含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物、以及碳纤维强化混凝土或灰浆结构物及其制造方法与流程

本公开涉及含有纺锤形的碳纤维集合体的混凝土或灰浆组合物、及强化了的混凝土或灰浆结构物、及其制造方法。尤其涉及含有由再生碳纤维(经再利用的碳纤维)制造的纺锤形碳纤维集合体的混凝土或灰浆组合物、及强化了的混凝土或灰浆结构物、及其制造方法。

背景技术：

1、以水泥作为主成分的混凝土或灰浆结构物在其压缩强度、耐久性、不燃性等优异特性的基础上，价格也低廉，因而在建筑、土木领域中大量使用。然而，这些结构物即便在使用沙子、砂砾等骨料的情况下，基本上也具有脆性的物性，具有若施加拉伸、弯曲、屈曲等应力则容易产生裂纹、发生破损等缺点。

2、因而，为了弥补这些缺点，在一直以来的各种骨料之外，有时将使用钢纤维、合成纤维或芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维等得到的纤维强化塑料线材(frp线材)用作补强材料，其水泥复合材料(强化混凝土或灰浆结构物)的弯曲强度、弯曲韧性等机械特性大大提高。

3、碳纤维的比强度、比弹性模量优异、质量轻，因此，被用作各种材料的强化纤维等。进而，作为水泥复合材料中使用的强化纤维，由于在碱中的劣化较少，因此，在建筑、土木领域中也利用。尤其是，研究了多种将由使用作为连续纤维的碳纤维得到的碳纤维强化塑料(cfrp)制造的复合线材用于水泥复合材料的方法。

4、例如，专利文献1～3中记载了使用复合线材而成的水泥复合材料，所述复合线材是使树脂基质或作为替代的无机基质附着于作为连续纤维的碳纤维后，进行固化处理并切割而得到的。但是，这些方法在进行连续纤维的固化处理后进行切割，因此，无法应用于预先切割的短纤维、工程边角料纤维、由cfrp等进行回收处理的再生碳纤维等。另外，固化处理工序的制造能量或成本有时成为问题。

5、另一方面，将预先切割的碳纤维直接用作补强材料时，由于未进行固化处理，因此，在与混凝土组合物等进行混炼时容易分散成单纤维。若分散成单纤维，则分散的单纤维因与骨料接触而发生折损以及混炼时的材料粘度上升、处理性降低成为问题。另外，存在弯曲韧性等的补强效果降低的问题。

6、专利文献4中记载了利用平均纤维长度为3mm以下的碳纤维补强的水泥复合材料。由于平均纤维长度短，因此，分散了的单纤维的折损概率低，但可预测所得水泥复合材料的弯曲强度、弯曲韧性等的补强效果小。另外，由于材料粘度上升，因而，作为养护前的灰浆组合物的特性值，坍落度和流动性降低。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：日本特许第5046276号公报

10、专利文献2：日本特许第5054906号公报

11、专利文献3：日本特许第5182779号公报

12、专利文献4：日本特许第5809019号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、本公开的目的在于，提供利用以短纤维、工程边角料纤维、从cfrp等回收处理的再生碳纤维等预先切割的碳纤维作为原材料的补强材料，使处理性优异的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，且提供作为其固化物的纤维补强效果高的碳纤维强化混凝土或灰浆结构物。

3、另外，本公开的目的在于，提供碳纤维强化混凝土或灰浆结构物的制造方法。

4、用于解决课题的手段

5、根据本发明所述的下述方式，能够解决上述课题：

6、<方式1>

7、含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其特征在于，其包含至少由碳纤维和粘结剂构成的碳纤维集合体，

8、前述碳纤维集合体具有纺锤形的形状。

9、<方式2>

10、根据方式1所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述纺锤形的碳纤维集合体的平均长度为1.5mm～60mm。

11、<方式3>

12、根据方式1或2所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述纺锤形的碳纤维集合体的平均最大宽度为0.1mm～3.0mm。

13、<方式4>

14、根据方式1～3中任一项所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述碳纤维的平均长度为1mm以上且小于30mm。

15、<方式5>

16、根据方式4所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述碳纤维集合体的平均长度为前述碳纤维集合体中含有的前述碳纤维的平均长度的1.2倍～5.0倍。

17、<方式6>

18、根据方式1～5中任一项所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述粘结剂的含量相对于前述纺锤形的碳纤维集合体为0.1重量～10重量％。

19、<方式7>

20、根据方式1～6中任一项所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述碳纤维包含再生碳纤维。

21、<方式8>

22、根据方式1～7中任一项所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述碳纤维为再生碳纤维。

23、<方式9>

24、根据方式7或8所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，前述再生碳纤维包含残留碳成分，前述残留碳成分相对于前述再生碳纤维超过0重量％且为5.0重量％以下。

25、<方式10>

26、碳纤维强化混凝土或灰浆结构物，其是方式1～9中任一项所述的组合物固化得到的。

27、<方式11>

28、碳纤维强化混凝土或灰浆结构物的制造方法，其包括：制造至少由碳纤维和粘结剂构成的纺锤形的碳纤维集合体。

29、<方式12>

30、根据方式11所述的方法，其中，前述碳纤维包含再生碳纤维。

31、<方式13>

32、根据方式11或12所述的方法，其中，前述碳纤维为再生碳纤维。

33、<方式14>

34、根据方式12或13所述的方法，其包括：通过半导体热活性法将含有碳纤维的塑料制品中含有的塑料成分分解，制造前述再生碳纤维。

35、发明效果

36、根据本发明，可提供利用以短纤维、工程边角料纤维、从cfrp等回收处理的再生碳纤维等预先切割的碳纤维作为原材料的补强材料而使处理性优异的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，且可提供作为其固化物的纤维补强效果高的碳纤维强化混凝土或灰浆结构物、及其制造方法。

技术特征：

1.含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其特征在于，其包含至少由碳纤维和粘结剂构成的碳纤维集合体，

2.根据权利要求1所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述碳纤维集合体的平均长度为1.5mm～60mm。

3.根据权利要求1或2所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述碳纤维集合体的平均最大宽度为0.1mm～3.0mm。

4.根据权利要求1或2所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述碳纤维的平均长度为1mm以上且小于30mm。

5.根据权利要求4所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述碳纤维集合体的平均长度为所述碳纤维集合体中含有的所述碳纤维的平均长度的1.2倍～5.0倍。

6.根据权利要求1或2所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述粘结剂的含量相对于所述纺锤形的碳纤维集合体为0.1重量～10重量％。

7.根据权利要求1或2所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述碳纤维包含再生碳纤维。

8.根据权利要求7所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述碳纤维为再生碳纤维。

9.根据权利要求7所述的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，其中，所述再生碳纤维包含残留碳成分，所述残留碳成分相对于所述再生碳纤维超过0重量％且为5.0重量％以下。

10.碳纤维强化混凝土或灰浆结构物，其是权利要求1或2所述的组合物固化得到的。

11.碳纤维强化混凝土或灰浆结构物的制造方法，其包括：制造至少由碳纤维和粘结剂构成的纺锤形的碳纤维集合体。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述碳纤维包含再生碳纤维。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述碳纤维为再生碳纤维。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其包括：通过半导体热活性法将含有碳纤维的塑料制品中含有的塑料成分分解，制造所述再生碳纤维。

技术总结本发明的目的在于，提供利用以短纤维、工程边角料纤维、从CFRP等回收处理的再生碳纤维等预先切割的碳纤维作为原材料的补强材料而使处理性优异的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物，且提供作为其固化物的纤维补强效果高的碳纤维强化混凝土或灰浆结构物。本发明的含有碳纤维的混凝土或灰浆组合物的特征在于，其包含至少由碳纤维和粘结剂构成的碳纤维集合体，前述碳纤维集合体具有纺锤形的形状。技术研发人员：乳井真吾受保护的技术使用者：帝人株式会社技术研发日：技术公布日：2024/11/18