JPH01122942A - コンクリート補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は鉄筋等の補強材を用いることができない薄肉
のコンクリート製品や、土木、建築におけるコンクリー
ト構造物に適用するのに好適な鋼繊維等による補強材に
関する。

（従来の技術） 従来のコンクリート補強材料である鋼繊維は第４図に示
すような短繊維となっていて、その直径が０．３〜０．
６１１１１１ト細く、長さは２０〜４０ｍｍ程度の短い
ものである。これら鋼繊維２をコンクリート中に理想的
平行配向で分散させた場合には鋼繊維を使用しないコン
クリートより各種の品質性状を向上させる利点を有して
いる。しかしながら、これらの鋼繊維をミキサー中に投
入しセメントや骨材と一緒に混線を行い、コンクリート
型枠中に打設し製品とする過程のなかで鋼繊維を十分均
等にコンクリート中に分散させることが現状では技術的
に困難であり、これに加えてミキサー中でコンクリート
の混練り時に第２図に示すようにファイバーボールが多
数発生する欠点を有している。ファイバーボールとは一
般に小量のセメントペーストや砂粒又はモルタルに多量
の鋼繊維がからみ合うと形成される「玉」のことであり
、このファイバーボールは一旦生じるとこれを再び分解
することは不可能である。因みに直径が５０ｍｍ程度の
ファイバーボールには約１０００本もの鋼繊維が集合し
ていることがある。

ファイバーボールの発生原因を材料面から考えると鋼繊
維が細いとき、鋼繊維が長いとき、粗骨材が大きいとき
多量に発生する。また、鋼繊維のミキサー中への投入方
法によってもその発生量は大きく左右されている。この
ファイバーボールによりコンクリート中の鋼繊維は分散
されずに偏るため、コンクリートの強度は設計よりはる
かに低いものとなり、鋼繊維を混入した効果が著しく失
われる。このファイバーボールの発生を防止するため、
鋼繊維を太くすることが考えられるが、この場合コンク
リートを型枠の中で締固める際に鋼繊維がコンクリート
より分離して下方に沈降するという現象を発生する。こ
のように従来の鋼繊維は、細い場合でも太い場合でもコ
ンクリート中に一様分布を示さず、固まったコンクリー
トの強度に場所により強弱の差が生じる欠点を有してい
る。

また、１ｇ繊維を太くすることはコンクリート中に分散
している鋼繊維の数とその全表面積を減少させることに
なり、鋼繊維コンクリートの強化機構理論にも反するの
で、一般には前述の如く細く短いものが使用されている
。

その他の欠点としては、鋼繊維が理想的な平行配向がな
された場合を想定している設計上の強度より、現場にお
いてランダムに配向されたまま固まったコンクリートの
強度の方が低いことがあげられる。これはコンクリート
中における鋼繊維の間隔が大きな要因とされている。−
般にコンクリートの強度はひび割れに支配されるが、実
験によれば短い鋼繊維を混入したコンクリートのひび割
れは繊維間隔によって支配されていることが第６図のグ
ラフに示されるように確かめられている。このグラフに
よればコンクリートのひび割れ改善に有効な繊維間隔は
７．５〜１２．７１１ＩＩ１１であることが明らかであ
る。しかしながら従来のコンクリート補強材である鋼繊
維をコンクリートの強度改善に最適である前記間隔に理
想的に平行配列することは、その材料の有する特性から
技術的に不可能である。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のごと〈従来のコンクリート補強材を用いた鋼繊維
コンクリートは各種の欠点を有しているため、その最も
顕著な特性であるひび割れに対する抵抗性を十分に発揮
させることができていなかった。

この発明は、従来のコンクリート補強材である鋼繊維材
料の形状から生ずるファイバーボールの発生や、鋼繊維
がランダムに配向されることにより生ずるコンクリート
の強度（ひび割れ）低下を解消することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされたこの発明によるコン
クリート補強材は、螺旋形に成形加工した繊維からなる
ことを特徴とするものである。ここで使用する繊維は従
来の鋼繊維等の金属繊維はもちろん、ガラス繊維、プラ
スチック繊維等の種々の補強繊維が考えられる。

（作　　用） 第１図に示す螺旋形補強材１はコンクリートミキサー中
に投入され、他のコンクリート材料と混練りされ、その
際補強材１は第３図に示すように周りの骨材３等のコン
クリート材料を螺旋の中に捕捉することになる。このた
め螺旋形補強材を用いたコンクリートでは、その混練り
の過程でファイバーボールが発生することがない。続い
てミキサー中で均一に混合を終了した螺旋形補強材を含
むコン捻リートは型枠内に打設され製品とされるが、−
度螺旋の中に捕捉されたコンクリート材料は打設終了ま
で継続的に螺旋の中に拘留されているため、コンクリ−
１〜打設の過程でもファイバーボールを発生することは
ない。

この発明のコンクリート補強材は前述のごとくセメント
、骨材と全く同様に混練りして生コンとなされ、型枠内
へ打設されてコンクリートの成形がなされる。そしてコ
ンクリート内部にファイバーボールを生じることなく分
散配向されることになるが、その個々の螺旋形繊維はそ
れ自体がコイル状の長繊維であり、かつ各コイルの巻線
は個々に三次元的な平行性を有している等の材料特性が
ある。このことを例えば直径１５ｍｍ巻数４段の螺旋形
繊維と従来のコンクリート補強材である長さ２５ｍｍの
鋼繊維について比較した場合、この発明は従来のものよ
り繊維長で７．５倍、平行性で４倍以上の材料特性を有
していることになる。

また、混練り時に於いて螺旋の中に完全に捕捉された骨
材を含むコンクリート材料は第３図のよう打設終了まで
拘留される。かくして成形された螺旋形補強材によるコ
ンクリートは上記の如く螺旋の中に骨材が連続的に結合
することになる。以上のようにこの発明によるコンクリ
ートは、繊維の平行性が良くしかも螺旋形繊維と骨材が
連続的に結合した極めて均質で強度特性上も優れたコン
クリートとして完成される。

（実施例） 以下、この発明の実施例について説明する。

この発明による螺旋形補強材１は第１図に示すように、
全体長Ｑと螺旋の直径φとそのピッチＰをコンクリート
に使用される最大骨材が螺旋の中に捕捉拘留される大き
さとすべきである。

また螺旋形補強材１はその軸方向に弾性変形可能なばね
とすることが好ましく、この場合第２図に示すように補
強材を軸方向に圧縮した状態で、水溶性接着剤により一
時的に固着拘束しておく。

この−時的に固着拘束されている螺旋形繊維は水を除く
他のコンクリート材料と同時にミキサーの中に投入され
、ミキサーにより空練りすることで固着拘束されたまま
均一にコンクリート材料中に混合される。空練り終了後
、コンクリート混練りのため加えられた多量の水により
螺旋を拘束していた接着剤は水に溶け、螺旋は第１図の
原形に復元するが、同時に周りの骨材３等のコンクリー
ト材料を螺旋の中に捕捉することになる。

水溶性接着剤により一時的に拘束されていた螺旋形繊維
がコンクリートの練り混ぜ水によって開放された時の螺
旋ピッチは７．５〜１２　、５ｍｎ＋とすることが理想
的である。しかし最大骨材がＩ　Ｚ　、　５ｍｍより大
きいときはその最大骨材寸法に近似な直径と螺旋ピッチ
を有する螺旋形繊維を混合使用することにより解決する
ことが出来る。

この発明に用いる螺旋形繊維の材料は、ばね用炭素鋼と
することが最も有効であるが、ばね用炭素鋼に限ること
なく他の発条性を有する材料を代替使用することも出来
る。また螺旋形繊維の螺旋形状は第１図に示したねじり
コイルばね形状に限ることなくコンクリートの材料によ
っては渦巻きばね、円筒コイルばね、円錐コイルばねや
竹の子ばねの形状とすることもできる。

（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、三次元的な平行
性を有する螺旋形繊維をコンクリート補強材として用い
ることにより、補強材がセメントペーストや骨材を機械
的に捕捉拘留した構成を立体的に連続させることになり
、固まったコンクリートに加わる引張り強度や曲げ強度
は従来のものよりはるかに大きくなるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図は螺旋形
補強材を圧縮して水溶性接着剤により固着拘束した状態
を示す図、第３図はコンクリート材料中における螺旋形
補強材と骨材との関係をモデル化して示す図、第４図は
従来の鋼製短繊維を示す図、第５図は同上のものを用い
た場合に発生するファイバーボールをモデル化して示す
図、第６図は繊維の間隔と強度比との関係を示すグラフ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、螺旋形に成形加工した繊維からなるコンクリート補
   強材。 ２、軸方向に弾性変形可能となっている特許請求の範囲
   第１項に記載のコンクリート補強材。 ３、軸方向に圧縮された状態のまま水溶性接着剤により
   拘束されている特許請求の範囲第２項に記載のコンクリ
   ート補強材。