(57)【要約】【課題】管状ストランドの芯材となる管状体の可撓性を確保し、かつその内部へのグラウト注入がスムーズに行えるようにすることである。【解決手段】表面に複数の環状溝が形成された金属製の正９角形管１を芯材とし、９本の金属製素線２を正９角形管１の外接円径よりも大きい径の仮想円Ａに外接する一体の撚り線状体１４に形成した後、この撚り線状体１４を管１外周面に沿うように撚り合わせることにより、管１凸部のへこみ量が肉厚よりも小さく内周形状の変形がほとんどない多角形状ストランドを確実に製造できるようにしたのである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の環状溝または螺旋状溝が形成された金属製多角形管を芯材とし、この多角形管の外周面に沿うように複数の素線を撚り合わせた多角形状ストランド。
【請求項２】
前記金属製多角形管がコルゲート管であることを特徴とする請求項１に記載の多角形状ストランド。
【請求項３】
前記各素線が鋼製であり、これらの各鋼製素線に合成樹脂を被覆したことを特徴とする請求項１または２に記載の多角形状ストランド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の多角形状ストランドの製造方法において、前記素線が巻き付けられたボビンを周方向に沿って複数配置した回転体の下流側に、回転可能に支持され、その軸方向の中心孔の周囲に複数の側線孔が形成された撚線機構を２段に設けて、前記回転体の中心部を貫通させた多角形管を各撚線機構の中心孔に通し、前記各ボビンから巻き戻された素線を各撚線機構の側線孔に１本ずつ通して、前記多角形管と各素線を所定の速度で２段目の撚線機構の下流側へ引き出しながら、前記回転体と各撚線機構を同一方向に回転させることにより、１段目の撚線機構で前記各素線を前記多角形管の断面形状が内包される仮想円に外接する一体の撚り線状体に形成した後、２段目の撚線機構で前記撚り線状体を多角形管の外周面に沿うように撚り合わせていくことを特徴とする多角形状ストランドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤アンカーやプレストレストコンクリート構造物等の緊張材として用いられる多角形状ストランドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤アンカーやプレストレストコンクリート構造物等の緊張材には、通常、中実構造のＰＣ鋼棒やＰＣ鋼撚り線等が用いられる。しかし、これらの中実構造の緊張材を地盤アンカー材として用いる場合は、アンカー材をその数倍の径で掘削した孔に挿入して、その周囲に定着用グラウトを注入しているため、グラウト使用量が多いという問題があった。また、アンカー材の打設方向によっては、掘削した孔の最深部までグラウトを充填することができず、アンカー材の定着状態が不安定になるおそれもあった。そこで、これらの問題を解決するものとして、例えば図３に示すように、可撓性を有する管状体としての円管５１を芯材とし、その外周面に沿うように複数の素線５２を撚り合わせた中空構造の緊張材（以下、「管状ストランド」と記す。）が提案されている。この管状ストランドは、円管５１の内部をグラウト注入通路として使用できるので、打設方向によらず安定した定着状態が確保でき、グラウト使用量低減によるコスト削減も図れるとされている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−４４３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような管状ストランドは、通常の撚り線加工と同様の製造方法で製造される。例えば、上記特許文献１にも記載されているように、素線が巻き付けられた複数のボビンを周方向に沿って複数配置した回転体の下流側に、中心孔を有するボイスと呼ばれる撚線機構を設け、回転体の中心部を貫通させた円管と各ボビンから巻き戻された素線をボイスの中心孔に導いて円管の外周面に各素線を配置し、円管と各素線を所定の速度でボイスの下流側へ引き出しながら、回転体を回転させて撚り加工を行う方法を採用することができる。また、ボイスに代えて、円管を通す中心孔の周囲に素線を通す側線孔が複数形成された撚線機構を設け、この撚線機構を回転体と同一方向に回転させて、素線を円管の外周面に沿うように撚り合わせる方法もある。
【０００４】
しかしながら、上記のように通常の撚り線加工と同様の製造方法で製造された管状ストランドでは、以下のような問題が生じるおそれがある。すなわち、このような管状ストランドは、ある程度の可撓性と強度が必要とされることから、芯材となる円管の素管として薄肉で比較的強度の低い金属製のものを使用し、その外周側からのローラ加工等により表面に複数の環状溝または螺旋状溝を形成していることが多い。その場合、円管表面の溝間の凸部は、加工を受けていないため溝部に比較して強度が低く、素線を円管に巻き付けていく過程で素線から大きな応力を受けることによって変形しやすい。そして、図４に示すように、素線５２と接触する円管５１凸部のへこみ量が円管５１の肉厚よりも大きくなって内周形状が変形するようになると、可撓性が低下するだけでなく、円管５１内部に注入したグラウトの流れが円管５１内周面から受ける抵抗が大きくなり、グラウト注入に支障をきたすことがある。なお、これに対して、円管の変形が内周形状に大きく影響しないように円管の肉厚を厚くしたり、高強度の材料を使用したりすることも考えられるが、円管全体の可撓性が低下するため好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、管状ストランドの芯材となる管状体の可撓性を確保し、かつその内部へのグラウト注入がスムーズに行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明においては、管状ストランドとして、表面に複数の環状溝または螺旋状溝が形成された金属製多角形管を芯材とし、この多角形管の外周面に沿うように複数の素線を撚り合わせた多角形状ストランドを採用した。
【０００７】
すなわち、多角形管は、多角形の頂点となる部分が製造過程で比較的大きな加工を受けるため、その頂点部分では表面の溝加工を受けない凸部も円管に比べて強度が高くなっている。そして、通常の撚り線加工と同様の製造方法で多角形管の外周面に沿うように素線を撚り合わせるときには、主として多角形管の頂点部分が素線から応力を受けるので、多角形管は溝間の凸部の変形が生じにくく、管内周形状もほとんど変化しない。このように管状ストランドの芯材となる管状体として多角形管を用い、管状体の変形を抑えることにより、管状体の可撓性が確保され、かつその内部へのグラウト注入がスムーズに行えるようになる。なお、多角形状ストランドの強度を重視する場合は、多角形管表面の溝を螺旋状溝とすることが好ましい。
【０００８】
ここで、前記金属製多角形管としては、コルゲート管を採用することができる。
【０００９】
また、前記各素線が鋼製の場合は、これらの各鋼製素線に合成樹脂を被覆することにより、屋外に放置しても鋼製素線の錆に起因する遅れ破壊等のトラブルが発生しにくく、保管が容易な多角形状ストランドとすることができる。
【００１０】
上述した構成の多角形状ストランドを製造する際には、前記素線が巻き付けられたボビンを周方向に沿って複数配置した回転体の下流側に、回転可能に支持され、その軸方向の中心孔の周囲に複数の側線孔が形成された撚線機構を２段に設けて、前記回転体の中心部を貫通させた多角形管を各撚線機構の中心孔に通し、前記各ボビンから巻き戻された素線を各撚線機構の側線孔に１本ずつ通して、前記多角形管と各素線を所定の速度で２段目の撚線機構の下流側へ引き出しながら、前記回転体と各撚線機構を同一方向に回転させることにより、１段目の撚線機構で前記各素線を前記多角形管の断面形状が内包される仮想円に外接する一体の撚り線状体に形成した後、２段目の撚線機構で前記撚り線状体を多角形管の外周面に沿うように撚り合わせていく方法を採用することができる。
【００１１】
すなわち、複数の素線を２段階に分けて撚り合わせるようにすることにより、従来の製造方法に比べて多角形管表面の溝間の凸部が素線から受ける応力を小さくして、多角形管の変形を一層生じにくくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、本発明の多角形状ストランドは、その芯材となる管状体として耐変形性の高い多角形管を用い、通常の撚り線加工と同様の製造方法をとっても管状体が変形しにくいようにしたものであるから、管状体の可撓性が確保され、かつその内部へのグラウト注入をスムーズに行うことができる。
【００１３】
そして、本発明の多角形状ストランドの製造方法は、複数の素線を２段階に分けて撚り合わせるようにして、多角形管の変形を一層生じにくくしたので、より確実に上記の特性を有する多角形状ストランドを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は実施形態の多角形状ストランドの製造工程の概略を示す。この製造工程では、その最上流部に、鋼製の正９角形管１が巻き付けられた管供給ボビン３と、鋼製素線２が巻き付けられた素線供給ボビン４を周方向に沿って９個配置した回転体５が設けられている。正９角形管１には、鋼種Ｓ１０Ｃ（JIS G 4051）、外接円径１３ｍｍ、肉厚０．７ｍｍで、表面に環状溝が６ｍｍピッチで形成されたコルゲート管を用い、素線２には、鋼種がＳＷＲＳ８２Ｂ（JIS G 3502）で線径５．６ｍｍのものを用いている。
【００１５】
ここで、正９角形管１は、例えば特開昭５６−１２１７号公報に記載されているような公知の方法で製造できる。すなわち、素材となる薄鋼板の片面に８本のＶノッチを等間隔で形成しておき、そのＶノッチと合致する稜線を有する芯型と２個の挟圧型との間に素材の薄鋼板を挿入して挟圧型を閉じることにより、薄鋼板を各Ｖノッチの位置で折り曲げて正９角形に形成し、最後に互いに突き合わされた薄鋼板の側端部どうしをシーム溶接して管状体とすればよい。
【００１６】
前記回転体５の下流側には、回転可能に支持され、その軸方向の中心孔の周囲に複数の側線孔が形成された撚線機構６、７が２段に設けられている。その中心孔は正９角形管１の外接円径とほぼ同じ内径に、側線孔は素線２外径とほぼ同じ内径に形成されている。また、各撚線機構６、７の側線孔はそれぞれ一つの円周上に位置し、１段目の方が２段目よりも中心孔から離れた位置に配されている。
【００１７】
そして、２段目の撚線機構７の下流側に、ブルーイング加熱炉８、緩解機９、誘導加熱装置１０、静電粉体塗装装置１１、冷却装置１２が順に設けられ、最下流部に巻取機１３が設けられている。
【００１８】
この製造工程による多角形状ストランドの製造方法は、まず上流側で、管供給ボビン３から巻き戻した正９角形管１を回転体５の中心部を貫通させて各撚線機構６、７の中心孔に通し、各素線供給ボビン４から巻き戻した素線２を各撚線機構６、７の側線孔に１本ずつ通す。そして、巻取機１３の回転により管１と各素線２を所定の速度で２段目の撚線機構７の下流側へ引き出しながら、回転体５と各撚線機構６、７を同一方向に回転させる。これにより、１段目の撚線機構６で管１の外接円径よりも大きい径の仮想円Ａに外接する撚り線状体１４が形成され（図２（ａ））、この撚り線状体１４が２段目の撚線機構７で管１の外周面に沿うように撚り合わされて、９本撚りの多角形状ストランドとなる（図２（ｂ））。これをブルーイング加熱炉８に通し、３５０℃×３０秒の条件でブルーイング処理を行う。ブルーイング処理を受けたストランドはそのままで製品とすることもできるが、この実施形態では、防食性を高めるために、引き続き次のように下流側工程で合成樹脂被覆処理を行う。
【００１９】
下流側工程では、まず、前記ブルーイング加熱炉８を通過したストランドを緩解機９に通し、素線２の撚りを一時的に緩解して管１と素線２とが分離された状態にする。そして、緩解機９の下流側で素線２を撚り戻す過程で、分離された管１と素線２をそれぞれ誘導加熱装置１０で２６０℃に加熱した後、静電粉体塗装装置１１に通してそれぞれの表面に平均厚さ０．７ｍｍのエポキシ樹脂被膜１５を塗装する（図２（ｃ））。最後に、素線２を撚り戻されたストランドを冷却装置１２で冷却して巻取機１３で巻き取る。
【００２０】
このようにして製造したストランド（実施例１）と、肉厚０．５ｍｍの正９角形管を用いて実施例１と同様に製造したストランド（実施例２）について、管の変形状態を調査したところ、表面の溝間の凸部のへこみ量はそれぞれ０．１ｍｍ、０．２ｍｍであった。次に、これらの実施例と同じ正９角形管および素線を用い、図１に示した製造工程の１段目の撚線機構６を使用せずに通常の撚り線加工と同様の方法で製造したところ、管凸部のへこみ量は、管の肉厚が０．７ｍｍのストランド（実施例３）で０．２ｍｍ、管肉厚０．５ｍｍのストランド（実施例４）で０．３ｍｍであった。すなわち、いずれの実施例でも管凸部のへこみ量は肉厚よりも小さく、また管内周形状はほとんど変形していなかった。
【００２１】
一方、これらの実施例の正９角形管に代えて外径１３ｍｍの円管を用い、実施例３、４と同じ製造方法をとった場合（その他の条件は各実施例と同じ）、管肉厚が０．７ｍｍのストランド（比較例１）では管凸部が１ｍｍ程度へこみ、管肉厚０．５ｍｍのストランド（比較例２）では管凸部のへこみ量がさらに大きくなって、管内周形状が全体的に大きく変形していた。
【００２２】
これらの結果から、芯材として多角形管を用いた多角形状ストランドは、従来の円管を用いた管状ストランドよりも管の変形が小さく、可撓性に優れ、かつその内部へのグラウト注入がスムーズに行えるものとなることが確認された。また、実施形態の製造方法により、多角形状ストランドの多角形管の変形を一層小さくできることも確認された。
【００２３】
さらに、各比較例では管表面に損耗や亀裂が生じていたが、各実施例ではそのような管表面の損壊は見られず、比較例に比べて寿命延長が図れることもわかった。
【００２４】
次に、実施例１と同じ正９角形管および素線を用いて、図１に示した製造工程のうちの緩解機９から冷却装置１２までを使用せず、合成樹脂被覆処理を省略したストランドを製造した。そして、この樹脂被覆のないストランドと実施例１のストランドを同じ条件で屋外に放置したところ、樹脂被覆のないものでは３日後に管表面に錆が発生したが、実施例１のものは錆の発生が全くなかった。これにより、この実施形態の合成樹脂被覆処理による防食性向上効果が確認された。
【００２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２６】
例えば、図１に示した製造工程のうち、多角形状ストランドを形成する上流側工程と、合成樹脂被覆処理を行う下流側工程とは、分離して別々の製造ラインで実施するようにしてもよい。また、腐食性の厳しい条件下で使用される多角形状ストランドに対しては、実施形態のように多角形管と各素線のいずれにも合成樹脂被覆を施すことが好ましいが、使用条件がそれほど厳しくない場合は、少なくともストランドの最表面に合成樹脂被膜が形成されていればよい。
【００２７】
なお、本発明では複数の素線を多角形管の外周面に沿うように撚り合わせたが、素線を撚り合わせずストランドの長手方向と平行に配置し、ストランドの先後端部や中間部に素線の外方への拡がりを防止するため、ストランドの外周にバンド等の結束部材を設けるようにしてもよい。このように素線を撚り合わせない多角形状ストランドでは、製造過程で多角形管の変形が生じないので可撓性が損なわれるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態の多角形状ストランドの製造工程の概略図
【図２】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１の製造工程における多角形状ストランドの製造過程を示す断面図
【図３】従来の管状ストランドの構成を示す外観斜視図
【図４】管状体凸部が変形した管状ストランドの断面図
【符号の説明】
【００２９】
１  正９角形管
２  素線
３、４  ボビン
５  回転体
６、７  撚線機構
８  ブルーイング加熱炉
９  緩解機
１０  誘導加熱装置
１１  静電粉体塗装装置
１２  冷却装置
１３  巻取機
１４  撚り線状体
１５  樹脂被膜
Ａ  仮想円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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