高伸長繊維
本発明は、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。この繊維は、中央部分と２つの端部を有する。中央部分は、引張強度が少なくとも１０００Ｎであり、かつ最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも２．５％である。本発明はさらに、かかる鋼繊維を含むコンクリート構造に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタルまたはコンクリートを補強するのに適した、特に従来のコンクリートを補強するのに適した、新しい種類の鋼繊維に関する。この鋼繊維は、高い伸びを特徴とする。本発明はまた、この種類の鋼繊維によって補強した従来のコンクリートの構造に関する。さらに、本発明は、従来のコンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリートまたはポストテンションコンクリートの補強のためのこの種類の鋼繊維の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートまたはモルタルを鋼繊維で補強してコンクリートまたはモルタルの品質を改善することは周知である。鋼繊維は、例えば従来のコンクリートを補強するために使用される。
【０００３】
用語「従来のコンクリート」は、７５ＭＰａよりも低い（１ＭＰａ＝１メガ−パスカル＝１ニュートン／ｍｍ２）、例えば、７０ＭＰａよりも低い、好ましくは６０ＭＰａよりも低い圧縮強度を有するコンクリートをさす。
【０００４】
欧州特許第８５１９５７号明細書（ＮＶベカルトＳＡ社）は、扁平なかぎ形の端部をもつ鋼繊維を教示する。それによって、かかる繊維を用いて補強されたコンクリートの亀裂後の曲げ強度は非常に改善される。
【０００５】
米国特許第４８８３７１３号明細書（Ｅｕｒｏｓｔｅｅｌ社）は、鋼繊維補強コンクリートへの鋼繊維の定着特性を改善するために円錐形の端部を有する円筒形の鋼体からなる鋼繊維を教示する。
【０００６】
これらの２つの引用文献、ならびにその他の文献は、従来の鋼繊維コンクリートの特性が、コンクリートへの鋼繊維の定着特性の改善により大いに改善され得ることを既に教示している。
【０００７】
現在、コンクリート補強機能のための既知の先行技術の鋼繊維は、コンクリート構造の使用限界状態（ＳＬＳ）を改善するために非常に優れている、すなわち、典型的な三点曲げ試験の間（試験に関しては、欧州規格ＥＮ １４６５１−曲げ引張強さを測定する、金属繊維コンクリートのための試験方法を参照されたい）、０．５ｍｍ以下の亀裂もしくは亀裂開口変位（ＣＭＯＤ）、例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲のＣＭＯＤを非常に良くブリッジする。言い換えれば、扁平なかぎ形の端部をもつ鋼繊維および円錐形の端部を有する繊維のような既知の鋼繊維は、約０．５ｍｍまでの亀裂の幅または増大を制限するために十分に機能する（ＳＬＳ）。目下これらの繊維の不利点は、終局限界状態（ＵＬＳ）での比較的低い性能である。特に、終局限界状態（ＵＬＳ）と使用限界状態（ＳＬＳ）の亀裂後強度の比率が比較的低い。この比率は、荷重値ＦＲ，１（ＣＭＯＤ＝０．５ｍｍ）およびＦＲ，４（ＣＭＯＤ＝３．５ｍｍ）により決定される。一部の先行技術の繊維は、ＵＬＳで必要とされるよりも低いＣＭＯＤで破断するため、ＵＬＳで機能しない。その他の繊維は、かぎ形の端部をもつ繊維のように、引き抜かれるよう設計されている。引抜により、それらの繊維は、既に小さい変位に対して変位−軟化挙動を示す。
【０００８】
ＵＬＳでのこの性能の低さにもかかわらず、現在既知の鋼繊維は、終局限界状態（ＵＬＳ）を改善するために、いわゆる構造材用途にも使用され得る。ここで、既知の鋼繊維は、従来の補強、例えば鉄筋、メッシュ、プレストレシング（ｐｒｅ−ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ）、およびポストテンショニング（ｐｏｓｔ−ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ）などの代わりに、またはそれに加えて、荷重を担うかまたは受けることが見込まれている。しかし、そのような荷重支持機能において効果的であるためには、これらの現在の鋼繊維を、通常の添加量の２０ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３を大幅に上回る莫大な添加量で使用する必要がある。この莫大な添加量は、作業性の問題、例えば混合および設置の問題などを引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、コンクリートまたはモルタルに、特に従来のコンクリートに埋め込まれたときに、新しい機能を実現する能力のある、新しい種類の鋼繊維を提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、欧州規格ＥＮ １４６５１（２００５年６月）に従う三点曲げ試験の間に０．５ｍｍよりも大きい亀裂開口変位を永久にブリッジする能力のある、新しい種類の鋼繊維を提供することである。
【００１１】
本発明のもう一つの目的は、高添加量を必要とすることなく、構造材用途において荷重を受ける、新しい種類の鋼繊維を提供することである。
【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、特に従来のコンクリートを補強するのに適した鋼繊維が提供される。この鋼繊維は、中央部分と２つの端部、すなわち、中央部分の一つの端の第１の端部および中央部分のもう一方の端の第２の端部を有する。中央部分の引張強さＲｍ（単位はＭＰａ）は、少なくとも１０００ＭＰａである。さらに、本発明に従う鋼繊維、およびより具体的には、本発明に従う鋼繊維の中央部分は、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも２．５％である。
【００１３】
最大荷重時伸び
本発明の文脈において、破断点伸びＡｔでない最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、鋼繊維の、より具体的には鋼繊維の中央部分の伸びを特徴づけるために使用される。一度最大荷重に達すると、鋼繊維の利用可能な表面の収縮が開始し、それよりも大きな荷重は引き受けられないためである。最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、最大荷重時の塑性伸びＡｇと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波状特性（ある場合）に起因し得る構造伸びＡｓを含まない。波状の鋼繊維の場合、その鋼繊維を最初に真っ直ぐにしてからＡｇ＋ｅが測定される。
【００１４】
本発明に従う鋼繊維の中央部分の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、少なくとも２．５％である。本発明の特定の実施形態によれば、鋼繊維の中央部分の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、２．７５％よりも高いか、３．０％よりも高いか、３．２５％よりも高いか、３．５％よりも高いか、３．７５％よりも高いか、４．０％よりも高いか、４．２５％よりも高いか、４．５％よりも高いか、４．７５％よりも高いか、５．０％よりも高いか、５．２５％よりも高いか、５．５％よりも高いか、５．７５％よりも高いか、またはさらに６．０％よりも高い。
【００１５】
高度の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、熱処理などの特定の応力除去処理を鋼繊維の原料となる鋼ワイヤに適用することによって得ることができる。
【００１６】
従来の鋼繊維は、比較的小さい最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ（最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは最大２％）をもつワイヤから作られている。従って従来のコンクリート中の従来の鋼繊維は、母材から引き抜かれるように設計されている（かぎ形の端部をもつ繊維）。当技術分野で公知のその他の鋼繊維は、ＵＬＳで必要とされるよりも低いＣＭＯＤで破断するため、ＵＬＳで機能しない。かかる鋼繊維の例は、円錐形の端部をもつ鋼繊維である。
【００１７】
本発明に従う繊維は、高い最大荷重時伸びＡｇ＋ｅをもつ鋼ワイヤに起因して伸長する。それらは伸長し、ＵＬＳに達するまで破断しない。さらに、本発明に従う繊維は高い引張強さを有するので、この種類の鋼繊維で補強されたコンクリートは、高い荷重に耐えることができる。
【００１８】
この最大荷重でのワイヤの高い伸び値は、０．５ｍｍよりも大きい亀裂開口変位をブリッジさせるはずであり、通常のレベルの添加量で、従来の補強の代わりに、または従来の補強に加えて、荷重を引き受けるはずである。そのため新しい種類の鋼繊維は、コンクリート構造の終局限界状態（ＵＬＳ）を改善する。この新しい繊維は、耐久性を改善するだけでなく、支持力または荷重容量も改善する。
【００１９】
引張強さＲｍ
本発明に従う鋼繊維、すなわち、本発明に従う鋼繊維の中央部分は、高い引張強さＲｍを有することが好ましい。引張強さＲｍは、鋼繊維が引張試験の間に耐える最大の応力である。鋼繊維の中央部分の引張強さＲｍ（すなわち、最大荷重容量Ｆｍを鋼繊維の元の断面積で割ったもの）は、好ましくは１０００ＭＰａより上、より具体的には１４００ＭＰａより上、例えば、１５００ＭＰａより上、例えば、１７５０ＭＰａより上、例えば、２０００ＭＰａより上、例えば、２５００ＭＰａより上である。本発明に従う鋼繊維の高い引張強さは、該鋼繊維が高い荷重に耐えることを可能にする。このように、より高い引張強さは、従来のコンクリート中に必要な繊維の、より低い添加量に直接反映される。
【００２０】
発明に従う鋼繊維の高い延性または高い伸びのために、繊維は、ＥＮ １４６５１に従う三点曲げ試験において、１．５ｍｍより上、２．５ｍｍより上または３．５ｍｍより上のＣＭＯＤで破断しない。鋼繊維の高い延性または伸びによって、より広い開口部をもつ亀裂がブリッジされることが可能となり、亀裂の発生後のコンクリートの亀裂後強度は、亀裂幅の増大とともに増大する。または、一度コンクリートが亀裂すると、繊維補強コンクリートは、曲げ補剛挙動（ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ）を示す。
【００２１】
好ましい実施形態では、鋼繊維は、中央部分および、コンクリートまたはモルタルに鋼繊維を定着させるための定着端部（ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｅｎｄ）を含む。そのような好ましい実施形態では、コンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着力は、鋼繊維の中央部分の最大荷重容量Ｆｍの５０％よりも高いことが好ましい。定着力は、引抜試験の間に到達する最大荷重によって決まる。この引抜試験に関して、鋼繊維は１つの端部をコンクリートまたはモルタルに埋め込まれている。この試験は、さらにより詳細に説明される。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によれば、鋼繊維は、より高い定着力、例えば最大荷重容量Ｆｍの６０％よりも高い、７０％よりも高い、または８０％よりも高い定着力を有する。より好ましくはコンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着力は、さらに９０％よりも高い、例えば９２％、９５％、９８％よりも高い、またはさらに９９％よりも高い。
【００２３】
コンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着の程度が高いほど、コンクリートまたはモルタルの残留強度は高い。鋼繊維がコンクリートから滑り出るのをうまく抑制されればされるほど、鋼繊維の中央部分の最大限の強度がうまく使用される。例えば、コンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着力が９０％である場合、鋼繊維の中央部分の最大限の強度の９０％が使用され得る。
【００２４】
コンクリートにおける高度の定着は、例えば、端部を厚くするかまたは大きくすることにより、冷間圧造により、鋼繊維を平らにすることにより、鋼繊維の端部に顕著なフックを作成することにより、端部を波形にすること（ｏｎｄｕｌａｔｉｎｇ）により、あるいはこの組合せにより、様々な方法で得ることができる。定着端部は、例えば厚くなった定着端部、増大した定着端部、冷間圧造された（ｃｏｌｄ ｈｅａｄｅｄ）定着端部、扁平な定着端部、曲がった定着端部、波状の（ｏｎｄｕｌａｔｅｄ）定着端部またはそれらのあらゆる組合せである。
【００２５】
いくつかの端部がその他の端部よりも良好な定着をもたらす機構については、完全に理解されておらず、定着の程度は、例えば数学的なモデリングによって予測することができない。したがって、本発明によれば、１つの端部がコンクリートまたはモルタル中にあるという条件で鋼繊維を埋め込むことによって、かつ、鋼繊維を引抜試験（荷重変位試験）に供することによって、鋼繊維の定着力を決定することが提案される。
【００２６】
鋼繊維、より具体的には鋼繊維の中央部分は、一般に０．１０ｍｍ〜１．２０ｍｍの範囲の直径Ｄを有する。鋼繊維の断面、より具体的には鋼繊維の中央部分が円形でない場合、直径は、鋼繊維の中央部分の断面と同じ表面積をもつ円の直径に等しい。鋼繊維、より具体的には鋼繊維の中央部分は、一般に４０〜１００の範囲の長さ対直径比Ｌ／Ｄを有する。
【００２７】
鋼繊維の中央部分は、一直線または直線状（ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ）であってよい。あるいは、うねり状（ｗａｖｙ）または波状（ｏｎｄｕｌａｔｅｄ）であってよい。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、本発明に従う鋼繊維を含むコンクリート構造が提供される。コンクリート構造は、例えば従来のコンクリートを含む。コンクリート構造のＵＬＳでの平均亀裂後残留強度は、３ＭＰａを上回る、例えば、４ＭＰａより大きい、例えば、５ＭＰａ、６ＭＰａ、７ＭＰａ、７．５ＭＰａより大きい。コンクリート構造中の鋼繊維の添加量は、好ましくは、必ずしもそうである必要はないが、８０ｋｇ／ｍ３未満、好ましくは６０ｋｇ／ｍ３未満である。コンクリート中の鋼繊維の添加量は、一般に２０ｋｇ／ｍ３〜５０ｋｇ／ｍ３、例えば、３０ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲であってよい。
【００２９】
本発明の第３の態様によれば、コンクリートの荷重支持構造のための、上記のような鋼繊維の使用が提供される。特に、本発明は、従来のコンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリートまたはポストテンションコンクリートの構造における、新しい種類の鋼繊維の使用に関する。
【００３０】
本発明は、添付の図面を用いて以下の説明においてさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】鋼繊維の引張試験（荷重−歪試験）を示す図である。
【図２】コンクリートまたはモルタルに埋め込まれた鋼繊維の引抜試験（荷重−変位試験）を示す図である。
【図３】先行技術の鋼繊維および本発明に従う鋼繊維の荷重−歪曲線を示す図である。
【図４ａ】本発明の鋼繊維を示す図である。
【図４ｂ】本発明の鋼繊維を示す図である。
【図４ｃ】本発明の鋼繊維を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図面は概略的なものでしかなく、非限定的である。図面において、一部の要素の大きさは、説明のために誇張され、縮尺どおりに描かれていない可能性がある。寸法および相対寸法は、本発明の実際の縮率に対応しない。
【００３３】
以下の用語は、本発明の理解を助けるためだけに提供される。
−最大荷重容量（Ｆｍ）：鋼繊維が引張試験の間に耐える最大荷重
−最大荷重時伸び（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｏａｄ）（％）：元のゲージ長の百分率として表される、最大力での鋼繊維のゲージ長の増加
−破断点伸び（％）：元のゲージ長の百分率として表される、破断の瞬間のゲージ長の増加；
−引張強さ（Ｒｍ）：最大荷重（Ｆｍ）に相当する応力
−応力：鋼繊維の元の断面積で除算した力
−添加量：１容積のコンクリートに加えられた繊維の量（ｋｇ／ｍ３で表す）。
【００３４】
本発明を説明するために、いくつかの異なる鋼繊維、先行技術の鋼繊維および本発明に従う鋼繊維を、いくつかの異なる試験に供した。
−引張試験（荷重−歪試験）および
−引抜試験（荷重−変位試験）。
引張試験は、鋼繊維、より具体的には鋼繊維の中央部分に適用される。あるいは、引張試験は、鋼繊維を製造するために使用されるワイヤに適用される。引張試験を用いて、鋼繊維の最大荷重容量Ｆｍが決定され、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが決定される。引抜試験は、コンクリートまたはモルタルに１つの端部が埋め込まれている鋼繊維に適用される。引抜試験は、コンクリートまたはモルタルにおける鋼繊維の定着力を測定するために使用され、さらに、コンクリートまたはモルタルに埋め込まれた鋼繊維の絶対変位を決定するために使用することができる。これらの試験は、図１および図２にそれぞれ説明されている。
【００３５】
図１は、コンクリート補強に適した鋼繊維の伸びを測定するための試験設定６０を示す。試験する鋼繊維の定着端部（例えば増大したかまたはかぎ形の端部）を最初に切断する。残った鋼繊維の中央部分１４を、２組のクランプ６２、６３の間に固定する。クランプ６２、６３によって、漸増する引張力Ｆが鋼繊維の中央部分１４にかかる。伸び計のグリップ６４、６５の変位を測定することにより、この漸増する引張力Ｆによる変位または伸びを測定する。Ｌ１は、鋼繊維の中央部の長さであり、例えば、５０ｍｍ、６０ｍｍまたは７０ｍｍである。Ｌ２は、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、伸び計のゲージ長であり、最小１０ｍｍ、例えば、１２ｍｍ、例えば、１５ｍｍである。鋼繊維の中央部分１４に対する伸び計のグリップを改善するため、鋼繊維の中央部分１４をコーティングするか、または、薄いテープで覆って伸び計が鋼繊維から滑り落ちることを回避することができる。この試験により、荷重−伸び曲線を記録する。最大荷重時の全伸び率は、次式により計算する。
Ａｇ＋ｅ＝最大荷重時伸び／伸び計のゲージ長Ｌ３×１００
【００３６】
試験設定６０によって、本発明の鋼繊維を、破断荷重Ｆｍ、引張強さＲｍおよび最大荷重時全伸びＡｇ＋ｅに関して、いくつかの市販の先行技術の鋼繊維と比較した。１試験片につき５回の試験を行った。表１にその結果を要約する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
本発明の繊維だけが、２．５％を上回る最大荷重時伸びを有する。
【００３９】
図２は、コンクリート中の鋼繊維の定着を測定するための試験設定を説明する。鋼繊維１２は、その１つの端部がコンクリート立方体２０に定着している。立方体２０は、従来のコンクリートから作られる。コンクリート立方体２０は、中心孔２４をもつプラットフォーム２２の上に載っていて、鋼繊維１２はその中心孔を貫いて伸びている。プラットフォーム２２は、立方体２０の周囲にケージを構築する棒２６に支えられている。鋼繊維１２のもう一方の端部は切り取られ、クランプ２８に固定されている。鋼繊維１２が破断するかまたは立方体２０から引き抜かれるまで、鋼繊維１２上のクランプ２８によって変位が行われる。力変位または荷重変位線図を記録する。
【００４０】
図３ａは、先行技術の鋼繊維３２および本発明に従う鋼繊維３６の荷重−歪曲線を示す。荷重−歪曲線は、鋼繊維を図１に記載される試験に供することにより得られる。先行技術の鋼繊維の最大荷重Ｆｍは、８００ニュートンよりも多少上である。この最大荷重Ｆｍは、約１２００ＭＰａの引張強さＲｍに相当する。先行技術の鋼繊維の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは比較的低く、具体的には２．０％よりも低い。本発明に従う鋼繊維の荷重−歪曲線３６を、先行技術の鋼繊維の荷重−歪曲線３２と比較すると、２つの違いに気がつくことになる。まず第一に、最大荷重Ｆｍは、１４００ニュートンよりも大きい、すなわち、曲線３２の先行技術繊維の最大荷重Ｆｍよりもはるかに大きい。第２に、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅも、曲線３２の先行技術繊維の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅよりもはるかに大きい。本発明に従う鋼繊維の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、２．５％よりも大きい、あるいは３．０％または４．０％よりもさらに大きい。
【００４１】
図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、本発明に従う鋼繊維の実施形態を示す。図４ａは、中央部分４０４および２つの定着端部４０２を有する鋼繊維４００を示す。定着端部４０２は、増大した端部である。２つの定着端部４０２の間の中央部分４０４は、例えば一直線または直線状（ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ）である。中央部分４０４の断面は、例えば実質的に円形または丸形である。中央部分４０４の直径または厚さは、好ましくは０．４〜１．２ｍｍの範囲である。中央部分４０４の長さ対直径比は、実践的理由および経済的理由から、主に４０〜１００の間に位置している。定着端部４０２は、補強されるコンクリートのマトリックス材料の中への鋼繊維４００の定着を改善するための、実質的に円錐形の増大した端部である。
【００４２】
図４ｂは、中央部分４１４および２つの端部４１２を有する別の鋼繊維４１０を示す。中央部分４１４は一直線である。中央部分４１４の断面は、丸形かまたはわずかに扁平であってよい。２つの定着端部４１２は、増大した端部、より具体的には、かぎ形の増大した端部であり、前述の欧州特許第８５１９５７号明細書に従って扁平であってもよい。
【００４３】
図４ｃは、中央部分４２４および２つの定着端部４２２を有する、本発明に従う鋼繊維４２０のさらなる実施形態を示す。中央部分４２４は、波状である。定着端部４２２も波状である。中央部分４２４と定着端部４２２の波形部分は同じであっても異なっていてもよい。
【００４４】
鋼繊維４００、４１０および４２０は、好ましくは１０００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの間、最も好ましくは１４００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの間、例えば、１６００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの間の引張強さを有する。
【００４５】
本発明に従う鋼繊維は、次の通り製造することができる。出発原料は、例えば５．５ｍｍまたは６．５ｍｍの直径をもつワイヤロッドであり、鋼組成は、０．５０重量％の、例えば、０．６０重量％以上の最小炭素含有量を有し、マンガン含有量は０．２０重量％〜０．８０重量％の範囲であり、シリコン含有量は０．１０重量％〜０．４０重量％の範囲である。硫黄含有量は、最大０．０４重量％であり、リン含有量は、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％ケイ素、０．０１５％硫黄および０．０１５％リンを含む。別の鋼組成は、０．８２５％炭素、０．５２０％マンガン、０．２３０％ケイ素、０．００８％硫黄および０．０１０％リンを含む。ワイヤロッドは、０．２０ｍｍ〜１．２０ｍｍの範囲のその最終直径まで多数の延伸段階で冷間引抜される。鋼繊維に高い破断点伸びおよび最大荷重時伸びを与えるために、このようにして延伸されたワイヤを、例えば、通過するワイヤの速度に適合した長さの高周波または中周波誘導コイルにワイヤを通過させることにより、応力除去処理に供することができる。約３００℃の温度での一定時間の熱処理により、破断点伸びおよび最大荷重時伸びを増加させることなく、引張強さを約１０％低下させる結果がもたらされることが観察された。しかし、温度をわずかに、４００℃よりも高く上昇させると、引張強さのさらなる低下、およびそれと同時に破断点伸びの増加および最大荷重時伸びの増加が観察される。
【００４６】
ワイヤは、耐蝕性塗料、例えば亜鉛もしくは亜鉛合金塗料、より具体的には亜鉛アルミニウム塗料または亜鉛アルミニウムマグネシウム塗料などでコーティングされてもよいし、されなくてもよい。引抜作業を促進するために、ワイヤを、引抜の前、または引抜の間に、銅もしくは銅合金塗料でコーティングしてもよい。
【００４７】
次に、応力除去処理されたワイヤを適切な長さの鋼繊維に切断し、鋼繊維の端部に適切な定着部を与える。切断およびかぎ形成形は、適切なロールを用いて１つの同じ作業段階で行うこともできる。
【００４８】
このようにして得た鋼繊維は、米国特許第４２８４６６７号明細書に従って接着してもよいし、しなくてもよい。その上、またはあるいは、得た鋼繊維を欧州特許第１３８３６３４号明細書に従って連鎖状の包装材料に入れてもよいし、出願人による出願番号第０９１５０２６７．４号の欧州特許出願に開示されているものなどの帯状の包装材料に入れてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モルタルまたはコンクリートを補強するのに適した、特に従来のコンクリートを補強するのに適した、新しい種類の鋼繊維に関する。この鋼繊維は、高い伸びを特徴とする。本発明はまた、この種類の鋼繊維によって補強した従来のコンクリートの構造に関する。さらに、本発明は、従来のコンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリートまたはポストテンションコンクリートの補強のためのこの種類の鋼繊維の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートまたはモルタルを鋼繊維で補強してコンクリートまたはモルタルの品質を改善することは周知である。鋼繊維は、例えば従来のコンクリートを補強するために使用される。
【０００３】
用語「従来のコンクリート」は、７５ＭＰａよりも低い（１ＭＰａ＝１メガ−パスカル＝１ニュートン／ｍｍ２）、例えば、７０ＭＰａよりも低い、好ましくは６０ＭＰａよりも低い圧縮強度を有するコンクリートをさす。
【０００４】
欧州特許第８５１９５７号明細書（ＮＶベカルトＳＡ社）は、扁平なかぎ形の端部をもつ鋼繊維を教示する。それによって、かかる繊維を用いて補強されたコンクリートの亀裂後の曲げ強度は非常に改善される。
【０００５】
米国特許第４８８３７１３号明細書（Ｅｕｒｏｓｔｅｅｌ社）は、鋼繊維補強コンクリートへの鋼繊維の定着特性を改善するために円錐形の端部を有する円筒形の鋼体からなる鋼繊維を教示する。
【０００６】
これらの２つの引用文献、ならびにその他の文献は、従来の鋼繊維コンクリートの特性が、コンクリートへの鋼繊維の定着特性の改善により大いに改善され得ることを既に教示している。
【０００７】
現在、コンクリート補強機能のための既知の先行技術の鋼繊維は、コンクリート構造の使用限界状態（ＳＬＳ）を改善するために非常に優れている、すなわち、典型的な三点曲げ試験の間（試験に関しては、欧州規格ＥＮ １４６５１−曲げ引張強さを測定する、金属繊維コンクリートのための試験方法を参照されたい）、０．５ｍｍ以下の亀裂もしくは亀裂開口変位（ＣＭＯＤ）、例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲のＣＭＯＤを非常に良くブリッジする。言い換えれば、扁平なかぎ形の端部をもつ鋼繊維および円錐形の端部を有する繊維のような既知の鋼繊維は、約０．５ｍｍまでの亀裂の幅または増大を制限するために十分に機能する（ＳＬＳ）。目下これらの繊維の不利点は、終局限界状態（ＵＬＳ）での比較的低い性能である。特に、終局限界状態（ＵＬＳ）と使用限界状態（ＳＬＳ）の亀裂後強度の比率が比較的低い。この比率は、荷重値ＦＲ，１（ＣＭＯＤ＝０．５ｍｍ）およびＦＲ，４（ＣＭＯＤ＝３．５ｍｍ）により決定される。一部の先行技術の繊維は、ＵＬＳで必要とされるよりも低いＣＭＯＤで破断するため、ＵＬＳで機能しない。その他の繊維は、かぎ形の端部をもつ繊維のように、引き抜かれるよう設計されている。引抜により、それらの繊維は、既に小さい変位に対して変位−軟化挙動を示す。
【０００８】
ＵＬＳでのこの性能の低さにもかかわらず、現在既知の鋼繊維は、終局限界状態（ＵＬＳ）を改善するために、いわゆる構造材用途にも使用され得る。ここで、既知の鋼繊維は、従来の補強、例えば鉄筋、メッシュ、プレストレシング（ｐｒｅ−ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ）、およびポストテンショニング（ｐｏｓｔ−ｔｅｎｓｉｏｎｉｎｇ）などの代わりに、またはそれに加えて、荷重を担うかまたは受けることが見込まれている。しかし、そのような荷重支持機能において効果的であるためには、これらの現在の鋼繊維を、通常の添加量の２０ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３を大幅に上回る莫大な添加量で使用する必要がある。この莫大な添加量は、作業性の問題、例えば混合および設置の問題などを引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、コンクリートまたはモルタルに、特に従来のコンクリートに埋め込まれたときに、新しい機能を実現する能力のある、新しい種類の鋼繊維を提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、欧州規格ＥＮ １４６５１（２００５年６月）に従う三点曲げ試験の間に０．５ｍｍよりも大きい亀裂開口変位を永久にブリッジする能力のある、新しい種類の鋼繊維を提供することである。
【００１１】
本発明のもう一つの目的は、高添加量を必要とすることなく、構造材用途において荷重を受ける、新しい種類の鋼繊維を提供することである。
【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、特に従来のコンクリートを補強するのに適した鋼繊維が提供される。この鋼繊維は、中央部分と２つの端部、すなわち、中央部分の一つの端の第１の端部および中央部分のもう一方の端の第２の端部を有する。中央部分の引張強さＲｍ（単位はＭＰａ）は、少なくとも１０００ＭＰａである。さらに、本発明に従う鋼繊維、およびより具体的には、本発明に従う鋼繊維の中央部分は、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも２．５％である。
【００１３】
最大荷重時伸び
本発明の文脈において、破断点伸びＡｔでない最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、鋼繊維の、より具体的には鋼繊維の中央部分の伸びを特徴づけるために使用される。一度最大荷重に達すると、鋼繊維の利用可能な表面の収縮が開始し、それよりも大きな荷重は引き受けられないためである。最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、最大荷重時の塑性伸びＡｇと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波状特性（ある場合）に起因し得る構造伸びＡｓを含まない。波状の鋼繊維の場合、その鋼繊維を最初に真っ直ぐにしてからＡｇ＋ｅが測定される。
【００１４】
本発明に従う鋼繊維の中央部分の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、少なくとも２．５％である。本発明の特定の実施形態によれば、鋼繊維の中央部分の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、２．７５％よりも高いか、３．０％よりも高いか、３．２５％よりも高いか、３．５％よりも高いか、３．７５％よりも高いか、４．０％よりも高いか、４．２５％よりも高いか、４．５％よりも高いか、４．７５％よりも高いか、５．０％よりも高いか、５．２５％よりも高いか、５．５％よりも高いか、５．７５％よりも高いか、またはさらに６．０％よりも高い。
【００１５】
高度の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、熱処理などの特定の応力除去処理を鋼繊維の原料となる鋼ワイヤに適用することによって得ることができる。
【００１６】
従来の鋼繊維は、比較的小さい最大荷重時伸びＡｇ＋ｅ（最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは最大２％）をもつワイヤから作られている。従って従来のコンクリート中の従来の鋼繊維は、母材から引き抜かれるように設計されている（かぎ形の端部をもつ繊維）。当技術分野で公知のその他の鋼繊維は、ＵＬＳで必要とされるよりも低いＣＭＯＤで破断するため、ＵＬＳで機能しない。かかる鋼繊維の例は、円錐形の端部をもつ鋼繊維である。
【００１７】
本発明に従う繊維は、高い最大荷重時伸びＡｇ＋ｅをもつ鋼ワイヤに起因して伸長する。それらは伸長し、ＵＬＳに達するまで破断しない。さらに、本発明に従う繊維は高い引張強さを有するので、この種類の鋼繊維で補強されたコンクリートは、高い荷重に耐えることができる。
【００１８】
この最大荷重でのワイヤの高い伸び値は、０．５ｍｍよりも大きい亀裂開口変位をブリッジさせるはずであり、通常のレベルの添加量で、従来の補強の代わりに、または従来の補強に加えて、荷重を引き受けるはずである。そのため新しい種類の鋼繊維は、コンクリート構造の終局限界状態（ＵＬＳ）を改善する。この新しい繊維は、耐久性を改善するだけでなく、支持力または荷重容量も改善する。
【００１９】
引張強さＲｍ
本発明に従う鋼繊維、すなわち、本発明に従う鋼繊維の中央部分は、高い引張強さＲｍを有することが好ましい。引張強さＲｍは、鋼繊維が引張試験の間に耐える最大の応力である。鋼繊維の中央部分の引張強さＲｍ（すなわち、最大荷重容量Ｆｍを鋼繊維の元の断面積で割ったもの）は、好ましくは１０００ＭＰａより上、より具体的には１４００ＭＰａより上、例えば、１５００ＭＰａより上、例えば、１７５０ＭＰａより上、例えば、２０００ＭＰａより上、例えば、２５００ＭＰａより上である。本発明に従う鋼繊維の高い引張強さは、該鋼繊維が高い荷重に耐えることを可能にする。このように、より高い引張強さは、従来のコンクリート中に必要な繊維の、より低い添加量に直接反映される。
【００２０】
発明に従う鋼繊維の高い延性または高い伸びのために、繊維は、ＥＮ １４６５１に従う三点曲げ試験において、１．５ｍｍより上、２．５ｍｍより上または３．５ｍｍより上のＣＭＯＤで破断しない。鋼繊維の高い延性または伸びによって、より広い開口部をもつ亀裂がブリッジされることが可能となり、亀裂の発生後のコンクリートの亀裂後強度は、亀裂幅の増大とともに増大する。または、一度コンクリートが亀裂すると、繊維補強コンクリートは、曲げ補剛挙動（ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ）を示す。
【００２１】
好ましい実施形態では、鋼繊維は、中央部分および、コンクリートまたはモルタルに鋼繊維を定着させるための定着端部（ａｎｃｈｏｒａｇｅ ｅｎｄ）を含む。そのような好ましい実施形態では、コンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着力は、鋼繊維の中央部分の最大荷重容量Ｆｍの５０％よりも高いことが好ましい。定着力は、引抜試験の間に到達する最大荷重によって決まる。この引抜試験に関して、鋼繊維は１つの端部をコンクリートまたはモルタルに埋め込まれている。この試験は、さらにより詳細に説明される。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によれば、鋼繊維は、より高い定着力、例えば最大荷重容量Ｆｍの６０％よりも高い、７０％よりも高い、または８０％よりも高い定着力を有する。より好ましくはコンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着力は、さらに９０％よりも高い、例えば９２％、９５％、９８％よりも高い、またはさらに９９％よりも高い。
【００２３】
コンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着の程度が高いほど、コンクリートまたはモルタルの残留強度は高い。鋼繊維がコンクリートから滑り出るのをうまく抑制されればされるほど、鋼繊維の中央部分の最大限の強度がうまく使用される。例えば、コンクリートまたはモルタル中の鋼繊維の定着力が９０％である場合、鋼繊維の中央部分の最大限の強度の９０％が使用され得る。
【００２４】
コンクリートにおける高度の定着は、例えば、端部を厚くするかまたは大きくすることにより、冷間圧造により、鋼繊維を平らにすることにより、鋼繊維の端部に顕著なフックを作成することにより、端部を波形にすること（ｏｎｄｕｌａｔｉｎｇ）により、あるいはこの組合せにより、様々な方法で得ることができる。定着端部は、例えば厚くなった定着端部、増大した定着端部、冷間圧造された（ｃｏｌｄ ｈｅａｄｅｄ）定着端部、扁平な定着端部、曲がった定着端部、波状の（ｏｎｄｕｌａｔｅｄ）定着端部またはそれらのあらゆる組合せである。
【００２５】
いくつかの端部がその他の端部よりも良好な定着をもたらす機構については、完全に理解されておらず、定着の程度は、例えば数学的なモデリングによって予測することができない。したがって、本発明によれば、１つの端部がコンクリートまたはモルタル中にあるという条件で鋼繊維を埋め込むことによって、かつ、鋼繊維を引抜試験（荷重変位試験）に供することによって、鋼繊維の定着力を決定することが提案される。
【００２６】
鋼繊維、より具体的には鋼繊維の中央部分は、一般に０．１０ｍｍ〜１．２０ｍｍの範囲の直径Ｄを有する。鋼繊維の断面、より具体的には鋼繊維の中央部分が円形でない場合、直径は、鋼繊維の中央部分の断面と同じ表面積をもつ円の直径に等しい。鋼繊維、より具体的には鋼繊維の中央部分は、一般に４０〜１００の範囲の長さ対直径比Ｌ／Ｄを有する。
【００２７】
鋼繊維の中央部分は、一直線または直線状（ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ）であってよい。あるいは、うねり状（ｗａｖｙ）または波状（ｏｎｄｕｌａｔｅｄ）であってよい。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、本発明に従う鋼繊維を含むコンクリート構造が提供される。コンクリート構造は、例えば従来のコンクリートを含む。コンクリート構造のＵＬＳでの平均亀裂後残留強度は、３ＭＰａを上回る、例えば、４ＭＰａより大きい、例えば、５ＭＰａ、６ＭＰａ、７ＭＰａ、７．５ＭＰａより大きい。コンクリート構造中の鋼繊維の添加量は、好ましくは、必ずしもそうである必要はないが、８０ｋｇ／ｍ３未満、好ましくは６０ｋｇ／ｍ３未満である。コンクリート中の鋼繊維の添加量は、一般に２０ｋｇ／ｍ３〜５０ｋｇ／ｍ３、例えば、３０ｋｇ／ｍ３〜４０ｋｇ／ｍ３の範囲であってよい。
【００２９】
本発明の第３の態様によれば、コンクリートの荷重支持構造のための、上記のような鋼繊維の使用が提供される。特に、本発明は、従来のコンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリートまたはポストテンションコンクリートの構造における、新しい種類の鋼繊維の使用に関する。
【００３０】
本発明は、添付の図面を用いて以下の説明においてさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】鋼繊維の引張試験（荷重−歪試験）を示す図である。
【図２】コンクリートまたはモルタルに埋め込まれた鋼繊維の引抜試験（荷重−変位試験）を示す図である。
【図３】先行技術の鋼繊維および本発明に従う鋼繊維の荷重−歪曲線を示す図である。
【図４ａ】本発明の鋼繊維を示す図である。
【図４ｂ】本発明の鋼繊維を示す図である。
【図４ｃ】本発明の鋼繊維を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、特定の実施形態に関して、特定の図面を参照して説明されるが、本発明はそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図面は概略的なものでしかなく、非限定的である。図面において、一部の要素の大きさは、説明のために誇張され、縮尺どおりに描かれていない可能性がある。寸法および相対寸法は、本発明の実際の縮率に対応しない。
【００３３】
以下の用語は、本発明の理解を助けるためだけに提供される。
−最大荷重容量（Ｆｍ）：鋼繊維が引張試験の間に耐える最大荷重
−最大荷重時伸び（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｏａｄ）（％）：元のゲージ長の百分率として表される、最大力での鋼繊維のゲージ長の増加
−破断点伸び（％）：元のゲージ長の百分率として表される、破断の瞬間のゲージ長の増加；
−引張強さ（Ｒｍ）：最大荷重（Ｆｍ）に相当する応力
−応力：鋼繊維の元の断面積で除算した力
−添加量：１容積のコンクリートに加えられた繊維の量（ｋｇ／ｍ３で表す）。
【００３４】
本発明を説明するために、いくつかの異なる鋼繊維、先行技術の鋼繊維および本発明に従う鋼繊維を、いくつかの異なる試験に供した。
−引張試験（荷重−歪試験）および
−引抜試験（荷重−変位試験）。
引張試験は、鋼繊維、より具体的には鋼繊維の中央部分に適用される。あるいは、引張試験は、鋼繊維を製造するために使用されるワイヤに適用される。引張試験を用いて、鋼繊維の最大荷重容量Ｆｍが決定され、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが決定される。引抜試験は、コンクリートまたはモルタルに１つの端部が埋め込まれている鋼繊維に適用される。引抜試験は、コンクリートまたはモルタルにおける鋼繊維の定着力を測定するために使用され、さらに、コンクリートまたはモルタルに埋め込まれた鋼繊維の絶対変位を決定するために使用することができる。これらの試験は、図１および図２にそれぞれ説明されている。
【００３５】
図１は、コンクリート補強に適した鋼繊維の伸びを測定するための試験設定６０を示す。試験する鋼繊維の定着端部（例えば増大したかまたはかぎ形の端部）を最初に切断する。残った鋼繊維の中央部分１４を、２組のクランプ６２、６３の間に固定する。クランプ６２、６３によって、漸増する引張力Ｆが鋼繊維の中央部分１４にかかる。伸び計のグリップ６４、６５の変位を測定することにより、この漸増する引張力Ｆによる変位または伸びを測定する。Ｌ１は、鋼繊維の中央部の長さであり、例えば、５０ｍｍ、６０ｍｍまたは７０ｍｍである。Ｌ２は、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、伸び計のゲージ長であり、最小１０ｍｍ、例えば、１２ｍｍ、例えば、１５ｍｍである。鋼繊維の中央部分１４に対する伸び計のグリップを改善するため、鋼繊維の中央部分１４をコーティングするか、または、薄いテープで覆って伸び計が鋼繊維から滑り落ちることを回避することができる。この試験により、荷重−伸び曲線を記録する。最大荷重時の全伸び率は、次式により計算する。
Ａｇ＋ｅ＝最大荷重時伸び／伸び計のゲージ長Ｌ３×１００
【００３６】
試験設定６０によって、本発明の鋼繊維を、破断荷重Ｆｍ、引張強さＲｍおよび最大荷重時全伸びＡｇ＋ｅに関して、いくつかの市販の先行技術の鋼繊維と比較した。１試験片につき５回の試験を行った。表１にその結果を要約する。
【００３７】
【表１】
【００３８】
本発明の繊維だけが、２．５％を上回る最大荷重時伸びを有する。
【００３９】
図２は、コンクリート中の鋼繊維の定着を測定するための試験設定を説明する。鋼繊維１２は、その１つの端部がコンクリート立方体２０に定着している。立方体２０は、従来のコンクリートから作られる。コンクリート立方体２０は、中心孔２４をもつプラットフォーム２２の上に載っていて、鋼繊維１２はその中心孔を貫いて伸びている。プラットフォーム２２は、立方体２０の周囲にケージを構築する棒２６に支えられている。鋼繊維１２のもう一方の端部は切り取られ、クランプ２８に固定されている。鋼繊維１２が破断するかまたは立方体２０から引き抜かれるまで、鋼繊維１２上のクランプ２８によって変位が行われる。力変位または荷重変位線図を記録する。
【００４０】
図３ａは、先行技術の鋼繊維３２および本発明に従う鋼繊維３６の荷重−歪曲線を示す。荷重−歪曲線は、鋼繊維を図１に記載される試験に供することにより得られる。先行技術の鋼繊維の最大荷重Ｆｍは、８００ニュートンよりも多少上である。この最大荷重Ｆｍは、約１２００ＭＰａの引張強さＲｍに相当する。先行技術の鋼繊維の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは比較的低く、具体的には２．０％よりも低い。本発明に従う鋼繊維の荷重−歪曲線３６を、先行技術の鋼繊維の荷重−歪曲線３２と比較すると、２つの違いに気がつくことになる。まず第一に、最大荷重Ｆｍは、１４００ニュートンよりも大きい、すなわち、曲線３２の先行技術繊維の最大荷重Ｆｍよりもはるかに大きい。第２に、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅも、曲線３２の先行技術繊維の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅよりもはるかに大きい。本発明に従う鋼繊維の最大荷重時伸びＡｇ＋ｅは、２．５％よりも大きい、あるいは３．０％または４．０％よりもさらに大きい。
【００４１】
図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、本発明に従う鋼繊維の実施形態を示す。図４ａは、中央部分４０４および２つの定着端部４０２を有する鋼繊維４００を示す。定着端部４０２は、増大した端部である。２つの定着端部４０２の間の中央部分４０４は、例えば一直線または直線状（ｒｅｃｔｉｌｉｎｅａｒ）である。中央部分４０４の断面は、例えば実質的に円形または丸形である。中央部分４０４の直径または厚さは、好ましくは０．４〜１．２ｍｍの範囲である。中央部分４０４の長さ対直径比は、実践的理由および経済的理由から、主に４０〜１００の間に位置している。定着端部４０２は、補強されるコンクリートのマトリックス材料の中への鋼繊維４００の定着を改善するための、実質的に円錐形の増大した端部である。
【００４２】
図４ｂは、中央部分４１４および２つの端部４１２を有する別の鋼繊維４１０を示す。中央部分４１４は一直線である。中央部分４１４の断面は、丸形かまたはわずかに扁平であってよい。２つの定着端部４１２は、増大した端部、より具体的には、かぎ形の増大した端部であり、前述の欧州特許第８５１９５７号明細書に従って扁平であってもよい。
【００４３】
図４ｃは、中央部分４２４および２つの定着端部４２２を有する、本発明に従う鋼繊維４２０のさらなる実施形態を示す。中央部分４２４は、波状である。定着端部４２２も波状である。中央部分４２４と定着端部４２２の波形部分は同じであっても異なっていてもよい。
【００４４】
鋼繊維４００、４１０および４２０は、好ましくは１０００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの間、最も好ましくは１４００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの間、例えば、１６００ＭＰａ〜３０００ＭＰａの間の引張強さを有する。
【００４５】
本発明に従う鋼繊維は、次の通り製造することができる。出発原料は、例えば５．５ｍｍまたは６．５ｍｍの直径をもつワイヤロッドであり、鋼組成は、０．５０重量％の、例えば、０．６０重量％以上の最小炭素含有量を有し、マンガン含有量は０．２０重量％〜０．８０重量％の範囲であり、シリコン含有量は０．１０重量％〜０．４０重量％の範囲である。硫黄含有量は、最大０．０４重量％であり、リン含有量は、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％ケイ素、０．０１５％硫黄および０．０１５％リンを含む。別の鋼組成は、０．８２５％炭素、０．５２０％マンガン、０．２３０％ケイ素、０．００８％硫黄および０．０１０％リンを含む。ワイヤロッドは、０．２０ｍｍ〜１．２０ｍｍの範囲のその最終直径まで多数の延伸段階で冷間引抜される。鋼繊維に高い破断点伸びおよび最大荷重時伸びを与えるために、このようにして延伸されたワイヤを、例えば、通過するワイヤの速度に適合した長さの高周波または中周波誘導コイルにワイヤを通過させることにより、応力除去処理に供することができる。約３００℃の温度での一定時間の熱処理により、破断点伸びおよび最大荷重時伸びを増加させることなく、引張強さを約１０％低下させる結果がもたらされることが観察された。しかし、温度をわずかに、４００℃よりも高く上昇させると、引張強さのさらなる低下、およびそれと同時に破断点伸びの増加および最大荷重時伸びの増加が観察される。
【００４６】
ワイヤは、耐蝕性塗料、例えば亜鉛もしくは亜鉛合金塗料、より具体的には亜鉛アルミニウム塗料または亜鉛アルミニウムマグネシウム塗料などでコーティングされてもよいし、されなくてもよい。引抜作業を促進するために、ワイヤを、引抜の前、または引抜の間に、銅もしくは銅合金塗料でコーティングしてもよい。
【００４７】
次に、応力除去処理されたワイヤを適切な長さの鋼繊維に切断し、鋼繊維の端部に適切な定着部を与える。切断およびかぎ形成形は、適切なロールを用いて１つの同じ作業段階で行うこともできる。
【００４８】
このようにして得た鋼繊維は、米国特許第４２８４６６７号明細書に従って接着してもよいし、しなくてもよい。その上、またはあるいは、得た鋼繊維を欧州特許第１３８３６３４号明細書に従って連鎖状の包装材料に入れてもよいし、出願人による出願番号第０９１５０２６７．４号の欧州特許出願に開示されているものなどの帯状の包装材料に入れてもよい。
【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のに適合した鋼繊維であって、前記鋼繊維が、中央部分と２つの端部を有し、前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも１０００ＭＰａであり、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも２．５％である、鋼繊維。
【請求項２】
前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも１４００ＭＰａである、請求項１に記載の鋼繊維。
【請求項３】
前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも２０００ＭＰａである、請求項１または２に記載の鋼繊維。
【請求項４】
前記鋼繊維の前記中央部分は、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも４％である、先行する請求項のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項５】
前記鋼繊維の前記中央部分は、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも６％である、先行する請求項のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項６】
前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも１４００ＭＰａであり、かつ最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも４％である、請求項２に記載の鋼繊維。
【請求項７】
前記端部が、前記コンクリートまたはモルタルに前記鋼繊維を定着させるための定着端部である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項８】
前記定着端部が、厚くなった定着端部、増大した定着端部、冷間圧造された定着端部、扁平な定着端部、曲がった定着端部、波状の定着端部またはそれらの組合せである、請求項７に記載の鋼繊維。
【請求項９】
前記鋼繊維が、応力除去処理された状態である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項１０】
前記鋼繊維の前記中央部分の直径が、０．１ｍｍ〜１．２０ｍｍの範囲である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項１１】
前記鋼繊維の前記中央部分の長さ対直径比Ｌ／Ｄが、４０〜１００の範囲である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の鋼繊維を含むコンクリート構造。
【請求項１３】
前記コンクリート構造が、４０ｋｇ／ｍ３未満の前記鋼繊維の添加量で、４ＭＰａを上回るＵＬＳでの平均亀裂後残留強度を有する、請求項１２に記載のコンクリート構造。
【請求項１４】
従来のコンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリートまたはポストテンションコンクリートの構造における、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の鋼繊維の使用。
【請求項１】
コンクリートまたはモルタルを補強するのに適合した鋼繊維であって、前記鋼繊維が、中央部分と２つの端部を有し、前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも１０００ＭＰａであり、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも２．５％である、鋼繊維。
【請求項２】
前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも１４００ＭＰａである、請求項１に記載の鋼繊維。
【請求項３】
前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも２０００ＭＰａである、請求項１または２に記載の鋼繊維。
【請求項４】
前記鋼繊維の前記中央部分は、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも４％である、先行する請求項のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項５】
前記鋼繊維の前記中央部分は、最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも６％である、先行する請求項のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項６】
前記鋼繊維の前記中央部分は、引張強さＲｍが少なくとも１４００ＭＰａであり、かつ最大荷重時伸びＡｇ＋ｅが少なくとも４％である、請求項２に記載の鋼繊維。
【請求項７】
前記端部が、前記コンクリートまたはモルタルに前記鋼繊維を定着させるための定着端部である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項８】
前記定着端部が、厚くなった定着端部、増大した定着端部、冷間圧造された定着端部、扁平な定着端部、曲がった定着端部、波状の定着端部またはそれらの組合せである、請求項７に記載の鋼繊維。
【請求項９】
前記鋼繊維が、応力除去処理された状態である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項１０】
前記鋼繊維の前記中央部分の直径が、０．１ｍｍ〜１．２０ｍｍの範囲である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項１１】
前記鋼繊維の前記中央部分の長さ対直径比Ｌ／Ｄが、４０〜１００の範囲である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の鋼繊維。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の鋼繊維を含むコンクリート構造。
【請求項１３】
前記コンクリート構造が、４０ｋｇ／ｍ３未満の前記鋼繊維の添加量で、４ＭＰａを上回るＵＬＳでの平均亀裂後残留強度を有する、請求項１２に記載のコンクリート構造。
【請求項１４】
従来のコンクリート、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリートまたはポストテンションコンクリートの構造における、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の鋼繊維の使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【公表番号】特表２０１２−５２９４１６（Ｐ２０１２−５２９４１６Ａ）
【公表日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１４４９２（Ｐ２０１２−５１４４９２）
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５８２９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４２８０７
【国際公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５９２０１４３７７）ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ Ｖ ＢＥＫＡＥＲＴ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１４日（２０１０．６．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５８２９２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４２８０７
【国際公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５９２０１４３７７）ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ Ｖ ＢＥＫＡＥＲＴ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ
【Ｆターム（参考）】
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