CN106660877A - 非主要结构构件用预应力混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种预应力混凝土，其可用于一般建筑构件等的非主要结构构件，其并用膨胀材料产生的化学应力与抗锈线材产生的机械应力，实现轻量化与龟裂抑制。本发明解决课题的手段为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，导入了张紧材料产生的机械应力与混凝土用膨胀材料产生的化学应力，且该张紧材料为抗锈性的连续纤维加强线材。

Description

非主要结构构件用预应力混凝土
技术领域
本发明涉及一种非主要结构构件用预应力混凝土，其导入了并用混凝土膨胀材料产生的化学应力，与使用连续纤维加强线材的机械应力。
背景技术
自过去以来，进行着对机械特性(抗压强度、抗弯强度等)优良的水泥类材料导入预应力而成的混凝土的开发。
于现有的预应力混凝土中，在预拉方式的情形，使用高张力钢材(PC钢材)作为导入预应力的张紧材料，一边以长线法或模板固定法将PC钢线或2～3根编成的PC钢绞线绷紧，一边将混凝土注入模板，在养生硬化后切断这些PC钢线来制造出预应力混凝土。
近年来，使用利用了以具有高强度的玻璃纤维、碳纤维、酰胺纤维等在单一方向上强化的纤维素材料所制成的棍棒的预应力张紧材料，并作为防蚀性极佳的预应力混凝土而备受关注。
日本特开2004-155623号已公开了预应力混凝土的高抗拉强度与抗剪强度的技术。
日本特开2002-326285号已公开了以连续纤维强化塑料复合材料制成预应力混凝土张紧材料的技术。
又，通常混凝土结构物会因为自其表面开始干燥而收缩，而如果其收缩应力超过混凝土的抗拉强度，则会产生龟裂。
为了减少此种龟裂，必须通过对混凝土调配既定的混凝土混和材料，赋予足够补偿混凝土的干燥收缩量的膨胀量，或减少干燥收缩量。作为此目的的混凝土混和材料，已知有膨胀材料与收缩减低剂。
其中，膨胀材料含有伴随着水合反应而膨胀的材料，通过水合膨胀防止混凝土结构物的干燥收缩。
日本特开2005-162564号已公开了混凝土的膨胀材料。其为能将便宜的生石灰，不用例如像过去那样添加其它原料成分来制造熟料烧成物这样的经过繁琐的处理，且几乎不会导致成本增加地，充分使用作为砂浆与混凝土用的膨胀材料，并提供能赋予可充分对抗砂浆与混凝土的收缩及外部压力的安定的膨胀力的膨胀材料，特别是即使不大量使用也能导入化学预应力的膨胀材料，及能导入化学预应力的混凝土。
综上所述，预应力混凝土是为了克服混凝土最大的弱点，所谓对压缩强但对拉伸弱的问题而开发，于在荷载作用前就已经对混凝土构件施加了压缩力的状态(预应力)下，使混凝土在承受荷载时不会产生拉伸应力，或控制住拉伸应力，与钢筋混凝土相比，可防止拉伸应力造成的龟裂。
先前技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-155623号公报
专利文献2：日本特开2002-326285号公报
专利文献3：日本特开2005-162564号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
如上述现有的专利公报所示，预应力混凝土为了提高其强度而进行各种开发。
现有的预应力混凝土，作为其用途，经常用于桥梁、电线杆、混凝土桩、建设构件或建筑物的梁等，主要使用于结构材料。
示范实际的机械应力下的张紧材料的拉力荷载的例子。
P.S.Mitsubishi Construction Co.,Ltd.：新厂建设
内部刊物：以PCaPC工法进行的有大规模平面形状的工厂的施工
一般PC钢棒：直径36mm，6m柱，拉张力：550kN
DW缆线：10m～14m大梁，张力1,243～2,264kN
又，日本特开2004-155623：预应力混凝土中有关于机械预应力的记载。其中记载有：此试验体于长度400mm、厚度100mm的混凝土中心，配置着直径26mm的钢棒，且预应力刚刚导入后的抗拉强度＝861MPa。直径26mm时，拉力荷载成为457kN。
如以上所述，现有的机械应力针对大型结构物(例如桥梁、梁柱)，目的为抑制弯曲应力所造成的龟裂，作为其机械应力的拉力荷载为数百～数千kN，其预应力量为上述的861MPa以上，化学应力产生的预应力量为数MPa，因为即使同时导入也几乎没有影响，所以在实际现场不会同时导入。
又，预应力混凝土为能够抑制可以说是混凝土的宿命的表面龟裂的有效技术。
然而，如上所述，虽然会使用在结构材料上，但在一般建筑构件等的非结构材料上几乎不会使用。
这是因为对混凝土的过去的印象为重物，混凝土厚度无法薄化、龟裂等的问题，对于作为必须要轻量、缺口形状、设计性的一般建筑构件的非结构材料，会成为在应用上的一大障碍。
但是，申请人们由试验等确认了如本发明中的板厚50mm以下的混凝土，在同时导入条件为张紧材料的拉力荷载为150kN以下的机械应力、化学应力的非主要结构构件用预应力混凝土中，协同效果有很大的影响，而完成了本发明。
本发明鉴于上述问题而提出，以提供：并用膨胀材料产生的化学应力与连续纤维加强线材产生的机械应力，实现轻量化、薄型化及龟裂的抑制，提高设计的自由度，能作为一般建筑构件等的非主要结构构件用而使用的预应力混凝土为课题。
[解决课题的手段]
本发明为了解决各课题，在权利要求1中，一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在导入了预应力的非主要结构构件用混凝土中，导入张紧材料产生的机械应力与混凝土用膨胀材料产生的化学应力，且该张紧材料为抗锈性线材。
该张紧材料产生的机械应力只要能够以拉张用线材预先将机械拉伸应力导入混凝土，即可任意选择，也可为以先张拉或后拉法中的任意一种方式进行的预应力导入方式。
该抗锈性线材，只要是没有在混凝土注入模板后因张紧材料的生锈造成的膨胀使混凝土发生破裂的可能性的线材，即可任意选择，也可使用例如不锈钢、铝合金、钛合金、镍合金、铬合金、钼合金、钨合金等的抗锈性金属，与树脂材料、植物纤维材料等的非金属材料。
该混凝土用膨胀材料产生的化学应力，只要是被使用作为混凝土用的膨胀材料，即可混入任意膨胀材料，也可为能在混凝土中导入化学应力的混合剂等。
该非主要结构构件用混凝土，不是使用在如桥梁、电线杆、混凝土桩、建设构件或建筑物的梁等那样的要求高强度的结构部分的混凝土构件，而是如一般建筑用构件等，在主要结构构件以外所使用的建筑构件、地板材料、天花板材料、墙壁材料、表面加工构件、设计用构件、家具材料、隔板构件、饰面构件、建具用构件、固定构件等。又，可使用于金属构件、玻璃构件、硬质树脂构件、木构件、振动抑制构件或振动阻隔构件等冲击能量吸收构件等的替代构件等。又，该混凝土的形状没有限定，能以例如板状、装饰品状、中空形状、三维形状等使用。
权利要求2为根据权利要求1的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该张紧材料为连续纤维加强线材。
该连续纤维加强线材为线状连续纤维补强材，连续以线状成形的强化纤维补强材料所制成的PC张紧材料。连续纤维补强材料是将碳纤维、玻璃纤维、酰胺纤维、维尼纶纤维等以环氧树脂等结合而成的材料的总称。
该强化纤维补强材料具有：轻量、高强度、高弹性、耐腐蚀性、非电导、非磁性等的比钢筋还优良的物性(抗拉强度、弹性率)，与钢筋所没有的优良的耐腐蚀、电磁特性。
线状意指圆形、矩形、不规则形(肋状、锯齿状表面)棍棒、编织物状棍棒、绞线股、格子状等，大致为线形形状或其形状单元组合的二维或三维形状。
权利要求3为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该连续纤维加强线材为：由从酰胺纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚对亚苯基苯并二噁唑纤维中选出的一种或两种以上的纤维所制成的强化纤维线材。
权利要求4为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该混凝土用膨胀材料为由下列材料所选出的一种材料或两种以上的混合物：生石灰等的石灰类膨胀材料、硫铝酸钙等钙矾石类膨胀材料、钙矾石-石灰复合类膨胀材料、铁粉类膨胀材料、镁类膨胀材料、铝粉类膨胀材料、页岩类膨胀材料及硅石类膨胀材料。
该化学应力的效果只要是在混凝土表面作用者即可，只要有轻量化与龟裂抑制效果即可任意选择，不限定组合。
权利要求5为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，前述张紧材料中，该线材的线径为15.0mm以下。
该线径如果为15.0mm以下即可任意选择，只要是可确保能导入机械预应力的抗拉强度的线径即可。
优选可为5.0mm～13.5mm，进一步优选为5.0mm～10.0mm。
又，线径在15.0mm以上时，混凝土的保护层厚度变厚，变得不易轻量化，因限制设计的自由度，从设计的观点来看不优选。
权利要求6为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，前述张紧材料中，该线材每1根的拉力荷载为150kN以下。
该拉力荷载只要是150kN以下即可任意选择，只要是在预应力导入后，可确保能有效抑制混凝土表面的龟裂的拉力荷载即可。
优选为5kN～120kN，进一步优选为10kN～80kN，再进一步优选可为15kN～50kN左右。
又，拉力荷载能依据预应力混凝土的板厚来任意调整。预应力混凝土板厚如果为40mm以下，也可为50kN以下。
权利要求7为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，混凝土厚度为50mm以下。
混凝土的厚度只要是50mm以下，即可任意选择，只要是可确保使用连续纤维加强线材所形成的张紧材料而形成的最低保护层厚度的混凝土的厚度即可。
优选为45mm以下，进一步优选为40mm以下。连续纤维补强材料有抗锈性，因没有生锈等造成的爆裂，而能将保护层厚度抑制在10mm以下。
权利要求8为一种非主要结构构件用预应力混凝，其特征为，使用由纤维强化树脂所形成的网片体。
在预应力混凝土的表面或内部或者是二者中埋入了由纤维强化树脂所形成的网片体。该纤维强化树脂可使用：碳纤维强化树脂、玻璃纤维强化树脂、酰胺纤维强化树脂、硼纤维强化树脂、聚乙烯纤维强化树脂、Zylon强化树脂等。
该网片体的网眼的间隔是任意的，优选为有效抑制表面的龟裂的10mm～200mm左右，进一步优选为10mm～100mm左右。又，该网片体可设置多片。又，也可导入预应力。
权利要求9为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在前述网片体的网眼部埋入了陶瓷制嵌件。
该嵌件为埋入混凝土制品中，使用于悬挂式鹰架与模板夹具等的嵌入夹具，且耐腐蚀性优良的陶瓷制嵌件。此陶瓷制嵌件配合上述网片体的网眼部而埋设。
权利要求10为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在前述网片体的网眼部埋入了抗锈金属制嵌件。
该嵌件只要是抗锈金属制的嵌件即可任意选择。例如可为：钛、磷青铜、钼、铝等或是合金的RENY、VESPEL、PEEK、PVDF等。
权利要求11为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在前述网片体的网眼部埋入了硬质树脂制嵌件。
该嵌件只要是硬质树脂制嵌件即可任意选择。可使用例如：硬质PVC、聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚丙烯、酚树脂、三聚氰胺、聚酯等。也可为纤维强化树脂等。
权利要求12为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用了多孔质人造轻质材料。
为了提升轻量化、隔热性、加工性、作业性的目的，于骨材的一部分使用了多孔质人造轻质材料。该多孔质人造轻质骨材可使用：无机质的多孔质人造轻质骨材(飞灰、黑曜石、膨胀珍珠岩、珍珠岩、松脂岩、页岩)与玻璃类多孔质人造轻质骨材、陶土发泡类多孔质人造轻质骨材等。
权利要求13为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用了不连续纤维补强材料。
该不连续纤维补强材料只要是不连续状态的纤维补强材料即可任意选择。
纤维的尺寸，从防止这些纤维材料在调配物中分离及提升硬化后的抗弯强度与韧性的点来看，优选为直径0.005～1.0mm、长度2～30mm，进一步优选为直径0.01～0.5mm、长度5～25mm。又，碳纤维的长宽比(纤维长/纤维直径)优选为20～200，进一步优选为30～150。
以调配物中的体积百分比计，调配量适当为0.5～10.0％，优选为1.0～9.0％，进一步优选为1.0～5.0％。此调配量在小于0.5％时，因结构构件的抗弯强度与韧性会降低而不优选。另一方面，当此调配量大于10.0％时，除了为了要确保流动性等而增加单位水量以外，由于即使增加调配量，纤维的增强效果也不会提升而不经济，此外，因容易在捏合物中产生所谓的纤维球而不优选。
权利要求14为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该不连续纤维补强材料为：由从碳纤维、玻璃纤维、树脂纤维中所选出的一种或两种以上纤维所形成的强化纤维材料。
权利要求15为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，混合了颜料。
该颜料只要是可调配至混凝土原料中，能使混凝土著色即可任意选择。
又，颜料可依据所期望的颜色从现有所使用的颜料中来适当选择调配。具体来说可列举出：铁丹、钛白、铬黄、群青、钴蓝、钴紫等无机类粉末状颜料。
又，可使用：二氧化钛、硫化锌、氧化锌、氧化铁、磁铁矿、氧化铁镁、氧化铬、群青蓝(Ultramarine Blue)、氧化钴、镍或铬-锑-二氧化钛、锰-钛-金红石、氧化钴、钴与铝的混合氧化物、金红石混合相颜料、稀土类硫化物、钴与镍及锌的尖晶石、将铁及铬作为基质的：铜、锌及锰的尖晶石、铋-钒盐及掺合颜料、特别是颜料索引颜料的颜料黄184、颜料黄53、颜料黄42、颜料黄褐24、颜料红101、颜料蓝28、颜料蓝36、颜料绿50、颜料绿17、颜料黑11、颜料黑33及颜料白6。也可使用这些无机颜料的混合物。
又，作为有机颜料可使用：单偶氮颜料、重氮颜料、偶氮色淀颜料、β-萘酚颜料、萘酚AS颜料、苯并咪唑酮颜料、双偶氮缩合颜料、偶氮金属错盐颜料、及酞青素颜料、喹吖酮颜料、二萘嵌苯颜料、紫环酮颜料、硫靛蓝颜料、蒽嵌蒽醌颜料、葱醌颜料、黄士酮颜料、阴丹士林颜料、异紫蒽酮颜料、皮蒽酮颜料、二噁嗪颜料、喹啉黄颜料、异吲哚啉酮颜料、异吲哚啉颜料及二酮吡咯并吡咯颜料等各种多环式颜料或碳黑。又，也可使用这些有机颜料的混合物。其中，也可将这些有机颜料与无机颜料组合两种以上使用。
又，颜料由于是粉末且添加量为少量，按原样添加至混凝土捏合物，常有即使搅拌也不会均匀分散的情形。
因此，优选为对颜料使用减水剂与水调制为浆料。
使用减水剂是为了防止水中的颜料凝集、使分散变好、且使颜料容易分散至混凝土捏合物。
其中，由于浆料中所含的减水剂的绝对量小，几乎不会对被着色的混凝土的强度等特性造成影响。
使用于浆料中的减水剂一般可列举出例如：木质素类、萘磺酸类、三聚氰胺类、聚羧酸类水泥用减水剂、AE减水剂、高性能减水剂、高性能AE减水剂等，由这些中适当选择来使用即可，也可并用两种以上。
作为浆料中使用的减水剂，因与调配进混凝土捏合物中而成的物料相同的物料与混凝土捏合物的搅拌也可快速进行而优选。
又，关于浆料的黏性，考虑颜料的细度、减水剂的种类/量、水量等来适当决定。
权利要求16为一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用软质模板于表面形成任意凹凸。
该软质模板为使用树脂或橡胶等软质素材的软质模板，只要是可在混凝土表面形成任意凹凸者即可任意选择。
作为软质素材的树脂，可使用热塑性树脂或热固化性树脂。作为热塑性树脂，可使用将短纤维捏合而成的聚丙烯、聚碳酸酯、PET、PBT等。又，作为热固性树脂，可使用环氧树脂、乙烯酯树脂、不饱和聚酯树脂与将它们适当组合而成的树脂等热固性树脂。
又，作为纤维强化材，也可使用通常使用于纤维强化塑料中的玻璃纤维、碳纤维、酰胺纤维等。
又，也可为由聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯等树脂的发泡体所形成的发泡树脂制模板。
作为软质素材的橡胶，可使用天然橡胶、合成橡胶等。作为合成橡胶可使用：硅橡胶、氨基甲酸酯橡胶、氟橡胶、异戊二烯橡胶、乙烯丙烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶等。
这些软质模板，只要是能在剥离时于混凝土表面表现出凹凸形状，预先形成有任意的凹凸的板状弹性模板，即可任意选择，例如，可为为了于表面表现出任意形状，将树脂素材或橡胶素材固化成型而成的，也可为将由树脂素材或橡胶素材所制成的板体表面进行激光加工而成的，使用树脂素材或橡胶素材以3D打印机成形而成的等。
又，作为任意凹凸形状，只要是提高设计性的设计即可任意选择，也可为例如表现出拟石图案、木纹图案、几何图形图案或穿孔板、或是文字、照片、著作权授权的图像等形状等的物。
[发明效果]
本发明发挥以下效果。
1)通过导入由抗锈性线材产生的机械应力及由混凝土用膨胀材料产生的化学应力，可实现轻量化与龟裂抑制，可实现能用于非主要结构构件用的预应力混凝土。
2)通过使用抗锈性的连续纤维加强线材，可解消因生锈造成的爆裂的问题，能最少化保护层厚度，能薄化混凝土厚度，可大幅拓展混凝土作为一般建筑材的用途。
3)通过并用混凝土膨胀材料，能以化学应力覆盖不易受机械预应力影响的部分。
4)使混凝土的薄型化与缺口形状变得可行，大幅拓展设计的自由度。
5)通过机械应力与化学应力的协同效果，即使在表面形状变化、设置缺口部或开口部的情形下也能提高强度，故能使已经断念的设计结构成为可能，可实现可挠性的预应力混凝土板。
6)通过薄型化与轻量化、及龟裂抑制，使得至今为止不可能使用于混凝土的构件的适用成为可能。
7)可作为金属构件、玻璃构件、硬质树脂构件、木构件、振动抑制构件、振动阻隔构件等冲击能量吸收构件；作为先行框架的模板材等的替代构件而灵活运用。
8)可提供具有任意发色的预应力混凝土。
9)可实现于表面表现出任意的凹凸形状的设计性更高的预应力混凝土。
附图说明
图1为以往的预拉床(制造装置)的说明图。
图2为显示本发明的预应力混凝土中张紧材料的配置的示意图。
图3为本发明的预应力混凝土的弯曲试验体的示意图。
图4为显示本发明的预应力混凝土试验体的弯曲试验状况的示意图。
图5为显示本发明的预应力混凝土试验体的荷载位置的图。
图6为显示本发明的预应力混凝土的三种带孔试验体的弯曲试验结果的图。
图7为显示本发明的预应力混凝土的三种无孔试验体的弯曲试验结果的图。
图8-1为显示本发明的预应力混凝土试验体由弯曲试验造成CASE-1的龟裂时与接触荷载时的状况的图。
图8-2为显示本发明的预应力混凝土试验体由弯曲试验造成CASE-2的龟裂时与接触荷载时的状况的图。
图8-3为显示本发明的预应力混凝土试验体由弯曲试验造成CASE-3的龟裂时与接触荷载时的状况的图。
图8-4为显示本发明的预应力混凝土试验体由弯曲试验造成CASE-4的龟裂时与接触荷载时的状况的图。
图8-5为显示本发明的预应力混凝土试验体由弯曲试验造成CASE-5的龟裂时与接触荷载时的状况的图。
图8-6为显示本发明的预应力混凝土试验体由弯曲试验造成CASE-6的龟裂时与接触荷载时的状况的图。
具体实施方式
[实施发明的形态]
使用附图说明本发明的实施形态。
首先，在图1中示出过去的以预拉方式产生机械预应力的导入方法。
图1为预拉床(制造装置)的说明图。
使用PC钢绞线作为张紧材料，导入50吨(490kN)的拉张力的例子。
此以往例中，如图1所示，以长线法在预拉床(制造装置1)上于长度方向同时制造3块预应力混凝土构件。
如图1(A)所示，于反作用力台间拉伸PC钢绞线，以左侧的千斤顶用50吨(490kN)的拉力荷载加以绷紧，施加预应力。
接下来如图1(B)所示，在PC钢绞线绷紧的状态下进行格子筋(钢筋)、模板组装，将混凝土注入模板并养生。
得到既定的混凝土强度后，如图1(C)所示，缓缓解放紧绷的千斤顶，切断PC绞线，将拉张力转移负载至预应力混凝土构件上。
如此制造出现有的预应力混凝土。
此以现有例子中所制造的是结构材料用的预应力混凝土。
本发明中的是能使用在一般建筑物上的非主要结构构件用预应力混凝土。
机械预应力的导入方法能以与现有例(图1)相同的方法进行。
本发明的预应力混凝土为新类型的混凝土的组成，由张紧材料及拉力荷载所实现。
以下显示混凝土的配比。(单位kg/m3)
膨胀剂的混合比例如上所述为20kg/m3。
张紧材料使用直径12.5mm的碳纤维强化型高分子(CFRP)材料所制成的绞线。
预应力混凝土的尺寸为将3m×2.4m×36mm作为1块，在横向方向以500mm间隔配置5根张紧材料。
图2显示张紧材料的配置图。
预应力混凝土1的厚度T为36mm，将的张紧材料2配置于板厚的中心部。
于张紧材料的上面配置格子筋3。保护层厚度约7mm。
以上的混凝土组成中，配置有张紧材料，每1根张紧材料导入了18kN的拉力荷载。
养生约24小时后，解放拉张力。
预应力混凝土制作后的抗压强度为60MPa以上，满足强度基准。
本发明的预应力混凝土的板厚为36mm。在现有的使用钢制张紧材料的预应力混凝土的情形，板厚因考虑到生锈等问题，保护层厚度必须要30mm左右，比起本发明的预应力混凝土，保护层厚度的差距为(30mm-7mm)，也就是说在一侧必须要加厚23mm左右。
又，本发明的预应力混凝土的重量为648kg。
在现有的使用钢制张紧材料的预应力混凝土的情形，板厚考虑到保护层厚度而达到82mm。如果以一般钢筋混凝土的估计重量(以每1m3为2.5ton计算)计算，则达到约1476kg，达到50％以上的轻量化。
关于龟裂，于本发明的预应力混凝土板的4角下部放置支点，于水平放置的状态下，如果于中央部承载1个人，以体重70kg进行30cm左右的跳跃来施加冲击，虽然产生龟裂，但在载重后，通过预应力产生的压着效果完全堵住龟裂，进行漏水测试时完全没漏水。
[弯曲试验例]
以弯曲试验进行的机械应力与化学应力的比较试验
改变连续纤维加强线材产生的机械应力(以下简称MS)与混凝土用膨胀材料产生的化学应力(以下简称CS)的条件，使用6个试验体10，进行依据JISA1414的弯曲试验。
混凝土的组成与上述图2的情形相同。
试验体10的尺寸均设定为长(L)2m×宽(W)1m×厚(t)38mm。如图3(1)所示，为混凝土薄型板，埋入了的3根碳纤维线材(CFRP)。又，碳纤维线材(CFRP)以虚线显示，植筋(SR)以点划线显示。3块如图3(2)所示没有孔洞，剩下的3块如图3(3)所示，为在中心附近各有两处设置有孔(大)4：与孔(小)5：的贯穿孔的试验体。
6个试验体的应力条件如下所述。
(CASE-1)有MS+有CS：无孔洞
(CASE-2)有MS+无CS：无孔洞
(CASE-3)无MS+有CS：无孔洞
(CASE-4)有MS+有CS：有孔洞
(CASE-5)有MS+无CS：有孔洞
(CASE-6)无MS+有CS：有孔洞
有MS：有连续纤维加强线材产生的机械应力荷载
无MS：无连续纤维加强线材产生的机械应力荷载
有CS：加入膨胀剂
无CS：无膨胀剂
机械应力(MS)条件：连续纤维加强线材：碳纤维线材：
连续纤维加强线材为长度方向：使用3根(间隔250mm)(参照图3)
拉力荷载：连续纤维加强线材每1根20kN
化学应力(CS)条件：膨胀剂混合比例：20kg/m3
弯曲试验条件：以图4所示弯曲试验装置进行2点集中荷载。
挠度以位移计11计测。
跨距(支点间距离：SL)：1,000mm(参照图5)
内侧荷载点(施力点)间距离(PL)：500mm(参照图5)
[试验结果]
图6～图7为显示荷载与挠度的关系的曲线图。
图6显示CASE-1～CASE-3的结果。
显示无孔洞的情形的三种类型的比较结果
CASE-1：有MS+有CS
CASE-2：有MS+无CS
CASE-3：无MS+无CS。
图7显示CASE-4～CASE-6的结果。
有孔洞的情形的三种类型的比较结果
CASE-4：有MS+有CS
CASE-5：有MS+无CS
CASE-6：无MS+无CS。
图8-1～图8-6为比较CASE-1～CASE-6的弯曲试验造成龟裂时与除去荷载时的状况的照片。
于仅仅导入化学应力的CASE-3(图8-3)、CASE-6(图8-6)，即使在断裂后的荷载除去时，龟裂还是维持原样。
相对于此，在导入了机械应力的CASE-1(图8-1)、CASE-2(图8-2)、CASE-4(图8-4)、CASE-5(图8-5)，于断裂后除去荷载时，成为龟裂回到原位而无法确认的状况。
由弯曲试验结果得到：
弯曲试验3日后，进行龟裂部分的漏水试验。均无漏水的问题。
由此显示，如果埋入碳纤维材料制成的张紧材料，即使因外力产生龟裂，一旦去除该荷载，则会通过复原作用解决龟裂，也不用担心漏水。特别是在向张紧材料导入了机械应力的情形，也几乎没有残留挠度，复原至几乎无法确认龟裂。
由上述试验结果，在导入了机械应力与化学应力双方的情形，(CASE-1、CASE-4)断裂荷载最高，显示高强度，于断裂后，一旦去除荷载，则会通过机械应力予以压着并使龟裂变得几乎无法确认，在漏水试验也完全没问题。
又，在仅有机械应力的情形(CASE-2、CASE-4)，断裂荷载比仅有化学应力的情形高，比机械应力与化学应力的复合应力的情形低。又，断裂后，一旦去除荷载，则龟裂通过机械应力被压着，使龟裂几乎无法被确认，于漏水试验也完全没问题。
又，在仅有化学应力的情形(CASE-3、CASE-6)，断裂荷载低，显示最弱的强度，断裂后的龟裂有点变小但还是保持原样的状态，在漏水试验未确认到漏水。
综上所述可清楚知道，通过导入机械应力与化学应力的复合应力，与单独导入机械应力、化学应力的情形相比强度都会变高。
这被认为是对于混凝土来说，机械应力产生的压缩作用与化学应力产生的膨胀作用彼此协同作用，而提高了强度。
又，根据无孔洞试验体(CASE-1～CASE-3)与有孔洞试验体(CASE-4～CASE-6)的结果，如果比较两张曲线图(图6、图7)，则于无孔洞试验体(图6)，在断裂荷载方面，CASE-1(MS+CS)与CASE-2(MS)大致相同程度地高，CASE-3(CS)则略低。
相对于此，在有孔洞试验体(图7)中，断裂荷载CASE-4(MS+CS)较高，CASE-5(MS)与CASE-6(CS)相同程度地低。
这是特别值得注意的结果，在图6无孔洞的情形，机械应力表现出较大影响，导入了机械应力的CASE-1(MS+CS)与CASE-2(MS)的强度高，未导入机械应力的CASE-3(CS)则强度变低，而图7显示的如穿孔般于一部份有缺口或切口等形状变化大的情形，不仅是机械应力，化学应力也对于其强度显示出大幅影响。
自过去以来，预应力混凝土做为要求高强度的主要结构构件，又，其机械应力以导入150kN以上的高机械应力来制作，关于如本发明那样导入低机械应力的情形，完全没有研究过，且像本发明的试验也完全没进行过。又，关于以提高强度为目的而并用化学应力完全没有被考虑过，并用产生的影响也被判断为没有影响。
在作为现有常识的导入机械应力的情形，即使并用化学应力，也被认为其几乎不会发挥影响，依据本试验，板厚在50mm以内，于150kN以下的低机械应力状态下，确认到通过并用化学应力，对于提高强度是有效的。
特别是在使用作为在板体的一部分有缺口或切口或开孔，或者是以表面的凹凸形状为特征的设计性高的非主要构造用板材的情形，确认到并用机械应力与化学应力是非常有效的。
综上所述，本发明的预应力混凝土有薄型化、轻量化、显著抑制龟裂的效果，作为一般建筑构件(主要结构构件除外。)，能活用于外墙或隔墙、地板、家具材料等，具有由轻量薄型板产生的全新设计性、外观设计性的可能性，为优良的混凝土板。
符号说明
1 预应力混凝土
2 张紧材料
3 格子筋
4 孔洞(大)
5 孔洞(小)
10 试验体
11 位移计
12 龟裂
T 混凝土板厚
L 试验体的长度
W 试验体的宽度
t 试验体的厚度
CFRP 碳纤维线材
SR 植筋
SL 跨距(支点间距离)
PL 内侧荷载点(施力点)间距离。

Claims (17)

1.一种非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在导入了预应力的非主要结构构件用混凝土中，导入张紧材料产生的机械应力与混凝土用膨胀材料产生的化学应力，且该张紧材料为抗锈性线材。
2.根据权利要求1所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该张紧材料为连续纤维加强线材。
3.根据权利要求2所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该连续纤维加强线材为：由从酰胺纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚对亚苯基苯并二噁唑纤维中选出的一种或两种以上的纤维所制成的强化纤维线材。
4.根据权利要求1所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该张紧材料为由形状记忆合金制成的线材。
5.根据权利要求1至4中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该混凝土用膨胀材料为从下列材料中所选出的一种材料或两种以上的混合物：生石灰等的石灰类膨胀材料、硫铝酸钙等钙矾石类膨胀材料、钙矾石-石灰复合类膨胀材料、铁粉类膨胀材料、镁类膨胀材料、铝粉类膨胀材料、页岩类膨胀材料及硅石类膨胀材料。
6.根据权利要求1至5中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，前述张紧材料中，该线材的线径为15mm以下。
7.根据权利要求1至6中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，前述张紧材料中，该线材每1根的拉力荷载在150kN以下。
8.根据权利要求1至7中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，混凝土厚为50mm以下。
9.根据权利要求1至8中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用了纤维强化树脂制成的网片体。
10.根据权利要求9所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在前述网片体的网眼部埋入了陶瓷制嵌件。
11.根据权利要求9所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在前述网片体的网眼部埋入了抗锈金属制嵌件。
12.根据权利要求9所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，在前述网片体的网眼部埋入了硬质树脂制嵌件。
13.根据权利要求1至12中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用了多孔质人造轻质材料。
14.根据权利要求1至13中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用了不连续加强材料。
15.根据权利要求1至14中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，该不连续加强材料为：由从碳纤维、玻璃纤维、树脂纤维、形状记忆合金材料中所选出的一种或两种以上的纤维所制成的强化纤维材料。
16.根据权利要求1至15中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，混合了颜料。
17.根据权利要求1至16中任意一项所记载的非主要结构构件用预应力混凝土，其特征为，使用软质模板于表面形成任意的凹凸。
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