JPH09195128A - 補強用金属短繊維材 - Google Patents
補強用金属短繊維材Info
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- JPH09195128A JPH09195128A JP8004120A JP412096A JPH09195128A JP H09195128 A JPH09195128 A JP H09195128A JP 8004120 A JP8004120 A JP 8004120A JP 412096 A JP412096 A JP 412096A JP H09195128 A JPH09195128 A JP H09195128A
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- reinforcing
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/48—Metal
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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)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来にもましてコンクリート等のマトリック
スに対する補強効果と分散性に優れる補強用金属短繊維
材を提供する。 【解決手段】 凸状の節２を所定間隔ｐで有する直径 1
mm以下、長さ80mm以下の補強用金属短繊維材１におい
て、凸状の節２の間隔ｐが 5〜12mmで、且つ隣接する凸
状の節２，２の稜線で形成されるところのせん断面積の
総和と素線の長さとの比率が 1.0以上に設定されてな
る。
スに対する補強効果と分散性に優れる補強用金属短繊維
材を提供する。 【解決手段】 凸状の節２を所定間隔ｐで有する直径 1
mm以下、長さ80mm以下の補強用金属短繊維材１におい
て、凸状の節２の間隔ｐが 5〜12mmで、且つ隣接する凸
状の節２，２の稜線で形成されるところのせん断面積の
総和と素線の長さとの比率が 1.0以上に設定されてな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートや、
炉材等を補強する補強用金属短繊維材（以下金属短繊維
材と言う）に関するものである。
炉材等を補強する補強用金属短繊維材（以下金属短繊維
材と言う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンクリートや炉材等（以下コンクリー
ト等と言う）を補強する金属短繊維材の使用目的は、金
属短繊維材をコンクリート等のマトリックス中に均一に
分散させ、硬化したコンクリート等を強化することにあ
る。したがって、使用する金属短繊維材としては、分散
性の良いもの、補強効果の高いものが望まれる。
ト等と言う）を補強する金属短繊維材の使用目的は、金
属短繊維材をコンクリート等のマトリックス中に均一に
分散させ、硬化したコンクリート等を強化することにあ
る。したがって、使用する金属短繊維材としては、分散
性の良いもの、補強効果の高いものが望まれる。
【０００３】ところで、金属短繊維材は、その製造方法
によって、大きく、伸線カット材、薄板せん断材、鋼塊
切削材及び溶湯材に分けられるが、本出願人は、従来よ
り伸線加工した鋼細線を、所定間隔で凹部を有するカリ
バーロールに通すことにより外表面に所定間隔で凸状の
節を形成し、これを所定の長さに切断して製造される、
いわゆる繊維材の表面に所定間隔で凸状の節を有するイ
ンデントタイプの伸線カット材の開発を行ってきてい
る。そしてこれまでにその開発成果を、特公平 1− 321
78号公報、特公平 5− 20214号公報、特公平 5− 50459
号公報等に提案してきた。
によって、大きく、伸線カット材、薄板せん断材、鋼塊
切削材及び溶湯材に分けられるが、本出願人は、従来よ
り伸線加工した鋼細線を、所定間隔で凹部を有するカリ
バーロールに通すことにより外表面に所定間隔で凸状の
節を形成し、これを所定の長さに切断して製造される、
いわゆる繊維材の表面に所定間隔で凸状の節を有するイ
ンデントタイプの伸線カット材の開発を行ってきてい
る。そしてこれまでにその開発成果を、特公平 1− 321
78号公報、特公平 5− 20214号公報、特公平 5− 50459
号公報等に提案してきた。
【０００４】インデントタイプの伸線カット材（金属短
繊維材）のマトリックス強化機構は図10に示すように、
マトリックス13のひび割れ面14等を境にして発生する引
張力に対する引張抵抗力、すなわち金属短繊維材11とマ
トリックス13との界面に生じる付着応力であるから、こ
の付着応力があまり大きくなり過ぎると金属短繊維材が
破断し、補強効果が損なわれることになる。そして、先
に提案した上記インデントタイプの伸線カット材（金属
短繊維材）においても、この点について着目しており、
付着応力による引張抵抗力が繊維材の破断時引張力を上
回ることのないよう、経験的にインデント（長手方向の
凹凸）の形状等を選定している。しかしながら、このよ
うに付着応力に着目しているものの、付着応力、すなわ
ち支圧応力と考え、インデント凸部で形成される凸状の
節12の投影張出面積（支圧面積）を大きくすることが主
として考えられており、長手方向に形成されるインデン
ト凸部（凸状の節）12の支圧面積の総和を大きくするた
め、インデント凸部12の間隔を狭く構成した金属短繊維
材となっている。
繊維材）のマトリックス強化機構は図10に示すように、
マトリックス13のひび割れ面14等を境にして発生する引
張力に対する引張抵抗力、すなわち金属短繊維材11とマ
トリックス13との界面に生じる付着応力であるから、こ
の付着応力があまり大きくなり過ぎると金属短繊維材が
破断し、補強効果が損なわれることになる。そして、先
に提案した上記インデントタイプの伸線カット材（金属
短繊維材）においても、この点について着目しており、
付着応力による引張抵抗力が繊維材の破断時引張力を上
回ることのないよう、経験的にインデント（長手方向の
凹凸）の形状等を選定している。しかしながら、このよ
うに付着応力に着目しているものの、付着応力、すなわ
ち支圧応力と考え、インデント凸部で形成される凸状の
節12の投影張出面積（支圧面積）を大きくすることが主
として考えられており、長手方向に形成されるインデン
ト凸部（凸状の節）12の支圧面積の総和を大きくするた
め、インデント凸部12の間隔を狭く構成した金属短繊維
材となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者等
は、上述したインデントタイプの金属短繊維材のマトリ
ックスに対する補強効果と分散性の更なる改善を図るべ
く種々検討を重ねて来ているが、その検討過程で、金属
短繊維材のマトリックスに対する付着応力を高める要因
が、従来着目していたインデント凸部の支圧面積による
支圧応力だけではなく、インデント凸部間の稜線で形成
される外周面を境界とするマトリックスのせん断応力が
大きく寄与することを見出し、本発明をなしたものであ
る。
は、上述したインデントタイプの金属短繊維材のマトリ
ックスに対する補強効果と分散性の更なる改善を図るべ
く種々検討を重ねて来ているが、その検討過程で、金属
短繊維材のマトリックスに対する付着応力を高める要因
が、従来着目していたインデント凸部の支圧面積による
支圧応力だけではなく、インデント凸部間の稜線で形成
される外周面を境界とするマトリックスのせん断応力が
大きく寄与することを見出し、本発明をなしたものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明は、上記の経緯を踏まえ
てなされたものであって、その目的は、従来にもまして
コンクリート等のマトリックスに対する補強効果と分散
性に優れる補強用金属短繊維材を提供するものである。
てなされたものであって、その目的は、従来にもまして
コンクリート等のマトリックスに対する補強効果と分散
性に優れる補強用金属短繊維材を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る補強用金属短繊維材は、凸状の節（イ
ンデント凸部）を所定間隔で有する直径 1mm以下、長さ
80mm以下の補強用金属短繊維材において、インデント凸
部の間隔が 5〜12mmで、且つ隣接するインデント凸部の
稜線で形成されるところのせん断面積の総和と素線の長
さとの比率（以下せん断面積の総和と素線の長さとの比
率と言う）が 1.0以上に設定されてなるものである。
め、本発明に係る補強用金属短繊維材は、凸状の節（イ
ンデント凸部）を所定間隔で有する直径 1mm以下、長さ
80mm以下の補強用金属短繊維材において、インデント凸
部の間隔が 5〜12mmで、且つ隣接するインデント凸部の
稜線で形成されるところのせん断面積の総和と素線の長
さとの比率（以下せん断面積の総和と素線の長さとの比
率と言う）が 1.0以上に設定されてなるものである。
【０００８】そして、上記本発明に係る補強用金属短繊
維材においては、せん断面積の総和と素線の長さとの比
率は、好ましくは1.15〜1.70に設定されるのがよい。
維材においては、せん断面積の総和と素線の長さとの比
率は、好ましくは1.15〜1.70に設定されるのがよい。
【０００９】以下に本発明に係る補強用金属短繊維材に
おけるインデント凸部の間隔を 5〜12mm、及び、せん断
面積の総和と素線の長さとの比率を 1.0以上に限定する
理由を説明する。
おけるインデント凸部の間隔を 5〜12mm、及び、せん断
面積の総和と素線の長さとの比率を 1.0以上に限定する
理由を説明する。
【００１０】インデント凸部の間隔が 5mm未満では、間
隔が狭いため、せん断面積を大きくするための隣接する
インデント凸部の外周長を大きく成形することが難しく
なり、従来の補強用金属短繊維材のそれと変わらなくな
り補強効果と分散性の改善が期待できない。一方12mmを
超えると、インデント凸部の外周長を大きく成形するこ
とが容易になると共に間隔自体も大きいので、せん断面
積を大きく形成し得る反面、必要な補強効果を得るため
には繊維材の全長を長くする必要があり分散性が損なわ
れると言った問題がある。従ってこのようなことから、
インデント凸部の間隔は 5〜12mmとし、この範囲であれ
ば、従来の補強用金属短繊維材に比べて補強効果と分散
性の向上が期待できる。
隔が狭いため、せん断面積を大きくするための隣接する
インデント凸部の外周長を大きく成形することが難しく
なり、従来の補強用金属短繊維材のそれと変わらなくな
り補強効果と分散性の改善が期待できない。一方12mmを
超えると、インデント凸部の外周長を大きく成形するこ
とが容易になると共に間隔自体も大きいので、せん断面
積を大きく形成し得る反面、必要な補強効果を得るため
には繊維材の全長を長くする必要があり分散性が損なわ
れると言った問題がある。従ってこのようなことから、
インデント凸部の間隔は 5〜12mmとし、この範囲であれ
ば、従来の補強用金属短繊維材に比べて補強効果と分散
性の向上が期待できる。
【００１１】また、インデント凸部の間隔が 5〜12mmで
あっても、せん断面積の総和と素線の長さとの比率が
1.0未満では、金属短繊維材全長におけるせん断面積が
小さく、金属短繊維材としての補強効果の改善が期待で
きない。従って、せん断面積の総和と素線の長さとの比
率は 1.0以上とするが、好ましくは1.15〜1.70に設定さ
れるのがよい。そして、この範囲であれば、インデント
凸部の間隔が 5〜12mmとも相まって、補強効果と分散性
の更なる向上が期待できる。
あっても、せん断面積の総和と素線の長さとの比率が
1.0未満では、金属短繊維材全長におけるせん断面積が
小さく、金属短繊維材としての補強効果の改善が期待で
きない。従って、せん断面積の総和と素線の長さとの比
率は 1.0以上とするが、好ましくは1.15〜1.70に設定さ
れるのがよい。そして、この範囲であれば、インデント
凸部の間隔が 5〜12mmとも相まって、補強効果と分散性
の更なる向上が期待できる。
【００１２】以下に本発明に係る補強用金属短繊維材の
インデント凸部の間隔などの設定要領を詳細に説明す
る。インデントタイプの金属短繊維材１のせん断面積
は、図１に示すように隣接するインデント凸部２，２の
稜線で形成されるマトリックスをせん断する面積の総和
である。しかし、マトリックス中で物理的に意味を持つ
有効なせん断面積は図２に示すように、ひび割れ位置が
関係し、また、金属短繊維材１の両端のインデント凸部
２から先端側にはせん断面は形成されない。従って、イ
ンデント凸部２の横断面を矩形とした場合、インデント
凸部間の有効なせん断面積SAは下記式で表される。 SA＝（ｘ＋ｈ）×４×SL------- ここに、ｘ：インデント凸部の断面内の幅 ｈ：インデント凸部の高さ SL：ひび割れ位置とインデント凸部から決まる有効せん
断長さ
インデント凸部の間隔などの設定要領を詳細に説明す
る。インデントタイプの金属短繊維材１のせん断面積
は、図１に示すように隣接するインデント凸部２，２の
稜線で形成されるマトリックスをせん断する面積の総和
である。しかし、マトリックス中で物理的に意味を持つ
有効なせん断面積は図２に示すように、ひび割れ位置が
関係し、また、金属短繊維材１の両端のインデント凸部
２から先端側にはせん断面は形成されない。従って、イ
ンデント凸部２の横断面を矩形とした場合、インデント
凸部間の有効なせん断面積SAは下記式で表される。 SA＝（ｘ＋ｈ）×４×SL------- ここに、ｘ：インデント凸部の断面内の幅 ｈ：インデント凸部の高さ SL：ひび割れ位置とインデント凸部から決まる有効せん
断長さ
【００１３】また一般に、長さｌの金属短繊維材１がｎ
個のインデント凸部２を有する場合、製品の模式図は図
３の通りである。同図は金属短繊維材１がインデント凸
部２，２間の中央で切断されて製品になる理想的な状態
のものである。図３において、有効せん断長さSLが最も
長くなる場合、すなわち、ひび割れが金属短繊維の中央
を横切る場合について、有効せん断長さSLを求めると
式のように表される。 SL＝｛（ｌ−ｐ）−（ｎ−１）×ｙ｝／２------- ここに、ｐ：インデント凸部の間隔（ｐ＝ｌ／ｎ） ｙ：インデント凸部の繊維長さ方向の幅 例えば、長さｌ＝50mm、ｙ＝ 1mmの金属短繊維材のSLに
ついて、ｎ＝ 2〜11まで求めて図示すると図４のように
なる。同図から長さｌ＝50mmの金属短繊維材でｙ＝ 1mm
とした場合は、ｎ＝ 6〜 8のとき、すなわち、ｐ＝ 7〜
8mmで、有効せん断長さSLが最も長くなることが分か
る。
個のインデント凸部２を有する場合、製品の模式図は図
３の通りである。同図は金属短繊維材１がインデント凸
部２，２間の中央で切断されて製品になる理想的な状態
のものである。図３において、有効せん断長さSLが最も
長くなる場合、すなわち、ひび割れが金属短繊維の中央
を横切る場合について、有効せん断長さSLを求めると
式のように表される。 SL＝｛（ｌ−ｐ）−（ｎ−１）×ｙ｝／２------- ここに、ｐ：インデント凸部の間隔（ｐ＝ｌ／ｎ） ｙ：インデント凸部の繊維長さ方向の幅 例えば、長さｌ＝50mm、ｙ＝ 1mmの金属短繊維材のSLに
ついて、ｎ＝ 2〜11まで求めて図示すると図４のように
なる。同図から長さｌ＝50mmの金属短繊維材でｙ＝ 1mm
とした場合は、ｎ＝ 6〜 8のとき、すなわち、ｐ＝ 7〜
8mmで、有効せん断長さSLが最も長くなることが分か
る。
【００１４】上述したように、金属短繊維材の有効せん
断長さSL、有効せん断面積SAは製品長さｌとインデント
凸部の間隔ｐと密接な関係にあることが分かる。
断長さSL、有効せん断面積SAは製品長さｌとインデント
凸部の間隔ｐと密接な関係にあることが分かる。
【００１５】図５は、インデントタイプの金属短繊維材
１の半分をマトリックス（モルタル）３で固めて引抜き
試験（図５ａ参照）を行い、繊維材１のマトリックス３
中にあるせん断面積と引抜き力Ｐとの関係を調査した結
果を図示（図５ｂ参照）したもので、この図５より、金
属短繊維材１のせん断強度はせん断面積に比例（傾きが
単位面積当たりのせん断応力となる）して増大すること
が分かる。
１の半分をマトリックス（モルタル）３で固めて引抜き
試験（図５ａ参照）を行い、繊維材１のマトリックス３
中にあるせん断面積と引抜き力Ｐとの関係を調査した結
果を図示（図５ｂ参照）したもので、この図５より、金
属短繊維材１のせん断強度はせん断面積に比例（傾きが
単位面積当たりのせん断応力となる）して増大すること
が分かる。
【００１６】一方、金属短繊維材１の中央にひび割れが
生じた場合、引抜き力P1は上記式にマトリックス３の
材料特性から決まる単位面積当たりのせん断強度を乗じ
て、下記式により得られる。 P1＝τmax ×SA〔＝τmax ×（ｂ＋ｈ）×４×SL〕------- ここに、τmax ：マトリックス材料のせん断強度〔通
常、コンクリートの場合、τmax ＝ 0.3ＦC 〜 0.4ＦC
（ＦC ：コンクリートの圧縮強度）〕 上記式を、有効せん断面積SAを横軸にとって図示する
と図６のようになる。図中、一点鎖線は金属短繊維材１
の材料強度（引張強さ）から決まる破断時引抜き力P2を
示し、有効せん断面積SAが過大になると金属短繊維材１
がマトリックス３から引抜ける前に破断し、補強効果が
十分に発揮されないことになる。
生じた場合、引抜き力P1は上記式にマトリックス３の
材料特性から決まる単位面積当たりのせん断強度を乗じ
て、下記式により得られる。 P1＝τmax ×SA〔＝τmax ×（ｂ＋ｈ）×４×SL〕------- ここに、τmax ：マトリックス材料のせん断強度〔通
常、コンクリートの場合、τmax ＝ 0.3ＦC 〜 0.4ＦC
（ＦC ：コンクリートの圧縮強度）〕 上記式を、有効せん断面積SAを横軸にとって図示する
と図６のようになる。図中、一点鎖線は金属短繊維材１
の材料強度（引張強さ）から決まる破断時引抜き力P2を
示し、有効せん断面積SAが過大になると金属短繊維材１
がマトリックス３から引抜ける前に破断し、補強効果が
十分に発揮されないことになる。
【００１７】上記段落番号〔００１２〕から〔００１
４〕で、金属短繊維材１の長さ、ひび割れ位置及びイン
デント凸部の間隔ｐを関連付けて、最大の有効せん断面
積を求める方法を説明した。また上記段落番号〔００１
５〕で、金属短繊維材１のマトリックス３からの引抜き
力P1と破断時引抜き力P2との関係を説明した。そして、
これらから、インデント凸部の間隔ｐの最適値が次のよ
うにして求められる。まず、図６からＰ＝P1とＰ＝P2の
交点を求め、その交点に対応するSAよりSLを読み取り、
このSLから図４を基に最適のｎを求め、更に図３を基に
ｐが求まる。ただし、上記引抜き力P1や破断時引抜き力
P2は金属短繊維材１及びマトリックス３の材料特性にも
依存するものであり、インデント凸部の間隔ｐはそれら
のバラツキを考慮して設定されるべきである。
４〕で、金属短繊維材１の長さ、ひび割れ位置及びイン
デント凸部の間隔ｐを関連付けて、最大の有効せん断面
積を求める方法を説明した。また上記段落番号〔００１
５〕で、金属短繊維材１のマトリックス３からの引抜き
力P1と破断時引抜き力P2との関係を説明した。そして、
これらから、インデント凸部の間隔ｐの最適値が次のよ
うにして求められる。まず、図６からＰ＝P1とＰ＝P2の
交点を求め、その交点に対応するSAよりSLを読み取り、
このSLから図４を基に最適のｎを求め、更に図３を基に
ｐが求まる。ただし、上記引抜き力P1や破断時引抜き力
P2は金属短繊維材１及びマトリックス３の材料特性にも
依存するものであり、インデント凸部の間隔ｐはそれら
のバラツキを考慮して設定されるべきである。
【００１８】ところで、インデントタイプの金属短繊維
材は、素線である伸線ワイヤ（断面はほぼ真円）をイン
デントローラにより上下方向からプレスするようにして
圧延し、張り出し部、インデント凸部が形成される。上
述のせん断面積を大きくするためには、できるだけ加工
度を高くして、張り出し部やインデント凸部を大きくす
ることが必要であるが、一方、引抜き引張力に抵抗する
芯部の強度を確保しておくことも重要である。張り出し
部やインデント凸部は引張力をほとんど負担しないた
め、あまり偏平加工率を大きくして、芯部の断面積が小
さくなりすぎると繊維の早期破断を招き、補強効果が低
下することになる。
材は、素線である伸線ワイヤ（断面はほぼ真円）をイン
デントローラにより上下方向からプレスするようにして
圧延し、張り出し部、インデント凸部が形成される。上
述のせん断面積を大きくするためには、できるだけ加工
度を高くして、張り出し部やインデント凸部を大きくす
ることが必要であるが、一方、引抜き引張力に抵抗する
芯部の強度を確保しておくことも重要である。張り出し
部やインデント凸部は引張力をほとんど負担しないた
め、あまり偏平加工率を大きくして、芯部の断面積が小
さくなりすぎると繊維の早期破断を招き、補強効果が低
下することになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００２０】
【実施例１】上述した段落番号〔００１７〕に説明した
要領でインデント形状を決定するとともに、段落番号
〔００１８〕に説明した要領で本発明に係る金属短繊維
材を試作した。また比較のため、従来の金属短繊維材を
準備し、補強効果を比較した。本発明材（試作材）と従
来材の各諸元を比較して表１に示す。表１より明らかな
ように、本発明材は従来材と比較してインデント凸部間
隔が２倍に設定されるとともに、せん断面積と素線の長
さ比（SA／ｌ）が1.23に設定され、これにより、本発明
材のインデント凸部高さは従来材のそれの３倍の高さ
に、またせん断面積は約 1.7倍の大きさであった。な
お、寸法（素線径×長さ）は同一とし、 0.6φ×25及び
0.6φ×30の２種類とした。
要領でインデント形状を決定するとともに、段落番号
〔００１８〕に説明した要領で本発明に係る金属短繊維
材を試作した。また比較のため、従来の金属短繊維材を
準備し、補強効果を比較した。本発明材（試作材）と従
来材の各諸元を比較して表１に示す。表１より明らかな
ように、本発明材は従来材と比較してインデント凸部間
隔が２倍に設定されるとともに、せん断面積と素線の長
さ比（SA／ｌ）が1.23に設定され、これにより、本発明
材のインデント凸部高さは従来材のそれの３倍の高さ
に、またせん断面積は約 1.7倍の大きさであった。な
お、寸法（素線径×長さ）は同一とし、 0.6φ×25及び
0.6φ×30の２種類とした。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記本発明材のマトリックス補強効果を調
べるために、マトリックスとしてコンクリートを用い
て、直方体の試験体を造り、図７に示すような曲げ試験
を実施した。曲げ試験の結果を従来材と比較して図８に
示す。図８より明らかなように、同一寸法同士の曲げ強
度を比較すると、本発明材は従来材に比べて、曲げ強度
が大きく向上していることが分かる。具体的には 0.6φ
×25の本発明材と従来材を比較すると、曲げ強度は本発
明材の方が約40％高く、 0.6φ×30でも本発明材の方が
約30％高くなっている。また、本発明材の 0.6φ×25が
従来材の 0.6φ×30と同等以上の曲げ強度を有している
ことが分かる。
べるために、マトリックスとしてコンクリートを用い
て、直方体の試験体を造り、図７に示すような曲げ試験
を実施した。曲げ試験の結果を従来材と比較して図８に
示す。図８より明らかなように、同一寸法同士の曲げ強
度を比較すると、本発明材は従来材に比べて、曲げ強度
が大きく向上していることが分かる。具体的には 0.6φ
×25の本発明材と従来材を比較すると、曲げ強度は本発
明材の方が約40％高く、 0.6φ×30でも本発明材の方が
約30％高くなっている。また、本発明材の 0.6φ×25が
従来材の 0.6φ×30と同等以上の曲げ強度を有している
ことが分かる。
【００２３】また、上記試験体を造る際に、金属短繊維
のマトリックスへの混練性、分散性を調査した。これら
混練性、分散性はそのアスペクト比（金属繊維全長／直
径）が小さくなるほど向上すると言われており、前記試
験体を造る際の混練性、分散性は寸法が同じもの同士で
はほとんど変わらない状況であったが、従来材の 0.6φ
×30と同等以上の補強効果が得られる本発明材の 0.6φ
×25のアスペクト比は、従来材の 0.6φ×30のそれより
小さいことから、混練性、分散性が改善されていた。
のマトリックスへの混練性、分散性を調査した。これら
混練性、分散性はそのアスペクト比（金属繊維全長／直
径）が小さくなるほど向上すると言われており、前記試
験体を造る際の混練性、分散性は寸法が同じもの同士で
はほとんど変わらない状況であったが、従来材の 0.6φ
×30と同等以上の補強効果が得られる本発明材の 0.6φ
×25のアスペクト比は、従来材の 0.6φ×30のそれより
小さいことから、混練性、分散性が改善されていた。
【００２４】
【実施例２】一般に、金属短繊維材はマトリックスの単
位体積に対してある比率（ 0.5％〜1.0％が多い）で混
入されるので、長さが同一で径が異なる場合、マトリッ
クスの単位体積に混入される金属短繊維材の本数はその
断面積（径の自乗）に反比例して少なくなることにな
る。すなわち、 0.6φの場合の本数を１とすれば、 0.7
φの場合の本数は 0.62 ／ 0.72 ≒ 0.73 となり、補強
効果がほぼ本数に比例することを考えれば、 0.7φの場
合、 0.6φの場合に比べて20％以上、曲げ強度が低下す
ることになる。
位体積に対してある比率（ 0.5％〜1.0％が多い）で混
入されるので、長さが同一で径が異なる場合、マトリッ
クスの単位体積に混入される金属短繊維材の本数はその
断面積（径の自乗）に反比例して少なくなることにな
る。すなわち、 0.6φの場合の本数を１とすれば、 0.7
φの場合の本数は 0.62 ／ 0.72 ≒ 0.73 となり、補強
効果がほぼ本数に比例することを考えれば、 0.7φの場
合、 0.6φの場合に比べて20％以上、曲げ強度が低下す
ることになる。
【００２５】そこで、本実施例では、素線径を太くする
ことによって補強効果が低下するのを、本発明材で改善
できないかを試みたもので、表２に示す諸元の従来材の
0.6φ×30と本発明材 0.7φ×30とを試作し、上記実施
例１と同様の要領で、マトリックスとしてコンクリート
を用いて、直方体の試験体を造り、図７に示すような曲
げ試験を実施した。曲げ試験の結果を従来材と比較して
図９に示す。
ことによって補強効果が低下するのを、本発明材で改善
できないかを試みたもので、表２に示す諸元の従来材の
0.6φ×30と本発明材 0.7φ×30とを試作し、上記実施
例１と同様の要領で、マトリックスとしてコンクリート
を用いて、直方体の試験体を造り、図７に示すような曲
げ試験を実施した。曲げ試験の結果を従来材と比較して
図９に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】図９より明らかなように、本発明材の金属
短繊維材の補強効果は非常に大きいことが分かる。すな
わち、本発明材の 0.7φは従来材の 0.6φに比べて、マ
トリックス中に混入される本数が20％以上少ないのにも
かかわらず、曲げ強度は逆に約20％も向上している。こ
れは、表２より明らかなように、本発明材は従来材と比
較してインデント凸部間隔が２倍に設定されるととも
に、せん断面積と素線の長さ比（SA／ｌ）が1.68の大き
さに設定され、これにより、本発明材のインデント凸部
高さは従来材のそれの３倍の高さに、またせん断面積は
約 2.5倍の大きさに形成されていたためで、このように
本発明材のせん断面積が従来材のそれの約2.5倍となっ
ていることが、本数の減少を補い、さらにより以上の補
強効果をもたらしたものである。また、本発明材と従来
材とでは長さが同じで、直径のみが本発明材の方が大き
いので、本発明材と従来材のアスペクト比（金属繊維全
長／直径）は本発明材の方が小さく、これにより本発明
材の混練性、分散性も大幅に改善される。
短繊維材の補強効果は非常に大きいことが分かる。すな
わち、本発明材の 0.7φは従来材の 0.6φに比べて、マ
トリックス中に混入される本数が20％以上少ないのにも
かかわらず、曲げ強度は逆に約20％も向上している。こ
れは、表２より明らかなように、本発明材は従来材と比
較してインデント凸部間隔が２倍に設定されるととも
に、せん断面積と素線の長さ比（SA／ｌ）が1.68の大き
さに設定され、これにより、本発明材のインデント凸部
高さは従来材のそれの３倍の高さに、またせん断面積は
約 2.5倍の大きさに形成されていたためで、このように
本発明材のせん断面積が従来材のそれの約2.5倍となっ
ていることが、本数の減少を補い、さらにより以上の補
強効果をもたらしたものである。また、本発明材と従来
材とでは長さが同じで、直径のみが本発明材の方が大き
いので、本発明材と従来材のアスペクト比（金属繊維全
長／直径）は本発明材の方が小さく、これにより本発明
材の混練性、分散性も大幅に改善される。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る補強
用金属短繊維材であれば、インデント凸部間隔を大き
く、且つ隣接するインデント凸部の稜線で形成されると
ころのせん断面積と素線の長さ比率を大きく設定するこ
とで、インデント凸部間の稜線で形成される外周面を境
界とするマトリックスのせん断応力を大きくでき、これ
によって、従来のようなインデント凸部の支圧面積によ
る支圧応力によるマトリックスに対する補強効果より
も、より大きな補強効果を得ることができるとともに、
混練性や分散性などの施工性の改善も期待できる。
用金属短繊維材であれば、インデント凸部間隔を大き
く、且つ隣接するインデント凸部の稜線で形成されると
ころのせん断面積と素線の長さ比率を大きく設定するこ
とで、インデント凸部間の稜線で形成される外周面を境
界とするマトリックスのせん断応力を大きくでき、これ
によって、従来のようなインデント凸部の支圧面積によ
る支圧応力によるマトリックスに対する補強効果より
も、より大きな補強効果を得ることができるとともに、
混練性や分散性などの施工性の改善も期待できる。
【００２９】また、本発明に係る補強用金属短繊維材で
あれば補強効果及び施工性を損なうことなく、むしろ向
上させて従来の補強用金属短繊維材よりも線径を太く且
つ線長さを短くすることができる。
あれば補強効果及び施工性を損なうことなく、むしろ向
上させて従来の補強用金属短繊維材よりも線径を太く且
つ線長さを短くすることができる。
【図１】本発明に係る補強用金属短繊維材の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る補強用金属短繊維材の有効なせん
断面積に関する説明図である。
断面積に関する説明図である。
【図３】本発明に係る補強用金属短繊維材の有効なせん
断長さに関する説明図である。
断長さに関する説明図である。
【図４】本発明に係る補強用金属短繊維材の有効なせん
断長さとインデント凸部数との関係に関する説明図であ
る。
断長さとインデント凸部数との関係に関する説明図であ
る。
【図５】補強用金属短繊維材の引抜き試験結果の説明図
であって、ａは引抜き試験の概念図、ｂは補強用金属短
繊維材のマトリックス中にあるせん断面積と引抜き力の
関係を示す図である。
であって、ａは引抜き試験の概念図、ｂは補強用金属短
繊維材のマトリックス中にあるせん断面積と引抜き力の
関係を示す図である。
【図６】補強用金属短繊維材の破断時引抜き力と有効せ
ん断面積の関係を示す図である。
ん断面積の関係を示す図である。
【図７】補強用金属短繊維材で補強したコンクリート体
の曲げ試験の説明図である。
の曲げ試験の説明図である。
【図８】本発明の補強用金属短繊維材と従来の補強用金
属短繊維材の曲げ試験の結果を比較して示す図である。
属短繊維材の曲げ試験の結果を比較して示す図である。
【図９】本発明の補強用金属短繊維材と従来の補強用金
属短繊維材の曲げ試験の結果を比較して示す図である。
属短繊維材の曲げ試験の結果を比較して示す図である。
【図10】従来の補強用金属短繊維材の説明図であって、
ａは補強用金属短繊維材の全体図、ｂは補強用金属短繊
維材の強化機構の説明図である。
ａは補強用金属短繊維材の全体図、ｂは補強用金属短繊
維材の強化機構の説明図である。
１：金属短繊維材 ２：インデント凸部
３：マトリックス
３：マトリックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 勇一 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者 山田 晃稔 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者 田中 勝正 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内 (72)発明者 藤岡 和明 兵庫県神戸市灘区灘浜東町２番地 株式会 社神戸製鋼所神戸製鉄所内
Claims (2)
- 【請求項１】 凸状の節を所定間隔で有する直径 1mm以
下、長さ80mm以下の補強用金属短繊維材において、凸状
の節の間隔が 5〜12mmで、且つ隣接する凸状の節の稜線
で形成されるところのせん断面積の総和と素線の長さと
の比率が 1.0以上に設定されてなることを特徴とする補
強用金属短繊維材。 - 【請求項２】 隣接する凸状の節の稜線で形成されると
ころのせん断面積の総和と素線の長さとの比率が1.15〜
1.70に設定されてなる請求項１記載の補強用金属短繊維
材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8004120A JPH09195128A (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 補強用金属短繊維材 |
| KR1019970000175A KR100196595B1 (ko) | 1996-01-12 | 1997-01-07 | 보강용 금속 단섬유재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8004120A JPH09195128A (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 補強用金属短繊維材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09195128A true JPH09195128A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11575936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8004120A Withdrawn JPH09195128A (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 補強用金属短繊維材 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09195128A (ja) |
| KR (1) | KR100196595B1 (ja) |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP8004120A patent/JPH09195128A/ja not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-01-07 KR KR1019970000175A patent/KR100196595B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100196595B1 (ko) | 1999-06-15 |
| KR970059133A (ko) | 1997-08-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |