JPH1036150A - 水硬性物質用補強材及び水硬性硬化物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水硬性物質の脆弱性を高めるのみでなく、ク
ラック発生後のタフネスも改善できる補強材及び水硬性
硬化物を提供する。 【解決手段】 引張強度７０ｋｇ／ｍｍ² 以上、引抜抵
抗１０〜８０ｋｇ／ｃｍ、摩擦抵抗１０ｋｇ／ｃｍ² 以
上の繊維状物からなる水硬性物質用補強材、及び該補強
材により補強された水硬性硬化物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水硬性物質用補強
材及び該補強材で補強された水硬性硬化物に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント等の水硬性物質質は、土木建築
関連分野でセメントペ−スト、セメント、モルタル、セ
メントコンクリ−ト等として広く使用され、重要な建築
資材として位置付けられている。これらは、圧縮強度は
高いものの引張強力が低く脆弱性である。一般には、こ
の脆弱性をカバ−し、引張強度を補強するため鉄筋、鉄
骨や、特殊な場合には石綿を混入することが知られてお
り、近年では有機繊維等の繊維状物を補強材とすること
も検討されている。

【０００３】水硬性物質を繊維状物で補強する場合、マ
トリックスと繊維状物双方の体積分率とそれらのモジュ
ラスの積の和でその硬化物の強度が予測される（複合
則）。かかる複合則は、補強材とマトリックスの界面結
合力が十分に存在することが前提となっているが、多く
の補強材においてはセメント等の水硬物質との間に十分
な結合力を有していないのが現状である。以上のことか
ら、強度が高いのみでなく、水硬性物質との親和性に優
れたポリビニルアルコ−ル系繊維（ＰＶＡ系繊維）が補
強材として広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、補強材とマトリ
ックスの接着力が高い方が好ましいと考えられており、
以上の点からＰＶＡ系繊維が広く使用されているが、本
発明者等は、鋭意研究の結果、マトリックスとの接着性
が過大になると補強効果の点で不都合が生じやすいこと
を見出だした。すなわち、補強材とマトリックスとの接
着力（引抜抵抗力）高すぎると、外部応力を受けて硬化
物にクラック等が生じた場合、補強材がマトリックスに
かたく固定されているため、クラック部分に存在してブ
リッジングしている単繊維（ブリッジングファイバ−）
の局所のみに応力が集中し、繊維内部において応力の分
散ができないため、ブリッジングしていない他の繊維へ
の応力分散がなされる前にブリッジングファイバ−の切
断してしまうこととなる。その結果、クラックの発生と
単繊維の各個破断が連鎖反応的に生じ、ただ１カ所クラ
ックが発生することによってカタストロフィックな破断
が生じることがモデル上予想される。

【０００５】このような状況下では、高モジュラスで接
着性の高い補強繊維はクラックの発生に対する抑止力と
はなるものの、クラック発生後のタフネスの向上には寄
与しないと思われる。以上のことから、本発明の目的
は、水硬性物質の脆弱性を高めるのみでなく、クラック
発生後のタフネスをも改善できる補強材及び水硬性硬化
物を提供することにある。

【０００６】

【問題を解決するための手段】本発明は、引張強度７０
ｋｇ／ｍｍ² 以上、引抜抵抗１０〜８０ｋｇ／ｃｍ²、
摩擦抵抗１０ｋｇ／ｃｍ² 以上の繊維状物からなる水硬
性物質用補強材、および該繊維状物により補強された水
硬性硬化物を提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】繊維状物を補強材とする場合、先
に説明した複合則にあるように、繊維状物のモジュラス
が高いほど優れた補強効果が得られるが、かかる複合則
が適用されるのは、マトリックスが曲げ応力によって極
めて小さい歪みを形成する領域（比例限界強度ＬＯＰ：
Limit of Proportiorality）までである。従って、高モ
ジュラスの繊維を用いることによってＬＯＰを高める
（クラックを発生しにくくする）ことは期待できるもの
の、マトリックスの歪みが大きくなってクラックが生じ
た後の強度向上及び強度維持（タフネス向上）の点では
十分な効果が得られない。クラック発生後において高い
ブリッジング効果を得るためには、引張強度の高い繊維
状物を使用する必要があり、具体的には、７０ｋｇ／ｍ
ｍ² 以上、好ましくは８０ｋｇ／ｍｍ² 以上である必要
である。強度が低くすぎると、クラック発生後に容易に
補強材が破断してブリッジング効果が得られず、硬化体
のタフネスが不十分となる。

【０００８】しかしながら、補強材の引張強度が高いの
みでは補強効果は十分発揮されず、クラック発生後にブ
リッジングファイバ−が繊維内部及び他の多くの繊維に
応力分散されるように補強材が適度の自由度を有し、か
つ十分なブリッジング効果を発揮するためにマトリック
スに対して適度の結合力を有する必要がある。以上のこ
とから、比較的低い引抜抵抗と高い摩擦抵抗を有する補
強材、具体的には引抜抵抗１０〜８０ｋｇ／ｍｍ² 、か
つ摩擦抵抗が１０ｋｇ／ｍｍ² 以上の補強材を用いる。
好ましくは、引抜抵抗３０〜７５ｋｇ／ｍｍ² 、摩擦抵
抗１２ｋｇ／ｍｍ² 以上である。

【０００９】一般に、補強材はマトリックスとの結合力
（引抜抵抗）が高いほど好ましいとされているが、本発
明者等は、比較的低い引抜抵抗を有し、かつ高い摩擦抵
抗をする補強材を用いた場合に顕著な効果が得られるこ
とを見出だした。すなわち、マトリックスへの接着性
（引抜抵抗）が高すぎると、外部応力によってクラック
が生じた後、繊維の自由度が低くかたく固定されている
ため、ブリッジングファイバ−の局所のみに応力が集中
して他の単繊維に応力が分散される前にブリッジングフ
ァイバ−が破断し、結果的に十分な補強効果が得られな
い。従って、比較的低い引抜抵抗を有する補強材を使用
した場合には、繊維の自由度が高いために、ブリッジン
グファイバ−の局所に集中した応力が該繊維内部及び他
の多くの繊維に分散して繊維の破断が抑制され、しかも
高い摩擦抵抗及び繊維強度によって十分なブリッジング
効果が得られるのでる。

【００１０】適度の引抜抵抗及び高い摩擦抵抗を得るた
めの手段は特に限定されないが、たとえばＰＶＡ系繊維
のように繊維本来の引抜抵抗が高いものは、エポキシ系
樹脂、ポリオレフィン系樹脂、弗素化合物等の疎水性物
質を付与またはコ−テイングしてマトリックスに対する
親和性をコントロ−ルする方法が挙げられる。疎水基で
変性したＰＶＡを表面に付与してもよい。このとき繊維
への付着率は０．１〜１０重量％程度とするのが好まし
い。逆に、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等の
ように引抜抵抗の低い繊維（疎水性の高い繊維）を用い
る場合には、たとえば低温プラズマ処理による繊維表面
の活性化や、エッチングなどでマトリックスへの親和性
を高めたり、インデント加工（押し付け加工）やフック
状に折り曲げる、ウエ−ブを付ける等の加工を行う方法
が挙げられる。

【００１１】使用する繊維状物の種類は特に限定されな
いが、鋼繊維等の金属繊維は、発錆性を有するとともに
比重が７〜８と大きく軽量化の点で問題があることか
ら、不錆性で比重が０．９〜１．５と小さい有機繊維を
補強材とすることが好ましい。たとえば、高重合度ポリ
エチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ポリアリレ−
ト繊維等の高強力高弾性率繊維が挙げられるが、これら
は水への親和性が乏しく引抜試験後の摩擦抵抗を高める
ことが困難であるため、水への親和性が高く強力及び耐
候性、耐アルカリ性が高く、コスト的にも有利なポリビ
ニルアルコ−ル系繊維を用いるのが好ましい。ＰＶＡ系
繊維は本来水硬性物質との親和性が高く、本発明の特徴
は、これまで高いほど好ましいとしたその「親和性」を
低減せしめることにあり、ＰＶＡ系繊維を用いた場合に
本発明の特徴が一層発揮される。

【００１２】補強材の繊度及び繊維長は特に限定されな
いが、繊度０．１〜１００００ｄ、特に０．５〜５００
０ｄ程度とするのが好ましく、繊維長は１〜５０ｍｍ、
特に３〜３０ｍｍ程度とするのが好ましい。アスペクト
比は５０〜２０００、好ましくは１５０〜６００であ
る。なおアスペクト比は、繊維長を繊維横断面の面積と
同面積を有する円の直径で除したものである。繊維のモ
ジュラスは、２０００ｋｇ／ｍｍ² 以上、特に３０００
ｋｇ／ｍｍ²以上であるのが好ましい。繊維のモジュラ
スが高い程、硬化体におけるクラックの発生を抑制で
き、ＬＯＰが向上するので好ましい。

【００１３】本発明で使用される水硬性物質は特に限定
されないが、セメントが好ましく、ポルトランドセメン
トがその代表的なものであるが、高炉セメント、フライ
アッシュセメント、アルミナセメント等も用いることが
できるし、これらを混合して用いてもよい。さらにこれ
らのセメントと砂や砂利を混合したモルタルやコンクリ
−トとして用いることができる。その他の水硬性物質と
しては、セッコウ、セッコウスラグ、マグネシア等が挙
げられる。また、マイカ、セピオライト、アタパルジャ
イト、パルプ等の助剤を用いることができる。水硬性成
形物の製法も特に限定されず、たとえば薄板の場合には
長網式抄造法やハチェック法が採用できる。モルタルや
コンクリ−ト等の場合、現場成形法として、打設、吹付
成形、注入成形法等を採用してもよく、工場成形法とし
て、振動成形、遠心力成形、押出成形法等が挙げられ
る。水硬性硬化物における繊維状物の配合率は０．２〜
１０重量％、特に１〜５重量％とするのが好ましい。

【００１４】曲げ試験後のクラックの発生状況は、引張
側になる面に多くのクラック（マルチクラック）が発生
するものが好ましい。ブリッジングファイバ−の局所に
応力が集中して補強材が破断したり、また繊維強度や摩
擦抵抗が低すぎてブリッジング効果が不十分であるとモ
ノクラックしか発生しない。従って、モノクラックしか
発生しないものは、硬化物のタフネスが不十分であるこ
とになる。また、硬化物の曲げたわみ曲線は図４、図５
におけるＡタイプの類型となるのが好ましい。Ａタイプ
の曲線を示すものは、最初にクラックが発生した後も十
分なブリッジング効果が得られているため、急激に曲げ
荷重が小さくならず、高いタフネスを呈している。

【００１５】本発明の水硬性硬化物は、スレ−ト板、パ
イプ類、壁パネル、床パネル、屋根板、間仕切り、道路
舗装、トンネルライニング、法面保護、コンクリ−ト向
上製品等のすべてのセメント、コンクリ−ト成形物や２
次製品に用いることができる。

【００１６】

【実施例】以下に実施例により本発明を説明するが、本
実施例により何等限定されるものではない。 ［処理剤付着率 ％］メタノ−ル／ベンゼン＝１／１の
溶剤を用い、ソクスレ−抽出法により処理剤を抽出後、
溶剤を揮散させて残分の重量測定により算出した。 ［見掛け繊度 Ｄｒ］得られた繊維状物（場合によって
は処理剤付与後の繊維状物）の一定試長の重量を測定し
て見掛け繊度をｎ＝５以上で測定し、平均値を求めた。
なお、一定糸長の重量測定により繊度が測定できないも
の（細デニ−ル繊維）はバイブロスコ−プにより測定し
た。 ［密度 ｇ／ｃｍ³ ］４塩化炭素／ノルマルヘキサン等
を媒体とする密度勾配管法で測定した（測定雰囲気２０
℃）。

【００１７】［繊維強度ｋｇ／ｍｍ² 、モジュラスｋｇ
／ｍｍ² ］温度２０℃、相対湿度６５％の雰囲気下で、
試長２０ｃｍ（バイブロスコ−プにより繊度を測定した
ものは試長２ｃｍ）、引張速度１０ｃｍ／分でインスト
ロン試験機により測定、モジュラスはその伸張／荷重曲
線により求めた。なおサンプルの繊維長が短かいもの
は、試長６ｍｍで測定することとする。 ［引抜抵抗ｋｇ／ｍｍ² 、摩擦抵抗ｋｇ／ｍｍ² ］普通
ポルトランドセメント（浅野セメント製 普通ポルトラ
ンドセメント）に対し、重量で同量のシリカ（ブレ−ン
値４０００ｃｍ² ／ｇ 啓和炉材株式会社製 ＃４００
０）をホバ−ト型ミキサ−で２分間ドライ混合した後、
水／セメント比が０．４になるような計算量の水道水を
加えて２分間ウエット混合した。これを厚さ０．２ｍｍ
のポリエチレンフィルムを底に敷いたアルミ製バットに
厚さ５〜１０ｍｍに敷きならした。これに菓子折仕切枠
（経木製３ｃｍ×３ｃｍ）を埋め込み、１枠に１本の繊
維を埋め混んだ。

【００１８】繊維の埋め込みは、予め埋め込み長さ相当
の深差に印をつけた縫針をマトリックス面に垂直に差し
込んだ後に引き抜き、繊維をその深さまで（細デニ−ル
繊維以外はマトリックス層の底まで）差し込んだ（図１
参照）。繊維を差し込んだ後、アルミバットをビニ−ル
袋に密閉して５０℃で２０時間１次養生後、２０℃の部
屋にシ−トで包んだまま２１日間放置して養生した。養
生完了後、繊維差し込み面にペンキをスプレ−して空中
に露出した繊維を着色し、埋め込み長さＬｂを引抜試験
後に測定可能できるようにした。次いで、経木仕切板に
沿って個々のセメントモルタルのブロックに分割し、オ
−トグラフ（島津製作所製 ５０００−ＡＧＢ）を用い
て２ｍｍ／分で引抜試験を行い（図２参照）、図３のよ
うな変位荷重曲線を得た。

【００１９】引抜の荷重／変位の記録により最大荷重
（ｋｇ 図３のＰａ）を及び埋め込み長さＬｂの１／１
０の変位での荷重（ｋｇ 図３のＰｂ）をよみとり、下
記式により算出した。引抜試験により繊維切れを起こし
たものを除き、ｎ＝５以上となるように試験を行い、得
られた値の平均値を記載した。なおＬｂは引抜試験後１
／１０ｍｍまで埋込長（ｃｍ）を計測したものであり、
周長Ｌは繊維の断面形状を円と仮定し、平均繊度Ｄｒ
（デニ−ル）、繊維密度Ａ（ｇ／ｃｍ³ ）から０．２
（Ｄｒ・π／（９０・Ａ））^1/2 として求めたものであ
る。 引抜抵抗力＝１０・Ｐａ／（Ｌ×Ｌｂ） 摩擦抵抗力＝１０・Ｐｂ／（Ｌ×Ｌｂ）

【００２０】［曲げ強度（補強材直径２０μ以上の場
合） ｋｇ／ｍｍ² ］試験に使用した硬化物の配合は以
下の通りである。なお、セメントは普通ポルトランドセ
メント（浅野セメント製 普通ポルトランドセメン
ト）、混和剤はポゾリス−７０（ポゾリス物産製）を用
いた。 水／セメント比 ５５％ 砂／砂利比 ６０％ 単位セメント量 ３６０ｋｇ／ｍ³ 単位水量 １９８ｋｇ／ｍ³ 砂利最大径 １５ｍｍ 単位砂量 ９７６ｋｇ／ｍ³ 単位砂利量 ６６３ｋｇ／ｍ³ 混和剤 ０．４％／セメント 繊維 ２ｖｏｌ％

【００２１】まず繊維以外（セメント、砂利、砂）を上
記の配合割合となるように傾胴型ミキサ−を用いて６０
秒ドライミックスした後、水・混和剤を添加して、６０
秒間ウエットミックスした。引き続いて手でよくほぐし
ながら繊維を投入し、６０秒間混練した。１０ｃｍ×１
０ｃｍ×４０ｃｍの養生型枠にコンクリ−トを敷きつ
め、突き棒でついて脱気後、０．８ｍｍ厚さのビニ−ル
シ−トを掛けて２０℃の部屋の中で１日放置して硬化せ
しめた後離型した。さらに脱型後２０℃の水中に２８日
間浸漬して養生後、乾燥させることなく３等分点載荷法
で曲げ試験を行った。なお曲げ試験は、変形速度一定
（ヘッドスピ−ド１ｍｍ／分）の等速変形載荷法で荷重
をかけ、島津製作所製万能試験機ＲＨ−２００（最大荷
重要領２００トン）を用いて行った。曲げ荷重／たわみ
曲線を作成し、以下の式により曲げ応力を求めた。

【００２２】なおＰは最大曲げ荷重（ｋｇ）、Ｌはスパ
ン（本実施例においては３０ｃｍ）、ｂは硬化物の巾
（本実施例においては１０ｃｍ）、ｔは厚さ（本実施例
においては１０ｃｍ）であり、ｎ＝３以上となるように
試験を行い平均値を求めた。 曲げ応力＝ＰＬ／ｂｔ² ＝Ｐ×３０／（１０×１０² ） ＝３Ｐ／１００

【００２３】［曲げ強度（補強材直径２０μ未満の場
合） ｋｇ／ｍｍ² ］試験に使用した硬化物の配合は以
下の通りである。なお、セメントは普通ポルトランドセ
メント（浅野セメント製 普通ポルトランドセメン
ト）、砂はブレ−ン値４０００ｃｍ² ／ｇのシリカ（啓
和炉材株式会社製 ＃４０００）を用いた。 水／セメント比 ４０％ 砂／セメント比 ６０％ 繊維添加率 ２ｖｏｌ％

【００２４】まずセメントとシリカを容量６リットルの
ホバ−ト型ミキサ−を用いてドライミックスし、続いて
所定の水を加えて３分間混練し、次いで所定量の繊維を
手でほぐしながら投入し、３分間混練した。離型剤を塗
布した２０ｃｍ×２５ｃｍ×８ｍｍの型枠へ流し込み、
均整化後、直径５ｃｍ、長さ３０ｃｍの鉄パイプを転が
してレベリングを行った。成型後、厚さ０．８ｍｍのビ
ニ−ルシ−トで覆って２４時間１次養生後、脱型し、濡
れた不織布で包み込んだ後ビニ−ル袋をかけ、２０℃の
部屋で２１日間養生し、包みをはずして２０℃で７日間
風乾した。１０ｃｍ×２．５ｃｍに切り出し、３点載荷
法で曲げ試験を行った。なお曲げ試験は、変形速度一定
（ヘッドスピ−ド２ｍｍ／分）の等速変形載荷法で荷重
をかけ、オ−トグラフ（島津製作所製５０００ＡＧＢ）
を用いて行った。曲げ荷重／たわみ曲線を作成し、以下
の式により曲げ応力を求めた。

【００２５】なおＰは最大曲げ荷重（ｋｇ）、Ｌはスパ
ン（本実施例においては５ｃｍ）、ｂは硬化物の巾（本
実施例においては２．５ｃｍ）、ｔは厚さ（本実施例に
おいては０．８ｃｍ）であり、ｂ，ｔを測定片１個ごと
に計測してその曲げ強度を算出し、ｎ＝５以上となるよ
うに試験を行い平均値を求めた。 曲げ強度＝３ＰＬ／２ｂｔ²

【００２６】［クラック状態］曲げ試験におけるマトリ
ックス破壊時、引張側になる面のクラック発生状況を観
察し、モノクラック（モノ）かマルチクラック（マル
チ）かを肉眼判定した。 ［曲げ荷重たわみ曲線］曲げ荷重たわみ曲線を図４の
Ａ，Ｂ，Ｃ（補強材直径２０μ以上）、または図５の
Ａ，Ｂ（補強材直径２０μ未満）の類型に従って分類し
判定した。

【００２７】［実施例１］重合度１７００、ケン化度９
９．９モル％のＰＶＡチップを５２．５重量％になるよ
う水分調節し、１軸型スクリュ−押出機で溶解、脱機
後、孔径３．５ｍｍφのノズルから押し出し、熱風型乾
燥機を用いて２．５ｍ／ｍｉｎの速度で４００分かけて
乾燥し（乾燥後の水分率０．１％未満）、次いで熱風型
熱延伸炉に導き１３倍の延伸倍率で延伸し、概ね４００
０ｄの繊維を得た。得られた繊維をアルキル変性ＰＶＡ
（株式会社クラレ製 ＭＰ−１０３）を温水に溶解して
５０ｇ／リットルの水溶液としたものを、延伸ロ−ラ−
出口〜乾燥ロ−ラ−間でデイップし、引き続いて表面温
度１３０℃の熱ロ−ラ−で乾燥し、長さ３０ｍｍにカッ
トした。結果を表１に示す。

【００２８】［実施例２］アルキル変性ＰＶＡのかわり
に、弗素変性ＰＶＡ（株式会社クラレ製 ＭＦ−ＰＶＡ
−２５）を用いた以外は実施例１と同様に行った。結果
を表１にしめす。 ［比較例１］樹脂コ−トをしない以外は実施例１と同様
に行った。結果を表１に示す。 ［比較例２］延伸倍率を９．５倍とした以外は実施例１
と同様に行った。結果を表１に示す。 ［比較例３］コンクリ−ト補強用鋼繊維として市販され
ているＩＳファイバ−（イケダ鋼板株式会社製 ＳＰＣ
Ｃ−１）を用いて評価を行った。結果を表１に示す。な
お鋼繊維の横断面は正方形であり、見掛け繊度の欄は断
面辺長（ｍｍ）を記載した。

【００２９】［実施例３］重合度３５００、ケン化度９
８．８モル％のＰＶＡを水に溶解し、これに硼酸を０．
２８重量％／ＰＶＡ及び界面活性剤（松本油脂製薬製
アクチノ−ル）を３重量％／ＰＶＡとなるように添加し
て、ＰＶＡ濃度１２重量％の紡糸原液を用いた。該紡糸
原液を孔径０．０８ｍｍ、１０００ホ−ルのノズルから
７０℃に保たれた凝固液（苛性ソ−ダ１２８ｇ／リット
ル、芒硝３５０ｇ／リットルを含む水溶液）に吐出して
凝固せしめ、４ｍ／ｍｉｎの速度で凝固液から引き出し
た。なお、ノズルからの原液吐出量は最終製品の繊度が
１８００ｄ／１０００ｆとなるように調節した。

【００３０】次いで３０℃、２０ｇ／リットルの硫酸浴
にて中和し、８０℃、８０ｇ／リットルの硫酸浴中で湿
潤延伸（６倍）をした後、３２℃の水で糸篠を洗浄して
硫酸の含有量を０．３〜０．３５重量％に調整した。引
き続いて、水分率０．３重量％未満となるように乾燥
し、全延伸倍率２６倍になるように乾熱延伸を行った。
次いで、２４０℃の炉中を通過させて熱処理した後、ロ
−ラ−タッチ方式でエポキシ系樹脂エマルジョン（吉村
油化学株式会社製 ビスフェノ−ルエポキシ樹脂Ｅ１０
２２）を、繊維への付着率０．６〜０．８重量％となる
ように塗布した。ヤ−ン状でチ−ズ形状に巻き取り、長
さ６ｍｍにカットした。結果を表２に示す。

【００３１】［実施例４］エポキシ系樹脂エマルジョン
のかわりに酸化ポリプロピレン乳化物（松本油脂製薬株
式会社製 ＶＴＯ−３５１）を用いた以外は実施例３と
同様に行った。結果を表２に示す。 ［比較例４］鉱物油系界面活性剤（三浄化成株式会社製
タイヤコ−ドオイル＃２０１０）を塗布した以外は実
施例３と同様に行った。結果を表２に示す。

【００３２】［比較例５］重合度１７００、ケン化度９
９．９モル％のＰＶＡを水に溶解して、１５．５重量％
の紡糸原液を調製し、これを孔径０．０８ｍｍ、４００
０ホ−ルのノズルから４０℃に保たれた凝固液（硫酸ナ
トリウム４３５ｇ／リットル水溶液）に吐出して凝固せ
しめ、次いで８０℃、４００ｇ／リットルの硫酸ナトリ
ウム浴中にて、２．３倍の湿熱延伸を行って乾燥した。
次いで全延伸倍率が８．５倍になるように乾熱延伸して
一旦まきとり、これを水洗して脱芒硝した後、ホルマリ
ン２８ｇ／リットル、硫酸２４０ｇ／リットル、硫酸ナ
トリウム１３０ｇ／リットルのホルマリン浴（７０℃）
中で２５分間処理し、苛性ソ−ダで中和水洗後、実施例
４と同様に酸化ポリプロピレン乳化物で処理し、乾燥し
て繊度８０００ｄ／４０００ｆの繊維を得た。結果を表
２に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】比較例４においては、マトリックスとの接
着性が極めて高い補強材を使用しているため、曲げ強度
は高いものの、曲げ荷重／たわみ曲線の形状はＢタイプ
である。すなわち、硬化物に曲げ荷重が加わわると、あ
る限度領域をこえるとマトリックスにクラックが生じる
が、繊維の体積分率とヤング率が大きくするとクラック
が生じる応力を高める（クラックを生じにくくする）こ
とができる（複合則）。しかしながら、この場合、一旦
クラックが生じてしまうとクラック部でブリッジングし
ている繊維の局所に応力が集中するため、単一繊維内に
応力が分散されないまま繊維が破断してしまい（繊維の
強度は高くても、繊度が小さいため単繊維自体の強力は
高くはない）、その結果、クラックが成長するとともに
繊維の破断が連鎖的に生じることとなる。従って、曲げ
強度は優れているものの、タフネスの点で満足できるも
のは得られない。

【００３６】一方、本発明においては、マトリックスに
対して適度の接着性を有する補強材を用いている。従っ
て、モルタルの曲げ強度が高く、また曲げ荷重／たわみ
曲線の形状はＡタイプであり、さらに引抜試験後のサン
プルには長さ方向に多数のマルチクラックが発生してい
ることから、曲げ強度、曲げタフネスともに優れている
ことがわかる。すなわち、硬化物に曲げ応力が加わった
場合、クラックが発生してもブリッジングしている繊維
内に応力が分散し、ブリッジングファイバ−に切断が生
じる前にクラック巾が広がって、他の多くの繊維もブリ
ッジング効果を発揮して応力が分散されることとなり、
かつ補強材の強度及び摩擦抵抗が高いためクラック発生
後も優れた補強効果が得られる。１本の繊維強力には限
界があるが、変形歪量に分布をもった多数の積分的強力
の向上で、第１クラックの進展が妨げられ、マトリック
スの他の部分にクラックが発生してマルチクラックが生
じることとなる。本発明の硬化物は、このような破壊経
過をたどるために硬化物のタフネスが優れたものとな
る。

【００３７】逆に、補強材とマトリックスとの接着性
（引抜抵抗、摩擦抵抗）が低すぎると（比較例３）、ク
ラックが容易に発生するのみでなく、クラック発生後に
はセメントに十分なブリッジンッグ効果が期待できず、
クラックが容易に進展して低いタフネスしか得られな
い。また、比較例２、５においては、繊維の強度、ヤン
グ率が低いため、第１クラック発生後になされる応力分
散時に単一繊維での伸び変形が大きく、他のクラックが
生じる前にクラック巾が拡大し、繊維強度が低いために
ブリッジング効果が得られず破断してしまう。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、曲げ強度が高いのみで
なくタフネスの高い水硬性硬化体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】引抜抵抗及び摩擦抵抗を測定するために、補強
材をマトリックスに差し込んだ状態を示した模式図。

【図２】引抜抵抗及び摩擦抵抗の測定に使用する装置を
示した模式図。

【図３】引抜抵抗試験及び摩擦抵抗試験により得られる
変位荷重曲線の１例を示した図。

【図４】曲げ荷重たわみ曲線（補強材直径２０μ以上の
場合）の例を示した図。

【図５】曲げ荷重たわみ曲線（補強材直径２０μ未満の
場合）の例を示した図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生峰 寿昭 岡山市海岸通１丁目２番１号 株式会社ク ラレ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引張強度７０ｋｇ／ｍｍ² 以上、引抜抵
   抗１０〜８０ｋｇ／ｃｍ² 、摩擦抵抗１０ｋｇ／ｃｍ²
   以上の繊維状物からなる水硬性物質用補強材。
2. 【請求項２】 引張強度７０ｋｇ／ｍｍ² 以上、引抜抵
   抗１０〜８０ｋｇ／ｃｍ² 、摩擦抵抗１０ｋｇ／ｃｍ²
   以上の繊維状物により補強された水硬性硬化物。