JP3139348B2 - Manufacturing method of fiber reinforced mortar / concrete - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、繊維補強モルタル・
コンクリートの製造方法に関し、特に、セメントマトリ
ックスと補強繊維との接着性を改善する技術に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for producing concrete, and more particularly to a technique for improving the adhesion between a cement matrix and a reinforcing fiber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】水硬性材料であるモルタルやコンクリー
トの曲げ強度，引張り強度，あるいは、靱性を向上させ
る目的で、長繊維ないしは短繊維をこの種の水硬性材料
中に混入，埋設する繊維補強技術が開発されている。こ
のような目的に使用される炭素繊維やアラミド繊維は、
靱性，強度の補強度合いが非常に顕著で、発錆の問題も
ないことから、この種の水硬性材料の補強繊維として、
特に注目されている。2. Description of the Related Art Fiber reinforcement technology for mixing and embedding long fibers or short fibers in a hydraulic material of this kind in order to improve the bending strength, tensile strength or toughness of hydraulic material such as mortar and concrete. Is being developed. Carbon fiber and aramid fiber used for such purpose,
Since the degree of reinforcement of toughness and strength is very remarkable and there is no problem of rust, as a reinforcing fiber of this kind of hydraulic material,
Particular attention has been paid.
【０００３】しかしながら、このような補強繊維を使用
する繊維補強モルタルないしはコンクリートの製造方法
には、以下に説明する技術的課題が存在していた。[0003] However, the following technical problems exist in the method for producing fiber-reinforced mortar or concrete using such reinforcing fibers.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した炭
素繊維やアラミド繊維は、一般的に、水硬性材料に含ま
れているセメントマトリックスとの親和性に乏しく、単
に、この種の繊維をモルタルやコンクリート中に混入，
埋設しただけでは、繊維とセメントマトリックスとの接
着が不十分になり、繊維の補強効果が十分に得られない
という問題があった。That is, the above-mentioned carbon fibers and aramid fibers generally have a poor affinity for a cement matrix contained in a hydraulic material. Mixed in concrete,
The burying alone has a problem that the adhesion between the fiber and the cement matrix is insufficient, and the effect of reinforcing the fiber cannot be sufficiently obtained.
【０００５】このように問題を解決する手段として、繊
維とセメントマトリックスとの間に、双方に対して親和
性を有するエポキシ樹脂を介在させることが考えられ、
エポキシ樹脂をこのような状態で介在させるためには、
通常、繊維の外表面にエポキシ樹脂をコーティングする
ことになる。しかし、繊維の表面にエポキシ樹脂をコー
ティングしたとしても、水和反応によるセメントマトリ
ックスの硬化速度と、架橋反応などによるエポキシ樹脂
の硬化速度とが異なるため、両者の硬化反応をバランス
良く行なわせることが非常に困難な状況になる。[0005] As a means for solving such a problem, it is conceivable that an epoxy resin having affinity for both is interposed between the fiber and the cement matrix.
To interpose the epoxy resin in such a state,
Usually, the outer surface of the fiber will be coated with an epoxy resin. However, even if the surface of the fiber is coated with epoxy resin, the curing speed of the cement matrix due to the hydration reaction and the curing speed of the epoxy resin due to the cross-linking reaction are different. It will be a very difficult situation.
【０００６】つまり、一般的には、セメントマトリック
スの水和反応の方が、エポキシ樹脂の硬化反応よりも非
常に遅いので、エポキシ樹脂の硬化反応がセメントより
も先に開始され、その後にセメントの硬化が進行するこ
とになり、エポキシ樹脂の親和性を充分に活用すること
ができない。本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、補強繊維
とセメントマトリックスとの間に介在するエポキシ樹脂
の親和性を充分に発揮させることができる繊維補強モル
タル・モンクリートの製造方法を提供することにある。That is, in general, the hydration reaction of the cement matrix is much slower than the curing reaction of the epoxy resin. Therefore, the curing reaction of the epoxy resin is started before the cement, and then the cement is cured. The curing proceeds, and the affinity of the epoxy resin cannot be fully utilized. The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to sufficiently exhibit the affinity of an epoxy resin interposed between a reinforcing fiber and a cement matrix. An object of the present invention is to provide a method for producing a fiber-reinforced mortar moncrete.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、モルタルないしはコンクリート中に補強
繊維を混入または埋設する繊維補強モルタル・コンクリ
ートの製造方法において、前記補強繊維の外表面に、潜
在硬化型のエポキシ樹脂をコーティングしておき、前記
モルタルないしはコンクリートの硬化開始後の任意の時
期に、前記エポキシ樹脂の潜在硬化性を顕在化させるよ
うにした。前記潜在硬化型のエポキシ樹脂は、エポキシ
樹脂主剤と、カプセル膜で被覆された硬化剤とから構成
され、前記ポリマーの潜在硬化性の顕在化を、加熱，圧
力，光照射のいずれか１つで行なうことができる。上記
構成の繊維補強モルタル・コンクリートの製造方法によ
れば、潜在硬化型のエポキシ樹脂の硬化開始時期を制御
するので、モルタルないしはコンクリートのセメントマ
トリックスと補強繊維との双方にエポキシ樹脂の親和性
を有効に発揮させることができる。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing fiber-reinforced mortar / concrete in which reinforcing fibers are mixed or buried in mortar or concrete. A latent curing type epoxy resin is coated, and the latent curing property of the epoxy resin is made to appear at an arbitrary time after the start of curing of the mortar or concrete. The latent curing type epoxy resin is composed of an epoxy resin base material and a curing agent coated with a capsule film, and the latent curing property of the polymer is revealed by any one of heating, pressure, and light irradiation. Can do it. According to the method of manufacturing the fiber-reinforced mortar / concrete having the above-described configuration, since the curing start time of the latent curing type epoxy resin is controlled, the affinity of the epoxy resin for both the cement matrix of the mortar or concrete and the reinforcing fibers is effectively used. Can be demonstrated.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発
明にかかる繊維補強モルタル・コンクリートの製造方法
の第１実施例を示している。同図に示す製造方法は、短
繊維を補強繊維１０として用い、これをモルタル中に混
入する場合を示している。短繊維状の補強繊維１０は、
まず、潜在硬化型のエポキシ樹脂１２が収容されている
攪拌槽１４内に投入されて、その表面にエポキシ樹脂１
２のコーティングが行われる。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a method for producing fiber-reinforced mortar / concrete according to the present invention. The manufacturing method shown in the figure shows a case where short fibers are used as the reinforcing fibers 10 and mixed with the mortar. The short fiber reinforcing fibers 10 are
First, an epoxy resin 1 is charged into a stirring tank 14 in which a latent curing type epoxy resin 12 is stored, and an epoxy resin 1
2 are applied.
【０００９】補強繊維１０は、例えば、炭素繊維やアラ
ミド繊維などの繊維材料を所定のアスペクト比になるよ
うに切断したものである。また、潜在硬化型のエポキシ
樹脂１２は、液状の樹脂主剤と、微細なマイクロカプセ
ル膜で被覆された硬化剤とを、それぞれ所定量ずつ計量
して、混合した液状のものである。硬化剤の外周を被覆
するカプセル膜は、所定の温度が加えられると溶融し
て、内部の硬化剤が外部に放出され、このような状態に
なると潜在硬化型エポキシ樹脂１２の硬化性が顕在化さ
れるものであって、この溶融温度は、例えば、６０℃以
上に設定されている。なお、このカプセル膜の溶融温度
は、その膜厚を異ならせることでコントロールすること
ができる。The reinforcing fiber 10 is obtained by cutting a fiber material such as carbon fiber or aramid fiber so as to have a predetermined aspect ratio. The latent-curing epoxy resin 12 is a liquid resin obtained by measuring and mixing a predetermined amount of a liquid resin base material and a curing agent covered with a fine microcapsule film. When a predetermined temperature is applied, the capsule film that coats the outer periphery of the curing agent melts, and the inside curing agent is released to the outside. In such a state, the curability of the latent curing type epoxy resin 12 becomes apparent. The melting temperature is set, for example, to 60 ° C. or higher. The melting temperature of the capsule film can be controlled by changing the film thickness.
【００１０】つまり、カプセル膜を採用した潜在硬化型
エポキシ樹脂１２の硬化性の顕在化は、膜厚みを一定に
した場合に、温度により制御できるとともに、温度を一
定にした場合に、膜厚みを変えることにより制御でき
る。このような構成の潜在硬化型のエポキシ樹脂１２と
しては、例えば、旭化成株式会社製、商品名：ノバキュ
ア ＨＸ−３７２２、主剤：ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂、硬化材：イミダゾール変性品、カプセル膜の厚
み２μ，溶融温度６０〜７０℃が挙げられる。That is, the hardening of the latent hardening type epoxy resin 12 employing the capsule film can be controlled by the temperature when the film thickness is fixed, and the film thickness can be controlled when the temperature is fixed. It can be controlled by changing. As the latent curing type epoxy resin 12 having such a configuration, for example, Asahi Kasei Corporation, trade name: Novacure HX-3722, main agent: bisphenol A type epoxy resin, curing agent: imidazole modified product, capsule film thickness 2 μm And a melting temperature of 60 to 70 ° C.
【００１１】潜在硬化型のエポキシ樹脂１２は、液状の
エポキシ樹脂主剤と、マイクロカプセル膜で被覆された
硬化剤とから構成されているので、これらを混合しても
主剤と硬化剤とが直接接触しないので、エポキシ樹脂主
剤の硬化は開始されない。このため、エポキシ樹脂主剤
の粘度が上昇しないので、混合攪拌が容易かつ、十分に
行なえ、硬化剤を主剤中に均一に分散させることができ
るとともに、カプセル膜で被覆された硬化剤の計量も簡
単にかつ確実に行なえる。The latent curing type epoxy resin 12 is composed of a liquid epoxy resin base material and a hardening agent coated with a microcapsule film, so that even when these are mixed, the main agent and the hardening agent come into direct contact. Therefore, curing of the epoxy resin base is not started. Because the viscosity of the epoxy resin base does not increase, mixing and stirring can be performed easily and sufficiently, the curing agent can be uniformly dispersed in the base, and the curing agent covered with the capsule film can be easily measured. And reliably.
【００１２】また、主剤と硬化剤とを混合しても、主剤
の硬化が開始されないので、予め大量に混合して一液化
した状態で長期間貯蔵することもできる。そして、攪拌
槽１４内でコーティングが行われた補強繊維１０は、攪
拌槽１４から取り出して、別の攪拌槽１６内に投入さ
れ、次いで、モルタルの原材料であるセメントＣと細骨
材Ｓおよび水が攪拌槽１６内に投入され、これらが攪拌
槽１６内で混合攪拌され、これにより繊維補強モルタル
１８が作製される。Further, even if the main agent and the curing agent are mixed, curing of the main agent does not start, so that it is possible to mix a large amount in advance and store it in a liquid state for a long time. Then, the reinforcing fiber 10 coated in the stirring tank 14 is taken out of the stirring tank 14 and put into another stirring tank 16, and then cement C and fine aggregate S, which are mortar raw materials, and water Are put into the stirring tank 16, and these are mixed and stirred in the stirring tank 16, whereby the fiber-reinforced mortar 18 is produced.
【００１３】このようにして作製された繊維補強モルタ
ル１８は、その後型枠２０内に打設され、そのままの状
態で静置して前養生される。そして、モルタルの硬化が
開始された適当な時期に、繊維補強モルタル１８の上方
からヒータ２２により熱を加えることにより、加熱養生
が行われる。ヒータ２２の加熱により繊維補強モルタル
１８の温度が６０℃以上になると、潜在硬化型のエポキ
シ樹脂１２の硬化剤のマイクロカプセル膜が溶融され、
エポキシ樹脂主剤と硬化剤とが接触する。これによりエ
ポキシ樹脂主剤の硬化が開始される。The fiber reinforced mortar 18 thus manufactured is then poured into a mold 20 and left as it is for pre-curing. Then, at an appropriate time when the curing of the mortar is started, heat is applied by heating from above the fiber reinforced mortar 18 by the heater 22 to perform the heat curing. When the temperature of the fiber reinforced mortar 18 becomes 60 ° C. or more by heating of the heater 22, the microcapsule film of the curing agent of the latent curing type epoxy resin 12 is melted,
The epoxy resin base material and the curing agent come into contact. This starts the curing of the epoxy resin base material.
【００１４】この場合、エポキシ樹脂主剤に付加重合型
のものを用いると、加熱に伴って温度が上昇すると、連
鎖反応が開始されるので、一層好ましい状態になる。そ
して、エポキシ樹脂１２の硬化が終了した適当な時期に
型枠２０を脱型すると、所定形状の繊維補強モルタル製
品が得られる。さて、以上のようにして補強繊維１０に
潜在硬化型のエポキシ樹脂１２をコーティングし、エポ
キシ樹脂１２の硬化開始時期を制御すると、モルタルの
セメントマトリックスと補強繊維１０の双方にエポキシ
樹脂１２の親和性を有効に発揮させることができ、補強
繊維１０によるモルタルの性状改質効果を十分に発揮さ
せることができる。In this case, if an addition polymerization type epoxy resin is used as the main component of the epoxy resin, a chain reaction is started when the temperature rises with heating, so that a more preferable state is obtained. Then, when the mold 20 is removed from the mold at an appropriate time when the curing of the epoxy resin 12 is completed, a fiber-reinforced mortar product having a predetermined shape is obtained. Now, when the reinforcing fiber 10 is coated with the epoxy resin 12 of the latent curing type as described above and the curing start time of the epoxy resin 12 is controlled, the affinity of the epoxy resin 12 for both the cement matrix of the mortar and the reinforcing fiber 10 is obtained. Can be effectively exhibited, and the property modification effect of the mortar by the reinforcing fibers 10 can be sufficiently exhibited.
【００１５】図２は、本発明にかかる製造方法の第２実
施例を示している。同図に示す実施例では、コンクリー
ト中に格子状に組み立てられた補強繊維１０ａを埋設す
る場合を示している。補強繊維１０ａは、炭素繊維やア
ラミド繊維などの長繊維を引き揃えて結着したストラン
ドが用いられ、これを格子状に組立たものであって、そ
の表面には、予め潜在硬化型のエポキシ樹脂１２がコー
ティングしてある。FIG. 2 shows a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention. In the embodiment shown in the figure, a case is shown in which reinforcing fibers 10a assembled in a lattice shape are buried in concrete. As the reinforcing fiber 10a, a strand in which long fibers such as carbon fibers and aramid fibers are aligned and bound is used, and this is assembled in a lattice shape, and a latent curing epoxy resin is previously formed on the surface thereof. 12 are coated.
【００１６】繊維補強コンクリートを製造する際には、
まず、補強繊維１０ａが型枠３０内に設置される。この
とき、補強繊維１０ａは、製造される繊維補強コンクリ
ートの厚み方向の中心に位置するように、適当な部材、
例えば、ワイヤなどで吊り下げるようにして型枠３０内
に収納される。補強繊維１０ａが型枠３０内に設置され
ると、予め混練されているコンクリート３２が型枠３０
内に打設される。そして、この状態で静置して前養生が
行われ、コンクリート３２の硬化が開始された適当な時
期に、コクリート３２の上面側にヒータ２２を設置し
て、コンクリート３２の加熱養生が行われる。When producing fiber-reinforced concrete,
First, the reinforcing fibers 10a are installed in the mold 30. At this time, the reinforcing fiber 10a is appropriately positioned so that the reinforcing fiber 10a is located at the center in the thickness direction of the fiber reinforced concrete to be manufactured.
For example, it is housed in the mold 30 so as to be hung by a wire or the like. When the reinforcing fibers 10a are installed in the formwork 30, the concrete 32 kneaded in advance is
It is cast in. Then, the pre-curing is performed by allowing the concrete 32 to stand still in this state, and at an appropriate time when the hardening of the concrete 32 is started, the heater 22 is installed on the upper surface side of the cocrete 32 to perform the heating curing of the concrete 32.
【００１７】ヒータ２２の加熱により、コンクリート３
２の温度が６０℃以上になると、補強繊維１０ａの表面
にコーティングされている潜在硬化型のエポキシ樹脂１
２の硬化が開始される。なお、この場合、補強繊維１０
ａに炭素繊維を用いる場合には、図２（Ｄ）に示すよう
に、炭素繊維製の補強繊維１０ａに直流ないしは交流電
流を供給して、補強繊維１０ａ自体を発熱させることに
より、エポキシ樹脂１２の潜在硬化性を顕在化させるこ
ともできる。The heating of the heater 22 causes the concrete 3
When the temperature of 2 becomes 60 ° C. or more, the latent curing type epoxy resin 1 coated on the surface of the reinforcing fiber 10a 1
Curing of No. 2 is started. In this case, the reinforcing fibers 10
When a carbon fiber is used for a, as shown in FIG. 2 (D), a DC or AC current is supplied to the reinforcing fiber 10a made of carbon fiber to cause the reinforcing fiber 10a itself to generate heat, so that the epoxy resin 12a is heated. Can also be made to have a latent curing property.
【００１８】そして、エポキシ樹脂１２の硬化が終了し
た適当な時期に型枠３０を脱型すると、コンクリート３
２中に格子状の補強繊維１０ａを埋設した繊維補強コン
クリートが得られる。このように構成した繊維補強コン
クリートの製造方法においても、補強繊維１０ａの外表
面にコーティングしたエポキシ樹脂１２の硬化開始時期
を制御するので、上記第１実施例と同様な作用効果が得
られる。When the mold 30 is removed at an appropriate time after the curing of the epoxy resin 12, the concrete 3
The fiber reinforced concrete in which the lattice-shaped reinforcing fibers 10a are buried in 2 is obtained. In the manufacturing method of the fiber reinforced concrete configured as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained because the curing start time of the epoxy resin 12 coated on the outer surface of the reinforcing fiber 10a is controlled.
【００１９】なお、上記実施例では、潜在硬化型のエポ
キシ樹脂１２の硬化を開始させる手段として、ヒータ２
２を例示したが、本発明の実施は、これに限定されるこ
とはなく、例えば、赤外線や遠赤外線を照射したり、あ
るいは、コンクリートやモルタルに圧力を加えることで
硬化を開始させてもよい。また、上記実施例では、繊維
補強モルタルないしはコンクリートを脱型する前に、ヒ
ータ２２によりエポキシ樹脂の硬化を開始させたが、こ
れらを脱型した後に、硬化させることもできる。In the above embodiment, the heater 2 is used as a means for starting the curing of the latent curing type epoxy resin 12.
2, the practice of the present invention is not limited to this. For example, irradiation with infrared rays or far infrared rays, or curing may be started by applying pressure to concrete or mortar. . Further, in the above embodiment, the curing of the epoxy resin is started by the heater 22 before the fiber-reinforced mortar or concrete is removed from the mold, but the epoxy resin may be cured after the removal.
【００２０】さらに、上記実施例では、エポキシ樹脂に
潜在硬化性を付与する手段として、硬化剤をマイクロカ
プセル膜で包囲するものを示したが、本発明の実施は、
これに限定されることはなく、例えば、エポキシ樹脂の
硬化反応を遅延させる遅延剤を混入し、遅延剤によりエ
ポキシ樹脂の硬化反応を制御してもよい。Further, in the above-described embodiment, as a means for imparting latent curability to the epoxy resin, the curing agent is surrounded by a microcapsule film.
The present invention is not limited to this, and for example, a retarder for delaying the curing reaction of the epoxy resin may be mixed, and the curing reaction of the epoxy resin may be controlled by the retarder.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる繊維補強モルタル・コンクリートの製造
方法によれば、潜在硬化型のエポキシ樹脂の硬化開始時
期をコントロールすることにより、セメントマトリック
スと補強繊維との間の接着性が高まり、高品質な繊維補
強モルタルないしはコンクリートが得られる。As described above in detail in the embodiments,
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the fiber reinforced mortar / concrete according to the present invention, by controlling the curing start time of the latent curing type epoxy resin, the adhesiveness between the cement matrix and the reinforcing fiber is increased, and high quality fiber A reinforced mortar or concrete is obtained.
【図１】本発明にかかる繊維補強モルタル・コンクリー
トの製造方法の一例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing one example of a method for producing fiber-reinforced mortar / concrete according to the present invention.
【図２】本発明にかかる繊維補強モルタル・コンクリー
トの製造方法の他の例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing another example of the method for producing fiber-reinforced mortar / concrete according to the present invention.
１０，１０ａ 補強繊維 １２ 潜在硬化型エポキシ樹脂 １４ 攪拌槽 ２０，３０ 型枠 ２２ ヒータ ３２ コンクリート 10, 10a Reinforcing fiber 12 Latent curing type epoxy resin 14 Stirring tank 20, 30 Formwork 22 Heater 32 Concrete
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 一房 東京都清瀬市下清戸４−640 株式会社 大林組技術研究所内 (72)発明者 川原 正雄 埼玉県川越市南台１丁目10番地４ 株式 会社ショックベトン・ジャパン内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B28B 23/00 - 23/22 C04B 14/00 - 28/36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ichifusa Mitani 4-640 Shimoseito, Kiyose-shi, Tokyo Inside Obayashi Corporation Technical Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Masao Kawahara 1-10-4 Minamidai, Kawagoe-shi, Saitama Shock Beton Co., Ltd.・ In Japan (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B28B 23/00-23/22 C04B 14/00-28/36
Claims (2)
繊維を混入または埋設する繊維補強モルタル・コンクリ
ートの製造方法において、 前記補強繊維の外表面に、潜在硬化型のエポキシ樹脂を
コーティングしておき、前記モルタルないしはコンクリ
ートの硬化開始後の任意の時期に、前記エポキシ樹脂の
潜在硬化性を顕在化させることを特徴とする繊維補強モ
ルタル・コンクリートの製造方法。1. A method for producing fiber-reinforced mortar / concrete in which reinforcing fibers are mixed or buried in mortar or concrete, wherein a latent curing type epoxy resin is coated on an outer surface of the reinforcing fibers, and A method for producing fiber-reinforced mortar / concrete, wherein the latent curability of the epoxy resin is made apparent at any time after the start of hardening of the concrete.
キシ樹脂主剤と、カプセル膜で被覆された硬化剤とから
構成され、前記ポリマーの潜在硬化性の顕在化が、加
熱，圧力，光照射のいずれか１つで行なわれることを特
徴とする請求項１記載の繊維補強モルタル・コンクリー
トの製造方法。2. The latent curing type epoxy resin is composed of an epoxy resin base material and a curing agent coated with a capsule film. The manifestation of the latent curing property of the polymer is determined by heating, pressure and light irradiation. The method for producing fiber-reinforced mortar / concrete according to claim 1, wherein the method is carried out by any one of the methods.
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