JP3878806B2 - コンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維、及びポリオレフィン系繊維混入コンクリート - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート建物の火災時におけるコンクリート表面加熱による爆裂を防止するためにコンクリートに混入するポリオレフィン系繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート建物は火災時にその表面に亀裂が起こり、うろこ状に爆裂をおこして剥離する現象がある。これはコンクリート内部の水分が火災の熱により水蒸気となって急激に膨張するためと見られている。この現象は特にコンクリート成型時に水と反応するセメント、シリカ等の結合材の配合料を多くして圧縮強度を高めた高強度コンクリートに著しいことが知られている。このようなコンクリートの爆裂を防止するため従来、コンクリートにあらかじめ熱溶融性の合成繊維を混入しておき、火災時に発生する高温により合成繊維を溶融させ、その後にできた空隙から内部にに発生する水蒸気を放出し、内部圧力の増大を回避して爆裂を防止する方法が以下のように知られている。
特開平６−３２１６０６号公報には、ポリプロピレン繊維やポリエステル繊維を空気連行剤と併せて混入する方法が記載されている。
特開平８−１８９０８０号公報には、プレキャストコンクリート製の打ち込み枠にポリプロピレン繊維を混入する方法が記載されている。
特開平１１−２５６８１８号公報には、型枠内面に合成繊維を接着剤で張り付けておきコンクリート打設時に剥離する合成繊維をコンクリートと混合させる方法が記載されている。
特開平１１−３０３２４５号公報には、コンクリート強度差を考慮してあらかじめ爆裂の深さを想定し、混入すべき繊維の種類、寸法、量を設定する方法が記載されている。
特開２０００−１４３３２２号公報には、５００℃加熱時の重量残存率が３０％以下のポリプロピレン繊維やビニロンを混入する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように高強度コンクリートの火災時爆裂を防ぐための試みはなされているが、混入する合成繊維を形成しているポリマーの熱挙動に着目した例はない。従来技術にあるポリプロピレン繊維等の混入は効果は認められるがより適した繊維の追求はなされていない。
このような従来技術にたいして本発明者等は合成繊維が過熱され融解するときに必要な熱エネルギーと合成繊維を構成するポリマーの分解終了温度に着目し、これらの数値がある所定数値以下の値をもつポリオレフィン系繊維が高強度コンクリートの爆裂防止により効果的であること、さらに溶融したときの流動性を適切なものにすることを見出した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は融解エネルギーが１５０ｍＪ／ｍｇ以下、分解終了温度が４６０℃以下であることを特徴とするコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維である。
【０００５】
さらに上記ポリオレフィン系繊維は溶融流動性が高いものが好ましい。その指標であるメルトフローレート（メルトインデックス）（荷重２１６９ｇ、１０分）が１２（ｇ／１０分）以上である。
【０００６】
また本発明は、上記のコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維をコンクリートに対して０．０５〜１．０Ｖｏｌ％混入したポリオレフィン系繊維混入コンクリートである。
【０００７】
【発明の実施の態様】
本発明に使用できるポリオレフィン系繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびエチレン−アクリル酸メチル共重合体等のポリオレフィン系の重合体、またはこれらの共重合体の１種または２種以上を溶融紡糸して得られる短繊維である。繊維形態は上記重合体または共重合体の単一繊維であるが、もちろんこれらを繊維の断面において並列型、芯鞘型、分割型等に配列した形状の複合繊維であってもよい。繊維断面の形状は通常は円形であるが、円形以外の異形、中空形状等であっても目的を達し得る。
【０００８】
上記融解エネルギーの測定方法は、示差走査熱分析装置ＤＳＣ６２００（商品名、セイコーインスツルメンツ株式会社製）を使用して、試料５ｇ、昇温速度１０℃／分の条件下で測定する。本発明のポリオレフィン系繊維のもつ融解エネルギーは１５０ｍＪ／ｍｇ以下、好ましくは１３０ｍＪ／ｍｇ以下である。融解エネルギーが１５０ｍＪ／ｍｇを超えると繊維を溶かしてコンクリート内に空洞を作るのに大きなエネルギーを要することとなり、コンクリートの火災時に水蒸気の発生より先にコンクリート内に空洞をつくりにくくなる。
【０００９】
分解終了温度は熱重量分析装置ＴＧ／ＤＴＡ２００（商品名、セイコー電子工業株式会社製）にて、試料１０ｍｇ、昇温速度２０℃／分、の条件により求めた。分解終了温度は４６０℃以下、好ましくは４００℃以下である。
【００１０】
ポリオレフィン系繊維のメルトフローレート（メルトインデックス）（荷重２１６９ｇ、１０分）はＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて測定する。１２（ｇ／１０分）以上であれば溶融時によく流動してセメントマトリックスの空隙に入り易く、繊維部分の空洞ができ易い。メルトフローレートは好ましくは１５（ｇ／１０分）、更に好ましくは２０（ｇ／１０分）である。
【００１１】
上記のように構成された本発明のセメントマトリックスは火災時にわずかなエネルギーによって繊維部分を空洞化し、この部分にコンクリート内部の水分が過熱され発生する水蒸気を逃がし爆裂を防止できるのである。
【００１２】
【実施例】
［実施例］ ＭＦＲ１８（ｇ／分）（２３０℃）のポリプロピレン樹脂ＰＬ８０２Ｃ（商品名、モンテル・エスケーディー・サンライズ株式会社製）を用いて２７０℃にて溶融紡糸し、１３０℃で４倍に延伸し、繊維処理剤付与後、切断して繊度１６．７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのポリプロピレン短繊維を得た。このポリプロピレン繊維の融解エネルギーは１２５ｍＪ／ｍｇ、分解終了温度は３９９℃であった。 上記ポリプロピレン繊維をセメントと骨材を重量比で４：１の割合で配合したコンクリート（水の量を除く）に対し１ｖｏｌ％添加し、中心部に鉄筋を入れて４０ｃｍφ≡８０ｃｍのコンクリートブロックを作製した。このコンクリートブロックをＪＩＳ−Ａ−１３０４に準じて加熱し、１１００℃で５時間燃焼した。結果はコンクリートブロックの表面は爆裂のないきれいな表面のままであった。
【００１３】
［比較例］ 繊維を無添加の外は実施例と同様にしてコンクリートブロックを作成し、同様の燃焼テストを行った。結果は爆裂によりコンクリートブロックの表面部分が剥離し中心部の鉄筋が露出していた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のポリオレフィン系繊維は、融解エネルギーが小さく、溶融時の流動性が高いので燃焼時には容易に溶融してセメントマトリックスの空隙に入り込み繊維の空隙により爆裂を防止できるものである。また分解終了温度の低いポリマーを使用することによりセメントマトリックスの空隙に入り込んだポリマーを容易に分解し、本来のセメントマトリックス空隙をも爆裂に対して有効に活用できるものである。またポリオレフィン樹脂は燃焼時に有毒ガスの発生がなく、この災害からも安全である。
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート建物の火災時におけるコンクリート表面加熱による爆裂を防止するためにコンクリートに混入するポリオレフィン系繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート建物は火災時にその表面に亀裂が起こり、うろこ状に爆裂をおこして剥離する現象がある。これはコンクリート内部の水分が火災の熱により水蒸気となって急激に膨張するためと見られている。この現象は特にコンクリート成型時に水と反応するセメント、シリカ等の結合材の配合料を多くして圧縮強度を高めた高強度コンクリートに著しいことが知られている。このようなコンクリートの爆裂を防止するため従来、コンクリートにあらかじめ熱溶融性の合成繊維を混入しておき、火災時に発生する高温により合成繊維を溶融させ、その後にできた空隙から内部にに発生する水蒸気を放出し、内部圧力の増大を回避して爆裂を防止する方法が以下のように知られている。
特開平６−３２１６０６号公報には、ポリプロピレン繊維やポリエステル繊維を空気連行剤と併せて混入する方法が記載されている。
特開平８−１８９０８０号公報には、プレキャストコンクリート製の打ち込み枠にポリプロピレン繊維を混入する方法が記載されている。
特開平１１−２５６８１８号公報には、型枠内面に合成繊維を接着剤で張り付けておきコンクリート打設時に剥離する合成繊維をコンクリートと混合させる方法が記載されている。
特開平１１−３０３２４５号公報には、コンクリート強度差を考慮してあらかじめ爆裂の深さを想定し、混入すべき繊維の種類、寸法、量を設定する方法が記載されている。
特開２０００−１４３３２２号公報には、５００℃加熱時の重量残存率が３０％以下のポリプロピレン繊維やビニロンを混入する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように高強度コンクリートの火災時爆裂を防ぐための試みはなされているが、混入する合成繊維を形成しているポリマーの熱挙動に着目した例はない。従来技術にあるポリプロピレン繊維等の混入は効果は認められるがより適した繊維の追求はなされていない。
このような従来技術にたいして本発明者等は合成繊維が過熱され融解するときに必要な熱エネルギーと合成繊維を構成するポリマーの分解終了温度に着目し、これらの数値がある所定数値以下の値をもつポリオレフィン系繊維が高強度コンクリートの爆裂防止により効果的であること、さらに溶融したときの流動性を適切なものにすることを見出した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は融解エネルギーが１５０ｍＪ／ｍｇ以下、分解終了温度が４６０℃以下であることを特徴とするコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維である。
【０００５】
さらに上記ポリオレフィン系繊維は溶融流動性が高いものが好ましい。その指標であるメルトフローレート（メルトインデックス）（荷重２１６９ｇ、１０分）が１２（ｇ／１０分）以上である。
【０００６】
また本発明は、上記のコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維をコンクリートに対して０．０５〜１．０Ｖｏｌ％混入したポリオレフィン系繊維混入コンクリートである。
【０００７】
【発明の実施の態様】
本発明に使用できるポリオレフィン系繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびエチレン−アクリル酸メチル共重合体等のポリオレフィン系の重合体、またはこれらの共重合体の１種または２種以上を溶融紡糸して得られる短繊維である。繊維形態は上記重合体または共重合体の単一繊維であるが、もちろんこれらを繊維の断面において並列型、芯鞘型、分割型等に配列した形状の複合繊維であってもよい。繊維断面の形状は通常は円形であるが、円形以外の異形、中空形状等であっても目的を達し得る。
【０００８】
上記融解エネルギーの測定方法は、示差走査熱分析装置ＤＳＣ６２００（商品名、セイコーインスツルメンツ株式会社製）を使用して、試料５ｇ、昇温速度１０℃／分の条件下で測定する。本発明のポリオレフィン系繊維のもつ融解エネルギーは１５０ｍＪ／ｍｇ以下、好ましくは１３０ｍＪ／ｍｇ以下である。融解エネルギーが１５０ｍＪ／ｍｇを超えると繊維を溶かしてコンクリート内に空洞を作るのに大きなエネルギーを要することとなり、コンクリートの火災時に水蒸気の発生より先にコンクリート内に空洞をつくりにくくなる。
【０００９】
分解終了温度は熱重量分析装置ＴＧ／ＤＴＡ２００（商品名、セイコー電子工業株式会社製）にて、試料１０ｍｇ、昇温速度２０℃／分、の条件により求めた。分解終了温度は４６０℃以下、好ましくは４００℃以下である。
【００１０】
ポリオレフィン系繊維のメルトフローレート（メルトインデックス）（荷重２１６９ｇ、１０分）はＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて測定する。１２（ｇ／１０分）以上であれば溶融時によく流動してセメントマトリックスの空隙に入り易く、繊維部分の空洞ができ易い。メルトフローレートは好ましくは１５（ｇ／１０分）、更に好ましくは２０（ｇ／１０分）である。
【００１１】
上記のように構成された本発明のセメントマトリックスは火災時にわずかなエネルギーによって繊維部分を空洞化し、この部分にコンクリート内部の水分が過熱され発生する水蒸気を逃がし爆裂を防止できるのである。
【００１２】
【実施例】
［実施例］ ＭＦＲ１８（ｇ／分）（２３０℃）のポリプロピレン樹脂ＰＬ８０２Ｃ（商品名、モンテル・エスケーディー・サンライズ株式会社製）を用いて２７０℃にて溶融紡糸し、１３０℃で４倍に延伸し、繊維処理剤付与後、切断して繊度１６．７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのポリプロピレン短繊維を得た。このポリプロピレン繊維の融解エネルギーは１２５ｍＪ／ｍｇ、分解終了温度は３９９℃であった。 上記ポリプロピレン繊維をセメントと骨材を重量比で４：１の割合で配合したコンクリート（水の量を除く）に対し１ｖｏｌ％添加し、中心部に鉄筋を入れて４０ｃｍφ≡８０ｃｍのコンクリートブロックを作製した。このコンクリートブロックをＪＩＳ−Ａ−１３０４に準じて加熱し、１１００℃で５時間燃焼した。結果はコンクリートブロックの表面は爆裂のないきれいな表面のままであった。
【００１３】
［比較例］ 繊維を無添加の外は実施例と同様にしてコンクリートブロックを作成し、同様の燃焼テストを行った。結果は爆裂によりコンクリートブロックの表面部分が剥離し中心部の鉄筋が露出していた。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のポリオレフィン系繊維は、融解エネルギーが小さく、溶融時の流動性が高いので燃焼時には容易に溶融してセメントマトリックスの空隙に入り込み繊維の空隙により爆裂を防止できるものである。また分解終了温度の低いポリマーを使用することによりセメントマトリックスの空隙に入り込んだポリマーを容易に分解し、本来のセメントマトリックス空隙をも爆裂に対して有効に活用できるものである。またポリオレフィン樹脂は燃焼時に有毒ガスの発生がなく、この災害からも安全である。
Claims (3)
- ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて測定されるメルトフローレート（メルトインデックス）（荷重２１６９ｇ、１０分）が１２（ｇ／１０分）以上であるポリオレフィン系繊維であり、融解エネルギーが１５０ｍＪ／ｍｇ以下、分解終了温度が４６０℃以下であることを特徴とするコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維。
- ポリオレフィン系繊維がポリプロピレン繊維であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維。
- 請求項１又は２記載のコンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維をコンクリートに対して０．０５〜１．０Ｖｏｌ％混入したポリオレフィン系繊維混入コンクリート。
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| JP2000355252A JP3878806B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | コンクリート爆裂防止用ポリオレフィン系繊維、及びポリオレフィン系繊維混入コンクリート |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002160950A JP2002160950A (ja) | 2002-06-04 |
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| JP3878806B2 true JP3878806B2 (ja) | 2007-02-07 |
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2000
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