JPH0132178B2 - - Google Patents
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- JPH0132178B2 JPH0132178B2 JP59049652A JP4965284A JPH0132178B2 JP H0132178 B2 JPH0132178 B2 JP H0132178B2 JP 59049652 A JP59049652 A JP 59049652A JP 4965284 A JP4965284 A JP 4965284A JP H0132178 B2 JPH0132178 B2 JP H0132178B2
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- JP
- Japan
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- steel fiber
- steel
- concrete
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- area
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/48—Metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はコンクリートの強度を補強する目的
で混入する鋼繊維に関する。
で混入する鋼繊維に関する。
（従来技術）
古来から土壁に麦藁を入れて補強する例がみら
れたように、ここ数年来材料を複合化させて使用
する技術が台頭し始め、従来の個々の材料には全
くなかつたような新しい特性を持つ材料、所謂複
合材料が多く現れてきている。
れたように、ここ数年来材料を複合化させて使用
する技術が台頭し始め、従来の個々の材料には全
くなかつたような新しい特性を持つ材料、所謂複
合材料が多く現れてきている。
そこで、土木建築材料として用いられる安価で
多くの長所をもつ反面、脆くてひび割れし易いと
言う宿命的な欠陥のあるコンクリートに対して
も、直径0.4〜0.6mm、長さ20〜60mm程度の鋼繊維
を容積百分率で１〜２％程度（重量で80〜160
Kg／m3）を混入させることによつて引張り強度の
高い極めて靭性に富んだ鋼繊維補強用コンクリー
ト（以下、補強コンクリートという）が得られる
ことが判明し、この補強コンクリートも本格的実
用化の段階に入つてきており、鋼繊維の製造技
術、施工技術、並びに用途開発等では多くの研究
開発が行われている。
多くの長所をもつ反面、脆くてひび割れし易いと
言う宿命的な欠陥のあるコンクリートに対して
も、直径0.4〜0.6mm、長さ20〜60mm程度の鋼繊維
を容積百分率で１〜２％程度（重量で80〜160
Kg／m3）を混入させることによつて引張り強度の
高い極めて靭性に富んだ鋼繊維補強用コンクリー
ト（以下、補強コンクリートという）が得られる
ことが判明し、この補強コンクリートも本格的実
用化の段階に入つてきており、鋼繊維の製造技
術、施工技術、並びに用途開発等では多くの研究
開発が行われている。
ところで、実際の作業で上記の容積比をもと
に、コンクリートに対し混入すべき鋼繊維の使用
量を換算すると、コンクリート単位容量（１m3）
当たりに混入すべき鋼繊維は80〜160Kgにも達し、
実際のコンクリート打ち込みには大量の鋼繊維を
必要とする。
に、コンクリートに対し混入すべき鋼繊維の使用
量を換算すると、コンクリート単位容量（１m3）
当たりに混入すべき鋼繊維は80〜160Kgにも達し、
実際のコンクリート打ち込みには大量の鋼繊維を
必要とする。
さて、プレストレスを入れない通常のコンクリ
ートにおける補強用鋼繊維の役割は、先づコンク
リートと付着した上でコンクリートに作用する荷
重を分担し、コンクリートのひび割れを発生しに
くくし、且つコンクリートが破壊しにくくなるこ
とを目的としている。
ートにおける補強用鋼繊維の役割は、先づコンク
リートと付着した上でコンクリートに作用する荷
重を分担し、コンクリートのひび割れを発生しに
くくし、且つコンクリートが破壊しにくくなるこ
とを目的としている。
近年開発された鋼繊維でコンクリートを補強す
る構造では、基本的には上記の考え方によるもの
の、鋼繊維を補強材として使用する場合には、通
常の鉄筋を使用するよりもはるかにコンクリート
との一体化が図られること等により、破壊の際に
できるだけエネルギーを吸収すること、即ち構造
物として高い靭性が発揮されることに期待の目が
向けられた。
る構造では、基本的には上記の考え方によるもの
の、鋼繊維を補強材として使用する場合には、通
常の鉄筋を使用するよりもはるかにコンクリート
との一体化が図られること等により、破壊の際に
できるだけエネルギーを吸収すること、即ち構造
物として高い靭性が発揮されることに期待の目が
向けられた。
特に土木学会の鋼繊維補強コンクリート設計施
工指針（案）には、鋼繊維補強コンクリートはコ
ンクリートの脆さを克服し、靭性を著しく高めた
複合材料であると述べられている。
工指針（案）には、鋼繊維補強コンクリートはコ
ンクリートの脆さを克服し、靭性を著しく高めた
複合材料であると述べられている。
また日本工業規格（JIS G3112―鉄筋コンクリ
ート用棒鋼）にはコンクリート用異形鉄筋の異形
形状が規定されているが、無論一般に１mm以下の
径である鋼繊維についての規定はない。
ート用棒鋼）にはコンクリート用異形鉄筋の異形
形状が規定されているが、無論一般に１mm以下の
径である鋼繊維についての規定はない。
異形鉄筋の場合は熱間圧延で加工できるため、
引張強度の割に節（異形部）の投影張出面積（以
下、張出面積という）は大きい。
引張強度の割に節（異形部）の投影張出面積（以
下、張出面積という）は大きい。
異形鉄筋の場合 ｂ／ｔ＝0.16A〜0.32A／30〜40
鋼繊維の場合 ｂ／ｔ＝0.2A〜0.5A／70〜130
但し、ｔ：引張強度（Kg／mm2）
ｂ：張出面積（mm2）
更に異形鉄筋は長尺で使用されるため、投影張
出面積の総和は膨大なものとなる。
出面積の総和は膨大なものとなる。
鋼繊維は短尺材であり、その全長と直径との比
を表すアスペクト比が性能上の指標に用いられ
る。
を表すアスペクト比が性能上の指標に用いられ
る。
このようなことから、異形鉄筋の技術は鋼繊維
の異形形状の検討には参考とならないことが明白
である。
の異形形状の検討には参考とならないことが明白
である。
ところで、鋼繊維の異形形状については、どの
程度の張出が好ましいか、無論靭性向上のために
はどうすればよいかが解明されておらず、従つて
理論面から検討されたこの靭性に適した鋼繊維は
生産されていないのが現状である。
程度の張出が好ましいか、無論靭性向上のために
はどうすればよいかが解明されておらず、従つて
理論面から検討されたこの靭性に適した鋼繊維は
生産されていないのが現状である。
（発明の目的）
この発明は、上記鋼繊維の異形形状について、
特にコンクリートの靭性を向上させることを目的
とし、伸線切断法による鋼繊維の形態は成型ロー
ラに於ける異形加工によつて様々の表面形態のも
のが得られ、鋼繊維に求められる特性としての靭
性（破壊するるでの仕事量）を始として、引張強
度、曲げ強度等が任意に変更できる特長を有する
点に着目してなされたものであつて、高性能な鋼
繊維を提供することにある。
特にコンクリートの靭性を向上させることを目的
とし、伸線切断法による鋼繊維の形態は成型ロー
ラに於ける異形加工によつて様々の表面形態のも
のが得られ、鋼繊維に求められる特性としての靭
性（破壊するるでの仕事量）を始として、引張強
度、曲げ強度等が任意に変更できる特長を有する
点に着目してなされたものであつて、高性能な鋼
繊維を提供することにある。
（発明の背景）
さて、一般鉄筋の場合は、コンクリートとの付
着性能については通常、円筒表面のコンクリート
との付着強度と、節部（張出部）のコンクリート
との支圧強度が合成して考えられている。
着性能については通常、円筒表面のコンクリート
との付着強度と、節部（張出部）のコンクリート
との支圧強度が合成して考えられている。
靭性を問題とする鋼繊維の場合は、構造物が破
壊された後のエネルギー吸収を大きくすることが
必要であり、従つて、鋼繊維としては表面の付着
が切れた後、異形部の支圧で抵抗しながらずるず
ると引き抜けて行くのが好適である。
壊された後のエネルギー吸収を大きくすることが
必要であり、従つて、鋼繊維としては表面の付着
が切れた後、異形部の支圧で抵抗しながらずるず
ると引き抜けて行くのが好適である。
以上のことから、鋼繊維の異形部は支圧抵抗す
るに必要な以上の張出で、且つ鋼繊維が切断して
しまわないために必要以下の張出を有することが
必要である。
るに必要な以上の張出で、且つ鋼繊維が切断して
しまわないために必要以下の張出を有することが
必要である。
これより、鋼繊維の引張強度が低い時は早く鋼
繊維が切断してしまうため、張出は余り必要でな
く、鋼繊維の引張強度が高い時は張出の数が多い
（長い鋼繊維）方が効果的であることが判明した。
繊維が切断してしまうため、張出は余り必要でな
く、鋼繊維の引張強度が高い時は張出の数が多い
（長い鋼繊維）方が効果的であることが判明した。
（発明の構成）
以下、この発明の実施例を図面を参照しながら
具体的に説明する。
具体的に説明する。
第１図は伸線切断法によつて得られた鋼繊維の
斜視図である。
斜視図である。
図において、１は基体部、２は異形部を示す。
基体部１、及び異形部２は交互に現れ、鋼繊維
全長をＬ、直径をｄ、異形部２が現れるピツチを
Ｐで示す。
全長をＬ、直径をｄ、異形部２が現れるピツチを
Ｐで示す。
第２図ａ，ｂは第１図のａ―ａ線及びｂ―ｂ線
の断面図である。
の断面図である。
然して、上記鋼繊維の１ピツチ内の一方向から
コンクリートの支圧抵抗となる面、即ち第２図ａ
中のS1、S2と、第２図ｂ中のS0の和となる張出
面積ｂは次式で表される。
コンクリートの支圧抵抗となる面、即ち第２図ａ
中のS1、S2と、第２図ｂ中のS0の和となる張出
面積ｂは次式で表される。
ｂ＝S1＋S2＋S0
また、鋼繊維全長に亘り全ピツチにおける張出
面積の総和、つまり総支圧面積Ｂは、次式によつ
て求められる。
面積の総和、つまり総支圧面積Ｂは、次式によつ
て求められる。
Ｂ＝ｂ×Ｌ／Ｐ
第３図は、異形加工部の加工深さを変えた鋼繊
維供試品のいくつかを作り、これを容積比1.0％
で混入したモルタル角柱を作り、該角柱の曲げ試
験における荷重―たわみ曲線の面積を測定し、吸
収エネルギーの代用特性として求めた結果を示す
図表である。
維供試品のいくつかを作り、これを容積比1.0％
で混入したモルタル角柱を作り、該角柱の曲げ試
験における荷重―たわみ曲線の面積を測定し、吸
収エネルギーの代用特性として求めた結果を示す
図表である。
第４図は、上記供試品の張出面積ｂと曲げ試験
吸収エネルギーの関係を示す特性図であり、第５
図は同じく張出面積の総和Ｂと曲げ試験吸収エネ
ルギーの関係を示す特性図である。
吸収エネルギーの関係を示す特性図であり、第５
図は同じく張出面積の総和Ｂと曲げ試験吸収エネ
ルギーの関係を示す特性図である。
上記供試品の試験結果よりして、先づ、張出面
積ｂの範囲の好適範囲を決めるとすれば、基体部
１の断面積をＡmmとして、 0.2A≦ｂ≦0.5A であることが大事である。
積ｂの範囲の好適範囲を決めるとすれば、基体部
１の断面積をＡmmとして、 0.2A≦ｂ≦0.5A であることが大事である。
更に、靭性に対しては、同じ張出面積の総和Ｂ
に対しても深い加工、もしくは、小さいピツチで
短い鋼繊維よりも、浅い加工、あるいは長いピツ
チでも長い鋼繊維の方が良い傾向を示している。
に対しても深い加工、もしくは、小さいピツチで
短い鋼繊維よりも、浅い加工、あるいは長いピツ
チでも長い鋼繊維の方が良い傾向を示している。
従つて最も望ましくは、アスペクト比（Ｌ／
ｄ）が60〜100にある時、吸収エネルギー平均値
は78となり、この範囲外では64となる。
ｄ）が60〜100にある時、吸収エネルギー平均値
は78となり、この範囲外では64となる。
またピツチは、繊維径ｄに対して、
Ｐ＝4d〜10d
の範囲にある時、吸収エネルギー平均値は86で、
この範囲外では、75となる。
この範囲外では、75となる。
次に、第６図は、鋼繊維の引張強度Ｔと張出面
積の総和Ｂと靭性の関係を示す。
積の総和Ｂと靭性の関係を示す。
第７図は、張出面積の総和Ｂと靭性との関係を
示す特性図であり、第８図は、同じく張出面積の
総和Ｂ―引張強度Ｔ―靭性の関係の概念図を示
す。
示す特性図であり、第８図は、同じく張出面積の
総和Ｂ―引張強度Ｔ―靭性の関係の概念図を示
す。
また、第９図は鋼繊維の引張強度σfと張出面積
の総和Ｂの関係を示す特性図である。
の総和Ｂの関係を示す特性図である。
第９図において、従来から製品化されている薄
板せん断ストレートタイプ（異形加工無し）の鋼
繊維は、図中のａの領域にあり、この発明の鋼繊
維の好適範囲はｂの範囲にある。
板せん断ストレートタイプ（異形加工無し）の鋼
繊維は、図中のａの領域にあり、この発明の鋼繊
維の好適範囲はｂの範囲にある。
結局、従来タイプのものと、この発明の鋼繊維
とを比較すると、この発明の鋼繊維は引張強度が
大きく、しかも付着強度が大きなものであること
が判る。
とを比較すると、この発明の鋼繊維は引張強度が
大きく、しかも付着強度が大きなものであること
が判る。
尚、曲げ試験に於ける吸収エネルギーの求め方
としては、第１０図ａに示すように、供試品を３
等分２点載荷し、この時の荷重―たわみ曲線を示
す第１０図ｂ中の斜線によつて囲まれる面積Ａ
（Kg―mm）を求め、これを吸収エネルギーとした。
としては、第１０図ａに示すように、供試品を３
等分２点載荷し、この時の荷重―たわみ曲線を示
す第１０図ｂ中の斜線によつて囲まれる面積Ａ
（Kg―mm）を求め、これを吸収エネルギーとした。
ここで、たわみ量は支点間距離の1/150の一定
値である。
値である。
また、上記の説明では、鋼繊維の異形部の異形
加工は同一方向からのフラツトな加工を施したも
のについて説明したが、実用の鋼繊維では異形加
工を両側から同時に、または交互に加工するのも
よく、更には、基本断面形状は４角、６角等、円
形以外の断面形状でも勿論よい。
加工は同一方向からのフラツトな加工を施したも
のについて説明したが、実用の鋼繊維では異形加
工を両側から同時に、または交互に加工するのも
よく、更には、基本断面形状は４角、６角等、円
形以外の断面形状でも勿論よい。
（効 果）
この発明に於いては、伸線切断法によつて得ら
れる鋼繊維を、異形加工によつてその靭性を改善
せんとするものであり、その異形加工には、鋼繊
維の基体部と異形部の断面積の割合よりして、好
適範囲を求めたものであつて、この発明の鋼繊維
をコンクリートに混入することによつて、コンク
リートと付着した上で、コンクリートに作用する
荷重を最大限に分担し、且つコンクリートのひび
割れの発生を最小限に止めてコンクリートが破壊
をしにくくするもので、鋼繊維に求められる要求
を最大に発揮する優れた作用効果を発揮し、極め
て実用性の高い補強コンクリートを提示し得る。
れる鋼繊維を、異形加工によつてその靭性を改善
せんとするものであり、その異形加工には、鋼繊
維の基体部と異形部の断面積の割合よりして、好
適範囲を求めたものであつて、この発明の鋼繊維
をコンクリートに混入することによつて、コンク
リートと付着した上で、コンクリートに作用する
荷重を最大限に分担し、且つコンクリートのひび
割れの発生を最小限に止めてコンクリートが破壊
をしにくくするもので、鋼繊維に求められる要求
を最大に発揮する優れた作用効果を発揮し、極め
て実用性の高い補強コンクリートを提示し得る。
図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図
は鋼繊維の斜視図、第２図ａ，ｂは第１図ａ―ａ
線、及びｂ―ｂ線に於ける拡大断面図、第３図は
鋼繊維供試品の特性図表、第４図は張出面積と曲
げ試験吸収エネルギーの関係を示す特性図、第５
図は張出面積の総和と曲げ試験吸収エネルギーの
関係を示す特性図、第６図は鋼繊維の引張強度と
張出面積の総和と靭性の関係を示す図表、第７図
は張出面積の総和と靭性の関係を示す特性図、第
８図は張出面積の総和―引張強度―靭性の関係の
概念図、第９図は引張強度と張出面積の総和の関
係を示す特性図、第１０図ａ，ｂは曲げ試験説明
図、及びたわみ曲線図である。 １…基体部、２…異形部。
は鋼繊維の斜視図、第２図ａ，ｂは第１図ａ―ａ
線、及びｂ―ｂ線に於ける拡大断面図、第３図は
鋼繊維供試品の特性図表、第４図は張出面積と曲
げ試験吸収エネルギーの関係を示す特性図、第５
図は張出面積の総和と曲げ試験吸収エネルギーの
関係を示す特性図、第６図は鋼繊維の引張強度と
張出面積の総和と靭性の関係を示す図表、第７図
は張出面積の総和と靭性の関係を示す特性図、第
８図は張出面積の総和―引張強度―靭性の関係の
概念図、第９図は引張強度と張出面積の総和の関
係を示す特性図、第１０図ａ，ｂは曲げ試験説明
図、及びたわみ曲線図である。 １…基体部、２…異形部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 伸線切断法によつて得られた鋼繊維からな
り、無加工の基体部と、プレス異形加工により外
方に張出し、且つ各部断面形状を同じくする異形
部が交互に連続するコンクリート補強用鋼繊維に
おいて、基体部断面積Ａmm2に対する異形部の投影
張出面積ｂmm2を、 0.2A≦ｂ≦0.5A の関係を満たし、且つアスペスト比（鋼繊維全
長／直径）を60〜100に設定したことを特徴とす
るコンクリート補強用鋼繊維。 ２ 前記鋼繊維において、鋼繊維全長に亘る各異
形部の投影張出面積の総和Ｂmm2が、 3A≦Ｂ≦8A の関係を満たす特許請求の範囲第１項記載のコン
クリート補強用鋼繊維。 ３ 前記鋼繊維において、投影張出面積の総和Ｂ
mm2と、軸引張強度ＴKgが、 0.02T≦Ｂ≦0.08T の関係を満たす特許請求の範囲第１項記載のコン
クリート補強用鋼繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4965284A JPS60195044A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | コンクリ−ト補強用鋼繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4965284A JPS60195044A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | コンクリ−ト補強用鋼繊維 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195044A JPS60195044A (ja) | 1985-10-03 |
| JPH0132178B2 true JPH0132178B2 (ja) | 1989-06-29 |
Family
ID=12837120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4965284A Granted JPS60195044A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | コンクリ−ト補強用鋼繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60195044A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6311554A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-19 | 株式会社神戸製鋼所 | コンクリ−ト補強用鋼繊維 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58181439U (ja) * | 1982-05-27 | 1983-12-03 | 株式会社ダイフク | ワ−クパレツトフイ−ダ− |
-
1984
- 1984-03-14 JP JP4965284A patent/JPS60195044A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60195044A (ja) | 1985-10-03 |
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