(57)【要約】【課題】比較的廉価で、かつ、曲げ強度の向上を図れる代替鉄筋およびその製造方法を提供する。【解決手段】代替鉄筋１は、超高強度モルタルにより形成された円柱状体２と、円柱状体２の外周面２Ａの内側に全周に亘って埋設され、円柱状体２の軸方向Ｘに延びる多数本のＦＲＰストランド３とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高強度モルタルにより形成された円柱状体と、
前記円柱状体の周面の内側に全周に亘って埋設され、前記円柱状体の軸方向に延びる多数本のＦＲＰストランドと、を含むことを特徴とする、代替鉄筋。
【請求項２】
鉄筋を元型に使用して、当該鉄筋と同寸同形の円柱状体を作るための成形型を準備し、
前記成形型内にＦＲＰストランドシートを円筒状に丸めて収容し、
前記ＦＲＰストランドシートを収容した成形型内に超高強度モルタルを注入し、
前記超高強度モルタルが固化するまで養生し、
前記成形型から固化した円柱状体を取り出すことを特徴とする、代替鉄筋の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、代替鉄筋およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート建造物等に用いられる鉄筋のうち、モルタルやコンクリートによる被覆量（かぶり）の少ない表層部に配置される鉄筋やいわゆる段取り筋と称されるスペーサー的な使用をされる鉄筋においては、錆や錆に起因する腐食に強いものが望まれている。
かかる技術的な背景をうけて、特許文献１には錆に強い筋材が提案されている。特許文献１に記載の炭素繊維コンクリート補強筋は、強化繊維としての炭素繊維ストランドと、炭素繊維ストランドに埋め込まれたマトリックス材とを有する。マトリックス材は、速硬型セメントやアルミナセメント等の棒状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１２１４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の炭素繊維コンクリート補強筋等の代替鉄筋では、マトリックス材を強化するために炭素繊維ストランドが用いられている。炭素繊維ストランドは断面視において鉄筋のほぼ全体に分布・配置されている。このため、比較的高価な炭素繊維ストランドの使用量が多く、高価な代替鉄筋になるという課題がある。また、マトリックス材内で炭素繊維ストランドが不均一に分布・配置されると、代替鉄筋の一部に脆弱部が生じ、代替鉄筋の曲げ強度が不十分となるという課題もある。
【０００５】
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、比較的廉価で、かつ、曲げ強度の向上を図れる代替鉄筋およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、超高強度モルタルにより形成された円柱状体と、前記円柱状体の周面の内側に全周に亘って埋設され、前記円柱状体の軸方向に延びる多数本のＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）ストランドと、を含むことを特徴とする、代替鉄筋である。
請求項２に記載の発明は、鉄筋を元型に使用して、当該鉄筋と同寸同形の円柱状体を作るための成形型を準備し、前記成形型内にＦＲＰストランドシートを円筒状に丸めて収容し、前記ＦＲＰストランドシートを収容した成形型内に超高強度モルタルを注入し、前記超高強度モルタルが固化するまで養生し、前記成形型から固化した円柱状体を取り出すことを特徴とする、代替鉄筋の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、多数本のＦＲＰストランドが、円柱状体の周面の内側に全周に亘って埋設されている。そのため、円柱状体は、その周方向に均一に補強されているので、代替鉄筋には、脆弱部が生じにくい。したがって、代替鉄筋の曲げ強度の向上を図ることができる。また、ＦＲＰストランドは、円柱状体全体に埋設する必要がなく、その使用量を減らすことができるので、代替鉄筋を比較的廉価に設けることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、ＦＲＰストランドシートを円筒状に丸めて成形型内に収容することによって、多数本のＦＲＰストランドを一度に成形型内に配置することができる。ＦＲＰストランドシートを円筒状に丸めて収容した成形型内に超高強度モルタルを注入して養生することで、多数本のＦＲＰストランドが周面の内側に全周に亘って埋設された円柱状体を作ることができる。したがって、比較的廉価で、かつ、曲げ強度が向上された代替鉄筋を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る代替鉄筋の概略斜視図である。
【図２】代替鉄筋の断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図に相当する。
【図３Ａ】代替鉄筋の製造工程を示す模式図であり、成形用割型を準備する準備工程の一部を示している。
【図３Ｂ】代替鉄筋の製造工程を示す模式図であり、図３Ａの次の工程を示す模式図である。
【図３Ｃ】代替鉄筋の製造工程を示す模式図であり、成形用割型にＦＲＰストランドシートを収容する収容工程を示している。
【図３Ｄ】代替鉄筋の製造工程を示す模式図であり、成形用割型に超高強度モルタルを注入する注入工程を示している。
【図３Ｅ】代替鉄筋の製造工程を示す模式図であり、成形用割型から固化した円柱状体を取り出す取出工程を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る代替鉄筋１の概略斜視図である。
図１を参照して、代替鉄筋１は、円柱状体２と、円柱状体２に埋設された多数本のＦＲＰストランド３とを含む。
円柱状体２は、軸方向Ｘに延びる中心軸線Ｌを有する。円柱状体２は、軸方向Ｘに長手であり、たとえば１５００ｍｍの長さを有する。その断面形状は、たとえば直径φ１３ｍｍの円形であり、実際の鉄筋と同じ太さとされている。円柱状体２は、超高強度モルタルにより形成されている。超高強度モルタルとしては、例えば、圧縮強度が８０Ｎｍｍ２のものが挙げられる。
【００１１】
ＦＲＰストランド３は、炭素繊維等からなる複数の強化繊維が撚られて形成されたものである。多数本のＦＲＰストランド３は、軸方向Ｘに延びている。
この実施形態では、円柱状体２の外周面２Ａには複数の第１リブ２Ｂおよび第２リブ２Ｃが形成されている。複数の第１リブ２Ｂは、軸方向Ｘに沿って延びており、円柱状体２の中心軸線Ｌまわりの周方向Ｃに間隔を隔てている。また、複数の第２リブ２Ｃは、円柱状体２の周方向Ｃに沿って延びており、軸方向Ｘに間隔を隔てて設けられている。複数の第１リブ２Ｂおよび複数の第２リブ２Ｃは、互いに交差している。これら第１リブ２Ｂおよび第２リブ２Ｃは、実際の鉄筋表面の形状を模倣したために設けられているものである。したがって、円柱状体２は、その外周面２Ａにリブを備えないものでもよいし、リブを備える場合も、この実施形態のリブ形状に限定されるものではない。
【００１２】
図２は、代替鉄筋１の断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図に相当する。
図２を参照して、多数本のＦＲＰストランド３は、周方向Ｃの全周に亘って、外周面２Ａの付近に埋設されている。多数本のＦＲＰストランド３は、円柱状体２の外周面２Ａの径方向内側に、たとえばＦＲＰストランド３の軸径程度内側の位置、言い換えればＦＲＰストランド３の外側がＦＲＰストランド３の軸径程度の厚みのモルタルで覆われた状態で配置されている。よって、各ＦＲＰストランド３と円柱状体２の中心軸線Ｌとの間の距離よりも、ＦＲＰストランド３と外周面２Ａとの間の距離のほうが十分に小さくなる配置とされている。
複数本のＦＲＰストランド３の周方向Ｃの配置間隔は、ＦＲＰストランド３の軸径程度以下であり、ほとんど隙間がなく配置されていてもよい。
【００１３】
超高強度モルタルで円柱状体２を形成し、この円柱状体２に上述の態様で複数本のＦＲＰストランド３を埋設した構成にすることにより、代替鉄筋１は、曲げ強度、圧縮強度および引張強度が、同じ寸法の鉄筋と比べて遜色のない、実用的に使用できる代替鉄筋１となる。
また、比較的高価なＦＲＰストランド３は、円柱状体２全体に埋設する必要がなく、その使用量を減らすことができ、比較的廉価に代替鉄筋１を作ることができる。
【００１４】
代替鉄筋１は、錆びる心配がないので、コンクリート建造物の建設時に、いわゆる「段取り筋」として良好に利用することができる。すなわち、コンクリート建造物の骨組みとなる鉄筋を組む際に、最も外側に位置し、複数本の鉄筋を支持する「段取り筋」としてこの代替鉄筋１を用いると、代替鉄筋１は、錆びることはないので、コンクリートのかぶりの薄さに起因した錆などの心配がなくなる。
【００１５】
また、代替鉄筋１は、その名の通り、一般に使用される鉄筋に代えて、広く利用することができる。
なお、多数本のＦＲＰストランド３のうちの一部（図２において、３ａ、３ｂで示すもの）が円柱状体２の径方向に互いに重なり合っていてもよい。
以下では、このような代替鉄筋１の製造方法について図３Ａ〜図３Ｅを用いて説明する。
【００１６】
図３Ａ〜図３Ｅは、代替鉄筋１の製造工程を順次に示す模式図である。図３Ａ〜図３Ｅでは、説明の便宜上、第１リブ２Ｂおよび第２リブ２Ｃ（図１参照）の図示を省略している。
代替鉄筋１の製造工程では、まず、準備工程が行われる。準備工程では、円柱状体２（図１参照）を作るための成形型７が準備される。
【００１７】
図３Ａを参照して、成形型７は、例えばウレタン樹脂製である。成形型７は、例えば略円柱状であり、成形型７には、円柱状体２の形状とほぼ一致する空間８が形成されている。ここでは図示しないが、空間８を取り囲む成形型７の内面７Ａには、第１リブ２Ｂおよび第２リブ２Ｃ（図１参照）に応じた凹凸が形成されている。成形型７には、空間８の長手方向（円柱状体２の軸方向Ｘに相当）の一端面を成形型７から外部に露出させるための開口１０が形成されている。
【００１８】
図３Ｂに示すように、成形型７は、一対の半割型１２を含む。半割型１２のそれぞれは、互いに対向する対向面１３を含む。各対向面１３には、凹部１４が形成されている。空間８は、一対の半割型１２の凹部１４によって構成されている。一対の半割型１２は、軸方向Ｘに対する直交方向の一端同士が連結されていてもよい。一対の半割型１２を互いに離間させて成形型７を開いたり、一対の半割型１２を互いに近づけて成形型７を閉じたりすることができる。
【００１９】
準備工程では、このような成形型７は、鉄筋を元型として使用し、ウレタン樹脂で形成した。図３Ｂに示すように成形型７を開いて鉄筋６を取り出すと、型として空間８を有する成形型７となる。
図３Ｃを参照して、次に、収容工程が行われる。収容工程では、まず、二点鎖線で示すように、１枚のＦＲＰストランドシート５が準備される。
【００２０】
ＦＲＰストランドシート５は、多数本のＦＲＰストランド３によって構成されている。ＦＲＰストランドシート５の多数本のＦＲＰストランド３は、ＦＲＰストランド３が延びる方向（軸方向Ｘに相当）に直交方向にほとんど隙間をあけずに等間隔で配置されている。ＦＲＰストランドシート５としては、新日鉄住金マテリアルズ株式会社製のＦＯＲＣＡ（登録商標）ストランドシート等を用いてもよい。
【００２１】
ＦＲＰストランドシート５を、円筒状に丸めた状態で、成形型７の開口１０から空間８内に収容する。円筒状に丸められた状態のＦＲＰストランドシート５は、その周方向における一対の端部５Ａ，５Ｂが互いにわずかに重なっていてもよい。本実施形態とは異なり、ＦＲＰストランドシート５が、二重以上に巻かれて丸められていてもよい。空間８内に収容されたＦＲＰストランドシート５のＦＲＰストランド３（図３Ｃの実線参照）は、成形型７の内面７Ａに沿って配置される。
【００２２】
収容工程の次に、図３Ｄに示すように、注入工程が行われる。注入工程では、まず、液状の超高強度モルタル１６が準備される。そして、液状の超高強度モルタル１６は、ＦＲＰストランドシート５が収容された空間８に開口１０を介して注入される。
注入工程の次に、養生工程が行われる。養生工程では、超高強度モルタル１６が成形型７の空間８に注入された後、超高強度モルタル１６が固化するまで養生される。
【００２３】
養生工程の次に、図３Ｅに示すように、取出工程が行われる。取出工程では、成形型７を開き、代替鉄筋１が成形型７から取り出される。以上により、代替鉄筋１の製造が完了する。
本発明によれば、多数本のＦＲＰストランド３が、円柱状体２の外周面２Ａの内側に全周に亘って埋設されているので、円柱状体２の強度（特に、外周面２Ａ付近の強度）が周方向Ｃにおいて均一に補強されている。そのため、ＦＲＰストランド３が円柱状体２内で不均一に分布・配置されている場合と比較して、代替鉄筋１には脆弱部が生じにくい。したがって、代替鉄筋１の曲げ強度の向上を図ることができる。
【００２４】
また、多数本のＦＲＰストランド３は、円柱状体２の外周面２Ａ付近に配置されているため、円柱状体２の外周面２Ａに亀裂が発生するのを抑制することができる。したがって、ＦＲＰストランド３が中心軸線Ｌ付近に集中して配置されている場合と比較して、円柱状体２の曲げ強度の向上を図ることができる。
また、中心軸線Ｌ付近にＦＲＰストランド３を配置していないので、比較的少ない本数のＦＲＰストランド３で曲げ強度の向上を図ることができる。
【００２５】
また、ＦＲＰストランドシート５を円筒状に丸めて成形型７内に収容することによって、多数本のＦＲＰストランド３を一度に成形型７内に配置することができる。ＦＲＰストランドシート５を円筒状に丸めて収容した成形型７内に超高強度モルタル１６を注入して養生することで、多数本のＦＲＰストランド３が外周面２Ａの内側に全周に亘って埋設された円柱状体２を作ることができる。したがって、比較的廉価で、かつ、曲げ強度が向上された代替鉄筋１を効率良く製造することができる。
【００２６】
次に、この発明の他の実施形態を説明する。
上記実施形態では、超高強度モルタルとＦＲＰストランドとを用いて代替鉄筋を構成した。しかし、ＦＲＰストランドに代えてステンレス製の（鋼）棒を用いてもよい。ステンレス製の棒をＦＲＰストランドに代えて使用しても、錆や腐食の生じない代替鉄筋とすることができる。
【００２７】
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    代替鉄筋
２    円柱状体
２Ａ  外周面（円柱状体の周面）
３    ＦＲＰストランド
５    ＦＲＰストランドシート
６    鉄筋
７    成形型
１６  超高強度モルタル
Ｘ    軸方向
【図１】
2017071903.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2017071903.tif 000008
【図３Ｅ】
2017071903.tif 000009