JP2000247697A

JP2000247697A - コンクリート補強用鋼繊維およびその製造方法ならびに鋼繊維補強コンクリート製品

Info

Publication number: JP2000247697A
Application number: JP11053971A
Authority: JP
Inventors: Nobuhito Araki; 信仁荒木
Original assignee: Yasuda Kogyo KK
Current assignee: Yasuda Kogyo KK
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】曲げ、せん断、引っ張りに対する大きな強度
を安定的に確保し、かつコンクリート内でのアンカー効
果も高まるコンクリート補強用鋼繊維およびその製造方
法ならびに鋼繊維補強コンクリート製品を提供する。【解決手段】ねじりを加えたコンクリート補強用鋼繊
維１０であるので、この鋼繊維１０への曲げ、せん断、
引っ張りに対する大きな強度が安定して得られる。結
果、例えばコンクリートとの混練中、鋼繊維１０の折
れ、曲がり、伸びが発生しにくい。よって補強後のヒュ
ーム管１１に、鋼繊維１０の混入量に見合うだけのそれ
ぞれの強度を与えられる。さらに、このように鋼繊維１
０がねじってあるのでアンカー効果が増大する。その結
果、ヒューム管１１からの抜けが減少し、補強効果が高
まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はコンクリート補強
用鋼繊維およびその製造方法ならびに鋼繊維補強コンク
リート製品、詳しくはコンクリートに混入されて、この
コンクリートを補強するためのコンクリート補強用鋼繊
維、および、このコンクリート補強用鋼繊維の製造方
法、ならびに、このコンクリート補強用鋼繊維が混入さ
れて補強された鋼繊維補強コンクリート製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートのひび割れまたは剥離崩壊
などを防止するために、コンクリート中にコンクリート
補強用鋼繊維（スチールファイバー：ＳＦ）を混入して
補強することが行われている。一般的なコンクリート補
強用鋼繊維は、長さ２０〜６０ｍｍ，太さ０．５〜０．
８ｍｍ，引っ張り強度９００Ｎ／ｍｍ^２以上の鋼鉄材料
からなる補強繊維である。その素材には、通常、普通鋼
が用いられる。コンクリート補強用鋼繊維はコンクリー
ト中に封入されている。このため、空気および水との接
触がほとんどなく、鉄の大敵である錆が発生しにくい。

【０００３】従来のコンクリート補強用鋼繊維として、
例えば特開平９−１９５１２８号公報に記載されたもの
が知られている。この従来品は、突条の節を所定間隔ご
とに有するインデント型の補強用金属短繊維材である。
また、特開平５−２６５４４号公報に記載されたものも
知られている。これは、折れ曲がったフックが両端部に
設けられた両端フック型のコンクリート補強用鋼繊維で
ある。さらに、特開平７−５３２４７号公報の別の従来
品のように、略全長にわたって波形状に屈曲した波型の
コンクリート補強用鋼繊維も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
に係るこれらのコンクリート補強用鋼繊維にあっては、
線材または細板材の一部分に形状変更を加えたり、その
全長にわたって幅方向に波うたせたりして、コンクリー
ト内に埋め込まれたときのコンクリート補強用鋼繊維の
アンカー効果を高めている。しかしながら、これらのコ
ンクリート補強用鋼繊維は、単に、所定長さでの切断ま
たはせん断により製造されていただけのものであった。
このため、幅方向からの曲げ力およびせん断力に対する
強度、その長さ方向からの引っ張り力に対する強度が比
較的小さかった。これにより、例えばミキサーを用いた
コンクリートとの混練中に、混入されたコンクリート補
強用鋼繊維が簡単に屈曲したり、折れたり、伸びたりし
ていた。この結果、補強後のコンクリート強度が、設定
されていた通りの数値にならないという問題点があっ
た。

【０００５】そこで、この発明者らは、鋭意研究の結
果、このコンクリート補強用鋼繊維に一定ピッチでねじ
りを加えれば、鋼繊維の全長にわたって、安定して大き
な曲げ強度、せん断強度、引っ張り強度が得られ、しか
もアンカー効果が増大して、このコンクリート中から抜
けにくくなるという事実を突き止め、この発明を完成さ
せるに至った。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、曲げ、せん断および引っ張
りに対して安定的に大きな強度が得られ、しかもコンク
リート内でのアンカー効果を高めることができるコンク
リート補強用鋼繊維およびその製造方法ならびに鋼繊維
補強コンクリート製品を提供することを、その目的とし
ている。

【０００７】また、この発明は、コンクリート補強用鋼
繊維の製造の自動化を図ることができるコンクリート補
強用鋼繊維の製造方法を提供することを、その目的とし
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、鋼鉄材料からなり、コンクリートに混入されてこれ
を補強するコンクリート補強用鋼繊維において、断面矩
形状の細長い板である平線にねじりが付与されたコンク
リート補強用鋼繊維である。ここでいうねじりとは、荷
重がコンクリート補強用鋼繊維の軸線を中心に、偶力と
して作用する現象をいう。コンクリート補強用鋼繊維の
原料である鋼鉄材料としては、例えば純鉄，鋼鉄，ステ
ンレス，軟鋼，特殊鋼，電気用鋼，鋳鋼，鋳鉄などが挙
げられる。なお、比較的安価で鋼強度を有する非鉄金
属、例えばアルミニウム合金なども採用することができ
る。

【０００９】コンクリート中に混入されるコンクリート
補強用鋼繊維の混入量は、コンクリートの用途により異
なる。例えばトンネル用で４０〜８０ｋｇ／ｍ^３，盛り
土などの法面用で６０〜８０ｋｇ／ｍ^３，舗装用で４０
〜１００ｋｇ／ｍ^３，建築土間用で３０〜４０ｋｇ／ｍ
^３，コンクリート２次製品用で８０〜１００ｋｇ／ｍ ^３
である。なお、耐火炉材用のコンクリートの場合、炉材
重量の１〜５重量％である。コンクリート補強用鋼繊維
の断面形状は矩形状であれば限定されない。例えば、断
面長方形、断面正方形などでもよい。コンクリート補強
用鋼繊維の長さ、幅、厚さ、ねじりピッチなどの寸法も
限定されない。例えば請求項２に記載されたそれぞれの
寸法でもよい。また、このねじりピッチは、コンクリー
ト補強用鋼繊維の全長にわたって一定したピッチでもよ
いし、各ねじりの間隔が異なったものでもよい。これら
の事項は、請求項３および請求項４にも該当する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、繊維寸法が長さ
３０〜１００ｍｍ、幅０．８〜５ｍｍ、厚さ０．１〜
１．０ｍｍ、ねじりピッチ５〜６０ｍｍである請求項１
に記載のコンクリート補強用鋼繊維である。３０ｍｍ未
満ではコンクリートとの接触面積が小さくなりアンカー
機能が低下するという不都合が生じる。また、１００ｍ
ｍを超えるとコンクリート内での分散が均一にならない
という不都合が生じる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、ダイスから冷間
引き抜きまたは冷間圧延された平線にねじりを加え、そ
の後、該平線を一定長さごとに切断してコンクリート補
強用鋼繊維を得るコンクリート補強用鋼繊維の製造方法
である。この鋼繊維製造に用いられる冷間引き抜き装置
または冷間圧延装置は限定されない。矩形状の断面形状
を有し、引き抜きまたは圧延された平線にねじりを加え
る機能を有していればよい。なお、このねじり機能は、
冷間引き抜き装置または冷間圧延装置に組み込んでもよ
いし、別体のねじり装置として外設してもよい。

【００１２】このため、平線にねじりを加える位置も限
定されない。例えば、ダイスまたは圧延ロールから引き
抜かれると同時にねじりを加えてもよい。また、ダイス
または圧延ロールから引き抜かれた直後、または、その
後の所定時期にねじりを加えてもよい。ただし、この場
合は平線を再過熱しなければならいこともある。平線の
切断には、例えば回転カッタを用いて、引き抜きまたは
圧延後にねじりが加えられた平線を、所定の長さに連続
的に切断する方法などを採用することができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、コンクリート内
に、断面矩形状の細長い板である平線にねじりが付与さ
れたコンクリート補強用鋼繊維が散在している鋼繊維補
強コンクリート製品である。このコンクリート補強用鋼
繊維が混入されるコンクリートの種類は限定されない。
例えば普通ポルトランドセメントなどが挙げられる。ま
た、このコンクリート製品の品種も限定されない。例え
ばコンクリート２次製品であるヒューム管，溝蓋，Ｕ字
溝，耐火炉材などが挙げられる。

【００１４】

【作用】この発明によれば、コンクリート補強用鋼繊維
にはねじりが与えられているので、この鋼繊維に対する
曲げ、せん断および引っ張りに対しての安定した大きな
強度が得られる。その結果、例えばコンクリート補強用
鋼繊維およびコンクリートを混練中に、鋼繊維が折れた
り、曲がったり、伸びたりする不都合が生じにくい。こ
れにより、補強されたコンクリート（鋼繊維補強コンク
リート製品）は、略このコンクリート補強用鋼繊維が混
入された分量に見合った曲げ強度、せん断強度および曲
げ強度を備えたものとなる。しかも、このようにコンク
リート補強用鋼繊維にねじりを与えたので、コンクリー
ト内でのアンカー効果が大きい。その結果、コンクリー
ト内からコンクリート補強用鋼繊維が抜けにくく、補強
効果を増大させることができる。また、コンクリート内
で引っ張り力を受けた場合に、突状の節を有するインデ
ント型や折れ曲がったフックを有するフック型に見られ
るような切り欠き効果による引っ張り強度の低下がない
ので、補強効果を増大させることができる。

【００１５】特に、請求項２に記載の発明によれば、コ
ンクリート補強用鋼繊維を、長さ３０〜１００ｍｍ、幅
０．８〜５ｍｍ、厚さ０．１〜１．０ｍｍ、ねじりピッ
チ５〜６０ｍｍの鋼鉄材料からなる繊維として製造した
ので、良好な曲げ強度、せん断強度および引っ張り強度
を有するコンクリート補強用鋼繊維を得ることができ
る。

【００１６】また、請求項３に記載の発明によれば、ダ
イスから冷間引き抜きまたはロールによる冷間圧延され
た平線にねじりを加えた後、この平線を一定長さごとに
切断してコンクリート補強用鋼繊維を連続的に製造す
る。その結果、コンクリート補強用鋼繊維の製造の自動
化を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、この発明
の実施例に係るコンクリート補強用鋼繊維およびその製
造方法ならびに鋼繊維補強コンクリート製品を説明す
る。図１は、この発明の一実施例に係るコンクリート補
強用鋼繊維の正面図である。図２は、この発明の一実施
例に係る鋼繊維補強コンクリート製品の斜視図である。
図１において、１０はコンクリートに混入されてこれを
補強するコンクリート補強用鋼繊維であり、このコンク
リート補強用鋼繊維１０は、コンクリート２次製品であ
るヒューム管１１（図２参照）に混入されて使用され
る。このコンクリート補強用鋼繊維１０は長さＬ４０〜
５０ｍｍ、幅ｗ２ｍｍ、厚さｔ０．２５ｍｍの軟鉄製の
板である平線に、ピッチＰ４０ｍｍのねじりを付与した
繊維状物である。コンクリートへの混入割合は８０ｋｇ
／ｍ^３である。このコンクリート補強用鋼繊維１０の引
っ張り強度は１１００Ｎ／ｍｍ^２である。なお、この鋼
繊維１０の製造は、冷間引き抜きにねじりを加えた方法
による。

【００１８】ここで、図３を参照して、コンクリート補
強用鋼繊維１０の製造方法を説明する。図３は、この発
明の一実施例に係るコンクリート補強用鋼繊維の製造設
備の説明図である。図３において、２０はコンクリート
補強用鋼繊維の製造設備である。この製造設備２０は、
上流から下流に向かって順次、ダイス２１ａを有する冷
間引き抜き装置２１と、一対のねじり支点ローラ２２
と、外周部にウォームホイール２３ａを有する環状のね
じり治具２３と、このウォームホイール２３ａに噛合す
るウォーム２４ａが出力軸に固着された治具回転用モー
タ２４と、切断用のダイス２５と、回転刃２６と、この
回転刃２６を回転させる刃回転用モータ２７と、を備え
ている。

【００１９】冷間引き抜き装置２１のダイス２１ａの出
口から引き抜かれた断面矩形状（幅ｗ２ｍｍ、厚さｔ
０．２５ｍｍ）の平線ａは、ねじり支点ローラ２２およ
びねじり治具２３により、ピッチＰ４０ｍｍのねじりが
付与されてねじり平線ｂに加工される。その後、この下
流において、ダイス２５および回転刃２６により、長さ
Ｌ４０〜５０ｍｍのコンクリート補強用鋼繊維１０に連
続的に切断される。なお、平線ａのねじり工程では、ダ
イス２５側に送り出し中の平線ａが、上流配置された一
対のねじり支点ローラ２２で挟持されたまま、下流に配
置された回転中のねじり治具２３によって連続的にねじ
られる。これにより、平線ａがねじり平線ｂとなる。

【００２０】このように、コンクリート補強用鋼繊維１
０にねじりを付与するようにしたので、この鋼繊維１０
の曲げ、せん断、引っ張りに対して、安定した大きな強
度が得られる。例えば、このコンクリート補強用鋼繊維
１０の引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ^２である。これ
らの強度値は、従来品に比べて、数倍の曲げ強度、せん
断強度、引っ張り強度を示している。しかも、コンクリ
ート補強用鋼繊維１０自体が強度的な利点が大きい部材
であるため、鋼繊維補強されたヒューム管１１において
も、このコンクリート補強用鋼繊維１０が混入された分
量に見合っただけの曲げ強度、せん断強度および引っ張
り強度を得ることができる。さらに、このようにコンク
リート補強用鋼繊維１０にねじりを付与したことで、ヒ
ューム管１１内でのアンカー効果が増大する。これによ
り、例えばヒューム管１１に外圧がかかり、管周板に亀
裂が発生している場合でも、この亀裂部分のコンクリー
ト中に散在されたコンクリート補強用鋼繊維１０が、し
っかりとその周辺のコンクリートの崩れを阻止するの
で、この亀裂の拡大を防ぐことができる。

【００２１】また、軟鉄製のコンクリート補強用鋼繊維
１０の寸法を、長さ３０〜１００ｍｍ、幅０．８〜５ｍ
ｍ、厚さ０．１〜１．０ｍｍ、ねじりピッチ５〜６０ｍ
ｍとしたので、比較的大きな曲げ強度、せん断強度、引
っ張り強度を有する鋼繊維を得ることができる。さら
に、冷間引き抜き装置２１による平線ａの冷間引き抜き
と、ねじり治具２３などによるねじり平線ｂの中間製造
と、回転刃２６による定寸切断とにより、コンクリート
補強用鋼繊維１０を連続的に製造するようにしたので、
このコンクリート補強用鋼繊維１０を自動的に連続製造
することができる。

【００２２】なお、コンクリート補強用鋼繊維１０の製
造に関しては、上述した図３に示す方法以外にも、図４
に示すような冷間圧延式のコンクリート補強用鋼繊維製
造装置３０を用いて、コンクリート補強用鋼繊維１０を
作製することができる。図４は、この発明の他の実施形
態に係るコンクリート補強用鋼繊維の製造設備の説明図
である。すなわち、このコンクリート補強用鋼繊維製造
装置３０は、一対の圧延ローラ３１により線材（平板）
ａ１を圧延した後、これをねじってねじりローラ３２間
に通し、得られたねじり平板ｂを回転式カッタ３３を構
成する一対のローラ間に通すことで、両ローラの外周部
に固着された２枚のカッタ３４により、この長尺なねじ
り平板ｂを一定ピッチで切断し、コンクリート補強用鋼
繊維１０を作製するという装置である。

【００２３】

【発明の効果】この発明によれば、コンクリート補強用
鋼繊維にねじりを付与したので、このコンクリート補強
用鋼繊維の曲げ、せん断、引っ張りに対して安定した大
きな強度を得ることができる。これにより、鋼繊維補強
されたコンクリートに、このコンクリート補強用鋼繊維
が混入された分量に見合った曲げ強度、せん断強度、引
っ張り強度を与えることができる。しかも、このように
鋼繊維にねじりを与えたので、コンクリート内でのアン
カー効果が大きくなり、コンクリートの補強効果を増大
することができる。

【００２４】特に、請求項２に記載の発明によれば、コ
ンクリート補強用鋼繊維を、長さ３０〜１００ｍｍ、幅
０．８〜５ｍｍ、厚さ０．１〜１．０ｍｍ、ねじりピッ
チ５〜６０ｍｍの鋼鉄材料からなる繊維としたので、比
較的大きな曲げ強度、せん断強度、引っ張り強度を有す
るコンクリート補強用鋼繊維を得ることができる。

【００２５】また、請求項３に記載の発明によれば、冷
間引き抜きまたは冷間圧延された平線にねじりを加えた
後、一定長さごとに切断してコンクリート補強用鋼繊維
を連続製造するようにしたので、コンクリート補強用鋼
繊維の製造の自動化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るコンクリート補強用
鋼繊維の正面図である。

【図２】この発明の一実施例に係る鋼繊維補強コンクリ
ート製品の斜視図である。

【図３】この発明の一実施例に係るコンクリート補強用
鋼繊維の製造設備の説明図である。

【図４】この発明の他の実施形態に係るコンクリート補
強用鋼繊維の製造設備の説明図である。

【符号の説明】

１０コンクリート補強用鋼繊維、１１ヒューム管（鋼繊維補強コンクリート製品）、２１ａダイス、２３ねじり治具、２６回転刃、Ｌ長さ、Ｐねじりピッチ、ａ平線、ｂねじり平線、ｔ厚さ、ｗ幅。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼鉄材料からなり、コンクリートに混入
されてこれを補強するコンクリート補強用鋼繊維におい
て、断面矩形状の細長い板である平線にねじりが付与された
コンクリート補強用鋼繊維。
【請求項２】繊維寸法が長さ３０〜１００ｍｍ、幅
０．８〜５ｍｍ、厚さ０．１〜１．０ｍｍ、ねじりピッ
チ５〜６０ｍｍである請求項１に記載のコンクリート補
強用鋼繊維。
【請求項３】ダイスから冷間引き抜きまたは冷間圧延
された平線にねじりを加え、その後、該平線を一定長さ
ごとに切断してコンクリート補強用鋼繊維を得るコンク
リート補強用鋼繊維の製造方法。
【請求項４】コンクリート内に、断面矩形状の細長い
板である平線にねじりが付与されたコンクリート補強用
鋼繊維が散在している鋼繊維補強コンクリート製品。