(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モルタルまたはコンクリートにより構成され、構造物内の接合端面近傍位置に埋設され、隣接された構造物同士を接合させる継手具であって、
前記継手具は、頭部と、該頭部の両側部から各々後方側へと延在する一対の胴部と、これら一対の胴部の後方側同士を連結するテール部とから構成された、中央部に貫通孔を有する平面視略ロの字形状をなし、前記頭部には、前記貫通孔からボルトを挿通させて該ボルトの先端側を前記接合端面から突出させるボルト挿通孔が形成されているとともに、該ボルト挿通孔を囲う線状で無端環状の補強部材が埋設され、前記テール部には線状の補強部材が埋設され、前記各胴部には前記頭部の補強部材の両側部側と前記テール部の補強部材の両側部側とを連結する線状の補強部材が埋設されており、前記貫通孔は、前記継手具が前記構造物内に埋設された際に、前記ボルトを締結するためのボルトボックスとして機能することを特徴とする継手具。
【請求項２】
構造物内の接合端面近傍位置に埋設され、隣接された構造物同士を接合させる継手具であって、
少なくともセメント、ポゾラン質微粉末、骨材、水、及び減水剤が含有された配合物を硬化させたコンクリートにより構成されており、ボルトを挿通させて該ボルトの先端側を前記接合端面から突出させるボルト挿通孔が形成されているとともに、少なくとも該ボルト挿通孔の近傍位置を補強する線状の補強部材が埋設されていることを特徴とする継手具。
【請求項３】
前記配合物中に、金属繊維及び／又は有機繊維が含有されていることを特徴とする請求項２に記載の継手具。
【請求項４】
前記補強部材は、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の継手具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシールドトンネル覆工用のコンクリートセグメント等の構造物に埋設される、継手具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コンクリート等からなる構造物において、その内部に高強度モルタル等から構成された継手具を埋設し、この継手具のボルト挿通孔にボルトを挿通して、隣接する他の構造物とボルト締結することにより、構造物同士を接合させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
こうした継手具においては、ボルトに高い引張力等が作用するため、ボルト挿通孔の近傍位置にはひび割れや破損が発生し易く、その結果として、継手具の耐久性の低下、引き抜き強度の低下を招くおそれがあった。
また、ボルト締結のためには、構造物の接合端面近傍位置に、ボルトを挿通・回転させるためのスペースであるボルトボックスを形成しなければならないが、こうしたボルトボックスは凹部であって強度的に弱い部分であり、構造物の強度を高めるにはネックとなっていた。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高強度化を図り耐久性を高めることができるとともに、引き抜き強度を高めることのできる継手具を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コンクリート構造物の継手具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、モルタルまたはコンクリートにより構成され、構造物内の接合端面近傍位置に埋設され、隣接された構造物同士を接合させる継手具であって、前記継手具は、頭部と、該頭部の両側部から各々後方側へと延在する一対の胴部と、これら一対の胴部の後方側同士を連結するテール部とから構成された、中央部に貫通孔を有する平面視略ロの字形状をなし、前記頭部には、前記貫通孔からボルトを挿通させて該ボルトの先端側を前記接合端面から突出させるボルト挿通孔が形成されているとともに、該ボルト挿通孔を囲う線状で無端環状の補強部材が埋設され、前記テール部には線状の補強部材が埋設され、前記各胴部には前記頭部の補強部材の両側部側と前記テール部の補強部材の両側部側とを連結する線状の補強部材が埋設されており、前記貫通孔は、前記継手具が前記構造物内に埋設された際に、前記ボルトを締結するためのボルトボックスとして機能することを特徴とする。
【０００７】
このように、継手具をモルタルまたはコンクリートで構成して平面視ロの字形状とし、中央部の貫通孔をボルトボックスとして機能させるようにしているので、構造物の中で強度の弱い部分であるボルトボックスを継手具と一体化して、構造物の強度を高めることができる。
しかも、前記貫通孔を囲んで平面視略ロの字状をなすようにして線状の補強部材を連結して埋設しているので、ボルトボックスの周囲を補強部材で的確に補強することができ、構造物を更に高強度とすることができる。さらに、前記補強部材がボルト挿通孔を囲うように埋設されているので、ボルトに高い引張力等が作用するために高強度が要求されるボルト挿通孔を、的確に補強することができ、継手具の引き抜き強度を高めることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、構造物内の接合端面近傍位置に埋設され、隣接された構造物同士を接合させる継手具であって、少なくともセメント、ポゾラン質微粉末、骨材、水、及び減水剤が含有された配合物を硬化させたコンクリートにより構成されており、ボルトを挿通させて該ボルトの先端側を前記接合端面から突出させるボルト挿通孔が形成されているとともに、少なくとも該ボルト挿通孔の近傍位置を補強する線状の補強部材が埋設されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の継手具であって、前記配合物中に、金属繊維及び／又は有機繊維が含有されていることを特徴とする。
【００１５】
このようなコンクリートを継手具に用いたので、打設前のコンクリートの流動性、分離抵抗性を高めることができるとともに、打設後のコンクリートの強度を極めて高いものとして、継手具を高強度としてその耐久性を極めて高いものとすることができる。また、ボルト挿通孔の近傍位置を補強する線状の補強部材が埋設されているので、ボルトに高い引張力等が作用するために高強度が要求されるボルト挿通孔を、的確に補強することができ、継手具の引き抜き強度を高めることができる。
また、配合物中に、金属繊維及び／又は有機繊維を含有させるようにすれば、強度に優れた繊維によりコンクリートを補強できるので、コンクリートの強度を更に高めることができる。
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の継手具であって、前記補強部材は炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維により構成されていることを特徴とする。
このように、補強部材として強化繊維を用いることとすれば、コンクリート製継手具の軽量化及び更なる高強度化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る継手具の実施の形態について、図１乃至図３を用いて説明する。
先ず図１に示すように、この継手具１は、頭部１ａと胴部１ｂ，１ｂとテール部１ｃとの３つの部位からなっており、中央部には上下方向に貫通するボルトボックス用孔（貫通孔）１ｈを有する、平面視略ロの字形状をなしている。この継手具１は、高強度モルタルを主たる構成材料として構成されている。
【００１７】
頭部１ａの中央部には、ボルトボックス用孔１ｈから前端部１ｓまでを前後方向に貫通する、ボルト挿通孔２が形成されている。このボルト挿通孔２には、後述するように、ボルトｖが挿通される。この頭部１ａの前端部１ｓ側には、上下左右の各面からボルト挿通孔２の前端部１ｓに向けて各々傾斜するテーパー面１ｔが形成されており、継手具１の前端部１ｓ側がテーパー形状となっている。このため、構造物中により強固に埋設されるようになっている。
【００１８】
胴部１ｂ，１ｂは、一対をなしており、頭部１ａの両側端部から各々後方側へと延在している。
テール部１ｃは、一対の胴部１ｂ，１ｂの後方側同士を連結するものであって、その外周側には、外方に向けてフランジ状に突出するフランジ部１ｆが形成されている。継手具１が構造物内に埋設された際、このフランジ部１ｆが構造物内に突出することで、大きな引き抜き強度を得ることができる。なお、このフランジ部１ｆの先端側は、断面視略半円形状をなしているとともに、継手具１の各々の角部は、面取りされて曲面形状をなしている。そのため、構造物内において特定箇所への応力集中が発生し難い形状となっている。
【００１９】
頭部１ａ、一対をなす胴部１ｂ，１ｂ及びテール部１ｃが、このように略ロの字形状に配置されているので、継手具１の中央部には、ボルトボックス用孔１ｈが形成されている。このボルトボックス用孔１ｈは、後述するように、構造物としてのコンクリートセグメントに埋設された際に、ボルトボックスとして機能する。
【００２０】
この継手具１内には、線状の補強部材が埋設されている。すなわち図２に示すように、頭部１ａ内には補強部材３ａ，３ｂが、一対の胴部１ｂ，１ｂ内には補強部材４が、テール部１ｃ内には補強部材５ａ，５ｂが、各々埋設されている。
【００２１】
これら補強部材３ａ，３ｂ，４，５ａ，５ｂの各々は、炭素繊維やアラミド繊維等の強化繊維により構成されている。なお、鋼線や鉄線等の金属線を用いても差し支えないが、継手具１の軽量化及び高強度化を図るという観点からは、炭素繊維やアラミド繊維等の強化繊維を用いることが好ましい。
【００２２】
補強部材３ａ，３ｂは、各々無端環状とされており、ボルト挿通孔２を囲うようにして頭部１ａ内に埋設されている。補強部材３ａは、ボルト挿通孔２の前端部１ｓ側を囲うようにして、補強部材３ｂは、ボルト挿通孔２の後方側、つまりボルトボックス用孔１ｈ側を囲うようにして、各々埋設されている。すなわち、これら補強部材３ａ，３ｂによって、ボルト挿通孔２の近傍位置は極めて強固に補強されている。
【００２３】
補強部材５ａ，５ｂも、各々無端環状とされており、テール部１内に埋設されている。補強部材５ａは、テール部１ｃ内の前方側、つまりボルトボックス用孔１ｈ側に埋設されており、また補強部材５ｂは、テール部１ｃの後方側のフランジ部１ｆの近傍位置に埋設されている。なお、補強部材５ｂは、フランジ部１ｆを的確に補強できるように、補強部材５ａよりも大きな環状となっている。
【００２４】
そして、これら補強部材３ａ，３ｂの両側部側と補強部材５ａ，５ｂの両側部側とを前後方向に互いに連結するような配置とされた、補強部材４，４が、胴部１ｂ，１ｂ内に各々埋設されている。すなわち、補強部材３ａ，３ｂ，４，５ａ，５ｂは、ボルトボックス用孔１ｈを囲んで平面視略ロの字状をなすようにして、頭部１ａ、胴部１ｂ，１ｂ及びテール部１ｃの各々に埋設されている。このため、ボルトボックス用孔１ｈの近傍位置は、これら補強部材によって極めて強固に補強されている。
【００２５】
こうした継手具１が、構造物内に埋設されている状態を、図３に示す。ここでは構造物として、トンネル覆工用に用いられるコンクリートセグメントＣを例にとって説明する。
継手具１は、コンクリートセグメントＣの接合端面Ｃｆの近傍位置に、前端部１ｓと接合端面Ｃｆとを略面一として埋設されている。そしてコンクリートセグメントＣには、ボルトボックスＨが、ボルトボックス用孔１ｈと連通するように形成されている。すなわち、ボルトボックス用孔１ｈは、ボルト挿通孔２にボルトｖを挿通して回転させるためのスペースである、ボルトボックスとしての機能を有している。
【００２６】
このコンクリートセグメントＣと、他のコンクリートセグメントとを接合する際には、ボルトボックスＨからボルト挿通孔２にボルトｖを挿通して、先端側を接合端面Ｃｆから突出させる。そして、このボルトｖを回転させ、隣接するコンクリートセグメントの接合端面側とボルト締結することにより、コンクリートセグメント同士は接合される。
【００２７】
こうした継手具１においては、ボルト挿通孔２の近傍位置を補強する線状の補強部材３ａ，３ｂを埋設するようにしている。このため、ボルトｖに高い引張力等が作用するために高強度が要求されるボルト挿通孔２を、的確に補強することができ、継手具１の引き抜き強度を高めることができる。
【００２８】
また、補強部材を、炭素繊維、アラミド繊維等の強化繊維により構成しているので、継手具の軽量化及び更なる高強度化を図ることができるとともに、金属のように錆や腐食が発生することもなく、継手具１の耐久性をより高めることができる。
【００２９】
更に、継手具１を、中央部にボルトボックス用孔１ｈを有する平面視略ロの字形状とし、継手具１がコンクリートセグメントＣ内に埋設された際に、このボルトボックス用孔１ｈが、ボルトｖを締結するためのボルトボックスＨとして機能するようにしている。このため、コンクリートセグメントＣの中で強度の弱い部分であるボルトボックスＨを継手具１と一体化して、コンクリートセグメントＣの高強度化を図って、高い耐久性を得ることができる。
【００３０】
更に、補強部材３ａ，３ｂ，４，５ａ，５ｂを、ボルトボックス用孔１ｈを囲んで平面視略ロの字状をなすように、頭部１ａ、胴部１ｂ，１ｂ及びテール部１ｃの各々に埋設するようにしている。このため、ボルトボックスＨの周囲をこれら補強部材で的確に補強することができ、コンクリートセグメントＣの更なる高強度化を図って、更に高い耐久性を得ることができる。
【００３１】
なお、これら継手具１の主たる構成材料として、高強度モルタルを用いることとしているが、高強度モルタルに替えて、以下に示すような高強度のコンクリートを用いるようにしてもよい。このコンクリートは、少なくともセメント、ポゾラン質微粉末、粒径２ｍｍ以下の骨材、水、及び減水剤が含有された配合物を硬化させたコンクリートにより構成されている。
【００３２】
セメントとしては、各種ポルトランドセメントや高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントが、特に好適である。しかし、他のセメントを用いても良く、その種類は特に限定されるものではない。なお、コンクリートの早期強度を向上しようとする場合は、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、またコンクリートの流動性を向上しようとする場合は、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００３３】
ポゾラン質微粉末の例としては、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ等が挙げられる。シリカフュームやシリカダストは、一般的にその平均粒径は１．０μｍ以下であり、粉砕等の処理を行う必要がないので、特に好適である。
【００３４】
このようなポゾラン質微粉末を配合することにより、そのマイクロフィラー効果及びセメント分散効果によりコンクリートが緻密化し、圧縮強度が向上する。なお、ポゾラン質微粉末の添加量が多くなると、単位水量が増大するので、ポゾラン質微粉末の添加量は、セメント１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい。
【００３５】
骨材としては、粒径２ｍｍ以下の粒体を用いることが好ましい。ここで、骨材の粒径とは、８５ｗｔ％累積粒径である。なお、粒径２ｍｍよりも大きい骨材が含まれていてもよいが、骨材の粒径が２ｍｍを超えると、コンクリートの強度が低下してしまうおそれがある。つまり、コンクリートの分離抵抗性、或いは硬化後の強度等を考慮すると、最大粒径が２ｍｍ以下の骨材を用いることが好ましく、最大粒径が１．５ｍｍ以下の骨材を用いることがより好ましい。
【００３６】
このような骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂及びこれらの混合物を使用することができる。骨材の配合量は、コンクリートの作業性や分離抵抗性、硬化後の強度やクラックに対する抵抗性等を考慮すると、セメント１００重量部に対して５０〜２５０重量部が好ましく、８０〜１８０重量部がより好ましい。
【００３７】
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。それらの中でも、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を使用することが好ましい。減水剤の添加量は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化後の強度、さらにはコスト等を考慮すると、セメント１００重量部に対して、固形分換算で、０．５〜４．０重量部が好ましい。
【００３８】
なお、水／セメント比は、コンクリートの流動性や分離抵抗性、硬化体の強度や耐久性等を考慮すると、１０〜３０％が好ましく、１５〜２５％がより好ましい。
【００３９】
また、セメント硬化時間の短縮を図るためには、急硬材を用いることが好ましいが、その種類は特に限定されない。一般的に急硬材としては、セメント鉱物系と無機塩系とがあるが、トンネル工法において通常用いられているのはセメント鉱物系の粉体であり、これをスラリー化してベースコンクリートに添加混合する。こうしたセメント鉱物系の急硬材は、カルシウムアルミネート類、又はカルシウムサルホアルミネート類等を主成分とし、これにクエン酸類やオキシカルボン酸塩等の凝結遅延剤を適宜組み合わせて使用することが多い。急硬材の添加量は、環境温度や使用材料等の施工条件によって異なるが、通常の場合、粉体急硬材では、セメント質量に対して固形分量で１０〜０５％程度であり、液体急硬材では８〜１５％程度である。
【００４０】
そして、継手具１の強度や靭性を高める観点から、配合物に金属繊維及び／又は有機繊維を含ませることが好ましい。金属繊維としては、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられるが、中でも鋼繊維は強度に優れており、またコストや入手のし易さの点からも好ましいものである。金属繊維は、径０．０１〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。径が０．０１ｍｍ未満では、繊維自身の強度が不足して張力を受けた際に切れやすくなるし、逆に径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなってコンクリートの曲げ強度が低下するためである。また、長さが３０ｍｍを超えると、混練の際ファイバーボールが生じ易くなり、長さが２ｍｍ未満では、マトリックスとの付着力が低下し曲げ強度が低下するためである。
【００４１】
金属繊維の配合量は、凝結後のコンクリート体積の４％未満が好ましく、より好ましくは３．５％未満である。一般に、金属繊維の含有量が多くなると、曲げ強度が向上するが、逆に、流動性を確保するために単位水量も増大するため、流動性及び硬化体の曲げ強度を考慮すると、上記の含有量が好ましい。
【００４２】
有機繊維としては、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維等が挙げられる。有機繊維は、径０．００５〜１．０ｍｍ、長さ２〜３０ｍｍのものが好ましい。有機繊維の含有量は、凝結後のコンクリート体積の１０％未満が好ましく、７％未満がより好ましい。なお、金属繊維と有機繊維の双方を用いるようにしてもよい。
【００４３】
また、継手具１の充填密度を高める観点から、平均粒径３〜２０μｍ、より好ましくは平均粒径４〜１０μｍの無機粉末を含ませることが好ましい。無機粉末としては、石英粉末、石灰石粉末、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の酸化物粉末、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭化物粉末等、窒化珪素（ＳｉＮ）等の窒化物粉末等が挙げられるが、中でも、石英粉末は、コストや硬化体の品質安定性の点から好ましい。石英粉末としては、石英や非晶質石英、オパール質やクリストバライト質のシリカ含有粉末等が挙げられる。無機粉末の配合量は、コンクリートの流動性、硬化体の強度等から、セメント１００重量部に対して５０重量部以下が好ましく、２０〜３５重量部がより好ましい。
【００４４】
更に、硬化体の靱性を高める観点から、平均粒度が１ｍｍ以下の繊維状粒子又は薄片状粒子を含ませることが好ましい。ここで、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。繊維状粒子としては、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が、薄片状粒子としては、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。繊維状粒子又は薄片状粒子の配合量は、コンクリートの流動性、硬化体の強度や靱性等から、セメント１００重量部に対して３５重量部以下が好ましく、１０〜２５重量部がより好ましい。なお、繊維状粒子においては、硬化体の靱性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いるのが好ましい。
【００４５】
このように、コンクリートとして、少なくともセメント、ポゾラン質微粉末、骨材、水、及び減水剤が含有された配合物を硬化させたコンクリートを用いるようにすれば、打設前のコンクリートの流動性、分離抵抗性を高めることができるとともに、打設後のコンクリートの強度を極めて高いものとすることができる。そのため、継手具１を高強度として、その耐久性を極めて高いものとすることができる。
【００４６】
また、配合物中に、金属繊維及び／又は有機繊維を含有させるようにすれば、強度に優れた繊維によりコンクリートを補強できるので、コンクリートの強度を更に高めることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る継手具によれば、上記の如き構成を採用しているので、ボルトボックスを継手具と一体化して構造物の強度を高めることができ、高強度化を図り耐久性を高めることができるとともに、引き抜き強度を高めることのできる継手具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明に係る継手具の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】   図１の継手具に埋設された補強部材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】   図１の継手具が埋設されたコンクリート構造物を示す図であって、（ａ）は平面視した断面図、（ｂ）は側断面図である。
【符号の説明】
１  継手具
１ａ  頭部
１ｂ  胴部
１ｃ  テール部
１ｈ  ボルトボックス用孔（貫通孔）
１ｓ  先端部
２  ボルト挿通孔
３ａ，３ｂ，４，５ａ，５ｂ  補強部材
Ｃ  コンクリートセグメント（構造物）
Ｃｆ  接合端面
Ｈ  ボルトボックス
【図１】
0003946554.tif 000002
【図２】
0003946554.tif 000003
【図３】
0003946554.tif 000004