JP3372232B2 - 繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法 - Google Patents
繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートの靭
性を向上させるため、針状に形成した鋼繊維、炭素繊
維、ポリエステル繊維、アラミド繊維などの補強繊維を
コンクリートに混入して部材を形成する繊維補強コンク
リート部材の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】コンクリートの弱点である引張力に対し
て鉄筋を配設して力学的に補強する鉄筋コンクリートが
ある。更に鉄筋コンクリートの靭性の向上を図る目的
で、コンクリート中に鋼繊維、炭素繊維などの無機繊維
又はポリエステル繊維、アラミド繊維、などの合成樹脂
繊維を針状に形成した短長繊維を混入した繊維補強コン
クリートが知られている。 【０００３】このような繊維補強コンクリートを使用し
てコンクリート部材を製造する場合、型枠内に所定の鉄
筋を組込み、骨材、セメント、水に加え数ｃｍの長さに
形成した針状繊維を混入して混練したコンクリートを、
型枠内に投入して締め固めて製造するのが一般的であ
る。コンクリート中に混入された針状繊維は、図８に概
念図で示すように、無秩序に分散配向しコンクリート部
材の三次元方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）の力に対抗してコンク
リートの靭性を向上させ、過剰な鉄筋量を抑制し、又は
断面形状の縮小を可能にするなど、経済性の向上に寄与
する。 【０００４】しかし、この優れた性状を発揮する繊維補
強コンクリート部材も、混入する繊維の形状から、製造
されるコンクリート部材の形状寸法、用途によっては、
混入した繊維が補強効果に十分寄与しない場合がある。
つまり、混入された繊維はその周囲のコンクリートに付
着して繊維軸方向に作用する引張力を負担する機能があ
るが、繊維軸方向の圧縮力や繊維軸直交方向に作用する
力に対しては何ら効果が期待できないからである。特
に、梁、桁、版など支持点で支承され、引張力や曲げモ
ーメントの発生する部材、または１方向又は複数方向に
引張力が作用する部材などでは、コンクリート部材内に
分散混入している繊維のうち、引張力に対抗する方向に
配設された繊維のみが実質的に引張材として機能してお
り、すべての繊維が有効に機能しているわけではない。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】繊維補強コンクリート
中に混入される繊維は無秩序に三次元的に配向するが、
部材の力学特性に対応して均一に分散することは難し
く、特に曲げや引張りの作用する部材では混入繊維の有
効性が十分に発揮されない。本発明は部材に作用する引
張応力発生方向に積極的に混入繊維を配向させる技術を
提供することを目的とする。このように繊維を配向させ
ることによって繊維の混入総量の削減、部材の断面寸法
の適正化、鋼材量の抑制、部材の軽量化を図り、経済性
の向上を企図するものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために開発されたものであって、その技術手段はコ
ンクリート部材の製造に当たって、該コンクリート部材
に作用する荷重による引張応力発生方向に沿ってスリッ
ト付き薄鉄板、金網、櫛状金物からなる群から選ばれた
１又は複数枚の繊維配向制御せき板をせき板相互の間隔
は針状繊維長さの１〜２倍の間隔を開けて型枠内に配設
し、鋼繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊
維からなる群から選ばれた針状繊維を混入したコンクリ
ートを該型枠内に打設してコンクリートを締め固めた
後、前記繊維配向制御せき板を型枠より撤去し、コンク
リートの締め固め、表面仕上げを行うことを特徴とする
繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法である。ここ
に針状繊維とは、０．５〜１ｍｍ程度の太さで、２〜７
ｃｍ程度の長さに切断された、円形を含む不定形断面の
短い線材の総称である。上記手段により、コンクリート
を打設するとき、型枠内に投入するコンクリートの流れ
は繊維配向制御せき板で分離されるので、針状繊維はせ
き板に導かれて、せき板長手方向に配向することとな
り、せき板長手方向に直交する方向に配向される繊維比
率は著しく減少する。 【０００７】上記方法においては、針状繊維混入コンク
リートを打設してコンクリートを締め固めた後、前記繊
維配向制御せき板を型枠より撤去し、せき板の空隙を埋
めるべくさらにコンクリートに振動を与えるなどとして
再び締め固め、表面仕上げを行うので健全なコンクリー
ト部材を製造することができ好ましい。 【０００８】前記針状繊維としては鋼繊維、炭素繊維、
ポリエステル繊維、アラミド繊維などを利用することが
でき、また、前記配向制御せき板の相互間隔は針状繊維
長さの１から２倍の間隔とする。１倍未満では、せき板
に架橋する繊維が生じるので不可であり、２倍を越える
と繊維の配向方向の規制が緩和され、せき板長手方向に
直交する繊維の比率が減少しないので好ましくない。 【０００９】前記繊維配向制御せき板としてはスリット
を設けた薄鉄板、金網、又は短尺な鉄筋を櫛状に溶接し
た櫛状金物であってもよい。せき板が金網や櫛状金物で
あってコンクリート部材の構造、機能上、コンクリート
中に残置しても問題がない場合は撤去せずに部材中に埋
設したままとしてもよい。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一例として矩形の繊維補強コンクリート版の製造方法を
説明する。図１は本発明の製造方法の概念を示す斜視図
で、上面が開口した型枠１内に図示省略した鉄筋を組込
み、針状繊維の配向を制御規制する繊維配向制御せき板
２を支持杆３で型枠上端から吊持した図である。図では
目視による理解を容易にするために繊維配向制御せき板
２にハッチを付して記載してあるが、断面を示したもの
ではない。繊維配向制御せき板２はコンクリート版に作
用する荷重によって発生する引張応力（例えば曲げ引張
力）発生方向４に沿って、配設されている。繊維配向制
御せき板２は型枠１内に複数枚装入されている。その配
列間隔５は繊維の配向を好適に規制できるように、コン
クリートに混入された針状繊維の長さの１〜２倍の間隔
とする。 【００１１】図２は図１の平面図、図３は図２のＡ−Ａ
矢視図で、型枠１内に引張応力発生方向４に沿って支持
杆３で吊持された繊維配向制御せき板２が３枚装入され
ている。繊維配向制御せき板２には、予め組み込まれた
構造鉄筋７と干渉することなく、装入可能なようにスリ
ット６が設けられている。 【００１２】図４はコンクリート部材１１中に分散され
た繊維１０の配向の説明図である。図４（ａ）は平面図
で、Ｘ、Ｙ軸を記載してあるが、Ｘ軸は長手方向で引張
応力発生方向を示し、Ｙ軸は幅方向を示している。図４
（ａ）の向って左半分は繊維配向制御せき板を装入した
場合のコンクリート中の繊維１０の配向状況を示し、図
４（ａ）の右半分は比較のために繊維配向制御せき板を
装入しない場合の繊維１０の従来の繊維配向状況を示し
たものである。図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視図
でＺ軸（厚さ方向）の繊維配向状況を示したものであ
る。図４（ｂ）から判るとおり、Ｚ軸方向に配向する針
状繊維の割合は繊維配向制御せき板を装入した場合と装
入しない場合では理論的にも変化が生じない。図４
（ａ）、（ｂ）から分かるように、繊維配向制御せき板
を装入しない場合は、コンクリート中の繊維はＸ、Ｙ、
Ｚ方向三次元に均一に分散して配向する。このとき引張
応力が作用しないＹ軸方向に配向した針状繊維は力学的
に有効に機能しないこととなる。それに比較して、本発
明の繊維配向制御せき板を装入した場合は、Ｙ軸方向に
配向しようとする針状繊維をせき板が規制し少なくとも
Ｘ軸ベクトルを持った配向方向に向いた針状繊維の比率
が増大する。 【００１３】このことは、理論的には、均一分散配向し
ていた繊維では、その約３０％がＸ軸方向の引張応力に
関与していなかったが、これをＸ軸方向の引張力に加担
させることとなる。従って、針状繊維全混入量を約３０
％低減しても本発明ではＸ軸方向に作用する繊維量が同
一となる効果を得ることができる。又は等しい量の繊維
を混入した場合、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に均一分散した部材に
比較して繊維配向制御せき板を用いた本発明の場合に
は、Ｘ軸方向の繊維の負担する引張強度が約３０％増加
することを期待することができることとなる。 【００１４】次に本発明の実施手順を説明する。 【００１５】（ａ）通常の方法で型枠を用意し、所定の
構造鉄筋を型枠内に組み込む。 【００１６】（ｂ）引張応力発生方向に沿って、針状繊
維の長さの１〜２倍の範囲の幅で繊維配向制御せき板を
必要枚数組み合わせ装入する。 【００１７】（ｃ）設計強度に配合して針状繊維を混入
した生コンクリートを型枠に投入する。 【００１８】（ｄ）テーブルバイブレーターなどで振動
を与えコンクリートを締め固める。 【００１９】（ｅ）型枠天端又は所定の厚さまでコンク
リートを打設したら、繊維配向制御せき板を撤去し、さ
らに振動を与えながら表面仕上げをしてコンクリートの
養生をする。この時、繊維配向制御せき板が金網や櫛状
金物などの場合は撤去する必要はなく、コンクリート中
に残置する。 【００２０】図５〜７は繊維配向制御せき板２のバリエ
ーションを図示している。図５は本例で使用した薄鉄板
製の繊維配向制御せき板１２であり、鉄筋との干渉を避
けるため、スリット６を備えている。図６は金網製のせ
き板１２である。この金網製のせき板１２には構造鉄筋
の貫通孔１３が設けられ、鉄筋７の組込みと同時に型枠
内に配設され、コンクリート部材中に埋設される。図７
は短尺な棒材１５を長尺材１６に櫛状に溶接して形成し
た櫛状金物１４で、コンクリート打設後コンクリート中
から撤去してもよいし、埋設したままとしてもよい。 【００２１】ここで使用される針状繊維は、鋼繊維、炭
素繊維などの無機繊維又はポリエステル繊維、アラミド
繊維などの合成樹脂繊維から適宜選択すればよい。 【００２２】図１に示した例では、繊維配向制御せき板
２を三枚として説明したが、コンクリート部材の幅、針
状繊維の長さなどを勘案して必要な枚数を使用すればよ
いことは勿論である。また、繊維配向制御せき板２は、
コンクリート部材の引張応力発生方向全長にわたって配
置すればよいが、場合によっては一部省略してもよい。
例えば部材の支持点部分やＹ軸方向にも靭性を必要とす
る部分については、繊維配向制御せき板を配置しないこ
ととすれば効果的である。さらに繊維配向制御せき板に
構造鉄筋との干渉を避けるためのスリットを図示した
が、スリットの有無、形状及び間隔は部材の構造要求に
合わせればよい。また、図１の実施例ではフラットなコ
ンクリート版を例として説明したが、曲面版例えば円筒
を円周方向に分割して製造されるセグメントその他の各
種の構造部材などにももちろん適用可能である。 【００２３】本発明の効果を示す試験のために、試験体
として幅２５０ｍｍ、長さ１１５０ｍｍ、厚さ１５０ｍ
ｍの角棒状コンクリート部材を製作した。この試験体の
型枠２１に長手方向に繊維配向制御せき板２２を配設し
た例を図９〜図１２に示した。図９〜図１２の各図の
（ａ）図は平断面図、各図の（ｂ）はそれぞれ各図の
（ａ）のＣ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ，Ｆ−Ｆ矢視断面図で
ある。繊維配向制御せき板２２の配設数は図９では３
枚、図１０では２枚、図１１では１枚、図１２では４枚
とし、それぞれ、せき板の間隔は等しい寸法とした。間
隔は図９では６０ｍｍ、図１０では９０ｍｍ、図１１で
は１２０ｍｍとした。これらの間隔は長さＬ＝６０ｍｍ
の繊維に対してＬ、１．５Ｌ、２Ｌの間隔である。ま
た、図１２では間隔を５２．５ｍｍとした。これは長さ
Ｌ＝３５ｍｍの繊維に対して１．５Ｌの間隔である。 【００２４】これらの型枠に下記のコンクリートを打設
した。 （１）使用材料 セメント：早強ポルトランドセメント （比重：３．１４、比表面積４７５０ｃｍ2／ｇ） 細骨材 ：酒匂川水産系川砂（比重：２．６２） 粗骨材 ：大月市初称町初狩産 （比重：２．６５、最大粗骨材寸法：２０ｍｍ） 混和剤 ：高性能ＡＥ減水剤 標準形（Ｉ種） 鋼繊維 ：Ｄｒａｍｉｘ（商品名）（ｌは長さ、ｄは太さ） （Ａ）ｌ／ｄ＝８０、ｌ＝６０ｍｍ、ｄ＝０．７５ｍｍ （Ｂ）ｌ／ｄ＝８０、ｌ＝３５ｍｍ、ｄ＝０．４５ｍｍ （２）配合強度 現在、ＲＣ（鉄筋コンクリート）セグメントに使用され
ているコンクリートの設計基準強度は４１〜４７Ｎ／ｍ
ｍ2である。今回はＲＣセグメントに実績のあるコンク
リートの設計基準強度のうち４７Ｎ／ｍｍ2を採用し
た。 【００２５】配合強度（ｆ cr ）は、次式によって算定し
た。 【００２６】 【数１】 【００２７】ここで、 ｆcr：配合強度 ｆck：設計基準強度 Ｖ：強度の変動係数 である。したがって、配合強度ｆ cr ＝５４Ｎ／ｍｍ2の
配合を決定する。 （３）水セメント比 出願人の製造工場で試験練りの結果得られた下記式を採
用して決定した。 【００２８】σ28＝１８１×Ｃ／Ｗ＋１３０ Ｗ／Ｃ＝｛１８１／（５５０−１３０）｝＝４２％ ここで σ28：ｋｇｆ／ｃｍ2（×１０5Ｐａ）） Ｃ：セメント量 Ｗ：水量 である。したがって、水セメント比は４２％とした。 （４）示方配合 以上から、示方配合は次の通りとした。 【００２９】 （５）試験体の製作 試験体の製作は「鋼繊維補強コンクリートの強度および
タフネス試験体用供試体の作り方」（ＪＳＣＥ−Ｆ５５
１−１９８３）に準拠して行った。試験体は、せき板の
間にコンクリートを打ち込んだ後、せき板を持ち上げて
撤去し、型枠にバイブレータをかけて締固めを行った。 （６）試験体の載荷試験 繊維の径、長さ、配向性、せき板間隔がコンクリートの
強度特性に及ぼす影響を把握するために、配向性を意図
的に変化させた試験体の載荷試験を行った。図１３は試
験体３０に加えた載荷条件を示すもので、図１３（ａ）
は側面図、図１３（ｂ）は底面図である。支間距離１０
００ｍｍで試験体の両端近傍支持部３１で単純支持し、
中央部に間隔２００ｍｍ隔てて載荷部３２、２ヶ所に載
荷し、試験体の中央の変位を変位計３３で測定すると共
に載荷位置近傍にπ形ゲージ３４を取付けて試験体の応
力を測定した。表１に試験体の載荷試験仕様一覧表を示
す。 【００３０】 【表１】【００３１】（７）結果の表示 図１４〜図１７にせき板間隔を変化させた試験体の結果
を示す。横軸はせき板間隔を示し、鋼繊維長さＬの倍数
で示し、縦軸はせき板無し試験体を基準とした強度比
（倍率）を示す。図１４は、ひび割れ発生荷重を示し、
せき板無し試験体に対して、鋼繊維（Ａ）では、せき板
間隔がＬ〜１．５Ｌのとき１．０３倍、２Ｌのとき１．
１６倍、鋼繊維（Ｂ）では１．５Ｌのとき１．０２倍と
なっている。図１５は、曲げ強度を示すもので、鋼繊維
（Ａ）ではせき板間隔に応じ、せき板無し試験体に対し
て、せき板間隔Ｌのとき１．７５倍、１．５Ｌのとき
１．６０倍、２Ｌのとき１．３３倍、また鋼繊維（Ｂ）
ではせき板間隔１．５Ｌのとき１．１８倍となってい
る。図１６は、曲げじん性係数を示すもので、せき板無
し試験体に対して、鋼繊維（ａ）ではせき板間隔に応
じ、せき板間隔Ｌのとき１．６９倍、１．５Ｌのとき
１．５９倍、２Ｌのとき１．３１倍となっている。また
鋼繊維（Ｂ）ではせき板間隔１．５Ｌのとき１．２倍で
ある。図１７は、引張強度を示すもので、せき板無し試
験体に対して、鋼繊維（Ａ）ではせき板間隔に応じ、せ
き板間隔Ｌのとき１．６４倍、１．５Ｌのとき１．７３
倍、２Ｌのとき１．３６倍となっている。また鋼繊維
（Ｂ）ではせき板間隔１．５Ｌのとき１．１５倍であ
る。 【００３２】図１５〜図１７から明らかなように、長さ
６０ｍｍの鋼繊維では、せき板の間隔が鋼繊維長さLに
対して（１〜２）Ｌにおいて、実施例の曲げ強度、曲げ
靱性係数、引張強度が何れも３０％以上であり、１．５
Ｌでは理論値よりも遥かに大きい６０〜７０％の向上が
認められている。 【００３３】 【発明の効果】本発明によれば、繊維を混入するコンク
リート部材の製造に当たって、コンクリート部材に作用
する荷重による引張応力発生方向に沿って１又は複数枚
の繊維配向制御せき板を型枠内に配設し、針状繊維混入
コンクリートを打設することによって、繊維を引張応力
発生方向に配向させてコンクリートの引張強度を向上さ
せ、混入針状繊維の総量の削減、部材の強度の増強、鋼
材量の抑制部材の軽量化を図ることができ、寄与する効
果は多大である。
性を向上させるため、針状に形成した鋼繊維、炭素繊
維、ポリエステル繊維、アラミド繊維などの補強繊維を
コンクリートに混入して部材を形成する繊維補強コンク
リート部材の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】コンクリートの弱点である引張力に対し
て鉄筋を配設して力学的に補強する鉄筋コンクリートが
ある。更に鉄筋コンクリートの靭性の向上を図る目的
で、コンクリート中に鋼繊維、炭素繊維などの無機繊維
又はポリエステル繊維、アラミド繊維、などの合成樹脂
繊維を針状に形成した短長繊維を混入した繊維補強コン
クリートが知られている。 【０００３】このような繊維補強コンクリートを使用し
てコンクリート部材を製造する場合、型枠内に所定の鉄
筋を組込み、骨材、セメント、水に加え数ｃｍの長さに
形成した針状繊維を混入して混練したコンクリートを、
型枠内に投入して締め固めて製造するのが一般的であ
る。コンクリート中に混入された針状繊維は、図８に概
念図で示すように、無秩序に分散配向しコンクリート部
材の三次元方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）の力に対抗してコンク
リートの靭性を向上させ、過剰な鉄筋量を抑制し、又は
断面形状の縮小を可能にするなど、経済性の向上に寄与
する。 【０００４】しかし、この優れた性状を発揮する繊維補
強コンクリート部材も、混入する繊維の形状から、製造
されるコンクリート部材の形状寸法、用途によっては、
混入した繊維が補強効果に十分寄与しない場合がある。
つまり、混入された繊維はその周囲のコンクリートに付
着して繊維軸方向に作用する引張力を負担する機能があ
るが、繊維軸方向の圧縮力や繊維軸直交方向に作用する
力に対しては何ら効果が期待できないからである。特
に、梁、桁、版など支持点で支承され、引張力や曲げモ
ーメントの発生する部材、または１方向又は複数方向に
引張力が作用する部材などでは、コンクリート部材内に
分散混入している繊維のうち、引張力に対抗する方向に
配設された繊維のみが実質的に引張材として機能してお
り、すべての繊維が有効に機能しているわけではない。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】繊維補強コンクリート
中に混入される繊維は無秩序に三次元的に配向するが、
部材の力学特性に対応して均一に分散することは難し
く、特に曲げや引張りの作用する部材では混入繊維の有
効性が十分に発揮されない。本発明は部材に作用する引
張応力発生方向に積極的に混入繊維を配向させる技術を
提供することを目的とする。このように繊維を配向させ
ることによって繊維の混入総量の削減、部材の断面寸法
の適正化、鋼材量の抑制、部材の軽量化を図り、経済性
の向上を企図するものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために開発されたものであって、その技術手段はコ
ンクリート部材の製造に当たって、該コンクリート部材
に作用する荷重による引張応力発生方向に沿ってスリッ
ト付き薄鉄板、金網、櫛状金物からなる群から選ばれた
１又は複数枚の繊維配向制御せき板をせき板相互の間隔
は針状繊維長さの１〜２倍の間隔を開けて型枠内に配設
し、鋼繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊
維からなる群から選ばれた針状繊維を混入したコンクリ
ートを該型枠内に打設してコンクリートを締め固めた
後、前記繊維配向制御せき板を型枠より撤去し、コンク
リートの締め固め、表面仕上げを行うことを特徴とする
繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法である。ここ
に針状繊維とは、０．５〜１ｍｍ程度の太さで、２〜７
ｃｍ程度の長さに切断された、円形を含む不定形断面の
短い線材の総称である。上記手段により、コンクリート
を打設するとき、型枠内に投入するコンクリートの流れ
は繊維配向制御せき板で分離されるので、針状繊維はせ
き板に導かれて、せき板長手方向に配向することとな
り、せき板長手方向に直交する方向に配向される繊維比
率は著しく減少する。 【０００７】上記方法においては、針状繊維混入コンク
リートを打設してコンクリートを締め固めた後、前記繊
維配向制御せき板を型枠より撤去し、せき板の空隙を埋
めるべくさらにコンクリートに振動を与えるなどとして
再び締め固め、表面仕上げを行うので健全なコンクリー
ト部材を製造することができ好ましい。 【０００８】前記針状繊維としては鋼繊維、炭素繊維、
ポリエステル繊維、アラミド繊維などを利用することが
でき、また、前記配向制御せき板の相互間隔は針状繊維
長さの１から２倍の間隔とする。１倍未満では、せき板
に架橋する繊維が生じるので不可であり、２倍を越える
と繊維の配向方向の規制が緩和され、せき板長手方向に
直交する繊維の比率が減少しないので好ましくない。 【０００９】前記繊維配向制御せき板としてはスリット
を設けた薄鉄板、金網、又は短尺な鉄筋を櫛状に溶接し
た櫛状金物であってもよい。せき板が金網や櫛状金物で
あってコンクリート部材の構造、機能上、コンクリート
中に残置しても問題がない場合は撤去せずに部材中に埋
設したままとしてもよい。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一例として矩形の繊維補強コンクリート版の製造方法を
説明する。図１は本発明の製造方法の概念を示す斜視図
で、上面が開口した型枠１内に図示省略した鉄筋を組込
み、針状繊維の配向を制御規制する繊維配向制御せき板
２を支持杆３で型枠上端から吊持した図である。図では
目視による理解を容易にするために繊維配向制御せき板
２にハッチを付して記載してあるが、断面を示したもの
ではない。繊維配向制御せき板２はコンクリート版に作
用する荷重によって発生する引張応力（例えば曲げ引張
力）発生方向４に沿って、配設されている。繊維配向制
御せき板２は型枠１内に複数枚装入されている。その配
列間隔５は繊維の配向を好適に規制できるように、コン
クリートに混入された針状繊維の長さの１〜２倍の間隔
とする。 【００１１】図２は図１の平面図、図３は図２のＡ−Ａ
矢視図で、型枠１内に引張応力発生方向４に沿って支持
杆３で吊持された繊維配向制御せき板２が３枚装入され
ている。繊維配向制御せき板２には、予め組み込まれた
構造鉄筋７と干渉することなく、装入可能なようにスリ
ット６が設けられている。 【００１２】図４はコンクリート部材１１中に分散され
た繊維１０の配向の説明図である。図４（ａ）は平面図
で、Ｘ、Ｙ軸を記載してあるが、Ｘ軸は長手方向で引張
応力発生方向を示し、Ｙ軸は幅方向を示している。図４
（ａ）の向って左半分は繊維配向制御せき板を装入した
場合のコンクリート中の繊維１０の配向状況を示し、図
４（ａ）の右半分は比較のために繊維配向制御せき板を
装入しない場合の繊維１０の従来の繊維配向状況を示し
たものである。図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視図
でＺ軸（厚さ方向）の繊維配向状況を示したものであ
る。図４（ｂ）から判るとおり、Ｚ軸方向に配向する針
状繊維の割合は繊維配向制御せき板を装入した場合と装
入しない場合では理論的にも変化が生じない。図４
（ａ）、（ｂ）から分かるように、繊維配向制御せき板
を装入しない場合は、コンクリート中の繊維はＸ、Ｙ、
Ｚ方向三次元に均一に分散して配向する。このとき引張
応力が作用しないＹ軸方向に配向した針状繊維は力学的
に有効に機能しないこととなる。それに比較して、本発
明の繊維配向制御せき板を装入した場合は、Ｙ軸方向に
配向しようとする針状繊維をせき板が規制し少なくとも
Ｘ軸ベクトルを持った配向方向に向いた針状繊維の比率
が増大する。 【００１３】このことは、理論的には、均一分散配向し
ていた繊維では、その約３０％がＸ軸方向の引張応力に
関与していなかったが、これをＸ軸方向の引張力に加担
させることとなる。従って、針状繊維全混入量を約３０
％低減しても本発明ではＸ軸方向に作用する繊維量が同
一となる効果を得ることができる。又は等しい量の繊維
を混入した場合、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に均一分散した部材に
比較して繊維配向制御せき板を用いた本発明の場合に
は、Ｘ軸方向の繊維の負担する引張強度が約３０％増加
することを期待することができることとなる。 【００１４】次に本発明の実施手順を説明する。 【００１５】（ａ）通常の方法で型枠を用意し、所定の
構造鉄筋を型枠内に組み込む。 【００１６】（ｂ）引張応力発生方向に沿って、針状繊
維の長さの１〜２倍の範囲の幅で繊維配向制御せき板を
必要枚数組み合わせ装入する。 【００１７】（ｃ）設計強度に配合して針状繊維を混入
した生コンクリートを型枠に投入する。 【００１８】（ｄ）テーブルバイブレーターなどで振動
を与えコンクリートを締め固める。 【００１９】（ｅ）型枠天端又は所定の厚さまでコンク
リートを打設したら、繊維配向制御せき板を撤去し、さ
らに振動を与えながら表面仕上げをしてコンクリートの
養生をする。この時、繊維配向制御せき板が金網や櫛状
金物などの場合は撤去する必要はなく、コンクリート中
に残置する。 【００２０】図５〜７は繊維配向制御せき板２のバリエ
ーションを図示している。図５は本例で使用した薄鉄板
製の繊維配向制御せき板１２であり、鉄筋との干渉を避
けるため、スリット６を備えている。図６は金網製のせ
き板１２である。この金網製のせき板１２には構造鉄筋
の貫通孔１３が設けられ、鉄筋７の組込みと同時に型枠
内に配設され、コンクリート部材中に埋設される。図７
は短尺な棒材１５を長尺材１６に櫛状に溶接して形成し
た櫛状金物１４で、コンクリート打設後コンクリート中
から撤去してもよいし、埋設したままとしてもよい。 【００２１】ここで使用される針状繊維は、鋼繊維、炭
素繊維などの無機繊維又はポリエステル繊維、アラミド
繊維などの合成樹脂繊維から適宜選択すればよい。 【００２２】図１に示した例では、繊維配向制御せき板
２を三枚として説明したが、コンクリート部材の幅、針
状繊維の長さなどを勘案して必要な枚数を使用すればよ
いことは勿論である。また、繊維配向制御せき板２は、
コンクリート部材の引張応力発生方向全長にわたって配
置すればよいが、場合によっては一部省略してもよい。
例えば部材の支持点部分やＹ軸方向にも靭性を必要とす
る部分については、繊維配向制御せき板を配置しないこ
ととすれば効果的である。さらに繊維配向制御せき板に
構造鉄筋との干渉を避けるためのスリットを図示した
が、スリットの有無、形状及び間隔は部材の構造要求に
合わせればよい。また、図１の実施例ではフラットなコ
ンクリート版を例として説明したが、曲面版例えば円筒
を円周方向に分割して製造されるセグメントその他の各
種の構造部材などにももちろん適用可能である。 【００２３】本発明の効果を示す試験のために、試験体
として幅２５０ｍｍ、長さ１１５０ｍｍ、厚さ１５０ｍ
ｍの角棒状コンクリート部材を製作した。この試験体の
型枠２１に長手方向に繊維配向制御せき板２２を配設し
た例を図９〜図１２に示した。図９〜図１２の各図の
（ａ）図は平断面図、各図の（ｂ）はそれぞれ各図の
（ａ）のＣ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅ，Ｆ−Ｆ矢視断面図で
ある。繊維配向制御せき板２２の配設数は図９では３
枚、図１０では２枚、図１１では１枚、図１２では４枚
とし、それぞれ、せき板の間隔は等しい寸法とした。間
隔は図９では６０ｍｍ、図１０では９０ｍｍ、図１１で
は１２０ｍｍとした。これらの間隔は長さＬ＝６０ｍｍ
の繊維に対してＬ、１．５Ｌ、２Ｌの間隔である。ま
た、図１２では間隔を５２．５ｍｍとした。これは長さ
Ｌ＝３５ｍｍの繊維に対して１．５Ｌの間隔である。 【００２４】これらの型枠に下記のコンクリートを打設
した。 （１）使用材料 セメント：早強ポルトランドセメント （比重：３．１４、比表面積４７５０ｃｍ2／ｇ） 細骨材 ：酒匂川水産系川砂（比重：２．６２） 粗骨材 ：大月市初称町初狩産 （比重：２．６５、最大粗骨材寸法：２０ｍｍ） 混和剤 ：高性能ＡＥ減水剤 標準形（Ｉ種） 鋼繊維 ：Ｄｒａｍｉｘ（商品名）（ｌは長さ、ｄは太さ） （Ａ）ｌ／ｄ＝８０、ｌ＝６０ｍｍ、ｄ＝０．７５ｍｍ （Ｂ）ｌ／ｄ＝８０、ｌ＝３５ｍｍ、ｄ＝０．４５ｍｍ （２）配合強度 現在、ＲＣ（鉄筋コンクリート）セグメントに使用され
ているコンクリートの設計基準強度は４１〜４７Ｎ／ｍ
ｍ2である。今回はＲＣセグメントに実績のあるコンク
リートの設計基準強度のうち４７Ｎ／ｍｍ2を採用し
た。 【００２５】配合強度（ｆ cr ）は、次式によって算定し
た。 【００２６】 【数１】 【００２７】ここで、 ｆcr：配合強度 ｆck：設計基準強度 Ｖ：強度の変動係数 である。したがって、配合強度ｆ cr ＝５４Ｎ／ｍｍ2の
配合を決定する。 （３）水セメント比 出願人の製造工場で試験練りの結果得られた下記式を採
用して決定した。 【００２８】σ28＝１８１×Ｃ／Ｗ＋１３０ Ｗ／Ｃ＝｛１８１／（５５０−１３０）｝＝４２％ ここで σ28：ｋｇｆ／ｃｍ2（×１０5Ｐａ）） Ｃ：セメント量 Ｗ：水量 である。したがって、水セメント比は４２％とした。 （４）示方配合 以上から、示方配合は次の通りとした。 【００２９】 （５）試験体の製作 試験体の製作は「鋼繊維補強コンクリートの強度および
タフネス試験体用供試体の作り方」（ＪＳＣＥ−Ｆ５５
１−１９８３）に準拠して行った。試験体は、せき板の
間にコンクリートを打ち込んだ後、せき板を持ち上げて
撤去し、型枠にバイブレータをかけて締固めを行った。 （６）試験体の載荷試験 繊維の径、長さ、配向性、せき板間隔がコンクリートの
強度特性に及ぼす影響を把握するために、配向性を意図
的に変化させた試験体の載荷試験を行った。図１３は試
験体３０に加えた載荷条件を示すもので、図１３（ａ）
は側面図、図１３（ｂ）は底面図である。支間距離１０
００ｍｍで試験体の両端近傍支持部３１で単純支持し、
中央部に間隔２００ｍｍ隔てて載荷部３２、２ヶ所に載
荷し、試験体の中央の変位を変位計３３で測定すると共
に載荷位置近傍にπ形ゲージ３４を取付けて試験体の応
力を測定した。表１に試験体の載荷試験仕様一覧表を示
す。 【００３０】 【表１】【００３１】（７）結果の表示 図１４〜図１７にせき板間隔を変化させた試験体の結果
を示す。横軸はせき板間隔を示し、鋼繊維長さＬの倍数
で示し、縦軸はせき板無し試験体を基準とした強度比
（倍率）を示す。図１４は、ひび割れ発生荷重を示し、
せき板無し試験体に対して、鋼繊維（Ａ）では、せき板
間隔がＬ〜１．５Ｌのとき１．０３倍、２Ｌのとき１．
１６倍、鋼繊維（Ｂ）では１．５Ｌのとき１．０２倍と
なっている。図１５は、曲げ強度を示すもので、鋼繊維
（Ａ）ではせき板間隔に応じ、せき板無し試験体に対し
て、せき板間隔Ｌのとき１．７５倍、１．５Ｌのとき
１．６０倍、２Ｌのとき１．３３倍、また鋼繊維（Ｂ）
ではせき板間隔１．５Ｌのとき１．１８倍となってい
る。図１６は、曲げじん性係数を示すもので、せき板無
し試験体に対して、鋼繊維（ａ）ではせき板間隔に応
じ、せき板間隔Ｌのとき１．６９倍、１．５Ｌのとき
１．５９倍、２Ｌのとき１．３１倍となっている。また
鋼繊維（Ｂ）ではせき板間隔１．５Ｌのとき１．２倍で
ある。図１７は、引張強度を示すもので、せき板無し試
験体に対して、鋼繊維（Ａ）ではせき板間隔に応じ、せ
き板間隔Ｌのとき１．６４倍、１．５Ｌのとき１．７３
倍、２Ｌのとき１．３６倍となっている。また鋼繊維
（Ｂ）ではせき板間隔１．５Ｌのとき１．１５倍であ
る。 【００３２】図１５〜図１７から明らかなように、長さ
６０ｍｍの鋼繊維では、せき板の間隔が鋼繊維長さLに
対して（１〜２）Ｌにおいて、実施例の曲げ強度、曲げ
靱性係数、引張強度が何れも３０％以上であり、１．５
Ｌでは理論値よりも遥かに大きい６０〜７０％の向上が
認められている。 【００３３】 【発明の効果】本発明によれば、繊維を混入するコンク
リート部材の製造に当たって、コンクリート部材に作用
する荷重による引張応力発生方向に沿って１又は複数枚
の繊維配向制御せき板を型枠内に配設し、針状繊維混入
コンクリートを打設することによって、繊維を引張応力
発生方向に配向させてコンクリートの引張強度を向上さ
せ、混入針状繊維の総量の削減、部材の強度の増強、鋼
材量の抑制部材の軽量化を図ることができ、寄与する効
果は多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の斜視図である。
【図２】本発明の実施例の平面図である。
【図３】本発明の実施例の断面図（図２のＡ−Ａ矢視
図）である。 【図４】繊維の配向を示す説明図である。 【図５】繊維配向制御せき板の説明図である。 【図６】繊維配向制御せき板の説明図である。 【図７】繊維配向制御せき板の説明図である。 【図８】コンクリート部材の斜視図である。 【図９】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図であ
る。 【図１０】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図で
ある。 【図１１】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図で
ある。 【図１２】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図で
ある。 【図１３】試験条件の説明図である。 【図１４】本発明の効果を示すグラフである。 【図１５】本発明の効果を示すグラフである。 【図１６】本発明の効果を示すグラフである。 【図１７】本発明の効果を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 型枠 ２ 繊維配向制御せき板 ３ 支持杆 ４ 引張応力発生方向 ５ 間隔 ６ スリット ７ 構造鉄筋 １０ 繊維 １１ コンクリート部材 １２ 金網製のせき板 １３ 貫通孔 １４ 櫛状金物 １５ 棒材 １６ 長尺材 ２１ 試験用型枠 ２２ 繊維配向制御せき板 ２３ 支持部 ３０ 試験体 ３１ 支持部 ３２ 載荷部 ３３ 変位計 ３４ π形歪ゲージ
図）である。 【図４】繊維の配向を示す説明図である。 【図５】繊維配向制御せき板の説明図である。 【図６】繊維配向制御せき板の説明図である。 【図７】繊維配向制御せき板の説明図である。 【図８】コンクリート部材の斜視図である。 【図９】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図であ
る。 【図１０】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図で
ある。 【図１１】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図で
ある。 【図１２】試験用型枠のせき板の配置例を示す説明図で
ある。 【図１３】試験条件の説明図である。 【図１４】本発明の効果を示すグラフである。 【図１５】本発明の効果を示すグラフである。 【図１６】本発明の効果を示すグラフである。 【図１７】本発明の効果を示すグラフである。 【符号の説明】 １ 型枠 ２ 繊維配向制御せき板 ３ 支持杆 ４ 引張応力発生方向 ５ 間隔 ６ スリット ７ 構造鉄筋 １０ 繊維 １１ コンクリート部材 １２ 金網製のせき板 １３ 貫通孔 １４ 櫛状金物 １５ 棒材 １６ 長尺材 ２１ 試験用型枠 ２２ 繊維配向制御せき板 ２３ 支持部 ３０ 試験体 ３１ 支持部 ３２ 載荷部 ３３ 変位計 ３４ π形歪ゲージ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2000−309011（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−236706（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−236705（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B28B 1/52
B28B 13/02
B28B 23/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 コンクリート部材の製造に当たって、該
コンクリート部材に作用する荷重による引張応力発生方
向に沿ってスリット付き薄鉄板、金網、櫛状金物からな
る群から選ばれた１又は複数枚の繊維配向制御せき板を
せき板相互の間隔は針状繊維長さの１〜２倍の間隔を開
けて型枠内に配設し、鋼繊維、炭素繊維、ポリエステル
繊維、アラミド繊維からなる群から選ばれた針状繊維を
混入したコンクリートを該型枠内に打設してコンクリー
トを締め固めた後、前記繊維配向制御せき板を型枠より
撤去し、コンクリートの締め固め、表面仕上げを行うこ
とを特徴とする繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33531099A JP3372232B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33531099A JP3372232B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001150419A JP2001150419A (ja) | 2001-06-05 |
| JP3372232B2 true JP3372232B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=18287102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33531099A Expired - Fee Related JP3372232B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | 繊維補強鉄筋コンクリート部材の製造方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3372232B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5610854B2 (ja) * | 2010-06-04 | 2014-10-22 | 大成建設株式会社 | 繊維補強鉄筋コンクリート製セグメントの設計方法 |
| JP6256049B2 (ja) * | 2014-01-28 | 2018-01-10 | 株式会社大林組 | 合流部で補強繊維の配向を制御する方法及び繊維補強コンクリート部材又は繊維補強モルタル部材の合流構造 |
-
1999
- 1999-11-26 JP JP33531099A patent/JP3372232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001150419A (ja) | 2001-06-05 |
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