(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで、ケミカルプレストレスを導入して、製作する手段を具備することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。
【請求項２】
請求項１記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記膨張コンクリートは、材齢７日におけるコンクリートの膨張率が、２００〜１０００×１０-6であることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。
【請求項３】
請求項２記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記コンクリートの養生は、設定温度は最高で６５℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。
【請求項４】
請求項１記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入する手段を具備することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。
【請求項５】
請求項１記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。
【請求項６】
部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで、ケミカルプレストレスを導入して、製作することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記膨張コンクリートは、材齢７日におけるコンクリートの膨張率が、２００〜１０００×１０-6であることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記コンクリートの養生は、設定温度は最高で６５℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。
【請求項９】
請求項６記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。
【請求項１０】
請求項６記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道軌道における構成部材およびその製造方法に係り、ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４はコンクリート軌道部材としての軌道スラブの斜視図であり、１０１は軌道スラブ、１０２はレール、１０３は軌道スラブ１０１へのレール１０２の締結具である。
【０００３】
また、図５はコンクリート軌道部材としてのＰＣまくらぎの斜視図であり、２０１はＰＣまくらぎ、２０２はレール、２０３はＰＣまくらぎ２０１へのレール２０２の締結装置である。
【０００４】
上記した軌道スラブ１０１やＰＣまくらぎ２０１といった軌道部材は、曲げ剛性の向上とひび割れ低減のためにコンクリートにプレストレスが導入された工場製品である。
【０００５】
図６は従来の機械式プレストレスのプレテンション方式の説明図、図７は従来の機械式プレストレスのポストテンション方式の説明図である。
【０００６】
従来の軌道部材へのプレストレスの導入は、図６に示すように、ジャッキを用いたプレテンション方式や、図７に示すように、支圧板、ナットを用いたポストテンション方式といった機械式プレストレスにより導入されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】辻  幸和：「コンクリートにおけるケミカルプレストレスの利用に関する基礎研究」、土木学会論文報告集、第２３５号、ｐ．１１５，１９７５年３月
【非特許文献２】公益社団法人土木学会：「コンクリートライブラリー７５膨張コンクリート設計施工指針」、丸善、ｐ．４１，１９９３年７月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の機械式プレストレスはジャッキによる緊張作業が必要であり、また、部材の端部や締結部などプレストレスを導入しにくい箇所があった。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、機械式プレストレスに代って、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する、ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔３〕ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材であって、部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで、ケミカルプレストレスを導入して、製作する手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
〔４〕上記〔３〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記膨張コンクリートは、材齢７日におけるコンクリートの膨張率が、２００〜１０００×１０-6であることを特徴とする。
【００１４】
〔５〕上記〔４〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記コンクリートの養生は、設定温度は最高で６５℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とする。
【００１５】
〔６〕上記〔３〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入する手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
〔７〕上記〔３〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とする。
【００１９】
〔１０〕ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法であって、部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで、ケミカルプレストレスを導入して、製作することを特徴とする。
【００２０】
〔１１〕上記〔１０〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記膨張コンクリートは、材齢７日におけるコンクリートの膨張率が、２００〜１０００×１０-6であることを特徴とする。
【００２１】
〔１２〕上記〔１１〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記コンクリートの養生は、設定温度は最高で６５℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とする。
【００２２】
〔１３〕上記〔１０〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入することを特徴とする。
【００２３】
〔１４〕上記〔１０〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）従来の緊張材（異形鉄筋、ＰＣより線、ＰＣ鋼棒および支圧板など）を利用して、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入できる。これにより機械式プレストレスを完全配置または部分的に置換できる。
（２）鉄筋やレールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して、レール締結部といった機械式プレストレスでは困難な箇所にプレストレスを導入できる。
（３）軌道部材のコンクリートの自己収縮および乾燥収縮を補償できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のケミカルプレストレスの膨張コンクリートの体積変化の説明図である。
【図２】本発明のケミカルプレストレスの鋼材などによる膨張の拘束の説明図である。
【図３】本発明のレール締結部の構造（ＰＣまくらぎの例）を示す図である。
【図４】コンクリート軌道部材としての軌道スラブの斜視図である。
【図５】コンクリート軌道部材としてのＰＣまくらぎの斜視図である。
【図６】従来の機械式プレストレスのプレテンション方式の説明図である。
【図７】従来の機械式プレストレスのポストテンション方式の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材は、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用し、ＰＣより線やＰＣ鋼棒および支圧板を拘束体として構成し、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入する手段を具備する。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明のケミカルプレストレスの膨張コンクリートの体積変化の説明図であり、１は型枠、２は膨張コンクリートである。図２は本発明のケミカルプレストレスの鋼材などによる膨張の拘束の説明図、図３は本発明のレール締結部の構造（ＰＣまくらぎの例）を示す図である。
【００２９】
ここで、本発明のケミカルプレストレストコンクリートは、図２に示すように、膨張コンクリートを使用してコンクリートの膨張を鋼材３とコンクリートの付着により拘束したり、支持板４による膨張の拘束により、プレストレスを導入できる特徴を持つ。
【００３０】
図３において、１１はＰＣまくらぎ、１２はレール、１３はレール１２を締結する部材（板バネ、ボルトなど）、１４は埋込み栓、１５はスパイラル筋である。ここでは、鉄筋やレールを締結する部材１３と接続するための埋込み栓１４・スパイラル筋１５を拘束体としてプレストレスを導入することができる。
【００３１】
ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材は、
（１）部材底面が打込み面となる型枠１に、緊張材（ＰＣより線、ＰＣ鋼棒および支圧板など）や鉄筋、レール１２を締結する部材１３と接続するための埋込み栓１４・スパイラル筋１５などを配置して、膨張コンクリート２を打込んで製作する。
（２）使用する膨張コンクリートは、材齢７日におけるコンクリートの膨張率が、２００〜１０００×１０-6であるコンクリートを使用する。
（３）コンクリートの養生は、常圧の蒸気養生（設定温度は最高で６５℃）を用いる。
（４）ケミカルプレストレスは、緊張材（ＰＣより線、ＰＣ鋼棒および支圧板など）や鉄筋、レール１２を締結する部材１３と接続するための埋込み栓１４・スパイラル筋１５などを利用して導入する。
（５）プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレス（プレテンション方式、ポストテンション方式）との併用という導入パターンもある。
【００３２】
以下、軌道部材を想定したケミカルプレストレスの実験結果について説明する。
【００３３】
１．共試体の諸元
（ａ）共試体形状：「ＪＩＳ  Ａ６２０２  コンクリート用膨張材（非特許文献２参照）、膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法  Ｂ法（膨張及び収縮を対象とした試験方法）に準じたコンクリート部分が１００×１００×３８５ｍｍの角柱共試体
（ｂ）使用した材料：早強ポルトランドセメント、膨張材、細骨材、粗骨材、水、混和材
（ｃ）配合条件：水セメント比は３５％とし、膨張材をセメントの外割りで添加した。添加率は１５％とし、細骨材に置換して混入。
【００３４】
（ｄ）打込み時のフレッシュ性状：スランプ１２．０ｃｍ、空気量３，８％
（ｅ）養生条件：常圧の蒸気養生。前置き後、蒸気養生を開始し、最大設定温度５０℃程度で実施。翌日型枠外しを行い、恒温恒湿環境（設定温湿度２０℃６０％）で保管および試験を実施した。
【００３５】
２．ケミカルプレストレスの算出
（ａ）長さ変化測定試験の条件：材齢７日で「ＪＩＳ  Ａ６２０２  コンクリート用膨張材（非特許文献２参照）、膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法  Ｂ法（膨張及び収縮を対象とした試験方法）」に準じて長さ変化の測定を行った。その結果、２６２×１０-6の膨張ひずみが残存することを確認した。
【００３６】
（ｂ）ケミカルプレストレスの算出：下記式（１）により、膨張コンクリートが拘束鋼材に対して行う仕事量を算出。算出した仕事量から下記式（２）によってケミカルプレストレスを算出。
【００３７】
Ｕ＝（１／２）×ｐ×Ｅs ×ε2 ＝（１／２）×０．００９５×２００，０００×（０．０００１８０）2 ＝６．５×１０ー5・・・・・・・・・・（１）
ここで、Ｕ：仕事量（Ｎ／ｍｍ2 ）
ｐ：拘束鋼材比（＝Ａs ／ＡC ）
Ａs ：拘束鋼材の断面積（９５ｍｍ2 ）
ＡC ：コンクリートの断面積（１００００ｍｍ2 ）
Ｅs ：拘束鋼材の弾性係数（２００，０００Ｎ／ｍｍ2 ）
ε：拘束鋼材の膨張ひずみ（２６２×１０-6）である。
【００３８】
σCP＝√（２×Ｕ×Ｅs ×ｐ）＝０．５・・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、σCP：導入されるケミカルプレストレス（Ｎ／ｍｍ2 ）である。
【００３９】
（ｃ）ケミカルプレストレスの算出結果：ケミカルプレストレスは０．５Ｎ／ｍｍ2 となった。本実験と軌道部材の鉄筋比は同等であるため（約１％）、軌道部材においても同等のケミカルプレストレスが期待できる。
【００４０】
ここで、軌道部材のプレストレスは、まくらぎで７Ｎ／ｍｍ2 程度、ＰＲＣ軌道スラブで１．５ｍｍ2 程度であり、本実験の条件ではまくらぎで７％、ＰＲＣ軌道スラブで３３％の機械式プレストレスをケミカルプレストレスで置換可能であると考えられる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材は、機械式プレストレスに代って、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する、ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材として利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  型枠
２  膨張コンクリート
３  鋼材
４  支持板
１１  ＰＣまくらぎ
１２  レール
１３  レールを締結する部材（板バネ、ボルトなど）
１４  埋込み栓
１５  スパイラル筋
【図１】
0006615026.tif 000002
【図２】
0006615026.tif 000003
【図３】
0006615026.tif 000004
【図４】
0006615026.tif 000005
【図５】
0006615026.tif 000006
【図６】
0006615026.tif 000007
【図７】
0006615026.tif 000008