(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートまたはモルタルを補強するための鋼繊維であって、真直な中央部分と前記中央部分の一端または両端の定着端とを備え、前記中央部分は主軸を有し、前記定着端は偏向区域にて前記中央部分の前記主軸から偏向しており、前記定着端は、ｎ個の屈曲区域を有し、前記ｎは２と等しいかまたはそれより大きく、前記屈曲区域は、第１の屈曲区域および第２の屈曲区域を含み、前記第１の屈曲区域は前記第２の屈曲部分よりも前記中央部分に近く、前記第１の屈曲区域と前記第２の屈曲区域は真直区域を介して互いに接続され、前記真直区域は、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲の長さを有し、かつ、前記第１の屈曲区域と前記第２の屈曲区域に、前記中央部分の前記主軸と平行または実質的に平行に接続されており、前記鋼繊維は、水平面上の安定位置にある場合の前記水平面上への垂直投影を定義するとき、前記水平面上の前記垂直投影において、前記定着端の前記ｎ個の屈曲区域の各々の端について全ての垂直投影は、前記主軸の垂直投影の片側に位置し、かつ、前記ｎ個の屈曲区域の何れの垂直投影も前記主軸の垂直投影上に位置せず前記主軸の延長線の垂直投影上にも位置しないことを特徴とする鋼繊維。
【請求項２】
前記鋼繊維の前記中央部分は、少なくとも１０００ＭＰａの引張強度Ｒｍを有していることを特徴とする請求項１に記載の鋼繊維。
【請求項３】
前記中央部分は、少なくとも２．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼繊維。
【請求項４】
前記鋼繊維は、応力除去状態にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の鋼繊維。
【請求項５】
前記鋼繊維の前記中央部分は、少なくとも１つの扁平区域を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の鋼繊維。
【請求項６】
前記鋼繊維の前記中央部分は、０．１ｍｍから１．２０ｍｍの範囲内の直径Ｄを有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の鋼繊維。
【請求項７】
前記鋼繊維は、４０から１００の範囲内にある長さ／直径の比率Ｌ／Ｄを有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の鋼繊維。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つまたは複数に記載の鋼繊維によって補強されたコンクリート構造。
【請求項９】
残留曲げ引張強度ｆＲ，１によって除算された残留曲げ引張強度ｆＲ，３の比率（ｆＲ，３／ｆＲ，１）は、前記鋼繊維の１体積％未満の添加量において、１よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載のコンクリート構造。
【請求項１０】
前記残留曲げ引張強度ｆＲ，３は、前記鋼繊維の１体積％未満の添加量において、５よりも大きいことを特徴とする請求項８または９に記載のコンクリート構造。
【請求項１１】
負荷を支持するコンクリート構造のための請求項１〜７のいずれか１つに記載の鋼繊維の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートまたはモルタル内に埋め込まれたときに良好な定着を得ることを可能にする定着端を備えるコンクリートまたはモルタルを補強するための鋼繊維に関する。鋼繊維は、少なくとも２つの屈曲区域を備える定着端を有している。本発明による鋼繊維は、コンクリートまたはモルタル内に埋め込まれたときに使用限界状態（ＳＬＳ）および終局限界状態（ＵＬＳ）において良好な性能を示すものである。
さらに、本発明は、このような鋼繊維を備えるコンクリートまたはモルタル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、低引張強度および低歪容量を有する脆弱な材料である。コンクリートの引張強度および歪容量のような特性を改良するために、繊維補強コンクリート、さらに具体的には、金属繊維補強コンクリートが開発されてきている。
繊維濃度、繊維形状、および繊維アスペクト比のような繊維の特性は、補強コンクリートの性能に大きく影響を及ぼすことが、当技術分野において知られている。
【０００３】
繊維形状に関して、真直形状と異なる形状を有する繊維は、コンクリートまたはモルタル内において繊維の良好な定着をもたらすことが知られている。
コンクリートまたはモルタルに添加または混合されたときにボール状に丸まる傾向を示さない繊維が好ましいことが、さらに知られている。種々の繊維形状を有する多数の例が、当技術分において知られている。例えば、繊維の長さの全体にわたってまたは一部にわたって波形状を備える繊維が知られている。全長にわたって波形状が付けられた鋼繊維の例が、特許文献１に記載されている。また、フック状端を有する繊維が、当技術分野において知られている。このような繊維は、例えば、特許文献２に記載されている。
同様に、断面輪郭が長さにわたって変化する繊維、例えば、肥厚区域および／または扁平区域を備える繊維が知られている。
肥厚区域を備える鋼繊維の例は、特許文献３に記載されているような両端の各々に釘頭の形態にある肥厚部を有する鋼繊維である。
特許文献４は、全長にわたる鋼繊維の扁平化を記載している。特許文献５は、フック状端を有する鋼繊維の中央部分のみの扁平化を記載している。特許文献６は、扁平化された端を備えると共に該扁平端と本質的に直交する面にフランジを備える真直鋼繊維を記載している。
扁平化されたフック状端を有する鋼繊維が、特許文献７，８から知られている。
【０００４】
コンクリート補強用の現在知られている先行技術の繊維は、工業床、吹付けコンクリート、舗装のような周知の応用分野において極めて良好に機能するものである。
しかし、現在知られている先行技術の繊維の欠点は、低添加量または中添加量の繊維が用いられるとき、終局限界状態（ＵＬＳ）における性能が比較的低いことである。梁および高床スラブのようなさらに厳しい構造用途では、ＵＬＳにおける必要な性能をもたらすために、典型的には、０．５体積％（４０ｋｇ／ｍ３）以上、殆どの場合、１．５体積％（１２０ｋｇ／ｍ３）に至る高添加量が用いられている。これらの高添加量の場合、鋼繊維補強コンクリートの混合および打込みが容易でない。
いくつかの先行技術の繊維は、ＵＬＳにおいて機能しないが、その理由は、それらの繊維がＵＬＳにおいて必要とされるよりも小さい亀裂開口変位（ＣＭＯＤ）で破断するからである。フック状端を有する繊維のような他の繊維は、ＵＬＳにおいて良好に機能しないが、その理由は、それらの繊維が引き抜かれるように設計されているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際特許出願公開第８４／０２７３２号パンフレット
【特許文献２】米国特許第３，９４２，９５５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８８３，７１３号明細書
【特許文献４】特開平６−２９４０１７号公報
【特許文献５】独国実用新案出願公開第Ｇ９２０７５９８号明細書
【特許文献６】米国特許第４，２３３，３６４号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第８５１９５７号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１２８２７５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術の欠点を回避するコンクリートまたはモルタルの補強用の鋼繊維を提供することにある。
【０００７】
他の目的は、欧州規格ＥＮ１４６５１（２００５年６月）に準じる３点曲げ試験中に０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、さらに３ｍｍよりも大きい亀裂開口変位を橋掛けすることができる鋼繊維を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、コンクリートまたはモルタル内において良好な定着を示す鋼繊維を提供することにある。
【０００９】
さらなる目的は、コンクリートまたはモルタルに混合されたときにボール状に丸くなる傾向を示さない鋼繊維を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の目的は、低添加量または中添加量の鋼繊維が用いられる構造用途、典型的には、１体積％の鋼繊維または０．５体積％の鋼繊維が用いられる構造用途に有利に用いられる鋼繊維を提供することにある。
【００１１】
加えて、他の目的は、張力区域にある鋼繊維によって補強された亀裂の入ったコンクリートのクリープ挙動を低減するかまたは回避することができる鋼繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、コンクリートまたはモルタルを補強するための鋼繊維が提供されている。
鋼繊維は、真直中央区域と該中央区域の一端または両端の定着端とを備えている。
中央区域は、主軸を有している。定着端は、偏向区域において、中央部分の主軸から偏向している。
定着端は、偏向区域によって中央部分に接続されている。
定着端は、ｎ個の屈曲区域を有しており、ｎは、２と等しいかまたはそれよりも大きくなっている。
水平面上の安定位置にある本発明による鋼繊維が、この水平面上に垂直に投影されたとき、定着端のｎ個の屈曲区域の全てのこの水平面における垂直投影は、中央部分の主軸のこの水平面における垂直投影の片側に位置するようになっている。
【００１３】
偏向区域は、曲率半径を有している。さらに、屈曲区域の各々は、曲率半径を有している。具体的には、第１の屈曲区域は、第１の曲率半径を有しており、第２の屈曲区域は、第２の曲率半径を有しており、第３の屈曲区域は、（もし設けられているなら）、第３の曲率半径を有しており、ｎ番目の屈曲区域は、（もし設けられているなら）、ｎ番目の曲率半径を有している。
【００１４】
前述したように、本発明による鋼繊維の定着端は、少なくともｎ個の屈曲区域を有しており、ｎは、２と等しいかまたはそれよりも大きくなっている。特定の実施形態では、本発明による鋼繊維の定着端は、３つ以上の屈曲区域を備えていているとよい。原理的に、本発明による鋼繊維の定着端の屈曲区域の数に制限はない。しかし、最も好ましい実施形態は、２つの屈曲区域、３つの屈曲区域、または４つの屈曲区域を有している。
偏向区域も屈曲区域として考えることができるので、本発明による鋼繊維は、定着端ごとに、（ｎ＋１）個の屈曲区域、すなわち、１つの偏向区域およびｎ個の屈曲区域を有している。２つの定着端を有する鋼繊維は、２×（ｎ＋１）個の屈曲区域を有している。
【００１５】
偏向区域は、定着端を鋼繊維の中央部分に接続しており、これによって、定着端は、鋼繊維の中央部分の主軸から偏向している。「偏向」という用語は、直線からそれること、すなわち、鋼繊維の中央部分の主軸からそれることを意味している。
【００１６】
水平面上の安定位置にある本発明による鋼繊維がこの水平面上に垂直に投影されたとき、定着端のｎ個の屈曲区域の全てのこの水平面における垂直投影は、中央部分の主軸のこの水平面における垂直投影の片側に位置するようになっている。すなわち、定着端のｎ個の屈曲区域の全てが、中央部分のこの水平面における垂直投影の片側、または鋼繊維の中央部分の主軸から延在する線のこの水平面における垂直投影の片側に位置するようになっている。
【００１７】
好ましくは、水平面上の安定位置にある本発明による鋼繊維が水平面上に垂直投影を画定したとき、定着端のｎ個の屈曲区域のいずれも、主軸の垂直投影上にまたは前記主軸から延在する線の垂直投影上に位置しないようになっている。
これは、偏向区域のこの水平面における垂直投影のみが、主軸のこの水平面における垂直投影上に少なくとも部分的に位置することを意味している。
【００１８】
「安定位置」という用語は、鋼繊維が水平面上に置かれている位置を意味している。
【００１９】
偏向区域および屈曲区域のそれぞれの曲率半径は、好ましくは、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内、例えば、０．５ｍｍから３ｍｍの範囲内、例えば、１ｍｍ、１，２ｍｍ、または２ｍｍである。
鋼繊維の定着端の偏向区域および種々の屈曲区域のそれぞれの曲率半径は、互いに独立して選択可能である。これは、偏向区域の曲率半径、第１の屈曲区域の曲率半径、第２の屈曲区域の曲率半径、および（もし設けられているなら）任意のさらなる屈曲区域の曲率半径は、互いに同じあってもよいし、または互いに異なっていてもよいことを意味している。
【００２０】
本発明による鋼繊維の一例は、定着端が中央部分の主軸から偏向する偏向区域と、２つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域および第２の屈曲区域を有する定着端と、を有する鋼繊維から構成されている。定着端は、偏向区域において、中央部分の一端に接続されている。第１の屈曲区域は、偏向区域に接続されており、第２の屈曲区域は、第１の屈曲変位に接続されている。第１の例では、第１の屈曲区域は、偏向区域に直接接続されており、第２の屈曲区域は、第１の屈曲区域に直接接続されている。
本発明による鋼繊維の代替例は、定着端が中央部分の主軸から偏向する偏向区域と、第１および第２の屈曲区域を有する定着端と、を有する鋼繊維から構成されている。定着端は、偏向区域において、中央部分の一端に接続されている。第１の屈曲区域は、第１の真直区域によって偏向区域に接続されており、第２の屈強区域は、第２の真直区域によって第１の屈曲区域に接続されている。
【００２１】
２つの連続的な屈曲区域間の真直区域の長さは、好ましくは、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内、例えば、０．５ｍｍまたは２ｍｍである。
「連続的な屈曲区域」という用語は、順々に続く屈曲区域を意味している。
【００２２】
２つの連続的な屈曲区域間に位置するそれぞれの真直区域の長さは、互いに独立して選択可能である。これは、それぞれの真直区域は、同じ長さを有していてもよいし、または異なる長さを有していてもよいことを意味している。
一例を挙げると、真直区域であって、それらの全てが２ｍｍの長さを有する、真直区域を有する鋼繊維が挙げられる  。
代替例として、０．５ｍｍの長さを有する第１の真直区域（すなわち、偏向区域と第１の屈曲区域との間の真直区域）と、２ｍｍの長さを有する第２の真直区域（すなわち、第１および第２の屈曲区域間の真直区域）とを有する鋼繊維が挙げられる。
【００２３】
本発明による鋼繊維は、中央部分の一端に１つの定着端を備えているとよい。好ましくは、鋼繊維は、鋼繊維の両端に定着端を備えている。鋼繊維が中央部分の両端に定着端を備えている場合、２つの定着端は、互いに同じであってもよいし、または互いに異なっていてもよい。
【００２４】
中央部分の両端に定着端を有する鋼繊維の場合、両方の定着端が、鋼繊維の中央部分の主軸から同一方向において離れる方に屈曲（偏向）されているとよい（対称繊維）。
代替的に、１つの定着端が鋼繊維の中央部分の主軸から１つの方向において離れる方に屈曲（偏向）されており、他の定着端が、鋼繊維の中央部分の主軸から反対方向において離れる方に屈曲（偏向）されていてもよい（非対称繊維）。
【００２５】
本発明による鋼繊維の場合、中央部分および定着端は、好ましくは、１つの面内に位置しているか、または１つの面内に実質的に位置している。
他の定着端は、もし設けられているなら、同じ面内に位置していてもよいし、または他の面内に位置していてもよい。
【００２６】
本発明による鋼繊維の利点は、コンクリートまたはモルタル内に混合されたときに凝塊しないことである。これによって、コンクリートまたはモルタルの全体にわたる鋼繊維の均一な分散が得られることになる。
これに反して、中央部分の主軸の両側に連続的な屈曲点を有する鋼繊維、または１つの屈曲点が中央部分の主軸に位置する連続的な屈曲点を有する鋼繊維は、混合中に凝塊する傾向にある。鋼繊維の凝塊は、コンクリートの全体にわたる鋼繊維の不均一な分散をもたらすことになる
【００２７】
本発明による鋼繊維は、中添加量または低添加量、すなわち、１体積％未満または０．５体積％未満、例えば、０．２５体積％の添加量で用いられたときに、コンクリートまたはモルタル構造の使用限界状態（ＳＬＳ）および終局限界状態（ＵＬＳ）のいずれにおいても特に良好に機能することになる。
【００２８】
コンクリート内の繊維の量が多くなると、繊維補強コンクリートの性能に良好な影響をもたらすことが、当技術分野において知られている。本発明の大きな利点は、ＳＬＳおよびＵＬＳにおける良好な性能が、中添加量または低添加量の鋼繊維によって得られることである。本発明では、鋼繊維補強コンクリートのＵＬＳおよびＳＬＳにおける性能を評価するために用いられる材料特性は、残留曲げ引張強度ｆＲ，ｉである。残留曲げ引張強度は、所定の亀裂開口変位（ＣＭＯＤ）または所定の中央たわみ（δＲ）における荷重から導かれることになる。
残留曲げ引張強度は、（本願において後でさらに説明する）欧州規格ＥＮ１４６５１による３点曲げ試験によって、決定されることになる。
残留曲げ引張強度ｆＲ，１は、ＣＭＯＤ１＝０．５ｍｍ（δＲ，１＝０．４６ｍｍ）において決定され、残留曲げ引張強度ｆＲ，２は、ＣＭＯＤ２＝１．５ｍｍ（δＲ，２＝１．３２ｍｍ）において決定され、残留曲げ引張強度ｆＲ，３は、ＣＭＯＤ３＝２．５ｍｍ（δＲ，３＝２．１７ｍｍ）において決定され、残留曲げ引張強度ｆＲ，４は、ＣＭＯＤ４＝３．５ｍｍ（δＲ，４＝３．０２ｍｍ）において決定されることになる。
残留曲げ引張強度ｆＲ，１は、ＳＬＳ設計の重要な必要条件である。
残留曲げ引張強度ｆＲ，３は、ＵＬＳ設計の重要な必要条件である。
【００２９】
本発明による鋼繊維の場合、当技術分野において知られている鋼繊維に反して、残留曲げ強度ｆＲ，３と残留曲げ強度ｆＲ，１との比率（ｆＲ，３／ｆＲ，１）は、低添加量または中添加量、例えば、１体積％未満または０．５体積％未満、例えば、０．２５体積％の鋼繊維が用いられた場合でも、高くなっている。
本発明による繊維の場合、１体積％未満または０．５体積％未満、例えば、０．２５体積％の添加量が用いられたとき、比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、好ましくは、１よりも大きく、さらに好ましくは、１．０５よりも大きく、または１．１５よりも大きく、例えば、１．２または１．２である。
【００３０】
０．５体積％の添加量の本発明による鋼繊維によって補強されたコンクリートがＣ３５／４５コンクリートの場合、残留曲げ引張強度ｆＲ，３は、３．５ＭＰａよりも大きく、好ましくは、５ＭＰａよりも大きく、さらに好ましくは、６ＭＰａよりも大きく、例えば、７ＭＰａである。
【００３１】
当技術分野において知られている繊維、例えば、低炭素鋼から作製された円錐状端（釘頭）を有する鋼繊維は、亀裂の幅または成長が約０．５ｍｍ以下に制限されている状態（ＳＬＳ）において十分に機能する。しかし、これらの繊維は、ＵＬＳにおける性能が劣ることになる。この種の鋼繊維は、ＵＬＳに必要な亀裂開口変位よりも小さい亀裂開口変位において破断するからである。
標準強度のコンクリート、例えば、Ｃ３５／４５コンクリートに対して中添加量の前述の鋼繊維が用いられた場合、比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、１よりも小さくなる。
当技術分野において知られている他の繊維、例えば、欧州特許出願公開第８５１９５７号明細書から知られているようなフック状端を有する繊維は、引き抜かれるように設計されている。
この種の繊維の場合も、標準強度のコンクリートに対して中添加量の繊維が用いられた場合、比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、１よりも小さくなる。
【００３２】
［最大荷重容量Ｆｍ−引張強度Ｒｍ］
本発明による鋼繊維、すなわち、本発明による鋼繊維の中央部分は、好ましくは、高い最大荷重容量Ｆｍを有している。最大荷重容量Ｆｍは、引張試験中に鋼繊維が耐える最大荷重である。中央部分の最大荷重容量Ｆｍは、中央部分の引張強度Ｒｍに直接関連している。何故なら、引張強度Ｒｍは、鋼繊維の元の断面積によって除算された最大荷重容量Ｆｍだからである。
本発明による鋼繊維の場合、鋼繊維の中央部分の引張強度は、好ましくは、約１０００ＭＰａよりも大きく、さらに具体的には、１４００ＭＰａよりも大きく、例えば、１５００ＭＰａよりも大きく、例えば、１７５０ＭＰａよりも大きく、例えば、２０００ＭＰａよりも大きく、例えば、２５００ＭＰａよりも大きくなっている。
本発明による鋼繊維の高い引張強度によって、該鋼繊維は、高荷重に耐えることができる。
従って、より高い引張強度は、繊維のより低い添加量に直接反映されることになる。しかし、高引張強度を有する鋼繊維の使用は、鋼繊維がコンクリート内において良好な定着を示す場合にのみ意味がある。
【００３３】
［最大荷重時伸び］
好ましい実施形態によれば、本発明による鋼繊維、さらに具体的には、本発明による鋼繊維の中央部分は、少なくとも２．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを有している。
本発明の特定の実施形態によれば、鋼繊維の中央部分は、２．７５％よりも大きい、３．０％よりも大きい、３．２５％よりも大きい、３．５％よりも大きい、３．７５％よりも大きい、４．０％よりも大きい、４．２５％よりも大きい、４．５％よりも大きい、４．７５％よりも大きい、５．０％よりも大きい、５．２５％よりも大きい、５．５％よりも大きい、５．７５％よりも大きい、さらに６．０％よりも大きい最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを有している。
【００３４】
本発明の文脈内において、鋼繊維、さらに具体的には、鋼繊維の中央部分の伸びを特徴付けるために、破断点伸びＡｔではなく、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが用いられている。
この理由は、いったん最大荷重に達すると、鋼繊維の有効表面の狭窄が始まり、さらに大きい荷重が加えられないからである。
最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、最大荷重時の塑性伸びＡｇおよび弾性伸びの合計である。
最大荷重時伸びは、鋼繊維の中央部分の（もし設けられているなら）波状特性に起因する構造伸びＡｓを含んでいない。波状鋼繊維の場合、該鋼繊維を最初真直に伸ばし、その後、Ａｇ＋ｅが測定されることになる。
【００３５】
高度の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、鋼繊維を作製する鋼ワイヤに熱処理のような特定の応力除去処理を施すことによって得られるとよい。この場合、鋼繊維の少なくとも中央部分が、応力除去状態にある。
【００３６】
最大荷重時の高延性または高伸びを有する鋼繊維が望ましい。これらの繊維は、ＥＮ１４６５１による３点曲げ試験において、０．５ｍｍよりも大きい、１．５ｍｍよりも大きい、２．５ｍｍよりも大きい、または３．５ｍｍよりも大きいＣＭＯＤにおいて、破断しないことになる。
【００３７】
［定着力］
好ましくは、本発明による鋼繊維は、コンクリートまたはモルタル内における高度の定着を有している。
鋼繊維の中央部分に本発明による定着端を設けることによって、コンクリートまたはモルタル内における鋼繊維の定着が著しく改良されることになる。
高度の定着によって、繊維の引抜きが回避されることになる。
最大強度時の高伸びに組み合わされた高度の定着によって、繊維の引抜きが回避され、繊維破断が回避され、かつ引っ張られているコンクリートの脆性破壊が回避されることになる。
高引張強度に組み合わされた高度の定着によって、亀裂が生じた後の引張強度が良好に活用されることになる。
【００３８】
本発明による鋼繊維は、例えば、１０００ＭＰａよりも高い引張強度Ｒｍおよび少なくとも１．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ、少なくとも１０００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも２．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ、または少なくとも１０００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも４％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを有している。
好ましい実施形態では、鋼繊維は、少なくとも１５００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも１．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ、少なくとも１５００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも２．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ、または少なくとも１５００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも４％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを有している。
さらに好ましい実施形態では、鋼繊維は、少なくとも２０００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも１．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ、少なくとも２０００ＭＰａのＲｍおよび少なくとも２．５％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ、または少なくとも２０００ＭＰａの引張強度Ｒｍおよび少なくとも４％の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを有している。
高引張強度Ｒｍを有する繊維は、高荷重に耐えることができる。最大荷重時の高伸びＡｇ＋ｅによって特徴付けられた繊維は、ＥＮ１４６５１による３点曲げ試験において、０．５ｍｍよりも大きい、１．５ｍｍよりも大きい、２．５ｍｍよりも大きい、または３ｍｍよりも大きいＣＭＯＤにおいて、破断しないことになる。
【００３９】
鋼繊維の中央部分は、真直であってもよいし、直線状であってもよく、または起伏状または波伏であってもよい。好ましくは、鋼繊維の中央部分は、真直であるかまたは直線状である。中央部分が起伏状または波伏の場合、中央部分の主軸は、起伏状または波伏の中央部分と交差する線であって、この線の上方の起伏状または波伏の部分の全面積がこの線の下方の起伏状または波伏の部分の全面積と同じである、線によって画定されることになる。
【００４０】
鋼繊維、さらに具体的には、中央部分は、円断面、実質的な円断面、矩形断面、実質的な矩形断面、楕円断面、実質的な楕円断面のような任意の断面を有することができる。
【００４１】
鋼繊維、さらに具体的には、鋼繊維の中央部分は、典型的には、０．１０ｍｍから１．２０ｍｍの範囲内、例えば、０．５ｍｍから１ｍｍの範囲内、さらに具体的には、０．７ｍｍまたは０．９ｍｍの直径Ｄを有している。鋼繊維、さらに具体的には、鋼繊維の中央部分の断面が丸くなっていない場合、直径は、鋼繊維の中央部分の断面と同じ表面積を有する円の直径と等しい。
鋼繊維、さらに具体的には、鋼繊維の中央部分は、典型的には、４０から１００の範囲内にある直径に対する長さの比率Ｌ／Ｄを有している。
鋼繊維の長さは、例えば、５０ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍ、または６５ｍｍである。
「鋼繊維の長さ」という用語は、鋼繊維の全長、すなわち、中央部分の長さと一方または両方の定着端の長さとの合計を意味している。
中央部分は、好ましくは、２５ｍｍよりも大きい、例えば、３０ｍｍよりも大きい、４０ｍｍよりも大きい、または４５ｍｍよりも大きい長さを有している。
【００４２】
鋼繊維または鋼繊維の一部は、扁平化されていてもよいし、または１つまたは複数の扁平区域を備えていてもよい。例えば、中央部分、中央部分の一部、定着端、または定着部の一部が扁平化されていてもよいし、または１つまたは複数の扁平区域を備えていてもよい。
もし中央部分が１つまたは複数の扁平区域を備えているなら、これらの１つまたは複数の扁平区域は、好ましくは、一方または両方の定着端の近くであるが該定着端に最隣接していない箇所に位置するようになっている。
【００４３】
第２の態様によれば、本発明による鋼繊維によって補強されたコンクリート構造を備える補強コンクリート構造が提供されている。補強コンクリート構造は、本発明による鋼繊維に加えて、従来の補強材（例えば、プレストレスまたはポストテンション補強材）によって補強されていてもよいし、または補強されていなくてもよい。
【００４４】
本発明による鋼繊維によって補強された補強コンクリート構造の場合、残留曲げ引張強度ｆＲ，３／残留曲げ引張強度ｆＲ，１の比率（ｆＲ，３／ｆＲ，１）は、好ましくは、１よりも大きく、さらに好ましくは、１．０５よりも大きく、１．１５よりも大きく、１．２よりも大きく、例えば、１．３である。この比率は、低添加量、例えば、１体積％未満、または０．５体積％未満、さらに０．２５体積％の添加量の鋼繊維が用いられたときに、得られるものである。
【００４５】
本発明による鋼繊維を用いる補強コンクリート構造の残留曲げ引張強度ｆＲ，３は、好ましくは、３．５ＭＰａよりも大きく、さらに好ましくは、４．５ＭＰａよりも大きく、５ＭＰａよりも大きく、さらに６ＭＰａよりも大きくなっている。
【００４６】
本発明による繊維によって補強されたコンクリート構造は、３ＭＰａを超える、例えば、４ＭＰａを超える、例えば、５ＭＰａ、６ＭＰａ，７ＭＰａ，７．５ＭＰａを超えるＵＬＳにおける平均亀裂後残留強度を有することになる。本発明による鋼繊維を用いることによって、Ｃ３５／４５コンクリートに対して１体積％未満または０．５体積％未満の添加量が用いられた場合、３ＭＰａを超えるまたは４ＭＰａを超えるＵＬＳにおける平均亀裂後残留強度を有するコンクリート構造が得られることになる。
本発明によれば、好ましい補強コンクリート構造は、Ｃ３５／４５コンクリートに対して１体積％未満または０．５体積％未満の添加量が用いられた場合、５ＭＰａを超えるＵＬＳにおける平均亀裂後残留強度を有することになる。
【００４７】
３ＭＰａまたは５ＭＰａを超えるＵＬＳにおける平均亀裂後残留強度を有する補強コンクリート構造が存在していることに留意することが重要である。しかし、当技術分野において知られているこれらの補強コンクリート構造は、標準強度コンクリートまたは高強度コンクリートに対して（０．５体積％を超えるまたは１体積％を超える）高添加量の鋼繊維を用いているか、または高強度コンクリートに対して中添加量の高強度繊維を用いている。
【００４８】
第３の態様によれば、コンクリートの荷重支持構造に対する本発明による鋼繊維の使用が提供されている。
【００４９】
以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】鋼繊維の引張試験（荷重―歪試験）を示す図である。
【図２】３点曲げ試験（荷重−亀裂開口変位曲線または荷重―たわみ曲線）を示す図である。
【図３】荷重−亀裂開口変位曲線を示す図である。
【図４．５．６．７】本発明による多数の異なる鋼繊維を示す図である。
【図８．９】本発明の要件を満たさない定着端を備える多数の異なる鋼繊維を示す図である。
【図１０ａ．１０ｂ．１０ｃ．１０ｄ．１０ｅ】本発明による鋼繊維のいくつかのさらなる実施形態およびいくつかの先行技術の鋼繊維を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
特定の実施形態およびいくつかの図面を参照して、本発明について説明するが、本発明は、これらに制限されず、請求項によってのみに制限されるものである。記載されている図面は、概略的なものにすぎず、制限的なものではない。図面では、要素のいくつかの大きさは、例示することを目的として、誇張されている場合があり、縮尺通りに描かれていないこともある。寸法および相対寸法は、本発明の具体化に対応するものではない。
【００５２】
以下の用語は、本発明の理解に役立つことのみを目的として規定されている。
−最大荷重容量（Ｆｍ）：引張試験中に鋼繊維が耐える最大荷重
−最大荷重時伸び（％）：元のゲージ長さの百分率として表される最大力における鋼繊維のゲージ長さの増加
−破断点伸び（％）：元のゲージ長さの百分率として表される破断の瞬間におけるゲージ長さの増加
−引張強度（Ｒｍ）：最大荷重（Ｆｍ）に相当する応力
−応力：鋼繊維の元の断面積によって除算された力
−添加量：ｋｇ／ｍ３または体積％で表されるある体積のコンクリートに加えられた繊維の量（１体積％は、７８．５ｋｇ／ｍ３に対応し、０．５体積％は、４０ｋｇ／ｍ３に対応する）
−標準強度コンクリート：ＥＮ２０６に規定されているＣ５０／６０強度クラスのコンクリートの強度よりも小さいかまたは等しい強度を有するコンクリート
−高強度コンクリート：ＥＮ２０６に規定されているＣ５０／６０強度クラスのコンクリートの強度よりも大きい強度を有するコンクリート
【００５３】
本発明を説明するために、多数の異なる鋼繊維、具体的には、先行技術の鋼繊維および本発明による鋼繊維の両方が、２つの異なる試験：
−引張試験（荷重―歪試験）、および
−３点曲げ試験（荷重−亀裂開口変位曲線または荷重−たわみ曲線）
に供せられている。
【００５４】
引張試験は、鋼繊維、さらに具体的には、鋼繊維の中央部分に対して行われるようになっている。代替的に、引張試験は、鋼繊維を作製するのに用いられるワイヤに対して行われるようになっている。
この引張試験を用いて、鋼繊維の最大荷重容量Ｆｍを決定し、また最大荷重時伸びＡｇ＋ｅを決定することになる。
３点曲げ試験は、ＥＮ１４６５１に規定されているノッチ付き補強梁に対して行われるようになっている。
この試験を用いて、残留引張強度を決定することになる。
これらの試験は、それぞれ、図１，２に示されている。  
【００５５】
図１は、鋼繊維の引張試験（荷重−歪試験）の試験装置６０を示している。試験装置６０によって、最大荷重容量Ｆｍ（破断荷重）、引張強度Ｒｍ、および最大荷重時全伸びＡｇ＋ｅについて、鋼繊維が試験されることになる。
試験される鋼繊維の定着端（例えば、拡大端またはフック状端）が最初切断される。鋼繊維の残っている中央部分１４が、２対のクランプ６２，６３間に固定される。クランプ６２，６３を介して、増大する引張力Ｆが鋼繊維の中央部分１４に加えられる。この増大する引張力Ｆの結果として生じた変位または伸びが、伸び計のグリップ６４，６５の変位を計測することによって、測定される。Ｌ１は、鋼繊維の中央部分の長さであり、例えば、５０ｍｍ、６０ｍｍ、または７０ｍｍである。Ｌ２は、クランプ間の距離であり、例えば、２０ｍｍまたは２５ｍｍである。Ｌ３は、伸び計のゲージ長さであり、最小１０ｍｍ、例えば、１２ｍｍｍ、例えば、１５ｍｍである。鋼繊維の中央部分１４に対する伸び計の掴みを改良するために、鋼繊維の中央部分は、鋼繊維に対する伸び計のすべりを回避するように被覆されていてもよいし、または薄テープによって覆われていてもよい。この試験によって、荷重―伸び曲線が記録されることになる。最大荷重時全伸び（百分率）は、以下の式
Ａｇ＋ｅ＝（最大荷重時の伸び／伸び計のゲージ長さＬ３）×１００
によって計算されることになる。
【００５６】
図１の装置６０によって、最大荷重容量Ｆｍ（破断荷重）、引張強度Ｒｍ、および最大荷重時全伸びＡｇ＋ｅに関して、多くの異なるワイヤが試験されている。
試験片ごとに、試験が５回行われている。表１は、試験されたワイヤの概要を示している。
【００５７】
【表１】
0005881731.tif 000002
【００５８】
低炭素鋼は、最大０．１５％、例えば、０．１２％の炭素量を含む鋼として規定されている。中炭素鋼は、０．１５％から０．４４％の範囲内、例えば、０．１８％の炭素量を含む鋼として規定されている。高炭素鋼は、０．４４％を超える、例えば、０．５％または０．６％の炭素量を含む鋼として規定されている。
【００５９】
図２は、３点曲げ試験の実験装置２００を示している。３点曲げ試験は、欧州規格ＥＮ１４６５１に準じて、１５０×１５０×６００ｍｍの角柱状試験片２１０を用いて、２８日目に行われた。試験片２１０の中央に、亀裂を局部集中させるために、２５ｍｍの深さを有する単一ノッチ２１２がダイヤモンドブレードによって鋸切断加工されている。この装置は、２つの支持ローラ２１４，２１６および１つの負荷ローラ２１８を備えている。この装置は、制御しながら、すなわち、一定速度の変位（ＣＭＯＤまたは変位）をもたらしながら、操作することができる。試験は、ＥＮ１４６５１に規定されている変位速度で行われた。荷重−亀裂開口変位曲線または荷重−たわみ曲線が記録されることになる。
荷重−亀裂開口変位曲線の例３０２が、図３に示されている。
【００６０】
残留曲げ強度ｆＲ，ｉ（ｉ＝１，２，３または４）は、ＥＮ１４６５１に基づいて評価され、以下の式によって計算することができる。
【数１】
0005881731.tif 000003
ただし、
ＦＲ，ｉ＝ＣＭＯＤ＝ＣＭＯＤｉまたはδ＝δＲ，ｉ（ｉ＝１，２，３，４）に対応する荷重
ｂ＝試験片の幅（ｍｍ）
ｈｓｐ＝ノッチの先端と試験片の上端との間の距離（ｍｍ）
Ｌ＝試験片のスパン長さ（ｍｍ）
【００６１】
以下、本発明による鋼繊維のいくつかの実施形態について説明する。
【００６２】
本発明に準じた第１の実施形態の鋼繊維が、図４に示されている。鋼繊維４００は、主軸４０４を有する中央部分４０２を備えている。鋼繊維４００は、２つの定着端４０６，４０８を有しており、１つの定着端が、中央部分４０２の各端に位置している。定着端４０６，４０８は、偏向区域４１０において、中央区域４０２の主軸４０４から偏向している。定着端４０６，４０８は、第１の屈曲区域４１０において、主軸４０４から偏向している。図４に示されている実施形態では、定着端のいずれもが、中央部分４０２の主軸４０４から同一の方向に偏向している。
しかし、互いに異なる方向に偏向する定着端を備える実施形態も考えられることは、当業者にとって明らかであろう。
両方の定着端４０６，４０８は、２つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域４２０および第２の屈曲区域４２２を有している。第１の屈曲区域４２０は、第１の真直区域４１２によって偏向区域４１０に接続されており、第２の屈曲区域４２２は、第２の真直区域４１４によって第１の屈曲区域４２２に接続されている。定着端４０６，４０８は、第２の屈曲区域４２２に接続された第３の真直区域４１６をさらに備えている。第２の真直区域４１４は、屈曲区域４２０において、中央部分４０２の主軸４０４に向かって屈曲している。第３の真直区域４１６は、屈曲区域４２２において、中央部分４０２の主軸４０４から離れる方に屈曲している。
水平面上の安定位置にある鋼繊維４００がこの水平面上に垂直に投影されたとき、第１の屈曲区域４２０および第２の屈曲区域４２２のそれぞれの垂直投影は、鋼繊維４００の中央部分４０２の主軸４０４のこの水平面における垂直投影の片側に位置している。
第１の屈曲区域４２０および第２の屈曲区域のいずれの垂直投影も、鋼繊維４００の中央部分４０２の主軸４０４の垂直投影上に位置していない。
【００６３】
本発明に準じた鋼繊維５００の第２の実施形態が、図５に示されている。鋼繊維５００は、主軸５０４を有する中央部分５０２を備えている。鋼繊維５００は、２つの定着端５０６，５０８を備えており、１つの定着端が、中央部分５０２の各端に位置している。定着端５０６，５０８のいずれもが、偏向区域５１０において、主軸５０４から偏向している。図５に示されている実施形態では、両方の定着端が、中央部分５０２の主軸５０４から互いに反対の方向に偏向している。
両方の定着端５０６，５０８は、３つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域５２０、第２の屈曲区域５２２、および第３の屈曲区域５２４を備えている。第１の屈曲区域５２０は、第１の真直区域５１２によって偏向区域５１０に接続されており、第２の屈曲区域５２２は、第２の真直区域５１４によって第１の屈曲区域５２０に接続されている。第３の屈曲区域５２４は、第３の真直区域５１６によって第２の屈曲区域５２２に接続されている。定着端５０６、５０６は、第３の屈曲区域５２４に接続された第４の真直区域４１８をさらに備えている。
第２の真直区域５１４、第３の真直区域５１６、および第４の真直区域は、それぞれ、第１の屈曲区域５２０、第２の屈曲区域５２２、および第３の屈曲区域５２４において、中央部分５０２の主軸５０４から離れる方向に屈曲している。
水平面上の安定位置にある鋼繊維５００がこの水平面上に垂直に投影されたとき、第１の屈曲区域５２０、第２の屈曲区域５２２、および第３の屈曲区域５２４のそれぞれの垂直投影は、鋼繊維５００の中央部分５０２の主軸５０４のこの水平面における垂直投影の片側に位置している。
第１の屈曲区域５２０、第２の屈曲区域５２２、または第３の屈曲区域の垂直投影のいずれも、鋼繊維５００の中央部分５０２の主軸５０４の垂直投影上に位置していない。
【００６４】
本発明による鋼繊維６００の第３の実施形態が、図６に示されている。鋼繊維６００は、主軸６０４を有する中央部分６０２を備えている。鋼繊維６００は、２つの定着端６０６，６０８を有しており、１つの定着端が、中央部分６０２の各端に位置している。両方の定着端６０６，６０８は、偏向区域６１０において、主軸６０４から偏向している。図６に示されている実施形態では、両方の定着端は、中央部分６０２の主軸６０４から互いに反対の方向に偏向している。両方の定着端６０６，６０８は、２つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域６２０および第２の屈曲区域６２２を備えている。第１の屈曲区域６２０は、第１の真直区域６１２によって偏向区域６１０に接続されている。第２の屈曲区域６２２は、第２の真直区域６１４によって第１の屈曲区域６２０に接続されている。定着端６０６，６０６は、第２の屈曲区域６２２に接続された第３の真直区域６１６をさらに備えている。
第２の真直区域６１４は、中央部分６０２の主軸６０４と平行または実質的に平行である。第３の真直区域６２４は、屈曲区域６２２において、中央部分６０２の主軸６０４から離れる方に屈曲している。
水平面上の安定位置にある鋼繊維６００がこの水平面上に垂直に投影されたとき、第１の屈曲区域６２０および第２の屈曲区域６２２のそれぞれの垂直投影は、鋼繊維６００の中央部分６０２の主軸６０４のこの水平面における垂直投影の片側に位置している。
第１の屈曲区域６２０または第２の屈曲区域６２２の垂直投影のいずれも、鋼繊維６００の中央部分６０２の主軸６０４の垂直投影上に位置していない。
【００６５】
図７は、本発明による鋼繊維７００のさらに他の実施形態を示している。鋼繊維７００は、２つの定着端７０６，７０８を有しており、１つの定着端が、中央部分７０２の各端に位置している。
両方の定着端は、偏向区域７１０において、主軸７０４から偏向している。
両方の定着端７０６，７０８は、２つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域７１２および第２の屈曲区域７１４を備えている。第１の屈曲区域７１２は、偏向区域７１０に直接接続されている。第２の屈曲区域７１４は、第１の屈曲区域７１２に直接接続されている。
水平面上の安定位置にある鋼繊維７００がこの水平面上に垂直に投影されたとき、第１の屈曲区域７１２および第２の屈曲区域７１４のこの水平面におけるそれぞれの垂直投影は、鋼繊維７００の中央部分の主軸７０４のこの水平面における垂直投影の片側に位置している。
【００６６】
図８、９は、本発明の要件を満たさない鋼繊維の２つの実施形態を示している。
図８は、主軸８０４を有する中央部分８０２を有する鋼繊維８００を示している。鋼繊維８００は、２つの定着端８０６，８０８を有しており、１つの定着端が、中央部分８０２の各端に位置している。両方の定着端は、偏向区域８１０によって中央部分８０２に接続されている。両方の定着端８０６，８０８は、３つの真直区域、具体的には、第１の真直区域８１２、第２の真直区域８１４、および第３の真直区域８１６を備えている。定着端８０６，８０８は、２つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域８２０および第２の屈曲区域８２２を備えている。
水平面上の安定位置にある鋼８００がこの水平面上に垂直に投影されたとき、第１の屈曲区域８２０および第２の屈曲区域８２２のこの水平面における垂直投影は、鋼繊維８００の中央部分８０２の主軸８０４の垂直投影の互いに反対の側に位置している。
この種の鋼繊維の欠点は、これらの繊維が混合中に凝塊する傾向にあることである。鋼繊維は、混合中に、絡み合い、ボール状に丸まることになる。
その結果、鋼繊維は、コンクリートまたはモルタル内に均一に分散されないことになる。
【００６７】
図９は、主軸９０４を有する中央部分９０２を有する鋼繊維９００を示している。鋼繊維は、２つの定着端９０６，９０８を有しており、１つの定着端が中央部分９０２の各端に位置している。両方の定着端９０６，９０８は、偏向区域９１０によって、中央部分９０２に接続されている。両方の定着端９０６，９０８は、２つの屈曲区域、具体的には、第１の屈曲区域９１２および第２の屈曲区域９１４を備えている。第１の屈曲区域９１２は、偏向区域９１０に直接接続されている。第２の屈曲区域９１２は、第１の屈曲区域９１２に直接接続されている。
水平面上の安定位置にある鋼９００がこの水平面上に垂直に投影されたとき、第１の屈曲区域９１２のこの水平面における垂直投影は、鋼繊維９００の中央部分９０２の主軸９０４の垂直投影の片側に位置している。第２の屈曲区域９１４のこの水平面における垂直投影は、鋼繊維９００の中央部分９０２の主軸９０４の垂直投影上に位置している。
この種の鋼繊維の欠点は、混合中に凝塊する傾向にあることである。鋼繊維は、混合中に、絡み合い、ボール状に丸まることになる。
その結果、鋼繊維は、コンクリートまたはモルタル内に均一に分散されないことになる。
【００６８】
図２の装置２００によって、コンクリート内に埋め込まれた多数の異なる鋼繊維（ＦＩＢＩ−ＦＩＢ５）の性能が試験されている。この試験では、鋼繊維は、Ｃ３５／４５コンクリート内に埋め込まれている。硬化時間は、２８日である。
試験された鋼繊維の概要が、表２に示されている。先行技術の鋼繊維（ＦＩＢＩ，ＦＩＢ５）の試験結果は、表３に示されている。本発明による鋼繊維（ＦＩＢ２，ＦＩＢ３，ＦＩＢ４）の試験結果は、表４に示されている。
鋼繊維は、鋼繊維の長さ、鋼繊維を作製するのに用いられたワイヤの種類、鋼繊維の直径（さらに具体的には、鋼繊維の中央部分の直径）、定着端の真直区域の数、中央部分の主軸と第１の真直区域の主軸との間の挟角、中央部分に対する第２の真直区域の配向、第２の真直区域の主軸と第３の真直区域の主軸との間の挟角、中央部分に対する第４の真直区域の配向、および第４の真直区域の主軸と第５の真直区域の主軸との間の挟角によって規定されている。
これらの互いに異なる繊維の形状は、図１０ａ−１０ｅに示されている。試験された繊維１０００は、いずれも、中央部分１００４の両端に定着端１００２を有している。
ＦＩＢＩ、ＦＩＢ５は、先行技術の繊維である。ＦＩＢＩは、２つの真直区域および１つの屈曲区域を備える定着端を有する低炭素繊維である（図１０ａ）。ＦＩＢ５は、定着端として釘頭を両端に有する繊維である（図１０ｅ）。
ＦＩＢ２，ＦＩＢ３，ＦＩＢ４は、本発明による繊維である。ＦＩＢ２は，２つの屈曲区域および３つの真直区域を備える定着端を有している（図１０ｂ）。ＦＩＢ３は、３つの屈曲区域および４つの真直区域を備える定着端を有している（図１０ｃ）．ＦＩＢ４は、４つの屈曲区域および５つの真直区域を備える定着端を有している（図１０ｄ）。
【００６９】
共通の頂点を有する２つの真直区域は、２つの角度を画定している。これらの２つの角度の合計は、３６０°に等しい。本発明の目的のために、共通の頂点を有する２つの真直区域によって画定された２つの角度の小さい方は、「狭角」と呼ばれている。
これは、中央部分の主軸と第１の真直区域の主軸との間の挟角は、中央部分の主軸と第１の真直区域の主軸とによって形成された角度として画定されることを意味している。同様に、第２の真直区域の主軸と第３の真直区域の主軸との間の挟角は、第２の真直区域の主軸と第３の真直区域の主軸とによって形成されている。
【００７０】
図１０ａに示されている鋼繊維１０００は、中央部分１００４と、中央部分１００４の両端の定着端１００２とを備えている。中央部分１００４は、主軸１００３を有している定着端１００２の各々は、偏向区域１００５において、中央部分１００４の主軸１００３から偏向している。定着端１００２の各々は、第１の真直区域１００６、第１の屈曲区域１００７、および第２の真直区域１００８を備えている。中央部分１００４の主軸１００３と第１の真直区域１００６の主軸との間の挟角は、αによって示されている。
第２の真直区域１００８は、中央部分１００４の主軸１００３と平行または実質的に平行になっている。
【００７１】
図１０ｂに示されている鋼繊維１０００は、中央部分１００４と、中央部分１００４の両端の定着端１００２とを備えている。中央部分は、主軸１００３を有している。定着端１００２の各々は、偏向区域１００５において、中央部分１００４の主軸１００３から偏向している。定着端１００２の各々は、第１の真直区域１００６、第１の屈曲区域１００７、第２の真直区域１００８、第２の屈曲区域１００９、および第３の真直区域１０１０を備えている。中央部分１００４の主軸１００３と第１の真直区域１００６の主軸との間の挟角は、αによって示されている。第２の真直区域１００８の主軸と第３の真直区域１０１０の主軸との間の挟角は、βによって示されている。
第２の真直区域１００８は、中央部分１００４の主軸１００３と平行または実質的に平行である。
【００７２】
図１０ｃに示されている鋼繊維１０００は、中央部分１００４と、中央部分１００４の両端の定着端１００２とを備えている。中央部分は、主軸１００３を有している。定着端１００２の各々は、偏向区域１００５において、中央部分１００２の主軸１００３から偏向している。定着端１００２の各々は、第１の真直区域１００６、第１の屈曲区域１００７、第２の真直区域１００８、第２の屈曲区域１００９、第３の真直区域１０１０、第３の屈曲区域１０１１、および第４の真直区域１０１２を備えている。中央部分１００４の主軸１００３と第１の真直区域１００６の主軸との間の挟角は、αによって示されている。第２の真直区域１００８の主軸と第３の真直区域１０１０の主軸との間の挟角は、βによって示されている。
第２の真直区域１００８および第４の真直区域は、中央部分１００４の主軸１００３と平行または実質的に平行である。
【００７３】
図１０ｄに示されている鋼繊維は、中央部分１００４および中央部分１００４の両端の定着端１００２を備えている。中央部分１００４は、主軸１００３を有している。定着端１００２の各々は、偏向区域１００５において、中央部分１００４の主軸１００３から偏向している。定着端１００２の各々は、第１の真直区域１００６、第１の屈曲区域１００７、第２の真直区域１００８、第２の屈曲区域１００９、第３の真直区域１０１０、第３の屈曲区域１０１１、第４の真直区域１０１２、第４の屈曲区域１０１３、および第５の真直区域１０１４を備えている。中央部分１００４の主軸１００３と第１の真直区域１００６の主軸との間の挟角は、αによって示されている。第２の真直区域１００８の主軸と第３の真直区域１０１０の主軸との間の挟角は、βによって示されている。第４の真直区域１０１２の主軸と第５の真直区域１０１４の主軸との間の挟角は、γによって示されている。
第２の真直区域１００８および第４の真直区域１０１２は、中央区域１００４の主軸１００３と平行または実質的に平行である。
【００７４】
図１０ｅに示されている繊維は、中央部分１００４および中央区域１００４の両端に設けられた定着端１００２を備えている。定着端１００２は、釘頭から構成されている。
【００７５】
【表２】
0005881731.tif 000004
【００７６】
【表３】
0005881731.tif 000005
【００７７】
【表４】
0005881731.tif 000006
【００７８】
表３，４から、先行技術の繊維（ＦＩＢＩ，ＦＩＢ５）の比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、１未満であり、本発明による鋼繊維（ＦＩＢ２，ＦＩＢ３，ＦＩＢ４）の比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は，１よりも大きいことが結論付けられる。
先行技術の繊維（ＦＩＢ１，ＦＩＢ５）の残留曲げ引張強度ｆＲ，１，ｆＲ，２，ｆＲ，３は、低い、すなわち、本発明による繊維（ＦＩＢ２，ＦＩＢ３，ＦＩＢ４）の残留曲げ引張強度ｆＲ，１，ｆＲ，２，ｆＲ，３よりも著しく低い。
４０ｋｇ／ｍ３の添加量を用いる本発明による鋼繊維（ＦＩＢ２，ＦＩＢ３，ＦＩＢ４）を４０ｋｇ／ｍ３の添加量を用いる先行技術の鋼繊維（ＦＩＢ１，ＦＩＢ５）と比較すると、本発明による鋼繊維の残留曲げ引張強度ｆＲ，１，ｆＲ，２，ｆＲ，３は、先行技術の鋼繊維よりも著しく大きい。
【００７９】
鋼繊維ＦＩＢ３は、２つの異なる添加量、すなわち、２０ｋｇ／ｍ３および４０ｋｇ／ｍ３で試験されている。２０ｋｇ／ｍ３の繊維添加量が用いられた場合でも、比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、１を超えている。これは、このような繊維が（応力−亀裂開口に基づく代わりに応力−歪に基づく）通常の補強鋼のように挙動することを示している。
【００８０】
鋼繊維ＦＩＢ２，ＦＩＢ３，ＦＩＢ４を互いに比較すると、残留曲げ引張強度ｆＲ，１，ｆＲ，２，ｆＲ，３は、真直区域の数を３から４に増すことによって、大きくなることが結論付けられる。
また、比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、真直区域の数を３から４に増すことによって、大きくなっている。
真直区域の数を４から５に増やしても、残留曲げ引張強度ｆＲ，１，ｆＲ，２，ｆＲ，３および比率ｆＲ，３／ｆＲ，１は、さらに大きくならない。
驚くことに、４つの真直区域を有する定着端を備える鋼繊維は、最良の性能を示している。
【００８１】
表２の鋼繊維を定着力を決定するために引抜試験に供すると、（４つの真直区域を有する）鋼繊維ＦＩＢ３が、コンクリート内において最良の定着を有していた。
【００８２】
一例にすぎないが、本発明による鋼繊維は、以下のように作製されるとよい。
出発材料は、例えば、５．５ｍｍまたは６．５ｍｍの直径を有するワイヤロッドであり、鋼組成は、０．５０重量％、例えば、０．６０重量％以上の最小炭素量、０．２０重量％から０．８０重量％の範囲内のマンガン量、０．１０重量％から０．４０重量％の範囲内の珪素量を含んでいる。硫黄量は、最大０．０４重量％であり、燐量は、最大０．０４重量％である。
典型的な鋼組成は、０．７２５％炭素、０．５５０％マンガン、０．２５０％珪素、０．０１５％硫黄、および０．０１５％燐を含んでいる。
代替的な鋼組成は、０．８２５％炭素、０．５２０％マンガン、０．２３０％珪素、０．００８％硫黄、および０．０１０％燐を含んでいる。ワイヤロッドは、その最終直径が０．２０ｍｍから１．２０ｍｍの範囲内になるまで、多数の引抜ステップによって冷間引抜きされるようになっている。
鋼繊維に大きい破断時伸びおよび最大荷重時伸びを与えるために、このように伸線されたワイヤに、例えば、通過するワイヤの速度に適合する長さの高周波または中周波の誘導コイル内にワイヤを通すことによって、応力除去処理を施すとよい。ある期間にわたる約３００℃の温度の熱処理では、破断時伸びおよび最大荷重時伸びを増加させることなく、引張強度が約１０％低下することが分かっている。しかし、いくらか温度を高めることによって、具体的には、４００℃を超える温度に高めることによって、引張強度のさらなる低下が見られ、同時に、破断時伸びおよび最大荷重時伸びが増大することになる。
【００８３】
ワイヤは、耐食性皮膜、例えば、亜鉛皮膜または亜鉛合金皮膜、さらに具体的には、亜鉛−アルミニウム皮膜または亜鉛−アルミニウム−マグネシウム皮膜によって被覆されてもよいし、または被覆されなくてもよい。引抜前または引抜中に、ワイヤは、引抜作業を容易にするために、銅皮膜または銅合金皮膜によって被覆されてもよい。
【００８４】
次いで、応力除去されたワイヤは、鋼繊維の適切な長さに切断され、鋼繊維の端に適切な定着部または肥厚部が施されることになる。切断およびフック形成は、適切なロールによって、一回の同時加工ステップによって行うことができる。
【００８５】
このようにして得られた鋼繊維は、米国特許第４，２８４，６６７号明細書に従って、一緒に接着されてもよいし、または接着されなくてもよい。
【００８６】
付加的または代替的に、得られた鋼繊維は、例えば、チェーンパッケージまたはベルト状パッケージのようなパッケージ内に入れられるとよい。チェーンパッケージは、例えば、欧州特許第１３８３６３４Ｂ１号明細書に記載されており、ベルト状パッケージは、出願人の欧州特許出願第０９１５０２６７．４号明細書に記載されている。
【図１】
0005881731.tif 000007
【図２】
0005881731.tif 000008
【図３】
0005881731.tif 000009
【図４】
0005881731.tif 000010
【図５】
0005881731.tif 000011
【図６】
0005881731.tif 000012
【図７】
0005881731.tif 000013
【図８】
0005881731.tif 000014
【図９】
0005881731.tif 000015
【図１０ａ】
0005881731.tif 000016
【図１０ｂ】
0005881731.tif 000017
【図１０ｃ】
0005881731.tif 000018
【図１０ｄ】
0005881731.tif 000019
【図１０ｅ】
0005881731.tif 000020