JP3403796B2 - Ｐｃ構造物補強体の編組方法 - Google Patents
Ｐｃ構造物補強体の編組方法Info
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Description
けるプレストレストコンクリート（ＰＣ）構造物の補強
体編組方法に関するものであり、特に補強体を構成する
熱処理ＰＣ鋼棒と補強筋との溶接接合方法に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】ＰＣ構造物の製造方法の一例として、コ
ンクリートポール、パイルの製造方法について述べる。
図１に示したように円周上に並列に配置したＰＣ鋼棒１
に軟鋼線２を螺旋状に巻き付けた後（以下螺旋筋と称
す）、ＰＣ鋼棒と螺旋筋の交点３を固定して円筒状の籠
型補強体（以下補強体と略称）を製造する。次いでこの
補強体を型枠に導入し、補強体を構成するＰＣ鋼材の両
端を固定して引張強さの７０％前後の応力で緊張する。
型枠内に注入したコンクリートが固化した後にＰＣ鋼棒
の緊張力が除去され、同時にコンクリートに圧縮力が付
与されてＰＣポール、パイルが完成する。この製造工程
中、補強体の組立を自動化するためにＰＣ鋼棒と螺旋筋
の固定は電気抵抗溶接によって行われる。 【０００３】補強体を構成する熱処理ＰＣ鋼棒は、おお
よそ０．１５〜０．３５重量％の炭素を含有する中低炭
素鋼線材に焼入れ焼戻しまたは沸騰水焼入れ等の熱処理
を施して製造される。ピアノ線材の冷間引抜きによって
製造されるＰＣ鋼線に比べて炭素の含有量が低く溶接が
可能なため、電気抵抗溶接によって編組される補強体に
多用されている。ところで、高い緊張力がかかった状態
で使用されるＰＣ鋼棒においては、内部に水素が侵入し
た場合に遅れ破壊が発生する危険があり、特に溶接部に
おける遅れ破壊が危惧されている。 【０００４】図２に、溶接の概念図を示す。補強体編組
に用いられる電気抵抗溶接のように微小な溶融部を形成
させる溶接においては、入熱量が小さいため一旦溶融ま
たはオーステナイト化した熱影響部は急冷され、母材に
比べて強度が著しく上昇する。母材部の硬さがＨｖ４５
０程度であるのに対し、前記熱影響部の硬さはＨｖ５５
０〜６００にまで上昇し、遅れ破壊感受性が高くなる。
さらに同様の高硬度の熱影響部は螺旋筋との溶接部の裏
側に位置するもう一方の電極にあたる部分にも生じる。
溶接によって生じたこれらの高硬度の熱影響部は遅れ破
壊の起点となる可能性が高く、この部分の遅れ破壊特性
改善が強く求められている。 【０００５】このようなＰＣ鋼棒の溶接部の遅れ破壊特
性改善要求に対し、これまでにも様々な改善方法が提案
されてきた。例えば、特公平５−５９９６７号公報では
不純物元素であるＰ，Ｓの量を低く制限する方法が開示
されている。しかし、これら不純物元素の低減のために
は溶銑の予備処理等、特別な工程を経なければならず、
鋼材の製造コストが上昇する欠点を有していた。この他
にも、特公平３−７５３２５号公報では溶接機に溶接用
電極の他に焼戻し用の電極を設け、溶接直後に溶接部を
通電加熱によって焼戻す方法が示されている。しかし、
軟化に充分な温度と時間を確保し、かつ再度溶体化しな
い温度範囲に制御することが難しいこと等から広く普及
するまでには至っていない。 【０００６】一般に遅れ破壊は、引張応力の作用の下で
水素が存在する時に発生するとされている。前記２例
は、溶接部の組織を制御して遅れ破壊特性を改善すると
の視点からの発明である。これに対して引張応力を制御
して遅れ破壊特性を改善しようとする試みも行われてい
る。遅れ破壊クラックは表層から発生し伝播するので、
鋼材の緊張時に表層に作用する引張応力を低減すること
によって遅れ破壊特性を改善することができる。表層部
に作用する引張応力を低減するためには、予め、表層に
圧縮残留応力を付与することが効果的であり、本発明者
等は以前に特願平４−９５２３５号を提案し、適切なシ
ョットピーニングによってＰＣ鋼棒の遅れ破壊特性が改
善できることを示した。しかし、ショットピーニング後
に溶接を行うと表層に導入した圧縮残留応力が低下し、
遅れ破壊特性の改善効果も低下する恐れがある。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶接部の組
織、成分等を制御するのではなく、プレストレスをかけ
て緊張する時に溶接部に作用する引張応力を低減し、Ｐ
Ｃ鋼棒の遅れ破壊特性を劣化させることなくＰＣ構造物
の補強体を編組する溶接方法を提供するものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明にあたっては、溶
接によって編組した補強体を緊張する際に、ＰＣ鋼棒の
溶接部に作用する引張応力を低減する手段について種々
検討を行った。その結果、螺旋筋とＰＣ鋼棒の接合に際
し、ＰＣ鋼棒に引張応力を作用させた状態で溶接を行う
と、型枠に補強体を挿入して再度緊張する際に溶接部に
作用する引張応力が低減されて遅れ破壊特性が改善され
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわ
ち本発明は、ＰＣ鋼棒と補強筋とを電気抵抗溶接によっ
て接合してＰＣ構造物の補強体を編組する際に、該ＰＣ
鋼棒に引張強さの２３％以上、かつ降伏応力以下の引張
応力を付加した状態で溶接を行い、冷却後、前記付加し
た引張応力を解放することを特徴とするＰＣ構造物補強
体の編組方法である。 【０００９】 【作用】本発明は従来のＰＣ鋼棒を用いながらも、補強
体の形成に際して螺旋筋とＰＣ鋼棒の溶接に工夫をこら
すことによって該補強体を構成するＰＣ鋼棒の遅れ破壊
特性を飛躍的に改善するものである。その機構は以下の
ように推測される。引張応力の作用の下で溶接を実施し
た場合でも、拘束を取り除かない限り、溶接部には、冷
却時の熱収縮と変態による体積膨張が相殺されて残留応
力はほとんどないものと考えられる。冷却後に引張の拘
束を取り除くと弾性変形していた溶接部の周囲の母材が
元に戻ろうとする動きに伴って溶接部に圧縮応力が作用
する。このようなＰＣ鋼棒はＰＣ構造物の補強材として
プレストレスを付加しても溶接部に作用する引張応力が
低減され、遅れ破壊の発生が抑制されるのである。な
お、溶接時にＰＣ鋼棒に付加する応力が弾性限を超える
とＰＣ鋼棒が変形し、補強体の寸法精度が低下する恐れ
があるため、引張応力を降伏応力以下に制限した。 【００１０】 【実施例】表１に示す化学組成を有する直径１０mmの熱
間圧延線材を冷間引抜きし、引続いて高周波加熱による
焼入れ焼戻しを行って製造されたＪＩＳ Ｇ３１０９の
異形Ｄ種に相当する線径９．２mmのＰＣ鋼棒を用いて発
明の効果を確認した。なお、焼入れ加熱温度は９５０
℃、焼戻し温度は４００℃であった。このＰＣ鋼棒の機
械的性質を表２に示す。０．２％耐力をもって降伏応力
とし、その値は１４４０MPa であった。引張試験におけ
る伸び測定の評点距離は線径の８倍とした。また、絞り
は公称断面積に対する破断材の断面積実測値の百分率で
表した。 【００１１】上記ＰＣ鋼棒に対して、引張応力を付加し
た状態、および比較例として引張応力を付加しない通常
の条件で螺旋筋の溶接を行い、遅れ破壊試験に供した。
螺旋筋とＰＣ鋼棒の溶接には汎用の手動単発型スポット
溶接機を用い、直交したＰＣ鋼棒と長さ２０mmほどの螺
旋筋を図２に示すように上下から電極で挟んで加圧、通
電した。溶接条件は工業的に通常とられている範囲から
選定し、溶接電流の目標値を３０００Ａ、通電時間を
０．０４秒、加圧力を４１０Ｎとした。用いた螺旋筋は
線径３．２mm、ＪＩＳ規格ＳＷＲＭ６に相当する軟鋼線
である。 【００１２】ＰＣ鋼棒の両端に冷間転造ねじを切ってね
じジャッキのついた剛性の高い枠に取り付け、締め上げ
ることによって引張応力を付与し、この状態で螺旋筋を
溶接した。溶接時に付加した引張荷重は付属のロードセ
ルによって測定可能である。遅れ破壊試験はＦＩＰ法に
て行い、５０℃の２０重量％ＮＨ4 ＳＣＮ水溶液中で、
２０mmほど残した螺旋筋を付着させたままのＰＣ鋼棒に
９９６MPa の引張応力を付加し、破断時間を測定した。
５０時間以上破断しない場合にはその時点で試験を打ち
切った。その結果を表３に示す。溶接時にＰＣ鋼棒に引
張応力を付加した本発明例はいずれも５０時間以内では
破断せず、比較例に比べて遅れ破壊特性が格段に向上し
た。 【００１３】 【表１】 【００１４】 【表２】 【００１５】 【表３】 【００１６】 【発明の効果】本発明を用いれば、従来溶接によって編
組したＰＣ構造物の補強体の弱点とされていた溶接部分
の遅れ破壊特性が大幅に向上し、土木建築物の信頼性・
安全性が高まる。このように本願発明は通常の工業材料
を用いながらも溶接方法に改善を加えることによって遅
れ破壊特性を顕著に改善するものであり土木建築業界で
大量に使用されるコンクリート構造物の性能を大幅に改
善するものである。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ＰＣ鋼棒と補強筋とを電気抵抗溶接によ
って接合してＰＣ構造物の補強体を編組する際に、該Ｐ
Ｃ鋼棒に引張強さの２３％以上、かつ降伏応力以下の引
張応力を付加した状態で溶接を行い、冷却後、前記付加
した引張応力を解放することを特徴とするＰＣ構造物補
強体の編組方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04615994A JP3403796B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Ｐｃ構造物補強体の編組方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04615994A JP3403796B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Ｐｃ構造物補強体の編組方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07251273A JPH07251273A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3403796B2 true JP3403796B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=12739231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04615994A Expired - Fee Related JP3403796B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | Ｐｃ構造物補強体の編組方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403796B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006257796A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Dainichi Concrete Kogyo Kk | プレストレストコンクリートポールの鉄筋籠の支持リング及びプレストレストコンクリートポールの製造方法 |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP04615994A patent/JP3403796B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07251273A (ja) | 1995-10-03 |
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