bundle of long fibers that has already been bundled, the bundles that have been bundled should not be too loose due to excessive cutting impact or the like.

短繊維束の長さは１〜100mmであるのが好ましい。1mm
未満では水硬性材料との混合時の分散性は良いが十分な
補強性能は得られず、一方100mmを越えると逆に補強性
は得られるものの、分散性が悪く均一な製品が得られな
い。The length of the short fiber bundle is preferably 1 to 100 mm. 1mm
If it is less than 100 mm, the dispersibility at the time of mixing with the hydraulic material is good, but sufficient reinforcing performance cannot be obtained.

本発明方法で用いる混合機は、外殻が回転する混合機
として、傾胴型コンクーリートミキサー、回転ドラムミ
キサーなどがある。Examples of the mixer used in the method of the present invention include a tilting-type concrete mixer and a rotating drum mixer as a mixer whose outer shell rotates.

本発明方法において、最も重要なことは、混合機に
は、まず水を投入することである。In the method of the present invention, the most important thing is that water is first charged to the mixer.

続いて、上記水硬性材料と炭素繊維を一括して投入す
る。コンクリート又はその類似組成物中の炭素繊維の配
合量は、通常0.1〜20容量％であり、0.1％未満では補強
効果が乏しく、一方20％を越えると混合がしにくかった
り、均一に分散できなかったりするなど、好ましくな
い。Subsequently, the hydraulic material and carbon fiber are charged at once. The compounding amount of carbon fiber in concrete or a similar composition is usually 0.1 to 20% by volume. If it is less than 0.1%, the reinforcing effect is poor, while if it exceeds 20%, mixing is difficult or it cannot be uniformly dispersed. And it is not preferable.

また、砂、ケイ砂、砂利、砕石、シラスバルーン、フ
ライアッシュ、超微粉シリカなどの骨材は、予め水硬性
材料と混合しておくのが望ましい。尚、上記炭素繊維を
入れたものは、一般に空気量が多くなる傾向にあるの
で、そのような場合には消泡剤を添加してもよい。Aggregates such as sand, silica sand, gravel, crushed stone, shirasu balloon, fly ash, and ultrafine silica are desirably mixed with a hydraulic material in advance. In addition, since the thing containing the above-mentioned carbon fiber generally has a tendency to increase the amount of air, an antifoaming agent may be added in such a case.

本発明で用いる集束した短繊維状の炭素繊維束は、水
硬性材料中で単独で用いられることは勿論、本発明以外
の炭素繊維、石綿、ガラス繊維、金属繊維、有機繊維、
鉄系補強材などの、他の補強材とも併用できる。The short carbon fiber bundle bundled used in the present invention is, of course, used alone in the hydraulic material, carbon fibers other than the present invention, asbestos, glass fibers, metal fibers, organic fibers,
It can be used together with other reinforcing materials such as iron-based reinforcing materials.

水硬性材料、炭素繊維束および水の合計容量は、上記
混合機の内容積の75vol％以下とする。The total capacity of the hydraulic material, the carbon fiber bundle and the water is 75 vol% or less of the internal volume of the mixer.

炭素繊維を配合したコンクリート又はその組成物は、
建築および土木構築物の構築の際に通常実施される各種
の成形法、例えば、型込成形、押出成形、遠心成形、沙
漬成形などの方法により成形し、養生、固化される。Concrete mixed with carbon fiber or its composition,
It is molded, cured, and solidified by various molding methods usually used in the construction of construction and civil engineering structures, for example, molding, extrusion, centrifugal molding, and soaking.

実施例１ 傾胴型ミキサー（MARUI社製MIC−109−０−102型54
容量）に、まず水及び減水剤（合計で61重量部）を投入
し、次いで短繊維のピッチ系高強度・高弾性炭素繊維束
（三菱化成社製炭素繊維ダイアリード）（5.1重量
部）、早強ポルトランドセメント（100重量部）、軽量
骨材（66重量部）及びメチルセルロース（0.3重量部）
を投入し、４分30秒間混練した。混練量は13.5（ミキ
サー内容積の25vol％）とした。Example 1 Tilted type mixer (MIC-109-0-102 type 54 manufactured by MARUI)
Water) and water reducer (61 parts by weight in total), then pitch-based high-strength and high-elasticity carbon fiber bundle of short fibers (Mitsubishi Kasei's carbon fiber dialead) (5.1 parts by weight), Early strength Portland cement (100 parts by weight), lightweight aggregate (66 parts by weight) and methylcellulose (0.3 parts by weight)
And kneaded for 4 minutes and 30 seconds. The kneading amount was 13.5 (25 vol% of the internal volume of the mixer).

混練後、板状のテストピース（長さ32cm、幅4cm、厚
み2cm）を成型し、気中養生（温度20℃、相対湿度65
％）し、炭素繊維強化コンクリート（CFRC）を得た。After kneading, a plate-shaped test piece (length 32 cm, width 4 cm, thickness 2 cm) is molded and cured in the air (temperature 20 ° C, relative humidity 65).
%) To obtain carbon fiber reinforced concrete (CFRC).

そして、材令７日目の曲げ強度を一点載荷曲げ試験法
（スパン26cm）により測定し、テストピース３個の平均
値を第１表に示した。Then, the bending strength on the 7th day of material age was measured by a one-point loading bending test method (span 26 cm), and the average value of three test pieces is shown in Table 1.

なお第１表に混練直後のまだ固まらないCFRCのフロー
値（JIS R5201に準ずる）、空気量（JIS A1128に準ず
る）をあわせて示した。Table 1 also shows the CFRC flow value (according to JIS R5201) and air volume (according to JIS A1128) that have not yet solidified immediately after kneading.

また第２表には、使用した炭素繊維の性能を示した。 Table 2 shows the performance of the carbon fibers used.

実施例２ 実施例１と同じミキサーを用い、混練量を実施例１の
２倍（27、ミキサー内容積の50vol％）にして、CFRC
の調整を行った。Example 2 Using the same mixer as in Example 1, the kneading amount was doubled (27, 50% by volume of the mixer internal volume) of Example 1, and CFRC was used.
Was adjusted.

まず水および減水剤（合計で61重量部）を上記ミキサ
ーに投入し、次いで炭素繊維束（5.1重量部）、早強ポ
ルトランドセメント（100重量部）、軽量骨材（66重量
部）、メチルセルロース（0.3重量部）及び消泡剤を投
入し、４分30秒間混練した。First, water and a water reducing agent (a total of 61 parts by weight) are put into the above mixer, and then a carbon fiber bundle (5.1 parts by weight), early-strength Portland cement (100 parts by weight), lightweight aggregate (66 parts by weight), methylcellulose ( 0.3 parts by weight) and an antifoaming agent, and kneaded for 4 minutes and 30 seconds.

引き続き、実施例１と同じくして得られたCFRCのテス
トピースの曲げ強度および混練直後のまだ固まらないCF
RCのフロー値、空気量を第１表にした。Subsequently, the bending strength of the test piece of CFRC obtained in the same manner as in Example 1 and the CF that has not yet solidified immediately after kneading.
Table 1 shows the RC flow value and air volume.

実施例３ 実施例２と同様に上記ミキサーを用い、混練量を実施
例１の２倍（27、ミキサーの内容積の50vol％）にし
て、CFRCの調整を行った。Example 3 In the same manner as in Example 2, the kneading amount was doubled (27, 50 vol% of the internal volume of the mixer), and the CFRC was adjusted.

まず水および減水剤（合計で61重量部）を上記ミキサ
ーに投入し、次いで炭素繊維束（5.1重量部）、早強ポ
ルトランドセメント（100重量部）、軽量骨材（66重量
部）及びメチルセルロース（0.3重量部）を投入し、３
分間、さらに消泡剤を加え１分30秒間混練した。First, water and a water reducing agent (a total of 61 parts by weight) are put into the above mixer, and then a carbon fiber bundle (5.1 parts by weight), early-strength Portland cement (100 parts by weight), a lightweight aggregate (66 parts by weight), and methylcellulose ( 0.3 parts by weight)
The antifoaming agent was further added for 1 minute and kneaded for 1 minute and 30 seconds.

引き続き、実施例１と同じくして得られたCFRCのテス
トピースの曲げ強度および混練直後のまだ固まらないCF
RCのフロー値、空気量を第１表に示した。Subsequently, the bending strength of the test piece of CFRC obtained in the same manner as in Example 1 and the CF that has not yet solidified immediately after kneading.
Table 1 shows the RC flow value and air volume.

比較例１ 実施例１の上記ミキサーを用い、混練量を実施例１の
3.2倍（43.2、ミキサーの内容積の80vol％）にして、
CFRCの調整を試みた。Comparative Example 1 Using the mixer of Example 1, the kneading amount was
3.2 times (43.2, 80vol% of the internal volume of the mixer)
Tried to adjust CFRC.

混合材料および投入手順は実施例３に準じて行った。
引き続き、実施例１と同じくして得られたCFRCのテスト
ピースの曲げ強度および混練直後のまだ固まらないCFRC
のフロー値、空気量を第１表に示した。The mixed material and the charging procedure were performed according to Example 3.
Subsequently, the bending strength of the test piece of CFRC obtained in the same manner as in Example 1 and the CFRC not yet solidified immediately after kneading.
Are shown in Table 1.

第１表に示す様に混練量をミキサーの内容積の80vol
％にすると曲げ強度は著しく小さくなった。これは混練
時のミキサーの傾斜が大きくなって混練の効率が悪くな
り、炭素繊維束の繊維が分散しなかったことによる。As shown in Table 1, the kneading amount was set to 80vol of the internal volume of the mixer.
%, The bending strength was significantly reduced. This is due to the fact that the inclination of the mixer at the time of kneading is increased, the kneading efficiency is reduced, and the fibers of the carbon fiber bundle are not dispersed.

比較例２ 実施例１の上記ミキサーを用い、混練量を実施例１の
２倍（27、ミキサーの内容積の50vol％）にして、CFR
Cの調製を特開昭63−162559号公報に記載されている方
法に準じて行った。Comparative Example 2 Using the above mixer of Example 1, the kneading amount was doubled to that of Example 1 (27, 50 vol% of the internal volume of the mixer).
Preparation of C was carried out according to the method described in JP-A-63-162559.

上記ミキサーに炭素繊維束（5.1重量部）、早強ポル
トランドセメント（100重量部）、軽量骨材（66重量
部）及びメチルセルロース（0.3重量部）を投入し、１
分間乾式混合した後、水及び減水剤（合計で61重量部）
を加え３分30秒間混練した。A carbon fiber bundle (5.1 parts by weight), early-strength Portland cement (100 parts by weight), lightweight aggregate (66 parts by weight) and methylcellulose (0.3 parts by weight) were put into the above mixer, and 1
After dry mixing for minutes, water and water reducing agent (61 parts by weight in total)
Was added and kneaded for 3 minutes and 30 seconds.

実施例１と同じくして得られたCFRCのテストピースの
曲げ強度および混練直後のまだ固まらないCFRCのフロー
値、空気量を第１表に示した。Table 1 shows the flexural strength of the CFRC test piece obtained in the same manner as in Example 1, and the flow value and air volume of the CFRC that had not yet solidified immediately after kneading.

［発明の効果］ （１）外殻が回転する混合機を用いて炭素繊維補強コン
クリートを製造すると、従来のオムニミキサーや強制練
りミキサーに比べて、繊維を折ったり、毛玉状になった
りすることがなく、高品質の炭素繊維補強コンクリート
を得ることができる。 [Effects of the Invention] (1) When carbon fiber reinforced concrete is manufactured using a mixer in which the outer shell rotates, the fibers may be broken or become pills as compared with a conventional omni mixer or a forced kneading mixer. And high quality carbon fiber reinforced concrete can be obtained.

（２）混合機に水を先行して投入し、繊維を投入した直
後に混練りするため、水溶性の粘着剤が良くほどけ、繊
維がバラバラになり易い。(2) Since water is supplied to the mixer in advance and kneaded immediately after the fibers are supplied, the water-soluble adhesive is released well and the fibers are likely to fall apart.

（３）傾胴型ミキサーを有する大多数の生コン業者やPC
業者が炭素繊維補強コンクリートを製造することが可能
となった。(3) Most ready-mixed concrete contractors and PCs with a tilting mixer
It has become possible for contractors to produce carbon fiber reinforced concrete.

（４）本発明方法により、事務所ビル、ホテル等の外装
カーテンウオール、フリーアクセスフロアー、モルタル
外壁、土木構造物等の商品化が可能となる。(4) The method of the present invention enables commercialization of exterior curtain walls, free access floors, mortar outer walls, civil engineering structures and the like in office buildings and hotels.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大岡 督尚 神奈川県川崎市宮前区東有馬１―２―２ (72)発明者 高橋 啓介 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2447番 地の１ 三菱化成株式会社黒崎工場内 (72)発明者 中村 守康 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2447番 地の１ 三菱化成株式会社黒崎工場内 (72)発明者 白木 明 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−162559（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−217344（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B28C 7/04 - 7/12 B28C 5/40 C04B 28/02 C04B 14/38 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor, Mr. Tadahisa Ooka 1-2-2, Higashi-Arima, Miyamae-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa (72) Inventor Keisuke Takahashi 2447 Fujita, Yawata-nishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka 1-2-1 Mitsubishi Chemical Inside the Kurosaki Plant Co., Ltd. (72) Inventor Moriyasu Nakamura One of 2447 Fujita, Oaza, Yawatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Mitsubishi Chemical Co., Ltd.Kurosaki Plant Co., Ltd. (72) Inventor Akira Shiraki 1000 Kamoshida-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Mitsubishi (56) References JP-A-63-162559 (JP, A) JP-A-2-217344 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) B28C 7/04-7/12 B28C 5/40 C04B 28/02 C04B 14/38

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】水硬性材料中に炭素繊維を混合分散させて
コンクリート又はその組成物を製造する方法において、
炭素繊維として引張弾性率が15ton/mm²以上のものであ
って、30〜12,000本のモノフィラメントが集束された状
態にある短繊維状の炭素繊維束を用い、外殻が回転する
混合機の中で水硬性材料、炭素繊維束および水を混練す
るにあたり、まず水を投入し、次いで水硬性材料および
炭素繊維を一括して投入して混練し、かつ水硬性材料、
炭素繊維束および水の合計容量が前記混合機の内容積の
75vol％以下とすることを特徴とする炭素繊維補強コン
クリート又はその類似組成物の製造方法。A method for producing concrete or a composition thereof by mixing and dispersing carbon fibers in a hydraulic material,
It is those tensile modulus as a carbon fiber of 15 ton / mm ² or more, using the carbon fiber bundles of short fibers in which a 30～12,000 monofilaments is focused, in the mixer outer shell rotates In kneading the hydraulic material, the carbon fiber bundle and the water, first, water is added, and then the hydraulic material and the carbon fiber are collectively charged and kneaded, and the hydraulic material,
The total volume of the carbon fiber bundle and water is
A method for producing carbon fiber reinforced concrete or a composition similar to the above, which is 75 vol% or less. 【請求項２】消泡剤を添加することを特徴とする請求項
１に記載の炭素繊維補強コンクリート又はその類似組成
物の製造方法。2. The method for producing carbon fiber reinforced concrete or a similar composition according to claim 1, wherein an antifoaming agent is added. 【請求項３】炭素繊維束の長さが１〜100mmであること
を特徴とする請求項１または２に記載の炭素繊維補強コ
ンクリート又はその類似組成物の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the length of the carbon fiber bundle is 1 to 100 mm. 【請求項４】炭素繊維束を構成するモノフィラメントの
直径が３〜50ミクロンであることを特徴とする請求項１
ないし３に記載の炭素繊維補強コンクリート又はその類
似組成物の製造方法。4. The monofilament constituting the carbon fiber bundle has a diameter of 3 to 50 microns.
4. The method for producing a carbon fiber reinforced concrete or a composition similar thereto according to any one of items 3 to 3. 【請求項５】炭素繊維束が原料繊維を集束する際に集束
剤を付着させ、次いで不融化処理または耐炎化処理を行
い、さらに炭化処理して得られたものであることを特徴
とする請求項１ないし４に記載の炭素繊維補強コンクリ
ート又はその類似組成物の製造方法。5. A carbon fiber bundle obtained by adhering a sizing agent when a raw material fiber is bundled, then performing an infusibilizing treatment or a flame-proofing treatment, and further performing a carbonizing treatment. Item 5. The method for producing a carbon fiber reinforced concrete or a composition similar thereto according to items 1 to 4. 【請求項６】炭素繊維束が原料繊維を不融化処理または
耐炎化処理を行い、次いで集束剤を付着させた後、炭化
処理して得られたものであることを特徴とする請求項１
ないし５に記載の炭素繊維補強コンクリート又はその類
似組成物の製造方法。6. The carbon fiber bundle obtained by subjecting raw material fibers to infusibilizing treatment or flame-proofing treatment, then attaching a sizing agent, and then carbonizing.
6. The method for producing a carbon fiber reinforced concrete or a composition similar thereto according to any one of items 5 to 5. 【請求項７】炭素繊維束が原料繊維を不融化処理または
耐炎化処理した後、炭化処理を行い、次いでサイジング
剤を付着して集束して得られるものであることを特徴と
する請求項１ないし５に記載の炭素繊維補強コンクリー
ト又はその類似組成物の製造方法。7. A carbon fiber bundle obtained by subjecting raw material fibers to infusibilizing treatment or flame-resistant treatment, performing carbonizing treatment, and then attaching and sizing a sizing agent. 6. The method for producing a carbon fiber reinforced concrete or a composition similar thereto according to any one of items 5 to 5.