JP2006283280A

JP2006283280A - 鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠および床版

Info

Publication number: JP2006283280A
Application number: JP2005100698A
Authority: JP
Inventors: Jun Kawakami; 洵川上; Ammar Hassan; ハサンアンマール; Noriji Niitani; 教治二井谷
Original assignee: Oriental Construction Co; Akita University NUC
Current assignee: Oriental Construction Co; Akita University NUC
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】鋼材のさびによる体積膨張によってコンクリートにひび割れが生じたり、ひび割れが増加したりする恐れがない埋設型枠および床版を提供すること。
【解決手段】間隔をおいた鋼桁１０上に渡って両端部が載置される、両端部にフランジ５を有する上に凸のプレキャスト製繊維補強埋設型枠１で、かつ鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠であって、そのプレキャスト埋設型枠１の前記両端部のフランジ５に渡って、繊維強化複合材料からなる帯板状部材６が配置されていると共に、その帯板状部材６の両端部が、それぞれ前記各フランジ５に埋め込み配置されている、鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠および床版に関するものである。

従来、埋設型枠としては、アーチ形状に形成されたプレキャスト部材（例えば、特開平１１−１８１７２２号公報）が知られている。

また、鋼製底板をアーチ状に形成した埋設型枠を使用すると共に、その下側に鋼製等の横連結鋼材により主桁相互を連結して、アーチ水平反力を受け持たせるようにした構造（例えば、特許文献２参照、特開２００２−４７６１６号公報）も知られている。

また、アーチ水平反力を受け持たせる部材を埋設型枠の下面側に、両端部にスタッドを有する鋼製引張部材に配置すると共に、スタッド部分を埋め込み配置したプレキャスト製コンクリートパネルも知られている。（例えば、特許文献３参照、米国特許第第５８５０６５３号明細書）

また、帯板状鋼板からなるストラップをビーム相互に溶接により連結して、水平反力を受け持たせるようにした構造（例えば、特許文献４参照、米国特許第第５３３９４７５号明細書）も知られている。

また従来、鋼製等の橋梁の床版は、鉄筋コンクリート構造の床版あるいはプレストレストコンクリート構造の床版がそのほとんどを占めるている。これらの床版の構造は、非常に経済的であるが、過大な交通荷重などによる疲労破壊などのコンクリート床版の劣化が生じることがある。

さまざまな床版の劣化の中で、床版に配置した鋼材の腐食による劣化が重要な課題で、特に、凍害地域では、路面の凍結防止対策として、凍結防止剤が散布される。

凍結防止剤に含まれる塩素イオンが、コンクリートに浸透し、補強鋼材である鉄筋あるいはＰＣ鋼材に達して、鋼材を腐食させる。鋼材が腐食すれば、さびが生成され、体積膨張によってコンクリートにひび割れが生じるか、あるいはひび割れが増加し、コンクリート床版の劣化が加速される。
特開平１１−１８１７２２号公報特開２００２−４７６１６号公報米国特許第第５８５０６５３号明細書米国特許第第５３３９４７５号明細書

本発明は、前記の問題を有利に解決することができ、鋼材の腐食、特に、凍結防止剤に含まれる塩素イオンがコンクリートに浸透し、鋼材のさびによる体積膨張によってコンクリートにひび割れが生じたり、ひび割れが増加したりすることによる、埋設型枠あるいは床版のの劣化が加速される恐れがない埋設型枠および床版を提供することを目的とする。

前記の課題を有利に解決するために、第１発明の鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠においては、間隔をおいた桁上に渡って両端部が載置される、両端部にフランジを有する上に凸のプレキャスト製繊維補強埋設型枠で、かつ鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠であって、そのプレキャスト埋設型枠の前記両端部のフランジに渡って、繊維強化複合材料からなる帯板状部材が配置されていると共に、その帯板状部材の両端部が前記各フランジに埋め込み配置されていることを特徴とする。

第２発明では、第１発明の鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠において、プレキャスト製繊維補強埋設型枠本体と繊維強化複合材料とに渡って、桁側に設けられるスタッドジベルの外径よりも大きなジベル挿通用縦孔が設けられていることを特徴とする。

第３発明では、第１発明または第２発明の鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠において、繊維強化複合材料からなる帯板状部材は、ＧＦＲＰまたはＣＦＲＰなどの連続繊維を使用した繊維補強樹脂であることを特徴とする。
第４発明では、第１発明〜第３発明のプレキャスト製繊維補強埋設型枠において、多数の非鋼製の短繊維がプレキャスト製繊維補強埋設型枠本体にランダムに埋め込み配置されていることを特徴とする。

第５発明の鋼材を使用しない床版においては、間隔をおいた桁上に渡って第１発明〜第４発明のプレキャスト製繊維補強埋設型枠が載置され、かつ前記プレキャスト製繊維補強埋設型枠の両端部のジベル挿通用縦孔に、桁上に設けられたジベルが挿通され、前記各ジベル挿通用縦孔とジベルとの間にコンクリートが充填されるように、かつ前記プレキャスト製繊維補強埋設型枠を埋め込むように床版コンクリートが充填されていることを特徴とする。

本発明によると、埋設型枠に鉄筋、ＰＣ鋼材、鋼製ストラットなど一切の鋼材を使用しないので、従来のように、鋼材の腐食、特に、凍結防止剤に含まれる塩素イオンが、コンクリートに浸透し、補強鋼材である鉄筋あるいはＰＣ鋼材に達して、鋼材を腐食させ、鋼材のさびが生成され、これによる体積膨張によってコンクリートにひび割れが生じたり、ひび割れが増加し、埋設型枠の劣化が加速される恐れがない。また、埋設型枠にアーチアクションを期待するための帯状部材も鋼製部材材を一切含まないので、本発明の埋設型枠は鋼材の腐食による埋設型枠の劣化が生じることがなく、防錆処理をする必要がないので、メンテナンス費用を安くすることができる。また、埋設型枠に作用する荷重を引張強度の高い帯状部材を介して鋼桁に伝達することができ、埋設型枠を薄くでき、経済的な床版を構築することができる。

また、第２発明によると、プレキャスト製繊維補強埋設型枠本体と繊維強化複合材料とに渡って、桁側に設けられるスタッドジベルの外径よりも大きなジベル挿通用縦孔が設けられているので、埋設型枠上に非鋼製補強コンクリートを充填した場合、埋設型枠とスタッドジベルとの間に横断面径の大きいコンクリートジベルを形成することができ、そのため埋設型枠に直接スタッドジベルが当接して、局部的に大きな応力が作用することはない。

また、第３発明によると、繊維強化複合材料からなる帯板状部材は、ＧＦＲＰまたはＣＦＲＰなどの連続繊維を使用した繊維補強樹脂であるので、帯板状部材を高い引張強度の部材とすることができ、荷重負担性能の高い埋設型枠とすることができる。
第４発明によると、第１発明〜第３発明のプレキャスト製繊維補強埋設型枠において、多数の非鋼製の短繊維がプレキャスト製繊維補強埋設型枠本体にランダムに埋め込み配置されているので、多数の非鋼製の短繊維をセメントモルタルあるいはセメントペースト内にランダムに混入した繊維混入セメントモルタルあるいはセメントペーストを埋設型枠製造用型枠に充填して、プレキャスト製繊維補強埋設型枠を容易に製作することことができる。

第４発明によると、間隔をおいた桁上に渡ってプレキャスト製繊維補強埋設型枠が載置され、かつ前記プレキャスト製繊維補強埋設型枠の両端部のジベル挿通用縦孔に、桁上に設けられたジベルが挿通され、前記各ジベル挿通用縦孔とジベルとの間にコンクリートが充填されるように、かつ前記プレキャスト製繊維補強埋設型枠を埋め込むように、鉄筋を配筋しない無筋の床版コンクリートが充填されているので、ことを特徴とする。

次にこの発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

先ず、本発明の鋼材を使用しないプレキャスト埋設型枠１について、図６〜図８を参照して説明すると、非鋼製材料からなる繊維強化複合材料性の埋設型枠本体２には、左右方向の中間部に前後方向に延長する凸部３が設けられ、これに対応する型枠本体２の下面側に、上に凸の凹部４が設けられて、アーチ効果が生じるように形成され、左右方向の両端部には、桁上に載置されるフランジ５が設けられている。

前記埋設型枠本体２には、その厚さ方向の中間部で、前後方向に間隔をおいて複数（図示の場合は、２枚）の繊維強化複合材料からなる帯板状部材６の左右方向の両端部が、フランジ５に埋め込み配置されている。

前記フランジ５の部分は、厚さ方向に、埋設型枠本体２に、前記帯板状部材６が、挟まれるように埋め込み配置されている。また、前記帯板状部材６の両端部には、複数のジベル挿通用縦孔７が前後方向および左右方向に間隔をおいて設けられている。また、前記帯板状部材６間の埋設型枠本体２のみとされている部分のフランジ５にも、前記と同様に複数のジベル挿通用縦孔７が前後方向および左右方向に間隔をおいて設けられている。

帯板状部材６の両端部の埋め込み配置されている部分と型枠本体２とは、プレキャスト時の付着により一体化されている。また前記のジベル挿通用縦孔７は、ジベルの平面上の直径よりも大きくされ、無筋コンクリート（または必要に応じ非鋼製繊維入りコンクリート）などの現場打ち無筋コンクリート８が打設硬化された時に、ジベル挿通用縦孔７とスタッドジベル９との間にコンクリートが十分充填されるようにされている。

前記のジベル挿通用縦孔７に充填されて硬化した縦孔内コンクリートにより、埋設型枠本体２に作用する荷重を、帯板状部材６および埋設型枠本体２から硬化した縦孔内コンクリート８（後記のコンクリートジベル１１に相当）を介してジベル９に伝達し、ジベル９を介して鋼桁１０に伝達するようにするため、また、帯板状部材６および埋設型枠１の端部の局部応力を低減するためにも、前記各ジベル挿通用縦孔７を大きくするのが好ましい。また、繊維強化複合材料からなる帯板状部材６の全体に、特に帯板状部材６の左右両端部および埋設型枠本体２のフランジ５の各ジベル挿通用縦孔７の周囲内壁には、縦孔周りの内壁内に、補強繊維を編んだメッシュ状またはクロス状の非鋼製面状補強布を複数重ねて埋め込み配置し、硬化した縦孔内コンクリート８（特に普通コンクリート等の無筋コンクリートの場合）を拘束するようにすると良い。この場合、各ジベル挿通用縦孔７周りの内壁内に、ループ状に連続繊維を埋め込み配置し、硬化した縦孔内コンクリート８を拘束するようにしても良い。

前記繊維強化複合材料からなる帯板状部材６としては、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂），ＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）などの非鋼製の繊維強化樹脂、特に連続繊維を使用するとよく、これを合成樹脂に埋め込み配置するとよい。必要に応じ、連続繊維を「かせ状」にし、これを合成樹脂に埋め込み配置してもよく。また、縦孔周りの内壁には、別途連続繊維をループ状に多数回掛け回し埋め込み配置したものを使用しても良い。

また、埋設型枠本体２としては、非鋼製の繊維強化プレキャスト製セメント部材（すなわち、非鋼製繊維強化モルタル硬化体のプレキャスト部材あるいは非鋼製繊維強化セメント硬化体のプレキャスト部材）を使用するとよい。埋設型枠を製造する場合は、繊維強化複合材料からなる帯板状部材６を型枠内の所定に位置に配置し、必要に応じ非鋼製等の連続繊維（例えば、ポリアミド繊維、炭素繊維、ポリプロピレン繊維）の布状体を配置した状態で、埋設型枠本体２を構成するセメントモルタルあるいはセメントペーストを充填すれば良い。また、前記の繊維の１種または２種以上の短繊維をランダムにセメントモルタルあるいはセメントペーストに混入した繊維混入セメントを充填してもよいが、連続繊維を使用するのが好ましい。繊維の配置方向は、両端部のフランジ５に渡って配置すると共に前後方向にも連続して配置するのが好ましい。

さらに、前記の埋設型枠本体２としては、高機能繊維補強セメント複合材料により構成しても良い。高機能繊維補強セメント複合材料としては、例えば、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ビニロン繊維、ステンレス繊維等の短繊維の少なくとも１種または２種以上をランダムにセメントモルタルあるいはセメントペーストに埋め込み配置するのが製作上、容易になるため好ましい。なお、必要に応じ前記各繊維の連続繊維を少なくとも１種または２種以上を埋め込み配置してもよく、この場合、布状体を埋め込み配置してもよい。

次に、図６〜図８に示す埋設型枠１を鋼桁１０に使用して、床版を構成した形態を、図１〜図５を参照して説明する。

左右方向に間隔をおいて配置されているＨ形鋼あるいは鋼製箱型断面の鋼桁１０上には、鋼桁１０の幅方向に間隔をおくと共に長手方向に間隔をおいて、多数のスタッドジベル９が立設されている。図示の場合は、鋼桁１０の上部（上フランジ）の巾方向の片側に２列にスタッドジベル９が設けられている。

図５に片側の斜視図を示すように、各鋼桁１０の片側２列にスタッドジベル９を、埋設型枠１のジベル挿通用縦孔７に挿通するように、埋設型枠１のフランジ５を鋼桁１０上に載置し、多数の埋設型枠１を各鋼桁１０にわたって並べて載置する。なお、図１においては、左右方向の各鋼桁１０に渡って１つの埋設型枠１を載置しているが、左右方向に間隔をおいて３つ以上の鋼桁１０がある場合には、左右方向に埋設型枠１を直列に接続するように配置される。

次いで、図１〜図４（特に図３）に示すように、埋設型枠１の上に、繊維補強コンクリートあるいは普通コンクリート８を打設し、すなわち、鉄筋を配筋しない無筋コンクリートとされ、繊維補強複合材料からなる帯状部材を備えた埋設型枠１と、鋼桁１０とを、ジベル挿通用縦孔内に形成される硬化した繊維入り等のコンクリートジベル１１を形成して接合したコンクリート床版１２を形成する。前記のコンクリート床版１２は、鋼製等の鉄筋を使用しない無筋コンクリート床版１２とされている。

前記のように構成されたコンクリート床版１２では、繊維補強複合材料からなる帯板状部材６を備えた埋設型枠１と、鋼桁１０とは、コンクリートジベル１１を介して一体化され、繊維補強複合材料からなる帯板状部材６は直接鋼製ジベル９に接していないので、帯状部材の局部応力が低くなり、応力集中することなく十分応力を伝達することができ、また高い耐荷重性能を発揮することができる。

本発明の一実施形態の繊維強化複合材料からなる埋設型枠の端部をＨ形鋼からなる鋼桁に渡って載置すると共に現場打ちコンクリートを打設した状態を示す縦断正面図である。図１のおける現場打ちコンクリートを取り除いて示す平面図である。図１の一部を拡大して示す縦断正面図である。スタッドジベル挿通孔およびスタッドジベル付近を拡大して示す一部縦断斜視図である。スタッドジベルを有するH形鋼からなる鋼桁上に埋設型枠を載置した状態の端部を示す斜視図である。本発明における埋設型枠を示す斜視図である。図６の縦断正面図である。（ａ）は図６に示す埋設型枠の平面図、（ｂ）は図６に示す埋設型枠の底面図である。

符号の説明

１プレキャスト製繊維補強埋設型枠
２型枠本体
３凸部
４凹部
５フランジ
６帯板状部材
７ジベル挿通用縦孔
８コンクリート
９ジベル
１０鋼桁
１１コンクリートジベル
１２コンクリート床版

Claims

間隔をおいた桁上に渡って両端部が載置される、両端部にフランジを有する上に凸のプレキャスト製繊維補強埋設型枠で、かつ鋼材を使用しないプレキャスト製繊埋設型枠であって、そのプレキャスト埋設型枠の前記両端部のフランジに渡って、繊維強化複合材料からなる帯板状部材が配置されていると共に、その帯板状部材の両端部が前記各フランジに埋め込み配置されていることを特徴とする鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠。
プレキャスト製繊維補強埋設型枠本体と繊維強化複合材料とに渡って、桁側に設けられるスタッドジベルの外径よりも大きなジベル挿通用縦孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠。
繊維強化複合材料からなる帯板状部材は、ＧＦＲＰまたはＣＦＲＰなどの連続繊維を使用した繊維補強樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼材を使用しないプレキャスト製繊維補強埋設型枠。
多数の非鋼製の短繊維がプレキャスト製繊維補強埋設型枠本体にランダムに埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１から３に記載のプレキャスト製繊維補強埋設型枠。
間隔をおいた桁上に渡って請求項１〜４のプレキャスト製繊維補強埋設型枠が載置され、かつ前記プレキャスト製繊維補強埋設型枠の両端部のジベル挿通用縦孔に、桁上に設けられたジベルが挿通され、前記各ジベル挿通用縦孔とジベルとの間にコンクリートが充填されるように、かつ前記プレキャスト製繊維補強埋設型枠を埋め込むように、鉄筋を配筋しない無筋の床版コンクリートが充填されていることを特徴とする鋼材を使用しない床版。