Influence of Concrete Strength on the Bond Characteristics of Reinforcing Fibers

Abstract

1．は じ め に 繊維補強コンクリートは様々な用途に使われるようになってき ており，それに伴って従来の鋼繊維のみならず各種の合成繊維が 開発され，使用されるようになってきた。これまでにも繊維補強 コンクリートに関する研究が熱心に実施されてきたが，①斜めに 埋込まれた繊維の付着試験 (引抜試験) ，②コンクリート強度を 何段階にも変えた付着試験，は高度の技術を要するためかほとん どおこなわれていない。そこで著者らは，①斜めに埋込まれた繊 維の付着試験を実施して，既報 1) でその結果を発表した。本稿 では，鋼繊維と合成繊維を使用して，②コンクリート強度を 5 段 階に変えた付着試験結果を報告する。また，実際の構造物には曲 げ応力が加わる場合が多いので，付着試験結果に合わせてコンク リート強度を 5 段階に変えた 4 点曲げ試験も実施したので，その 結果も合わせて報告する。 コンクリートの強度が高いほど，繊維の引抜に対する抵抗力が 強くなり， 高い補強効果が期待できることは容易に想像できるが， これまでの研究ではコンクリート強度を変えて繊維の付着特性を 検討したものはほとんど見当たらない。理由の一つは，ある特定 の施工箇所を念頭においた研究 (ケース・スタディ) が多いため であろう 2) 。次に考えられる理由は，コンクリート強度を何段 階かに変化させ，他の条件は可能な限り一定に保った試験は，細 心の注意を必要とするうえに，多くの時間と手間を要するためと 推測する。しかしながら，鋼繊維と合成繊維に対するもっとも重 要なデータの一つであると著者らは考えて，このコンクリート強 度を変えた試験を実施することにした。 本研究においては，水セメント比を調整して，コンクリートの 一軸圧縮強度を 20 ～ 60 MPa の範囲で変えた。現場で使用され るコンクリートの多くはこの強度範囲に入るものといえる。よっ て，もしこの強度範囲でのコンクリート強度と，繊維の付着特性 の関係がわかれば，過去の研究で 1 種類のコンクリートで得た データをもとにして，強度の異なるコンクリートでの付着特性を 推定できることになる。さらに，繊維長さの影響についても一定 の見解を示したので，本研究で提案する実験式は，既存のデータ を活用する有効な手段となる可能性がある。 既報 1) にならって， 繊維による相違を把握するために， 鋼繊維， ポリオレフィン繊維，ビニロン繊維について検討した。繊維材料 としては，この他にも各種あるが，使用量の大部分は取りあげた 3 種類が占めているといえよう。この意味でも，本研究の成果は， 実際の現場で広く応用される可能性がある。 2．試 験 方 法 2・1 使用した繊維 本研究では，既報 1) と同様にポリオレフィン繊維 (PO-1 ～ 4 と 略称する) ，ビニロン繊繊 (PVA) および鋼繊維 (SF) の 6 種類の繊 維を用いた。その諸元を Table 1 に示す。PO-1 と PO-2 は，ポリ 1 2 3 キーワード： コンクリート，鋼繊維，ポリオレフィン繊維，引抜試験，曲げ 試験 Bond characteristics considering the effects of concrete strength were investigated by pullout tests. Four polyolefin (PO) fibers were evaluated together with a steel fiber and a polyvinyl alcohol (PVA) fiber. Bond strength or the maximum pullout resistance of each fiber was found to increase with the increase of concrete strength. After careful examination of the experimental data, an experimental equation was proposed stating that the pullout resistance is proportional to 0.785 th powers of the concrete uniaxial-compressive strength. In this study, bending tests of fiber reinforced concrete were also carried out. The results of the bending test were similar to the pullout test; bending strength (modulus of rupture in bending) increased with the increase of concrete strength at similar rate with that of bond strength.