JP2003002708A

JP2003002708A - コンクリート補強用鋼繊維

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Publication number: JP2003002708A
Application number: JP2001192369A
Authority: JP
Inventors: Tomiyasu Kaneko; 富康金子
Original assignee: Sango Co Ltd; Sango KK
Current assignee: Sango Co Ltd; Sango KK
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリートに対し高い付着性能を有し、コ
ンクリートの靭性を大幅に向上させ得ると共に、生産性
に優れた実用性の高い鋼繊維を提供する。【解決手段】直径０．８〜１．０mm、引張強度が９.
８１×１０⁸〜１１.８×１０⁸Paの断面が円形の鋼線を
曲げ加工して、全長４０〜６０mmのコンクリート補強用
鋼繊維１を形成する。コンクリート補強用鋼繊維１の両
端部には、２〜３個の波形の波形部３を有する異形部２
が配設される。両異形部２の間には波形部３を備えない
直線状の軸線部４が設けられる。コンクリート補強用鋼
繊維１は、引張強度とコンクリートとの付着強度が程良
くバランスし、生産性も高く極めて実用性が高い。そし
て、コンクリート補強用鋼繊維１をコンクリート中に混
入することにより、コンクリートに外力が作用してひび
割れが発生した場合でも鋼繊維が付着抜け出しし、コン
クリートの靭性が大幅に改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築分野に
て使用され、打込みコンクリートの強度、靭性を補強す
る目的でコンクリート内に混入されるコンクリート補強
用鋼繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート中に鋼繊維を練り混ぜるこ
とにより、その強度を向上させた鋼繊維補強コンクリー
ト（以下、ＳＦＲＣと略記する）が知られている。この
ＳＦＲＣでは、土木、建築材料として一般的に用いられ
ているコンクリートに補強用の鋼繊維が均一に分散させ
て練り混ぜられ、これによりコンクリートのひび割れ抵
抗性や曲げ強度、引張強度と共に、その靭性を高めるこ
とが可能となる。近年、ＳＦＲＣは、大口径のトンネル
の覆工材に採用されるなど本格的実用化の段階にあり、
各種用途に要求されるＳＦＲＣ性能を満たすべく種々の
形状を有する鋼繊維が提案されている。

【０００３】この種の鋼繊維が具備すべき条件として
は、(1)補強効果を高めるため鋼繊維自体の引張強度が
高いこと、(2)コンクリート中に混入して練り混ぜる際
に曲がったり折損しないように適度の硬さがあること、
(3)ファイバーボールと称する塊が生じにくく分散性が
良いことなどが要求される。さらに、コンクリートにひ
び割れが生じた後、鋼繊維が外力に対して抵抗する際
に、鋼繊維が切断することなく高い引き抜き抵抗力を維
持しながら付着抜け出しすることが高靭性のＳＦＲＣ性
能を得るための必須事項ともなっている。

【０００４】ＳＦＲＣの強度および靭性性能を左右する
主たる要因としては、鋼繊維の引張強度と鋼繊維がコン
クリートから抜け出すときの付着抵抗性が挙げられる。
これら要因のうち引張強度については、鋼繊維の材質や
太さを適宜選択することにより、要求される強度を満た
すことが出来る。これに対し鋼繊維がコンクリートから
抜け出すときの付着抵抗性は、コンクリートに作用する
応力の大きさに応じて二段階に変化するため引張強度の
ように一律には定め難い。例えば、小さな応力が作用す
る初期の段階では、コンクリートと鋼繊維の界面におけ
る接着力が支配的となる。一方、界面における接着力が
切れて鋼繊維が抜け出しを開始し、鋼繊維に高い応力、
歪みが生じる段階では、コンクリートと鋼繊維間の機械
的かみ合わせによる摩擦抵抗性が支配的になると考えら
れる。そこで、この鋼繊維が付着抜け出しする際の抵抗
力を高めるための方法が従来より種々に検討されてき
た。

【０００５】すなわち、鋼繊維の付着抵抗性を高めるた
めの従来の技術としては、例えば特公昭60-9976号公報
には、鋼繊維の両端をフック状に折り曲げてコンクリー
トとの付着抵抗性を高めたものが開示されている。ま
た、特開平7-10619号公報には、鋼板を細く剪断加工し
て鋼繊維を形成し、その両端に波形形状の異形部を対称
に配して付着抵抗性を高める提案などがなされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、大口
径のトンネルの２次巻き立てコンクリート（打込みコン
クリート）にＳＦＲＣが採用されるなど、ＳＦＲＣを構
造体コンクリートして取り扱い、それに必要な強度、靭
性性能を要求することが多くなってきている。この場
合、従来の用途、例えば土間床などのＳＦＲＣに要求さ
れる性能より遙かに厳しい性能が要求されることにな
り、例えば曲げひび割れ後、鋼繊維に大きな歪みが生
じ、ひび割れ幅で６mm程度開いた段階に至るまでかなり
大きな曲げ靭性性能が規定されるような情勢にある。

【０００７】このような厳しい要求性能値に対して、従
来の鋼繊維のように両端にフックを設けたコンクリート
補強用鋼繊維では要求される性能を満たすに足る付着抵
抗性が得られない場合があり、補強効果が低下するとい
う欠点があった。また、鋼板を剪断加工した鋼繊維の両
端に波形の異形部を設けた鋼繊維では、繊維の引張強度
が弱い場合には、高い応力が作用すると鋼繊維の何割か
が波形の異形部で破断し曲げ靭性性能が低下するという
問題点があった。

【０００８】本発明の目的は、コンクリートに対し高い
付着性能を有し、コンクリートの靭性を大幅に向上させ
得ると共に、生産性に優れた実用性の高い鋼繊維を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のコンクリート補
強用鋼繊維は、断面が円形の鋼線を加工して製造される
コンクリート補強用の鋼繊維であって、前記鋼繊維の両
端部に配設され、前記鋼線を波形に加工して形成した波
形部を備える複数の異形部と、前記両異形部の間に形成
された前記波形部を備えない軸線部とを有することを特
徴とする。

【００１０】本発明によれば、鋼繊維の引張強度とコン
クリートとの付着強度が程良くバランスした鋼繊維を得
ることができる。そして、当該鋼繊維をコンクリート中
に混入することにより、コンクリートに外力が作用して
ひび割れが発生した後も、鋼繊維がコンクリートとの高
い付着性能を維持しつつ付着抜け出しするため、コンク
リートの靭性を大幅に向上させることが可能となる。

【００１１】また、前記コンクリート補強用鋼繊維にお
いて、前記鋼繊維の直径を０．８〜１．０mm、全長を４
０〜６０mmとし、前記波形部の個数を２乃至３個として
も良い。これにより、高応力時においても破断する恐れ
が低く、コンクリートに対する高い付着抵抗性を有する
鋼繊維を安価に得ることができ、曲げタフネス性能が高
い高靭性のＳＦＲＣを低コストにて製造することが可能
となる。

【００１２】さらに、前記鋼繊維の引張強度を９.８１
×１０⁸〜１１.８×１０⁸Paとしても良く、これによ
り、伸びと強度と価格のバランスがとれた鋼繊維を得る
ことができ、ＳＦＲＣとしたときの性能も向上すると共
にコスト面でも有利となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態である鋼繊維の構成を示す材軸方向の横断面図であ
る。

【００１４】本発明のコンクリート補強用鋼繊維（以
下、鋼繊維と略記する）１は、断面が円形のピアノ線材
や硬鋼線等の鋼線を曲げ加工して製造される。図１に示
すように、鋼繊維１の両端部には、コンクリートとの付
着抵抗性を高めるため、波形に成形された異形部２が配
設されている。この異形部２には複数の波形部３が設け
られており、波形部３は図１において左右対称に設けら
れている。また、異形部２の間、つまり鋼繊維１の中央
部には、波形部３のない直線状の軸線部４が設けられて
いる。

【００１５】ここで、本発明の鋼繊維１は、前述のよう
に、断面が円形となった丸線を用いて形成されている。
これは、波形部３における強度確保と、異形部２の加工
工程を簡略化するためである。すなわち、丸線をそのま
ま曲げ加工して波形部３を形成することにより、鋼板を
細く剪断加工した扁平四角形断面に波形部３を形成する
場合や、鋼線を扁平に加工した後に波形部３を加工する
場合等に比べて、異形部形成時における波形部３の強度
低下を少なくできる。また、丸線をそのまま曲げ加工す
るため異形部加工時の工程が簡略化され、製造コストの
低減を図ることが可能となる。

【００１６】一方、鋼繊維１の両端に波形に加工した異
形部２を設け、その間に直線状の軸線部４を形成するこ
との優位性は、次に示す確率論で説明できる。図２はひ
び割れ断面における鋼繊維の出現確率を表す概念図であ
る。図２に示すように、ひび割れ断面１１における鋼繊
維１の埋め込み長さは、最大はＬ／２（Ｌ：鋼繊維の全
長）、最小は０となる。よってひび割れ断面１１が鋼繊
維１のどの位置に出現するかは、確率的にはＬ／４を平
均値とする次に示す正規分布に従うことになる。

【００１７】

【数１】

【００１８】この正規分布によれば、図２に示す鋼繊維
１のＬ／２の位置から鋼繊維端部の方向に０．１Ｌ〜
０．２Ｌ入った位置までの範囲にひび割れ断面１１が出
現する確率は、それぞれ７％および１４％と算定され
る。つまり、鋼繊維１の中央部近傍にひび割れ断面１１
が出現する確率は比較的小さく、鋼繊維１の中央部は波
形部３の数を少なくするか、あるいは全く設けなくとも
その影響は少ない。むしろ、鋼繊維１の両端部分に波形
部３を配し、中央部は直線状のまま残す方がＳＦＲＣと
しての強度、靭性を高める上でより合理的となる。従っ
て、本発明の鋼繊維１においても、両端部に波形部３を
有する異形部２を配し、その中央部は直線状の軸線部４
として、ＳＦＲＣとしての性能を担保している。

【００１９】また、鋼繊維の全長Ｌについては、波形部
３の寸法、個数が適切に選択されていると、主としてコ
ンクリートに用いる粗骨材の最大寸法に依存してＳＦＲ
Ｃ性能が定まり、粗骨材寸法の２倍程度の鋼繊維長さの
とき曲げ強度等の性能が最も高くなると言われている。
この場合、打込みコンクリートに用いられる粗骨材の最
大寸法は通常２０〜２５mmであることから、鋼繊維１の
全長Ｌとしては４０〜６０mmが望ましく、当該鋼繊維１
もその範囲の寸法に形成される。なお、このような寸法
の鋼繊維１では、打込みコンクリートではその混入量が
コンクリート１m³当たり４０kg程度となる。従って、全
長３０mm前後の短繊維を８０kg／m³と多く用いる吹付コ
ンクリートに比べて混入量が少なく、コンクリート中で
の繊維の分散も良好で所定の補強効果を得ることができ
る。

【００２０】さらに、異形部２の寸法、形状、個数につ
いては、波形部３の寸法、形状、山の高さ等を変えた多
数の鋼繊維供試品を作り、実験を重ねてその最適値を検
討した。ここでは、鋼繊維とコンクリートとの付着強度
試験並びに日本コンクリート工学協会「鋼繊維補強コン
クリート研究小委員会」による「繊維補強コンクリート
の曲げ強度および曲げタフネス試験方法（案）」に基づ
くＳＦＲＣの曲げ試験を実施した。

【００２１】実験によれば、鋼繊維１に使用する丸鋼線
の引張強度は９.８１×１０⁸〜１１.８×１０⁸Pa（１０
０〜１２０kgf／mm²）、鋼繊維の直径は０．８〜１．０
mm、波形部３の個数はそれぞれ２〜３個、波形部３の山
の高さＨは鋼繊維の直径Ｄに対して０．３５＜Ｈ／Ｄ＜
０．６の範囲、波形部３が交互に出現するピッチ長さｐ
は鋼繊維の全長Ｌに対して０．０８＜ｐ／Ｌ＜０．１３
の範囲にある鋼繊維の形状とすれば、ＳＦＲＣとした場
合に鋼繊維１の引張強度とコンクリートの付着強度が程
良くバランスすることが判明した。そして、これらの条
件を満たすことにより、ＳＦＲＣの曲げ強度および曲げ
ひび割れ発生後の曲げタフネスも大きくなり、鋼繊維１
による補強効果を最も大ならしめる補強コンクリートを
得ることが可能となる。

【００２２】そこで、これらの条件について順に説明す
る。まず、異形部２の加工を行う際には、波形部３の塑
性加工変形によって必ず原素材より強度低下が生じる。
従って、鋼繊維１の原素材である丸鋼線の引張強度が
９.８１×１０⁸Pa（１００kgf／mm²）より低い場合に
は、曲げひび割れ後、鋼繊維が高い応力や歪みを受けた
場合には、波形部３で破断する恐れがあり、ＳＦＲＣの
強度、靭性が低下するため好ましくない。一方、１１.
８×１０⁸Pa（１２０kgf／mm²）を超えると繊維が破断
することはないが、鋼線の硬度が増すため波形部３の加
工を施す作業効率が低下すると共に、鋼線の単価も増大
することから経済的でない。従って、９.８１×１０⁸〜
１１.８×１０⁸Pa（１００〜１２０kgf／mm²）の引張強
度の範囲の丸鋼線であれば鋼繊維の伸びと強度のバラン
スが程良くとれ、ＳＦＲＣとしたときの性能も向上する
と共にコスト面でも有利であり、この範囲の素材を用い
ることが好ましい。

【００２３】次に、鋼線の直径は０．８〜１．０mmの範
囲が好ましい。この場合、１．０mmを超えると鋼繊維１
本当たりの引張強さは大きくなるが、コンクリート中で
の鋼繊維総本数が少なくなり、ＳＦＲＣとして見た場
合、曲げタフネス性能が低下する問題がある。一方、
０．８mm未満では鋼繊維のコンクリート中での総本数は
多くなるが繊維１本当たりの引張強さは低下し、高い応
力、歪みが作用した場合、繊維が破断する恐れが高くな
る。また、直径が細くなると鋼繊維の生産性が低下し、
さらにこの種の鋼線は直径がある程度以上細くなるとコ
ストが高くなり製造単価が上昇する問題がある。従っ
て、直径が０．８〜１．０mmの範囲の鋼線は鋼線の単価
も安価で経済的であり、また、コンクリート中に分散す
る鋼繊維の本数も要求される性能を満たすに足る十分な
本数が得られ、コンクリートとの練り混ぜ性も良好であ
る。

【００２４】さらに、鋼繊維１の両端に対称に配する波
形部３の個数は、片側それぞれに２乃至３個とするのが
好ましい。波形部３の個数をこの範囲にすれば、鋼繊維
の引張強度と付着抵抗力が程良くバランスし、大きな応
力が作用する領域まで繊維が破断することなく、高い付
着抵抗性を維持しながら付着抜け出しするような高靭性
のＳＦＲＣが得られる。この場合、波形部３の個数を１
個とすると、付着抜け出しの際に鋼繊維１が破断するこ
とはないが付着抵抗力が小さく耐力、靭性とも小さくな
る。一方、個数を４個以上とすると、大きな応力が作用
すると付着抵抗力が鋼繊維１の引張強度より過大となり
繊維が破断することがある。また、コンクリート強度が
低くて鋼繊維１が破断しない場合には、鋼繊維１がコン
クリートから抜け出ようとする際に、波形部３の割り裂
き作用により、異形部２の近辺のコンクリートを局所的
に破壊し、引き抜き抵抗力がかえって低下することがあ
り好ましくない。

【００２５】加えて、波形部３の山の高さＨは鋼繊維１
の直径Ｄに対して０．３５＜Ｈ／Ｄ＜０．６の範囲が好
ましい。この場合、Ｈ／Ｄがこれよりも小さいとコンク
リートとの付着抵抗性が小さく好ましくない。一方、Ｈ
／Ｄがこれよりも大きくなると付着抵抗性は高くなる
が、波形部３の加工の際の塑性加工変形による波形部の
強度低下が大きく、繊維が付着抜け出しするときに繊維
が破断して耐力、靭性が低下することがあり好ましくな
い。

【００２６】さらに、波形部３のピッチ長さｐは鋼繊維
１の全長Ｌに対して０．０８＜ｐ／Ｌ＜０．１３の範囲
にあるのが好ましい。この場合、ピッチ長さがこれより
長くなると鋼繊維の両端に設ける波形部３の個数が少な
くなり過ぎてコンクリートとの付着抵抗力が低下する。
一方、ピッチ長さがこれより短いとピッチ長さが小さい
ほど高い付着抵抗力を得ることができるが、波形の異形
部を加工する際に波形の湾曲が大きくなり過ぎて塑性加
工変形が生じ、波形部３の引張強度が極端に低下するこ
とがあり好ましくない。

【００２７】このように、当該鋼繊維１では、原材料の
物性や波形部３の個数、山の高さ等を好適範囲を設定す
ることにより、引張強度とコンクリートとの付着強度が
好適にバランスし、鋼繊維に求められる要求を最大に発
揮する作用効果を示すと共に、生産性の向上を図り製品
コストを低減させることが可能となる。また、当該鋼繊
維１をコンクリート中に混入することにより、コンクリ
ートに外力が作用してひび割れが発生した場合であって
も、鋼繊維１がコンクリートとの高い付着性能を維持し
つつ付着抜け出しするため、コンクリートの靭性等を低
コストにて大幅に向上させることが可能となる。

【００２８】

【実施例】次に、鋼繊維１について実施した引張試験な
らびに鋼繊維付着引き抜き試験の結果につき、その結果
を比較例を参照しつつ説明する。まず、本発明に基づく
供試品として、直径０．９mm、引張強度約１１.１×１
０⁸Pa（１１３kgf／mm²）、炭素含有量が０．０４重量
％の低炭素丸鋼線を原素材とした鋼繊維１を製作した。
ここでは、鋼繊維１の全長Ｌ＝５０mm、波形部３のピッ
チ長さｐ＝５mmとし、両端にそれそれ２個、３個の波形
部３を持つ異形部２を対称に設けた。波形部３の山の高
さは、Ｈ＝０．４mm、０．５mmとし、鋼繊維を計４種類
試作した（本発明品１〜４）。そして、異形部２の強度
を調べるための鋼繊維直接引張試験を行うと共に、鋼繊
維の付着引き抜き特性を調べるため、図３に示すように
粗骨材の最大寸法が５mmの豆砂利を使用したコンクリー
トの中に鋼繊維１を１本を埋め込み、これを引き抜く鋼
繊維付着引き抜き試験を実施した。

【００２９】試験では、比較材として、片側の波形部の
個数を１個、山の高さＨ＝０．５mmとした鋼繊維（比較
材１）、片側の波形部の個数を３個、山の高さＨ＝０．
７mmとした鋼繊維（比較材２）、片側の波形部の個数を
４個、山の高さＨ＝０．５mmとした鋼繊維（比較材
３）、片側の波形部の個数を３個、山の高さＨ＝０．３
mmとした鋼繊維（比較材４）も併せて試験を行った。な
お、鋼繊維直接引張試験および鋼繊維付着引き抜き試験
では容量４.９０×１０³Ｎ（５００kgf）の引張試験機
を使用した。

【００３０】また、鋼繊維付着引き抜き試験に用いる豆
砂利コンクリート５の供試体の大きさは４×４×４cmの
立方体で、材齢２８日の圧縮強度は４.４１×１０⁷Pa
（４５０kgf／ｃm²）であり、鋼繊維は供試体中央部に
埋め込み深さ２０mmで埋め込んだ。表１は、鋼繊維直接
引張試験の結果を示したもので、表中の値は鋼繊維１０
本の引張試験の平均値である。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１より、波形加工した部分の引張強度
は、加工の際の塑性加工変形により波形部の山の高さが
大きくなるにつれて引張強度が低下していることが分か
る。なお、試験における鋼繊維の破断箇所は全て波形の
加工部で破断した。コンクリート圧縮強度が３.９２×
１０⁷〜４.９０×１０⁷Pa（４００〜５００kgf／ｃm²）
の範囲で鋼繊維混入量が４０kg／m³程度の場合、鋼繊維
１本当たりに作用する最大引き抜き抵抗力は５０kg前後
であることから、本発明の鋼繊維１は、ひび割れ発生
後、繊維が付着抜け出しする際に破断することはない
が、山の高さＨ＝０．７mmの鋼繊維は破断する恐れが高
い。

【００３３】表２に、豆砂利コンクリート５中に埋め込
んだ鋼繊維の付着引き抜き試験の結果を示す。なお、試
験における豆砂利コンクリート供試体の個数は繊維１種
類について６体とした。

【００３４】

【表２】

【００３５】本発明品による鋼繊維は、豆砂利コンクリ
ート５に埋め込んだ波形部３の数および波形部３の山の
高さＨが増すに従って引き抜き力Ｔが増加し、かつ鋼繊
維が破断することなく全て付着抜け出しした。但し、波
形部３の数を４個としたものは、鋼繊維が破断するもの
と付着抜け出しするものが混在し、波形部の山の高さを
Ｈ＝０．７mmとしたものは、付着抵抗力が鋼繊維の引張
強度より過大となり鋼繊維が抜け出す前に全て破断し
た。また、山の高さがＨ＝０．３mmのものおよび波形部
３の個数が１個のものは全て付着抜け出ししたが、引き
抜き力Ｔは本発明品よりはるかに低かった。

【００３６】さらに、表３に示す配合で製造した鋼繊維
補強コンクリートを用いて、日本コンクリート工学協会
で提案されている図４の２点載荷曲げタフネス試験を支
点間距離４５cmの条件で実施し、荷重−たわみ曲線を測
定すると共に、ＳＦＲＣの曲げ靭性性能の評価指標とな
る材齢２８日曲げ靭性係数を算定した。なお、図４にお
いてＰは小型梁供試体６に負荷される曲げ荷重である。
この場合、曲げ靭性係数は、コンクリートの曲げひび割
れ後にＳＦＲＣが吸収するエネルギーの大きさを表す指
標で、この値が大きいほどＳＦＲＣの曲げ靭性性能が優
れていることになる。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３に示す配合で使用した材料は、セメン
トとしては普通ポルトランドセメント（比重3.16）を使
用し、細骨材には大井川水系川砂（表乾比重2.62）、粗
骨材には大井川水系川砂利（表乾比重2.65、Max.size 2
5mm）、高性能減水剤には竹本油脂社の「チューポール
ＨＰ−８」（ポリカルボン酸系）を使用した。また、
鋼繊維の混入量は３９．３kg／m³（０．５vol.％）と
し、鋼繊維混入後のコンクリートの練り上がり時のスラ
ンプ値は１７〜１９ｃm、空気量は３．５±１．５％と
なるようにコンクリートを製造した。

【００３９】ここでは、横断面が１５×１５ｃm、長さ
が５３ｃmの小型梁供試体６を鋼繊維１種類について４
体それぞれ作製して、２８日間の標準水中養生を行った
後、試験を実施した。試験時におけるコンクリートの圧
縮強度は４.５３×１０⁷Ｎ（４６２kgf／ｃm²）であ
り、試験では供試体６の中央部におけるたわみが５mmに
達するまで載荷した。また、試験に供した鋼繊維は、本
発明によるものとしては、全長Ｌ＝５０mm、鋼繊維の直
径０．９mm、鋼繊維の片側の波形部の個数が３個で、波
形部の山の高さがそれぞれＨ＝０．４mmおよび０．５mm
の２種類の鋼繊維を用いた。一方、比較材としては、全
長Ｌ＝５０mm、鋼繊維の直径０．９mm、片側の波形部の
個数が４個、波形部の山の高さＨ＝０．４mmの鋼繊維お
よび全長Ｌ＝５０mm、鋼繊維の直径１．０５mm、片側の
波形部の個数３個、波形部の山の高さＨ＝０．４mmの鋼
繊維の２種類を用いた。

【００４０】表４は各鋼繊維に対する材齢２８日の曲げ
靭性係数の値を示したものであり、図５は得られた荷重
−たわみ曲線の典型的な例を示したものである。なお、
表４の曲げ靭性係数の値は、中央たわみが５mmに達した
ときの値である。また、図５において、(a)は本発明品
１による荷重−たわみ曲線、(b)は本発明品２、(c)は比
較材１、(d)は比較材２による荷重−たわみ曲線をそれ
ぞれ表す。

【００４１】

【表４】

【００４２】表４および図５より、本発明による鋼繊維
の曲げ靭性係数は比較材に比べて最大で約２倍と高いこ
とが分かる。また、曲げひび割れ発生後も鋼繊維が１本
も破断せずに高い付着強度を維持しながら付着抜け出し
するため、変形の大きな領域まで耐力の落ち込みの少な
い優れた曲げ靭性性能を示した。

【００４３】一方、比較材２は、曲げひび割れ発生後、
たわみが１mm前後を過ぎた当たりから、曲げ変形が進行
するにつれ鋼繊維が次々に破断して、耐力の落ち込みが
大きく曲げ靭性係数の値も低かった。これに対して比較
材１は繊維の直径が太く、繊維１本当たりの引張強さが
大きいため、曲げひび割れ後繊維が破断することはなか
ったが、コンクリート中の鋼繊維の総本数が本発明品に
比べて約３割少ないため、曲げひび割れ後の耐力は本発
明品より低く、耐力低下の割合も高くなった。

【００４４】さらに、曲げ試験終了後、試験体をひび割
れ面で二つに割り、ひび割れ面における鋼繊維の分散状
況を目視観察したところ、波形の異形部を片側４個それ
ぞれ設けた比較材２の鋼繊維は、鋼繊維間のからみが大
きく、コンクリート中で鋼繊維が偏在する箇所が見受け
られた。これに対し本発明品は、鋼繊維間のからみがな
くコンクリート中に均一に分散し、繊維の分散性は良好
であった。本発明品の分散性の良さは、鋼繊維の持つ優
れた性能をさらに高めるものであり、ＳＦＲＣの曲げ靭
性性能を著しく向上させることになる。

【００４５】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図１の鋼繊維１
や実施例において本発明品１〜４に適用した寸法等の各
数値はあくまでも一例であり、本発明が前述の形態に限
定されないのは言うまでもない。また、原素材として、
ピアノ線材や硬鋼線のみならず、ステンレス線材を用い
ることも可能である。

【００４６】さらに、図１の鋼繊維１では波形部３が左
右対称に設けられているが、それを左右非対称に形成し
ても良い。また、図１の鋼繊維１では各異形部２にて波
形部３が同じ方向に設けられているが、それを上下反対
の位置等、異なる位置関係に形成することも可能であ
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明のコンクリート補強用鋼繊維によ
れば、円形断面の鋼線を用いて両端部に波形部を形成す
ると共に、中央部を直線状の軸線部としたので、引張強
度とコンクリートとの付着強度が程良くバランスした実
用性の高い鋼繊維を得ることができる。そして、当該鋼
繊維をコンクリート中に混入することにより、コンクリ
ートに外力が作用してひび割れが発生した後も、鋼繊維
がコンクリートとの高い付着性能を維持しつつ付着抜け
出しするため、コンクリートの靭性を大幅に向上させる
ことが可能となる。

【００４８】また、鋼繊維の直径を０．８〜１．０mm、
全長を４０〜６０mmとし、前記波形部の個数を２乃至３
個とすることにより、高応力時においても破断する恐れ
が低く、コンクリートに対する高い付着抵抗性を有する
生産性が高く極めて実用性の高い鋼繊維を得ることがで
き、曲げタフネス性能が高い高靭性のＳＦＲＣを低コス
トにて製造することが可能となる。

【００４９】さらに、前記鋼繊維の引張強度を９.８１
×１０⁸〜１１.８×１０⁸Paとすることにより、伸びと
強度と価格のバランスがとれた鋼繊維を得ることがで
き、それを用いたＳＦＲＣの性能も向上すると共にコス
ト面でも有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である鋼繊維の構成を示
す材軸方向の横断面図である。

【図２】ひび割れ断面における鋼繊維の出現確率を表す
概念図である。

【図３】豆砂利コンクリート中に埋め込んだ鋼繊維の付
着引き抜き試験の概念図である。

【図４】ＳＦＲＣ曲げ試験方法の概要図である。

【図５】ＳＦＲＣ曲げ試験により得られた典型的な荷重
−たわみ曲線である。

【符号の説明】

１コンクリート補強用鋼繊維２異形部３波形部４軸線部５豆砂利コンクリート６小型梁供試体１１割れ断面Ｄ鋼繊維直径Ｈ波形部の山の高さＬ鋼繊維全長ｐ波形部ピッチ長さＴ引き抜き力Ｐ曲げ荷重

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面が円形の鋼線を加工して製造される
コンクリート補強用の鋼繊維であって、前記鋼繊維の両端部に配設され、前記鋼線を波形に加工
して形成した波形部を備える複数の異形部と、前記両異形部の間に形成された前記波形部を備えない軸
線部とを有することを特徴とするコンクリート補強用鋼
繊維。
【請求項２】請求項１記載のコンクリート補強用鋼繊
維において、前記鋼繊維の直径は０．８〜１．０mm、全
長は４０〜６０mmであり、前記異形部における波形の個
数は２乃至３個であることを特徴とするコンクリート補
強用鋼繊維。
【請求項３】請求項１または２記載のコンクリート補
強用鋼繊維において、前記鋼繊維の引張強度が９.８１
×１０⁸〜１１.８×１０⁸Paであることを特徴とするコ
ンクリート補強用鋼繊維。