(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被緊締部にストレスを付与するために前記被緊締部に直接あるいはグラウト材を介して間接に設けられるとともに前記被緊締部あるいは前記グラウト材に対向する対向面がＰＣ鋼材本体の表面に形成され、前記ＰＣ鋼材本体の対向面の一部に、前記ＰＣ鋼材本体の前記被緊締部あるいは前記グラウト材との接触を防ぐための非接触層が設けられるＰＣ鋼材を製造する方法であって、
前記ＰＣ鋼材本体の対向面にテープを巻き付け、このテープが巻き付けられたＰＣ鋼材本体に前記非接触層を構成する液状材料を浸漬あるいはスプレーし、前記液状材料が乾燥した後、前記テープを剥離することを特徴とするＰＣ鋼材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたＰＣ鋼材の製造方法において、
前記ＰＣ鋼材本体と前記被緊締部あるいは前記グラウト材との付着応力が０．５Ｎ／ｍｍ２以上３Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とするＰＣ鋼材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたＰＣ鋼材の製造方法において、
前記非接触層の面積が前記ＰＣ鋼材の対向面の面積の１０％以上９０％以下であることを特徴とするＰＣ鋼材の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載されたＰＣ鋼材の製造方法において、
前記非接触層は、エポキシ、アスファルト、ウレタン、シリコーン、ゴム又はこれらの混合物を含む材料から成形されることを特徴とするＰＣ鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被緊締部、例えば、コンクリート部材にストレスを付与するために用いられるＰＣ鋼材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ鋼材を用いてコンクリート部材等の被緊締部にストレスを付与するＰＣ構造が知られている。このＰＣ構造には、ＰＣ鋼材を緊張した状態でコンクリートを打設する方式や、コンクリート部材の内部にＰＣ鋼材を挿通し、ＰＣ鋼材を緊張させた後にＰＣ鋼材の端部をコンクリート部材に締結する方式がある。
後者の方式の従来例として、コンクリート部材に形成された挿通孔にＰＣ鋼材を挿通し、このＰＣ鋼材の一端部を予め固定するとともに他端部にテンションをかけた後ボルトで連結するもの（特許文献１）や、被緊締部としての地中の削孔にＰＣ鋼材を挿通し、この削孔にグラウト材を充填させて硬化させた後、ＰＣ鋼材にテンションをかけてボルトで連結するもの（特許文献２）がある。
【０００３】
これらの従来例で使用されるＰＣ鋼材には、コンクリート部材やグラウト材と対向する面が種々の形状のものがある。
例えば、特許文献１には丸ＰＣ鋼棒が示され、特許文献２には異形ＰＣ鋼棒が示されている。これらの鋼棒の他、ＰＣ撚り線等がＰＣ鋼材として知られている。
さらには、ＰＣ鋼材とコンクリートとの付着を絶つアンボンドＰＣ鋼材も知られている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３０２７０号公報
【特許文献２】特開平１０−３１７３７５号公報
【特許文献３】特開２００７−１６４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＰＣ鋼材では、丸ＰＣ鋼棒やアンボンドＰＣ鋼棒等、付着強度を期待できないものや、逆に、異形ＰＣ鋼棒等高い付着強度を有するものがあるが、これらのＰＣ鋼材は、用途に合わせて選択されている。部品点数の減少を図るという観点から、同一種類のＰＣ鋼材の付着強度を制御することが望ましいが、従来の構造をそのまま採用したのではＰＣ鋼材の付着強度を容易に変更することが困難である。
つまり、従来の構造では、ＰＣ鋼材と、この鋼材を覆うコンクリート又はグラウト材との付着強度を制御する方法の一つとして、コンクリート及びグラウト材の強度か鉄筋表面の形状を変化させることが考えられるが、通常、用いられるセメント系グラウト材の強度を極端に低いものにすると耐久力が低下し、最悪、建築基準法に抵触する恐れがある。
これに対して、鋼材の外周面形状をその都度変更することも考えられるが、それでは製造設備の大規模な変更が必要となり、製造コストが向上する要因ともなる。
【０００６】
本発明の目的は、製造コストの向上を抑えることができるとともに付着強度を容易に変更することができるＰＣ鋼材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＰＣ鋼材の製造方法は、被緊締部にストレスを付与するために前記被緊締部に直接あるいはグラウト材を介して間接に設けられるとともに前記被緊締部あるいは前記グラウト材に対向する対向面がＰＣ鋼材本体の表面に形成され、前記ＰＣ鋼材本体の対向面の一部に、前記ＰＣ鋼材本体の前記被緊締部あるいは前記グラウト材との接触を防ぐための非接触層が設けられるＰＣ鋼材を製造する方法であって、前記ＰＣ鋼材本体の対向面にテープを巻き付け、このテープが巻き付けられたＰＣ鋼材本体に前記非接触層を構成する液状材料を浸漬あるいはスプレーし、前記液状材料が乾燥した後、前記テープを剥離することを特徴とする。
【０００８】
この構成の発明によれば、ＰＣ鋼材本体の対向面の一部に非接触層が設けられるから、この非接触層のＰＣ鋼材本体の対向面に対する面積比を変更することで、付着応力を制御できる。例えば、付着応力を小さくする場合には、非接触層のＰＣ鋼材本体の対向面に対する面積比を小さくし、逆に、付着応力を大きくする場合には、非接触層のＰＣ鋼材本体の対向面に対する面積比を大きくする。
そのため、本発明では、ＰＣ鋼材本体に設けられる非接触層の面積比を変えることで付着応力を変更することができるから、いかなる付着応力を付与する場合であってもＰＣ鋼材本体の構造をそのまま利用することができるので、製造コストの向上を抑えることができる。
【０００９】
ここで、本発明では、前記ＰＣ鋼材本体と前記被緊締部あるいは前記グラウト材との付着応力が０．５Ｎ／ｍｍ２以上３Ｎ／ｍｍ２以下である構成が好ましく、さらには、前記非接触層の面積が前記ＰＣ鋼材の対向面の面積の１０％以上９０％以下である構成が好ましい。
【００１０】
付着応力が０．５Ｎ／ｍｍ２未満であると、耐震性能が低いものになる。つまり、地震荷重等の外力を受けた時に、特別な処置を講じない限り建物の変形が過大になってしまう。付着応力が３Ｎ／ｍｍ２を超えると、地震後の建物等の損傷が大きい。つまり、地震荷重等の外力を受けた特に、ＰＣ鋼材が少し抜け出してしまっただけでＰＣ鋼材が降伏してしまう可能性がある。ＰＣ鋼材が降伏すると、ＰＣ構造が特徴とする高い復元力が期待できない。
前記非接触層の面積が前記ＰＣ鋼材の対向面の面積に対して１０％未満であると、最大応力となるピーク時からそれ以降の付着応力の低下が大きくなり好ましくなく、９０％を超えると、付着応力がピーク時になるまで時間がかかり好ましくない。
【００１１】
また、前記非接触層は、エポキシ、アスファルト、ウレタン、シリコーン、ゴム又はこれらの混合物を含む材料から成形される構成が好ましい。
非接触層はエポキシ等の材料を刷毛でＰＣ鋼材本体の表面に塗ることで形成される。そのため、この構成の発明では、材料を塗る範囲、形状を変化させることで、非接触層のＰＣ鋼材本体の対向面に対する面積比を容易に変更することができる。
さらに、エポキシ、アスファルト、ウレタン、シリコーン、ゴム等は、汎用されている材料であるため、入手も容易であり、低コストで非接触層をＰＣ鋼材本体の対向面に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２は、それぞれ本実施形態にかかるＰＣ構造の概略構成を示す。図１はポストテンション方式のＰＣ構造を示し、図２はプレテンション方式のＰＣ構造を示す。
図１において、被緊締部であるコンクリート部材１には孔１Ａが形成されており、この孔１Ａには鋼製又はポリエチレン製のシース２が埋設されている。コンクリート部材１は建物、橋梁等の建築物として使用されるものである。
シース２にはＰＣ鋼材３が挿通され、このＰＣ鋼材３とシース２との間にはグラウト材４が充填されている。
ＰＣ鋼材３の端部には図示しないアンカープレートが貫通されるとともにナットが螺合されている。ＰＣ鋼材３の一端部がナット等で固定された状態でＰＣ鋼材３の他端部に引張力を付与し、その後、当該他端部にナットを螺合することで、ＰＣ鋼材３にストレスが導入されることになる。ＰＣ鋼材３にストレスが導入された後にグラウト材４がシース２の内部に充填される。
【００１５】
本実施形態では、ＰＣ鋼材３は、円柱状表面が滑らかに形成されたＰＣ鋼材本体３１と、このＰＣ鋼材本体３１のシース２に対向する対向面３１Ａに形成されグラウト材４との接触を防ぐための非接触層３２とを備えて構成されている。
ＰＣ鋼材本体３１は端部に図示しない雄ねじが形成されたＰＣ鋼棒である。
非接触層３２は、ピッチがＬｍｍであり、幅がＭｍｍの螺旋状に形成されている。つまり、ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａに非接触層３２が設けられた部分と非接触層３２が設けられず対向面３１Ａが露出した部分とが交互に配置されている。
非接触層３２は、エポキシ、アスファルト、ウレタン、シリコーン、ゴム又はこれらの混合物を含む材料から成形される。
【００１６】
ＰＣ鋼材本体３１とグラウト材４との付着応力は０．５Ｎ／ｍｍ２以上３Ｎ／ｍｍ２以下である。付着強度が０．５Ｎ／ｍｍ２未満であると、耐震性能が低いものになり、３Ｎ／ｍｍ２を超えると、ＰＣ鋼材３が早期に降伏してしまい不都合が生じる。
非接触層３２の面積がＰＣ鋼材本体３１の対向面の面積に対して１０％以上９０％以下である。非接触層３２の面積がＰＣ鋼材３の対向面の面積に対して１０％未満であると、付着応力が最大となる時以降の付着応力の低下が大きくなり好ましくなく、９０％を超えると、付着応力がピーク時になるまで時間がかかり好ましくない。
ここで、ＰＣ鋼材本体３１の対向面とはＰＣ鋼材３がグラウト材４に埋まっている面をいう。
【００１７】
図２において、ＰＣ鋼材３の端部には図１と同様に、アンカープレート（図示せず）が貫通されるとともにナットが螺合されている。ＰＣ鋼材３に引張力を付与した状態でコンクリートを打設する。
図２においても、ＰＣ鋼材３は、ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａに非接触層３２が設けられた部分と非接触層３２が設けられず対向面３１Ａが露出した部分とが交互に配置された構造である。なお、図２において、ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１ＡとはＰＣ鋼材３がコンクリート部材１に埋まっている面をいう。
【００１８】
ＰＣ鋼材３の付着応力を制御するには、ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａに対する非接触層３２の面積比を変える。
例えば、付着応力を小さくする場合には、非接触層３２のＰＣ鋼材本体３１の対向面に対する面積比を小さくし、逆に、付着強度を大きくする場合には、非接触層３２のＰＣ鋼材本体３１の対向面に対する面積比を大きくする。
【００１９】
図１及び図２に示されるＰＣ鋼材３を製造するにあたり、ＰＣ鋼材本体３１の対向面に非接触層３２を前述の材料を液状にして塗装をすることにより行う。
この材料の塗装をするために、刷毛を用いる。液状の材料を浸した刷毛をＰＣ鋼材本体３１に当て、このＰＣ鋼材本体３１を回転させた状態で刷毛をＰＣ鋼材本体３１の軸方向に沿って移動させる。
なお、本実施形態では、非接触層３２を形成するための方法として、刷毛を用いて材料をＰＣ鋼材本体３１に塗布する方法に限定されるものではなく、例えば、スプレーを用いて材料をＰＣ鋼材本体３１に螺旋状に塗布するものでもよく、あるいは、剥離可能なテープをＰＣ鋼材本体３１に螺旋状に巻き付け、このテープが巻き付けられたＰＣ鋼材本体３１の全体を前記材料に浸漬しあるいはスプレーし、前記材料が乾燥した後、前記テープを剥離するものでもよい。
【００２０】
従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａの一部にＰＣ鋼材本体３１のグラウト材４との接触を防ぐための非接触層３２が設けられる。同様に、ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａの一部にＰＣ鋼材本体３１のコンクリート部材１との接触を防ぐための非接触層３２が設けられる。そのため、ＰＣ鋼材本体３１に設けられる非接触層３２の面積比を変えることで付着応力を変更することができるから、いかなる付着応力を付与する場合であってもＰＣ鋼材本体３１の構造をそのまま利用することができ、製造コストの向上を抑えることができる。
【００２１】
（２）非接触層３２は、エポキシ、アスファルト、ウレタン、シリコーン、ゴム又はこれらの混合物を含む材料から成形されるから、材料を塗る範囲、形状を変化させることで、非接触層３２のＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａに対する面積比を容易に変更することができる。
【００２２】
（３）非接触層３２はＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａに螺旋状に形成されているから、ＰＣ鋼材本体３１を回転等させるとともに、螺旋ピッチを適宜設定することにより、非接触層３２のＰＣ鋼材本体３１への形成が容易に行える。そのため、この点からも、製造コストの向上を抑えることができる。
【００２３】
（４）ＰＣ鋼材本体３１の対向面３１Ａに非接触層３２を形成するために液状材料を塗装するという手段を採用したので、塗布される材料の幅等を適宜設定することで、ＰＣ鋼材３を容易に製造することができる。
【実施例】
【００２４】
次に、本実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。
図３及び図４には試験装置が示されている。図３には試験装置の全体構成が示されている。
図３において、試験装置は、２本のガイドロッド１１に往復動可能に取り付けられた可動クロスヘッド１２と、この可動クロスヘッド１２に対して近接離隔とされた固定クロスヘッド１３とを備えている。この固定クロスヘッド１３は、別の２本のガイドロッド１１に固定されている。
可動クロスヘッド１２と固定クロスヘッド１３とには試験体１４が取り付けられている。この試験片１４は、図１に示されるＰＣ構造と同様の構造であり、コンクリート部材１４１にシース１４２が埋設され、このシース１４２にＰＣ鋼材１４３が挿通されるとともに、このＰＣ鋼材１４３とシース１４２との間にグラウト材１４４が充填された構造である。
【００２５】
試験片１４のコンクリート部材１４１の一端面部が可動クロスヘッド１２に固定され、この一端面部から突出したＰＣ鋼材１４３の一端側部が固定クロスヘッド１３の固定用ブロック１５に係合されている。
試験片１４の近傍には変位計１６が配置され、試験片１４のコンクリート部材１４１と可動クロスヘッド１２との間には裁荷板１７が設けられている。
固定クロスヘッド１３から可動クロスヘッド１２が離隔すると、ＰＣ鋼材１４３は、その一端側が引っ張られるが他端側にはコンクリート部材１４１のグラウト材１４４との付着力により抵抗力が働く。
【００２６】
試験体１４の具体的な構造が図４に示されている。
図４において、ＰＣ鋼材１４３はＰＣ鋼材本体１４３１に非接触層１４３２が螺旋状に形成されている。
ＰＣ鋼材１４３のグラウト材の付着長さはｌであり、その付着部分の一端が固定クロスヘッド側の固定端とされ、その付着部分の他端が可動クロスヘッド側の自由端とされる。可動クロスヘッド１２の固定クロスヘッド１３からの離隔に伴ってＰＣ鋼材本体１４３１の自由端と固定端とが相対的に変位することになり、この相対的な変位を変位計１６で検出する。
【００２７】
ここで、ＰＣ鋼材１４３はＢ種１号で定められたものであり、直径Ｄがφ３２ｍｍである。シース１４２は秦野製作所製１０４０番のものであり、直径がφ４０ｍｍである。
グラウト材１４４は普通ポルトランドセメント（Ｗ／Ｃ＝４５％）が用いられる。ＰＣ鋼材１４３の付着長さｌはＰＣ鋼材１４３の直径Ｄの４倍程度確保される。
ＰＣ鋼材１４３はＰＣ鋼材本体１４３１にエポキシ塗装（大日本塗装製）を施すことで非接触層１４３２を形成した。
ＰＣ鋼材１４３は、直径が３２ｍｍであり、非接触層１４３２の塗装厚さが全周平均で０．２１ｍｍであり、引張強さが１１２４Ｎ／ｍｍ２であり、０．２％耐力が１００４Ｎ／ｍｍ２であり、弾性係数が２００×１０３Ｎ／ｍｍ２である。
【００２８】
実験に際して、非接触層１４３２とＰＣ鋼材本体１４３１の付着長さｌに対応する部分との面積比が異なる３種類の試験片１４を用いる。つまり、これらの試験片１４は、図５（Ａ）に示される面積比４０％のＰＣ鋼材１４３を用いた試験片１４Ａ、図５（Ｂ）に示される面積比８０％のＰＣ鋼材１４３を用いた試験片１４Ｂ、そして、面積比０％（ＰＣ鋼材本体１４３１に非接触層１４３２を設けないもの）を用いた試験片１４Ｄを用いる。
これらの試験片１４Ａ〜１４Ｃは、それぞれグラウト材１４４のグラウト強度が圧縮強度で２８．６Ｎ／ｍｍ２であり、引張強度で２．７Ｎ／ｍｍ２である。
各試験片１４Ａは、それぞれＰＣ鋼材１４３の付着長さｌが１２９ｍｍである。
【００２９】
以上の３種類の実施例としての試験片１４Ａ〜１４Ｃを試験装置にかけ、これらの試験片１４Ａ〜１４Ｃに変位計１６で検出される相対変位が５０ｍｍとなるまで荷重を付与し、その際に生じる付着応力度を測定する。なお、付着応力度τは、荷重Ｐ、ＰＣ鋼材１４３の呼び径寸法Ｄξ、ＰＣ鋼材１４３の付着長さｌから、Ｐ／（ｌ×πＤξ）の式から求められる。
【００３０】
相対変位と付着応力との関係を図６のグラフに示す。
図６において、符号Ａで示されるデータは試験片１４Ａであり、符号Ｂで示されるデータは、試験片１４Ｂであり、符号Ｃで示されるデータは、試験片１４Ｃである。
そして、図６のグラフ及び試験装置のデータから各試験片１４Ａ〜１４Ｃの最大荷重、最大付着応力度を求めた。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
0005009071.tif 000002
【００３２】
図６のグラフ及び表１から、ＰＣ鋼材本体１４３１に設けられる非接触層１４３２の面積比を４０％、８０％、０％と変化させることで最大付着応力度が制御できることがわかる。
しかも、各試験片において、最大応力値を得ることができる相対変位の値が異なることもわかる。
さらに、非接触層１４３２の面積比が０％、４０％、８０％の順で付着応力度が大きくなることがわかる。
【００３３】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、図１で示される実施形態では、ＰＣ鋼材３がコンクリート部材１を締結するために用いられるものであったが、本発明のＰＣ鋼材は地中に埋設されるアンカーボルトとして利用されるものであってもよい。
さらに、前記実施形態では、ＰＣ鋼材をＰＣ鋼棒として説明したが、本発明ではＰＣ鋼材をＰＣ撚り線とした場合にも適用することができる。
【００３４】
本発明では、非接触層３２を互いに所定間隔離れた複数のパイプ状部材から形成するものであってもよく、テープ状部材をＰＣ鋼材本体３１に巻き付けるものであってもよい。
この構成の発明でも、パイプ状部材の被覆、あるいはテープ状部材の巻き付けによりＰＣ鋼材３を容易に製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、コンクリート部材等の被緊締部にストレスを付与するために用いられるＰＣ鋼材に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＣ構造の概略を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るＰＣ構造の概略を示す断面図。
【図３】試験装置の全体構成を示す概略図。
【図４】試験片が設けられたＰＣ構造の概略を示す断面図。
【図５】（Ａ）〜（Ｂ）はそれぞれ試験片の概略を示す正面図。
【図６】試験結果を示すもので、ＰＣ鋼材の相対変位と付着応力度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３７】
１…被緊締部としてのコンクリート部材、２…シース、３…ＰＣ鋼材、４…グラウト材、３１…ＰＣ鋼材本体、３２…非接触層
【図１】
0005009071.tif 000003
【図２】
0005009071.tif 000004
【図３】
0005009071.tif 000005
【図４】
0005009071.tif 000006
【図５】
0005009071.tif 000007
【図６】
0005009071.tif 000008