JP2601596Y2 - プレストレストコンクリート用緊張材 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、コンクリートに圧縮応
力を導入するプレストレストコンクリート用緊張材に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高強度を有するガラス繊維、炭素
繊維、アラミド繊維などにより一方向に強化したＦＲＰ
ロッドを利用したプレストレスト緊張材は防蝕性に勝れ
ているため、プレストレストコンクリート用緊張材とし
て注目されている。

【０００３】ところで、コンクリートに圧縮応力（プレ
ストレス）を導入するには、ポストテンション方式とプ
レテンション方式との２通りがある。

【０００４】前者の方式は、従来はコンクリート打設時
に、シース管のみを埋め込んでおき、コンクリート固化
後にシース管の中にＰＣ鋼材などの緊張材を通し所定の
引張り応力を導入して両端をコンクリート部材端に固定
するものである。

【０００５】これに対し後者の方式は、緊張材に引張り
応力を掛けた状態でコンクリートを打設し、固化させた
後、緊張材の両端末を解放するものであり、この方式で
はコンクリート使用中の長年に亘り、緊張材とコンクリ
ートとが確実に密着している必要がある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところで、このような
緊張材にあっては、コンクリートもしくはセメントモル
タル中に長年に亘って埋め込まれるため、一般的なアル
カリ性環境（ｐＨ＝１２より大）に対する耐薬品性が十
分であり、かつコンクリートとは確実に密着している必
要がある。

【０００７】これらの点を解決するための緊張材とし
て、特公平４−５０２６７号公報（アラプリ特許）に帯
板状ＦＲＰが開示されている。このものは、一方向強化
連続フィラメント（芳香族ポリアミド）／熱硬化性樹脂
マトリックス（エポキシ、ビスマレイミド）であり、そ
の断面形状は実質矩形（厚み／幅＝１：８〜１：２０）
で表面を凹凸に賦形することによってコンクリートとの
接着改善を図ったものである。

【０００８】しかしながら、この公報に記載された発明
に係るＦＲＰロッドは一方向のみに強化されたものであ
るから、これを一般に用いられている圧縮摩擦式原理を
利用した定着具を用いて緊張定着すると引張り応力と同
時に厚さ方向の圧縮応力も発生し、この圧縮応力により
ロッドの特定部分に剪断応力が集中する結果、定着具内
部またはその近傍でＦＲＰロッドが破断する、すなわち
チャック切れを生ずる惧れがあった。

【０００９】本考案は以上の問題を解決するものであっ
て、その目的は、プレストレストコンクリート用緊張材
としてＦＲＰロッドを用いる上で、耐アルカリ性および
コンクリート部材との接着性を改善することができると
同時に、端末の緊張定着を行うときにチャック切れを生
じにくくしたプレストレスコンクリート用緊張材を提供
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この考案は、コンクリートに圧縮応力を導入するた
めのプレストレストコンクリート用緊張材であって、該
緊張材は、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維状の補強繊
維を一方向強化材とした帯板状の連続繊維強化プラスチ
ックの芯部と、該芯部に強固に接着され０．５〜２mmの
厚さを有する耐アルカリ性の熱可塑性樹脂からなる被覆
層とを備えるとともに、該被覆層の表面には凹凸を形成
したことを特徴とするものである。

【００１１】図１（ａ），（ｂ）は本考案に係るＦＲＰ
製緊張材Ａを示すもので、この緊張材Ａは、長繊維状の
補強繊維を一方向強化材とした帯板状の連続繊維強化プ
ラスチック（以下ＦＲＰと称する）を芯部１と、該芯部
１に強固に接着した熱可塑性樹脂被覆層２とからなり、
該被覆層２の表面に凹凸３を形成したものである。

【００１２】前記芯部１を構成するＦＲＰの補強繊維と
しては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維（ポリパ
ラフェニレンテレフタルアミド繊維、芳香族ポリエーテ
ルアミド繊維など）の長繊維を一方向に配列したものが
掲げられる。マトリックス熱硬化性樹脂としては、不飽
和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹
脂（エポキシアクリレート樹脂など）が掲げられる。

【００１３】この帯板状の芯部１内における繊維の体積
含有率（Ｖｆ）は、３０〜７０容積％が好ましい。ま
た、芯部１の長さ方向に垂直な断面は実質的に矩形であ
り、厚さ対幅の比率は、１：２より小さく、好ましくは
１：５〜１：２０の範囲の平板状をなした断面に成形さ
れる。

【００１４】なお、１：５より大きくなった場合、コン
クリート部材厚さ低減の効果が円形断面場合と比較して
大差がなくなってしまい、１：２０より小さくなった場
合、端末部での定着力が小さくなってしまう。それゆえ
厚さ対幅の比率は１：５〜１：２０の範囲とすることが
望ましい。

【００１５】芯部１と樹脂被覆層２との接着剪断強度は
５０〜１００Ｋｇｆ／ｃｍ^２を要し、また樹脂被覆層２
の弾性率は１７，０００〜２８，０００Ｋｇ／ｃｍ^２の
範囲が好ましく、さらに耐アルカリ性樹脂を用いること
が必要である。

【００１６】以上の点により本考案に用いられる樹脂被
覆層２としては耐アルカリ性のある熱可塑性樹脂であれ
ばどのようなものでも良いが、ＡＢＳ（アクリロニトリ
ル−ブタジェン−スチレン共重合体）、ＡＡＳ（アクリ
ロニトリル−アクリルゴム−スチレン共重合体）、ＡＥ
Ｓ（アクリロニトリル−ＥＰＤＭゴム−スチレン共重合
体）、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテルをポリスチ
レンで変性させたもの）などが例示できる。

【００１７】また樹脂被覆層２の厚みは０．５ｍｍ末満
では定着切れの防止効果が十分でなく、２ｍｍを越える
と定着時に厚さ方向の圧縮応力が働いたとき樹脂の層で
破壊を生ずるようになりＦＲＰの強力を十分に利用でき
ないため、０．５〜２ｍｍの範囲に限定される。

【００１８】また、この樹脂被覆層２を芯部１の外周に
形成させる方法としては、例えばプルトルージョン法な
どにより芯部１を帯板状に成形する際、前記樹脂被覆層
２を表面に被覆して成形するものがある。

【００１９】さらに、前記凹凸３は、成形された緊張材
Ａの表面を加熱加圧による転圧加工により、その型形状
に応じて、（ａ）に示すように内側が引張方向に対して
直交する鋸波断面形状や、碁盤目状の凹凸に形成される
ものである。

【００２０】以上の構成の緊張材Ａを用いたプレストレ
ストコンクリートの製造手順を図２を用いて説明する。

【００２１】先ず、図２（ａ）に示すように、型枠５内
に緊張材Ａを配置する。このとき緊張材Ａの両側端末部
Ａ1 は定着具６に対するチャックしろ分だけ型外に突出
させた状態として定着具６をチャックし、この状態で型
枠５に反力を取りながら一方の定着具６に所定のテンシ
ョンで引張り力Ｆをかける。したがって、定着具６のチ
ャック力に対しては樹脂被覆層２が受けるため、定着切
れが防止されることになる。

【００２２】この状態のまま図２（ｂ）に示すようにコ
ンクリートＣを型枠５内に打設し、これを固化させる。

【００２３】コンクリートＣの固化後定着具６を外し脱
型すれば、図２（ｃ）に示すようにプレストレストコン
クリートが完成する。

【００２４】図の一部に拡大して示すように、樹脂被覆
層２の凹凸３はコンクリートＣ内に食い込んでおり、定
着具６を外した状態では、緊張材Ａに加えられていた引
張り力ＦはそのままコンクリートＣに対する圧縮力Ｆと
して働くため、プレストレスをかけることが出来ること
になる。

【００２５】なお、上記ではこの発明をプレテンション
方式によりコンクリートＣにプレストレスを導入する例
を示したが、この発明はプレテンション方式に限定され
ず、ポストテンション方式にも適用できることはいうま
でもない。

【００２６】

【作用】以上の構成において、芯部となるＦＲＰ周囲を
覆う樹脂被覆層によって端末を定着具にチャックしたと
きの破断が防止でき、さらに該樹脂被覆層の表面凹凸に
よって定着具とのチャック力及びコンクリートとの密着
性を確保できる。凹凸の付与は、表面が熱可塑性樹脂層
であるので加熱変形により容易に行うことができる。し
かも、表面が耐アルカリ性の熱可塑性樹脂で覆われてい
るので、外力を受けても損傷が抑えられるとともに、ア
ルカリ度が高いコンクリートと密着していてもこれから
保護することができる。

【００２７】

【実施例】［緊張材］ 補強繊維束としてケブラーK49 （2840de）６１本を一方
向強化材として引き揃え、これに熱硬化性樹脂としてビ
ニルエステル樹脂を含浸させ、絞りノズルを通して断面
寸法の幅１９．５mm×厚さ１．２５mmのＦＲＰ成分を得
た。ＦＲＰ成分の補強繊維含有率は５４Vol ％であっ
た。

【００２８】ＦＲＰ成分に樹脂被覆層としてＡＡＳ樹脂
を被覆してから加熱し、ＦＲＰ成分を硬化させて、０．
６mmの樹脂被覆層層とＦＲＰ部分が強固に接着した断面
寸法２０．５mm×２．５mmの緊張材を得た。

【００２９】次に表面凹凸を有する加熱された金属ロー
ルにより緊張材表面を加圧することにより、緊張材のＡ
ＡＳ樹脂被膜層に所定の溝深さの表面凹凸を形成させ
た。この緊張材の外観形状は図１に示した通りである。

【００３０】［端末定着性能］ 市販の楔定着式チャック（ミネベア社製：CH-5T-1 ）に
より緊張材の端末を定着して引張り試験を行った。チャ
ック面の表面凹凸深さは０．５mmであり、引張り速度５
mm／min 、チャック間距離１７０mmとした。引張り破断
荷重は３１００Kgであった。

【００３１】一方被覆を除いたＦＲＰ部分に付いて同様
にして引張り試験を行った結果、引張り破断荷重は２３
００Kgであり、破断位置はチャック部であった。

【００３２】また被覆を除いたＦＲＰ部分に付いてＪＩ
ＳＫ７０５４にしたがってダンベル形状の試験片により
引張り試験を行った結果、引張り破断強度は１３０Kg／
mm²であった。

【００３３】これにより緊張材のＦＲＰ部分の理論引張
り破断荷重は次式により計算される。

【００３４】130Kg/mm2 ×19.5mm×1.25mm＝3,170Kgし
たがって、楔定着式チャックによる定着効率は、次のよ
うになる。

【００３５】 被覆付き緊張材：3100Kg／3170Kg＝98％ 被覆なしＦＲＰ：2300Kg／3170Kg＝73％ ［コンクリート付着強度］ 骨剤入りポルトランドセメント（トーヨーインスタント
セメント（商品名）：セメント１Ｋｇに対して水１５０
ccを加えて十分に混練した）を用いて、ＰＰ製容器（３
３０×２３０×１２０mm）にコンクリートを打ち込んだ
後、前記で得られた緊張材の試験片を垂直に突き刺し
（埋込み長さ５０mm）室温で９０時間養生させた。

【００３６】コンクリートの養生後に試験片の引抜き試
験を行い、このときの最大引抜き抵抗力をコンクリート
との接触面積で除した値を付着強度（Ｋg ／cm² ）とし
た。得られた結果を表に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【考案の効果】以上実施例によって詳細に説明したよう
に、本考案にかかるプレストレストコンクリート用緊張
材にあっては、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維状の補
強繊維を一方向強化材としたＦＲＰ製の芯部を、耐アル
カリ性の熱可塑性樹脂からなる被覆層によって覆うこと
により、端末を定着具にチャックしたときロッドの特定
部分に剪断応力が集中することを防いで定着具内または
その近傍での破断が防止でき、さらに該樹脂被覆層の表
面凹凸によって定着具とのチャック力及びコンクリート
との密着性を確保できることに加え、表面が耐アルカリ
性の熱可塑性樹脂で覆われているので、外力を受けても
損傷が抑えられるとともに、アルカリ度が高いコンクリ
ートと密着していてもこれから保護することができるた
め、コンクリート部材に圧縮応力を導入するためのプレ
ストレストコンクリート用緊張材として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本考案にかかるプレストレス
トコンクリート用緊張材の三面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）同緊張材を用いたプレストレス
トコンクリートの製造手順を示す説明用断面図である。

【符号の説明】

Ａ 緊張材 １ ＦＲＰ製芯部 ２ 樹脂被覆層 ３ 凹凸 Ｃ コンクリート ６ 定着具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 福原 淳 岐阜県岐阜市薮田西２丁目１番１号 宇 部日東化成株式会社 岐阜研究所内 (56)参考文献 特開 平２−158321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176950（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E04C 5/00 - 5/10

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリートに圧縮応力を導入するため
   のプレストレストコンクリート用緊張材であって、該緊
   張材は、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維状の補強繊維
   を一方向強化材とした帯板状の連続繊維強化プラスチッ
   クの芯部と、該芯部に強固に接着され０．５〜２mmの厚
   さを有する耐アルカリ性の熱可塑性樹脂からなる被覆層
   とを備えるとともに、該被覆層の表面には凹凸を形成し
   たことを特徴とするプレストレストコンクリート用緊張
   材。