“「ベスト」は具体的な問題によって決まる。
コンクリート用繊維として最適なものは何ですか？仕様書作成者も同じ質問をします。バイヤーは、購入にはスピードと明確さが必要なので、1つの答えを求めます。.
それでもチームは、まず小さな質問をひとつ投げかけると、より良い結果を得ることができる。チームは、“どのような問題を減らす必要があるのか？”と問うべきだ。スラブ・チームは、初期の表面ひび割れを減らす必要があるかもしれない。トンネル・チームは、火災時の剥落リスクを減らす必要があるかもしれない。プレキャスト・チームは、より強いエッジとより少ない欠けが必要かもしれません。舗装チームには、車輪の繰り返し荷重に対する高い靭性が必要かもしれません。.
最新のファイバーガイダンスのほとんどは、同じ出発点を用いている。チームは マイクロファイバー そして マクロ繊維. .ACI544.3Rでは、マイクロ合成繊維を直径0.3mm以下（または同等）、マクロ合成繊維を0.3mm以上と定義しており、ACIはポリプロピレン繊維はマイクロ合成でもマクロ合成でもよいとしている。.
マイクロファイバーとマクロファイバーはコンクリート中で異なる働きをするため、この分割が役立つ。マイクロファイバーは、主に打設後数時間の間に役立つ。マクロ・ファイバーは主にひび割れが始まった後に役立ち、荷重を支え、ひび割れの開きを抑制します。.
マイクロファイバー：生コンクリートの初期ひび割れに「最適」な選択肢
新しいスラブは、最終的な固化に達する前にひびが入ることがある。スラブは、風や熱によって表面から水が引き抜かれるとひび割れることがある。スラブはまた、コンクリートが鉄筋や大きな骨材の周囲に沈むことによってもひび割れることがある。これらは早期ひび割れモードであり、フラットワークでは一般的である。.
多くのチームは次のような選択をする。 極細ポリプロピレン（PP）繊維 このためである。NRMCAでは、合成繊維をひび割れの橋渡しや拡がりを助ける材料と説明し、その利点を収縮や温度や曲げによるひび割れと結びつけており、繊維は混合前または混合中に添加されると指摘している。.
マイクロPPファイバー・ネットワークがうまく機能するのは、ファイバーがペースト中に広がり、コンクリートがまだ弱いうちに混合物をまとめるのに役立つからである。マイクロPPファイバーはまた、作業員がほとんどの作業で鉄筋計画を変更することなく追加できるため、現場の現実に合っている。.
プラスチックの収縮によるひび割れが主な痛みの場合、マイクロPPファイバーが最初の選択肢として最適であることが多い。. マイクロPPファイバーが多くの住宅や商業施設のスラブやトッピングに使用されている理由もここにある。.
マクロファイバー：亀裂後の性能が必要な場合の「最良の」選択
コンクリートがひび割れた後、別の問題が始まる。スラブは、車輪の荷重やラックの荷重、目地の動きによってひび割れることがある。舗装は繰り返し荷重でひび割れることがある。吹付けコンクリートは地盤の動きでひび割れることがある。これらの問題には、最初のひび割れ後の靭性と残留強度が必要です。.
マクロファイバーはそのニーズに応えるものです。シーカの繊維補強コンクリートハンドブックによると、一般的な繊維材料にはスチールやポリプロピレンのようなポリオレフィン繊維があり、性能は1つの繊維の特性だけでなく、複合材料の挙動から得られると強調しています。.
設計者はしばしば曲げ試験によりマクロファイバーの寄与を検証する。ASTM C1609によると、この試験では、3点荷重で試験した梁の荷重-たわみ曲線のパラメータを用いて繊維補強コンクリートの曲げ性能を評価する。.
亀裂後の耐荷重が主な課題であれば、マクロファイバーが最適であることが多く、試験データは設計目標と一致しなければなりません。. マクロPPファイバーは、腐食リスクが重要な場合や取り扱いが簡単であることが重要な場合に強力な選択肢となり、スチールファイバーは、非常に高い残留強度が必要な場合に強力な選択肢となる。.
スチールファイバー：高い残留強度が優先される場合の「最良の」選択
鋼繊維は繊維補強コンクリートにおいて長い歴史を持っている。鋼は高い引張強度と剛性を持つため、鋼繊維は高い橋渡し強度を提供することができる。また、スチールファイバーは製品の種類や分類に明確な標準的枠組みをもたらします。.
ASTM A820によると、この規格は繊維補強コンクリート用鋼繊維の最低要件をカバーしており、冷間引抜鋼線、カットシート、溶融抽出繊維などの鋼繊維タイプを定義している。.
一部のプロジェクトでは、設計者が高い残留強度クラスに達することができ、地盤支持床版やトンネルの覆工、産業舗装に使用できることから、鋼繊維を選択している。また、設計方法が対応している場合、スラブシステムによっては鋼繊維がメッシュを減らしたり、置き換えたりすることができるため、鋼繊維を選択するプロジェクトもある。.
スチールファイバーにはまだトレードオフがある。スチールファイバーは暴露条件によっては腐食する可能性がある。また、特定の仕上げのために、表面にスチールファイバーが突出するのを避けたいチームもある。これらのトレードオフがスチールファイバーを “悪いもの ”にするわけではありません。これらのトレードオフは、スチールファイバーが最良の選択であるかどうかを作業条件によって決定することを意味するだけです。.
ポリプロピレン（PP）繊維：耐久性、腐食リスクの低さ、扱いやすさを求める場合、しばしば「最良」の選択となる。
ポリプロピレンはコンクリート環境において耐久性のあるポリマーであり、錆びないため、多くのチームがポリプロピレン繊維を選択している。ASTM C1116には、ポリプロピレンを含むポリオレフィンなどの繊維はコンクリート中で耐久性があることが示されているとの注記がある。.
PPファイバーもミクロとマクロに分けられ、その分け方は主なユースケースに合致している。.
- マイクロPP繊維 多くの場合、早期ひび割れや表面の完全性を対象としている。ACI 544.3Rでは、0.3mmの線でマイクロ合成繊維を定義している。.
- マクロPP繊維 多くの場合、亀裂後の強度と靭性を目標とし、チームはASTM C1609のような試験でその効果を評価することが多い。.
PP繊維は、特定の状況下で火災関連の性能をサポートすることもできる。一部のトンネルプロジェクトや高性能コンクリートプロジェクトでは、爆発による剥落リスクを低減するためにPPマイクロファイバーを使用している。剥落リスクに関するレビュー論文では、PP繊維をコンクリートに添加することで、火災による剥落リスクを低減できると述べられている。.
耐爆発性剥落に関する技術論文によると、火災時の爆発性剥落を抑制するためにポリプロピレン繊維を使用することは、世界の多くの地域、特にトンネル建設において一般的になっている。.
ひび割れ防止や耐久性が必要で、腐食の心配が少ないのであれば、PPファイバーがオールラウンドな選択肢として最適であることが多い。. 正確な答えは、ミクロな行動が必要なのか、マクロな行動が必要なのかによって変わってくる。.
ガラス繊維：引張補強が必要なGFRCや薄型パネルの「最良の」選択肢
主にスラブのひび割れにファイバーを使用しないプロジェクトもある。薄いコンクリート・パネルや建築形状を作るために繊維を使用するプロジェクトもある。ガラス繊維補強コンクリート（GFRC）は明確な例である。.
ARガラス繊維はアルカリ性セメント環境用に設計されている。Concrete Networkは、ARガラス繊維の耐アルカリ性はジルコニアの添加によるものであり、最良の繊維はジルコニア含有量が19%以上であると述べている。.
実用的なGFRCの参考文献には、ARガラス繊維がGFRCに使用される主要な補強材であるとも書かれている。.
もしあなたの仕事がGFRCパネルや薄いシェルなら、, ARグラスファイバー が最適な繊維の選択であることが多い。. それでもチームは、繊維の長さと分散方法をGFRCの工程と配合設計に合わせるべきです。.
バサルト繊維：耐久性と耐薬品性が重要であり、設計が作業性の変化を許容できる場合に「最良」の選択となる。
バサルト繊維 は鉱物繊維で、靭性や亀裂の抑制、いくつかの耐久性指標を向上させることができる。また、バサルト繊維は海洋や産業への暴露に関する議論でも注目されている。.
玄武岩繊維補強コンクリートに関する総説では、高弾性率、高破壊強度、耐食性、優れた耐凍害性といった玄武岩繊維の利点が述べられている。.
玄武岩繊維補強コンクリートに関するPMCのレビューによれば、玄武岩繊維補強コンクリートは、高い引張強度や弾性率、耐酸性などの利点を提供することができる。.
過酷な環境にさらされ、ひび割れ防止と耐久性が必要な場合は、玄武岩ファイバーが最適です。. 作業性の変化は配置の成功に影響する可能性があるからだ。.
PVAファイバーとECC：極めて高い延性とタイトなクラック幅が目標の場合の「ベスト」な選択
プロジェクトによっては、“ひび割れを少なくする ”以上のことが必要です。プロジェクトによっては、引っ張りでひずみが生じても荷重を支え、ひび割れ幅を制御できる材料が必要になる。エンジニアード・セメント系複合材料（ECC）はその重要な例であり、次のようなものである。 PVA繊維 はECCシステムでは一般的である。.
Frontiers誌は、ECCを超延性繊維強化セメント系複合材料と説明し、ECCの引張ひずみ硬化挙動を繊維とマトリックスおよび界面間のマイクロメカニクスと結びつけている。.
また、ECCの耐久性能に関するPMCの論文では、ECCは引張ひずみ硬化と多重亀裂特性により注目されているとし、PVA繊維のコストが普及を制限する可能性があると言及している。.
高い延性と厳しい亀裂制御による弾力性を目標とするならば、ECCタイプのシステムにおけるPVA繊維は最良の選択となりうる。. チームは、より高い材料費と、より多くのミックスコントロールの必要性を予期しなければならない。.
規格や設計ガイドが、推測することなく「最良」のファイバーを選ぶのに役立つ方法
バイヤーは、選択肢を標準的な言語と標準的なテストデータに結びつけることで、ファイバーの選択を簡単にすることができます。.
1) 合成繊維のミクロとマクロの使い分け
ACI 544.3Rでは、マイクロ合成繊維とマクロ合成繊維の0.3mmの分割を規定している。.
この分割は機能に直結しており、チームがマクロな仕事のためにミクロなファイバーを購入するのを避けるのに役立つからだ。.
2) 合成繊維には耐久性という言葉を使う
ASTM C1116では、セメントペースト中の水分やアルカリ、混和剤の暴露に対する耐劣化性の証拠書類を要求しており、ポリプロピレンのようなポリオレフィンがコンクリート中で耐久性があることが示されていることを指摘している。.
この点は、プロジェクト・ファイルにきれいなコンプライアンス・ラインが必要な場合に重要である。.
3) マクロ性能には残留強度試験を用いる
ASTM C1609は、荷重-たわみ曲線から曲げ性能を評価することを規定している。.
買い手は、試験方法と報告された残留値を求めるべきであり、買い手はそれらの値を使用した設計ガイドと一致させるべきである。.
4) スチールファイバーには、明確な製品タイプ規格を使用する。
ASTM A820は、スチールファイバーの種類と基本要件を規定しています。.
これにより、バイヤーは調達に関する共通の語彙を得ることができる。.
5) プロジェクトが EN 慣行を使用する場合は、EN ベースの宣言を使用する。
シンガポールの設計ガイドでは、繊維はスチール繊維の場合はEN 14889-1、ポリマー繊維の場合はEN 14889-2に適合しなければならないとし、繊維補強コンクリートの設計を残留強度クラスに結び付けている。.
EN 14889-2を説明するテクニカル・ノートには、ENテストの枠組みにおけるCMOD値で規定された残留曲げ強度を達成する繊維の単位体積をメーカーが申告することも記載されている。.
これらのツールは工学的判断を排除するものではない。これらのツールは混乱を減らし、ベンダーの比較を公平にする。.
実用的な用途別「ベスト・ファイバー」マップ
チームは、このマップを迅速な意思決定ガイドとして使うことができる。.
地上スラブと倉庫床
チームはしばしば、初期のひび割れを少なくし、交通状況下でのサービス性能を向上させたいと考えています。マイクロPPファイバーは初期のひび割れ抑制に、マクロファイバーはひび割れ後の性能ニーズに適合することが多い。ACIはマイクロとマクロの合成繊維グループを定義しており、PP繊維はどちらのグループにも入ることができます。.
腐食の懸念や取り扱いが重要な場合はマクロPP繊維を選択し、より高い残留強度と剛性が必要な場合はスチール繊維を選択する。.
トンネルと火災による剥落リスク
あるチームは、高性能コンクリートの耐剥落性にPPマイクロファイバーをよく使用している。PP繊維が火災による剥落リスクを低減できることを支持するレビュー論文や、トンネル建設でこの方法が一般的になっていることを指摘する技術論文もある。.
建築用パネルおよび薄型製品
あるチームはGFRCにARグラスファイバーをよく使用する。ARガラス繊維はアルカリ性コンクリート用に設計されており、ジルコニアの含有量が耐アルカリ性をサポートします。.
海洋および産業暴露と耐久性作業
耐薬品性と靭性が重要な場合、チームは玄武岩繊維を考慮することができる。.
耐震性、耐衝撃性、亀裂幅の制御
ECCタイプのシステムでPVA繊維を検討できるのは、延性と複数のひび割れ挙動を最重要目標とする場合であり、チームはより高いコストとより厳しい混合管理を計画する必要がある。.
エコクリートファイバー™は、施工も簡単で「最高の」結果を求める場合に適しています。
エコクリートファイバー はコンクリート用ポリプロピレン繊維ソリューションに重点を置いており、当社の製品は仕様がすでに使用しているマイクロとマクロの枠組みに適合しています。ACI 544.3Rでは、0.3 mmの分割が規定されており、ポリプロピレン繊維はマイクロ合成でもマクロ合成でもよいとされています。.
ASTM C1116では、ポリプロピレンのようなポリオレフィンはコンクリート中で耐久性があることが示されており、このことはPP繊維の使用に対する長期的な信頼を裏付けるものであるとしている。.
ASTM C1609は、荷重-たわみ曲線を用いてマクロファイバーの曲げ性能を検証するための標準的な方法を示している。.
山東建邦化学繊維有限公司. は、安定した供給と一貫したファイバー形状、明確な文書化でバイヤーをサポートします。バイヤーは、ファイバーの選択をジョブにマッチさせることができ、バイヤーは、打設に渡って機能する再現可能な仕様を構築することができます。.
結論
すべてのコンクリートに最適なファイバーはありません。最適なファイバーは、問題や仕様、配置方法にマッチしたものです。初期のひび割れ抑制にはマイクロファイバーが、ひび割れ後の強度と靭性にはマクロファイバーが最適であることが多い。ACI 544.3Rでは、マイクロとマクロの単純な分割を0.3 mmとし、ポリプロピレン繊維はどちらのグループにも入ることができると述べています。.
非常に高い残留強度が優先される場合はスチールファイバーが最適で、ASTM A820がスチールファイバーの種類に関する標準的な枠組みを示している。.
ポリプロピレンのようなポリオレフィンはコンクリート中で耐久性があるとASTM C1116は指摘している。.
GFRCにはARガラス繊維が最適であることが多く、ジルコニアの含有量が耐アルカリ性をサポートする。.
バサルト繊維やPVA繊維は、耐久性や延性を重視する特殊な場合に最適です。.
山東建邦化学繊維有限公司のEcocretefiber™は、一般的な仕様と実際の現場のワークフローに適合する実用的な繊維の選択をお望みであれば、マイクロおよびマクロのポリプロピレン繊維のニーズをサポートすることができます。.
