アラミド繊維ロッド材料の極低温引張特性評価

Evaluation of the cryogenic tensile properties for aramid fiber rod

齊藤 徹; 大久保 暁一*; 泉 敬介*; 大川 慶直*; 小林 宣博*; 山崎 亨; 河野 勝己; 礒野 高明

Saito, Toru; Okubo, Toshikazu*; Izumi, Keisuke*; Okawa, Yoshinao*; Kobayashi, Norihiro*; Yamazaki, Toru; Kawano, Katsumi; Isono, Takaaki

アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)は軽量、かつ高強度の長所を有する構造材料として開発されてきた。本研究においては、室温、液体窒素温度(77K)と液体ヘリウム温度(4.2K)中における、鉄筋代替コンクリート補強材として用いられる市販品のAFRPロッドの引張強度を評価するために、張力試験を行った。これまでは極低温環境下での試験において、試験片がつかみ部ジグをすり抜ける現象か生じるため、引張試験を実施することは困難であった。そのため、AFRPロッドの滑りを防ぐために、ジグに樹脂を充填して行った。また、グリップジグを改良し、ロッドの表面処理を行い、AFRPロッドのグリップ力を高めるために極低温用エポキシ樹脂を使うことによって、適切な引張試験条件を確立させた。各温度環境下での引張強さは1100MPa以上を示し、さらに、試験温度の減少に伴いヤング率が増加する温度依存を示した。ヤング率の増加の要因はアラミド繊維がエポキシ樹脂より支配的であることを確認した。

Aramid fiber-reinforced plastic (AFRP) has been developed as a structural material that has the advantages of light weight and high strength. In this study, tensile tests were carried out to measure the tensile properties of AFRP rod on the market for reinforcement of concrete at room temperature, 77 K and 4.2 K. Especially at cryogenic temperatures, it is difficult to perform a tensile test of the bar because the specimen slips through the jig grip. To prevent the rod from slipping, tensile tests were carried out with some filling conditions. The applicable and appropriate tensile test conditions were established by modifying the jig grip, treating the surface of the rod and using cryogenic epoxy infill to grip the rod. They were more than 1100 MPa. Additionally, the AFRP rod included a temperature dependence in which the Young's modulus increased as the test temperature decreased. It was confirmed that the Young's modulus increased because aramid fiber was more dominant than epoxy.