コンクリートが世界で最も人気があり、一般的な建築材料であると言うのであれば、何の議論もありません。 コンクリートは水に次いで世界で最も多く使用されている材料です。
繊維強化コンクリートは、コンクリートの強度特性やその他の特性を向上させるために開発された多くの技術革新の 1 つです。
この記事では、繊維強化コンクリートについて、このコンクリートとは何か、そのさまざまな種類と利点を調べ、このコンクリート配合があなたに適しているかどうかを調べます。
とはファイバ強化コンクリート？
繊維強化コンクリート（FRC）は、繊維材料で補強された生コンクリートです。 例えば、長い鋼繊維。 この補強方法により、通常のコンクリートの特性が向上します。
繊維強化コンクリートの製造には、さまざまな繊維材料が使用されます。 この種の鉄筋コンクリートは非常に普及しているため、用途の要件に基づいてさまざまなバージョンの繊維強化コンクリートが製造されています。
繊維強化コンクリートとは何でできているのですか?
繊維鉄筋コンクリートの主な成分は次のとおりです。
水硬性セメント
繊維鉄筋コンクリートの主成分は水硬性セメントであり、水と反応すると粘着性になります。 一般に、ポルトランドセメントは繊維強化コンクリートの水硬性セメントとして使用されます。
繊維
長い繊維を追加すると、使用する繊維材料の種類に応じて生コンクリートの特性が変化します。 繊維強化コンクリートの製造に一般的に使用される繊維には 4 つのカテゴリーがあります。 これらのコンクリート繊維は次のとおりです。
スチールファイバー
ガラス繊維
合成繊維
天然繊維
集合体
骨材は、必要なセメントの量を減らしながら、コンクリートの結合強度を提供します。 一般的な骨材には、砂、砕石、砂利などがあります。
FRC の略歴
FRCは古くから存在していますが、コンクリートの繊維が改良されてきました。 昔、建物が石を使って建てられていたとき、モルタルはそれらを結合する接着剤として機能しました。 モルタルは馬の毛で補強しました。
同様に、日干しレンガ建築の場合、わらが主な補強材でした。 コンクリートが最も一般的な建築材料の 1 つになったとき、アスベスト繊維が補強材として使用されました。
しかし、数十年が経つにつれて、人々はアスベストの健康リスクとそれがどのように癌を引き起こすかについてより認識するようになりました。 1960 年代には、アスベストの代わりに、鋼鉄やガラスなどの他の繊維が人気を博しました。
繊維がコンクリートに及ぼす影響は何ですか?
コンクリートに繊維を添加すると、いくつかの効果が得られます。 これらの大きさは、使用される特定のファイバーによって異なります。 耐荷重能力の向上は、体積分率と呼ばれる全体積に対する強化繊維の数や、繊維長を当該繊維の直径で割ることによって得られるアスペクト比など、さまざまな要因に依存します。
繊維は一般に、曲げ強度を向上させてコンクリートの亀裂を軽減するという主な目的を果たします。 コンクリートのひび割れは、コンクリートの収縮によって発生します。 コンクリートの収縮は、乾燥収縮やプラスチックの収縮など、さまざまな理由で発生する可能性があります。
また、繊維はコンクリートの浸透性を低下させ、コンクリート構造物から水が漏れる可能性を排除します。
繊維強化コンクリートにはどのような種類がありますか?
一般的な用途にはさまざまなタイプの繊維強化コンクリート複合材があります。 これらには次のようなものがあります。
鋼繊維鉄筋コンクリート
鋼繊維強化コンクリートは、FRC の最も普及しているタイプの 1 つです。 たとえ少量であっても、強化鋼繊維をコンクリートに添加すると、コンクリートの特性が大幅に向上します。
鋼繊維強化コンクリートは、橋、床、トンネル、鉱山、プレキャストなど、耐久性の高いコンクリートが必要な用途に使用されます。
コンクリートの補強に使用される鋼繊維には、冷間引抜線 (タイプ 1)、カットシート鋼繊維 (タイプ 2)、溶融抽出 (タイプ 3)、ミルカット (タイプ 4)、および改良冷間鋼繊維など、さまざまな種類があります。引抜線（タイプ5）。
ポリプロピレン繊維強化コンクリート（PFRC）
PFRCは、熱可塑性プラスチックの一種であるポリプロピレン繊維と呼ばれる合成繊維を使用しています。 ポリプロピレンをコンクリートに添加するとさまざまな利点がありますが、これについては次のセクションで説明します。
ポリプロピレンは、硬化特性、曲げ強度、耐熱性が向上しており、ポリエチレンと多くの特徴を共有しています。
さらに、この繊維は酸や有機溶剤などの化学薬品に対して高い耐性を持ち、コンクリートと同様の特性を与えます。
ガラス繊維強化コンクリート（GFRC）
ガラス繊維強化コンクリート混合物には、多数の小さなガラス粒子が含まれています。 これらはどのようにしてコンクリートを強くするのでしょうか？
大きなガラス板は繊細ですが、ガラス繊維は非常に高い構造強度を持っています。 この強度に加えて、繊維は低コストの添加剤であるため、最終的なコンクリート混合物が鋼繊維強化コンクリートなどの代替品よりも安価になります。
同じ繊維をプラスチックに添加すると、優れた引張強度特性を備えたグラスファイバー複合材料が得られます。
ポリエステル繊維鉄筋コンクリート
繊維鉄筋コンクリート用のポリエステル繊維には、マイクロファイバーとマクロファイバーがあります。 ポリエステル繊維は、このタイプの繊維強化コンクリートの耐ひび割れ性の向上に貢献します。
ポリエステル繊維補強コンクリートは、より優れた靭性とより高い構造的完全性を備えています。 耐久性が向上したこのタイプのコンクリートは、工業用床材、倉庫床材、プレキャスト構造物、オーバーレイ、および同様の商業用途に最適です。
炭素繊維鉄筋コンクリート
炭素繊維鋼について聞いたことがありますか? 概念は炭素繊維強化コンクリートでも同様です。
コンクリートに炭素繊維を添加することは、セメントやガラスを添加するよりも複雑なプロセスですが、得られるコンクリートは高い剛性と強度を備えます。 ただし、剛性が高くなると、コンクリートはより脆くなります（炭素鋼と同様）。
マクロ合成繊維強化コンクリート
マクロ合成繊維をコンクリートに使用することは、鉄筋の代替として生まれました。 結局のところ、鉄筋補強はコンクリートに追加する費用が高くつく可能性があります。
使用が増えるにつれて、マクロ合成繊維は単なる代替品以上のものになりました。 これらのファイバーは、特に地面に支持された構造物において、それ自体に多くの用途があります。
海洋環境などの高湿度の地域ではスチール補強材が腐食する可能性があり、ガラス繊維は剥離の危険性があります。 マクロ合成繊維はこれらの要因に対して高い耐性を示すため、これらの環境ではコンクリートに貴重な添加物となります。
天然繊維鉄筋コンクリート
天然繊維は植物、動物、天然鉱物から得られます。 FRCの歴史の項でも述べたように、古くから建築プロセスには天然繊維が使用されてきました。
コンクリートが使用される場所に関係なく、天然繊維が豊富に存在します。 これらの繊維は、FRC の製造コストの削減にも役立ちます。
天然繊維には、綿、わら、木、穀物などがあります。
繊維強化コンクリートを使用するメリットは何ですか
コンクリートにさまざまな繊維を添加すると、さまざまな利点が得られます。 繊維強化コンクリートは、添加される繊維に基づいて分類されます。 FRC の具体的な利点は、使用する FRC の種類によって異なります。
一般に、いくつかの一般的なタイプの繊維強化コンクリートに関連する利点は次のとおりです。
ガラス繊維強化
ガラス繊維補強により、コストを大幅に増加させることなくコンクリートの構造強度が向上します。 ガラスは最も安価な繊維素材の 1 つです。
このタイプの補強材は、コンクリート構造物の美的魅力を高めるために使用されます。 乾燥後のコンクリート構造物には、短い個別の繊維が見られます。
この補強方法は、従来の棒鋼による補強では棒の方向のみに引張強度が限定されるのに対し、全領域に引張強度を付加します。
スチールファイバー補強材
鋼は繊維強化コンクリートにおいて最高の構造強度を提供します。
鋼繊維を添加すると、コンクリートに必要な鉄筋補強材の量が減ります。
繊維は衝撃や摩耗に対する優れた耐衝撃性を生み出します。
建物の耐解凍性およびその他の温度特性が改善されました。
ひび割れの幅を小さくすることでひび割れのリスクを軽減します。
ポリプロピレン繊維とナイロンコンクリート補強材
凝集特性を高めることにより、コンクリートを長距離にわたってポンプ輸送する能力を提供します。
温度特性（耐解凍性など）が向上します。
コンクリートの延性を高め、脆性を軽減します。
火災が発生した場合、ポリプロピレン繊維とナイロン繊維を使用したコンクリート構造物は爆発による剥離に対して耐性があります。
高い耐衝撃性と耐摩耗性を実現します。
繊維強化コンクリートの用途は何ですか?
使用される FRC の種類は、特定の建設プロジェクトによって異なります。 一般に、土木プロジェクトのほとんどは FRC を使用します。 例えば：：
壁
床材
ダム
滑走路
道路
コンクリート管
橋
倉庫の床
マンホール
トンネル
舗装
繊維強化コンクリートを調達するにはどうすればよいですか?
ご存知のとおり、繊維鉄筋コンクリートは単なる製品ではありません。 特定の強化された特性をもたらす、さまざまな補強技術を備えたさまざまなコンクリートがあります。
コンクリートマニホールドの構造的完全性を強化する高強度鋼繊維があります。 また、ガラスや合成繊維素材は適度な強度を備えていますが、コストは安価です。
ダニエル・アーキン著
投稿時間: 2023 年 4 月 7 日