JPH06294017A

JPH06294017A - コンクリート補強用鋼繊維

Info

Publication number: JPH06294017A
Application number: JP10375993A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ito; 建司伊藤; Akihiro Sensui; 朗宏泉水
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd; Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd; Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1994-10-21
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JP2627046B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造で、分散性が良好であり、同時に本
来のコンクリート補強効果も改善することができる実用
的なコンクリート補強用鋼繊維を提供すること。【構成】コンクリートに混入されその強度を補強するた
めの鋼繊維であって、断面が縦長扁平状をなし、幅／厚
みが２以上であり、全長／幅が２０以上，５０未満の範
囲であり、両端又は全長に扁平面と同一な面内で曲げ部
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンクリートに混入させ
てその強度を補強する目的で使用されるコンクリート補
強用繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木建築分野で使用されるコンクリート
は圧縮に対しては高い強度を示すが、引張り強度は圧縮
強度の約1/10程度と低くため、ひび割れを起し易く、ま
た一挙に崩壊するという欠点がある。これらの欠点を補
う目的で鉄筋や鋼線が補強材として使用されてきたが、
近年、直径０．４〜１．０mm、長さ２５〜８０mmの鋼繊
維を、対コンクリート容積比で０．３〜２％程度コンク
リートに混入させた鋼繊維補強コンクリート（ＳＦＲ
Ｃ）が広く使用されるようになっており、かかる鋼繊維
はコンクリートとの付着性を向上させるため、両端部を
曲げたり、特公平１−３２１７８号公報のように異形部
を連続して付けたり、或いは特公昭５５−１６７６８号
公報のように波型に曲げ加工して使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする技術的課題】しかし、鋼繊維
の異形化や曲げはコンクリートとの付着性が向上する反
面、繊維同士が絡み合ういわゆるファイバーボール化現
象を起しやすく、分散性を損なうという問題点がある。
この結果、鋼繊維のコンクリートへの投入時の作業性を
著しく損ねたり、極端な場合は分散機を使用して投入を
行なう必要があった。さらに、コンクリートの混練中、
投入した鋼繊維が再びファイバーボール化してしまい、
十分な補強効果が得られなかったり、混入量を多くでき
ないという問題が発生した。投入前の鋼繊維の絡み合い
を防止する方法として、特公昭６０−９９７６号公報の
ように、水溶性の樹脂を用いて繊維同志をホッチキスの
針の如く張合わせたり、束ねたりする方法が提唱されて
いるが、コストアップとなったり、コンクリート中に溶
けだした樹脂がコンクリートのスランプを変化させた
り、投入前材料の雨漏れ管理を要するなどの問題点があ
った。さらに、高いコンクリート強度を得るために鋼繊
維の混入量を増やすと、コストの大幅な上昇となった
り、コンクリートのワーカビリティ(スランプなど打設
前の取扱い性)を損なう等の問題があり、少ない混入量
で高い補強効果が得られる鋼繊維の出現が望まれてい
た。本発明は、前記したような問題点を解消するために
創案されたもので、その目的とするところは、簡単な構
造で、分散性が良好であり、同時に本来のコンクリート
補強効果も改善することができる実用的なコンクリート
補強用鋼繊維を提供することにある。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
め本発明は、断面が縦長扁平状をなし、幅／厚みが２以
上でかつ全長／幅が２０以上、５０未満の範囲であり、
両端又は全長に扁平面と同一な面内で曲げ部を有してい
る構成としたものである。好適には、曲げ部は幅の１／
２以上であり、換算直径が０.４〜１.０mm、長さが２０
〜８０mm、引張り強さが１００〜１５０kgf／mm²の範囲
である。

【０００５】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１ないし図４は本発明によるコンクリート補強
用鋼繊維の実施例を示している。１は本発明による鋼繊
維であり、好適には鋼線材を所定径まで伸線加工した
後、ダイスやプレス又は圧延ロール等により圧偏するこ
とで作られ、断面積より算出される換算直径が０.４〜
１.０mm、長さが２０〜８０mmで、引張り強さが１００
〜１５０kgf／mm²の範囲にある。鋼繊維１は、図１のよ
うに横断面が縦長偏平状をなしている。(a)は上下を平
行直線面１１，１２とし、左右を平行直線面１３，１４
としたものであり、(b)は左右を平行直線面１３，１４
とし、上下を平行直線面１３，１４から連続する曲率面
１１’１２’としたものである。(c)は左右を緩曲率面
１３'，１４'とし、上下を急曲率面１１”，１２”とし
たものである。

【０００６】さらに、本発明は鋼繊維の断面形状を扁平
化させることに加え、幅寸法ｗと厚み寸法ｔと長さ寸法
ｌの関係を一定の条件とする。すなわち、幅寸法ｗ／厚
み寸法ｔ(幅・厚み比)を２以上とし、長さ寸法ｌ／幅寸
法ｗ(幅アスペクト比)を２０以上かつ５０未満とするも
のである。ｗ／ｔが２を下回る比では、ファイバーボー
ルが起りやすくなるため不適当であり、４ないし５とい
うように大きい方が効果的であるが、あまりｗ／ｔが大
きすぎると厚みが薄くなってコンクリート混練中に繊維
が曲がるなどの変形を起してしまうため上限は８程度で
ある。繊維の長さが短くなると、これに伴い補強効果が
下がるため、最低長さを確保するためにｌ／ｗは少なく
とも２０必要である。しかし、ｌ／ｗがあまり大きすぎ
るとｗ／ｔが適正であっても絡み合い性が生ずるため、
上限は５０を越えないことが必要である。

【０００７】さらに本発明における鋼繊維１は、コンク
リートとの付着性を向上させるための曲げ部１００を有
しているが、その曲げ部１００は、図２ないし図４のよ
うに扁平面と同一な面内の曲げすなわち縦曲げとして形
成されており、図５のように偏平面と直角すなわち横曲
げであってはならない。この理由を説明すると、まずこ
のように扁平面と同一な面内の曲げとすることで幅アス
ペクト比が実質的に増加し、前記した幅アスペクト比と
の相乗効果でコンクリート中での分散性を一層向上させ
ることができることが挙げられる。また、扁平面と同一
な面内の曲げは補強作用の面でも著効を発揮する。すな
わち、曲げ部を有する鋼繊維のコンクリート補強効果
は、コンクリート亀裂発生過程で起こる鋼繊維の抜け出
し抵抗が大きいほど高くなる。つまり、曲げ部が直線状
へ変形する際の抵抗の大きい形状ほど、高い補強効果を
示す。変形抵抗は、繊維の断面二次モーメントに比例す
ることから、上記のように扁平面と同一面内に曲げられ
た形状は変形抵抗が極端に大きくなり、高い補強効果が
得られるのである。たとえば、直径０.８mmφの丸鋼線
繊維の断面二次モーメント(公式:πd⁴/64)と、同材質で
作られた換算直径０．８ｍｍφ(幅ｗ1.6mm、厚みｔ0.4m
m)の偏平状繊維を曲げ高さ１．６ｍｍとしたときの断面
二次モーメント（公式wh³/12)を比較すると、下記表１
のとおりである。

【０００８】

【表１】

【０００９】この表１から扁平面と同一面内曲げ(縦曲
げ)とした場合、偏平面と直角の曲げ(横曲げ)の約１６
倍も変形抵抗の大きいことがわかる。

【００１０】この扁平面と同一面内曲げの曲げ部１００
は、繊維の長手方向両端、中間に施されてもよいし、全
長にわたり施されてもよく、形状も任意である。図２は
曲げ部１００を両端に直線部１０１，１０１を残すよう
に台形状に形成したものである。図３は中間に直線部１
０１を残すように両端に山状の曲げ部１００，１００を
形成したものである。この場合、２つの山は上下で逆方
向であってもよい。図４は全長にわたり波状に曲げ部１
００を形成したものである。但しいずれの場合にも曲げ
高さｈは、幅ｗの１／２以上であることが必要である。
これは前記したコンクリートとの付着性、分散性、変形
抵抗の実効を挙げるために不可欠だからであり、幅ｗの
１／２未満では幅・厚み比と幅アスペクト比が適正であ
っても所期する効果が得られない。上記扁平面と同一面
内曲げの曲げは、伸線によって製作した丸線を、ロール
にて圧延して偏平化し、さらに倒れ防止用の溝付きロー
ルによって曲げを行うか、または丸線に曲げ加工を施し
た後に圧延ロールで偏平化することによって得ることが
できる。

【００１１】次に本発明によるコンクリート補強用鋼繊
維の具体例と特性の試験結果を示す。ＪＩＳＧ３５
０５に規格されている軟鋼線材(ＳＷＲＭ６)の５.５ｍ
ｍφを原料とし、１ｍｍφ前後の直径となるように伸線
加工を施した後、平圧加工を行い、更に縦曲げ加工を行
い、所定の長さに切断して４種類の横断面縦長の鋼繊維
を製作した。断面形状は図１(ｂ)、曲げ部形状は図３と
した。また、比較のため伸線加工まま(丸線)の鋼繊維も
作った。その寸法諸元を表２に示す。NO.２ないしNO.６
の各鋼繊維は、断面積が丸線０．８ｍｍφと同一になる
ようにし、また、曲げ高さｈと長さｌをすべて同一寸法
とした。これらの鋼繊維を１.０ton用のコンクリートミ
キサーにて１５分間混練した後、できたファイバーボー
ルの数(１０本以上の鋼繊維が絡み合っている状態をフ
ァイバーボールとして数えた)で分散性の評価試験を行
った結果を表２に示す。

【００１２】

【表２】

【００１３】この表２から明らかなように、幅・厚み比
が２以上で、かつ幅アスペクト比が５０未満であるNO.5
とNO.6はファイバーボールが発生せず、分散性が良好で
あることがわかる。

【００１４】次に、前記と同じ素材と製法で曲げ高さを
種々にした鋼繊維を製作した。それらをNO.7〜NO.10と
して表３に示す。なお、NO.10は曲げを平圧面に対し直
角な面で行ったものすなわち、図５に示す横曲げタイプ
である。補強効果を検討するため、各鋼繊維を生コンク
リートに容積比で０.４％混入し、１.０ton用のミキサ
ーにて十分混練して均一分散させた後、１５０×１５０
×５３０mmの繊維強化コンクリート試験片を製作した。
鋼繊維の混入量が少ないため、いずれの鋼繊維において
もファイバーボールの生成はなかった。前記コンクリー
ト試験片を水中で２８日間の養生を行った後、曲げ試験
を行って、曲げ強度と、曲げ荷重〜たわみ曲線で囲まれ
る面積で示されるいわゆる曲げタフネスを求めた。その
結果を表３に示す。

【００１５】

【表３】

【００１６】この表３から明らかなように、NO.6〜NO.9
を比べると、曲げ高さが幅の１／２以下であるNO.8とN
O.9は、本発明範囲であるNO.6，NO.7にくらべて補強効
果が低くなっている。特に、曲げタフネスが低い値とな
っている。曲げ高さが２.０ｍｍと同一であるNO.1,3,6
を比べると、補強効果はNO.6,3,1の順番で低下してお
り、ｗ／ｔ(断面２次モーメント)の大きさの順番と一致
している。ｗ／ｔを大きい値とすることにより、高い補
強効果が得られ、ｗ／ｔ値としては、分散性とを勘案し
て２以上が適当であることがわかる。NO.6とNO.10を比
べるとやはりNO.6の補強効果が優れており、曲げ加工は
平圧加工と同一な面である縦曲げを施したものが高い補
強効果を示すことがわかる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、幅／厚み
が２以上、全長／幅が２０〜５０の断面が縦長扁平状を
なし、かつ両端又は全長に扁平面と同一な面内で曲げ部
を有しているため、幅アスペクト比が実質的に大きくな
るとともに左右面が偏平であるため、コンクリートに投
入したときにサラサラと分離し分散性が良好で、混練時
の絡み合いが生じにくくなる。このため、投入時に分散
機が不要となり、ファイバーボールが生成されないため
コンクリートへの混入量を多くすることができるととも
に均質なコンクリートが得られる。また、幅・厚み比が
大きく断面二次モーメントが大きくなることと、曲げ部
がいわゆる縦曲げであることにより変形抵抗が極めて大
きくなることにより補強効果が高くなる。このため、同
一強度のコンクリートを得る場合には少ない混入量で済
むことになり、経済性が高く、また混入量が少なくて済
むことによってファイバーボール化がますます生じにく
くなるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンクリート補強用鋼繊維の横断
面図である。

【図２】本発明による補強繊維の一例を示す拡大斜視図
である。

【図３】本発明による補強繊維の他例を示す拡大斜視図
である。

【図４】本発明による補強繊維の他例を示す拡大斜視図
である。

【図５】比較品の斜視図である。

【符号の説明】

１鋼繊維１００曲げ部ｗ幅ｔ厚みｈ曲げ高さ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリートに混入されその強度を補強す
るための鋼繊維であって、断面が縦長扁平状をなし、幅
／厚みが２以上であり、全長／幅が２０以上、５０未満
の範囲であり、両端又は全長に扁平面と同一な面内で曲
げ部を有していることを特徴とするコンクリート補強用
繊維。
【請求項２】曲げ高さが幅の１／２以上である請求項１
に記載のコンクリート補強用繊維。
【請求項３】伸線した鋼線を圧偏し、曲げ加工したもの
である請求項１または請求項２に記載のコンクリート補
強用鋼繊維。