JP2000119052A - コンクリート補強用鋼繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はコンクリートやモルタル等の中に混入
して強度及び靭性を向上させる鋼繊維に関するものであ
り、この鋼繊維の形状に工夫を加えてコンクリートに対
する補強効果を一層高めようとする鋼繊維に係るもので
ある。 【解決手段】コンクリート中に均一に分散させて該コン
クリートの強度を高める補強用鋼繊維であって、該補強
用鋼繊維の中央部分は真直部であり、これに連続する両
端部付近に２以上の波形状が前記真直部と同方向に伸び
る真直部を介して離間して設けられたことを特徴とする
コンクリート補強用鋼繊維。１‥コンクリート補強用鋼
繊維、２‥鋼繊維の中央真直部、３‥中央真直部に連続
して型付けされた波形状部、４‥端部付近の真直部、５
‥端部に形成されたフック（波）形状部。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンクリートやモル
タル等の中に混入して強度及び靭性を向上させる鋼繊維
に関するものであり、この鋼繊維の形状に工夫を加えて
コンクリートに対する補強効果を一層高めようとする鋼
繊維に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋼繊維をコンクリート中に均
一に分散させてコンクリート自体の引張強度、曲げ強
度、曲げタフネス、或いはひび割れ性等の機械的強度を
改善することが行われている。かかる鋼繊維に要求され
る特性としては引張強度及びコンクリートとの密着性が
特に重要な因子になっている。これらの特性のうち、引
張強度については鋼繊維の材質や直径を適宜選択するこ
とにより目的とする値を確保することができるが、鋼繊
維とコンクリートとの密着性に関してはまだ満足のいく
ものが得られていないのが実状であった。

【０００３】鋼繊維のコンクリートに対する密着性の形
態は、コンクリートに付加される応力に応じて種々変化
し、コンクリートに応力が付加される初期段階では、鋼
繊維とコンクリートの界面における接着形態であり、応
力が付加される後期の段階、即ち、より高い歪みが加わ
る段階では、鋼繊維とコンクリートとの界面における接
着からその相互間における摩擦抵抗にて密着するものと
考えられ、この摩擦抵抗を高めるための物理的、機械的
な密着方法が従来より検討されてきた。

【０００４】この点に関する従来の技術としては、例え
ば特公昭６０−９９７６号公報には鋼繊維の両端を折り
曲げてフックを設けた形状となしてコンクリートの摩擦
抵抗を高める提案がなされており、特開平５−１９４０
０号公報には、波形を付与した鋼繊維とすることにより
コンクリートの摩擦抵抗を高める提案がある。

【０００５】しかるに、前者の鋼繊維の両端部にフック
を設けたコンクリート補強鋼繊維では要求されるに十分
な摩擦抵抗が得られない場合があり、補強効果が劣ると
いう欠点があった。また後者の鋼繊維の長さ全域にわた
って波形を付与した鋼繊維では、鋼線の強度が低い場
合、鋼繊維の中央付近でコンクリートにひびが入った場
合、摩擦抵抗が大きいために鋼繊維が破断する場合があ
り、また補強方向の有効長さを短縮しているという問題
があった。

【０００６】上述の問題を解決する鋼繊維として発明者
等は先に繊維の側面から見た形状は中央部付近はほぼ直
線であり、両端部付近は波形状部の湾曲を１乃至５個各
々有している補強鋼繊維を提案した。しかしながら上述
の形状の鋼繊維においても、更に十分な密着力を要求さ
れる場合があり、殊にコンクリートの圧縮強度が３０Ｎ
／ｍｍ２以上の場合、最大曲げ応力及び曲げタフネスの
特性を更に向上させる要求がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の要求に
鑑みてなされたものであり、コンクリート強度が３０〜
４６Ｎ／ｍｍ２の範囲で機械的強度が優れる鋼繊維を提
供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、コンク
リート中に均一に分散させて該コンクリートの強度を高
める補強用鋼繊維であって、該補強用鋼繊維の中央部分
は真直部であり、これに連続する両端部付近に２以上の
波形状部が前記真直部と同方向に伸びる真直部を介して
離間して設けられたことを特徴とするもので、具体的に
は、該補強用鋼繊維の中央部分は真直部であり、これに
連続する波形状部を備え、これに続いて前記真直部と同
方向に伸びる真直部を形成し、更にこの両端部にフック
形状部若しくは波形状部を備えたものである。そして、
好ましくは、補強用鋼繊維の直径が０．７５±０．１ｍ
ｍ、長さが６０±１０ｍｍ、抗張力が１２００〜１４５
０ＭＰａとするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明における最大の特徴は、鋼
繊維の形状を中央部の真直部に対して端部付近に２以上
の波形状部（フック形状部を含む、以下同じ）を第２の
真直部を介して離間して設けたことにあり、言い換えれ
ば、端部付近に間隔をおいて不連続に２つの波形状部を
設けることで鋼繊維とコンクリートとの摩擦抵抗を高め
ることができることとなったものである。

【００１０】更に詳しく説明すると、波形状の鋼繊維が
コンクリートから引き抜かれるときの摩擦抵抗は、鋼繊
維外形によって形成されるコンクリートの波形状の空間
を鋼繊維が曲げ加工されながら引き抜かれる時の加工抵
抗力と考えられる。一方、鋼繊維が引き抜かれる時の鋼
繊維の曲げ加工以外に周囲のコンクリート壁の破壊現象
が伴う。このコンクリート壁の破壊が起こった場合は鋼
繊維の通過する波形状の空間が大きくなるため、曲げ加
工量は低下しそのために摩擦抵抗が低減することとな
る。

【００１１】しかるに、鋼繊維における複数の波形状部
が隣接している場合、鋼繊維がコンクリートから引き抜
かれる時のコンクリート壁の破壊力は近傍のコンクリー
トにも伝播する。従って、鋼繊維に波形状部が隣接して
設けられた場合、自己の波形状コンクリート壁の破壊は
自己の鋼繊維の通過によるものの他に隣接する鋼繊維の
通過による破壊力が加わるため、コンクリート壁の破壊
は大きくなり引き抜き抵抗力を低下させる結果となって
いた。

【００１２】本発明は係る知見に基づくものであって、
鋼繊維において複数の波形状部の間に真直部を設けるこ
ととしたもので、隣の波形状部でのコンクリートの破壊
力が自己のコンクリートの破壊に影響を受けることを少
なくしたものである。このため、自己のコンクリートの
破壊を低減し、引抜力の抵抗の低下を防ぐことができる
こととなったもので、隣接するコンクリート壁の破壊の
影響はコンクリートの圧縮強度が低いほど大きいものと
思われる。

【００１３】本発明において、鋼繊維の両端部近傍のみ
に波形状部を付与するのは、鋼繊維の破断強さに見合う
引抜力を持たせればよいので中央部分の波形状部は不要
であるからである。尚、両端部付近の波形状部は同一方
向に形成されるのが普通であるが、これには特に限定さ
れることはなく、例えば、逆方向に形成されていてもよ
い。

【００１４】鋼繊維の全長（Ｌ：各符号は後述する）
は、３０ｍｍ以上であり、好ましくは６０±１０ｍｍが
実用に供せられる。即ち、本発明の鋼繊維は中央真直部
の両側に、波形状部と端部真直部と端部波形状部を備え
るものであり、端部真直部はその両側の波形状部におけ
る引抜時のコンクリート破壊の相互の影響をなくすため
に所定の長さが必要である。従って、両端部付近の各々
の真直部の長さ（Ｌ２）は１０ｍｍ程度の長さを必要と
し、一方、中央部真直部の長さを考慮すると、鋼繊維全
体の長さ（Ｌ）は上記した範囲が実用に供せられる範囲
となる。

【００１５】波形状部（３）の長さ（Ｌ１）は３〜６ｍ
ｍが好ましい。その理由はこれが３ｍｍ未満であると波
形付け加工が困難であるとともに、必要な屈曲形状を得
ることができないためである。また６ｍｍを越えると中
央真直部が短くなり鋼繊維の長さの効果が低下するから
である。

【００１６】波形状部（３）の高さ（Ｈ１）は０．０５
ｍｍ以上で、好ましくは０．０５〜０．４ｍｍである。
０．０５ｍｍ未満であると十分な屈曲効果が得られず、
鋼繊維のコンクリートからの引抜抵抗が低下し、又０．
４ｍｍを越えると必要以上の引抜抵抗力になり鋼繊維が
破断して必要な引抜抵抗が得られないことのほか、鋼繊
維の長さの効果が低下するからである。

【００１７】端部付近真直部（４）の長さ（Ｌ２）は、
鋼繊維が引き抜かれるとき隣の屈曲部のコンクリート壁
破壊は自己のコンクリート壁破壊に影響を与えない必要
十分な緩衝長さである。具体的には２ｍｍ以上で、好ま
しくは４〜１０ｍｍである。１０ｍｍ以上にすると鋼繊
維端部付近に屈曲部を設けることができないので好まし
くない。

【００１８】端部フック形状部（波形状部を含む）
（５）については、前述した波形状部（３）と同じ理由
でフック形状部（５）の長さ（Ｌ３）は３〜６ｍｍが好
ましい。又端部フック形状部（５）の高さ（Ｈ３）は
０．１ｍｍ以上で、好ましくは０．１〜３ｍｍである。

【００１９】尚、鋼繊維の破断強さは鋼繊維の直径と強
度に依存するが、鋼繊維の線径が０．７５±０．１ｍｍ
とすると、抗張力は１１５０〜１５００ＭＰａとなり、
鋼繊維の高い引抜力と鋼繊維強度のバランスを得ること
ができる。この点、従来では鋼繊維の抗張力は約１１５
０ＭＰａで炭素含有量は０．０６重量％の鋼材が一般に
用いられてきたが、本発明である前述の抗張力を得るた
めには、鋼材の炭素含有量を０．０９重量％の鋼材を用
い、伸線加工することで得ることができる。鋼材の抗張
力は鋼材の炭素含有量を適宜設定することで目的の抗張
力にすることができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明のコンクリート補強鋼繊維の具
体例を示す側面図であり、図２はその部分拡大図であ
る。符号１は本発明のコンクリート補強鋼繊維、２は中
央真直部、３は中央真直部２の左右に連続して型付けさ
れた波形状部、４は端部付近の真直部、５は端部に形成
されたフック形状部である。即ち、鋼繊維の両端部近傍
には波形状部３とフック形状部５が形成され、これらは
この間に中央真直部２と同一方向に向く真直部４を介し
て離間して形成されたものである。又、この例では波形
状部３とフック形状部５は同一方向（図面では下向き）
に向けて形付けされたものである。尚、図中、Ｌはコン
クリート補強鋼繊維１の全長、Ｌ１は波形状部３の長
さ、Ｈ１は波形状部３の高さ、Ｌ２は真直部４の長さ、
Ｌ３は端部フック形状部５の長さ、Ｈ２はフック形状部
５の高さを示す。

【００２１】図３〜図５は本発明のコンクリート補強鋼
繊維の他の例を示す側面図であり、図３にあっては端部
を波形状部５とした第２例であり、図４は端部の先端に
更に真直部６を形成した第３例、図５は図３の波形状部
５を波形状部３と反対側に形成した第４例である。これ
らはいずれも第１例と同様の効果が得られる。

【００２２】（具体例）さて、製造されたコンクリート
補強用鋼繊維１は炭素含有量が０．０９重量％で直径が
５．５ｍｍの鋼線材を通常のダイス伸線加工により直径
が０．７５ｍｍ、強度が１２００ＭＰａと１３００ＭＰ
ａの鋼繊維とし、これを複数本一面上に平行に引き揃え
水溶性結合材で固着して帯状体とした。

【００２３】この長尺の帯状体にフック形状部５及び波
形状部３の形付けを行いこれを切断するカッターを備え
た回転式治具を用いて図１〜図２に示す全長が６０ｍｍ
の鋼繊維部材１を作成した。

【００２４】（試験結果）波形状部３の長さＬ１を４ｍ
ｍ、端部フック部５の長さＬ３を４ｍｍ、端部フック形
状部５の高さＨ３を２ｍｍとし、波形状部３の高さＨ
１、端部付近真直部４の長さＬ２に水準をとって補強部
材を作成し、作成した補強部材をコンクリートに混入し
て鋼繊維補強コンクリート試料を作成した。作成したコ
ンクリート試料は３等分点曲げ試験を行い最大曲げ加
重、及び曲げタフネスを計測して補強強度を評価した。
結果を図６に示す。ここでコンクリートの圧縮強度は３
０Ｎ／ｍｍ２と３９Ｎ／ｍｍ２の２水準で行った。

【００２５】図６は、波形状部３の高さＨ１及び端部付
近真直部４の長さＬ２に水準をとって作成したコンクリ
ート試料を評価した結果を形状の水準と共に示したもの
である。図６中、曲げの機械的特性は従来例を１００と
して指数表示した。

【００２６】

【発明の効果】図６から分かる通り、従来例の波形状部
のないものに対して、実施例１の波形状部のあるもので
は最大曲げで１０％、曲げタフネスで１０〜２０％向上
することが分かった。

【００２７】波形状部の要素の効果としては実施例１〜
４及び比較例１〜４にて波形状部の高さを評価したが、
波高さが０．０５ｍｍ以下では物理的な密着性が十分で
なく、０．４ｍｍ以上では密着性が鋼繊維強度以上にな
り、鋼繊維が破断し補強効果が低下することが判明し
た。

【００２８】次に従来例、比較例１、２、５、６及び実
施例１にて鋼繊維の抗張力の比較をしたが、抗張力が高
いと破断しにくくなるため補強効果が高まるが、コンク
リート壁の破壊が大きくなり補強効果が低下することが
分かった。

【００２９】また比較例７、８、実施例５〜７では真直
部４の長さの効果を検討した。この結果、２ｍｍ以下で
は補強効果の程度が小さいことが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のコンクリート補強鋼繊維の第１
例を示す側面図である。

【図２】図２は図１の部分拡大図である。

【図３】図３は本発明のコンクリート補強鋼繊維の第２
例を示す側面図である。

【図４】図４は本発明のコンクリート補強鋼繊維の第３
例を示す側面図である。

【図５】図５は本発明のコンクリート補強鋼繊維の第４
例を示す側面図である。

【図６】図６は試験結果を示す表である。

【符号の説明】

１‥コンクリート補強用鋼繊維、 ２‥コンクリート補強用鋼繊維の中央真直部、 ３‥中央真直部に連続して型付けされた波形状部、 ４‥端部付近の真直部、 ５‥端部に形成されたフック（波）形状部、 Ｈ１‥波形状部３の高さ、 Ｈ２‥フック形状部５の高さ、 Ｌ‥コンクリート補強鋼繊維の全長、 Ｌ１‥波形状部３の長さ、 Ｌ２‥真直部４の長さ、 Ｌ３‥端部フック形状部５の長さ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート中に均一に分散させて該コ
   ンクリートの強度を高める補強用鋼繊維であって、該補
   強用鋼繊維の中央部分は真直部であり、これに連続する
   両端部付近に２以上の波形状部が前記真直部と同方向に
   伸びる真直部を介して離間して設けられたことを特徴と
   するコンクリート補強用鋼繊維。
2. 【請求項２】 コンクリート中に均一に分散させて該コ
   ンクリートの強度を高める補強用鋼繊維であって、該補
   強用鋼繊維の中央部分は真直部であり、これに連続する
   波形状を備え、これに続いて前記真直部と同方向に伸び
   る真直部を形成し、更にこの両端部にフック形状部若し
   くは波形状部を備えたことを特徴とするコンクリート補
   強用鋼繊維。
3. 【請求項３】 補強用鋼繊維の直径が０．７５±０．１
   ｍｍ、長さが６０±１０ｍｍ、抗張力が１２００〜１４
   ５０ＭＰａである請求項１又は２記載のコンクリート補
   強用鋼繊維。