JPS60235751A

JPS60235751A - コンクリ−ト補強用鋼繊維

Info

Publication number: JPS60235751A
Application number: JP9240084A
Authority: JP
Inventors: 亀井　和郎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1985-11-22

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）この発明はコンクリートの強度を補強する目的でコンク
リートに混入する鋼繊維に関する。

（従来技術）古来から土壁に麦藁を入れて補強する例がみられたよう
に、ここ数年来材料を複合化させて使用する技術が台頭
し始め、従来の個々の材料には全くなかったような新し
い特性を持つ材料、所謂複合材料が多く現れてきている
。

そこで、土木建築材料として用いられる安価で多くの長
所をもつ反面、脆くてひび割れし易いと言う宿命的な欠
陥のあるコンクリートに対しても、直径０．４〜Ｑ、（
ｉ＋ｕ、長さ２０〜４Ｑｉｍの鋼繊維を容積百分率で１
〜２％程度（重量で８０〜１６０　ｋｇ／♂）を混入さ
せることによって引張強度の高い極めて靭性に冨んだｗ
４繊繊維性コンクリート（以下、補強コンクリートとい
う）が得られることが判明し、この補強コンクリートも
本格的実用化の段階に入ってきており、その製造技術、
施工技術、並びに用途開発等で多くの研究開発が行われ
ている。

ところで、実際の作業で上記の容積比をもとに、コンク
リートに対して混入すべき鋼繊維の使用量を換算すると
、コンクリート単位容量（ｉ）当たりに混入すべき鋼繊
維は８０〜１６０　ｋｇにも達し、実際のコンクリート
打ち込みには大量の鋼繊維を必要とするものである。

現在、この大量の鋼繊維を製造する方法として、次のよ
うな製法が提案されている。

＋１１　板厚０．２〜Ｑ、７ｍｍの冷延コイルを回転刃
を使用してせん断する薄板せん新法。

（２）　板厚０．２〜０．７ｆｉの薄板シートを数百枚
を重ねてフライス平刃で切断する薄板切断法。

（３）適当な径に線引きされた鋼線を所定の長さ゛に切
断する伸線切断法。

（４）鋼のスラブ又はインゴットをフライス平刃による
切削加工により製造する切削法。

（５）溶鋼の表面にネジ山伏の水冷ディスクを接触回転
させ、そこから溶鋼を引き出して瞬間に凝固させ、回転
するディスクの遠心力で、これを前方に飛ばして製造す
る溶場法。

上記の各＆Ｈ繊維製造方法は、それぞれに製法の相違に
よる特有の特徴を有している。

即ち、補強コンクリートとした場合、その強度特性から
してはかなり異なることが判明している。

補強コンクリートの強度特性の差は、鋼繊維とコンクリ
ートとのイＮ１着特性が直接の支配要因と考えられてい
るが、鋼繊維自体の引張強度は簡単に測定できるのに対
して、補強コンクリートにしてコンクリートとの付着強
度はその測定が困難なため、各種方法が検討されている
のが現状である。

ｍ繊維の引張強度と（」着強度の関係は次のようにめら
れる。

第１図に示すように、ひび割れ断面における鋼繊維の埋
込み長さは、最大はｌ／２．最小は０゜よって平均はｌ
／４となる。

ｄ：鋼繊維の直径 τ：付着強度 σｒ：鋼繊維の引張強度一般的に　τ−５０〜６０　ｋｇ　／　ｃａｌ程度。

ｆ／ｄ＝６０〜８０程度。

これよりσｆは約５０ｋｇ／−程度あればよい。

鋼繊維のコンクリ−１・との付着特性を良くするために
は形状面でさまざまな工夫がこらされζいる。

この方法として一般的には、＋ａｌ　鋼繊維の軸線は変えず、断面を変化させたもの
。

（ｂｌ　軸線を波形とするもの。

（シ）　端部を加工したもの。

等があるが、このような形状は理論的にめたられたもの
ではなく、経験から定まったものである。

Ｌ記、ｆｂｌタイプの鋼繊維は有りｊ長さの点で材料費
がかさみ不経済であり、また＋Ｃｌタイプの鋼繊維は加
工が困難である難点がある。

結局、上記ｔａｌタイプの鋼繊維は材料面で経済的であ
り、Ｒつ加工性がよく品質も一定なものが得られる特長
がある。

ところで、ｍＷ維をｔａｌタイプに加工した時に４１′
意ずべき点は、鋼繊維の引張強度と付着強度がバランス
のとれていることである。

鋼繊維はその表面に凹凸を付ける程コンクリ＝１・との
付着強度は増加するが、一方で凹凸が大きくなる程、鋼
繊維の断面変化が大きくなり、引張強度は低下してくる
。

即ら、鋼繊維の異形形状が過少な段階ではず」着強度が
弱いため、鋼繊維はコンクリートから引抜けやすく、過
大となれば付着強度が過大となり、鋼繊維は切断に至る
ようになるものである。

結局、鋼繊維に対して凹凸を付けるための異形加工にお
ける最適鋼繊維形状とは、鋼繊維の引張強度に見合った
付着強度を有する形状とすることであるといえる。

（発明の目的）この発明は、−上記の点に着目してなされたものであっ
て、鋼繊維の異形加工形状について、特に鋼繊維自体の
引張強度の低下を極力抑えてコンクリートに対する付着
強度を向−トさセ、鋼繊維にめられる特性として高性能
な鋼繊維を提供しようとするものである。

（発明の構成）以下、この発明の実施例を図面を参照しながら具体的に
説明する。

第２図は伸線切断法によって得られた鋼繊維の斜視図で
ある。

図において、■は基体部、２は異形加工を施した異形部
を示し、基体部１、及び異形部２は交互に現れる。

尚、実施例では、伸線素材の断面は円形とする鋼繊維が
使用され、軸線方向には真直ぐで、引張強度は１００〜
１４０ｋｇ／−の範囲にあり、直ｉ蚤は０．３〜１．Ｑ
ｍｍ、長さは１５〜８００の範囲にあるものである。

また、１つの基体部分および異形部分の長さは略直経の
２乃至１２倍程度とするが、必ずしも両方を同し長さと
する必要はない。

また、実施例では異形部の異形加工は同一方向からのフ
ラットな加工を施したものであるが、この形態に限定さ
れるものではなく、異形加工は基体部の両側から同時に
、または交互に加工するものであってもよい。

さらに、基本断面形状は４角、６角等、円形以外の断面
形状でも勿論よい。

第３図ａ、ｂ、は第１図のａ−ａ線及びｂ−ｂ線の断面
図である。

上記鋼繊維の基体部１の元の断面寸法をｄ。

異形部２の変形断面寸法を１０とする時、張出率を次の
ように定義する。

第４゛図は、異形部の張出率を変えたｗ４繊維供試品の
いくつかを作り、これの引張強度を試験した結果を示す
図表である。

図より明らかなように引張率の増加と共に引張強度は低
下し、張出率６０％を越えたイ１近からの低下は甚だ大
きくなる。

第５図は、上記供試品のコンクリートに対する付着試験
において最大付着萄ｍをめた図表である。

図より明らかなように、張出率６０％程度付近までは、
張出率の増加につれ付着荷重が増加するが、これ以降は
略一定値に安定する。

また張出率４０％以降においては、鋼繊維の切断本数が
急激に増加する。

第６図は同しくコンクリートに対する付着試験において
、付着タフネス（靭性）をめた図表である。

図より明らかなように、張出率５０％前後にピークを有
しており、張出率がこれより小さくても、また大きくて
も付着タフネスは低下する。

これより、張出率の小さい領域では鋼繊維の引き抜け、
張出率の大きい領域では鋼繊維は切１：ｔｌｉ　シてし
まう事が容易に想（象できる。

第７図は何着タフネスの最大付着荷重にたいする比率を
めた図表である。

図より明らかなように、張出率４０％付近までは、（＝
Ｊ着タフネスＰと最大付着荷重Ｐｍａｘは〕（に増加す
るため、この比率は８０％弱の一定値を示Ｊ０張出率が
４０％を越えるとＰＩＩＩａｘの増加割合が低下してく
ることと、付着タフネスＰの最大値以降は低下すること
からこの比率は減少してくる。

第８図はイ」着タフネス面積をめた図表である。

これも上記第６図の付着タフネスと略同様の物理量のた
め、同図と同し傾向を示している。

第９図は補強コンクリートの曲げ強度を試験した結果の
図表である。

図より明らかなように、張出率６０％イライ；までは張
出率の増加につれ、曲げ強度も増加する。

これ以降にあってはほぼ一定値を示す。

第１０図はコンクリート曲げ′ＩＭＪ（！を係数をめた
図表である。

図において、張出率５０％付近にピークがあり、これ以
下でも以上でも、曲げ靭性係数は小さくなる。

即ち、付着タフネス（第６図）の図表と略同し１頃向を
示している。

然して、鋼繊維の最適張出率の設定に当たっては、上記
試験結果に加えて次の事項を考慮して設定する。

ｌａｌ　補強コンクリートの曲げ強度、および曲げ靭性
係数の性能（第９図、第１０図）からは、曲げ靭性係数
がピークとなる張出率は５０％前後が良い。

（ｂ）シかしながら張出率が増加する程、鋼繊維は基体
部と異形部との境界部分が弱くなり、この部分で折れ曲
りやすくなる。

このことば、補強コンクリート混練時に鋼繊維曲り率が
増加することとなり、補強コンクリートの強度低下を招
く。

ｆＣｌ　鋼繊維はその表面形態よりして表面凹凸が大き
い稈、鋼繊維同志が絡みやすくなり、ファイバーボール
（鋼繊維の塊）が発生しやすくなる。このファイバーポ
ールも補強コンクリート強度の低下を招く。また製造時
には、圧下刃が増加することとなり、モーター負荷増大
、ｒ７−ラー摩耗量の増大となってコストアップする。

以上、（ａ）、（ｂｌ、ｔｃ＋を総合評価し、この発明
では補強コンクリート性能が最大である張出率５０％を
１−眼とし、同じく鋼繊維補強コンクリート性能が実用
上低下しない張出率２０％を下限に設定するものである
。

（すＪ　果）以上説明したようにこの発明においては、伸線切断法に
よって得られる鋼繊維に異形加工を施すに当たって、鋼
繊維自体の引張強度と、使用時におけるコンクリートと
の付着特性をバランスさせた最適形状として、鋼繊維の
基体部に対する異形部の張出率で好適範囲を設定したも
のであり、この発明の鋼ｔｊｌ＋維をコンクリートに混
入することによって、コンクリートと付着した上で、コ
ンクリートに作用する荷重を最大限に分担し、且つコン
クリートのひび割れの発生を最小限に止めて、鋼繊維に
められる要求を最大に発揮する優れた作用効果を発揮す
るものであり、４二産性の高い極めて実用性の高い鋼繊
維を提示し得る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は鋼繊維
゛の（＝Ｊ着強度説明図、第２図は鋼繊維のネ；）視図
、第３図ａ、　ｂは第２図ａ−ａ線、お」、ひす、ｂ綿
に於ける拡大断面図、第４図は鋼！（いａの張出率と引
張強度の関係を示す特性図、第５図は張出率と最大に８
３着０１重の関係を示ず特慴図、第６図は張出率とイー
１着タフネスの関係を示す１）付図、第７図は張出率と
付着タフネスの最大付着萄改に対する比率との関係を示
す特性図、第８図は張出率と付着タフネス面積の関係を
、バＪ特（’１図、第９図は張出率と補強コンクリート
の曲げ強度の関係を示す特性図、第１０図は張出率と曲
げ靭性係数の関係を示す特性図である。１・・・基体部、２・・・異形部。特許出願人代理人氏名　− 弁理士　角　１）嘉　宏、ぐ１０．゛７・＼−一７′

Claims

【特許請求の範囲】

基体部、及び異形部が交互に連続するコンクリート補強
用ｍ１ｃａ雑において、基体部の元の断面寸法に対する
異形部の変形断面寸法の張出率範囲を２０乃至５０％に
設定したことを特徴とするコンクリート補強用鋼繊維。