JPH0464485B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0464485B2 JPH0464485B2 JP21069988A JP21069988A JPH0464485B2 JP H0464485 B2 JPH0464485 B2 JP H0464485B2 JP 21069988 A JP21069988 A JP 21069988A JP 21069988 A JP21069988 A JP 21069988A JP H0464485 B2 JPH0464485 B2 JP H0464485B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tensile force
- frp
- fiber
- tension
- reducing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
本発明はプレストレストコンクリート用繊維補
強プラスチツク製緊張材の純リラクセーシヨン低
減方法に関する。 ＜従来技術＞ 一方向の引張強度を強化した繊維補強プラスチ
ツク材（以下FRPという）は従来から知られ各
用途に利用されているが、このようなFRP材を
抗張力鋼材の代りにプレストレストコンクリート
用緊張材として用いれば、耐食性において卓越し
たものとなり高度の腐食環境下においてもコンク
リートの被覆厚さを特別に大きくする必要がな
く、しかもFRP材の比重が鋼材の６分の１程度
であるため部体の軽量化を図ることができ、更に
はFRP材のヤング率が鋼材より小さいため応力
損失も小さくて済むなどのメリツトがある。特に
前記腐食破断に関しては鋼材において認められる
応力腐食割れにより破断が発生することを避ける
ことができる。然してこのような緊張材として繊
維補強プラスチツクを用いることについての研究
は、1950年〜60年代にわたつて米国、英国および
ソ連などにおいて行れていたが、このものに引張
荷重を継続して加えた場合に、複合体中の個々の
補強繊維（ガラス繊維など）に生ずる引張応力度
が一様でないため時間の経過とともに引張荷重が
低下する現象、即ち静的疲労が認められその研究
利用が一時中断状態となつていた。しかし近年に
なつて等断面を有するFPR製品に一定の張力を
加えつつ集束、成形せしめるプルトリユージヨン
（Pultrusion）法などが開発され、上記した静的
疲労による荷重低下が大幅に改善され、緊張材と
しての利用が再び注目されつつある。 ところで上記のようなFRP材を緊張材として
利用するにはリラクセーシヨン率が大きな問題と
なる。即ちFRP材もPC鋼材と同様に与えられた
引張力が時間の経過と共に減少していくリラクセ
ーシヨン特性を有しており、繊維強化複合材料は
PC鋼材に比べてリラクセーシヨン率が大きいと
言われている。そのため、このようなFRP材を
プレストレストコンクリートに応用するに当つて
は、リラクセーシヨンによる緊張力の大きな減少
量を予め緊張力導入時に見込む必要があるし、ま
た時間の経過とともに部材断面に与えられたプレ
ストレストが徐々に減少すことになる。 例えば、一方向繊維強化プラスチツク材（以
下、一方向強化FRP材という）の30年後におけ
るリラクセーシヨン率は14％にも及びそのリラク
セーシヨン曲線は対数時間軸に対して直線状とな
ることが報告されている。 従つて構造物の耐用年数終了時（例えば、30年
後）においても安全上必要な緊張力を維持するた
めには、リラクセーシヨンに伴う緊張力の大きな
減少量を考慮して、予め大きな初期緊張力を導入
する必要がある。そのため、定着時部において支
圧力に対する補強をより強固にしなければならな
い問題点がある。更に、初期緊張力の導入時にお
いては外力に対して過分な緊張力を導入するた
め、緊張材もその断面が大型化して不経済な断面
とならざるを得ないという問題があつた。 FPR材をプレストレストコンクリート用緊張
材として用いたときの純リラクセーシヨン率を低
減する方法に関する技術としては例えば特開昭62
−290503号公報（以下先行技術１という）が開示
されている。これはFRP緊張材に定着前に引張
力を与え、その引張力が定着時の目標引張力に達
したら、その引張力を所定時間保持するか若しく
はその引張力をゆるめて繰返し前記目標引張力ま
での載荷を与えて前記緊張材に応力履歴を予め与
えるものである。 確かに先行技術１はFRP製緊張材の純リラク
セーシヨン率を低減させる方向にはあるがその低
減効果はなお不十分である。 ＜発明の目的＞ 本発明は以上のごとき事情を背景としてなされ
たものでありその目的とするところはプレストレ
ストコンクリート用緊張材としてFRP材を用い
るときの純リラクセーシヨン率を低減せしめる方
法を提供することにある。 ＜発明の構成＞ すなわち本発明は 「繊維補強プラスチツク材に応力履歴を予め与
えることにより該プラスチツク材をプレストレス
トコンクリート用緊張材として用いたときの純リ
ラクセーシヨン率を低減する方法において、定着
前に定着時の目標引張力以上の引張力を与え、つ
いで引張力を前記目標引張力の値まで減少させた
のち定着することを特徴とするリラクセーシヨン
率の低減方法」 である。 すなわち本発明の特徴は定着時にFRP製緊張
材を一旦目標引張力の値以上にまで緊張したのち
目標引張力の値まで減少させて定着を行なうこと
にある。 一方、先行技術１においてはFRP緊張材を定
着前に目標引張力の値まで緊張し、その後(1)所定
時間保持若しくは(2)ゆるめて再度目標引張力まで
載荷したのち定着を行なうため純リラクセーシヨ
ン率の低減効果が小さい。ところでFRP製緊張
材のリラクセーシヨンの原因は製品としての緊張
材が有するひずみと粘弾性特性にともとづいてい
ると考えられる。緊張材のひずみは、完全に均質
な一方向強化のFRP材を得ることは実際的には
困難であり、補強繊維を含めた成形工程に起因す
る製品のひずみである。この対策としては実使用
の前に引張力を与え、前もつてひずみを除去して
おくことが有効となる。この目的のためには引張
力は高いほど好ましい。 粘弾性特性はFRP製緊張材中の補強繊維の固
有特性に起因している。プレストレストコンクリ
ート用緊張材に用いられる補強繊維は緊張材に対
する要求が防錆、高強度、低リラクセーシヨン
率、靭性、耐久性等であることからガラス繊維、
アラミド繊維、炭素繊維等の所謂高強度、高弾性
繊維が用いられる。かくのごとき繊維は程度の差
はあれ粘性特性を有しているため、粘弾性挙動を
示す。この特性の一挙動として「記憶現象」があ
り粘性特性が大なる繊維においては、以前に受け
た力学的操作の影響を受けることが知られてい
る。このことから目標引張力となる前にこの値以
上の引張力を与えておけばFRP製緊張材は目標
引張力で定着された後も目標値以上のあらかじめ
与えられた値に近づこうとするものと考えられ
る。この性質を利用すればFRP製緊張材の純リ
ラクセーシヨン率を著きく低減することが可能と
なる。またこの効果は炭素繊維やガラス繊維のよ
うに粘性特性が小さい繊維で補強された緊張材よ
りアラミド繊維のように比較的粘性特性が大きい
繊維において顕著である。 先行技術１に対し本発明はFRP製緊張材の粘
弾性特性を考慮して構成されているため純リラク
セーシヨン率の低減効果が顕著である。 ここに目標引張率Pi、緊張材の引張耐力Pu、
目標引張力以上の引張力Po（Pi＜Po＜Pu）とし
たとき目標引張力までの減少量（Po−Pi）が大
なるほど純リラクセーシヨン率の低減効果は大と
なるが通常（Po−Pi）の範囲はPuの10〜40％程
度が好ましい。10％未満では低減効果が不十分で
あり40％を越えるとPoがPuに近づき破断を生じ
る恐れがある。またPoで一定時間保持したのち
Piまで引張力を減少させることも好ましい。Po
での保持時間は１〜５分間で十分である。また本
発明の方法を実施するに際しては現場においてコ
ンクリート部材中にFRP製緊張材を配置後の定
着作業前に行つてもよく或いは予め出荷前等に行
つてもよい。 ここにFRP材とはガラス繊維、炭素繊維、ポ
リパラフエ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等の長繊維を一方向に配
列し不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エ
ポキシアクリレート樹脂等で例えばプルトルージ
ヨン法により棒状または平板状に成型したものな
どである。FRP材中の繊維含有率（Vf）は30〜
70容量％が好ましい。 ＜発明の効果＞ 本発明によればFRP材をプレストレストコン
クリート用緊張材として用いたときの応力緩和率
（リラクセーシヨン率）の低減を図ることが可能
になる。 ＜実施例＞ 以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例 １〜４ 芳香族ポリエーテルアミド繊維（以下エーテル
アミド繊維という）としてパラフエニレンジアミ
ン25％、テレフタル酸クロリド50モル％、３，
4′−ジアミノフエニルエーテル25モル％からなる
重合体を湿式紡糸して得た1500デニール1000フイ
ラメントの繊維（テクノーラ帝人(株)製）を用
い、これを150本合糸して225000デニールの繊維
束を得た。得られた繊維束をプルトルージヨン法
によりエポキシアクリレート樹脂100重量部にベ
ンゾイルパーオシサイド２重量部を加えてなるレ
ジンバス槽に導き、加熱ダイ中を通して120℃に
て加熱硬化させ直径６mmの丸棒を得た。得られた
丸棒（FRPロツド）におけるエーテルアミド繊
維束の容積比率（Vf）は63.5％であつた。 このFRPロツドをくさび式定着治具を介して
引張試験機にとりつけ強力を測定した結果は5600
Kgであつた。（Pu＝5600Kg） このFRPロツドの用いて本発明の方法の効果
を確めるための純リラクセーシヨン試験を行つた
結果を表−１に示す。 表−１におけるPi／Puは目標引張力／FRPロ
ツドの引張耐力×100（％）であり、リラクセーシ
ヨン率（Pt−Pi）／Piは［（定着後一定時間経過
後の引張力）−（目標引張力）］目標引張力である。
（ここにPtは定着後一定時間経過後の引張力）。
また試験の載荷・除荷速度はFRPロツドあたり
10±１Kg／mm2／分で行つた。
強プラスチツク製緊張材の純リラクセーシヨン低
減方法に関する。 ＜従来技術＞ 一方向の引張強度を強化した繊維補強プラスチ
ツク材（以下FRPという）は従来から知られ各
用途に利用されているが、このようなFRP材を
抗張力鋼材の代りにプレストレストコンクリート
用緊張材として用いれば、耐食性において卓越し
たものとなり高度の腐食環境下においてもコンク
リートの被覆厚さを特別に大きくする必要がな
く、しかもFRP材の比重が鋼材の６分の１程度
であるため部体の軽量化を図ることができ、更に
はFRP材のヤング率が鋼材より小さいため応力
損失も小さくて済むなどのメリツトがある。特に
前記腐食破断に関しては鋼材において認められる
応力腐食割れにより破断が発生することを避ける
ことができる。然してこのような緊張材として繊
維補強プラスチツクを用いることについての研究
は、1950年〜60年代にわたつて米国、英国および
ソ連などにおいて行れていたが、このものに引張
荷重を継続して加えた場合に、複合体中の個々の
補強繊維（ガラス繊維など）に生ずる引張応力度
が一様でないため時間の経過とともに引張荷重が
低下する現象、即ち静的疲労が認められその研究
利用が一時中断状態となつていた。しかし近年に
なつて等断面を有するFPR製品に一定の張力を
加えつつ集束、成形せしめるプルトリユージヨン
（Pultrusion）法などが開発され、上記した静的
疲労による荷重低下が大幅に改善され、緊張材と
しての利用が再び注目されつつある。 ところで上記のようなFRP材を緊張材として
利用するにはリラクセーシヨン率が大きな問題と
なる。即ちFRP材もPC鋼材と同様に与えられた
引張力が時間の経過と共に減少していくリラクセ
ーシヨン特性を有しており、繊維強化複合材料は
PC鋼材に比べてリラクセーシヨン率が大きいと
言われている。そのため、このようなFRP材を
プレストレストコンクリートに応用するに当つて
は、リラクセーシヨンによる緊張力の大きな減少
量を予め緊張力導入時に見込む必要があるし、ま
た時間の経過とともに部材断面に与えられたプレ
ストレストが徐々に減少すことになる。 例えば、一方向繊維強化プラスチツク材（以
下、一方向強化FRP材という）の30年後におけ
るリラクセーシヨン率は14％にも及びそのリラク
セーシヨン曲線は対数時間軸に対して直線状とな
ることが報告されている。 従つて構造物の耐用年数終了時（例えば、30年
後）においても安全上必要な緊張力を維持するた
めには、リラクセーシヨンに伴う緊張力の大きな
減少量を考慮して、予め大きな初期緊張力を導入
する必要がある。そのため、定着時部において支
圧力に対する補強をより強固にしなければならな
い問題点がある。更に、初期緊張力の導入時にお
いては外力に対して過分な緊張力を導入するた
め、緊張材もその断面が大型化して不経済な断面
とならざるを得ないという問題があつた。 FPR材をプレストレストコンクリート用緊張
材として用いたときの純リラクセーシヨン率を低
減する方法に関する技術としては例えば特開昭62
−290503号公報（以下先行技術１という）が開示
されている。これはFRP緊張材に定着前に引張
力を与え、その引張力が定着時の目標引張力に達
したら、その引張力を所定時間保持するか若しく
はその引張力をゆるめて繰返し前記目標引張力ま
での載荷を与えて前記緊張材に応力履歴を予め与
えるものである。 確かに先行技術１はFRP製緊張材の純リラク
セーシヨン率を低減させる方向にはあるがその低
減効果はなお不十分である。 ＜発明の目的＞ 本発明は以上のごとき事情を背景としてなされ
たものでありその目的とするところはプレストレ
ストコンクリート用緊張材としてFRP材を用い
るときの純リラクセーシヨン率を低減せしめる方
法を提供することにある。 ＜発明の構成＞ すなわち本発明は 「繊維補強プラスチツク材に応力履歴を予め与
えることにより該プラスチツク材をプレストレス
トコンクリート用緊張材として用いたときの純リ
ラクセーシヨン率を低減する方法において、定着
前に定着時の目標引張力以上の引張力を与え、つ
いで引張力を前記目標引張力の値まで減少させた
のち定着することを特徴とするリラクセーシヨン
率の低減方法」 である。 すなわち本発明の特徴は定着時にFRP製緊張
材を一旦目標引張力の値以上にまで緊張したのち
目標引張力の値まで減少させて定着を行なうこと
にある。 一方、先行技術１においてはFRP緊張材を定
着前に目標引張力の値まで緊張し、その後(1)所定
時間保持若しくは(2)ゆるめて再度目標引張力まで
載荷したのち定着を行なうため純リラクセーシヨ
ン率の低減効果が小さい。ところでFRP製緊張
材のリラクセーシヨンの原因は製品としての緊張
材が有するひずみと粘弾性特性にともとづいてい
ると考えられる。緊張材のひずみは、完全に均質
な一方向強化のFRP材を得ることは実際的には
困難であり、補強繊維を含めた成形工程に起因す
る製品のひずみである。この対策としては実使用
の前に引張力を与え、前もつてひずみを除去して
おくことが有効となる。この目的のためには引張
力は高いほど好ましい。 粘弾性特性はFRP製緊張材中の補強繊維の固
有特性に起因している。プレストレストコンクリ
ート用緊張材に用いられる補強繊維は緊張材に対
する要求が防錆、高強度、低リラクセーシヨン
率、靭性、耐久性等であることからガラス繊維、
アラミド繊維、炭素繊維等の所謂高強度、高弾性
繊維が用いられる。かくのごとき繊維は程度の差
はあれ粘性特性を有しているため、粘弾性挙動を
示す。この特性の一挙動として「記憶現象」があ
り粘性特性が大なる繊維においては、以前に受け
た力学的操作の影響を受けることが知られてい
る。このことから目標引張力となる前にこの値以
上の引張力を与えておけばFRP製緊張材は目標
引張力で定着された後も目標値以上のあらかじめ
与えられた値に近づこうとするものと考えられ
る。この性質を利用すればFRP製緊張材の純リ
ラクセーシヨン率を著きく低減することが可能と
なる。またこの効果は炭素繊維やガラス繊維のよ
うに粘性特性が小さい繊維で補強された緊張材よ
りアラミド繊維のように比較的粘性特性が大きい
繊維において顕著である。 先行技術１に対し本発明はFRP製緊張材の粘
弾性特性を考慮して構成されているため純リラク
セーシヨン率の低減効果が顕著である。 ここに目標引張率Pi、緊張材の引張耐力Pu、
目標引張力以上の引張力Po（Pi＜Po＜Pu）とし
たとき目標引張力までの減少量（Po−Pi）が大
なるほど純リラクセーシヨン率の低減効果は大と
なるが通常（Po−Pi）の範囲はPuの10〜40％程
度が好ましい。10％未満では低減効果が不十分で
あり40％を越えるとPoがPuに近づき破断を生じ
る恐れがある。またPoで一定時間保持したのち
Piまで引張力を減少させることも好ましい。Po
での保持時間は１〜５分間で十分である。また本
発明の方法を実施するに際しては現場においてコ
ンクリート部材中にFRP製緊張材を配置後の定
着作業前に行つてもよく或いは予め出荷前等に行
つてもよい。 ここにFRP材とはガラス繊維、炭素繊維、ポ
リパラフエ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等の長繊維を一方向に配
列し不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エ
ポキシアクリレート樹脂等で例えばプルトルージ
ヨン法により棒状または平板状に成型したものな
どである。FRP材中の繊維含有率（Vf）は30〜
70容量％が好ましい。 ＜発明の効果＞ 本発明によればFRP材をプレストレストコン
クリート用緊張材として用いたときの応力緩和率
（リラクセーシヨン率）の低減を図ることが可能
になる。 ＜実施例＞ 以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例 １〜４ 芳香族ポリエーテルアミド繊維（以下エーテル
アミド繊維という）としてパラフエニレンジアミ
ン25％、テレフタル酸クロリド50モル％、３，
4′−ジアミノフエニルエーテル25モル％からなる
重合体を湿式紡糸して得た1500デニール1000フイ
ラメントの繊維（テクノーラ帝人(株)製）を用
い、これを150本合糸して225000デニールの繊維
束を得た。得られた繊維束をプルトルージヨン法
によりエポキシアクリレート樹脂100重量部にベ
ンゾイルパーオシサイド２重量部を加えてなるレ
ジンバス槽に導き、加熱ダイ中を通して120℃に
て加熱硬化させ直径６mmの丸棒を得た。得られた
丸棒（FRPロツド）におけるエーテルアミド繊
維束の容積比率（Vf）は63.5％であつた。 このFRPロツドをくさび式定着治具を介して
引張試験機にとりつけ強力を測定した結果は5600
Kgであつた。（Pu＝5600Kg） このFRPロツドの用いて本発明の方法の効果
を確めるための純リラクセーシヨン試験を行つた
結果を表−１に示す。 表−１におけるPi／Puは目標引張力／FRPロ
ツドの引張耐力×100（％）であり、リラクセーシ
ヨン率（Pt−Pi）／Piは［（定着後一定時間経過
後の引張力）−（目標引張力）］目標引張力である。
（ここにPtは定着後一定時間経過後の引張力）。
また試験の載荷・除荷速度はFRPロツドあたり
10±１Kg／mm2／分で行つた。
【表】
Claims (1)
- １ 繊維補強プラスチツク材に応力履歴をあらか
じめ与えることにより該プラスチツク材をプレス
トレストコンクリート用緊張材として用いたとき
の純リラクセーシヨン率を低減する方法におい
て、定着前に定着時の目標引張力以上の引張力を
与え、ついで引張力を前記目標引張力の値まで減
少させたのち定着することを特徴とするリラクセ
ーシヨン率の低減方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21069988A JPH0259457A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | リラクセーション率低減方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21069988A JPH0259457A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | リラクセーション率低減方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0259457A JPH0259457A (ja) | 1990-02-28 |
| JPH0464485B2 true JPH0464485B2 (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=16593630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21069988A Granted JPH0259457A (ja) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | リラクセーション率低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0259457A (ja) |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP21069988A patent/JPH0259457A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0259457A (ja) | 1990-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |