(57)【要約】  【課題】引張補強材として連続繊維を使用したコンクリートの問題点を改善することができる繊維補強コンクリートを提供する。  【解決手段】引張補強材として有機繊維からなる連続繊維を含有する繊維補強コンクリートにおいて、有機繊維からなる短繊維を混入したことを特徴とする。短繊維は長さが5〜50mmであり、混入率は体積百分率で1.0〜3.0％である。短繊維を混入して曲げひび割れを複数発生させることにより、繊維が破断する伸び量が大きくなり、その結果として曲げ変形量を大きくすることができる。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張補強材として有機繊維からなる連続繊維を含有する繊維補強コンクリートにおいて、有機繊維からなる短繊維を混入したことを特徴とする繊維補強コンクリート。
【請求項２】
前記短繊維の混入率は、体積百分率で1.0〜3.0％であることを特徴とする請求項１記載の繊維補強コンクリート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、繊維補強コンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維、ガラス繊維あるいは PVA 繊維（ポリビニルアルコール系繊維、通称ビニロン）に代表される有機繊維などの新素材と呼ばれる繊維をコンクリートの引張補強材として用いる方法が提案されている。これらの繊維は、耐腐食性に優れ、軽量であるために既設コンクリート構造の補強や腐食環境下のコンクリート構造に連続繊維の形態で適用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
鋼材を使用したコンクリート部材では、引張補強材である鉄筋が降伏に至っても破断しないため、降伏時の曲げ荷重を保持した状態で変位のみが増加する。これに対して、新素材と呼ばれる繊維は鋼材のように引張靱性を有していないため、これを連続繊維の形態でコンクリートに混入すると、破断応力に至るまで応力とひずみとの関係はほぼ線形である。このため、引張補強材として新素材を使用したコンクリート部材は最大曲げ荷重に達すると繊維が破断し、曲げ荷重が急激に失われる（図２参照）。また、コンクリートの曲げひび割れが１カ所に局所化するため、繊維が破断するときの変位量は比較的小さい。
【０００４】
このようなことから、新素材を使用したコンクリート部材の場合、繊維の破断を防止する観点から通常の鉄筋コンクリート部材に比べて安全係数を大きく見積もる傾向がある。さらに、コンクリート部材の変形性能を期待する耐震部材やトンネル覆工などには、引張補強材として新素材を適用することは困難であった。
【特許文献１】特開平１０−３０６５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、引張補強材として連続繊維を使用したコンクリートの問題点を改善することができる繊維補強コンクリートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
コンクリートに短繊維を混入すると複数のひび割れが発生し、変位量が大きくなることが知られている（図３参照）。その一方、短繊維のみではコンクリート自体のひび割れ発生強度を向上させることは難しいため、コンクリートの曲げ荷重を大幅に増加させることは困難である。
【０００７】
この発明は、上記のような短繊維の作用に着目してなされたものであり、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、引張補強材として有機繊維からなる連続繊維を含有する繊維補強コンクリートにおいて、有機繊維からなる短繊維を混入したことを特徴とする繊維補強コンクリートである。この繊維補強コンクリートにおいて、前記短繊維の混入率は、体積百分率で1.0〜3.0％とすることが望ましい。
【０００８】
この発明によれば、荷重により複数のひび割れが発生して分散するので、連続繊維の破断による急激な荷重低下を防止することができる。すなわち、従来の連続繊維を用いたコンクリート部材では、曲げひび割れが１カ所に集中して発生するために、ひび割れ断面に位置する繊維の引張ひずみが大きくなり破断する。これに対して、この発明では、短繊維を混入して曲げひび割れを複数発生させることにより、繊維が破断する伸び量が大きくなり、その結果として曲げ変形量を大きくすることができる。このように、この発明によれば、短繊維を混入することで、連続繊維を引張補強材としたコンクリート部材の変形特性を大幅に改善することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、この発明によれば、引張補強材として連続繊維を使用した繊維補強コンクリートにおいて、短繊維を混入することによりコンクリート部材の変形特性を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明において、引張補強材に用いる連続繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維及び PVA繊維などの有機繊維から選択される。また、コンクリートに混入する短繊維は、引張補強材として使用する連続繊維と基本的に同種の繊維を使用するが、異種であっても何ら差し支えはない。
【００１１】
使用する短繊維の形状は、コンクリートの配合に依存するが、一般的には長さ5〜50mmであり、混入率は体積百分率で 1.0〜3.0％程度とすることが好ましい。1.0％よりも少ないと短繊維混入の効果が認められず、また 3.0％よりも多いと均一に混合することが不可能であるからである。
【００１２】
連続繊維については、コンクリートとの付着性能を向上させるために、メッシュ状に加工したものを使用することが好ましい。また、連続繊維については、引張剛性のみが有効とすることで繊維メッシュをロール状で運搬することができ、繊維自体の重量も軽量であるため、施工性が大幅に改善される。
【００１３】
連続繊維によるメッシュは軽量で施工性が良好であり、さらに耐食性に優れているため、腐食環境下にある海岸近傍でのコンクリート構造物への適用が有効である。従来も連続繊維を引張補強材として適用した事例があるが、従来方法では変形性能を向上させることができないため、曲げ耐力のみが要求される梁部材に適用されている事例がほとんどである。
【００１４】
この発明によれば、曲げ耐力のみならず変形性能も向上することから、耐震性能上、変形性能も要求される柱部材にも適用することが可能である。つまり、過酷な腐食環境下のコンクリート構造物に適用することで、耐久性に優れ、耐震性能にも優れたコンクリート構造物を構築することが可能になる。
【００１５】
また、この発明による短繊維と連続繊維とを組み合わせた複合繊維によるコンクリートは、曲げ耐力・曲げ靱性のみならず圧縮強度にも優れており、新設トンネルの覆工に適用することにより覆工の薄肉化が可能となる。この覆工の薄肉化により、掘削量が低減しトンネル施工のコストダウンを図ることが可能となる。
【実施例】
【００１６】
引張補強材としてメッシュ状に加工された PVA繊維からなる連続繊維を使用し、かつ表１に示すような配合比としたコンクリートに短繊維を混入して、曲げ強度試験を行った。その結果、図１に示したような変形性能を得ることができた。なお、使用した材料の物性等を表２に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明による繊維補強コンクリートの曲げ強度特性を示す図である。
【図２】連続繊維のみを使用したコンクリートの曲げ強度特性を示す図である。
【図３】短繊維のみを使用したコンクリートの曲げ強度特性を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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