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繊維補強コンクリートとは?1分でわかる意味、SFRC、鋼繊維、靭性向上の仕組み

この記事の要点

繊維補強コンクリート(Fiber Reinforced Concrete)とは、短い繊維をコンクリートに混入して靭性やひび割れ抵抗性を高めた材料です。

鋼繊維を混入したものをSFRC(Steel Fiber Reinforced Concrete)と呼びます。

普通コンクリートは引張に弱く、ひび割れが生じると急激に破壊が進みやすいですが、繊維補強コンクリートは繊維がひび割れをまたぐことで破壊を抑制します。

試験対策では「靭性向上・ひび割れ抑制」が主な特徴として問われます。

この記事では、繊維補強コンクリートとは何かを整理します。

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繊維補強コンクリート(Fiber Reinforced Concrete)とは、短い繊維をコンクリートに混入して靭性とひび割れ抵抗性を高めた材料です。

繊維の種類によって鋼繊維補強コンクリート(SFRC)・ポリプロピレン繊維補強コンクリート(PFRC)などに分けられます。今回は、繊維補強コンクリートの意味、靭性向上の仕組み、普通コンクリートとの違いについて説明します。


コンクリート全般については、下記が参考になります。

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鉄筋コンクリート造の基礎

繊維補強コンクリートの種類

混入する繊維の種類によって、以下のように分類されます。


種類略称繊維の特徴
鋼繊維補強コンクリートSFRC短い鋼製の繊維。靭性・せん断耐力の向上に効果が高い
ポリプロピレン繊維補強コンクリートPFRCプラスチック系繊維。軽量でさびない。乾燥収縮ひび割れ抑制に有効
ガラス繊維補強コンクリートGRC外装パネルなどに使われる。アルカリ対策が必要

建築士試験でよく出るのはSFRCです。鋼繊維を混入してひび割れ後の荷重保持能力(靭性)を高める点が特徴です。

靭性向上の仕組み

普通コンクリートはひび割れが生じると、ひび割れ面での引張抵抗がほぼゼロになり急激に破壊が進みます。これに対して繊維補強コンクリートでは、混入した繊維がひび割れをまたいで引張力を受け持つことで、ひび割れ後も荷重を保持する能力(靭性)が高まります。


ここは少し紛らわしいですが、整理すると簡単です。繊維の役割はひび割れを「防ぐ」のではなく、ひび割れが生じた後の「破壊の進行を遅らせる」ことです。

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繊維補強コンクリートの主な用途

繊維補強コンクリートは、以下のような用途に使われます。



建築士試験では「SFRCは靭性を高める」「繊維補強コンクリートはひび割れ後の破壊進行を抑制する」という点が問われやすいです。

混同しやすい用語

繊維補強コンクリート と 鉄筋コンクリート
繊維補強コンクリートは、短い繊維をコンクリートに分散混入して靭性を高めた材料です。

繊維は長い棒状の連続した補強材ではなく、マトリックス中にランダムに分散します。


鉄筋コンクリートは、鉄筋(連続した棒)をコンクリートに配置して引張力・せん断力を負担させる構造形式です。


SFRCは鉄筋の代わりにはなりません。

用途・目的が異なります。

SFRC と GRC
SFRC(鋼繊維補強コンクリート)は鋼繊維を使い、主に靭性・せん断耐力向上が目的です。


GRC(ガラス繊維補強コンクリート)はガラス繊維を使い、外装パネルなどの薄肉軽量製品に使われます。

アルカリ環境でガラス繊維が劣化するため、耐アルカリ性ガラス繊維を使用します。


「SFRC=靭性・構造用途、GRC=外装・意匠用途」として整理しましょう。

まとめ

今回は繊維補強コンクリート(SFRC)について説明しました。繊維補強コンクリートは短い繊維をコンクリートに分散混入して靭性とひび割れ抵抗性を高めた材料です。


繊維の役割はひび割れを完全に防ぐのではなく、ひび割れ後の破壊進行を抑制することです。SFRC(鋼繊維)・GRC(ガラス繊維)の違いと用途もあわせて押さえておきましょう。

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理解度チェック

Q.

繊維補強コンクリート(FRC)とは何で、鋼繊維を混入したものは何と呼びますか?

答えを見る

短い繊維をコンクリートに混入して靭性とひび割れ抵抗性を高めた材料です。鋼繊維を混入したものをSFRC(鋼繊維補強コンクリート)と呼びます。

Q.

繊維による靭性向上の仕組みと、繊維の役割の正しい理解を答えてください。

答えを見る

混入した繊維がひび割れをまたいで引張力を受け持つことで、ひび割れ後も荷重を保持する能力(靭性)が高まります。繊維の役割はひび割れを「防ぐ」のではなく、ひび割れ後の「破壊の進行を遅らせる」ことです。

Q.

SFRCとGRCの、繊維と主な用途の違いを答えてください。

答えを見る

SFRCは鋼繊維を使い、靭性・せん断耐力の向上が目的(構造用途)です。GRCはガラス繊維を使い、外装パネルなど薄肉軽量製品に使います(意匠用途。アルカリ環境で劣化するため耐アルカリ性ガラス繊維を使用)。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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