JPH0744957U - 繊維を用いたセメントコンクリート補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】セメントコンクリート自体の引張強度を向上さ
せることができるセメントコンクリートの繊維骨材を提
供すること。 【構成】セメントコンクリートに補強材として混ぜ合わ
せされる繊維骨材１であって、単位面積当たりの引張強
度がセメントコンクリートの補強鋼材よりも大きい複数
本の繊維糸４を束ねて固着してなる束状体からなるこ
と。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、セメントコンクリート用の補強材に関し、特にセメントコンクリ ートに生ずる引張応力に対応させるための繊維骨材及び繊維筋材に関する。

【０００２】

【従来の技術】

セメントコンクリートは、それ自体圧縮応力に対応することができる強度（圧 縮強度）を有しているが、引張応力に対しては、圧縮強度の約１０分の１程度の 引っ張り強度しか有していない。 したがって、セメントコンクリートを構造材料として用いる場合等、大きな引 張強度が要求される場合には、引張応力を分担する鉄筋を配して鉄筋コンクリー トとして用いられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、鉄筋コンクリートには次のような欠点があった。 (1) 鉄筋を配設しても、セメントコンクリート自体の引張強度を向上させること はできない。 (2) 引張強度を大きくする場合、鉄筋を増量することになるが、コンクリートの 断面積に占める鉄筋の断面積の上限が０．８％〜４％であり、上限付近では、コ ンクリートの圧潰による断面破壊が生じやすくなる。 (3) また、かかる場合に鉄筋とその外側（いわゆるかぶり）との離脱現象も発生 する。

【０００４】 そこで、本考案が解決すべき課題は、セメントコンクリート自体の引張強度を 向上させることができるセメントコンクリートの繊維骨材を提供することにある 。 また、本考案が解決すべき他の課題は、鉄筋に代替できる補強筋材であって、 補強筋材のセメントコンクリートに対する使用量が少なくてすむセメントコンク リートの繊維筋材を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記した技術的課題を解決するための手段として、本考案者は、セメントコン クリートに補強材として混ぜ合わせされる繊維骨材であって、単位面積当たりの 引張強度がセメントコンクリートの補強鋼材よりも大きい複数本の繊維糸を束ね て固着してなる束状体からなることを特徴とする繊維骨材を創作した。 また、複数本の前記繊維糸と炭素鋼材を束ねて合成樹脂を含浸させることによ り相互に固着した束状体とされるとともに、この束状体が前記合成樹脂により被 覆されてなることを特徴とするセンメントコンクリート用の繊維骨材を創作した 。 さらに、他の課題を解決するための手段として、本考案者は、セメントコンク リートに補強鋼材として配設される補強筋材であって、引張強度がセメントコン クリートの補強鋼材よりも大きい複数本の繊維糸及び炭素鋼材からなる束状体で あることを特徴とするセメントコンクリート用の繊維筋材を創作した。 また、複数本の前記繊維糸及び炭素鋼材からなる束状体を組み合わせてネット 状に形成されてなることを特徴とするセメントコンクリート用の繊維筋材を創作 した。

【０００６】 前記セメントコンクリート（以下、単にコンクリートという）とは、セメント 、水、骨材を混合して硬化させたものである。

【０００７】

【作用】

上記した束状体からなる繊維骨材は、コンクリートにかかる引張応力を負担す る。 さらに、繊維糸及び炭素鋼材からなる束状体を合成樹脂により固着・被覆して なる繊維骨材は、コンクリートのミキシング中及び型枠に流し込み後においても 、均一な分散状態を維持できて、繊維骨材の引張強度によりコンクリート自体に 引張強度を付与する。 また、引張強度の大きい繊維筋材をコンクリート内に配設することにより、鉄 筋に替わる補強筋材としてコンクリートにかかる引張応力を分担する。 さらに、繊維筋材を用いてネット状に形成することにより、施工現場における 加工が容易となる。

【０００８】

【実施例】

以下に、本考案にかかる繊維骨材を具体化した一実施例を、図１ないし図３に 基づいて説明する。 図１に示すように、本例の繊維骨材１は、主として複数本の繊維糸４からなる 束状体２を芯材としてプラスチック７により所定の形状に成形されてなるもので ある。

【０００９】 束状体２は、所定の長さの複数本の繊維糸４及び炭素鋼材６とを、よりあわす ことなく単に平行に束ねたスライバー状に形成されている。 各繊維糸４は、モノフィラメント、同種繊維を複数本より合わせた紡績糸、ま たは異種繊維の紡績糸である。 これらの繊維糸４に用いる繊維としては、コンクリートがアルカリ性であるた めコンクリート中での安定性を考慮して耐アルカリ性の繊維を使用する。かかる 繊維としては、例えば、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ステンレス・スチール繊維 等の無機繊維や有機繊維がある。

【００１０】 特に本例で用いる繊維は、大きな引張応力を負担するものであるため、単位面 積当たりの引張強度が鉄筋コンクリートに補強鋼材として使用される鉄筋よりも 優れるものを用いる。

【００１１】 また、炭素鋼材６は、繊維糸４と同じ長さであり、所定の弾性及び剛性を有し ている。 すなわち、この炭素鋼材６は、主として繊維糸４からなる束状体２に弾性を付 与するとともに、一定の形状を維持させ、さらに束状体２の比重を大きくしてコ ンクリートの比重に近づけるために繊維糸４と一緒に束ねられているものである 。

【００１２】 束状体２の形状を維持させるのは、コンクリート中で繊維骨材１が丸まったり しないようにして、凝集を防ぎ、混合均一性を得るためである。また、弾性を付 与するのは、コンクリート中で繊維骨材１同士が絡まった場合に、解けやすくし て凝集を防ぐためである。 さらに、コンクリートの比重に近づけるのは、コンクリートのミキシング中に 繊維骨材１が表層に浮遊してしまうのを防ぎ、打設の際の回転や振動によるコン クリート内での繊維骨材１の浮き沈みを防止し、良好な分散状態を維持するため である。 したがって、炭素鋼材６の弾性等を考慮すると、使用する炭素鋼材６の炭素含 有量は、０．６〜０．７％が望ましい。

【００１３】 このような繊維糸４及び炭素鋼材６は、図１に示すように、１０数本の繊維糸 ４に１本から数本の炭素鋼材６を配してほぼ断面円形状に束ねられた束状体２と して存在している。 この炭素鋼材６は、束状体２の中心あるいは最も外側に左右対照に配設されて いる。かかる配設位置により、全方向に対しての弾性を得ることができる。 なお、束状体２における繊維糸４の本数は要求される引張強度が考慮されて定 められる。また、炭素鋼材６の本数は、繊維骨材１に付与する弾性及び比重が考 慮される。

【００１４】 このような束状体２は、各繊維糸４及び炭素鋼材６間にプラスチック７が含浸 されることにより、相互に固着されるとともに、プラスチック７で全体が被覆さ れることにより繊維骨材１となっている。 この繊維骨材１は、両端部に玉状の頭部８を有する略棒状をなし、その長さは コンクリートを構成する骨材の最大寸法の長さ以下とする。この最大寸法よりも 大きいと、鉄筋のあきを塞ぐ等、コンクリートの練り混ぜ、打ち込み、型締めな どに支障を生じるからである。

【００１５】 繊維骨材１が束状体２をプラスチック７により被覆して形成されているのは、 コンクリートの練り混ぜ中にコンクリートミキサー中の撹拌羽根等により繊維糸 ４が磨耗するのを防ぐためである。すなわち、プラスチック７は、少なくとも通 常コンクリートがミキシングされ打設されるまでの間、束状体２表面の磨耗を防 ぎ、束状体２の形状を維持できればよい。したがって、特に耐アルカリ性の強い プラスチック７でなくても使用できる。

【００１６】 また、繊維骨材１の前記頭部８は、鉄筋コンクリートにおける鉄筋のフックに 相当し、繊維骨材１とコンクリートとの接着力をより高める働きをするために形 成されている。 なお、プラスチック７は、炭素鋼材６により束状体２に付与された弾性を維持 できる程度に束状体２を被覆し硬化するものを用いる。

【００１７】 次に、このように形成した繊維骨材１をコンクリート中に他の骨材とともに配 合した場合の作用について説明する。 まず、コンクリートのミキシング中においては、繊維骨材１が炭素鋼材６によ りコンクリートに近い比重を有するようになっているため、表層に浮遊すること なく他の骨材とともにミキサー内で均一に混合される。 同時に炭素鋼材６により、ミキシング中においても棒状に形状が維持されるの で、丸まったり絡まったりすることがない。さらに、弾性的に変形可能であるの で、繊維骨材１同士の絡まりを防ぐことが可能である。

【００１８】 ミキシングしたコンクリートは、図２に示すように、型枠へ流し込むと、ミキ シング時と同様に、型枠内で骨材とともに均一に分散状態を維持して硬化される 。すなわち、硬化したコンクリートにおける繊維骨材１はランダムに３次元的に 分散されたものとなるため、コンクリートは繊維骨材１の繊維糸４によってコン クリート自体に引張強度が付与される。 また、このコンクリートは、かかる分散状態の繊維骨材１を含んでいるため、 地震のような不特定方向からの衝撃荷重に対しても有効な構造である。

【００１９】 このように、本例の繊維骨材１は繊維糸４を主体とする束状体２に炭素鋼材６ を配して、ミキシング中の骨材の形状維持を図るとともに、プラスチック７を含 浸被覆したことにより、硬化するコンクリート中において繊維骨材１の本来の特 性を発揮することができるようになっている。

【００２０】 また、繊維骨材１によりコンクリート自体に引張強度が付与されるため、補強 鋼材として使用する鉄筋の量を低減することができる。

【００２１】 このような特徴を有する繊維骨材１としては、上述した棒形状のもののみなら ず、図３に示す形状の繊維骨材１０であってもよい。リング状に形成したのは、 束状体のように引っ張り応力が線上に働くのに対して面として働く利点があると ともに、繊維骨材１０同士の絡みを防止して混合の均一性を確保しやすくすると いう利点がある。 繊維骨材１０にあっては、繊維を所定の本数を最大骨材寸法よりも小さい直径 になるように巻き取り、次に同じ方法で炭素鋼を加工し一体として形状とする。 その形状を保持するためプラスチックを含浸させるのである。 なお、その他、混合の均一性が得ることができる形状であれば繊維骨材１の形 状として採用することができる。

【００２２】 次に、本考案にかかる繊維筋材を具体化して実施例を図４及び図５に基づいて 説明する。 本例の繊維筋材１１は、従来一般にコンクリートの補強筋材として用いられる 鉄筋に代わり得るものである。 図４には、繊維筋材１１が組み合わされてネット１３に編まれた状態が示され ている。 前記した実施例における繊維骨材１は、数センチ程度の長さの短繊維糸４を束 状体２としてコンクリート中に分散して混入するものであったが、本例の繊維筋 材１１は連続状の長い繊維糸１６を利用するものである。

【００２３】 ネット１３を構成する各繊維筋材１１は、実施例１と同様の複数本の繊維糸と 炭素鋼材とから構成されている。 各繊維糸は、実施例１と同種の繊維糸４を使用でき、繊維糸を構成する繊維は 、実施例１について記載したものと同種の繊維を使用することができる。 繊維筋材１１における繊維糸の本数は、要求される引張強度に応じた本数なっ ている。

【００２４】 また、炭素鋼材は、型枠１２内に筋材として配設する場合に形状を維持するた めであるとともに、連続状の繊維筋材１１を現場で折り曲げて加工するために繊 維糸と合わせた束状体１４に構成されている。 このため、炭素鋼材における炭素含量は、可塑性を担保すべく、０．０８〜０ ．１２％が好ましい。 また、炭素鋼材はコンクリートを注入した型枠１２内で浮いてこない程度に繊 維筋材１１に比重を付与するものでもある。 したがって、束状体１４における炭素鋼材の本数は可塑性及び比重を確保でき るような本数となっている。

【００２５】 このような繊維糸及び炭素鋼材は、全体として断面略円形状に束ねられており 、複数本の繊維糸と炭素鋼材とが、指向性のない縒り方、いわゆる組紐状に縒ら れることにより、束状体１４となっている。 ここに、組紐状とは、縒られた各糸が一方向のみを指向せず、縒りが容易に解 けないものであり、また縒りが解けたとき束状体１４が伸長しないように縒られ ているものをいう。したがって、いわゆる組紐状でなくても束状体１４に伸びが 発生しない束ね方や処理の方法によっても束状体１４を形成することもできる。 この束状体１４においては、炭素鋼材が均一に分布するように束ねられかつ縒 られている。

【００２６】 このような束状体１４は必要に応じた長さに切断加工され、施工現場で利用す る他に図４に示すように、方眼状の編み目のネット１３に構成されている。 ネット１３における繊維筋材１１の接点は、耐アルカリ性のプラスチック２０ によって接着されている。

【００２７】 図５に示すように、このように形成した繊維筋材１１は、所定の部位で折り曲 げ加工され、それぞれの接点はリングクリップなどで固定されてて型枠１２内に 予め配設され、コンクリートが注入される。 硬化したコンクリートにおける繊維筋材１１は、鉄筋よりも小さい断面積で大 きな引張強度を有するため、コンクリート断面における繊維筋材１１の面積を低 減することができ、十分なかぶりを得ることができる。さらに、構造体の断面積 自体を小さくすることが可能である。

【００２８】 また、繊維筋材１１は、炭素鋼材によって一定形状を維持できるとともに、可 塑性が付与されているため、ロール状にして保管・運搬することができる。 そして、コンクリートの施工において、現場にて、適宜切断し、型枠１２の形 状に沿って折り曲げ加工することにより、補強筋材として必要とされる強度に応 じて使用することができる。 また、繊維筋材１１が鉄筋に比して非常に軽いために、上記作業が容易に行う ことができるとともに、運搬も容易となって現場での作業負担を軽減することが できる。

【００２９】 さらに、実施例１と実施例２で説明した繊維骨材と繊維筋材とを合わせて使用 すると、繊維骨材と繊維筋材によるセメントコンクリートに不特定方向からの衝 撃荷重に対しても活荷重にたいしても引張強度の高いものとすることができる。

【００３０】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の繊維骨材によれば、コンクリート自体に引張強 度を付与することができ、かつ繊維骨材の混合量で容易に引張強度を調節するこ とができる。 さらに、繊維骨材に炭素鋼材を配設するとともに、プラスチックにより被覆す ることにより、コンクリート内で有効に引張強度を発揮することができる。 また、本考案の繊維筋材によれば、鉄筋に比べて小さい直径でしかも少ない本 数でコンクリートの引張応力を負担することができる。このため、コンクリート の圧潰を発生することなく引張強度の大きいコンクリート構造体を得ることがで きる。 さらに、繊維筋材が軽量であって、繊維筋材に炭素鋼材が配設されて可塑性が 付与されているために折り曲げ加工が容易なものになっている。 また、繊維筋材同士の結合はリング状クリップなどで行うことができる他、ネ ットに加工されているため、施工に高度な熟練を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】繊維骨材の外観及び繊維骨材内部の束状体を示
した図である。

【図２】コンクリート中における繊維骨材の分散状態図
である。

【図３】繊維骨材のその他の実施例を示す図である。

【図４】繊維筋材がネットに形成された状態図である。

【図５】繊維筋材が型枠内に配設された状態図である。

【符号の説明】

１…繊維骨材 ２、１４…束状体 ４…繊維糸 ６…炭素鋼材 １１…繊維筋材 １３…ネット

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】セメントコンクリートに補強材として混ぜ
   合わせされる繊維骨材であって、 単位面積当たりの引張強度がセメントコンクリートの補
   強鋼材よりも大きい複数本の繊維糸を束ねて固着してな
   る束状体からなることを特徴とするセメントコンクリー
   ト用の繊維骨材。
2. 【請求項２】請求項１において、複数本の前記繊維糸と
   炭素鋼材を束ねて合成樹脂を含浸させることにより相互
   に固着した束状体とされるとともに、この束状体が前記
   合成樹脂により被覆されてなることを特徴とする繊維を
   用いたセメントコンクリート用の繊維骨材。
3. 【請求項３】セメントコンクリートに補強鋼材として配
   設される補強筋材であって、 単位面積当たりの引張強度がセメントコンクリートの補
   強鋼材よりも大きい複数本の繊維糸及び炭素鋼材からな
   る束状体であることを特徴とするセメントコンクリート
   用の繊維筋材。
4. 【請求項４】請求項３において、複数本の前記繊維糸及
   び炭素鋼材からなる束状体を組み合わせてネット状に形
   成されてなることを特徴とするセメントコンクリート用
   の繊維筋材。