JP2632488B2 - 高強力繊維撚合型ｆｒｐ緊張材の端末定着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強力繊維撚合型ＦＲＰ
緊張材の端末定着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高強力繊維撚合型ＦＲＰ緊張材は炭素繊
維で代表される高強度低伸度繊維に熱硬化性樹脂を含浸
し撚り合せ硬化させたもので、高強度、高弾性かつ非磁
性で耐食性に富み、軽量であるなどのすぐれた特性を有
するため、構造物や建築物の補強材たとえばプレストレ
ストコンクリート用緊張材として汎用されつつある。こ
の高強力繊維撚合型ＦＲＰ緊張材は、長手方向の引張り
に対してはＰＣ鋼撚線並みの高強度を有するが、直径方
向の局部的な剪断力や表面の傷などに対して弱い。この
ため、緊張力を導入する際に、通常のＰＣ鋼撚線の定着
法として採用されているようなくさびを直接かませて定
着させるといった方法では、剪断破壊による切断が生じ
たり、緊張材表面組織の破壊に伴うすべりが起って高い
定着効率が得られないという問題があった。この対策と
して、定着時に局部的な応力の集中が発生しないように
高強度繊維撚合型ＦＲＰ緊張材の端末部に特殊な加工を
施したものが種々提案されている。その例としては、実
開平３−１２０５９８号公報のように、ソケット型金具
に緊張材端部を挿入して熱硬化性樹脂を注入し硬化させ
て樹脂封止型端末とし、ソケット外周のねじにナットを
装着して定着するタイプと、緊張材端部の回りに低融点
合金を円柱状に射出成形し、金属パイプに挿入して圧着
した後、その部分を楔で定着させるタイプがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者では熱硬
化性樹脂をスパイキなどで剥がしてかご状に開く煩雑な
手間を必要とする上、封止用の樹脂の硬化に長時間がか
かるため現場での端末加工の施工性がよくなく、かつ温
度管理の煩雑さが付きまとう。後者は合金の成形時間が
数秒であるが、射出成形機やプレス機などの大型機械を
必要とするため、それらを設置するスペースを確保しな
ければならず、装置の搬入、移動も容易でなく、また取
扱いに危険を伴い、保守、管理も困難である。以上のよ
うなことから、先行技術では現地に緊張材を搬入する以
前に、予め工場で緊張材に端末定着部を加工することが
実際上必要になっており、このため緊張材を現場で使用
する設計長さに切り出すための正確な計尺と加工精度が
要求され、時として計尺誤差により高価な緊張材が無駄
になるおそれがあり、また端末加工を施した１本ずつの
緊張材を取り扱わなければならないため、梱包や運搬の
上でも複雑かつ大容量のものとなり、コストが増加する
という問題があった。

【０００４】本発明は前記のような問題点を解消するた
めに創案されたもので、その目的とするところは、緊張
材端末部に特別な加工を施す必要がなく使用現場におい
て任意の長さに切り出しながら簡単にしかも十分な定着
効率で定着を図ることができる高強力繊維撚合型緊張材
の端末定着方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、高強力低伸度繊維と熱硬化性樹脂との複合撚
合型緊張材の端末を定着するにあたり、定着具として、
高強度で柔軟性のある繊維ストランドを編組した長筒状
編組体を長手方向半部からヘアピン状に折り返し、その
折り返し長筒状編組体を長筒状編組体の側面から挿入し
該長筒状編組体の内側に沿って進出させ、折り返し長筒
状編組体の先端部を長筒状編組体の口端部から導出させ
て端部にリング部を有しリング部から口端部までの領域
に外側の長筒状編組体と内側の折り返し長筒状編組体と
で２重筒状定着用部が構成された編組型定着具を用い、
複合撚合型緊張材を前記２重筒状定着用部の口端部から
複合撚合型緊張材直径の６３倍以上の長さ挿入し、２重
筒状定着用部の口端部付近を固縛し、リング部の牽引に
よる緊張荷重付加時の２重筒状定着用部の縮径把持力で
複合撚合型緊張材を定着させるようにした構成としてい
る。（請求項１）

【０００６】本発明はまた、定着具として、高強度で柔
軟性のある繊維ストランドを編組した径の異なる２本以
上の長筒状編組体を同心状に挿し合せたものを用い、長
筒状編組体を長手方向半部からヘアピン状に折り返し、
その折り返し長筒状編組体を長筒状編組体の側面から挿
入し該長筒状編組体の内側に沿って進出させ、再び異な
る側面から取り出すことにより端部にリング部を有しか
つ折り返し長筒状編組体の取出し部から先に外側の長筒
状編組体と内側の長筒状編組体とで２重筒状定着用部が
構成された編組型定着具を用い、複合撚合型緊張材を前
記２重筒状定着用部の口端部から複合撚合型緊張材直径
の６３倍以上の長さ挿入し、２重筒状定着用部の口端部
付近を固縛し、リング部の牽引による緊張荷重付加時の
２重筒状定着用部の縮径把持力で複合撚合型緊張材を定
着させるようにした構成としている。（請求項２）

【０００７】

【作用】作業としては、複合撚合型緊張材Ａを２重筒型
定着用部ｂ₂の口端部から複合撚合型緊張材直径ｄの６
３倍以上の長さ挿入し、２重筒状編組型定着具の口端部
付近を固縛することで足り、複合撚合型緊張材は工場で
の端末加工を必要とせず、現場合せで緊張材を必要長さ
に切断して簡単にしかも確実に所定の緊張力を付与する
ことができ、また、端末定着具も軽量で柔軟性があり取
扱いが容易であるためこれらあいまって大幅な施工コス
トの低減が可能となる。プレストレストを得るには片側
端のリング部ｂ₁に鋼ロッドなどを通してコンクリート
構造表面の支圧板に係止させ、他端のリング部ｂ₁をウ
インチなどによって牽引して必要な緊張荷重を付加すれ
ばよく、この緊張荷重の付加によって長筒状編組体５と
折り返し長筒状編組体５’は引っ張られるが、長筒状編
組体５と折り返し長筒状編組体５’は口端部５０，５
０’が複合撚合型緊張材Ａときつく結縛されているた
め、緊張荷重により長筒状編組体５と折り返し長筒状編
組体５’は全体が縮径する。内側の折り返し長筒状編組
体５’と折り返し長筒状編組体５’は柔軟で表面積の大
きな繊維ストランドからなっており、かつ複合撚合型緊
張材Ａも複数の繊維複合素線の撚合構造であるため表面
積が大きい。このため、複合撚合型緊張材Ａの表面に折
り返し長筒状編組体５’が緊密に密着し半径方向から挟
圧把持する。さらに折り返し長筒状編組体５’に対して
は長筒状編組体５が外周から強力な圧縮力を加える。し
かも長筒状編組体５と折り返し編組体５’の把持範囲は
複合撚合型緊張材直径ｄの６３倍以上に及んでいるた
め、定着効率を１００％以上とすることができる。請求
項２によれば、２重筒型定着用部ｂ₂となるものが予め
内側の長筒状編組体５ａと外側の長筒状編組体５ｂによ
って構成されているため、定着具の作成がより管端であ
り、作業性と作業能率を工場することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明を添付図面に基いて詳
細に説明する。図１ないし図６は本発明の第１実施例を
示している。図１と図２は複合撚合型緊張材と編組型定
着具を端末定着開始前の状態で示しており、Ａは複合撚
合型緊張材、Ｂは編組型定着具である。複合撚合型緊張
材Ａは図２(c)で示すように、繊維複合素線１を複数本
(この例では７本）撚り合わせることによって構成され
ている。繊維複合素線１は、それぞれ炭素繊維、ポリア
ラミド繊維、炭化珪素繊維などの高強力低伸度特性の極
細長繊維を多数本集合させた繊維ヤーンにエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの
熱硬化性マトリックス樹脂を含浸させ、賦形ダイスで成
形及び余剰樹脂の除去を行った後、樹脂含浸繊維ヤーン
の表面にタルクなどの粉末乾燥剤を塗布して表面を乾燥
させた複合繊維芯２を数本撚りあわせたものからなって
おり、各繊維複合素線１の外周にはナイロン、ポリエス
テルなどの合成繊維や高強力低伸度繊維からなる外装繊
維３が巻きつけあるいは編組などによって被覆されてい
る。前記複合撚合型緊張材Ａは、含浸マトリックス樹脂
が未硬化の段階で繊維複合素線１を所要本数撚合し、次
いで加熱してマトリックス樹脂を硬化させることで作ら
れている。繊維複合素線１を所要本数撚合した状態でそ
の外周に前記したような材質の平織あるいはあや織のテ
ープを巻装し、表面積を増加させることも効果的であ
る。

【０００９】編組型定着具Ｂは、高強度で柔軟性のある
繊維たとえばアラミド繊維、高強力ポリエステル繊維な
どのヤーンをより合わせたストランド５００を１×８、
２×８、１×１２などの構造に編組した長筒状編組体５
からなっている。編組型定着具Ｂはこの長筒状編組体５
を全長の半部からヘアピン状に折り返し、例えば２０〜
４０ｃｍの位置の長筒状編組体５の側部の編組目を拡開
して開口を作り、その開口から折り返し長筒状編組体
５’を長筒状編組体５内に挿入して長筒状編組体５の内
側に沿って進入させ、先端部５０’を長筒状編組体５の
口端部５０から導出させたものであり、端部に緊張荷重
負荷用のリング部ｂ₁が形成され、このリング部ｂ₁から
口端部までの領域には、図２(a)のように外側の長筒状
編組体５と内側の折り返し長筒状編組体５’とによって
２重筒状定着用部ｂ₂が構成されている。長筒状編組体
５の内径は前記複合撚合型緊張材Ａを挿入しうる寸法を
有し、２重筒状定着用部ｂ₂の長さは複合撚合型緊張材
Ａの直径ｄの６３倍以上でなければならない。

【００１０】図３ないし図６は上記実施例による定着法
を示しており、定着に当たっては、まず図３のように複
合撚合型緊張材Ａの端末部ａを前記２重筒状定着用部ｂ
₂の口端すなわち折り返し長筒状編組体５’の口端部５
０’から挿入する。その挿入長（定着長さＬ）さは複合
撚合型緊張材Ａの直径ｄの６３倍以上とし、この条件内
で要求される定着効率(定着荷重/緊張材保証荷重×100)
に応じて適宜設定する。挿入長さ比率Ｌ／ｄは本発明者
の知見によるもので、Ｌ／ｄが６３未満では定着効率が
１００％を満たないことになり、緊張材として必要なプ
レストレストを掛けることができなくなるため不可であ
る。次いで、図４のように挿入に伴うだぶつきを取るた
め、２重筒状定着用部ｂ₂を把持し、引張り方向に数回
しごきを加える。そして、次に２重筒状定着用部ｂ₂の
口端部を複合撚合型緊張材Ａの挿入後端部と固定する。
これは強度の高い紐類６を用いてきつめに縛るような方
法をとればよく、好ましくは、長筒状編組体５の口端部
５０と折り返し長筒状編組体５’の口端部５０’にそれ
ぞれ施す。これで図５のように端末定着構造Ｂ’が完成
する。この端末定着構造Ｂ’は図６(a)のように複合撚
合型緊張材Ａの外周に２重筒状定着用部ｂ₂が接触して
いる。

【００１１】本発明は定着部の形成に熱硬化製樹脂や低
融点合金などを使用しないため、たとえばポストテンシ
ョン方式によりプレストレストコンクリートを得る場合
には、コンクリート構造中に予め埋設されているシース
管に複合撚合型緊張材Ａを貫通させて切断し、コンクリ
ート構造の表面から突出している複合撚合型緊張材Ａの
両端に前記した手法によって定着構造Ｂ’を形成すれば
よいため非常に簡単である。このようなことから、熱硬
化製樹脂や低融点合金などを使用した筒状の定着部をシ
ース管挿通前に予め形成しておく場合に比べて、シース
管の直径を著しく小さくすることができ、したがって緊
張材の配筋密度を高くすることができる。もちろん、シ
ース管に挿通する前の段階で定着構造Ｂ’を形成するこ
ともでき、この場合にもリング部ｂ₁は柔軟性があるた
めシース管の径も細くて済む。そしてプレストレストを
得るには片側端のリング部ｂ₁に鋼ロッドなどを通して
コンクリート構造表面の支圧板に係止させ、他端のリン
グ部ｂ₁をウインチなどによって牽引して必要な緊張荷
重を付加すればよく、この緊張荷重の付加によって長筒
状編組体５と折り返し長筒状編組体５’は引っ張られる
が、２重筒状定着用部ｂ₂を構成している長筒状編組体
５と折り返し長筒状編組体５’は口端部５０，５０’が
複合撚合型緊張材Ａときつく結縛されているため、緊張
荷重により長筒状編組体５と折り返し長筒状編組体５’
は全体が縮径する。

【００１２】内側の折り返し長筒状編組体５’と外側の
折り返し長筒状編組体５’は柔軟で表面積の大きな繊維
ストランドからなっており、かつ複合撚合型緊張材Ａも
複数の繊維複合素線１の撚合構造であるため表面積が大
きい。このため、図６(b)のように複合撚合型緊張材Ａ
の表面に折り返し長筒状編組体５’が緊密に密着し半径
方向から挟圧把持する。さらにその折り返し長筒状編組
体５’に対しては外側の長筒状編組体５が外周から強力
な圧縮力を加える。しかも、長筒状編組体５と折り返し
編組体５’の把持範囲は複合撚合型緊張材直径の６３倍
以上に及んでいる。従って、簡単な構造でありながら１
００％以上の高い定着荷重を実現することができる。

【００１３】この実施例では定着用部ｂ₂は２重構造で
あるが、４重構造とすることもできる。これを得るに
は、長筒状編組体５として図７のように径の異なる内
側、外側の編組体５ａ，５ｂを同心状に組み合わせたも
のを長筒状編組体５として使用し、前記したような方法
で半部から折り返し、側部から導入して口端部から導出
すればよい。また、この図７のような径の異なる内側、
外側の編組体５ａ，５ｂを同心状に組み合わせた長筒状
編組体５を使用した場合には、図８のような定着具Ｂと
することもできる（第２実施例）。すなわち、長筒状編
組体５を長手方向半部からヘアピン状に折り返し、その
折り返し長筒状編組体５’を長筒状編組体５の側面から
内側の編組体５ａ内に挿入し、挿入長さがたとえば２０
ｃｍ程度のところで、再び異なる側面から取り出せばよ
く、これにより端部にリング部ｂ₁を有しかつ折り返し
長筒状編組体５’の取出し部から先に外側の長筒状編組
体５ａと内側の長筒状編組体５ｂとで２重筒状定着用部
ｂ₂が構成された編組型定着具である。定着方法は前記
第１実施例と同様であり、複合撚合型緊張材Ａを内側の
編組体５ａ内に複合撚合型緊張材直径ｄの６３倍以上挿
入し、口端部５０，５０’を結縛等で固定すればよい。
この挿入比率を限定した理由は、第１実施例と同じであ
る。

【００１４】

【実施例】１）複合撚合型緊張材Ａとして、炭素繊維ヤ
ーンにエポキシ樹脂を３５ｗｔ％含浸し、タルク粉末を
塗布してプリプレグ化したものを複数本撚合しその外周
にポリエステル繊維を巻きつけて複合撚合素線を作り、
この複合撚合素線を樹脂が未硬化の状態で１×７構造に
撚合し、熱処理してエポキシ樹脂を硬化させることで得
た外径１２．５ｍｍ、と１７．５ｍｍの２種を用いた。
編組型定着具Ｂは、繊度１５００デニールのアラミド繊
維を使用し、２×８構造で呼称太さ１２ｍｍφの編組体
を使用し、全長の半部から折り返し、編組体側面から挿
入して口端部に導出した２重構造とした。定着方法は前
記２重構造の定着用部に複合撚合型緊張材を挿入し、２
重編組体の口端部をそれぞれ繊維質の紐できつく結縛す
ることで得た。 ２）定着効率をみるため、挿入長さ(定着長さL)を種々
変化させ、リング部に緊張荷重を加えて定着効率を求め
た。定着効率（％）は複合撚合型緊張材の保証切断荷重
と定着荷重を、定着荷重/保証切断荷重×100で得た。 ３）比較のため、編組体の端部を内径６ｃｍのリング部
が得られるように編組体側面から挿入して挿入長さ約１
０ｃｍのところで再び側面から取り出して１重構造の定
着用部を作り、これに複合撚合型緊張材を挿入し定着用
部の口端部を結縛したものを作り、これについても定着
試験を行った。この結果を表１と表２に示す。表１は外
径１２．５ｍｍの複合撚合型緊張材の場合、表２は外径
１７．５ｍｍの複合撚合型緊張材の場合である。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】これら表１、表２から明らかなように、一
重編組構造では定着長さが適正でも定着効率は低く、本
発明のように２重構造の編組定着用部を使用し、しかも
定着長さＬを複合撚合型緊張材の径ｄの６３倍以上とす
ることにより、複合撚合型緊張材がいずれの径であって
も、１００％以上の良好な定着効率が得られることがわ
かる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によると
きには、定着具として、高強度で柔軟性のある繊維スト
ランド５００を編組した長筒状編組体５を長手方向半部
からヘアピン状に折り返し、その折り返し長筒状編組体
５’を長筒状編組体５の側面から挿入し該長筒状編組体
５の内側に沿って進出させ、折り返し長筒状編組体５’
の先端部５０’を長筒状編組体５の口端部５０から導出
させて端部にリング部ｂ₁を有しリング部ｂ₁から口端部
までの領域に外側の長筒状編組体５と内側の折り返し長
筒状編組体５’とで２重筒状定着用部ｂ₂が構成された
編組型定着具を用い、複合撚合型緊張材Ａを前記２重筒
状定着用部ｂ₂の口端部から複合撚合型緊張材直径ｄの
６３倍以上の長さ挿入し、２重筒状型定着用部ｂ₂の口
端部５０，５０’付近を固縛し、リング部ｂ₁の牽引に
よる緊張荷重付加時の２重筒状定着用部ｂ₂の縮径把持
力で複合撚合型緊張材Ａを定着させるようにしたので、
複合撚合型緊張材Ａについて工場での端末加工を必要と
せず、現場合せで複合撚合型緊張材Ａを必要長さに切断
して端部を２重筒状定着用部ｂ₂に差し込むだけの簡単
な作業で端末定着構造を得ることができ、しかもそれで
いて外側の長筒状編組体５と内側の折り返し長筒状編組
体５’とで２重筒状定着用部ｂ₂が構成されることと複
合撚合型緊張材直径ｄの６３倍以上の挿入長さであるこ
との相乗効果で確実に１００％以上の定着効率で所定の
緊張力を付与することができる。また、複合撚合型緊張
材Ａの工場での端末加工を要しないため、これに要する
コストを削減できると共に、梱包、運搬作業を簡素化す
ることができ、端末定着具も軽量で柔軟性があり取扱い
が容易であるためこれらあいまって大幅な施工コストの
低減が可能となる。さらに、定着端末作業を現場で実施
できるため、コンクリート構造物類に複合撚合型緊張材
Ａを密に配置することが可能になり、耐食性に優れ軽く
薄いプレストレストコンクリート製品をできるというす
ぐれた効果が得られる。

【００１９】請求項２によれば、定着具として、高強度
で柔軟性のある繊維ストランド５００を編組した径の異
なる２本以上の長筒状編組体５ａ，５ｂを同心状に挿し
合せたものを用い、長筒状編組体５を長手方向半部から
ヘアピン状に折り返し、その折り返し長筒状編組体５’
を長筒状編組体５の側面から挿入し該長筒状編組体５の
内側に沿って進出させ、再び異なる側面から取り出すこ
とにより端部にリング部を有しかつ折り返し長筒状編組
体５’の取出し部から先に外側の長筒状編組体５ａと内
側の長筒状編組体５ｂとで２重筒状定着用部ｂ₂が構成
された編組型定着具を用いているため、現場合せで複合
撚合型緊張材Ａを必要長さに切断して端部を２重筒状定
着用部ｂ₂に差し込むだけの簡単な作業で端末定着構造
を得ることができ、しかもそれでいて外側の長筒状編組
体５と内側の折り返し長筒状編組体５’とで２重筒状定
着用部ｂ₂が構成されることと複合撚合型緊張材直径ｄ
の６３倍以上の挿入長さであることの相乗効果で確実に
１００％以上の定着効率で所定の緊張力を付与すること
ができるという請求項１の特徴に加え、２重筒状定着用
部ｂ₂の作成が容易であるというすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を端末定着開始前の分解状
態で示す側面図である。

【図２】図１の各部の断面図である。

【図３】本発明による端末定着の第１段階を示す側面図
である。

【図４】本発明による端末定着の第２段階を示す側面図
である。

【図５】端末定着完了状態を示す側面図である。

【図６】図５の状態および緊張荷重を付加した状態を示
す断面図である。

【図７】本発明に使用する端末定着具素材の別の実施例
を示す側面図である。

【図８】本発明による端末定着法の第２実施例を示す側
面図である。

【符号の説明】

Ａ 複合撚合型緊張材 Ｂ 編組型定着具 ５ 長筒状編組体 ５’ 折り返し長筒状編組体 ５ａ 内側の編組体 ５ｂ 外側の編組体 ｂ₁ リング部 ｂ₂ ２重筒状定着用部 Ｌ 定着長さ ｄ 直径

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高強力低伸度繊維と熱硬化性樹脂との複合
   撚合型緊張材の端末を定着するにあたり、 定着具として、高強度で柔軟性のある繊維ストランド５
   ００を編組した長筒状編組体５を長手方向半部からヘア
   ピン状に折り返し、その折り返し長筒状編組体５’を長
   筒状編組体５の側面から挿入し該長筒状編組体５の内側
   に沿って進出させ、折り返し長筒状編組体５’の先端部
   ５０’を長筒状編組体５の口端部５０から導出させて端
   部にリング部ｂ₁を有しリング部ｂ₁から口端部までの領
   域に外側の長筒状編組体５と内側の折り返し長筒状編組
   体５’とで２重筒状定着用部ｂ₂が構成された編組型定
   着具を用い、 複合撚合型緊張材Ａを前記２重筒状定着用部ｂ₂の口端
   部から複合撚合型緊張材直径ｄの６３倍以上の長さ挿入
   し、２重筒状型定着用部ｂ₂の口端部５０，５０’付近
   を固縛し、リング部ｂ₁の牽引による緊張荷重付加時の
   ２重筒状定着用部ｂ₂の縮径把持力で複合撚合型緊張材
   Ａを定着させるようにしたことを特徴とする高強力繊維
   撚合型ＦＲＰ緊張材の端末定着方法。
2. 【請求項２】高強力低伸度繊維と熱硬化性樹脂との複合
   撚合型緊張材の端末を定着するにあたり、定着具とし
   て、高強度で柔軟性のある繊維ストランド５００を編組
   した径の異なる２本以上の長筒状編組体５ａ，５ｂを同
   心状に挿し合せたものを用い、長筒状編組体５を長手方
   向半部からヘアピン状に折り返し、その折り返し長筒状
   編組体５’を長筒状編組体５の側面から挿入し該長筒状
   編組体５の内側に沿って進出させ、再び異なる側面から
   取り出すことにより端部にリング部をｂ₁有しかつ折り
   返し長筒状編組体５’の取出し部から先に外側の長筒状
   編組体５ａと内側の長筒状編組体５ｂとで２重筒状定着
   用部ｂ₂が構成された編組型定着具を用い、 複合撚合型緊張材Ａを前記２重筒状定着用部ｂ₂の口端
   部から複合撚合型緊張材直径ｄの６３倍以上の長さ挿入
   し、２重筒状定着用部ｂ₂の口端部５０，５０’付近を
   固縛し、リング部ｂ₁の牽引による緊張荷重付加時の２
   重筒状定着用部ｂ₂の縮径把持力で複合撚合型緊張材Ａ
   を定着させるようにしたことを特徴とする高強力繊維撚
   合型ＦＲＰ緊張材の端末定着方法。