ハイブリッド繊維補強コンクリート は、2種類以上の繊維を使用したコンクリートミックスである。目的は単純だ。ミックスはさまざまな段階でのひび割れを抑制しなければならない。ひび割れ後の靭性を向上させること。コンクリートが使用中にもろくならないようにすること。.
コンクリートは高い圧縮強度を持つ。そのため、技術者はスラブ、梁、トンネル、道路、プレキャスト部品、その他多くの構造物にコンクリートを使用している。しかし、コンクリートには明確な弱点がある。コンクリートは引っ張りに脆いのだ。収縮、曲げ、衝撃、温度変化、荷重移動によってマトリックス内部に引張応力が生じると、ひび割れを起こすことがある。.
繊維補強はこの問題を解決するのに役立つ。単一のファイバーは性能の一部分を向上させることができる。ハイブリッド・ファイバー・システムはそれ以上のことができる。異なるひび割れ幅や異なる応力段階に対して異なる繊維を使用することができるのです。これが、現在多くのコンクリート・プロジェクトがハイブリッド繊維補強コンクリートを検討している主な理由です。.
で 山東建邦化学繊維有限公司., コンクリートファイバー・ソリューション エコクリートファイバー ブランドです。私たちの目的は、ファイバーを販売することだけではありません。当社の目標は、請負業者、生コン工場、プレキャスト製造業者、流通業者が、現場、配合設計、性能目標に合ったファイバー・システムを選択できるように支援することです。.
ハイブリッド繊維補強コンクリートとは？
ハイブリッド繊維補強コンクリートは、1つのミックスに2種類以上の繊維を含むコンクリートである。一般的なシステムでは スチールファイバー そして ポリプロピレン繊維. .別のシステムでは マクロ合成繊維 そして マイクロポリプロピレンファイバー. .先進的なセメント系材料には、次のようなものもある。 PVA繊維, ミネラルウィスカーなどのマイクロスケールの材料。.
基本的な考え方は簡単だ。コンクリートのひび割れは一度にできるものではない。まず小さなマイクロクラックが現れる。これらのひび割れは、目に見えるひび割れへと成長する。その後、いくつかのひび割れは荷重を受けると幅が広がる。大きなひび割れは、最終的にコンクリート要素の破壊を引き起こす可能性がある。.
繊維の種類によって、ひび割れの段階が異なる。.
マイクロポリプロピレンファイバーは、初期のプラスチック収縮ひび割れを抑制します。セメントペースト中に分散し、非常に小さなひび割れを抑制するのに役立つ。マクロ合成繊維またはスチール繊維は、より大きなひび割れを埋めることができる。コンクリートがひび割れた後、ひび割れ面をつなぎ合わせることができる。このひび割れ後の作用は、繊維補強コンクリートの最も重要な価値のひとつです。.
ASTM C1116は繊維補強コンクリートを対象とし、鋼繊維、ガラス繊維、合成繊維、天然繊維など繊維の種類によって分類している。また、繊維補強コンクリートは、購入者に納入される際に均一に混合されている必要があるとしている。.
コンクリートが繊維を必要とする理由
プレーンコンクリートは圧縮に強い。同じように引張には耐えられない。ひとたびひび割れが生じると、ひび割れた部分はすぐに引張能力を失ってしまう。そのため、多くのコンクリート構造物には鉄筋が使われている。鉄筋は構造補強の役割を果たす。繊維は別の役割を果たす。.
繊維はコンクリート・マトリックス中に広がる。繊維はコンクリート中にたくさんの小さな橋をかけます。これらのブリッジは、ひび割れの成長を制限するのに役立ちます。また、ひび割れ後もコンクリートがある程度の耐荷重を保つのを助けます。.
だからといって、繊維がすべての構造物の鉄筋の代わりになるという意味ではない。それは正しくない。技術者は、荷重、法規、スパン、暴露、安全性の必要性に基づいて構造物を設計しなければならない。しかし、繊維は多くの実用的な分野でコンクリートの挙動を改善することができる。これらの分野には、スラブ・オン・グラウンド、トンネル吹付けコンクリート、工業床、プレキャスト要素、補修モルタル、オーバーレイ、ひび割れに敏感なコンクリート表面などが含まれる。.
ASTM C1609は、はり試験による荷重-たわみデ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。また、第一ピーク強度、残留強度、靭性を用いてひび割れ後の性能を記述しています。.
ハイブリッド・ファイバーが1本のファイバーよりも優れた働きをする理由
単一の繊維タイプには限界がある。極細繊維は初期の微小ひび割れを抑制するのに非常に優れているが、強力なマクロ繊維のようなひび割れ後の残留曲げ耐力は得られない。スチール繊維は強力なクラックブリッジを提供できるが、ペーストレベルでは微細合成繊維と同じようには分散しない可能性がある。マクロ 化学繊維 は腐食のない亀裂制御を提供するが、適切な長さ、形状、引張強さ、使用量を選択しなければならない。.
ハイブリッド・ファイバーは、それぞれのファイバー・タイプの長所を活かしている。.
マイクロファイバーはペーストの中で働くことができる。ひび割れが目立つようになる前に効果を発揮します。マクロ・ファイバーはクラックが大きくなってから効果を発揮する。より大きなクラックを埋めることができる。スチール・ファイバーは、高い剛性と耐引き抜き性を発揮します。マクロ合成繊維は、腐食のない靭性を提供し、多くの現場条件での取り扱いを容易にします。.
だからこそ、ハイブリッド繊維補強コンクリートは、単に “繊維を増やした ”材料としてではなく、ひび割れ抑制システムとして論じられるべきなのだ。”
マルチ・スケール・クラック・コントロール・コンセプト
コンクリートの破壊はマルチスケールプロセスである。材料には、ミクロ・レベルでは水和生成物、中間レベルではモルタル、マクロ・レベルでは粗骨材が含まれている。ひび割れもこれらのレベルを移動する。ひび割れは小さく始まる。成長する。他のひび割れと結合する。最終的に大きなひび割れになる。.
優れたハイブリッド・ファイバー・システムは、このプロセスにマッチしているはずだ。.
| クラック・スケール | 代表的なファイバーの選択 | コンクリートにおける主な役割 | 実用的価値 |
|---|---|---|---|
| マイクロクラックステージ | マイクロポリプロピレンファイバー | 初期の小さなひび割れを抑制 | プラスチックの収縮割れを抑える |
| ファイン・クラック・ステージ | PVA繊維または細い合成繊維 | 小さなクラックの成長を抑制 | 靭性と亀裂分布の改善に役立つ |
| マクロクラックステージ | スチールファイバーまたはマクロ合成繊維 | より広い亀裂を埋める | ひび割れ後の耐荷重性を向上させる |
| サービスステージ | マクロ合成繊維またはスチール繊維 | クラック面をつなぎ合わせる | 耐久性と耐衝撃性の向上に役立つ |
この概念は、プロジェクト・オーナーにとって有用である。本以上の繊維を使用した混合材が、1本の繊維を使用した混合材よりも優れたひび割れ挙動を示す理由を説明しています。また、適切な配合量が重要な理由も説明します。繊維の量が少なすぎると、十分な橋梁が形成されない可能性があります。繊維の量が多すぎると、作業性が低下したり、空気含有率が高くなったり、混合が難しくなったりします。.
ストレングスに関する研究結果
多くのバイヤーはまず一つの質問をする。繊維は圧縮強度を高めるのか？
現実的な答えは、繊維は圧縮強度を高めるために主に使われるわけではないということだ。.
ある種の混合物では、スチールファイバーが圧縮強度を向上させるという研究結果もある。一部のハイブリッド・システムでもわずかな向上が見られる場合がある。しかし、より強く信頼できる値は、通常、引張挙動、割裂強さ、曲げ挙動、靭性、およびひび割れ後の性能に見られる。.
このことは、マーケティングやプロジェクト・コミュニケーションにとって重要である。コンクリート・ファイバー・サプライヤーは、“私たちのファイバーはコンクリートを強くします ”とだけ言うべきではありません。その文章は単純すぎる。また、間違った期待を抱かせることにもなりかねません。.
より良いメッセージはこうだ：
コンクリート繊維は、繊維の種類、添加量、配合設計が適切であれば、ひび割れを抑制し、靭性を向上させ、ひび割れ後の性能をサポートする。.
このメッセージはよりプロフェッショナルなものだ。また、エンジニアが繊維補強コンクリートを評価する方法にもマッチしている。.
鋼繊維とポリプロピレン繊維の混合物
スチールファイバーとポリプロピレンファイバーは一般的なハイブリッドペアである。スチールファイバーは高弾性率で高い引張強度を持つ。クラックを横切る荷重伝達を改善することができる。クラック後の残留能力をサポートすることができる。ポリプロピレン繊維は軽量で合成繊維であり、腐食がない。微細なポリプロピレン繊維は、プラスチック収縮ひび割れの抑制に有効です。マクロポリプロピレンファイバーまたはマクロ合成繊維は、スラブや吹付けコンクリートの大きなひび割れの橋渡しに役立ちます。.
この2つの繊維を併用することで、それぞれの段階で効果を発揮することができる。ポリプロピレン繊維は、初期の亀裂形成を抑制するのに役立つ。スチール・ファイバーは、より高い荷重段階でひび割れ部を支えることができる。.
だからといって、すべてのプロジェクトでスチールとポリプロピレンを併用すべきだというわけではない。適切なシステムは用途によって異なります。.
腐食のリスクが懸念される場合は、工業用床にはマクロ合成繊維を使用する。トンネルの吹付けコンクリートでは、設計要件、リバウンド制御、および試験データに基づいてスチールファイバーまたはマクロ合成繊維を選択することができる。プレキャストコンクリートの場合、製造者は均一に混合し、表面仕上げを損なわない繊維を必要とする場合がある。補修モルタルの場合、繊維量が多いことよりもひび割れ抑制や接着挙動が重要な場合がある。.
マイクロファイバー対マクロファイバー
マイクロファイバーとマクロファイバーを同じ製品として扱うべきではない。これらは異なる理由で使用される。.
マイクロポリプロピレンファイバーは通常、細くて短い。セメントペーストの中に広がります。プラスチック収縮ひび割れの抑制に役立つ。石膏、モルタル、スラブ、プレキャストエレメント、早期のひび割れ抑制が必要なコンクリート表面によく使用される。.
マクロ合成繊維の方が大きい。コンクリート硬化後のひび割れを埋めるように設計されている。強靭性と残留曲げ性能を向上させることができる。スラブ・オン・グラウンド、吹付けコンクリート、トンネル・ライニング、プレキャストコンクリート、コンクリート補修などによく使用される。.
EN 14889-2は、コンクリート、モルタル、グラウトにおける構造用または非構造用のポリマー繊維を対象としている。また、吹付けコンクリート、床材、プレキャスト、現場打ちコンクリート、補修コンクリートなどの用途も含まれる。.
この標準的な見解は、バイヤーがある重要な点を理解するのに役立つ。ポリマー繊維は小さな亀裂を制御するためだけのものではありません。マクロポリマーファイバーの中には、設計上可能であれば、残留曲げ強度や構造的な貢献を目的として設計されるものもあります。.
ハイブリッド繊維が曲げ性能を向上させる理由
曲げ性能は、繊維補強コンクリートを判断する最も有効な方法の一つである。普通のコンクリート梁は、最初のひび割れで突然破壊することがあります。繊維補強された梁は、繊維がひび割れを橋渡しするため、ひび割れ後も荷重を支え続けることができます。.
これが重要なポイントだ。.
コンクリートスラブや吹付けコンクリート層に必要なのは、高い初ひび割れ強度だけではない。ひび割れ後の有用な挙動も必要である。構造体は一度にすべての能力を失ってはならない。エネルギーを吸収しなければならない。ひび割れ幅を制御する。より安定した破壊モードを維持すること。.
ハイブリッド・ファイバーは、それぞれのファイバー・タイプが荷重-たわみ曲線の異なる部分に作用するため、助けとなる。ファインファイバーは、最初のひび割れの前とその付近に役立ちます。マクロファイバーは、ひび割れが発生した後に役立ちます。スチールファイバーは、剛性とブリッジング力を向上させます。マクロ合成繊維は、安定した引き抜きと腐食のない長期性能を与える可能性がある。.
このため、繊維の選択は、繊維の外観だけでなく、試験された性能に基づくべきである。バイヤーは技術データを求めるべきである。まじめなサプライヤーは、繊維の長さ、直径、引張強さ、弾性率、形状、投与量、分散、および試験方法について議論する必要があります。.
ハイブリッド繊維補強コンクリートの用途
ハイブリッド繊維補強コンクリートは多くのプロジェクトで使用できる。コンクリートがひび割れの抑制、靭性、耐久性を必要とする場合に、最高の価値を発揮します。.
工業用スラブ
工業用スラブは、収縮、フォークリフトの通行、車輪の荷重、衝撃に直面します。繊維は、目に見えるひび割れを減らし、ひび割れでの荷重伝達を改善するのに役立ちます。マクロ合成繊維は、鋼材の腐食や表面の錆が懸念される場合によく使用されます。高い剛性が必要な場合は、スチールファイバーを選択することもあります。.
ショットコンクリート
吹付けコンクリートは、迅速な打設、良好なビルドアップ、ひび割れ後の靭性を必要とする。繊維は、特定の設計において従来のメッシュの必要性を減らすことができる。また、トンネルの覆工、斜面の安定化、採鉱のサポート、補修作業にも対応できます。繊維はよく分散し、閉塞することなく装置を通過しなければならない。.
プレキャストコンクリート
プレキャスト生産者は、安定した品質、迅速な生産、清潔な脱型を必要としています。繊維は、ハンドリングクラック、収縮クラック、エッジダメージの抑制に役立つ。配合量は、表面仕上げや作業性とのバランスを考慮する必要がある。.
補修モルタルとオーバーレイ
補修材は収縮応力や接着応力に直面することが多い。マイクロファイバーは小さなひび割れを抑制するのに役立ちます。マクロファイバーは、補修層が十分に厚い場合に強靭性を付加することができる。ハイブリッド・システムは、補修部分に初期の収縮リスクと後の使用荷重の両方がある場合に有効です。.
舗装とインフラ・コンクリート
道路、空港の床版、橋のデッキ、トンネル工事では、長期的なひび割れ対策が必要です。優れた繊維システムは、ひび割れ幅を減らし、耐衝撃性を向上させることで耐久性をサポートすることができます。これにより、長期にわたるメンテナンスの負担を軽減することができます。.
正しいファイバーシステムの選び方
バイヤーは、キログラムあたりの価格だけで繊維を選んではいけません。これはよくある間違いです。ファイバーの性能は、使用量、形状、引張強さ、弾性率、結合力、分散性、そして最終的なコンクリートの用途によって異なります。.
低価格のファイバーは、高用量が必要かもしれない。より強力なファイバーは、より低い投与量で機能する場合がある。分散性の悪いファイバーは、塊を作ることがある。形状が不適切なファイバーは、ひび割れをうまく埋められないことがある。モルタルでは機能する繊維でも、大量のコンクリートプラントでは機能しない場合がある。.
簡単なセレクションガイドはこちら。.
| プロジェクトの必要性 | 推奨ファイバー方向 | 理由 |
|---|---|---|
| プラスチック収縮クラックの抑制 | マイクロポリプロピレンファイバー | ペースト中に広がり、初期のマイクロクラックを抑制する。 |
| クラック後の靭性 | マクロ合成繊維またはスチール繊維 | 硬化後、より広いクラックを埋める。 |
| 腐食のない補強 | マクロ合成繊維 | むき出しのコンクリートでも錆びない |
| 高剛性クラックブリッジ | スチールファイバー | 高いモジュラスと強いブリッジ力を持つ。 |
| より優れた多段クラック制御 | マイクロ＋マクロのハイブリッドシステム | さまざまなクラックサイズに対応 |
| ショットコンクリートの靭性 | スチールファイバーまたはマクロ合成繊維 | クラッキング後の残存能力をサポートする |
適切な添加量は、試行混合と試験によって確認されるべきである。コンクリート製造者は、スランプ、空気含有量、混合時間、ポンプ圧送性、仕上げ性、硬化性能をチェックすべきである。.
なぜ投与量のバランスが重要なのか
繊維が多ければ良いコンクリートができるとは限らない。繊維の量が非常に多いと、ミックスが打ちにくくなることがある。ボールの発生リスクが高くなる。スランプが減少する可能性がある。また、繊維表面と混合工程が制御されていない場合、空気含有量が増加する可能性がある。.
最適な配合量とは、作業性を維持しながら必要な性能を発揮できる配合量である。.
エコクリートファイバー™ がプロジェクトベースのファイバー選択を推奨するのはこのためです。トンネル吹付けコンクリートミックス、工業床ミックス、およびプレキャストパネルミックスには、同じファイバーソリューションは必要ありません。各ミックスには、異なるバインダーシステム、骨材等級、混和剤パッケージ、水とバインダーの比率、および配置方法があります。.
良いファイバー・サプライヤーは、最終的な推奨を行う前に、プロジェクトについて尋ねるべきです。サプライヤーは、用途、目標性能、混合プロセス、および現地規格の要件を理解する必要があります。.
エコクリートファイバー™が提供できるもの
エコクリートファイバー のコンクリート繊維ブランドである。 山東建邦化学繊維有限公司. 私たちは、コンクリートやセメント系材料のための実用的な繊維ソリューションに焦点を当てています。当社の製品の方向性は、マイクロポリプロピレンファイバー、マクロ合成繊維、スチールファイバー、およびさまざまな建設ニーズのための他のコンクリート補強繊維をカバーしています。.
安定供給、テクニカル・コミュニケーション、OEMパッケージング、様々な市場向けの製品選択を必要とするバイヤーをサポートします。流通業者がより明確な製品ラインを構築するお手伝いをいたします。また、請負業者がスラブ、吹付けコンクリート、プレキャストコンクリート、補修材用の繊維の選択肢を比較検討するお手伝いもいたします。.
私たちの立場はシンプルだ。お客様にやみくもにファイバーを選んでほしくないのです。プロジェクトに合ったファイバーを選んでいただきたいのです。.
良いコンクリート・ファイバーは混ぜやすいものでなければならない。均一に分散すること。コンクリートの用途に合っていること。明確な技術データが付いていること。また、バッチごとに安定した品質でなければならない。.
バイヤーの質問
コンクリート繊維を注文する前に、購入者はいくつかの詳細を準備する必要がある。.
用途は何ですか？スラブ、吹付けコンクリート、プレキャスト部品、補修モルタル、舗装ですか？
主な目標は何ですか？塑性収縮の抑制なのか、亀裂後の靭性なのか、耐衝撃性なのか、あるいは設計認可の下でメッシュの一部を置き換えることなのか。
使用するコンクリートの等級と配合は？
どのようなミキシング機器を使用するのか？
このプロジェクトにはASTM C1609、EN 14889-2、またはその他のローカルテスト基準が必要ですか？
コストと作業性を考慮した場合、どの程度の投与量が許容されるのか？
このような質問は間違いを避けるのに役立ちます。また、サプライヤーがより有用なファイバー・システムを推奨するのにも役立ちます。.
結論
ハイブリッド繊維補強コンクリートは、エンジニアや請負業者にひび割れを管理する優れた方法を提供する。ハイブリッド・ファイバー補強コンクリートは、単一のファイバー機能に依存しません。異なる繊維タイプを使用し、異なる段階でひび割れを管理します。.
マイクロファイバーは初期のマイクロクラックを抑制するのに役立ちます。マクロ合成繊維とスチール繊維は、硬化後のより大きなクラックの橋渡しに役立ちます。優れたハイブリッド・システムは、靭性、ひび割れ分布、ひび割れ後の挙動を改善することができます。スラブ、吹付けコンクリート、プレキャストコンクリート、補修コンクリート、インフラ工事において、より優れた性能を発揮します。.
重要なのは、無計画に繊維を加えることではありません。重要なのは、ファイバーの種類、使用量、コンクリートの設計を実際のプロジェクトの必要性に合わせることです。.
山東建邦化学繊維有限公司. は、実用的なひび割れ制御と安定した製品品質を必要とするお客様のために、Ecocretefiber™コンクリートファイバーソリューションを提供しています。お客様のプロジェクトでポリプロピレン繊維、マクロ合成繊維、スチール繊維、またはハイブリッド繊維ソリューションが必要な場合、Ecocretefiber™ はオプションを比較し、お客様のコンクリートミックスに適した製品を選択するお手伝いをいたします。.
