(57)【要約】【課題】鉄系形状記憶合金で出来た多数の線状の緊張エレメントを、継手周りのコンクリート部分に絡ませて定着力を高め、引っ張り力に対する抵抗力が大きいプレキャストコンクリート部材の継手構造を提案する。【解決手段】２つの被接合部材の対向面から複数の鉄製の継手を突出し、各継手を、上記対向面間に打設するコンクリートに定着させてなるプレキャストコンクリート部材の接合構造において、上記複数の継手の少なくとも一部として、或いは継手とは別に、継手周りのコンクリート部分と絡むように設けた鉄系記憶合金製の多数の線状の緊張エレメント１２を設け、この緊張エレメントの収縮によりプレストレスを導入するとともに、このプレストレスの少なくとも一部が継手８側面への側圧として作用するように各緊張エレメントを配向させることで、コンクリートへの継手の定着力を高めた。【選択図】  図１
2008008120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの被接合部材の対向面から複数の鉄製の継手を突出し、
各継手を、上記対向面間に打設するコンクリートに定着させてなるプレキャストコンクリート部材の接合構造において、
上記複数の継手の少なくとも一部として、或いは継手とは別に、継手周りのコンクリート部分と絡むように形成した鉄系記憶合金製の多数の線状の緊張エレメント１２を設け、
この緊張エレメントの収縮によりプレストレスを導入するとともに、
このプレストレスの少なくとも一部が継手８側面への側圧として作用するように各緊張エレメントを配向させることで、
打設コンクリートへの継手の定着力を高めたことを特徴とする、プレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項２】
上記被接合部材の対向面からそれぞれ突出する継手８，８を、側方から見て相互に重なる重ね継手としたことを特徴とする、請求項１記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項３】
上述の継手８として、上記被接合部材の各対向面４に、多数の鉄系形状記憶合金製の金属線をほぼ均一に植設して、
これら金属線の対向面４からの突出部分を前述の緊張エレメント１２とし、
両対向面４の一方からの緊張エレメント１２と、他方からの緊張エレメント１２とが、相互に少なくとも先半部分で重なり合うように設けるとともに、
上記対向面４の間にグラウト材を注入することで、それら各対向面からの緊張エレメント１２がコンクリートを介して相互に絡み合うように形成し、
かつ各緊張エレメント１２を上記対向面４と傾斜させてランダムに配向させ、
更に上記継手８は、上記両対向面４の間へ注入されるグラウト材の圧力に抗して上記絡み合いの状態を保つことができる程度の強度を有していることを特徴とする、請求項２記載のコンクリート部材の接合構造。
【請求項４】
上記継手８を、鉄筋継手とするとともに、
上記緊張エレメント１２を、多数の鉄系形状記憶合金の金属繊維とするとともに、
各金属繊維の両端間の距離Ｌ１を少なくとも鉄筋継手の径Ｄよりも長く設け、
この緊張エレメント１２を、上記被接合部材の対向面４間に注入するグラウト材内にランダムに混入させておき、
その注入により一部の緊張エレメント１２が継手８の周りのコンクリート部分に絡むようにしたことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項５】
上記緊張エレメント１２の両端部を、継手周りのコンクリート部分と絡ませるためのフック１６に形成し、
かつ両端部を除く緊張エレメントの中間部１４の長さＬ２を、継手の径Ｄよりも大きくしたことを特徴とする、請求項４記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項６】
上記緊張エレメント１２と継手８とのうちの少なくとも一方がコンクリート打設中に磁性を帯びており、
両被接合部材の対向面との間に緊張エレメント１２入りのグラウト材を注入する際に緊張エレメント１２と継手８との間に磁気引力が作用するように設けていることを特徴とする、請求項４に記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項７】
上記の打設コンクリートに、継手の長手方向から見て少なくとも２本以上の継手８の周囲を囲むコイル状或いはループ状のエネルギー供給ライン24を導入するように設け、
このエネルギー供給ラインを電気又は熱のエネルギーを供給することで、打設コンクリートの内部から発熱するように構成したことを特徴とする、
請求項４ないし請求項６の何れかに記載したプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項８】
上記継手８を鉄筋継手とし、
上記エネルギー供給ライン24のうち、２本以上の継手８及びその継手周りのコンクリートを囲むコイル部を、上述の緊張エレメント１２として形成し、発熱により継手８及び周囲のコンクリート部分を締め付けるように形成したことを特徴とする、請求項７記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【請求項９】
上述のエネルギー供給ライン24として、
コンクリート打設用の外枠２６の対向側部の間に１又は２以上の連結棒２８を架設してなる型枠を設け、
これら外枠２６の少なくとも一部と各連結棒２８とを熱伝導性の材料で形成し、
その外枠２６と連結棒２８とで打設コンクリートの断面を複数セクションに分割して、
これらセクションを、各セクションに対応する外枠及び連結棒部分でそれぞれ加熱できるように形成するとともに、
各セクション内に継手及び緊張エレメントが含まれるように設け、
更に上記外枠２６の適所にフレッシュコンクリート注入用の孔３０を開口したことを特徴とする、請求項７記載のプレキャストコンクリート部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレキャストコンクリート部材の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場で生産した柱・梁などのプレキャストコンクリート部材同士を接合するため、両部材間にコンクリートを現場打ちする際、各部材から接合箇所内へ鉄筋継手を突入させるとともに、当該箇所を囲う型枠内に補強繊維入りのセメント系補強材をすることが行われている（特許文献１）。また、その補強繊維のコンクリートに対する付着力を高めるために、鋼繊維の両端部を、二段に屈折したフックとしたものが知られている（特許文献２）。
【０００３】
更に特許文献１の構成において、上記鉄筋継手に代えて、プレキャストコンクリート部材の端面から短い多数の金属繊維を植設させ、型枠に打ち込んだ継手構造の両端部分に金属繊維が挿入されるようにしたものも知られている（特許文献３）。
【０００４】
更にまた、補強コンクリートとして、加熱後に収縮する形状記憶合金（Nｉ−Ｔｉ合金）からなる金属繊維を体積比にて０．５〜３％包含させたものが知られている（特許文献４）。
【０００５】
尚、本出願人は、形状記憶合金に関して研究し、Ｔｉ‐Ｎｉ系の通常の形状記憶合金よりも安価な鉄系記憶合金（Ｆｅ−Mn−Ｓｉ基合金）を出願している（特許文献５）。
【特許文献１】特開２００２−１６１５１２
【特許文献２】特開平５−２６２５４４
【特許文献３】特開２００２−６１２９６号
【特許文献４】特開昭５９−１９０２５１号
【特許文献５】特開２００４−３３１４９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２の補強繊維は、外部からの引っ張り力には対抗するが、ＰＣ（プレストレス）鋼線のようにコンクリート自体を内方へ収縮させる機能はない。このため、非プレストレス状態での鉄筋へのコンクリートの付着力によって、鉄筋をコンクリートに定着させる必要があり、十分な定着力を得るためには、その定着長さを長くとる必要がある。従って鉄筋方向の継手の巾を大きく設計する必要があった。
【０００７】
特許文献３の接合構造は、特許文献１の鉄筋を繊維に代え、繊維の本数を多くすることで結合力を確保しようとしているが、各一本の繊維の表面積が小さく、従って、コンクリートの容量に比べて繊維との定着面積が小さいので十分な結合力を得ることは困難である。
【０００８】
これに対して、特許文献４，５の形状記憶合金の繊維を用いれば、合金自身の収縮力でコンクリート内にプレストレスを導入することができる。しかしながら、これらの文献には、プレキャストコンクリート部材の接合技術として、どのようにそれらの金属繊維を用いればよいのかは説明されていない。特に特許文献５の鉄系記憶合金は、高価な元素を含まないので廉価であり、加工し易いなどの性質を持っているが、その性質をどのようにコンクリートの接合方法に活用するかという点に関しては未だ解明されていなかった。
【０００９】
そこで本発明は、鉄系形状記憶合金で出来た多数の線状の緊張エレメントを、継手周りのコンクリート部分に絡ませて、定着力を高め、引っ張り力に対する抵抗力が大きいプレキャストコンクリート部材の継手構造を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の手段は、プレキャストコンクリート部材の接合構造であり、
２つの被接合部材の対向面から複数の鉄製の継手を突出し、
各継手を、上記対向面間に打設するコンクリートに定着させてなるプレキャストコンクリート部材の接合構造において、
上記複数の継手の少なくとも一部として、或いは継手とは別に、継手周りのコンクリート部分と絡むように形成した鉄系記憶合金製の多数の線状の緊張エレメント１２を設け、
この緊張エレメントの収縮によりプレストレスを導入するとともに、
このプレストレスの少なくとも一部が継手８側面への側圧として作用するように各緊張エレメントを配向させることで、
コンクリートへの継手の定着力を高めている。
【００１１】
本手段では、鉄製の継手を突出する被接合部材同士の間の接合部に、鉄系形状記憶合金製の緊張エレメントを導入して、コンクリートへの継手の定着力を高めるようにしたものである。図２０に示す如く、従来の継手（重ね継手）の構成では、コンクリートへの付着力を高めるために鉄筋継手の表面に周方向へのリブなどを付設しているものが多いが、これでは付着力の反力として、各リブから継手長手方向に対して斜め外方へストレスが作用し、このストレスの総和として、接合部へ突出した継手部分の周囲のコンクリートに継手と直交方向へコンクリートを膨張させようとする割裂応力を生じ、継手同士の間にひび割れＣを生ずる可能性がある。これを防止するために継手側面への側圧がかかるように緊張エレメントを導入している。この緊張エレメントの素材として鉄系形状記憶合金を用いるのは、以下に述べる如く素材の廉価さ・加工し易さ・鉄筋継手との相性の良さなどに着目したからである。
【００１２】
「被接合部材」は、対向する２つの部材のうち少なくとも一方をプレキャストコンクリートとする。たとえば梁材と梁材、柱材と柱材、壁材と壁材、床材と床材のほか、柱材と壁材などの組み合わせが考えられる。
【００１３】
「緊張エレメント」とは、接合構造のコンクリートを引き締め、プレストレス（圧縮応力）を導入するように設計されたものならば、どのような構造でも良い。後述の如く継手の全部又は一部を緊張エレメントと兼用としても良く、継手と別個に設けても良い。緊張エレメントのプレストレスの向きは、３次元的にランダムとして個々の緊張エレメントの応力の総和として継手の側面に側圧が作用するようにしても良く、また、その側面と垂直な方向のストレス成分が大きくなるように緊張エレメントを配向させても良い。また、緊張エレメントを「線状」のものとしたのは、接合部へのコンクリートの注入・打設を容易にするためであり、従って、打設作業の効率を損なわない範囲で、緊張エレメントの径を太くしたり、断面形状を扁平形その他適宜形状とすることは自由である。尚、緊張エレメントは、継手の周囲に重点を置きつつ、接合構造のコンクリート全体にプレストレスを導入するように設置することが望ましい。
【００１４】
「継手」は、一般的に使用される重ね継手とすることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。継手は、被接合部材の対向面から突出した繊維状・針金状の鉄製線材又は鉄筋として形成することができるが、例えば鉄骨としてもよい。
【００１５】
「継手周りのコンクリート部分と絡む」というのは、継手との間にコンクリート（或いは打設中はグラウト材）を介在して継手にまとい付き、或いは接近して、継手の周囲のコンクリート部分を引き締めるという程度の意味である。コンクリートを介在してというのは、鉄筋継手の定着力は、鉄材の表面にコンクリートが付着することで得られるからである。継手と緊張エレメントとの具体的な絡みの構造としては、後述の如く緊張エレメントを兼ねた継手を非接合部材の対向面相互から互い違いかつ非平行に突設させたり、鉄筋継手の周囲をコイル状に囲うように緊張エレメントを形成したり、更には接合箇所に注入するグラウト材に金属繊維（又は金属線）状の緊張エレメントを混入したりとさまざまな態様が考えられる。尚、グラウト材に緊張エレメントを混入したときには、この緊張エレメントの側面一部が継手と直接接触してしまう可能性があるが、この場合でもその接触箇所以外の緊張エレメントと継手との側面部分が「コンクリート部分と絡む」ので上述の定着力が得られる。
【００１６】
「鉄系形状記憶合金」とは、鉄を主成分の一つとする形状記憶合金をいう。特にＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ基合金を用いることが望ましい。Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ基合金の組成は、前述の特許文献５に記載している如く、Ｍｎ：１５〜４０重量％、Ｓｉ：３〜１５重量％とし、残りをＦｅとすることができる。更にこの３元素を必須として、更にＮｉ（０〜２０重量％）などを加えたものでも良い。
【００１７】
本発明において鉄系形状記憶合金を使用する理由は次の通りである。第１に、この鉄系記憶合金は、廉価である代わりに加熱による形状の変形及び原形への復元が一度に限られるという特性をもっている。しかしコンクリート中の緊張エレメントとしては、コンクリート打設中の１度に限って収縮すれば十分であって、幾度も徒に変形すれば却って都合が悪いのである。その意味において、廉価で１度だけ原形復帰する鉄系形状記憶合金は、コンクリートの緊張エレメントに適した素材である。第２に、コンクリート構造物では、コンクリート自体の脆弱さを補強するために靭性材料として鉄筋が利用されている。鉄を主成分とする形状記憶合金を用いたときには、Nｉ−Ｔｉ合金に比較して、鉄筋とのイオン化傾向の差が小さく、鉄筋との接触部分で腐食を生じ難い。第３に、鉄は加工し易いので、短い鋼繊維の両端にフックを形成したり、継手を囲むコイル状に形成したりと、緊張エレメントとして有利な様々な形状を実現できることである。
【００１８】
第２の手段は、第1の手段を有し、かつ
上記被接合部材の対向面からそれぞれ突出する継手８，８を、側方から見て相互に重なる重ね継手としたことを特徴としている。
【００１９】
本手段では、継手を重ね継手とすることで、各継手とこれら継手の間及びその周囲のコンクリート部分とを、緊張エレメントで緊縮できるようにしたものである。
【００２０】
第３の手段は、第２の手段を有し、かつ
上述の継手８として、上記被接合部材の各対向面４に、多数の鉄系形状記憶合金製の金属線をほぼ均一に植設して、
これら金属線の対向面４からの突出部分を前述の緊張エレメント１２とし、
両対向面４の一方からの緊張エレメント１２と、他方からの緊張エレメント１２とが、相互に少なくとも先半部分で重なり合うように設けるとともに、
上記対向面４の間にグラウト材を注入することで、それら各対向面からの緊張エレメント１２がコンクリートを介して相互に絡み合うように形成し、
かつ各緊張エレメント１２を上記対向面４と傾斜させてランダムに配向させ、
更に上記継手８は、上記両対向面４の間へ注入されるグラウト材の圧力に抗して上記絡み合いの状態を保つことができる程度の強度を有している。
【００２１】
本手段では、継手そのものの一部を緊張エレメントとしたものであり、通常の重ね継手の場合に比べて細い線（又は繊維）を多数用いて２つの被接合部材を接合したものである。
【００２２】
「金属線」は、被接合部材の対向面の間に、少なくともグラウト材をゆっくりと注入したときの注入圧力に抗して保形性を有する程度の強度を有する、針金その他の線材である。グラウト材を注入する際には、対向面間の隙間内へ下方から充填すると、空気を巻き込まずにグラウトを密に充填することが出来て好適である。具体的な線材の太さは、対向面からの突出長との比（アスペクト）で決定する。Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ基合金の場合、好適なアスペクト比は通常の鋼繊維の場合と同様に１０〜１００程度であり、太さは０．５〜５ｍｍ程度である。尚、対向面からの各金属線の突出長は、接合構造の横巾と同じとして、その突出部分である緊張エレメントがその全長部分に亘って重なり合うようにすることが望ましい。
【００２３】
第４の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、かつ
上記継手８を、鉄筋継手とするとともに、
上記緊張エレメント１２を、多数の鉄系形状記憶合金の金属繊維とするとともに、
各金属繊維の両端間の距離Ｌ１を少なくとも鉄筋継手の径Ｄよりも長く設け、
この緊張エレメント１２を、上記被接合部材の対向面４間に注入するグラウト材内にランダムに混入させておき、
その注入により一部の緊張エレメント１２が継手８の周りのコンクリート部分に絡むようにしている。
【００２４】
本手段は、上記緊張エレメントとして、鉄系形状記憶合金製の多数の金属繊維を上記グラウト材内にランダムに混入させ、各金属繊維の収縮によるプレストレスの総和として、継手の側面に側圧がかかるように提案している。金属繊維は、接合構造の型枠内にグラウト材に混ざって流入し、型枠の内部全体に広がる。但し、型枠内部のうち継手の周辺ではグラウト材の流動速度が小さいため、金属繊維は、何も無い場所に比べて継手の周囲にひっかかり易く、このままグラウト材が硬化することで継手周りのコンクリート部分に絡んだ状態となる。また、本手段では、鉄筋継手の径（直径をいう。以下同じ）よりも金属繊維の長さを大きくしている。そうすることで、継手の周囲の広い範囲にブレストレスを導入することができ、また絡み作用を大きくすることができるからである。一般に継手の径を２０ｍｍ程度としたとき、金属繊維の長さを２０〜４０ｍｍとすると良い。また、金属繊維を型枠内のコンクリート全体に行き亘らせるために金属繊維の太さを０．１ｍｍ〜１ｍｍ（より好ましくは０．４ｍｍ〜１ｍｍ）程度とすると良い。更にアスペクト比は、５０〜５００程度とすると良い。
【００２５】
尚、本手段に係るグラウト材に混入する金属繊維状の緊張エレメントと、第３の手段に係る被接合部材に植設された緊張エレメントとを併用することもできる。具体的には図１の構成において、接合部成形用のグラウト材に金属繊維状の緊張エレメントを混入すればよい。これにより図２に示す植設タイプの緊張エレメントの定着長Ｓ２を更に短くすることができる。
【００２６】
第５の手段は、第４の手段を有し、かつ上記緊張エレメント１２の両端部を、継手周りのコンクリート部分と絡ませるためのフック１６に形成し、かつ両端部を除く緊張エレメントの中間部１４の長さＬ２を、継手の径Ｄよりも大きくしたことを特徴としている。
【００２７】
本手段では、コンクリート部分との絡み作用を高めるためのフックを緊張エレメントの両端を形成している。フックの形状は、鉤形からＬ字形まで適宜設定することができる。
【００２８】
第６の手段は、第４の手段を有し、かつ上記緊張エレメント１２と継手８とのうちの少なくとも一方がコンクリート打設中に磁性を帯びており、
両被接合部材の対向面との間に緊張エレメント１２入りのグラウト材を注入する際に緊張エレメント１２と継手８との間に磁気引力が作用するように設けている。
【００２９】
本手段では、継手が鉄製であるとともに緊張エレメントの主成分が鉄であることを利用して、磁力を用いて、継手周りへの緊張エレメントの絡み作用を高めている。緊張エレメントを帯磁させる場合には、その磁束密度は数百ガウス程度とすることが望ましい。尚、鉄系形状記憶合金は、加熱して形状復元する前の段階で磁性を有していればよく、加熱後に磁性を喪失していても良い。
【００３０】
第７の手段は、第４の手段ないし第６の手段の何れかを有し、かつ
上記の打設コンクリートに、継手の長手方向から見て少なくとも２本以上の継手８の周囲を囲むコイル状或いはループ状のエネルギー供給ライン24を導入するように設け、
このエネルギー供給ラインを電気又は熱のエネルギーを供給することで、打設コンクリートの内部から発熱するように構成している。
【００３１】
本手段では、上記の如く打設コンクリートの内部から発熱するように設け、効率良く形状記憶合金が収縮するようにしている。エネルギー供給ラインの「導入」とは、エネルギー供給ラインの少なくとも一部がフレッシュコンクリートの中に埋め込まれていることを要する。
【００３２】
第８の手段は、第７の手段を有し、かつ
上記継手８を鉄筋継手とし、
上記エネルギー供給ライン24のうち、２本以上の継手８及びその継手周りのコンクリートを囲むコイル部を、上述の緊張エレメント１２として形成し、発熱により継手８及び周囲のコンクリート部分を締め付けるように形成している。
【００３３】
本手段では、導電線又は導熱線であるエネルギー供給ラインのうち、鉄筋継手及びその周囲のコンクリート部分を囲むコイル部を、鉄系形状記憶合金で形成した緊張エレメントとすることで、接合構造のコンクリートのうち、継手の周囲に集中的にプレストレスを導入するようにしている。エネルギー供給ラインには、電流又は熱のうち何れを流すようにしても良い。また、発熱部と収縮部とが同じなのでエネルギーを収縮力に変換する効率が良い。尚、上記エネルギー供給ラインのうち、コイル部だけを鉄系形状記憶合金で、その他の部分を普通の導電材料でそれぞれ形成すると良い。鉄系形状記憶合金はNｉ−Ｔｉ系形状形状記憶合金に比べれば廉価だとはいえ、エネルギー供給ライン全体を形状記憶合金で形成する必要はないからである。
【００３４】
第９の手段は、第７の手段を有し、かつ
上述のエネルギー供給ライン24として、
コンクリート打設用の外枠２６の対向側部の間に１又は２以上の連結棒２８を架設してなる型枠を設け、
これら外枠の少なくとも一部と連結棒とを熱伝導性の材料で形成し、
その外枠２６と連結棒２８とで打設コンクリートの断面を複数セクションに分割して、
これらセクションを、各セクションに対応する外枠及び連結棒部分でそれぞれ加熱できるように形成するとともに、
各セクション内に継手及び緊張エレメントが含まれるように設け、
更に上記外枠２６の適所にフレッシュコンクリート注入用の孔３０を開口している。
【００３５】
本手段では、導熱線であるエネルギー供給ラインの一部を、コンクリート打設用の型枠と兼用し、その型枠の外枠内面に１又は２以上の連結棒で分割することで、打設コンクリートの内と外とから同時に加熱することができるようにしたものである。尚、型枠の外枠及び連結棒は何れも導熱材料（例えば鉄）で形成すると良い。
【発明の効果】
【００３６】
第１の手段に係る発明によれば次の効果を生ずる。
○形状記憶合金で緊張エレメント１２を形成し、その緊張力が継手への側圧として作用するように配向したから、継手周りでの定着力を高め、定着長を短くすることができる。
○緊張エレメント１２を廉価な鉄系形状記憶合金としたから、継手の本数が多くなっても、各継手周りに絡ませるために必要な緊張エレメントを使用することが可能である。
○継手と形状記憶合金とを鉄で形成したから、両者が接触しても錆を生じない。
【００３７】
第２の手段に係る発明によれば、継手を重ね継手としたから、その重ね部分の周りのコンクリートを緊張エレメントで引き締め、継手の効果を高めることができる。
【００３８】
第３の手段に係る発明によれば、被接合部材の各対向面に緊張エレメント１２として植設した金属繊維状の継手同士がコンクリートを介して絡み合うようにしたから、単に繊維状の金属繊維をコンクリート内に埋め込む場合に比べて結合力が大きい。
【００３９】
第４の手段に係る発明によれば、鉄筋継手を用いた通常の接合構造において、緊張エレメント１２として、鉄筋継手の径より長い鉄系形状記憶合金の金属繊維をグラウト材内にランダムに混入させたから、継手周りのコンクリート部分に緊張エレメント１２を垂直又は斜めに絡ませて緊張エレメントの収縮によるプレストレスが継手８の側面に作用させることができ、継手−コンクリート間の定着力を高めることができる。
【００４０】
第５の手段に係る発明によれば、緊張エレメント１２の両端部をフック１６に形成したから、継手周りのコンクリート部分への絡み作用を高めることができる。
【００４１】
第６の手段に係る発明によれば、上記緊張エレメント１２及び継手８の一方がコンクリート打設中に磁性を帯びており、両被接合部材の対向面との間にグラウト材とともに注入する緊張エレメント１２と鉄骨継手８との間に磁気引力が作用するから、更に継手周りのコンクリート部分への絡み作用が高まる。
【００４２】
第７の手段に係る発明によれば、打設コンクリートに、継手の長手方向から見て少なくとも２本以上の継手８の周囲を囲むコイル状或いはループ状のエネルギー供給ライン24を導入するように設けたから、接合構造の内部から確実に緊張エレメント１２を加熱し、収縮させることができる。
【００４３】
第８の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○エネルギー供給ライン24のうち、２本以上の継手８及びその継手周りのコンクリート部分を囲むコイル部を、緊張エレメント１２として形成したから、継手周りのコンクリート部分にプレストレスを集中することができる。
○緊張エレメント自身から発熱させることができるので、最も効率的にエネルギーをプレストレス導入に用いることができる。
【００４４】
第９の手段に係る発明によれば、上述のエネルギー供給ライン24として、コンクリート打設用の外枠２６の対向側部の間に１又は２以上の連結棒２８を架設してなる型枠を設け、これら外枠の少なくとも一部と連結棒とを熱伝導性の材料で形成し、その外枠２６と連結棒２８とで打設コンクリートの断面を複数セクションに分割したから、コンクリートの打設と緊張エレメント１２の加熱とを一連の手順として容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１から図６は、本発明の第１の実施形態に係るプレキャストコンクリート部材の接合構造を示している。
【００４６】
図１において、１は、被接合部材であり、１０は、接合構造である。
被接合部材１は、プレキャストコンクリートとして形成されている。図示例では、同形・同寸の２つの長方体状の梁として形成している。各被接合部材１の内部には鉄筋２が長手方向に埋め込まれている。２つの被接合部材は、各一端面を対向面４として向い合せて配置している。
【００４７】
接合構造１０は、継手を兼ねた緊張エレメント１２と、コンクリート１８とで形成している。
【００４８】
緊張エレメント１２は、上記被接合部材１の対向面４側に根元部分を埋め込んだ継手８の外方突出部分として形成されている。この継手は、鉄系形状記憶合金製の金属線として形成されている。この金属線の埋設長さＳ１は梁成（高さ）の半分以上とすることが望ましい。最も具体的にはコンクリート及び緊張エレメントの強度に応じて定める。緊張エレメント１２は、上記被接合部材１の対向面４全体にほぼ均等に植設させて、何れの方向から外力が加わっても十分に対抗できるように設けている。また大部分の緊張エレメント１２は、対向面４の法線方向に対して少しずつランダムな方向に傾斜させている。これは全ての緊張エレメントが一方向（例えば対向面の法線方向）に配向していると、各緊張エレメントの緊縮力が緊張エレメントの側面に作用せず、側圧が不足するからである。各緊張エレメントがランダムに配向していることで、その緊張力が周囲の緊張エレメントの側圧として加わり、結合力が高まり、これにより緊張エレメント１２の定着長Ｓ２を短くすることができる。また、図示例では、各継手８の根元部分もランダムな方向に配向して各被接合部材に確実に固定している。
【００４９】
上記コンクリート１８は、型枠（図示せず）内にセメント系のグラウト材（モルタル若しくはセメントペースト）を注入して形成する。注入したグラウト材が前記緊張エレメント１２同士の間に流れ込み、この状態で硬化することで、各緊張エレメント１２がコンクリート部分を介して絡み合った状態のコンクリート体が得られる。
【００５０】
そして上記構成の接合構造は次のように製造される。まず継手８である金属線は、被接合部材に取り付ける前に引っ張り変形させ、後に加熱することで原形復元するようにしておく。そして継手８を植え込んだ被接合部材１の継手８植設面を、図２のように相互に向かい合わせ、各対向面からの緊張エレメント１２が互い違いに差し込まれるように被接合部材１を近づける。そしてこの対向面４間の空間を囲う型枠（図示せず）を設けて、この型枠内に緊張エレメントを屈折させない程度の圧力で上記グラウト材を注入する。養生期間をとって型枠内のコンクリート１８を硬化させる。次に図３に示すように外部から適当な加熱器４０で加熱して、緊張エレメント１２を収縮させれば良い。そうすると、これら緊張エレメント１２は、互いに少しずつランダムに配向させているので、その緊縮力により、３次元プレストレスが導入され、緊縮エレメントへの側圧が高まるので、コンクリートへの継手の定着力も向上する。
図４には、継手を設置した被接合部材の実施例及びこの被接合部材の製造手順を示している。まず予め引っ張り変形した継手８用の金属線を用意する。図示例では、この金属線のうち緊張エレメント１２に相当する部分を根元部分に対して屈折させているが、その構造は適宜変更することができる。被接合部材の対向面４と同じ形状・大きさの断面を有する容器４２を用意し、この容器内に柔らかい粘土４４などを入れ、この粘土内に上記継手８の根元部分を、均等な間隔を存して差し込む。そしてこの容器内にモルタルを流し込み、硬化させて、継手８と一体化したモルタル層６を形成する。このモルタル層６ごと継手８を粘土４４から引き抜き、継手８の緊張エレメント１２側を外にして、当該モルタル層６を、被接合部材形成形型枠４６に組み込む。この被接合部材成形型枠４６は、対向面相当部分を開口する本体を有し、その開口部を、上記継手付きのモルタル層６で密閉することで完成する。このモルタル層６は、コンクリート打設時には枠板の一部を構成している。その被接合部材成形型枠内にコンクリートを打ち込み、硬化させると、継手の根元部分を介して打設コンクリートとモルタル層とは一体となり、被接合部材１を形成する。そこでモルタル層を除いて被接合部材成形型枠を取り除けばよい。もっともこの形成方法は一例であり、必ずしも上記のように構成する必要はない。尚、図１〜図３の被接合部材はモルタル層を省略して描いている。
【００５１】
図５は、本実施形態の変形例であり、両被接合部材１の継手８を延長して接合構造１０内に突入させたものであり、これにより接合力が更に向上する。
【００５２】
図６は、本実施形態の更に他の変形例であり、上記継手８として、大径の根元部分から分岐させて、複数の小径の緊張エレメント１２をランダムな向きへ突出したものである。図示例では、上記根元部分の先端部に縦板を付設してこの縦板先端面から緊張エレメントを突出しているが、上記縦板は省略して根元部分の先端面から緊張エレメントを突出させても良い。
【００５３】
図７は、本発明の更に他の実施例を示している。本実施例では、被接合部材の対向面に植設する緊張エレメント１２Ａの先端間に間隙をとって、両緊張エレメントが重ならないように形成するととともに、繊維状の第２の緊張エレメント１２Ｂをグラウト材に混入してなるものである。こうすることで、第２の緊張エレメントを、各第１の緊張エレメントの両端部の周りのコンクリート部分に絡めることができる。この第２の緊張エレメント１２Ｂは、第１の緊張エレメント１２Ａの先端部間の間隙巾よりも長くすることが望ましい。                                                                                    
【００５４】
以下、本発明の他の実施形態に関して説明する。
【００５５】
図８から図１２は、本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態では、被接合部材１の対向面からそれぞれ継手８を突出して、重ね継手とするとともに、対向面の間の空間に注入するグラウト材に複数の緊張エレメント１２を混入させたものである。
【００５６】
この緊張エレメント１２は、鉄系合成樹脂製の細い短繊維として形成したものである。細線とするとのは、径が大きいと重くなり、型枠内へグラウト材を注入する際にグラウト材とともに緊張エレメントを型枠内全体へ行き渡らせることも、かつ継手の周りのコンクリート部分に緊張エレメントを絡み付かせることもできなくなるからである。特に緊張エレメントの好適な径は０．１ｍｍ〜１ｍｍである。もっともその径が０．１ｍｍ以下であっても、一定の強度を持たせて細線化することが可能であれば構わない。
【００５７】
緊張エレメント１２は、図９の左右方向へ直線的に伸びる中間部１４から、エレメントの両端部として、当該直線方向の一側（図示例では下側）外方へ左右対称に突出する、正・逆くの字状のフック１６を有する。これらフック１６は、主として継手周りのコンクリート部分に絡み止めするためのものである。緊張エレメントの中間部１４の長さを継手８の径よりも大きくすることで、確実に継手周りのコンクリート部分に係止できるように設けている。こうしたフック１６を設けても、全ての緊張エレメント１２が継手の周囲に絡むわけではないが、それは別に構わない。むしろ継手周りに全ての緊張エレメントが集中するとすれば継手の周囲以外のコンクリート部分にプレストレスが入らなくなり、却って問題である。継手８周りのコンクリート部分に絡みつき易い形状を緊張エレメントに付与することで、継手８周りの緊張エレメントの密度が他のコンクリート部分に高くなれば良い。尚、上記フック１６の形状は適宜変更することができる。
【００５８】
また継手８周りのコンクリートへの緊張エレメント１２の絡み作用を高めるために、接合構造内へ突入する継手部分と、緊張エレメントとの一方又は双方に、相互に引き合うように磁力を印加させることができる。緊張エレメントを磁化するときには、一方のフック１６がＮ極、他方のフックがＳ極となる。製造行程としては、重量の少ない緊張エレメントを磁化させる方が容易である。この場合には、緊張エレメント同士の間でも引力が働くので磁力によって連なった緊張エレメントのペアが更に継手にくっつき、継手８回りのプレストレスが高まるが、継手８の周囲以外の部分での緊張エレメントの分布の均一性はやや低下する。
【００５９】
更に緊張エレメント１２の両端間の距離を、重ね継手の各側面の空隙（あき）の巾ｄよりも大きくすることもでき、これにより、緊張エレメント１２が両継手の間に架設され、両フックが同時に隣接する継手部分に絡むようにすることもできる。ここで、継手間のあきの巾は、建築基準法（ＪＡＳＳ５）により、最低値が定められているため（鉄筋径の１．５倍、粗骨材最大寸法の１．２５倍、２５mmのうち最も大きい値）、この基準に適合する範囲内で、あきの巾と緊張エレメントの両端間距離を定めればよい。例えば継手の径が２０ｍｍとすればあきが３０ｍｍであるから、緊張エレメントの端間距離を３０〜４０ｍｍ程度とすれば良い。尚、この場合には、緊張エレメント１２の両フック１６を、Ｎ極・Ｓ極とし、接合構造内において隣り合う継手部分の一方をＮ極、他方をＳ極とすれば、緊張エレメント１２の両フックの継手８への絡み作用を高めることもできる。
【００６０】
尚、図示例の重ね継手は、鉄筋相互を重ねているだけであるが、両継手の一方を鉄骨とすることもできる。例えば一方の被接合部材（プレキャスト部材）内に埋設させたＨ形鋼を対向面より外側へ延長・突設するとともに、このＨ形鋼のウエブ両側において、そのフランジ間の空間部分内に、他方の被接合部材から鉄筋を突入させることで、重ね継手としても良い。また、一方被接合部材から突出したＨ形鋼のフランジ外面に近接させて、他方の被接合部材の四角付近から突出した鉄筋を沿わせても良い。
【００６１】
図１３は、本実施形態の変形例であり、被接合部材の対向面から突出した継手が、相互に重ならないようにしたものである。図示例では、各継手８の先端面を、相互に接近させて対向する位置に設定している。この構成では、緊張エレメントが、各継手の先端部の周りのコンクリートの部分の一方又は双方に絡む（好ましくは両端部間に架け渡すように絡む）ことが期待される。もっとも各継手の位置は適宜変更することができる。  
【００６２】
図１４及び図１５は、本発明の第３の実施形態を示している。本実施形態では、外部から接合構造１０内へエネルギーを注入するためのエネルギー供給ライン２４を設けたものである。
【００６３】
エネルギー供給ライン２４は、緊張エレメント１２をコイル状に形成し、このコイル部の両端を２本のライン部２６に接続している。コイル状の緊張エレメント１２は、継手の長手方向から見て、接合構造の内部へ突入する２以上の重ね継手部分の周囲を囲むように形成している。そして緊張エレメント１２の形成材料は、鉄系形状記憶合金であって、電流を流すことで発熱するように大きな電気抵抗を有するものとする。そして成形後に予め拡径変形させて、上記発熱により元のサイズに縮径するように設ける。具体的には、例えば径の拡縮自在に形成した軸体の周りに鉄系形状記憶合金の線を巻き付け、拡開させれば良い。
【００６４】
このエネルギー供給ライン２４を用いて、コンクリート打設後に通電することでコイル部である緊張エレメント１２から発熱させ、その熱で緊張エレメントを収縮させ、重ね継手及びその周りのコンクリート部分を締め付けるようにすれば良い。尚、このエネルギー供給ラインに電流の代わりに熱を流しても良い。
【００６５】
図１６から図１９は、本発明の第４の実施形態を示している。本実施形態では、接合構造形成用の型枠を、前述のエネルギー供給ライン２４と兼用するものである。
【００６６】
このエネルギー供給ライン兼用の型枠は、接合構造を囲う四角筒形の外枠２６と、この外枠の対向２辺の間に架設した縦横の連結棒２８とからなる。これら連結棒と外枠とは導熱材料（好ましくは鉄）で出来ており、これらを熱の通り道として、型枠内のコンクリートを内外から加熱できるように形成する。このコンクリートには、形状記憶合金製の緊張エレメントを混入しておくものとする。外枠の対向辺の間に連結棒を架設するのは、型枠内の面積を複数のセクションに分割することで、各セクション内に含まれる形状記憶合金に対して確実に加熱する。この型枠に対しては、外部熱源を直接当接して熱を加えてもよく、また、図示しない導熱線を介して外部熱源から熱を供給してもよい。加熱方法としては、ガス炎加熱、面状発熱体による過熱、電磁誘導加熱などが考えられる。更に外壁の全部又は一部に炭素など電気抵抗の大きい材料を使用し、外枠に電気を流したときの抵抗熱による加熱などが考えられる。尚、加熱した後には、型枠は接合構造の一部として取り付けたままにしておくとよく、これによる補強効果も期待できる。上記外枠２６の適所にはグラウト材注入用の孔３０を開口する。
【００６７】
図１９は、本実施形態の型枠の変形例を断面図で示したものである。型枠の構造のうち黒く塗りつぶした部分は熱を通す部材で形成した部分、ハッチング部分は熱を通さない素材で形成した部分である。同図(a)は、図１６に似た構成で外枠と縦横の連結棒で格子状に形成されている。図(ｂ)は、図(ａ)の構造から縦辺部分を省略してもの、図(c)は縦の連結棒を１本にしたもの、図(ｄ)は、横方向の連結棒を相互に拡開するように設けている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第1の実施形態に係るプレキャストコンクリート部材の接合構造の断面図である。
【図２】図１の構造を施工する工程の途中図である。
【図３】図１の構造を施工する工程の他の途中図である。
【図４】図１の構造の施工の準備段階の説明図である。
【図５】図１の構造の変形例である。
【図６】図１の構造の更に他の実施例である。
【図７】図１の構造の更に他の実施例である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るプレキャストコンクリート部材の接合構造の断面図である。
【図９】図８の構造の要部拡大図である。
【図１０】図８の構造を施工する工程の途中図である。
【図１１】図８の構造を施工する工程の他の途中図である。
【図１２】図８の構造の変形例である。
【図１３】図８の構造の更に他の変形例である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るプレキャストコンクリート部材の接合構造の断面図である。
【図１５】図１４の構造の要部拡大図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係るプレキャストコンクリート部材の接合構造の断面図である。
【図１７】図１６の構造を長手方向から見た断面図である。
【図１８】図１６の構造の要部斜視図である。
【図１９】図１６の構造の変形例を示す図である。
【図２０】従来の重ね継手の作用説明図である。
【００６９】
１…被接合部材  ２…鉄筋  ４…対向面  ６…モルタル層    ８…継手 
１０…接合構造  １２…緊張エレメント  １４…中間部  １６…フック
１８…コンクリート  ２０…
２４…エネルギー供給ライン  ２６…外枠  ２８…連結棒  ３０…孔
４０…加熱器  ４２…容器  ４４…粘土  ４６…被接合部材形成用型枠
Ｃ…ひび割れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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