JP2007291773A - 高付着性樹脂被覆ストランド - Google Patents

Abstract

【課題】セメントやグラウト材との高付着性を有し、かつ外周にシースを有するＰＣ鋼撚り線として、引抜性も満足し得る高付着性樹脂被覆ストランドを得る。
【解決手段】高付着性樹脂被覆ストランドＡは、高強度ＰＣ鋼の素線を用いた芯線１ａを中心としてその周囲に複数の素線１ｂを撚り合わせて高強度ＰＣ鋼撚り線１を構成し、その周囲にはエポキシ樹脂を塗布して薄膜状の被覆層２が形成され、被覆層２の外周の表面には、多数の微粒子状のセメント粒子３が付着されている。セメント粒子３は、セメントと接触した場合に反応により一体化する性質を有し、粒子の径が小さくとも十分な対コンクリート付着力を得ることが出来る例えばセメントモルタルの粉体、又は粉砕後のコンクリート粉末等が用いられる。その外周にシース５が配設され、高付着性樹脂被覆ストランドＡは、セメント粒子３が付着されていることにより、シース５との摩擦力を小さくすることが出来る。
【選択図】図１

Description

この発明は、プレストレストコンクリートに対しコンクリート付着性を高め、かつ緊張力を導入する際に被覆シースからの引抜性を高めた高付着性樹脂被覆ストランドに関する。

プレストレストコンクリートの構造物の施工時に耐食性のエポキシ樹脂被覆ストランドが用いられているが、一般にエポキシ樹脂被覆の表面は滑らかなため、コンクリートとの付着性が低く、対コンクリートとの付着性を高める種々の提案が行われている。その一例として、特許文献１の「プレストレスコンクリート用耐食性ストランド及びその製法」の発明が知られている。この特許文献１の耐食性ストランドは、１以上の芯線及びその周りに螺旋状により合わされた複数の外線を有し、その周りに合成樹脂の接着被膜を有する柔軟性ストランドであり、合成樹脂被膜は部分硬化された熱硬化性エポキシ樹脂とし、柔軟性、連続かつ実質的に不透過性で、被膜の外表面の螺旋形状が明瞭に現れ、被覆されたストランドは巻いたり、解いたりする際に充分に柔軟な構成と記載されている。

この耐食性ストランドでは、その被膜がストランドに接触せず、被膜の外周面に部分的に露出するように、被膜に部分的に埋設された砂状粒子を有する。そして、砂状粒子は、所定の極薄厚さの耐食被膜が粘着状態で被膜に粉末被覆装置から受け入れられる。この砂状粒子は、ガラスフリット或いはビード、砂を含む種々の物質のいずれでもよいとされている。

他の例として、特許文献２の「ＰＣ鋼撚り線及びその製造方法」の発明が知られている。この引用文献２のＰＣ鋼撚り線は、複数の素線を撚り合わせてなる線材の表面に、プラスチック被覆層を有し、上記被覆層は素線の撚り目が外表に現れるように形成され、かつその表面は多数の凹凸により肌荒れ状態とされている。
特公平３−２８５５１号公報 特開平５−１１１９１２号公報

上述した特許文献１で砂状粒子を耐食被膜に埋設し、特許文献２でプラスチック被覆層の表面を肌荒れ状態にするなどの処理が行われているのは、いずれもプレストレストコンクリート構造物に埋設されていても、線材が自由に活動でき、コンクリート構造物と一体になった挙動をしないことによる構造物の破壊耐力の低下を防止するためであり、いずれも対コンクリートとの付着性の向上を目的としたものである。

しかし、コンクリートとの付着力は、砂の粒子径に対して依存する度合いが高く、付着力を増加させるためには、粒子径を大きくする必要がある。一方、粒子径を増加させた場合、エポキシコートストランドとの間の摩擦力が過大になり、十分な緊張力の導入が困難になるという問題が生じる。従って、上記相反する問題を共に満足することが出来るものであるのが望ましい。

この発明は、上記の問題に留意して、複数の線材の周囲にエポキシ樹脂を被覆した高耐食性ストランドに対して、セメントやグラウト材との高付着性を有し、かつ外周にシースを有するＰＣ鋼撚り線として、引抜性も満足し得る高付着性樹脂被覆ストランドを提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決する手段として、複数の素線を撚り合わせたＰＣ鋼撚り線の周囲にエポキシ樹脂を硬化させた被覆層を設け、この被覆層上にセメント粒子を付着させ、この被覆層の周りにポリエチレン樹脂のシースを被せた高付着性樹脂被覆ストランドの構成としたのである。

上記の構成としたこの発明による高付着性樹脂被覆ストランドは、ストランドとしてエポキシ樹脂の被覆層の表面にセメント粒子を付着させたものであり、セメント粒子は、モルタル粉体又は粉砕後のコンクリート粉末を１０μｍ程度の微粒子状に微粒化したものを使用する。このような樹脂被覆ストランドに対し、外周にシースを配設した高付着性樹脂被覆ストランド（高強度ＰＣ鋼撚り線）とすることにより、コンクリートに定着すべき長さ部分ではシースを剥がして使用され、このため対コンクリート付着性が向上しコンクリートとの一体化が図られ、かつシースを被せた長さ部分ではシースとストランドとの摩擦力を増加させることなく引抜性が向上する。

上記高付着性樹脂被覆ストランドは、ＰＣ鋼撚り線の外周にポリエチレン樹脂のシースを有し、シースとストランドとの間の隙間に充填されるセメントグラウト又は特殊な硬化性の樹脂層をプレグラウト材として充填される高強度ＰＣ鋼撚り線等のストランドとして用いられる。又、上記高付着性樹脂被覆ストランドは、外周にシースを有しないストランド自体をプレテンション工法によるプレストレストコンクリートに使用する場合であっても、セメント粒子を含む被覆層の高付着性により対コンクリートとの高い付着力を得ることが出来る。

このような高付着性樹脂被覆ストランドは、複数の素線を撚り合わせたＰＣ鋼撚り線を加熱し、その周囲にエポキシ樹脂を塗布して被覆層を形成し、この被覆層が流動性を失う前にその表面にセメント粒子を付着させ、さらに加熱して被覆層を硬化させた後、冷却して樹脂被覆ストランドを形成し、この被覆層の周りにポリエチレン樹脂のシースを被せて高付着性樹脂被覆ストランドを形成することからなる高付着性樹脂被覆ストランドの製造方法により製造される。ポリエチレン樹脂のシースは一般に押し出し成型方法により樹脂被覆ストランドの外周に被せられる。エポキシ樹脂を塗布する場合、エポキシ樹脂の粉体をエアーにより浮動、流動させた状態でＰＣ鋼撚り線の表面に付着させる。

この発明の高付着性樹脂被覆ストランドは、複数の素線を撚り合わせたＰＣ鋼撚り線の周囲にエポキシ樹脂を硬化させた被覆層を設け、この被覆層上にセメント粒子を付着させ、その外周にポリエチレン樹脂のシースを被せた高付着性樹脂被覆ストランドの構成としたから、対コンクリート付着性が向上し、かつ外周にシースを有する高強度ＰＣ鋼撚り線として使用する場合は、シースとストランドとの摩擦力を増加させることなくコンクリートとの一体化が図られるという利点が得られる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は実施形態の高付着性樹脂被覆ストランドの主断面図である。図示のように、高付着性樹脂被覆ストランドＡの鋼撚り線は、高強度ＰＣ鋼の素線を用いた芯線１ａを中心としてその周囲に複数（図示の例では６本）の素線１ｂを撚り合わせて高強度ＰＣ鋼撚り線１を構成しており、その周囲にはエポキシ樹脂の薄膜状（０．５〜０．６ｍｍ程度）の被覆層２を塗布し、このエポキシ樹脂塗膜は各複数の素線間の隙間にも充填されて形成されている。

上記エポキシ樹脂の被覆層２の外周の表面には、多数の微粒子状（１０μｍ程度）のセメント粒子３が付着されている。このセメント粒子３は、セメントと反応性があり、セメントと接触した場合に反応により一体化する性質を有し、粒子の径が小さくとも十分な対コンクリート付着力を得ることが出来る物質、例えばセメントモルタルの粉体、又は粉砕後のコンクリート粉末等が用いられ、後で説明するように、エポキシ樹脂の被覆層２が加熱されて未だ流動性を失わない状態で被覆層２の表面に付着され、樹脂被覆ストランドＡ_０とされる。そして、この樹脂被覆ストランドＡ_０の外周にポリエチレン樹脂（ＰＥ）のシース５が被せられ、高付着性樹脂被覆ストランドＡが形成されている。

また、上記樹脂被覆ストランドＡ_０にセメント粒子３が付着されていることにより、その外周にシース５を配設した高付着性樹脂被覆ストランドＡにおいても、シース５との摩擦力を小さく減少させることが出来る。なお、図１ではセメント粒子３は点線で模式図的に示しているが、その一部拡大図に示すように、セメント粒子３は、被覆層２の表面に点状、離散状、あるいは層状に付着している。４は空隙であり、図示の例では、高付着性樹脂被覆ストランドＡのシース５の内側に生じる隙間である。この空隙４は、隙間のままとするか、セメントグラウトやエポキシを主成分とし、硬化剤を含む長期硬化性の樹脂、あるいはグリースが充填される場合もある。

上記構成の高付着性樹脂被覆ストランドＡは、図２に示す実施形態の製造工程を経て製造される。図示のように、供給位置のワイヤドラムＳ_０にコイル状に巻かれた高強度ＰＣ鋼撚り線１は、繰り出された後まず誘導加熱装置１１で高温（２００℃）に誘導加熱され、次の塗装装置１２の一方側から連続的にその内部に導入される。この塗装装置１２内ではエポキシ樹脂の粉体をエアーにより浮動、流動させて、この装置内を通過する鋼撚り線１の外周に塗布される。そして、塗膜表面が硬化により流動性を失う前に、予めふるい操作により平均粒度が１０μｍの微小粒状に調整されたセメント粒子３を吹き付け、又は堆積したセメント粒子の中にストランドを挿入することにより塗布する。

その後、塗膜とセメント粒子が付着された高強度ＰＣ鋼撚り線１は、塗装装置１２の反対側から繰り出されて赤外線加熱装置１３に送り込まれる。この赤外線加熱装置１３では赤外線加熱又は雰囲気加熱により高強度ＰＣ鋼撚り線１の外周を温度２００℃以上に加熱して塗膜の硬化を完了させる。これにより硬化が完了した後、冷却装置１４で冷却すると、終端位置の巻取りドラムＳ_ｗに巻き取り、樹脂被覆ストランドＡ_０が製造される。さらに、このストランドの外周にポリエチレン樹脂のシース５が被せられて高付着性樹脂被覆ストランドＡが形成される。この場合、シース５は押し出し成型で被せるが、他の方法で被せるようにしてもよい。

図３に上記高付着性樹脂被覆ストランドＡの使用例の部分拡大断面図を示す。この使用例では、図示のように、高付着性樹脂被覆ストランドＡは、その外側にポリエチレン（ＰＥ）製のシース５を被せ、挿入された地盤Ｇの所定深さ位置に埋設されたコンクリートＣに先端を一体化し、上端は定着具で固定される（図示省略）アンカー用ＰＣ鋼撚り線（商品名はシーストフロボンド（商標）と呼ばれる）として用いられている。この場合、コンクリートと一体化される先端部Ａｅでは、シース５が剥ぎ取られ、この先端部Ａｅが直接コンクリートＣと一体に結合され、地盤Ｇ中ではシース５内に挿通されることにより保護されている。

この高付着性樹脂被覆ストランドＡは、上記のように使用されるため、この例ではＰＥシースとストランドとの間は、出来るだけ摩擦が小さいほうがよい（引抜力が小）。一方、コンクリートに埋め込む部分はコンクリートとの付着力が出来るだけ大きいほうが望ましい。この実施形態では、被覆層２にセメント粒子３を埋め込むので、セメント粒子３を含む被覆層２とコンクリートＣとが一体化し、かつセメント粒子３が被覆層２の塗膜にミクロ状に食い込んでいるので、付着力が大となる。一方、高付着性樹脂被覆ストランドＡにシース５が被覆されている長さ部分では、セメント粒子３の粗度が小さいため、ＰＥシース５との摩擦は小さく出来ることとなる。

以上はシーストフロボンドとしての使用例であるが、この実施形態の高付着性樹脂被覆ストランドＡは、他の使用形態にも使用できる。例えば、プレストレストコンクリートに使用する場合、プレテンション工法においてＰＥ製のシース５を剥ぎ取り、コンクリートに樹脂被覆ストランドＡ_０を直接付着させ一体化するというように、ＰＥシース無しの製品でも同じように付着力を要求される場合もある。又、他の使用法として部分的にＰＥシースが設けられる場合も有り、種々の用途に使用され得る。

以下、上記実施形態の製造工程により製造された高付着性樹脂被覆ストランドＡの実施例１を同じ製造方法により製造された比較例１〜３のストランドと比較して示す。この製造工程の製造条件を以下に示す。但し、高強度ＰＣ鋼撚り線１の外周に付着されるエポキシ樹脂の塗膜は同じであるが、その表面に付着される付着物（セメント粒子３）について、付着物無し、或いは付着物がセメント粒子以外の物質である点で比較例１〜３は実施例１と異なる。

実施例１
被覆層２ エポキシ樹脂 ０．６ｍｍ（素線１ｂの外周厚さ）
付着物（セメント粒子３） ポルトランドセメント（平均粒度１０μｍ）
誘導加熱温度 ２００℃
赤外線加熱温度 ２００℃

以上の条件で製造された実施例１の樹脂被覆ストランドＡ_０の外面にセメントを付着させ（シース無し）、コンクリートとの付着強度を測定したところ、十分な対コンクリート付着強度を確認した。又、上記の条件で製造された樹脂被覆ストランドＡ_０のサンプル１０ｍの外側にポリエチレン製のシース５を被せて、引抜力を試験したところ、引抜性も良好であった。

上記高付着性樹脂被覆ストランドＡの機能を確認するため、実施例１と同じ条件、但し付着物無し、あるいは付着物の性質が異なるものを用いて製造した比較例１〜３について同様な試験を行った。以下に、実施例１と各比較例１〜３の付着物について記すと共に、その試験結果について記載する。
実施例１ 付着物 ポルトランドセメント粉末 １０μｍ
比較例１ 付着物 なし
比較例２ 付着物 シリカ粉末 膜厚 ５０μｍ
比較例３ 付着物 シリカ粉末 膜圧 １０μｍ

上記の試験結果から分かるように、実施例１の高付着性樹脂被覆ストランドＡの対コンクリート付着性、シースからの引抜性は共に良好であるのに対して、比較例１〜３のストランドはいずれも付着性、引抜性のいずれかが良好であるが、他方は不十分であることが分かる。なお、上記実施形態、実施例の高付着性樹脂被覆ストランドは、本発明の趣旨の範囲内で種々改変され得るが、それらの改変されたものに対しても本発明は適用される。

この発明の高付着性樹脂被覆ストランドは、ＰＣ鋼撚り線の周囲にエポキシ樹脂を硬化させた被覆層上にセメント粒子を付着させ、その外周にシースを被せた高付着性樹脂被覆ストランドの構成により、対コンクリート付着性を向上させ、かつシースを有する長さ部分では、シースとストランドとの摩擦力を増加させることなくコンクリートとの一体化を図るものであり、ＰＣ鋼材のストランドとして広く利用される。

実施形態の高付着性樹脂被覆ストランドの主断面図 同上ストランドの製造装置の全体概略図 同上ストランドの使用例の部分拡大断面図

符号の説明

１ 高強度ＰＣ鋼撚り線
１ａ 芯線
１ｂ 素線
２ 被覆層
３ セメント粒子
４ 空隙
５ シース
１１ 誘導加熱装置
１２ 塗装装置
１３ 赤外線加熱装置
１４ 冷却装置
Ａ 高付着性樹脂被覆ストランド
Ａ_０ 樹脂被覆ストランド
Ａｅ 先端部
Ｃ コンクリート
Ｇ 地盤

Claims (2)

1. 複数の素線を撚り合わせたＰＣ鋼撚り線１の周囲にエポキシ樹脂を硬化させた被覆層２を設け、この被覆層２上にセメント粒子３を付着させ、この被覆層２の周りにポリエチレン樹脂のシース５を被せた高付着性樹脂被覆ストランド。
2. 複数の素線を撚り合わせたＰＣ鋼線１を加熱し、その周囲にエポキシ樹脂を塗布して被覆層２を形成し、この被覆層２が流動性を失う前にその表面にセメント粒子３を付着させ、さらに加熱して被覆層２を硬化させた後、冷却して樹脂被覆ストランドを形成し、その外周にポリエチレン樹脂のシース５を被せて高付着性樹脂被覆ストランドを形成することからなる高付着性樹脂被覆ストランドの製造方法。

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