(57)【要約】【課題】  PC鋼材の熱劣化を極力少なくして切断が可能なPC鋼材の切断方法を提供する。【解決手段】  緊張したPC鋼材を定着具で定着し、このPC鋼材の余長を切断するPC鋼材の切断方法である。PC鋼材（PC鋼撚り線20）に接地をとってプラズマアーク式の切断機（切断機本体100）でPC鋼材を切断する。PC鋼材に接地をとることで、切断時に、定着構造の性能に影響の及ぶ不測の箇所でアークが生じることを抑え、そのアークがPC鋼材に当たって強度低下の要因となることを回避できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
緊張したPC鋼材の余長を切断するPC鋼材の切断方法であって、
前記PC鋼材に接地をとってプラズマアーク式の切断機でPC鋼材を切断することを特徴とするPC鋼材の切断方法。
【請求項２】
PC鋼材が複数あり、
各PC鋼材に接地をとることを特徴とする請求項１に記載のPC鋼材の切断方法。
【請求項３】
接地は、一端がPC鋼材側に接続され、他端が大地側に接続される接地コードを用いて行なわれ、
この接地コードは、PC鋼材側が複数の端末部に分岐されて、各端末部がPC鋼材に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のPC鋼材の切断方法。
【請求項４】
接地は、PC鋼材における緊張力が作用していない箇所にとることを特徴とする請求項１に記載のPC鋼材の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、PC鋼材の切断方法に関するものである。特に、プラズマアーク式切断機を用いてPC鋼材の切断を行なう際、切断部以外で発生するアークがPC鋼材に接触し、その接触箇所の強度が低下することを防止できるPC鋼材の切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁などのコンクリート構造物において、構造物にプレストレスを導入するためにPC鋼材が利用される。このPC鋼材の一例としては、ポストテンション工法に用いられるPC鋼撚り線が挙げられる。ポストテンション工法では、まず型枠を形成して、型枠内にシースを配置し、コンクリートを打設して硬化させる。次に、シース内にPC鋼撚り線を挿入し、PC鋼撚り線の端部をジャッキで緊張して構造物の端面に定着する。この定着には、例えばPC鋼撚り線を把持するウェッジと、ウェッジがはめ込まれるアンカーディスクが用いられる。
【０００３】
このPC鋼撚り線は、緊張時にジャッキで把持する余長が必要であるが、緊張・定着後に余長を切断する必要がある。この余長切断には、次の技術が用いられていた。
【０００４】
ガストーチによる切断：これは、酸素、エチレンなどの高圧ガスを用い、そのガス燃焼の熱でPC鋼撚り線を溶解し、高圧ガスの勢いで溶解部を吹き飛ばして切断を行なう技術である（例えば非特許文献１）。
【０００５】
シアカッターによる切断：これは、油圧などにより一対の切断刃でPC鋼撚り線をせん断する技術である。
【０００６】
回転カッターによる切断：これは、例えば円盤状のカッターを高速回転させ、このカッターでPC鋼撚り線を切断する技術である。
【０００７】
【非特許文献１】「TENTIONING  MATERIALS  FOR  PRESTRESSED  CONCRETE」住友電気工業株式会社発行のカタログ  95年6月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の切断技術には次のような問題があった。
【０００９】
ガストーチによる切断では、高圧ガスを用いるため、高圧ガスの管理が必要となる。特に、高圧ガスが充填されるガスボンベは重量が重く、仮設足場上での作業性が非常に悪い。また、ガスの燃焼熱で鋼材を溶解するため切断に長時間を必要とし、その結果、PC鋼材の切断箇所近傍が熱劣化されて強度低下を招く。
【００１０】
シアカッターによる切断では、一対の切断刃を油圧でせん断運動させるために大型の油圧ポンプが必要である。そのため、切断装置が大型になって重量も重いため、仮設足場上での作業性が非常に悪い。また、切断対象の径ごとに異なる切断装置が必要となるため、切断装置数が増えて不経済である。
【００１１】
回転カッターによる切断では、切断箇所の周囲の状況によっては切断作業ができないことがある。コンクリート構造物では、コンクリートを打設するときに、定着具を囲む箱形の箱抜き枠を埋め込んでおいて、定着具周辺に後にPC鋼材を緊張する際の作業空間となる箱抜きを行うことがある。その場合、PC鋼材の切断箇所は箱抜き枠に取り囲まれた箇所に位置するため、回転カッターが箱抜き枠に干渉してPC鋼材を切断できないことがある。
【００１２】
従って、本発明の主目的は、PC鋼材の熱劣化を極力少なくし、特に箱抜きなどの狭小な空間でもPC鋼材の切断が可能なPC鋼材の切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明はプラズマアーク式切断機を用い、切断作業時の接地の仕方に工夫を施すことで上記の目的を達成する。
【００１４】
本発明PC鋼材の切断方法は、緊張したPC鋼材の余長を切断するPC鋼材の切断方法であって、前記PC鋼材に接地をとってプラズマアーク式の切断機でPC鋼材を切断することを特徴とする。
【００１５】
プラズマアーク式の切断機を用いることで、ガストーチ、シアカッターまたは回転カッターによる切断に伴う課題を解消することができる。例えば、ガストーチによる切断で生じるPC鋼材の切断箇所付近の強度低下を抑制することができる。特に、PC鋼材に接地をとることで、切断部以外でのアーク放電の発生を抑え、そのアークがPC鋼材に当たって強度低下の要因となることを回避できる。
【００１６】
従来、プラズマアーク式切断機で金属を切断することは行われていたが、PC鋼材の切断に利用することは行われていなかった。これは、予期しない箇所でアーク放電が発生し、このアークによる急激な局部的温度上昇とその後の冷却によりPC鋼材の金属組織が変化して、機械的強度が低下すると考えられているためである。
【００１７】
定着構造で定着されたPC鋼材の切断をプラズマアーク式の切断機で行なうことを想定した場合、接地コードを用いて接地をとる必要があるが、その接地のとり方は特に指定されていない。例えば、接地をとる作業性の観点などから、アンカーディスクやアンカープレートなどに1箇所の接地コードを接続して接地することが考えられる。その際、適切に接地がなされていれば、切断機のプラズマトーチから放出されるプラズマアークは切断対象のPC鋼材に接触し、そのPC鋼材に発生した電荷は、切断対象のPC鋼材→同鋼材を把持するウェッジ→アンカーディスク（アンカープレート）→接地コードの経路を通って接地へと流れる。
【００１８】
しかし、この場合、(1)金属同士の接触面積の小さい箇所が存在したり、(2)PC鋼材の切断時に接地コードが外れたり、(3)接地のとり方が不十分であったり、(4)接地コードの一部に断線が生じていたりすると、例えば、外れた接地コードの端部と接地コードの接続されていたアンカーディスクとの間や、アンカーディスクにはめ込まれるウェッジとPC鋼材との間などにアークが生じることがある。特に、複数のPC鋼材のうち１本を切断対象としている場合、通常、各PC鋼材は隣接間隔が小さいため、切断対象以外のPC鋼材にもプラズマアークが接触する。その際、切断対象以外のPC鋼材に発生した電荷は、切断対象以外のPC鋼材→同鋼材を把持するウェッジ→アンカーディスク（アンカープレート）→接地コードへと流れ、やはりウェッジとPC鋼材との間などにアークが生じる可能性が高くなる。その結果、このアークに伴う熱でPC鋼材や定着構造が局部的に強度低下することが起こり得る。
【００１９】
そのため、本発明方法では、PC鋼材自体に接地をとり、「プラズマアークの接触するPC鋼材→接地コード」の短い経路でPC鋼材に発生した電荷をすばやく接地に流して、ウェッジやアンカーディスク側に電荷が流れないようにしている。それにより、ウェッジとPC鋼材との間など、不測の箇所にアークが発生してPC鋼材の強度が低下することを抑制している。
【００２０】
接地は、PC鋼材における緊張力が作用していない箇所にとることが望ましい。PC鋼材において緊張力が作用していない箇所から接地をとることで、安全にかつPC鋼材や定着構造に支障が生じないように接地をとることができる。通常、PC鋼材は、緊張された状態で定着構造により定着される。その際、アンカーディスクやウェッジで構成される定着具の外側に露出したPC鋼材の余長部分は、緊張力が作用していないため、仮に機械的強度の低下が生じても定着構造の性能に及ぼす影響が殆んどない。従って、例えば、この余長部分から接地をとればよい。特に、定着具から露出するPC鋼材の余長部分の途中を切断する場合、切断箇所よりもPC鋼材の端部側に接地をとることが好ましい。切断箇所よりも端部側は、切断後は除去される箇所であり、仮に損傷しても何ら支障はない。
【００２１】
また、PC鋼材が複数ある場合、各PC鋼材に接地をとることが好ましい。各々のPC鋼材ごとに接地をとることで、切断対象以外のPC鋼材にプラズマアークが接触しても、そのPC鋼材に生じた電荷も確実に接地に流すことができる。その上、万一、一部のPC鋼材にとった接地が外れても、他のPC鋼材は個々に接地されているため、切断時における不測の箇所でのアークの発生を最小限に抑え、PC鋼材や定着構造の強度低下を抑制することができる。
【００２２】
接地は、一端がPC鋼材側に接続され、他端が大地側に接続される接地コードを用いて行なわれ、この接地コードは、PC鋼材側が複数の端末部に分岐されて、各端末部がPC鋼材に接続されていることが好適である。この構成の接地コードを用いれば、各PC鋼材ごとに接地をとることが容易にできる。この接地コードの分岐は、複数の端末部が同一箇所から分岐されていても良いし、ずれた箇所から分岐されていてもいずれでも良い。
【００２３】
本発明方法により切断を行う場合、切断時に発生する溶融金属もアーク放電と同様の不具合をもたらす。そのため、アンカーディスクとPC鋼材の切断位置との間にスパッタシートを介在させ、溶融金属がアンカーディスクに付着することを防止して切断することが好ましい。スパッタシートは、例えばPC鋼材に貫通される複数の貫通孔を有する円形状のものが挙げられる。同シートの材質は耐火・耐熱性に優れる材料、例えばガラス繊維、シリカ繊維、カーボン繊維、変性ポリフェニレンエーテル（商品名ザイロン）繊維などを用いたものが好ましい。スパッタシートの利用により、アンカーディスクおよびウェッジが溶融金属の接触（アークストライク）により局部的に強度低下した箇所が生じることを回避できる。
【００２４】
本発明方法での切断対象には、あらゆるPC鋼材が含まれる。例えば、PC鋼撚り線、PC鋼棒などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明方法によれば、次の効果を奏することができる。
【００２６】
直接プラズマアークで鋼材組織を昇華・分解するため、熱で鋼材を溶解して高圧ガスで溶解した鋼材を吹き飛ばすガストーチによる切断に比べて、鋼材へ熱影響がおよぶ範囲、つまりPC鋼材の強度低下領域を小さくすることができる。
【００２７】
PC鋼材のうち緊張力が作用しない箇所に接地をとることで、万一切断中に接地コードが外れたりしてアーク放電が発生しても、PC鋼材や定着構造の特性に影響のない箇所にアークを発生させ、PC鋼材や定着構造の強度低下を抑制することができる。
【００２８】
PC鋼材が複数ある場合、個々のPC鋼材ごとに接地をとることで、一部のPC鋼材の接地が外れたりしても、アークの発生、特に切断対象以外のPC鋼材におけるアークの発生を極力抑えることができる。
【００２９】
高圧ガスボンベや油圧ポンプが不要なため、重量物を仮設足場上に運搬しなくても切断作業ができ、作業性に優れる。また、高圧ガスの管理を行う必要もない。
【００３０】
PC鋼材の配列や径に関係なく、同一のプラズマトーチを用いてPC鋼材の切断ができ、複数の装置を用意する必要がないため、経済性に優れる。
【００３１】
一般にプラズマトーチ自体は小型であるため、定着構造が箱抜き枠を有してPC鋼材を切断する作業スペースが狭小な場合でも切断作業を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３３】
図１は本発明の方法の実施状況を示す説明図である。ここでは、ウェッジとアンカーディスクからなる定着具を用いて複数のPC鋼撚り線の端部を定着した定着構造を形成し、この定着構造におけるPC鋼撚り線の余長を切断する場合を例として説明する。なお、図１ではPC鋼撚り線を2本しか示していないが、実際にはより多くのPC鋼撚り線が存在する。
【００３４】
この定着構造は、コンクリート構造物の端面近傍に形成される。コンクリート10内おいて、複数本のPC鋼撚り線20はシース30内に配されている。各PC鋼撚り線20は、緊張されて端部を定着具で定着されている。この定着具には、複数の分割片でPC鋼撚り線を把持する円錐状のウェッジ40と、各ウェッジ40がはめ込まれる円錐状の嵌合孔が形成されたアンカーディスク50が用いられる。アンカーディスク50は、複数のPC鋼撚り線20の挿通孔が形成されたアンカープレート60を介してPC鋼撚り線20の緊張力をコンクリート10に作用させる。
【００３５】
本例では、このアンカープレート10に筒状の箱抜き枠61を形成し、定着具が箱抜き枠61内に収納されるように構成している。コンクリート打設時、箱抜き枠61内にはコンクリートが打設されないため、この箱抜き枠61内は空間として形成される。PC鋼撚り線20の緊張は、この箱抜き枠61内でアンカーディスク50から露出するPC鋼撚り線の余長（破線表示箇所）をジャッキ（図示せず）で把持して緊張する。そして、その緊張状態でウェッジ40をアンカーディスク50の嵌合孔にはめ込んでPC鋼撚り線20を定着する。
【００３６】
このような定着構造において、PC鋼撚り線20の緊張・定着を完了した後、その余長を切断する。その際、プラズマアーク式切断機を用いる。この切断機は市販のものを利用すれば良い。本例ではダイヘン社製プラズマ切断機M-3500Cを用いた。同切断機は、切断機本体100にトーチコードを介してプラズマトーチ110が接続され、このプラズマトーチ110と切断対象となるPC鋼撚り線20との間にプラズマアークを発生させてPC鋼撚り線20の切断を行なう。その際、切断機本体100に備えられるコンプレッサを用いてアークをプラズマ化するための作動ガスが噴出される。
【００３７】
また、切断機本体100には、接地コード120も接続されるように構成されている。本例では、一端が切断機本体に接続される本体側端子121を有し、他端側がPC鋼撚り線20の本数と同数に分岐された複数の分岐端子122を有する接地コード120を用いる。このコード120の本体側端子121を切断機本体100に接続し、分岐端子122を各PC鋼撚り線20の端部に接続する。図において、破線で示されている箇所がPC鋼撚り線20の切除部分である。
【００３８】
この状態でプラズマトーチ110に備えられた電極（図示せず）と切断対象となるPC鋼撚り線20との間にアークを発生させ、そこに作動ガスを噴射してアークをプラズマ化し、その高温状態のプラズマアークをトーチ110から噴射することでPC鋼撚り線を切断する。
【００３９】
複数本あるPC鋼撚り線20が個々に接地されているため、プラズマアークにより切断する際に不測の箇所にアークが発生することを抑えることができる。特に、PC鋼撚り線の余長部分は切断後に除去されるため、万一切断中に分岐端子の一部が外れ、その分岐端子とPC鋼材の余長部分との間にアークが発生してもPC鋼撚り線のうち、緊張力が作用している箇所には何ら悪影響が及ぶことがない。その結果、アークがPC鋼撚り線20の緊張力が作用している箇所に発生して、その発生箇所の強度低下が生じることを抑制できる。また、プラズマトーチ110は小型の部材であるため、箱抜き枠内にトーチ先端を差し入れてPC鋼撚り線20を切断することができる。
【００４０】
（試験例1）
直径28.6mmのPC鋼撚り線を本発明方法とガストーチを用いた方法とで切断し、切断端面からの距離とPC鋼撚り線表面のビッカース硬度とを測定して、切断に伴うPC鋼撚り線への熱影響の及ぶ範囲を調べた。
【００４１】
その結果、本発明方法で切断したPC鋼撚り線では切断端面から約7mmの範囲で硬度の低下が見られたのに対し、ガストーチを用いた方法で切断したPC鋼撚り線では約30mmの範囲で硬度の低下が見られた。この結果から、プラズマアーク式切断機による切断方法は、PC鋼撚り線への熱影響の及ぶ範囲が小さいことがわかる。
【００４２】
（試験例2）
次に、12本のPC鋼撚り線を有する定着構造において、前述した接地コードを用いPC鋼撚り線の個々に接地をとった本発明方法により切断を行った場合と、箱抜き枠の1箇所に接地をとった比較方法で切断を行なった場合とを比較した。
【００４３】
その結果、本発明方法では緊張力が作用する箇所にアークが生じる可能性がほとんどなく、PC鋼材や定着部の強度低下が生じないことを確認できた。一方、箱抜き枠に接地をとった比較方法の場合、切断中に、切断対象に隣接するPC鋼材とこのPC鋼材を把持するウェッジ、プレートまたは箱抜き枠との間でアークの発生が目視で確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明方法は、PC鋼撚り線、PC鋼棒などのPC鋼材の切断に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の方法の実施状況を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
10  コンクリート  20  PC鋼撚り線  30  シース  40  ウェッジ
50  アンカーディスク  60  アンカープレート  61  箱抜き枠
100  切断機本体  110  プラズマトーチ  120  接地コード  121  本体側端子
122  分岐端子
【図１】
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