JP2015151781A - センサ付ｐｃ鋼材保護シース及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサを外側から取り付けできるようにしながらも、コンクリートの圧力から守ることができるようにする。
【解決手段】螺旋状の凹凸形状に成形され、内部にＰＣ鋼材が挿入され、グラウトが注入されるシース本体２に、グラウトの充填状況を検知する充填センサ１０を設ける。この充填センサ１０の少なくとも先端側をシース本体２に一体化したセンサカバー１１のカバー部１１ａで外側から覆い、後端側から配線１０ｂを延ばす。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレストレストコンクリート（以下、ＰＣともいう）の施工時に使用するＰＣ鋼材を保護するＰＣ鋼材保護シース及びその製造方法に関し、特にグラウトの充填状況を検知する充填センサを備えたものに関する。

従来より、予めコンクリートに圧縮応力を作用させることによって、コンクリートにできるだけひび割れ等を発生させない方法が知られている。コンクリートにプレストレスを導入するにはＰＣ鋼材と呼ばれる高強度のケーブル等を用いる。ＰＣ鋼材を引っ張って張力を与えた後にコンクリートに固定すると、引っ張られたＰＣ鋼材が元に戻ろうとしてコンクリートに圧縮力が加えられる。プレストレスの導入方法としては、コンクリート打設前にテンションを加えるプレテンション方式と、打設後にテンションを加えるポストテンション方式とが知られている。

そして、ＰＣ鋼材が直接コンクリートに触れないように、ポリオレフィン系樹脂素材の保護シースでＰＣ鋼材を保護し、シース内にはモルタルなどの硬化剤（グラウト）を充填することが知られている（例えば、特許文献１参照）。この保護シースは、螺旋凹凸状に形成され、コンクリート及びグラウトのシースの軸方向への移動を阻止するようにしている。しかし、このようなＰＣ鋼材保護シースでは、モルタルの充填状態を把握する手段がなく、内面の溝部内に硬化剤が十分に行き渡らず空洞が残る可能性がある。

そこで、特許文献２のように、ＰＣ桁橋等のコンクリート構造物内へのＰＣシースの埋設に際して、そのＰＣシース内のグラウトの充填状況を確認することができるようにしたＰＣシース用のグラウト充填検知器が知られている。このＰＣシース用のグラウト充填検知器は、ＰＣ鋼材が内包され且つ内部にグラウトが充填されるＰＣシースに連結されて、ＰＣシースと同様にＰＣ鋼材が内包され且つ内部にグラウトが充填される管状センサ台と、この管状センサ台に搭載されて管状センサ台内のグラウトの充填状況を検知するセンサとを備えている。

さらに、特許文献３のように、軸線方向両側に螺旋波形管が挿入される挿入口を有する螺旋波形管用接続管であって、軸線方向全長に亘る内周壁に形成され、螺旋波形管の外周の雄側螺旋波形部が適合して螺合される形状の雌側螺旋波形部と、軸線方向中途部に配置され、少なくとも、前記雌側螺旋波形部の周壁の最外面を流動する充填材を検出するように設けられた検出センサとを備えたものが知られている。

特開平９−１４４２１０号公報 特開２００５−１８８１０１公報 特開２０１０−１６３８０７公報

しかしながら、特許文献２のようなグラウト充填検知器では、表面及び裏面が平坦な略直筒状の台本体部にセンサを外側から貼り付けるようにしているので、センサの貼付及び配線が容易となっているものの、コンクリート打設時には、コンクリートの圧力がセンサに直接加わるという問題がある。

一方、特許文献３のものでは、支持台の内面側に設けた凹部に接続管の内面側からセンサを貼り付けるようにしているので、センサ用ケーブルを貫通孔から外側へ取り出す必要もあり、貼付作業及び配線作業が非常に煩雑になる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサを外側から取り付けできるようにしながらも、コンクリートの圧力から守ることができるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、センサを守るカバー部を有するセンサカバーをシース本体にインサート成形するようにした。

具体的には、第１の発明では、螺旋状の凹凸形状に成形され、内部にＰＣ鋼材が挿入され、グラウトが注入されるシース本体と、該シース本体に設けられ、上記グラウトの充填状況を検知する充填センサとを備えたセンサ付ＰＣ鋼材保護シースを前提とする。

そして、上記センサ付ＰＣ鋼材保護シースにおいて、
上記充填センサの少なくとも先端側は、上記シース本体に一体化したセンサカバーのカバー部で外側から覆われており、該充填センサの後端から配線が延びている構成とする。

上記の構成によると、センサ部の少なくとも一部をカバー部で覆えるので、特に検知部など圧力に弱い部分をカバーで覆い、他のコンクリートの圧力に影響を受けにくい部分はカバーで覆わないことで、カバーのない部分において外側から容易に充填センサを取り付けることができる。このため、センサの保護と取付の簡易化との両立を図ることができる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記カバー部の天板は、先端に向かって上下高さが低くなるように傾斜している。

上記の構成によると、充填センサを取り付けるときに、その先端をカバー部内面に当接させながら挿入すると、挿入作業を容易且つ確実に行うことができる。また、後端側が広いので、開口を開くときに工具を差し込みやすい。

加えて第３の発明では、螺旋状の凹凸形状に成形され、内部にＰＣ鋼材が挿入され、グラウトが注入されるシース本体と、該シース本体に設けられ、上記グラウトの充填状況を検知する充填センサとを備えたセンサ付ＰＣ鋼材保護シースを製造する方法を前提とする。

そして、上記製造方法は、
上記充填センサの少なくとも先端側を外側から覆うカバー部を有するスリッパ形状のセンサカバーを成形する工程と、
上記センサカバーをインサートして上記シース本体をブロー成形する工程と、
上記ブロー成形後のセンサカバーの底部の少なくとも一部を切り欠いてセンサ用開口を形成する工程と、
上記充填センサの検知部が上記センサ用開口から上記シース本体内部側に露出するように上記充填センサを上記カバー部に挿入しながら上記センサ用開口周縁に外側から貼り付ける工程とを備えている。

上記の構成によると、センサカバーの成形工程と、シース本体のブロー成形とを分けているので、センサカバーをスリッパ形状のような複雑な形状とすることができる。なお、以下スリッパ形状とは、履き物のスリッパのように、つま先側（先端側）にカバー部があり、足の裏を覆う底部があるような形状を意味する。ブロー成形時には、センサ用開口は閉じられているので、ブロー成形を精度よく行うことができる。センサ用開口を空けるときには、カバー部のない方向から切削工具等を挿入することができる。このセンサ用開口から検知部をシース本体内部に露出させることができるので、シース本体内の充填状況を正確に把握できる。充填センサをスリッパ形状のセンサカバーのカバー部のない方向から容易に挿入することができる。充填センサを外側から貼り付けることができるので、貼付及び配線作業が極めて容易である。

第４の発明では、第３の発明において、
上記充填センサを貼付後に該充填センサの周辺に充填剤を充填する工程を含む。

上記の構成によると、充填剤を充填することで、充填センサが剥がれにくくなると共に、センサ用開口を確実に塞いでコンクリートがシース本体内に入り込まないようにすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、充填センサの少なくとも先端側をシース本体にインサート成形したセンサカバーのカバー部で外側から覆い、後端側から配線を出すようにしたことにより、充填センサを外側から取り付けできるようにしながらも、コンクリートの圧力から守ることができる。

本発明の実施形態に係るセンサ付ＰＣ鋼材保護シースを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るセンサ付ＰＣ鋼材保護シースを示す正面図である。 本発明の実施形態に係るセンサ付ＰＣ鋼材保護シースを示す平面図である。 図２のIV−IV線拡大断面図である。 充填センサを拡大して示し、（ａ）が斜視図で、（ｂ）が正面図で、（ｃ）が（ｂ）のVc−Vc線断面図である。 センサ付ＰＣ鋼材保護シースを用いてポストテンションを掛ける様子を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示すように、本発明の実施形態に係るセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１は、例えば、高密度ポリエチレン樹脂のブロー成形品よりなるシース本体２を備えている。シース本体２には、凸条３と凹溝４とが交互に螺旋状に形成されている。本実施形態のセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１は、その両端に中央よりも外径の大きな凸条３と凹溝４とが交互に螺旋状に形成された接続部６を有し、一対の接続部６の中央は、接続部６よりも外径（内径）の小さい縮径部５が設けられている。すなわち、本実施形態では、シース本体２において、ほぼ全体に凸条３と凹溝４とが交互に螺旋状に形成されている。このようにほぼ全体に螺旋状の凹凸を形成することで、コンクリートとの付着力が増すようになっている。

例えば図６に示すように、この接続部６は、ほほ同じ外径の凸条３及び凹溝４を有するＰＣ鋼材保護シース５０の外側にねじ込むように嵌合されて確実に結合されるようになっている。接続部６をＰＣ鋼材保護シース５０の内側にねじ込むようにしてもよいが、外側にねじ込むようにすることにより、縮径部５は、ＰＣ鋼材保護シース５０をねじ込む際のストッパーの役割も果たすことができる。縮径部５には、予め成形した排気管７もインサート成形されている。

そして、センサ付ＰＣ鋼材保護シース１の両側にセンサのない長尺のＰＣ鋼材保護シース５０が接続された状態で、内部にＰＣ鋼材５１が挿入され、グラウト５２が注入されるようになっている。ＰＣ鋼材５１は、例えば公知のＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒等よりなる。

本実施形態では、シース本体２にグラウト５２の充填状況を検知する充填センサ１０が設けられている。充填センサ１０は、図４及び図５に示すように、発熱体と、この発熱体近傍と発熱体から距離を隔てた位置との２箇所に配置した熱電対（共に図示せず）を備えた検知部１０ａとを有し、発熱体の熱の発散量からグラウト５２の充填度を検知するようになっている。検知部１０ａは、これら熱電対、発熱体及びこれらを結ぶ配線１０ｂが矩形シート状に形成されている。配線１０ｂは、検知部１０ａから樹脂などで覆われて膨出する結線部１０ｃより後端側へ延びている。検知部１０ａは、同じ矩形シート状の樹脂板１０ｄと共に成形されて補強されている。この樹脂板１０ｄは、粘着体１０ｅを介し、より幅が広いステンレス鋼板、アルミニウム合金板などの金属板１０ｆに接着されている。

図１〜図３に示すように、この充填センサ１０の結線部１０ｃと反対側の先端側は、シース本体２にインサート成形したセンサカバー１１のカバー部１１ａで外側から覆われている。

具体的には、センサカバー１１は、凹凸形状の外表面から例えば平面視矩形状に膨出した膨出部９にインサート成形されている。センサカバー１１は、矩形板状の底部１１ｂを備え、この底部１１ｂの長手方向先端側をカバー部１１ａが覆うスリッパ形状となっている。スリッパ形状とは、履き物のスリッパのように、つま先側（先端側）にカバー部１１ａがあり、足の裏を覆う底部１１ｂがあるような形状を意味する。カバー部１１ａの天板は、先端に向かって上下高さが低くなるように傾斜している。図４に示すように、底部１１ｂの幅方向両端に凹溝１１ｃが形成され、この凹溝１１ｃにブロー成形時に樹脂が流れ込んで結合されるようになっている。ブロー成形時に底部１１ｂの底側は樹脂で覆われている。

そして、このセンサカバー１１は、シース本体２にインサートされてブロー成形された後に、底部１１ｂの切取り部Ａ（図４にハッチングで示す領域）が切り取られてセンサ用開口１２が形成されている。このセンサ用開口１２から充填センサ１０の検知部１０ａがシース本体２の内面側へ露出するように、充填センサ１０が貼り付けられている。充填センサ１０の結線部１０ｃ側（後端側）は、カバー部１１ａで覆われていない。この覆われていない部分がシリコン等よりなるコーキング剤などの充填剤１３（図４にのみ示す）で覆われている。特にカバー部１１ａの内部にも十分に流れ込むように充填剤１３を充填するのが望ましい。

次いで、本実施形態のセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１を製造する方法について説明する。

まず、カバー成形工程において、スリッパ形状のセンサカバー１１を例えば高密度ポリエチレン樹脂の射出成形等により成形する。このセンサカバー１１の成形工程を他の工程と分けているので、スライド型等を用いることにより、センサカバー１１をスリッパ形状のような複雑な形状とすることができる。

次いで、ブロー成形工程において、すでに成形されたセンサカバー１１と排気管７とを金型に配置してシース本体２をブロー成形する。ブロー成形時には、センサ用開口１２や排気管７は閉じられているので、ブロー成形を精度よく行うことができる。センサカバー１１は、従来よりインサート成形されている排気管７の金型への載置と共に行えばよいので、大きく作業性等が悪化することはない。

次いで、切り取り工程において、ブロー成形後のセンサカバー１１の底部１１ｂの少なくとも検知部１０ａの検知に関与する部分に対応する領域を切り欠いてセンサ用開口１２を形成する。センサ用開口１２を空けるときには、カバー部１１ａのない方向から切削工具等を挿入することができる。また、排気管７は、キリ等により貫通させればよい。

次いで、貼付工程において、充填センサ１０の検知部１０ａがセンサ用開口１２からシース本体２内部側に露出するように充填センサ１０をカバー部１１ａに挿入しながらセンサ用開口１２周縁に外側から貼り付ける。このとき、充填センサ１０の先端をカバー部１１ａの傾斜した天板に当てながら挿入すると、充填センサ１０を確実に奥まで挿入できる。そして、センサ用開口１２から少なくとも検知部１０ａの検知に関与する部分をシース本体２の内部に露出させることができるので、シース本体２内の充填状況を正確に把握できる。このように、充填センサ１０をスリッパ形状のセンサカバー１１のカバー部１１ａのない方向から容易に挿入することができる。また、充填センサ１０を外側から貼り付けることができるので、貼付及び配線作業が極めて容易である。

最後に充填工程において、充填センサ１０を貼付後に充填センサ１０の周辺に充填剤１３を充填する。例えば、カバー部１１ａの内部、配線１０ｂが延びてくる充填センサ１０後端側等を中心に充填する。カバー部１１ａ内に充填剤１３を充填するときには、天板が傾斜しているので、空気を押し出しながら先端まで確実に充填することができる。この充填剤１３を充填することで、充填センサ１０が剥がれにくくなると共に、センサ用開口１２を確実に塞いでコンクリート５３がシース本体２に入り込まないようにすることができる。

次いで、このように成形されたセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１の使用方法の一例について説明する。

まず、上記のように製造したセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１を他のＰＣ鋼材保護シース５０と共に工事現場まで運搬する。壊れやすい充填センサ１０を含んだセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１を他のＰＣ鋼材保護シース５０とは別に運ぶことができて便利である。

次いで、工事現場で、両端の接続部６にＰＣ鋼材保護シース５０をそれぞれ接続したセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１を、型枠内に配設された鉄筋に鉄線、バンドなどにより固定し、配線１０ｂに計器をつないでおく。このとき、センサカバー１１及び排気管７が上部にくるように配置する。センサ付ＰＣ鋼材保護シース１は、接続部６に長尺のＰＣ鋼材保護シース５０をねじ込んで結合するように構成しているので、シース本体２を回して充填センサ１０の位置調整が容易である。

次いで、配管後の型枠内にコンクリート５３を打設し、硬化させる。センサ付ＰＣ鋼材保護シース１には、シース本体２の略全体に連続して凹凸形状が螺旋状に設けられているので、特許文献２のようにフラットな外表面のものに比べてコンクリート５３の付着力が増す。

次いで、それぞれのＰＣ鋼材保護シース５０及びセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１内にＰＣ鋼材５１を挿通して張力を与え、その両端を型枠５４にナット５５等によって固定する。この状態で、ＰＣ鋼材保護シース５０及びセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１内にグラウト５２を注入し、硬化させる。グラウト５２を流し込むときに、排気管７から内部の空気が排出される。ＰＣ鋼材５１の挿入時には、充填センサ１０の検知部１０ａが螺旋状の凹凸形状よりも若干奥側にあるので、ＰＣ鋼材５１によって検知部１０ａが損傷しない。また、シース本体２の螺旋状の凹凸形状に沿ってグラウトが流入するので、特許文献２のようにフラットな管壁のものに比べて、グラウトがＰＣ鋼材５１の下部にも充填しやすい。

グラウト５２が十分に充填されると、検知部１０ａの熱電対が発熱体の熱の発散量の変化を検知する。このことで、グラウト５２が十分に充填されたと判断し、グラウト５２の注入を停止する。

このように、本実施形態によれば、充填センサ１０の少なくとも一部をカバー部１１ａで覆えるので、特に検知部１０ａなど圧力に弱い部分をカバー部１１ａで覆い、他のコンクリート５３の圧力に影響を受けにくい部分は露出させることで、外側から容易に充填センサ１０を取り付けることができる。このため、充填センサ１０の保護と取付の簡易化との両立を図ることができる。

したがって、本実施形態に係るセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１によると、充填センサ１０を外側から取り付けできるようにしながらも、コンクリート５３の圧力から守ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態ではセンサカバーをシース本体にインサート成形して一体化しているが、シース本体に開口を設け、その場所に接着してもよい。
上記実施形態では、接続部６は短く、その接続部６に長尺のＰＣ鋼材保護シース５０を接続するようにしたが、接続部６自身が長いシースを構成していてもよい。

上記実施形態では、シース本体２に排気管７をインサート成形しているが、この排気管７はなくてもよい。

上記実施形態では、充填センサ１０は、熱電対を用いているが、電気抵抗を測定する接触式や発光素子及び受光素子を備えた非接触の光学式を用いてもよい。

上記実施形態では、金属板１０ｆに検知部１０ａを貼り付けるようにしているが、金属板１０ｆを樹脂板で構成してもよい。

上記実施形態では、ポストテンション方式によるプレストレストコンクリートについて説明したが、コンクリート打設前にセンサ付ＰＣ鋼材保護シース１に張力を加えるプリテンション方式であってもよい。また、ナット５５の形状やグラウトの充填方法は特に制限されず、公知の工法を用いればよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、プレストレストコンクリートの施工時に使用するＰＣ鋼材を保護するセンサ付ＰＣ鋼材保護シースについて有用である。

１ センサ付ＰＣ鋼材保護シース
２ シース本体
３ 凸条
４ 凹溝
５ 縮径部
６ 接続部
７ 排気管
９ 膨出部
１０ 充填センサ
１０ａ 検知部
１０ｂ 配線
１０ｃ 結線部
１０ｄ 樹脂板
１０ｅ 粘着体
１０ｆ 金属板
１１ センサカバー
１１ａ カバー部
１１ｂ 底部
１１ｃ 凹溝
１２ センサ用開口
１３ 充填剤
５０ ＰＣ鋼材保護シース
５１ ＰＣ鋼材
５２ グラウト
５３ コンクリート
５４ 型枠
５５ ナット

Claims (4)

1. 螺旋状の凹凸形状に成形され、内部にＰＣ鋼材が挿入され、グラウトが注入されるシース本体と、該シース本体に設けられ、上記グラウトの充填状況を検知する充填センサとを備えたセンサ付ＰＣ鋼材保護シースにおいて、
   上記充填センサの少なくとも先端側は、上記シース本体に一体化したセンサカバーのカバー部で外側から覆われており、該充填センサの後端から配線が延びている
   ことを特徴とするセンサ付ＰＣ鋼材保護シース。
2. 請求項１に記載のセンサ付ＰＣ鋼材保護シースにおいて、
   上記カバー部の天板は、先端に向かって上下高さが低くなるように傾斜している
   ことを特徴とするセンサ付ＰＣ鋼材保護シース。
3. 螺旋状の凹凸形状に成形され、内部にＰＣ鋼材が挿入され、グラウトが注入されるシース本体と、該シース本体に設けられ、上記グラウトの充填状況を検知する充填センサとを備えたセンサ付ＰＣ鋼材保護シースを製造する方法において、
   上記充填センサの少なくとも先端側を外側から覆うカバー部を有するスリッパ形状のセンサカバーを成形する工程と、
   上記センサカバーをインサートして上記シース本体をブロー成形する工程と、
   上記ブロー成形後のセンサカバーの底部の少なくとも一部を切り欠いてセンサ用開口を形成する工程と、
   上記充填センサの検知部が上記センサ用開口から上記シース本体内部側に露出するように上記充填センサを上記カバー部に挿入しながら上記センサ用開口周縁に外側から貼り付ける工程とを備えている
   ことを特徴とするセンサ付ＰＣ鋼材保護シースの製造方法。
4. 請求項３に記載のセンサ付ＰＣ鋼材保護シースの製造方法において、
   上記充填センサを貼付後に該充填センサの周辺に充填剤を充填する工程を含む
   ことを特徴とするセンサ付ＰＣ鋼材保護シースの製造方法。

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