JPH05262544A - コンクリート補強用鋼繊維 - Google Patents

コンクリート補強用鋼繊維

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JPH05262544A
JPH05262544A JP6356192A JP6356192A JPH05262544A JP H05262544 A JPH05262544 A JP H05262544A JP 6356192 A JP6356192 A JP 6356192A JP 6356192 A JP6356192 A JP 6356192A JP H05262544 A JPH05262544 A JP H05262544A
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JP
Japan
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steel fiber
concrete
steel
fiber
hook
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JP6356192A
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English (en)
Inventor
Tadashi Nagasawa
正 長沢
Yoshinori Omori
義則 大森
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Bridgestone Metalpha Corp
Original Assignee
Bridgestone Metalpha Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/32Carbides; Nitrides; Borides ; Silicides
    • C04B14/325Nitrides
    • C04B14/326Aluminium nitride

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 コンクリート中に均一分散させて、該コンク
リートの強度を高める補強用鋼繊維において、該補強用
鋼繊維は、その両端に曲げ角度が45°を超えかつ90°以
下になるフックを有するものとする。 【効果】 鋼繊維のコンクリートに対する密着強度を効
果的に高めることがてきる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、強度および靭性を向
上させる目的でコンクリートやモルタルなどの中に混入
される鋼繊維の形状に工夫を加え、該鋼繊維のコンクリ
ートに対する付着性をより一層高めようとするものであ
る。
【0002】
【従来の技術】コンクリート補強用の鋼繊維としては、
直径が0.3 〜0.8 mm、長さが30〜60mm程度になるものが
使用されている。かかる鋼繊維は、それをコンクリート
中に均一に分散させるだけで、コンクリート自体の引張
強度、曲げ強度、曲げタフネスあるいは、ひび割れ性等
の機械的強度を効果的に改善、向上させることが可能
で、近年鉄筋を用いる方法に代わってこのような鋼繊維
が適用される傾向にあり、その需要が高まりつつある。
【0003】鋼繊維に要求される特性としては、引張強
度およびコンクリートとの付着性がとくに重要な因子と
なっている。これらの特性のうち、引張強度については
鋼繊維の材質や径を適宜選択することにより容易に目的
とする値を確保することができるが、鋼繊維とコンクリ
ートとの付着性に関しては未だ満足のいくものが得られ
ていないのが実情であった。ここに、鋼繊維のコンクリ
ートに対する付着形態は、コンクリートに付加される応
力に応じて種々変化し、具体的には、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
界面における接合にて、また、応力が付加される後期の
段階、すなわち、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合からその相互間
における摩擦抵抗にて付着するものと考えられていて、
この摩擦抵抗をより高めるための物理的、機械的な付着
方法が従来より種々検討されてきた。
【0004】この点に関する文献として、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コンク
リートとの摩擦抵抗を高める技術が開示されている。こ
こで開示されている鋼繊維は、その直径が0.1 〜1.0 m
m、ワイヤの太さに対する長さの割合が50〜200 で、補
強作用を高めるため曲折端部を備えたものである。又、
一般には曲げ角度が30〜45°のものが用いられている。
しかしながら、ここで提案されているような鋼繊維の単
なる折り曲げだけでは充分満足のいく密着強度を得るに
は至っていない。また、特公平1-32178 号公報には、基
体部と異径部を交互に繋ぎあわせた構成になる鋼繊維が
提案されているが、ここで提案されている鋼繊維は、コ
ンクリートと鋼繊維との初期の付着力は高めることはで
きるものの、とくに異形部おける引張強度が低下する不
利があること、また、曲げや引張応力を付加したときの
初期の付着力は高いが、継続して応力を付加した場合に
付着力が低下しやすい。すなわちタフネスに問題がある
こと、さらには、特殊な加工装置を必要とする等種々の
問題があり、実用的でない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】コンクリートと鋼繊維
との付着強度を、特殊な装置を用いることなく充分に高
めることができる新規な繊維を提案することがこの発明
の目的である。
【0006】この発明は、コンクリート中に均一分散さ
せて、該コンクリートの強度を高める補強用鋼繊維にお
いて、該補強用繊維は、その両端に曲げ角度が45°を超
えかつ90°以下になるフックを有することを特徴とする
コンクリート補強用繊維である。
【0007】さて、図1にこの発明に従う補強用鋼繊維
の一例を、また図2にこの補強用鋼繊維の製造に適した
設備を模式的に示し、図1における1は鋼繊維であっ
て、この鋼繊維1はその両端に曲げ角度αが45°を超え
かつ90°以下になるフック1aを有する。また図2にお
ける番号2a,2bは上下で一組になるロールであっ
て、このロール2a,2bのロール表面には、その要部
を拡大して図3に示すように、鋼繊維1の両端にフック
1aを形成するためのプレス部2cおよび所定の長さに
裁断するカッター2dが備えられていて、伸線法によっ
て得た伸線S(単数でも複数本並列に連ねたものでもよ
い。)を、このロール2a,2b間に通すことによっ
て、上掲図1に示したような補強用鋼繊維を連続的に得
る。図4は上記の構成になる設備を適用して複数本の並
列配置になる伸線から一度に数本の鋼繊維を得る場合の
状況を例示したものであり、このように、一度に複数本
の鋼繊維を得るには各伸線を予め水溶性結合剤で相互に
密着させておけばよい。
【0008】
【作用】この発明は、従来の伸線法で得られた伸線Sに
上掲図2に示した設備を用いてここで規定する曲げ角度
を有するフック付きの鋼繊維とし、これをコンクリート
中に均一に分散させることによってコンクリートの機械
的強度を有利に改善向上させようとするものであって、
このような繊維がコンクリートの強度が改善できる理由
は以下のように推察される。
【0009】すなわち、図5 (a), (b) に示すごと
く、コンクリートに埋め込まれた鋼繊維を引き抜く場合
における初期の段階 (図6中O〜Aの段階) では、コン
クリートと鋼繊維との界面でそれらが相互に付着接合し
ているが、この段階を超えると界面における接合からそ
の間の摩擦抵抗による付着力が発生 (図6中A〜B)
し、このとき該鋼繊維にフック1aを形成してあるの
で、コンクリートとの間の摩擦抵抗がとくに大きくな
り、この抵抗に打ち勝って鋼繊維を引き抜くには、コン
クリートに取り囲まれている鋼繊維のフック1aに対し
て大きな曲げ力を加えなければならないことになるから
であると考えられる。かかる状況を、図6の (ハ) に示
す。なお、図6中 (ロ) は図7 (a), (b)に示したよ
うな形状になる鋼繊維をコンクリートより引き抜く場合
における状況を、また図6中 (イ) は、ストレートの鋼
繊維の引抜き状況を比較して示したものである。
【0010】とくに、図7 (a), (b) に示したような
基体部と異径部からなる鋼繊維は、その引抜きに際して
径の大きい異径部が、基体部を取り囲むコンクリート部
分を削り破壊しながら移動し、このコンクリート部分が
すべて破壊された状態では、摩擦抵抗が急激に低下、す
なわちコンクリートとの付着力が急激に低下して、その
強度が短期のうちに著しく低下する。この発明では、鋼
繊維を引き抜く過程でこの鋼繊維と接するコンクリート
部分を削りとるようなことはなく、鋼繊維に曲げ力を作
用させつつ移動するものであるから、高い摩擦抵抗、す
なわち高い付着力が得られるわけである。
【0011】この発明では、鋼繊維1のフック1aの曲
げ角度αは、45°を超えかつ90°以下に規定したが、そ
の理由は、フック1aの角度αが45°未満では鋼繊維の
コンクリートに対する付着強度がそれほど改善されない
からであり、一方90°を超えるとフックを形成する際に
鋼繊維に傷が入りやすくなり鋼繊維自体の強度も低下す
る。上記の角度αは製造上の点から70〜80°とするのが
とくに好ましい。また、この発明ではとくに限定はしな
いが、鋼繊維の長さLは十分な補強効果が得られかつコ
ンクリートと鋼繊維を混ぜ合わせるとき鋼繊維同士が絡
み合って集合する現象を防ぐため20mmから80mm程度とす
るのがよく、フック1aの高さhは鋼繊維に曲げ力を作
用させつつ移動する摩擦抵抗の観点から0.75mm程度、ま
たフック1aの長さL1 は摩擦抵抗力を持続させるため
に2〜5mm程度とするのが好適である。
【0012】この発明に従う鋼繊維を製造するのに適し
た設備としては、伸線法によって得られた鋼線を上下に
挟むカッターを備えた相互接近離隔を繰り返す往復駆動
式のプレスを用いることもできる。
【0013】
【実施例】伸線加工によって得られた線径が0.8 mmにな
る炭素鋼線を用いて、長さLが60mmになりフック1aの
曲げ角度αを種々変更した表1に示すような数種類の鋼
繊維 (長さはすべて同一)を作製し、これらの繊維をそ
れぞれ生コンクリートに対して0.30 vol%の割合で混
入、コンクリートミキサーにて鋼繊維が充分に分散する
まで混合した。そしてこれを、縦15cm、横15cm、高さ50
cmになる型に流し込み、28日間の水中における養生後
に、型から取り出して曲げ試験用の鋼繊維補強コンクリ
ートとし、得られた鋼繊維補強コンクリートの曲げ試験
を行った。その結果を表1に併せて示す。なお、曲げ試
験は日本コンクリート工学協会のJCI−SF4に示さ
れている曲げ強度とタフネスの測定法に準じて行った。
すなわち、この曲げ試験は図8に示したような3等分点
曲げ試験で行い、試験試料の曲げ歪と荷重を測定し、図
9に示すような曲げ歪み曲線から、曲げ特性として図9
中における最大曲げ荷重Mを、また曲げタフネスとして
図9中における斜線部分の面積Tを測定した。なお、表
中、相対強度及び相対タフネスは適用例1を基準にして
評価したものである。
【0014】
【表1】
【0015】表1より明らかなように、この発明に従う
鋼繊維を用いて補強したコンクリートは、最大曲げ強
度、曲げタフネスの何れも改善されていて、同等の強度
を確保するために混入しなければならない鋼繊維の量を
削減できることが確かめられた。
【0016】
【発明の効果】かくしてこの発明によれば、伸線法によ
って得られた線材を、所定のフックを有する鋼繊維とす
ることで、これを混入したコンクリートの最大曲げ強
度、曲げタフフネスを大幅に向上させることが可能で、
構造物の安全性、耐久性より高めることができる。ま
た、コンクリートの補強に使用する鋼繊維の量を有利に
削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に従う鋼繊維を示した図である。
【図2】この発明に従う鋼繊維を製造するのに適した製
造設備の模式図である。
【図3】この発明に従う鋼繊維を製造するのに適した製
造設備の要部を示した図である。
【図4】この発明に従う鋼繊維の製造要領の説明図であ
る。
【図5】(a),(b)はこの発明に従う鋼繊維のコン
クリートからの引抜き状況を示した図である。
【図6】密着強度と鋼繊維の引抜き力の関係を示した図
である。
【図7】(a),(b)は従来法に従って製造された鋼
繊維のコンクリートからの引抜き状況を示した図であ
る。
【図8】鋼繊維を分散させて強度を向上させた コンク
リートの曲げ試験要領を示した図である。
【図9】コンクリートの曲げ最大応力と曲げたわみ量の
関係を示したグラフである。
【符号の説明】
1 鋼繊維 1a フック

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンクリート中に均一分散させて、該コ
    ンクリートの強度を高める補強用鋼繊維において、 該補強用繊維は、その両端に曲げ角度が45°を超えかつ
    90°以下になるフックを有することを特徴とするコンク
    リート補強用鋼繊維。
JP6356192A 1992-03-19 1992-03-19 コンクリート補強用鋼繊維 Pending JPH05262544A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014141370A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Takenaka Komuten Co Ltd 水硬性材料及び水硬性材料硬化体
KR102534869B1 (ko) * 2022-08-09 2023-05-26 주식회사 서하기술단 후크형 강섬유가 보강된 프리캐스트 콘크리트 세그먼트
KR102530700B1 (ko) * 2022-08-09 2023-05-26 주식회사 서하기술단 콘크리트 보강용 리버스 후크형 강섬유

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