JP2009108497A - プレグラウトｐｃ鋼材及びｐｃ施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保管期間に制限がない、細かな工程管理も不要とするプレグラウトＰＣ鋼材、及びこのプレグラウトＰＣ鋼材を用いたＰＣ施工方法を提供する。
【解決手段】複数のＰＣ鋼線材と、前記ＰＣ鋼線材を収納するように配された樹脂組成物層と、前記樹脂組成物層の外周を覆うシースを有するプレグラウトＰＣ鋼材であって、前記樹脂組成物層が熱可塑性樹脂組成物よりなることを特徴とするプレグラウトＰＣ鋼材、及び、このプレグラウトＰＣ鋼材をコンクリート中に埋設する工程１、前記コンクリートが硬化した後、前記樹脂組成物層を加熱して軟化させる工程２、工程２の後前記ＰＣ鋼線材を緊張する工程３、及び、工程３の後前記樹脂組成物層を放冷して固化する工程４を有することを特徴とするＰＣ施工方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ＰＣ（プレストレストコンクリート）ポストテンション工法等のＰＣ施工方法において使用されるプレグラウトＰＣ鋼材、及びこのプレグラウトＰＣ鋼材を用いたＰＣ施工方法に関する。

ＰＣポストテンション工法とは、コンクリート内に埋設したシース中にＰＣ鋼線材を挿入し、コンクリートの硬化後にＰＣ鋼線材を緊張させて緊張力を加え、その反力によりコンクリートに圧縮応力を与える工法であり、引張強度が弱いというコンクリートの欠点を補うものである。

このＰＣポストテンション工法においては、ＰＣ鋼線材とコンクリート間を一体化するためやＰＣ鋼線材の防錆、防食のために、ＰＣ鋼線材はセメントミルクや樹脂組成物等のグラウト材で覆われる。従って、シース中にＰＣ鋼線材を挿入しさらにＰＣ鋼線材をグラウト材で覆うグラウト作業を作業現場で行う必要があったが、このグラウト作業は煩雑であり、コストアップ要因となっていた。

作業現場でのグラウト作業を不要にするため、前記の方法の代わりにプレグラウトＰＣ鋼材を用いる方法が知られており実施されている。プレグラウトＰＣ鋼材とは、予め、ＰＣ鋼線材をシース内に配置し、さらにシース内に樹脂組成物等からなるグラウト材を充填し、ＰＣ鋼線材をグラウト材で覆ってなるＰＣ鋼材であり、このプレグラウトＰＣ鋼材をコンクリート内に埋設して用いることにより作業現場におけるグラウト作業が不要となる。

従来のプレグラウトＰＣ鋼材のグラウト材用の樹脂組成物としては、ＰＣ鋼線材の緊張後、一定期間内に硬化する硬化性樹脂組成物が用いられ、種々のプレグラウト用硬化性樹脂組成物が提案されている。例えば、特許文献１においてはエポキシ樹脂組成物が提案され、又特許文献２においては湿気硬化型樹脂組成物が提案されている。
特公平８−１１７９１号公報 特開２０００−２８１９６７号公報

ＰＣポストテンション工法における緊張作業を可能にするためには、緊張作業が完了するまではプレグラウト用硬化性樹脂組成物は未硬化状態、即ちＰＣ鋼材の緊張作業が可能な程度に硬化性樹脂組成物の粘度が低く保たれた状態を維持することが必要である。しかし、従来のプレグラウト用硬化性樹脂組成物は製造後の時間経過による粘度増加が比較的大きいため、輸送期間、保管期間に厳しい制限があった。

又、従来のプレグラウトＰＣ鋼材はコンクリートに埋設後にその硬化に伴う水和発熱に曝されることが避けられないため、この際に硬化性樹脂の増粘が促進されることが知られている。そのため、コンクリート打設後から緊張作業完了までの時間に関しては、詳細な施工スケジュールの管理が必要であった。

国内での施工に関しては、上記、製造から緊張完了までに至る詳細なスケジュール管理を実施することが可能ではあるものの、施工中の事故による工事の中断等により、最悪の場合、既にコンクリートに埋設したプレグラウトＰＣ鋼材が緊張不能になることも可能性として考えられる。そこで、このような詳細スケジュール管理の緩和が可能なプレグラウトＰＣ鋼材の開発が望まれていた。

又、海外での適用については、主に輸出入手続きによる輸送期間の長期化、及び海外では比較的多い大幅な施工スケジュールの遅延に伴う保管期間の長期化が避けられず、事実上、上記のような詳細スケジュール管理が不可能である。そのため、プレグラウトＰＣ鋼材に対する潜在的需要は小さくないものの、プレグラウトＰＣ鋼材の輸出ができない状況であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、保管期間等の詳細なスケジュール管理が不要なプレグラウトＰＣ鋼材、及びこのプレグラウトＰＣ鋼材を用いたＰＣポストテンション工法等のＰＣ施工方法を提供することを課題とする。

本発明者は、前記課題を達成するために鋭意研究を行った結果、プレグラウトＰＣ鋼材のグラウト材用の樹脂組成物層を、加熱により軟化する熱可塑性樹脂組成物により形成することにより、前記の課題を達成できることを見いだし、本発明を完成した。

即ち本発明は、その請求項１において、複数のＰＣ鋼線材と、前記ＰＣ鋼線材を収納するように配された樹脂組成物層と、前記樹脂組成物層の外周を覆うシースを有するプレグラウトＰＣ鋼材であって、前記樹脂組成物層が熱可塑性樹脂組成物よりなることを特徴とするプレグラウトＰＣ鋼材、を提供する。

本発明のプレグラウトＰＣ鋼材のグラウト材である樹脂組成物層は、熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする。この熱可塑性樹脂組成物は、ＰＣポストテンション工法においてＰＣ鋼材が通常さらされる温度においては、ＰＣ鋼線材とコンクリート間を一体化するために必要な硬度を有するとともに、加熱されることにより軟化（液状化）し、ＰＣ鋼線材の緊張作業が可能な低い粘度にすることができるものである。従って、プレグラウトＰＣ鋼材を長期間保管した後であっても、加熱により樹脂組成物層を軟化し、ＰＣ鋼線材の緊張を可能にすることができるので、プレグラウトＰＣ鋼材の保管期間の制限はなく、これを用いたＰＣポストテンション工法では細かな工程管理も不要となる。

前記熱可塑性樹脂組成物としては、ＰＣ鋼線材の緊張を容易に可能にするため、加熱により軟化（液状化）し易い性質を有するとともに、放冷により固化した後は硬度が高く、ＰＣ鋼線材やシースとの付着力に優れるとの性質を有することが求められる。具体的には、室温からコンクリートの固化の際に達すると考えられる最高の温度である９５℃の範囲では固体状態を保ち、かつ、１２０℃〜１５０℃では軟化し、ＰＣ鋼線材の緊張作業が可能な低い粘度の液状となるものが好ましい。さらに、昇温により粘度が急激に低下する樹脂が好ましい。

中でも、１５０℃における粘度が１，０００Ｐａ・ｓ以下であり、９５℃における粘度が１５，０００Ｐａ・ｓ以上であり、かつ９５℃における粘度を［η９５］とし、１５０℃における粘度を［η１５０］としたときのｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］が１．５以上である熱可塑性樹脂組成物が好ましく用いられる。請求項２に記載の発明は、この熱可塑性樹脂組成物を用いることを特徴とする請求項１に記載のプレグラウトＰＣ鋼材である。なお、９５℃では固体状態となり粘度の測定ができないとき（装置の測定限界以上）は、ｌｏｇ［η９５］は∞とする。従って、ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］は１．５以上となる。

この熱可塑性樹脂組成物は、１５０℃における粘度が１０００Ｐａ・ｓ以下であるため、押出加工という簡便な手法を用いてＰＣ鋼線材の被覆を行い、ＰＣ鋼材を製造することができる。

ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］が、１．５以上とは、９５℃から１５０℃までの昇温で粘度が急激に低下する（即ち、冷却により粘度が急激に上昇する。）ことを示している。２．０以上であるとより好ましい。このように、この熱可塑性樹脂組成物は、温度の低下により粘度が急激に上昇するとともに、９５℃における粘度が１５，０００Ｐａ・ｓ以上であるので、放冷後の硬度は大きくシースやＰＣ鋼線材との間の付着力に優れ、ＰＣ鋼線材とコンクリート間を一体化するために充分な硬度が得られる。

前記熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、ダイマー酸ポリアミド樹脂、結晶性ポリエステル樹脂、石油樹脂、フェノール樹脂、ロジン変性物、エチレン酢ビ樹脂等を例示することができる。中でも、鋼材との接着性、熱安定性、粘度等の面より、ダイマー酸ポリアミド樹脂が好ましく使用できる（請求項３）。ここで、ダイマー酸ポリアミド樹脂とは、ダイマー酸とジアミンを縮合した樹脂であり、ダイマー酸とは、トール油脂肪酸に代表される炭素数１８程度の不飽和脂肪酸を２量体化した重合脂肪酸である。さらに、ダイマー酸の代わりに、前記不飽和脂肪酸を３量体化した重合脂肪酸であるトリマー酸等を用いることも可能である。

請求項４に記載の発明は、前記熱可塑性樹脂組成物が、さらにフィラーを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプレグラウトＰＣ鋼材である。前記熱可塑性樹脂組成物には、熱可塑性樹脂の他に、各種のフィラーを配合することができるが、このフィラーを配合した態様に該当する。

前記熱可塑性樹脂組成物には、硬度発現、粘度調整、チクソ性調整等のために、各種のフィラーを配合することができる。好ましいフィラーとしては、例えば、炭酸カルシウム、タルク、酸化カルシウム、沈降性硫酸バリウム、シリカ、アエロジル（超微粒子無水二酸化ケイ素、日本アエロジル社商品名）等を挙げることができる。フィラーの配合量の範囲は特に限定されず、粘度と硬度の関係を考慮して、適宜決定される。

本発明のプレグラウトＰＣ鋼材を構成するＰＣ鋼線材としては、従来のプレグラウトＰＣ鋼材で用いられているＰＣ鋼線材と同様なものを用いることができる。具体的には、鋼線、鋼棒等であり、特に、鋼線を複数本撚りあわせたものが用いられる。その太さや本数、その強度、撚りあわせ状態等も、従来のプレグラウトＰＣ鋼材におけるＰＣ鋼線材と同様である。ＰＣ鋼線材間に発熱体（ニクロム線等）を設ける場合は、ＰＣ鋼線材と発熱体を束ねて一緒に撚りあわせてもよい。

樹脂組成物層の厚さとしては、２０μｍ以上であることが好ましい。この厚みが２０μｍ未満になると、緊張時にＰＣ鋼材とシースとの間の縁切りが十分でなくなり、摩擦係数が大きくなり充分な緊張を行えなくなる。

ＰＣ鋼線材の外周は、前記樹脂組成物層により被覆されるが、被覆層は、さらに他の層を含んでいてもよい。例えば、ＰＣ鋼線材の表面が、前記樹脂組成物層で被覆され、その外側に他の層が形成されてもよいし、ＰＣ鋼線材の表面に他の層が形成され、その外側に前記樹脂組成物層が形成されてもよい。

本発明のプレグラウトＰＣ鋼材を構成するシース（外皮層）としても、従来のプレグラウトＰＣ鋼材に使用されているシースと同様なものが使用でき、樹脂製のシースや金属製のシースを例示することができる。ただし、樹脂製のシースの場合は、熱可塑性樹脂組成物を軟化するための加熱に耐える耐熱性を有するものでなければならない。このようなシースを形成する樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等が例示される。金属シースの場合、通電により発熱体とすることもでき、また熱伝導層とすることもできる。シース表面には、コンクリートとの固定を確実にするため好ましくは凹凸が形成されている。

前記樹脂組成物層を軟化するための加熱は、ＰＣ鋼材の内部又は外部に設けられた加熱手段により行うことができる。樹脂組成物層を加熱する方法としては、ＰＣ鋼材の外部、即ちシースの外部に加熱手段を設けて加熱する方法、シースに加熱手段を設けて樹脂組成物層を加熱する方法、シースの内部のＰＣ鋼線材間に加熱手段を設けて加熱する方法、ＰＣ鋼線材とシースの間、特に樹脂組成物層内に加熱手段を設けて加熱する方法、等が挙げられる。加熱の効率の点からは、シースの内部、特に樹脂組成物層内に加熱手段を設ける方法が好ましい。

加熱手段としては、特に限定はされないが、温度制御の簡便性等より、通電により発熱する電気抵抗線、例えばニクロム線や炭化珪素発熱体等の線材やニクロムや炭素等から形成される面状ヒータが好ましい。又、ＰＣ鋼線材に直接通電して発熱させる方法や、シースが金属製の場合にはシースに通電して発熱させる方法も考えられる。

樹脂組成物層内に加熱手段を設けて加熱する方法としては、具体的には、予め樹脂組成物層にニクロム線等の発熱体を配設しておき、通電発熱させる方法を例示することができる。シースの外部に加熱手段を設けて加熱する方法としては、具体的には、プレグラウトＰＣ鋼材の外周に、面状ヒータ等を配して加熱する方法も例示できる。

請求項５に記載の発明は、さらに、前記樹脂組成物層を加熱する加熱手段を有し、前記加熱手段が、前記シース内に設けられ、通電により発熱する発熱体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプレグラウトＰＣ鋼材である。このプレグラウトＰＣ鋼材は、加熱手段の位置やその形態が前記の好ましい態様に該当する場合である。発熱体の数やシース内でのより具体的位置は、樹脂組成物層の構成等により適宜決定すればよい。

本発明のプレグラウトＰＣ鋼材であって、ＰＣ鋼線材間又はＰＣ鋼線材の外周部に発熱体（ニクロム線）を設けるものは、例えば、ＰＣ鋼線材間又はＰＣ鋼線材の外周に絶縁被覆した発熱体を配設したものを、シース内に挿入し、その後、シース内に加熱溶融した熱可塑性樹脂組成物を押出し、ＰＣ鋼線材等を押出被覆する方法により製造することができる。又、ＰＣ鋼線材をシース内に挿入した後、さらに、その外周部に発熱体を挿入し、その後、熱可塑性樹脂組成物の押出しをしてもよい。

このようにして得られる本発明のプレグラウトＰＣ鋼材は、その長さ方向に垂直な断面において、中心部にＰＣ鋼線材（通常、複数本の鋼線を撚り合わせたもの）があり、その周囲が熱可塑性樹脂組成物からなる樹脂組成物層を含む被覆層で被覆され、さらにその周囲がシースで被覆されている。ＰＣ鋼線材が、さらにシースにより覆われる結果、その防食がより完全なものとなる。

このようにして得られる本発明のプレグラウトＰＣ鋼材は、ＰＣポストテンション工法等のＰＣ施工方法で使用することができる。請求項６に記載の発明は、このＰＣ施工方法であり、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のプレグラウトＰＣ鋼材をコンクリート中に埋設する工程１、前記コンクリートが硬化した後、前記樹脂組成物層を加熱して軟化させる工程２、工程２の後前記ＰＣ鋼線材を緊張する工程３、及び、工程３の後前記樹脂組成物層を放冷して固化する工程４を有することを特徴とする。

即ち、このＰＣ施工方法では、硬化前のコンクリート内に前記本発明のプレグラウトＰＣ鋼材を埋設し、コンクリートがある程度硬化した段階で、ＰＣ鋼線材を緊張する。緊張時には、緊張が円滑に行われるように、樹脂組成物層は、前記のような加熱手段により加熱され軟化している。

一方緊張後は、加熱を止め自然放冷することにより樹脂組成物層は硬化し、この硬化によりＰＣ鋼線材とコンクリートの一体化が達成され、ＰＣ鋼線材の反力によりコンクリートに圧縮応力を与える。この硬化（固化）は、従来のプレグラウトＰＣ鋼材のグラウト材の硬化に比べてはるかに迅速であるので、短期間での施工を可能とする。

さらに、本発明のプレグラウトＰＣ鋼材では、万一不具合が生じた際に、プレグラウトＰＣ鋼材のＰＣ鋼線材の交換も可能であり、この点でも好ましい。即ち、出来上がったプレグラウトＰＣ鋼材の樹脂組成物層を加熱して軟化することにより、ＰＣ鋼線材（及び樹脂組成物層）の引き抜きが可能になり、この引き抜き後に他のＰＣ鋼線材及び別途防食被覆層を挿入する方法により、ＰＣ鋼線材等を交換することができる。この際に挿入する防食被覆層は、目的に応じた硬化性樹脂組成物を選択することができるが、これに限る必要は無く、防錆グリス、乾燥窒素、気化防錆剤、熱可塑性樹脂組成物等を選択することも可能である。

本発明のプレグラウトＰＣ鋼材は、保管期間の制限はなく、これを用いたＰＣポストテンション工法等のＰＣ施工方法では細かな工程管理は不要となる。又、緊張後は、加熱を止め自然放冷することにより樹脂組成物層が固化し、ＰＣ鋼線材とコンクリートの一体化が、従来のプレグラウトＰＣ鋼材のグラウト材の硬化に比べてはるかに迅速に達成されるので、このプレグラウトＰＣ鋼材を用いたＰＣ施工方法では短期間での施工が可能となる。

さらに、本発明のプレグラウトＰＣ鋼材では、プレグラウトＰＣ鋼材のＰＣ鋼線材の交換も可能でリペア性に優れ、又、リサイクルも容易である。

次に、本発明を実施するための最良の形態につき、以下に実施例により説明するが、本発明の範囲は、この実施例のみに限定されるものではない。

表１に示す処方で、製造例１〜６の熱可塑性樹脂組成物を得た。なお、表中のニューマイドは、ハリマ化成社製のダイマー酸ポリアミド樹脂である。
軟化開始温度
ニューマイド＃８５０： ９６℃
ニューマイド＃９４５： ６９℃
アミン価（ＫＯＨ−ｍｇ／ｇ）
ニューマイド＃８５０： ０．６
ニューマイド＃９４５： ９．０
酸価（ＫＯＨ−ｍｇ／ｇ）
ニューマイド＃８５０： ４．３
ニューマイド＃９４５： １．０
粘度（ｍＰａ・ｓ／２００℃）
ニューマイド＃８５０： ２０００ｍＰａ・ｓ
ニューマイド＃９４５： ３３００ｍＰａ・ｓ
又、フィラーとしては炭酸カルシウムを用い、樹脂に添加、混合した。

得られた熱可塑性樹脂組成物の粘度ηを、９５℃及び１５０℃で測定し、ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］を算出した。なお、粘度の測定は、Ｅ型粘度計（（株）レオロジ製、ＭＲ−３００ＶＩＩ型）を用いて行った。

又、コンクリートと鋼材との間で十分な付着強度を生じるに必要な樹脂組成物層の硬度（ショアＤ硬度 ２０°以上）を確認するために、ＪＩＳ Ｋ−７２１５に規定する方法に準拠して、ショアＤ硬度を測定した。
各測定結果を、表１に併せて示す。

製造例１〜６で用いたダイマー酸ポリアミド樹脂の代わりに、以下の製造例に示す他の樹脂を用い、熱可塑性樹脂組成物を得、その粘度ηを、製造例１〜６と同様にして、９５℃及び１５０℃で測定し、ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］を算出した。その結果を以下に示す。

製造例７
樹脂： ポリエステル樹脂（結晶性）（東洋紡株式会社製、バイロンＧＡ３２００）、（フィラー無し）
９５℃粘度： １５，４００Ｐａ・ｓ
１５０℃粘度： １０８Ｐａ・ｓ
ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］：２．１５

製造例８
樹脂： フェノール樹脂（昭和高分子株式会社製、ショウノールＣＫＭ１７３７）、（フィラー無し）
９５℃粘度： １７，４００Ｐａ・ｓ
１５０℃粘度： ４９Ｐａ・ｓ
ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］：２．５１

製造例９
樹脂：ロジン変性物（ハリマ化成株式会社製、ハリマックＡＳ−５）（フィラー無し）
９５℃粘度： ８７５５Ｐａ・ｓ
１５０℃粘度： １２７Ｐａ・ｓ
ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］：１．８７

製造例１〜９で得られた熱可塑性樹脂組成物は、いずれも、１５０℃における粘度が１，０００Ｐａ・ｓ以下であり、ｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］が、１．５以上である。中でも、製造例１〜５、製造例７及び８の樹脂では、９５℃における粘度が１５，０００Ｐａ・ｓ以上である。従って、これらの熱可塑性樹脂組成物を用いてプレグラウトＰＣ鋼材の樹脂組成物層を形成すれば、保管期間に制限がなく、細かな工程管理も不要とするプレグラウトＰＣ鋼材を得ることができる。

Claims (6)

1. 複数のＰＣ鋼線材と、前記ＰＣ鋼線材を収納するように配された樹脂組成物層と、前記樹脂組成物層の外周を覆うシースを有するプレグラウトＰＣ鋼材であって、前記樹脂組成物層が熱可塑性樹脂組成物よりなることを特徴とするプレグラウトＰＣ鋼材。
2. 前記熱可塑性樹脂組成物の１５０℃における粘度が１，０００Ｐａ・ｓ以下であり、９５℃における粘度が１５，０００Ｐａ・ｓ以上であり、かつ９５℃における粘度を［η９５］とし、１５０℃における粘度を［η１５０］としたときのｌｏｇ［η９５］／ｌｏｇ［η１５０］が、１．５以上であることを特徴とする請求項１に記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
3. 前記熱可塑性樹脂組成物が、ダイマー酸ポリアミド樹脂を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
4. 前記熱可塑性樹脂組成物が、さらにフィラーを含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
5. さらに、前記樹脂組成物層を加熱する加熱手段を有し、前記加熱手段が、前記シース内に設けられ、通電により発熱する発熱体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプレグラウトＰＣ鋼材。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のプレグラウトＰＣ鋼材をコンクリート中に埋設する工程１、前記コンクリートが硬化した後、前記樹脂組成物層を加熱して軟化させる工程２、工程２の後前記ＰＣ鋼線材を緊張する工程３、及び、工程３の後前記樹脂組成物層を放冷して固化する工程４を有することを特徴とするＰＣ施工方法。