JPS6253467B2 - - Google Patents

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JPS6253467B2
JPS6253467B2 JP57062502A JP6250282A JPS6253467B2 JP S6253467 B2 JPS6253467 B2 JP S6253467B2 JP 57062502 A JP57062502 A JP 57062502A JP 6250282 A JP6250282 A JP 6250282A JP S6253467 B2 JPS6253467 B2 JP S6253467B2
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/163—Rolling or cold-forming of concrete reinforcement bars or wire ; Rolls therefor
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
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    • E04C5/012—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
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    • B21B13/10—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with differently-directed roll axes, e.g. for the so-called "universal" rolling process all axes being arranged in one plane
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンクリート補強用鋼繊維とりわけ細
線を原料とする異形鋼繊維に関するものである。
コンクリート構造物やコンクリート製品のひび
われや引張りなどの特性を改善する手段として、
断面積0.1〜0.4mm2、長さ20〜40mmの補強用鋼繊維
が汎用される傾向にある。この補強用鋼繊維に
は、鋼線を切断したカツトワイヤタイプ、薄板を
せん断したせん断フアイバータイプ、厚板切削に
よる切削フアイバータイプ、および溶湯から直接
抽出したMEフアイバータイプのものが知られて
おり、これらのうち、カツトワイヤタイプは冷間
引抜き材をそのまま使えるため引張り強度が他の
タイプのものにくらべ格段にすぐれている。
しかし、この種カツトワイヤタイプの鋼繊維は
一般に平滑な円形断面をなしているため表面積比
が小さく、コンクリートやモルタル等との付着強
度が低い（摩擦による引抜き抵抗だけ）という欠
点があつた。この対策として従来では繊維全長に
一定間隔で凹凸を付けるようなことが行われてい
るが、繊維断面が幅方向又は厚さ方向がストレー
トなまま凹凸をつけただけでは付着力向上は不十
分であり、また凹凸を強調して付着力を増加して
も、全長が一様な抗張力であるためコンクリート
に曲げや引張りの外力が加えられたときに、繊維
とコンクリートマトリツクスの結合が一挙に破壊
され、高い引張り強度がかえつて害となつてコン
クリート構造の急激な負荷変動を招く不利を避け
られない。
また、繊維を側面〓状に曲げ加工する手法も採
用されているが、混練時の作業性が悪いためフア
イバーボールと称する塊を形成しやすく、また曲
げ部分から切断が生じやすくなるという不具合が
ある。
本発明は前記した従来の鋼繊維の欠点を除去す
るために研究を重ねて創案されたもので、その第
１の目的はコンクリートの付着力が繊維の抗張力
よりも大きく、コンクリートの破壊時に繊維とコ
ンクリートマトリツクスの結合を破壊せず、急激
な負荷変動の発生にしにくい高靭性の補強コンク
リートを得ることのできるワイヤカツトタイプコ
ンクリート補強用鋼繊維を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明は、所定長さの
細線の中央部に母材なみの強度を持つ伸び変形用
の軸状部を残し、この軸状部の両側から端部に、
厚さ方向（上下）と幅方向（左右）に交互に張出
しかつその張出し量が端部に向うほど漸進的に大
きくなつた複数の硬い節部を形成した鋼繊維とし
たもので、幅方向および厚さ方向にそれぞれ節部
があるため表面積が大きいうえに節部が繊維端に
向うほど拡大しかつ高硬度化されているためコン
クリートの付着強度が高いと共に良好なアンカー
効果により引抜き抵抗が高く、しかも繊維長さ方
向の中央部にほとんど母材のままの軸状部があ
り、負荷が加えられた際にこれがすべり部分とな
つて伸び変形し、細くなつて破断するためアンカ
ー部分とコンクリートマトリツクスとの結合を的
確に保たせることができる。
以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明
する。
第１図ないし第５図は本発明に係るコンクリー
ト補強用鋼繊維の一実施例を示し、第６図ないし
第８図は同じく他の実施例を示す。図面におい
て、Ａは本発明に係るワイヤカツトタイプの鋼短
繊維の全体を示す。１は繊維長手方向中央部に形
成された伸び変形可能な軸状部であり、原料細線
とほぼ同等の円形もしくは矩形状の断面をなし、
その表面は完全に平滑であるかあるいはごく小さ
な凸部３′が間隔的に形成されている。この軸状
部１は比較的軟質で10〜25％の伸び率が得られる
領域であり、その長さは繊維全長の約1/3程度が
適当であるが、製造する補強コンクリート必要強
度などに応じて増減してもよい。
２ａ，２ｂ，２ｃ……は前記軸状部１を境とし
てその両側に対称的な配置で形成した節部であ
り、この節部２ａ，２ｂ，２ｃ……繊維幅方向
（左右）に突出し、しかも軸状部から繊維長手方
向先端に向かうものほどその突出量（幅：ｗ）が
漸進的に増加すると共に、厚さｔが漸進的に減少
し、繊維全体を平面から見た場合に中央部が細
く、両端部に向かつて広がつた形態をなしてい
る。
３ａ，３ｂ，３ｃ……は前記各幅方向の節部２
ａ，２ｂ，２ｃ……のあいだに形成された節部で
あり、繊維厚さ方向（上下）に突出し、側面ほぼ
台形状ないし三角状をなしている。この厚さ方向
の節部３ａ，３ｂ，３ｃ……はそれ自体の突出高
さｈは繊維全長にわたりほぼ同等であるが、さき
のように幅方向の節部２ａ，２ｂ，２ｃ……の厚
さt2が繊維長手方向先端に向け次第に小さくなつ
たテーパ状を呈しているため、第２図のごとく繊
維長手方向先端に向かうほど実質的な突出量が増
大している。
次に本発明によるコンクリート補強用鋼繊維の
作用を説明すると、一般にコンクリート補強用鋼
繊維に必要な特性として、強度や硬さが十分であ
ること、分散性がよく施工時にフアイバーホール
を作りにくいこと、コンクリートとの付着強度が
良好であることが挙げられるが、本発明の場合に
は繊維母材が圧延された鋼線であるためきわめて
高い引張り強度を有し、かつ節部２ａ，２ｂ，２
ｃ……，３ａ，３ｂ，３ｃ……が塑性変形により
加工硬化を受けているため硬さも十分である。そ
して、全体が針状をなすと共に幅方向の節部２
ａ，２ｂ，２ｃ……により偏平性が付与されてい
るため繊維どうしのからみあいが生じず、さらさ
らと流れ、中央部の軸状部１は硬さは他の部分よ
り小さいが太いため十分な剛性を持つている。従
つて、コンクリートへ一括投入した場合に偏在が
生じず、急速に分散し均一に混練される。さら
に、本発明による鋼繊維は単純に繊維の厚さ方向
もしくは幅方向に凹凸を付すのでなく、幅方向と
厚さ方向の双方に節部２ａ，２ｂ，２ｃ……，３
ａ，３ｂ，３ｃ……を有し、かつそれら節部が繊
維長手方向端部に向かうほど大きくなつている。
そのためコンクリートの付着強度がきわめて高
く、かつ幅方向と厚さ方向の節部２ａ，２ｂ，２
ｃ……，３ａ，３ｂ，３ｃ……が繊維長手方向端
部に向かつて次第に大きくなつていることから良
好なアンカー効果が得られ、引抜き抵抗が大き
い。
鋼繊維の付着力は繊維の表面積および形状によ
りコンクリートマトリツクスと結合する状態が異
なることから引き抜き力に大きな差異をもたら
す。すなわちいま、鋼繊維長さをｌとし、鋼繊維
幅をt1とし、鋼繊維厚さをt2とし、表面付着力を
ｐ(Kg/mm2)、引抜き力をＷ（Kg）、繊維の長手方向
に垂直な断面の外周をＬ（＝２（t1＋t2））とする
と、表面が平滑なワイヤカツトタイプの鋼繊維の
引抜き力は、Ｗ＝Ｐ・Ｌ・l/2となり、付着力は
もつぱら繊維表面とコンクリートとの摩擦に関係
するだけである。
これに対し、鋼繊維に本発明のような節部２
ａ，２ｂ，２ｃ……，３ａ，３ｂ，３ｃ……を形
成した場合には、これら２方向への有効凹凸部に
よりコンクリートをせん断する作用が働き、有効
せん断を生じさせる凹凸部の面積がコンクリート
せん断力に関係する。すなわち、有効凸部（幅方
向節部）の幅をｗとし、有効凸部（厚さ方向節
部）の高さをｈとし、有効せん断面の繊維長さ方
向の長さを最大値l/2とし、コンクリートのせん
断力をτ(Kg/mm2)とした場合、引抜き力はＷ＝２
τ（ｗ＋ｈ）l/2となり、付着力が著しく増大す
る。
さらに、繊維補強コンクリートでは繊維の引抜
き抵抗により靭性が向上するが、引抜き抵抗を高
めた場合に引張り強度が高すぎたり、全長が一様
な引張り強度である場合には、コンクリートの破
壊時にコンクリートマトリツクスと繊維との結合
が破壊され、急激な強度変化が生ずる。これは引
張り強度の高いワイヤカツトタイプの鋼繊維にお
いてとくに問題となる。
しかるに本発明においては、繊維全長に節部を
形成せず、繊維中央部に延び変形可能な軸状部１
を形成している。この軸状部１は凹凸が全くない
かあつてもきわめて微少であるためコンクリート
との付着はほとんど摩擦力が支配し、しかもこの
軸状部１は塑性加工をほとんど受けておらず母材
ままの状態であるため変形しやすい状態となつて
いる。従つて、コンクリートの破壊時に軸状部１
がすべり部分ないしフリー部分としてそれ自体が
伸び変形し、アンカー部とコンクリートマトリツ
クスの結合が破壊される前に伸びにより細径化し
て破断する。また結合部が抜ける場合には節ごと
に段階的に抜けてゆき、一度に全節が破壊されな
い。このことからコンクリートの靭性がきわめて
良いものとなる。
上述した点を付着力との関係から述べると、鋼
繊維の有効断面積をａ（mm2）とし、鋼繊維の長さ
方向に垂直な引張応力をσｔ(Kg/mm2)とし、鋼繊
維の抗張力をWf（Kg）、鋼繊維引抜き力をＷ
（Kg）とすると、本発明は繊維長さ方向中央部に
伸び変形可能な軸状部１を有せしめることによ
り、Ｗ＞Wf（＝ａσｔ）とすることができるも
のである。このように繊維の付着力を繊維の抗張
力より大にし抗張力を必要以上に付着力より大き
くしないため、コンクリートの破壊時に繊維とコ
ンクリートマトリツクスの結合を破壊せず、急激
な負荷変動を発生させない。
第９図は本発明による鋼繊維としてｌ＝30mm、
Ｗ＝1.6mm、ｈ＝0.7mm、ａ＝0.28mm2、ε＝10mmの
ものを用い、これをW/C＝50％の生コンクリー
トに混入して10×10×30cmの補強コンクリートを
作り、曲げ試験を行つた場合のデータを、厚さ方
向にインデントを付けた従来のワイヤカツトフア
イバー、およびせん断フアイバーのそれと比較し
て示したものである。この第９図から本発明は強
化率がきわめて良好で、優れた靭性を付与できる
ことがわかる。
なお、本発明のコンクリート補強用鋼繊維を得
るには、第１０図と第１１図に示すような手段を
用いて鋼細線を印圧加工し、所要長さに切断すれ
ばよい。すなわち、第１０図において、２１，２
１′は一対の成形ローラであり、成形ローラ２
１，２１′は所定の直径Ｄを有し、その胴面すな
わちローラ表面２３，２３′には、回転軸と平行
な方向に延びる節加工用溝２２，２２′が一定の
ピツチで等間隔に形成されている。この節加工用
溝は、たとえば60゜ないし90゜Ｖ溝の如き形状に
すればよい。
しかしこのような直径Ｄの成形ローラ２１，２
１′は慣用のインデント加工用ローラと同じであ
り、これで加工しただけでは、細線５は全長が一
様な厚さに加工され、節も単純なものとなる。本
発明による鋼繊維を加工するには、前記成形ロー
ラ２１，２１′の圧延率を周面所要領域づつ変化
させることが必要である。具体的には、第１１図
の如く、製造する繊維長さよりも短い周長に相当
する領域Ｌのローラ表面２３を、成形ローラ直径
Ｄと偏心した大きな直径Ｒをもつて薄くカツトす
る。これによりカツト量だけ浅くなつた節加工用
溝２５，２５′を有する低圧成形面２４，２４′を
形成し、これを成形ローラ２１，２１′の全周に
わたり間隔的に配する。なお、節加工用溝２５，
２５′はその深さがほとんどゼロの場合を含む。
そして、加工に当たつては、低圧成形面２４，
２４′を基準としてそれらにより得られるローラ
ギヤツプＧが細線５の直径とほぼ同等になるよう
にスタンド類に組込み、成形ローラ２１，２１′
を等速回転させ、細線５を挿入する。こうすれ
ば、細線５は第１２図ａのように、直径Ｄのロー
ラ表面２３，２３′により圧下され、このローラ
表面２３，２３′から構成されるギヤツプは低圧
成形面２４，２４′によるギヤツプよりも小さい
ため細線５の圧延量が多く、したがつて肉厚が低
下し、偏平状に張り出す節部２ｄが形成され、し
かも節加工用溝２２，２２′が深いため、前記節
部２ｄに続いて高さの大きな厚さ方向節部３ｄが
形成される。
さらに細線５が軸線方向に移動すれば、直径Ｄ
のローラ表面２３，２３′の終端からこれと滑ら
かに連続した低圧成形面２４，２４′があり、ロ
ールギヤツプが漸進的に増加するため、第１２図
ｂのように、細線５の圧下量が連続的に減少し、
したがつて幅方向に張り出す節部２ｂ，２ｃは側
面から見て長手方向にそつて次第に太いテーパ状
に成形され、同時に幅方向への張出し量が減少
し、ついで節加工用溝２２，２２′により厚さ方
向の節部３ｂ，３ｃが形成される。
そしてさらに細線５が移動すれば、第１２図ｃ
のように、低圧成形面２４，２４′の最小弧面域
が対向する状態となり、これによりローラギヤツ
プが最大（細線５の圧下量は最小）となり、前記
過程で次第にテーパ状に太くなるのに続いて、ほ
ぼストレートな軸状部１が形成され、図示するも
のでは軸状部１の表面にわずかに凸部３′が形成
される。
さらに成形ローラ２１，２１′が回転すれば、
低圧成形面２４，２４′が直径Ｄのローラ表面２
３，２３′に連続しているため、ローラギヤツプ
は再び漸進的に減少し、第１２図ｄのように、ロ
ーラ表面２３，２３′により圧下されてテーパ状
に薄くなるとともに、張出し量の増した幅方向節
部２ｃ，２ｂ，２ａが順次成形され、かつそれら
幅方向節部２ｃ，２ｂ，２ａのあいだに厚さ方向
節部３ｃ，３ｂ，３ａが形成される。
以下、成形ローラ２１，２１′の回転により軸
状部１とその両側の節部２ａ，２ｂ，２ｃ，３
ａ，３ｂ，３ｃが成形された異形化細線５′が連
続的に排出され、切断手段で所定長さに切断され
る。これはたとえばチツプ２７を取付けた固定ダ
イス２６と、周面にチツプ２７′を一定間隔で取
付けた回転ローラ２８により行われ、これにより
第１図や第６図のような本発明鋼繊維Ａが得られ
る。
以上説明した本発明によるときには、長手方向
の中央部に伸び変形用の軸状部１を形成しこの軸
状部１の両側に幅方向と厚さ方向に交互に突出す
る節部２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，３ｃを形
成し、しかもその節部を実質的に長手方向両端部
に近づくほど大きく構成した鋼繊維としたので、
分散性を損なわずにコンクリートの付着強度と引
抜き抵抗力を大きくすることができ、しかも中央
部に剛性はあるが伸びやすい軸状部１を形成して
いるため、ワイヤカツトタイプの鋼繊維でありな
がら最大抗張力を持続し、すなわち付着力を抗張
力より大にすることができる。そのためコンクリ
ートの破壊時に鋼繊維とコンクリートマトリツク
スとの結合を破壊せず、急激な負荷変動が発生し
にくくなり、これにより高抗張力の細線のメリツ
トを生かした高強度の補強コンクリートを製造で
き、鉄筋に代替品として利用できるなどのすぐれ
た効果が得られる。
なお本発明の鋼繊維は、コンクリート、モルタ
ルのほか工業炉などにおける耐火物に混入する補
強材等としても利用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるコンクリート補強用鋼繊
維の一実施例を示す平面図、第２図は同じくその
側面図、第３図は同じく第１図―線に沿う断
面図、第４図は同じく第１図―線に沿う断面
図、第５図は第２図―線に沿う断面図、第６
図は本発明の別の実施例を示す平面図、第７図は
第６図―線に沿う断面図、第８図は第６図
―線に沿う断面図、第９図は本発明鋼繊維を用
いて得られたコンクリートを曲げ試験した場合の
曲げ荷重―スパンたわみ量を従来品と比較して示
すグラフ、第１０図は本発明鋼繊維の製作に用い
る異形加工手段と切断手断の一例を示す部分的側
面図、第１１図は異形加工手段の部分的側面図、
第１２図ａ〜ｄは加工工程を段階的に示す説明図
である。 １……軸状部、２ａ，２ｂ，２ｃ……幅方向の
節部、３ａ，３ｂ，３ｃ……厚さ方向の節部、
R1〜R9……多段圧延ローラ、５……細線、６
ａ，６ｂ……上下ローラ、６ｃ，６ｄ……左右ロ
ーラ、７……矩形ギヤツプ、２１，２１′……成
形ローラ、２２，２２′……節加工用溝、２３，
２３′……ローラ表面、２４，２４′……低圧成形
面、２５，２５′……節加工用溝。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 長手方向中央部に伸び変形可能な軸状部１を
    有すると共に、この軸状部１の両側に、幅方向に
    突出する節部２ａ，２ｂ，２ｃ…と厚さ方向に突
    出する節部３ａ，３ｂ，３ｃ…とが交互に形成さ
    れ、かつ前記節部２ａ，２ｂ，２ｃ…，３ａ，３
    ｂ，３ｃ…が繊維端部に向かうほど漸進的に拡大
    すると共に繊維厚さが軸状部１から先端に向かう
    ほど漸進的に薄くなつていることを特徴とするコ
    ンクリート補強用鋼繊維。
JP57062502A 1982-04-16 1982-04-16 コンクリ−ト補強用鋼繊維 Granted JPS58181439A (ja)

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JP57062502A JPS58181439A (ja) 1982-04-16 1982-04-16 コンクリ−ト補強用鋼繊維
EP83901222A EP0105385B1 (en) 1982-04-16 1983-04-14 Concrete-reinforcing steel fiber and method of fabrication thereof
US06/573,925 US4610926A (en) 1982-04-16 1983-04-14 Concrete reinforcing steel fibers and production thereof
PCT/JP1983/000115 WO1983003602A1 (fr) 1982-04-16 1983-04-14 Fibre d'acier pour le renforcement du beton et son procede de fabrication
DE8383901222T DE3367206D1 (en) 1982-04-16 1983-04-14 Concrete-reinforcing steel fiber and method of fabrication thereof

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JPS58181439A JPS58181439A (ja) 1983-10-24
JPS6253467B2 true JPS6253467B2 (ja) 1987-11-10

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