(57)【要約】 構造体要素は長さ方向全体を通して一定断面積を備えたプレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材と、同プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材を囲む重合体コンクリート部材とを有し、繊維強化プラスチック強化部材と重合体コンクリートとの間の力伝達が重合体接着による。
2007514077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの、予め張力が付与されたプレテンションファイバーにて強化されたプラスチック強化部材と、同プラスチック強化部材が、長さ方向全体に一定断面積を有することと、  
前記プラスチック強化部材を囲む重合体コンクリート部材とを備え、
プラスチック強化部材と重合体コンクリートとの間の力伝達が重合体接着を介して行なわれる構成要素。
【請求項２】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材の横断面積に対するプ強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率より少なくとも３分の１大きい構成要素。
【請求項３】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材の横断面積に対する強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率の少なくとも半分だけ大きい構成要素。
【請求項４】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材の横断面積に対するプラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率の少なくとも２倍である構成要素。
【請求項５】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材の横断面積に対するプラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率の少なくとも４倍である構成要素。
【請求項６】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材が固体である構成要素。
【請求項７】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材が中空である構成要素。
【請求項８】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材の肉厚が１乃至５ミリメートルである構成要素。
【請求項９】
請求項１の構成要素であって、少なくとも１つの、予め張力が付与されたプレテンションファイバーにて強化された非プラスチック強化部材を含む構成要素。
【請求項１０】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材と重合体コンクリートとの間の力伝達が強化部材の最大抗張力の２０乃至５０％である構成要素。
【請求項１１】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材が引抜繊維強化プラスチックである構成要素。
【請求項１２】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材が少なくとも１つの平坦部を有する構成要素。
【請求項１３】
請求項１の構成要素であって、プラスチック強化部材が、標準コンクリート、重合体コンクリート、あるいは充填樹脂系および金属もしくは繊維複合鉄筋で充填される構成要素。
【請求項１４】
請求項１３の構成要素であって、中空の引抜プラスチック強化部材が、繊維強化プラスチック強化部材のテンショニング後に充填される構成要素。
【請求項１５】
請求項１の構成要素であって、重合体コンクリートが多量の重合体樹脂と、樹脂の比重よりも小さな比重の多量の軽量骨材と、樹脂の比重よりも大きな比重の多量の重量骨材とを含む構成要素。
【請求項１６】
請求項１６の構成要素であって、重合体コンクリートで用いられる重合体樹脂が、ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノールもしくはポリウレタン樹脂、あるいはこれら樹脂を組み合わせたものである構成要素。
【請求項１７】
請求項１５の構成要素であって、樹脂含有率が重合体コンクリートの体積比で２５乃至３０％である構成要素。
【請求項１８】
請求項１５の構成要素であって、軽量骨材が０．５乃至０．９の比重を備えた構成要素。
【請求項１９】
請求項１５の構成要素であって、軽量骨材含有率が重合体コンクリートの体積比で２０乃至２５％である構成要素。
【請求項２０】
請求項１５の構成要素であって、軽量骨材が中心球である構成要素。
【請求項２１】
請求項１５の構成要素であって、重量骨材含有率が重合体コンクリートの体積比で４０乃至６０％である構成要素。
【請求項２２】
請求項１５の構成要素であって、重量骨材が２乃至３．５の比重を備えた構成要素。
【請求項２３】
請求項１５の構成要素であって、重量骨材が玄武岩である構成要素。
【請求項２４】
請求項１５の構成要素であって、樹脂が、軽量骨材を浮遊させておくためのチキソトロピーを含有する構成要素。
【請求項２５】
重合体コンクリートで構成される構成要素を作製する方法であって、
作製される構成要素の外形の一部の型を作製する工程と、
型内に繊維強化プラスチック部材を設け、繊維強化プラスチック部材の内の少なくとも１つのテンショニングを行う工程と、
前記繊維強化プラスチック部材上に重合体コンクリートを配置する工程と、
前記構成要素を形成するよう前記キャスタブル材を硬化可能にする工程と；
前記構成要素を形成するようキャスタブル材が硬化した後に前記プレテンション方式部材を解放する工程と
を含む方法。
【請求項２６】
請求項２５の方法であって、繊維強化プラスチック部材が型内に導入される前に繊維強化プラスチック部材が研磨される方法。
【請求項２７】
請求項２５の方法であって、繊維強化プラスチック部材が型内に導入される前に繊維強化プラスチック部材が砂および／または砂利インターフェイスでコーティングされる方法。
【請求項２８】
請求項２５の方法であって、繊維強化プラスチック部材が型内に配置され、その後にテンショニングされ、重合体コンクリートが繊維強化プラスチック部材上に流し込まれる方法。
【請求項２９】
請求項２５の方法であって、構成要素を完成させる上で十分な重合体コンクリートが型内に送られた後に繊維強化プラスチック部材が型内に配置され、重合体コンクリートが硬化
する前に繊維強化プラスチック部材のうちの少なくとも１つがテンショニングされる方法。
【請求項３０】
請求項２５の方法であって、繊維強化プラスチック部材が中空の場合、中空繊維強化プラスチック部材が、コンクリート、重合体コンクリート、あるいは充填樹脂系および／または金属もしくは強化プラスチック棒材で充填される方法。
【請求項３１】
請求項３０の方法であって、テンショニングが除去され、重合体コンクリートが硬化した後に中空繊維強化プラスチック部材が充填される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構成要素に関する。より詳細には、本発明は、重合体コンクリートで構成される構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木工学や建設産業の発展により、新たな、改善された性能属性を備えた建築材料に対する継続的な要望がもたらされてきた。重合体コンクリートは、このような新たな要求に見合う可能性をもたらす。
【０００３】
重合体コンクリートは、標準的なセメントコンクリートで用いられるセメントバインダの代わりに樹脂バインダで接着される骨材で構成される。重合体コンクリートは、一般に、良好な耐久性や化学的耐性を有するため、導管、トンネルサポート、船橋甲板、電解質容器といったさまざまな用途で使われている。重合体コンクリートのさらなる利点として、透過性が非常に低く硬化時間が非常に短いということがある。重合体コンクリートの圧縮、引張力は、一般に、標準コンクリートよりも際立って大きい。
【０００４】
その結果、重合体コンクリート構造物は、標準コンクリートでできた等価構造物よりも一般に小さく、際立って軽い。しかしながら、標準コンクリートと比較して重合体コンクリートの弾性率が比較的低いため、重合体コンクリート構造体は、等価な標準コンクリート構造体より際立って大きくたわむ傾向がある。
【０００５】
標準コンクリートと同様、重合体コンクリート構造体は、一般に、引張負荷に耐えるための強化が必要である。引張力に耐えるための強化が効果的であっても、多くの状況で、重合体コンクリート部材の引張域で発生するクラックを阻止することはできない。従来型鋼鉄筋を重合体コンクリート構造体で用いることも可能であるが、重合体コンクリートは腐食的環境で使われることが多いため、これらのクラックが鋼強化材の腐食につながりうる。
【０００６】
鋼強化材の腐食問題に対処するため、複合強化材も同様に重合体コンクリートで用いられてきた。使用される複合強化材は、鋼鉄筋と同様の形状、すなわち筋入りもしくは円状棒である。しかしながら、一般に、クラックにより、クラック位置における大きな応力集中をもたらすが、複合強化材がもろい特性を有することから、これにより複合強化材が早期に損傷する可能性が生じる。後者については、特に、動的負荷環境で懸念されるものである。
【０００７】
さらに、クラックは、重合体コンクリート部材の外観に悪影響を与え、一般大衆に対して安全上の不安をもたらすことがある。
従来式コンクリート構造体において、コンクリート構造材内でのクラック発生防止を助けるため、強化材のプレストレスが用いられてきた。２つの異なる方法は、この目的、すなわちポストテンショニングとプレテンショニングのために広く用いられている。
【０００８】
ポストテンショニングにおいて、コンクリート硬化後、強化材がテンショニングされる。強化材はプレストレス時には周囲コンクリートに結合されないが、この部材を通過する特別な管路内に設置される。１つの端部において、強化材は局所アンカーを用いて硬化コンクリートに固着され、他の端部において、必要なレベルのプレストレスが得られるまでコンクリートに対して引き上げられ、その後ロックオフされる。完成時、管路は圧力グラウトされる場合も、されない場合もある。
【０００９】
コンクリートが流し込まれる前にプレストレス強化材がテンショニングされる場合、部材がプレテンションされる。強化材は２つの合端部間でテンショニングされ、その後コンクリートが流し込まれる。コンクリートが十分な強度になると、プレストレス力は合端部から解放される。強化材が弾性収縮しようとすると、コンクリートは強制的に圧縮される。コンクリート内における強化材の滑りは、強化材上の筋、あるいは一般に個別ワイヤでできたプレストレスケーブル内での螺旋撚れで防がれる。
【００１０】
これらのワイヤは、結合特性を高めるため、波型にする、もしくは圧痕が付けられる。
上述のテンショニングの方法は両方ともうまく作用する。しかしながら、コンクリートクラックがプレストレスにより防止されるとしても、コンクリートは多孔性であり、水や化学物質が鋼プレストレス強化材に到達し、特に塩水環境下では腐食を発生させうる。
【００１１】
鋼プレストレス強化材で発生しうる腐食を軽減するため、同様に、複合強化材がコンクリート構造体のプレストレスに対して用いられている。ポストテンショニングとプレテンショニングの両方法は複合強化材で使われている。しかしながら、繊維方向と垂直方向での繊維複合強化材の強度が限定的であることから、ポストテンショニング法を用いる場合、アンカーにおける縦方向割裂や横方向圧壊が起こることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
世界的に、繊維複合物ポストテンション強化材に対する特別アンカー開発のため、研究が継続されている。プレテンショニングプロセスにおいて、滑り防止のための適切な筋を用いて複合強化材を提供する際の困難さから、繊維複合強化材と標準コンクリートとの間で適切な固着／結合を得ることは困難である。
【００１３】
標準コンクリートのプレテンショニングのために繊維複合物を用いる例の一部が、特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１においては、プレストレス法でさまざまなアンカーを用いており、プレストレスを行うため、コンクリートを保持するようにリングが用いられる。特許文献２においては、不均一形状の複合繊維鉄筋を生成するため、発泡性樹脂が用いられている。不均一形状があることから、プレストレスを行うため、複合鉄筋を用いてコンクリートを保持する。しかしながら、現在まで、プレテンショニングプロセスに対して、繊維複合強化材の利用は限定的であった。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４/０１３００６３号明細書
【特許文献２】特開平５−２３９８８５号公報
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、上述の不利な点を克服、または軽減する、もしくは有用な、または商業上の選択肢を消費者に提供することである。
本発明の好ましい目的は、際立って改善されたクラック耐性のある重合体コンクリートでできた構成要素を作製することである。
【００１５】
本発明のさらなる好ましい目的は、改善されたたわみ挙動を備えた重合体コンクリート構造体を作製することである。
本発明のさらなる好ましい目的は、過負荷後の回復性が改善された重合体コンクリート構造体を作製することである。
【００１６】
本発明のさらなる好ましい目的は、せん断およびねじりにおける強度が改善された重合体コンクリート構造体を作製することである。
本発明のさらなる好ましい目的は、改善された耐疲労性を備えた重合体コンクリート構
造体を作製することである。
【００１７】
本発明のさらに好ましい目的は、重合体コンクリートでできた構成要素を費用効果高く作製可能にすることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
唯一の、あるいは最も広範な形態では必ずしもないが、１つの形態において、本発明は構成要素に関するものであり、この構成要素が、
少なくとも１つのプラスチック強化部材であって、このプラスチック強化部材が長さ方向全体を通して一定断面積を備えたものと、
前記プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材を囲む重合体コンクリート部材と
を備えるものであって、
繊維強化プラスチック強化部材とキャスタブル材との間の力伝達が重合体接着によるものである。
【００１９】
好ましくは、プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の横断面積に対するプレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率より顕著に大きいものである。これは、強化材と重合体コンクリートとの間の接触エリアにおけるせん断応力を小さくするためである。
【００２０】
好ましくは、プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の横断面積に対するプレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率より少なくとも３分の１大きいものである。
【００２１】
さらに好ましくは、プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の横断面積に対するプレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率より少なくとも半分大きいものである。
【００２２】
さらにまた好ましくは、プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の横断面積に対するプレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率の少なくとも２倍であるものである。
【００２３】
さらにまた好ましくは、プレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の横断面積に対するプレテンション方式繊維強化プラスチック強化部材の周囲長さ比率が、同一横断面積の円形棒の横断面積に対する周囲長さの比率の少なくとも４倍であるものである。
【００２４】
好ましくは、適切な周／面積比率が、薄い肉厚断面の繊維強化プラスチック強化部材を用いることで得られる。繊維強化プラスチック強化部材は固体、もしくは中空である。
好ましくは、プレテンション繊維強化プラスチック強化部材の肉厚が１乃至５ミリメートルである。
【００２５】
構成要素は、少なくとも１つのプレテンション繊維強化プラスチック強化部材を含む。
繊維複合強化材のプレテンションレベルは、強化材の最大抗張力の０乃至ほぼ８０乃至１００％まで変動可能である。
【００２６】
好ましくは、強化材のプレテンションレベルは、強化部材の最大抗張力の２０乃至５０％である。
繊維強化プラスチック強化部材は、構成要素の望ましい特性に応じて、適切なガラス、
炭素あるいはアラミド繊維および／またはプラスチック材料から作製される。
【００２７】
好ましくは、キャスタブル材料と接触する繊維強化プラスチック強化部材の表面エリアは、キャスタブル材料と繊維強化プラスチック強化部材との間の接着度を高めるため、研磨される。代替法として、繊維強化プラスチック強化部材は、接着度を高めるため、砂および／または砂利インターフェイスでコーティングされる。
【００２８】
プレテンション繊維強化プラスチック強化部材は引抜繊維強化プラスチックである。好ましくは、繊維強化プラスチック強化部材は、紙やすりがけ、もしくは研磨プロセスを簡単にするため、平坦面を備えた。強化部材は最大重量を下げるため、中空である。
【００２９】
１つの実施例において、引抜プレテンション繊維強化プラスチック強化部材は、負荷容量および剛性を向上させるため、標準コンクリート、重合体コンクリート、あるいは充填樹脂系および金属もしくは繊維複合鉄筋で充填される。
【００３０】
他の実施例において、中空引抜プレテンション繊維強化プラスチック強化部材は、管状強化要素の望ましい特性に応じて他材料で充填される。
中空引抜プレテンション繊維強化プラスチック強化部材は、部材のプレテンションの前あるいは後に充填される。好ましくは、繊維強化プラスチック強化部材のプレテンション後に部材が充填される。
【００３１】
繊維強化プラスチック部材は、構成要素を通して縦方向および横方向に延伸する。１つ以上の縦方向および／または横方向繊維強化プラスチック部材がプレテンションされる。
横方向繊維強化プラスチック部材は縦方向繊維強化プラスチック部材を通過してもよい。
【００３２】
横方向および縦方向繊維強化プラスチック強化部材の交差が可能になるよう、両部材のいずれか、あるいは両方にスロットが設けられる。縦方向繊維強化プラスチック部材および横方向繊維強化プラスチック部材は、交差後にお互いロックされる。
【００３３】
縦方向繊維強化プラスチック強化部材と横方向繊維強化プラスチック強化部材とをロックするため、他の部材のスロットと嵌合するよう、縦方向繊維強化プラスチック強化部材および／または横方向繊維強化プラスチック強化部材に切欠が設けられる。
【００３４】
重合体コンクリートの配合物は、多量の重合体樹脂と、樹脂の比重よりも小さな比重の多量の軽量骨材と、樹脂の比重よりも大きな比重の多量の重量骨材とを含む。
樹脂は、重合体コンクリートの望ましい構成および腐食耐性に応じて、適切なポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノールもしくはポリウレタン樹脂、樹脂を組み合わせたものである。
【００３５】
好ましくは、樹脂含有量は容積比で２５乃至３０％である。
樹脂の比重よりも小さい比重の軽量骨材は、重合体コンクリートの望ましい構成および腐食耐性に応じて、あるタイプの軽量骨材、あるいは軽量骨材を組み合わせたものである。通常の場合、軽量骨材は０．５乃至０.９の比重を備えた。通常の場合、軽量骨材は重
合体コンクリートの体積比で２０乃至２５％になる。好ましくは、軽量骨材は中心球である。中心球は、通常の場合、約０.７の比重を備えた。その他の場合、同様の比重や体積
の中空ガラス小球体が用いられる。
【００３６】
樹脂の比重よりも大きい比重の重量骨材は、重合体コンクリートの望ましい構成および腐食耐性に応じて、あるタイプの重量骨材、あるいは重量骨材を組み合わせたものである
。通常の場合、重量骨材は重合体コンクリートの体積比で４０乃至６０％になる。重量骨材は２乃至３.５の比重を備えた。
【００３７】
好ましくは、重量骨材は玄武岩である。通常の場合、玄武岩は破砕される。破砕された玄武岩は、１乃至７ミリメートルの粒径を備えた。好ましくは、玄武岩は重合体コンクリートの体積比で４０乃至５０％になる。玄武岩は、通常の場合、約２．８の比重を備えた。その他の場合、玄武岩と同様の比重を備えた天然、あるいは人工の砂が用いられる。好ましくは、砂は重合体コンクリートの体積比で５０乃至６０％になる。
【００３８】
その他の場合、重量骨材は、着色された石、砂利、石灰岩、貝殻、ガラス、あるいは同様の材料の内の１つ以上で構成される。
好ましくは、樹脂は、軽量骨材を浮遊させておくためのチキソトロピーを含有する。
【００３９】
本発明の重合体コンクリートは、さらに、重合体コンクリート混合物の構造特性を向上させるため、繊維性強化材料を含む。強化材料は、ガラス、アラミド、炭素、材木および／また熱可塑性繊維である。
【００４０】
他の形態において、本発明は、重合体コンクリートで構成される構成要素を作製する方法に関するものであり、前記方法が、
作製される構成要素の外形の一部の型を作製する工程と、
型内に繊維強化プラスチック部材を設け、繊維強化プラスチック部材の内の少なくとも１つのテンショニングを行う工程と、
前記繊維強化プラスチック部材上に重合体コンクリートを配置する工程と、
前記構成要素を形成するよう前記キャスタブル材を硬化可能にする工程と、
前記構成要素を形成するようキャスタブル材が硬化した後に前記プレテンション方式部材を解放する工程とを含む。
【００４１】
繊維強化プラスチック部材が型内に導入される前に繊維強化プラスチック部材が研磨される。代替法として、繊維強化プラスチック部材は、接着度を高めるため、砂および／または砂利インターフェイスでコーティングされる。
【００４２】
１つの実施例において、繊維強化プラスチック部材が型内に配置され、テンショニングされ、重合体コンクリートが繊維強化プラスチック部材上に流し込まれる。
他の実施例において、構成要素を完成させる上で十分なキャスタブル材が型内に送られた後に繊維強化プラスチック部材が型内に配置される。重合体コンクリートが硬化する前に繊維強化プラスチック部材のうちの少なくとも１つがテンショニングされる。
【００４３】
さらに他の実施例において、重合体コンクリートの一部が型内に導入され、繊維強化プラスチック部材の一部が型内に導入されてプレテンショニングされる。その後、さらに多くの重合体コンクリートが型内に導入され、さらに多くの繊維強化プラスチック部材が型内に導入されてプレテンショニングされる。このプロセスは構成要素が完成するまで継続される。
【００４４】
繊維強化プラスチック部材が中空である場合、中空繊維強化プラスチック部材は、コンクリート、重合体コンクリート、あるいは充填樹脂系および／または金属もしくは強化プラスチック棒材で充填される。中空繊維強化プラスチック部材のテンショニング後、中空繊維強化プラスチック部材は充填される。通常、テンショニングが除去され、重合体コンクリートが硬化した後に中空繊維強化プラスチック部材が充填される。
【００４５】
図１Ａ乃至１Ｄおよび図２Ａ乃至２Ｃは、繊維強化プラスチック強化部材２０の横断面
図を示す。図示のとおり、さまざまな形態の繊維強化プラスチック強化部材が用いられる。
【００４６】
図１Ａ乃至１Ｄは、プレストレス構成要素を作製するための利用に適した繊維強化プラスチック強化部材を示す。示された繊維強化プラスチック強化部材のおのおのを用いることができる理由は、構成要素内におかれた場合に部材内を通した応力が小さいためである。他方、プレテンショニング時に図２Ａ乃至２Ｃで示される繊維強化プラスチック強化部材で発生するせん断応力がかなり大きいため、小さな負荷で損傷が起こる可能性が高く、対応する構成要素の損傷を引き起こす。さらに、図２Ａ乃至２Ｃで示される繊維強化部材は、ボルト、ねじ、および／またはくぎが貫通すると大きな損傷を受ける可能性が非常に高い。
【００４７】
図１Ａ乃至１Ｄの繊維強化プラスチック強化部材は、繊維強化プラスチック強化部材のおのおのの周囲長さ２１が断面積２２と比べて比較的大きい場合には効果的に作動する。図２Ａ乃至２Ｂで示される繊維強化プラスチック強化部材は、断面積２２と比べると周囲長さ２１が比較的小さい。図１Ａ乃至１Ｄで示される繊維強化プラスチック強化部材の周囲長さが大きいことから、重合体コンクリートが繊維強化プラスチック強化部材２０に接着可能な接着面積、あるいは接触面積が大きくなる。繊維強化プラスチック強化部材の接触面を摩滅することで、この接着を強化できる。
【００４８】
周囲/エリア比率を、図１Ａ，１Ｂ，２Ｂで示される繊維強化プラスチック強化部材の
おのおのに対して計算した。繊維強化プラスチック強化部材のおのおのは同一断面積であるため、同一の理論引張強度を備えた。
【００４９】
【表１】
2007514077.tif 000003
肉厚断面積が小さいものについては、固体円状断面よりも周囲/面積比率がかなり大き
い。
【００５０】
図３はプレストレスコンクリートビーム３００形状の構成要素を示す。コンクリートビームは、ビーム長さに沿って延伸する四角管状繊維強化プラスチック強化部材２０を囲む重合体コンクリート３０から形成される。追加の重合体コンクリート４０は繊維強化プラスチック強化部材２０内に配置され、鋼鉄筋５０は重合体コンクリート４０内に埋め込まれ、繊維強化プラスチック強化部材２０の長さ方向に延伸する。
【００５１】
図４Ａ乃至４Ｆは、図３のプレストレスビーム３００を構成するために用いられるプロセスを示す。プレストレスビーム３００を作製するため、型６０が作製される。この繊維強化プラスチック強化部材２０が次にテンショニングされる。繊維強化プラスチック強化部材２０のテンショニングは任意の数の方法で実施できるが、一般に、繊維強化プラスチック強化部材２０のいずれかの端部上にクランプを設け、矢印で示されているとおり、繊維強化プラスチック強化部材２０に対して反対向きの力をかける工程が含まれる。
【００５２】
繊維強化プラスチック強化部材２０がテンショニングされると、図４Ａで示されているとおり、型内に設けられる。重合体コンクリート３０は次に、図４Ｃで示されるように全繊維強化プラスチック強化部材が覆われるまで、図４Ｂで示されるよう型内に流し込まれる。
【００５３】
この時点で、重合体コンクリート３０が固化可能にされる。重合体コンクリート３０が固化すると、繊維強化プラスチック強化部材２０のテンショニングは、プレストレスされるビーム３００を作製するために解放される。この時点で、繊維強化プラスチック強化部材２０がビーム端部を超えて延伸する場合、繊維強化プラスチック強化部材２０の端部がビーム３００端部と同一平面になるよう切断することが可能である。
【００５４】
ビーム３００に対して強度を追加するため、図４Ｄおよび４Ｅの追加工程が完了できる。図４Ｅにおいて、重合体コンクリート４０が繊維強化プラスチック強化部材２０内に追加される。図４Ｆは、鋼鉄筋５０の付加を同様に加えることが可能であることを示す。重合体コンクリート４０と鉄筋５０とを加えることにより、ビームの剛性、強度および延性特性が際立って向上する。
【００５５】
図５は、公園ベンチで用いることの可能なプレストレス重合体コンクリートスラット４００形状の構成要素である。本実施例において、繊維強化プラスチック強化部材２０は、スラット長さ方向に沿って延伸し、重合体コンクリート３０に囲まれる平坦面部材である。
【００５６】
図６はプレストレスコンクリート電信柱５００形状の構成要素を示す。本実施例では、電信柱を形成するため、複数の四角管状繊維強化プラスチック強化部材２０が利用されている。繊維強化プラスチック強化部材は電信柱５００を形成するため、重合体コンクリート３０で囲まれる。
【００５７】
図７は他のプレストレスコンクリートビーム７００形状の構成要素を示す。
本実施例において、異なる繊維強化プラスチック強化部材が用いられる。ビーム形成のため、１つの平坦繊維強化プラスチック強化部材２４および４つの四角管状繊維強化プラスチック強化部材２５が用いられる。前に説明したとおり、繊維強化プラスチック強化部材全てはプレテンショニングされる。繊維強化プラスチック強化部材のつなぎを助け、ビーム７００に対して横方向封じ込めをもたらすため、繊維強化プラスチック強化部材の周りに一連のリガチャー２６が設けられる。
【００５８】
図８において、さらにプレストレス強化ビーム８００を示す。本実施例において、ビーム８００は標準コンクリート最上部７０と重合体コンクリート基部３０とを備えた。一連の四角管状繊維強化プラスチック強化部材２０が重合体コンクリート内に設けられる。２つのリガチャー２６が従来式コンクリート７０と重合体コンクリート３０とを通して延伸し、従来式コンクリート７０、重合体コンクリート３０、繊維強化プラスチック強化部材２０を結合するため、繊維強化プラスチック強化部材２０周りで延伸する。ビーム８００はまた、ビーム８００をより軽くするため、中空部８０がビーム８００通って延伸するよう作製される。この中空部は犠牲泡ボイド形成器を用いて作製される。
【００５９】
当然のことながら、上記の構成部材のいずれかの設置中、ボルト、ねじ、および／またはくぎを収容するため、部材に穴が形成されることが多い。断面形状が細長いことから、薄い肉厚の固体および中空繊維複合強化部材が、構成部材断面の大きなエリア上に強化繊維を広げるため、ボルトの穴、ねじ、および／またはくぎで生じる損傷は、一般に少数の個々の繊維だけに限られる。厚い肉厚の固体強化部材の場合、全ての繊維が小さなエリア
内で束ねられるため、このエリアを貫通するボルトあるいはねじが多数の強化繊維に損傷を与え、強化部材に対して大きな損傷をもたらし、欠陥となる可能性がある。
【００６０】
上記の例のおのおのにおいて、重合体コンクリートが大きなせん断応力をなく繊維強化プラスチック強化部材表面に接着することが可能になるよう、繊維強化プラスチック強化部材の外表面でもたらされる接触エリアは十分に大きい。繊維強化プラスチック強化部材の厚さが同様に比較的小さいため、繊維強化プラスチック強化部材内のせん断応力も比較的小さい。これにより、プレストレス構成要素を作製するため、繊維強化プラスチック強化部材にプレテンショニングを行うことが可能になる。
【００６１】
当然のことながら、重合体コンクリートと繊維強化プラスチック強化部材との間で形成される重合体接着度は高い、すなわちおよそ５０ＭＰＡである。これにより、以前は達成できなかった、繊維強化プラスチック強化部材をプレストレス重合体コンクリートで用いることが可能になる。さらに、重合体コンクリートと接触する繊維強化プラスチック強化部材面を増やすことで、重合体コンクリートと繊維強化プラスチック強化部材との間で形成された重合体接着度が向上する。
【００６２】
本発明の精神、あるいは適用範囲から逸脱することなく、上記した実施例の別例が含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】断面積に対する周長さの比率が大きいため、接触エリアにおけるせん断応力が小さくなり、プレテンショニングに適した繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図１Ｂ】断面積に対する周長さの比率が大きいため、接触エリアにおけるせん断応力が小さくなり、プレテンショニングに適した繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図１Ｃ】断面積に対する周長さの比率が大きいため、接触エリアにおけるせん断応力が小さくなり、プレテンショニングに適した繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図１Ｄ】断面積に対する周長さの比率が大きいため、接触エリアにおけるせん断応力が小さくなり、プレテンショニングに適した繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図２Ａ】断面積に対する周長さの比率が小さいため、接触エリアにおけるせん断応力が大きくなり、プレテンショニングにまったく適しない繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図２Ｂ】断面積に対する周長さの比率が小さいため、接触エリアにおけるせん断応力が大きくなり、プレテンショニングにまったく適しない繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図２Ｃ】断面積に対する周長さの比率が小さいため、接触エリアにおけるせん断応力が大きくなり、プレテンショニングにまったく適しない繊維強化プラスチック強化部材の横断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例によるビームの斜視図である。
【図４Ａ】図３に示すビームの側断面図である。
【図４Ｂ】図３に示すビームの側断面図である。
【図４Ｃ】図３Ａに示すビームの側断面図である。
【図４Ｄ】図３Ａに示すビームの側断面図である。
【図４Ｅ】図３Ａの形成されているビームの側断面図である。
【図４Ｆ】図３Ａの形成されているビームの側断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例による公園ベンチスラットの斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施例による電話線電柱の斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施例による他のビームの斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施例によるさらに他のビームの斜視図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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