(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣ鋼線材（１）と、そのＰＣ鋼線材（１）の外周にそのＰＣ鋼線材（１）を収納するように配されたプレグラウト層（２）と、そのプレグラウト層（２）の外周を被うシース（３）を有するプレグラウトＰＣ鋼材（１０）であって、前記プレグラウト層（２）内にそのグラウト硬化剤（４ａ）を皮膜（４ｂ）で包んだカプセル（４）が混入され、そのカプセル（４）の皮膜（４ｂ）は、前記ＰＣ鋼線材（１）の緊張・定着作用の開始前では破壊されず、その開始後、ＰＣ鋼材（１）に緊張力が付与されると破壊される強さを備えることを特徴とするプレグラウトＰＣ鋼材。
【請求項２】
上記プレグラウト層（２）内に針状フィラーを混入したことを特徴とする請求項１に記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
【請求項３】
上記カプセル（４）が球状であって、その平均粒径：０．１〜１０００μｍ、上記皮膜（４ｂ）の厚さ（ｔ）：０．００１〜１００μｍとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つに記載のプレグラウトＰＣ鋼材（１０）の上記プレグラウト層（２）の硬化方法であって、前記プレグラウトＰＣ鋼材（１０）をコンクリートに埋設し、そのＰＣ鋼線材（１）を緊張・定着して前記コンクリートに圧縮力を与える際の前記緊張力でもって、上記カプセル（４）の皮膜（４ｂ）を破壊してその中の硬化剤（４ａ）を前記プレグラウト層（２）内に流出させて硬化させることを特徴とするプレグラウトＰＣ鋼材のプレグラウト層の硬化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プレストレストコンクリート（ＰＣ）ポストテンション工法等のＰＣ施工方法において使用されるプレグラウトＰＣ鋼材、及びそのプレグラウトＰＣ鋼材のプレグラウト層の硬化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なポストテンション工法は、コンクリートに予め埋設された筒状シースにＰＣ鋼線材を挿入して緊張・定着し、その緊張力の反力により、コンクリートに圧縮応力を与えるものであり、引張強度が弱いというコンクリートの欠点を補うものである。
このポストテンション工法において、シースにはセメントミルク等のグラウト材を注入・混入して、ＰＣ鋼線材とコンクリートの接着、ＰＣ鋼線材の腐食を防止する。
【０００３】
上記グラウト材の注入作業は、施工現場で行うため煩雑であって、コストアップの要因となる。このため、上記シース、ＰＣ鋼線材及びグラウト材を予め有するプレグラウトＰＣ鋼材を使用することが行われている。このプレグラウトＰＣ鋼材は、複数の素線を撚り合わせたＰＣ鋼線材と、そのＰＣ鋼線材の外周にそのＰＣ鋼線材を収納するように配されたプレグラウト層と、そのプレグラウト層の外周を被うシースを有する構成である（特許文献１  段落０００５、図２参照）。
【０００４】
このプレグラウトＰＣ鋼材を使用したポストテンション工法において、プレグラウト材（プレグラウト層）は、ＰＣ鋼線材を緊張するまで硬化せず（長いポットライフが要求され）、コンクリートに緊張定着後、常温で硬化する必要があり、その作用を担保するために、所要の時間でグラウト材を硬化させるべく、硬化時間に応じたグラウト材の組成、粘度等を定めたり（特許文献１  請求項１）、硬化時間に応じた混合比率で硬化剤を混合したり（特許文献２  請求項１）、同グラウト材の配合を工夫したりした種々のグラウト材が提案されている（特許文献３  請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２００１号公報
【特許文献２】特開２０００−２８１９６７号公報
【特許文献３】特開２００９−１０８４９７号公報
【特許文献４】特開２００７−２１１４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の各プレグラウトＰＣ鋼材は、何れも、前もって硬化剤を混合したり、グラウト材の配合等に工夫をしたりしたものであるが、硬化度合は、気温等の環境によって変化するとともに、工期は予定をずれる場合が多く、その工期が長くなった場合には、グラウト材の硬化が進行してＰＣ鋼材の緊張作業に支障が生じる恐れがある。
こうした実情から、緊張可能期間は可能な限り長めに要求されることが多い。そのため、現在適用されているプレグラウト層の樹脂はポットライフを伸ばす方向で配合設計されている。しかし、ポットライフと硬化時間はトレードオフの関係にあるから、通常、プレグラウト層が完全に硬化するまでに３〜５年を必要としている。
【０００７】
一方、プレグラウト層を任意の時に硬化させる手段として、発熱体をシース内に設けたものがある（特許文献４）が、コンクリートは硬化に基づき発熱するため、その発熱との関係で、有効な発熱量を設定できない上に、加熱することは好ましくない場合が多い。
【０００８】
この発明は、上記の実情に鑑み、加熱以外の手段でもってプレグラウト層の硬化をその硬化が望まれる始期からなし得るようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、この発明は、まず、プレグラウト層の硬化が望まれる始期は、コンクリートを打設し終わった後、そのコンクリートにプレストレス、すなわち、ＰＣ鋼線材を緊張・定着して、その緊張力の反力により、コンクリートに圧縮応力を与える時である。
つぎに、硬化剤を皮膜で包んだカプセルをプレグラウト層に混入すれば、そのカプセルの皮膜の材質等を考慮すれば、ＰＣ鋼線材を緊張するまで、その皮膜が破壊せず、一方、ＰＣ鋼線材を緊張・定着すれば、その緊張に伴って、プレグラウト層はその流動性から変形して、その中のカプセルに緊張力やねじれ力が生じてせん断力によりその皮膜が破壊する。皮膜が破壊すれば、その中の硬化剤が流出してプレグラウト層を硬化させる。
【００１０】
このため、この発明は、その様なカプセルをプレグラウト層に混入することとしたのである。この構成であると、ＰＣ鋼線材を緊張するまで、硬化剤はプレグラウト層に流れ出ず、プレグラウト層の硬化によるＰＣ鋼線材の緊張・定着作用への支障が生じず、ＰＣ鋼線材の緊張によって硬化剤が初めてプレグラウト層に流れ出て硬化させることとなる。このとき、プレグラウト層内にそのカプセルの皮膜を破壊するための針状フィラーを混入することができる。また、皮膜表面にせん断力によって破壊しやすいように切り溝（ハーフカット）を入れることもできる。
【００１１】
なお、特許文献１段落００２２には、硬化剤を皮膜で包み込んだマイコロカプセルをプレグラウト層に混入する考えが示されているが、このカプセルは、ＰＣ鋼線材の緊張力によって破壊する点は全く記載されておらず、プレグラウト層内の水等や熱加熱により皮膜が溶けることによって破壊し、その中の硬化剤をプレグラウト層内に流出させるものと考えられ、すなわち、ＰＣ鋼線材の緊張力によってカプセルの皮膜を破壊する考えはなく、水等によるものは、上記のように、プレグラウト層が完全に硬化するには３年以上を必要としている。
【００１２】
この発明の具体的な構成としては、ＰＣ鋼線材と、そのＰＣ鋼線材の外周にそのＰＣ鋼線材を収納するように配されたプレグラウト層と、そのプレグラウト層の外周を被うシースを有するプレグラウトＰＣ鋼材であって、プレグラウト層内にそのグラウト硬化剤を皮膜で包んだカプセルが混入され、そのカプセルの皮膜は、ＰＣ鋼線材の緊張・定着作用の開始前では破壊されず、その開始後、ＰＣ鋼材（１）に緊張力が付与されると破壊される強さを備える構成としたのである。
【００１３】
そのカプセルは、球状、楕円球状、卵状等と種々の形状が考え得るが、例えば、球状の場合、平均粒径：０．１〜１０００μｍとする。０．１μｍ未満であると、小さすぎて、皮膜が緊張力では破壊しない恐れがあり、１０００μｍを超えると、ＰＣ鋼線材の緊張前に、何らかの衝撃力等の圧力がかかると、破壊する恐れがある。好ましくは、０．５〜５００μｍ、より好ましくは、１．０〜１００μｍとする。因みに、ここで言う「平均粒径」は、レーザー式粒度分布測定器（日機装株式会社製：マイクロトラックシリーズ）で測定した５０％粒度径（Ｄ５０）を言う。
【００１４】
カプセルの皮膜の強さは、ＰＣ鋼線材の緊張力が打設コンクリートの性状等によって適宜に設定されるため、その各設定値に対応して上記のようにＰＣ鋼線材の緊張力未満（緊張・定着作用の開始前）では破壊されず、その緊張力以上によって（その開始後、ＰＣ鋼材に緊張力が付与されると）破壊される値とすることが好ましいが、その対応は煩雑となるため、従来の経験値に基づき、その最高緊張力に対応させることができる。
また、カプセル皮膜の厚みは、カプセル粒径に依存するが、０．００１〜１００μｍ程度が好ましい。皮膜が厚すぎると、ＰＣ鋼線材の緊張力ではそのせん断力によって破壊されない恐れがあり、一方、薄すぎると、ＰＣ鋼線材の緊張前に、何らかの衝撃力等の圧力がかかると、破壊する恐れがある。
さらに、カプセル皮膜の耐熱性は、５０℃以上であることが好ましい。皮膜の耐熱性が低いと、シースの被覆時に与えられる熱履歴によってカプセル皮膜が破壊したり、真夏の直射日光にあたる等の環境温度により皮膜が破壊したりする恐れがある。好ましくは、６０℃以上、より好ましくは７０℃以上である。
【００１５】
この硬化剤を皮膜で包んだカプセルは、これらの条件を満たすマイクロカプセル型潜在性硬化剤を適宜に選択すれば良く、例えば、旭化成イーマテリアルズ株式会社製「ノバキュア」（商品名、登録商標）等を採用する。硬化剤には、皮膜が破壊するまで漏れ出ないのであるから、即効性のもの等の適宜な硬化時間のものを適宜に使用することができ、即効性のものであれば、プレグラウト層の硬化も円滑となる。
硬化剤としては、上記ノバキュア以外のエポキシ硬化剤、エポキシ硬化促進剤や、水、アルコールなどのケチミンと反応してアミンを生じる物質などを適宜に採用できる。
【００１６】
このプレグラウトＰＣ鋼材によるコンクリートのプレストレストは、従来と同様に、コンンクリートにプレグラウトＰＣ鋼材を予め埋設し、そのコンクリートの打設が終了後、そのＰＣ鋼線材を緊張・定着して行う。
このとき、その緊張力でもって、カプセルの皮膜が破壊してその中の硬化剤をプレグラウト層内に流出して硬化させる。
その緊張（定着）条件は、上記打設コンクリートの性状やカプセルの皮膜の強度に依存するが、カプセル皮膜の強度に対してのみであれば、皮膜を破壊させる緊張速度は、１ｍｍ／ｍｉｎ以上が好ましい。１ｍｍ／ｍｉｎ未満では、皮膜せん断力が不足して皮膜が破壊されない恐れがあり、好ましくは１０ｍｍ／ｍｉｎ以上、より好ましくは２０ｍｍ／ｍｉｎ以上である。
また、皮膜破壊のため、ＰＣ鋼線材をその長さ方向に往復動させたり、せん断力が得られる回転力（ねじり力も含む）を与えたりすることができる。この往復動や回転を与えると、グラウト材は流動性があるため、その動きに伴ってそれらの力が作用し、当然にそのグラウト層に混入されたカプセルにもその力が及んでその皮膜が容易に破壊する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は以上のように構成して、プレグラウト層の硬化が望まれる始期である、ＰＣ鋼線材を緊張・定着してコンクリートに圧縮応力を与える時から、硬化剤のプレグラウト層への流出が始まって硬化が進行するため、ＰＣ鋼線材の緊張・定着作用に支障なく、工期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態の断面図
【図２】同実施形態のカプセル型硬化剤の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
一実施形態を図１に示し、この実施形態のプレグラウトＰＣ鋼材１０は、従来と同様に、ピアノ線等の鋼素線１ａを撚り合わせたＰＣ鋼線材１と、そのＰＣ鋼線材１の外周にそのＰＣ鋼線材１を収納するように配されたエポキシ樹脂（グラウト材）からなるプレグラウト層２と、そのプレグラウト層２の外周を被うポリエチレンからなるシース３を有する構成である。この実施形態では、鋼素線１ａ径：約３ｍｍ、数：１９本、シース厚：約１．５ｍｍ、ＰＣ鋼材１０の径：２２ｍｍとした。
このプレグラウトＰＣ鋼材１０の製造時、プレグラウト層２に硬化剤４ａを皮膜４ｂで包んだカプセル（マイクロカプセル型硬化剤）４を混練する。このマイクロカプセル型硬化剤４には、図２に示す形状のノバキュアＨＸ−３７２１を使用し、平均粒径Ｔ：５μｍ、皮膜４ｂの厚みｔ：約０．１μｍ、同耐熱性：８０℃である。また、このカプセル４の混入量は、プレグラウト層：１００重量部に対し、３．５重量部とした。
【００２０】
このプレグラウトＰＣ鋼材１０は、従来と同様にして、ポストテンション工法において使用し、コンクリートを打設して硬化後、ＰＣ鋼線材１を緊張・定着し、その緊張力の反力により、コンクリートに圧縮応力を与える。
このとき、そのＰＣ鋼線材１の緊張速度を２０ｍｍ／ｍｉｎとしたところ、カプセル４の皮膜４ｂが破壊して中の硬化剤４ａがプレグラウト層２に流れ出た。この硬化剤４ａの流出によって、従来の水等の皮膜４ｂの溶解破壊による硬化剤４ａの流出に比較すれば、半分ほどの期間、例えば、半年〜１．５年ほどでプレグラウト層２の完全な硬化を得ることができた。
また、プレグラウト層２内にそのカプセル４の皮膜４ｂを破壊するための針状フィラー（ファイバー）を混入したところ、その皮膜４ｂの破壊作用はより円滑に行われた。
【００２１】
なお、この発明においては、プレグラウト層２に、従来の硬化剤を全く配合しない場合のみを言うのではなく、ＰＣ鋼線材１の緊張時、プレグラウト層２にある程度の粘性が要求される時などは皮膜４ｂで包まれてない硬化剤４ａ、又は皮膜４ｂで包まれていてもその皮膜４ｂが水等によって溶けるカプセル型硬化剤を適宜に配合して硬化作用を得る必要があり、その場合等は、必要量の該硬化剤４ａを前もって配合しておくことは勿論ある。
グラウト材としては、エポキシ樹脂以外の従来周知のものを適宜に採用することができ、そのグラウト材に応じた硬化剤４ａを採用することは勿論である。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２２】
１  ＰＣ鋼線材
１ａ  鋼素線（ピアノ線）
２  プレグラウト層
３  シース
４  カプセル
４ａ  硬化剤
４ｂ  皮膜
１０  ＰＣ鋼材
【図１】
0005727242.tif 000002
【図２】
0005727242.tif 000003