JP6422255B2 - プレストレストコンクリート構造物とその製造用補助具及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物とその製造用補助具及びその製造方法に関し、特に、ＰＣ鋼材の定着部に埋めたグラウトを剥離しにくくした構造に関する。

プレストレストコンクリート構造物においては、ＰＣ鋼材を弾性変形域で緊張し、このＰＣ鋼材の端部をコンクリートに定着することで、このＰＣ鋼材の復元力によりコンクリートにプレストレスを与えている。例えば特許文献１記載の構造では、コンクリート構造物の側面に凹部を形成し、この凹部内にＰＣ鋼材の定着部を設けている。こうした凹部は、ＰＣ鋼材の防錆等を目的として、ＰＣ鋼材を緊張した後にモルタルなどのグラウトで埋められる。

特開２０１１−２５６５７５号公報

ところで、上記したようなグラウトは、下記のような要因により凹部から剥離して脱落するおそれがある。すなわち、凹部にグラウトを充填して穴埋め処理をする際に、グラウトが隙間なく充填されているかどうかは作業中に確認することができないため、グラウトの充填が不十分となる場合がある。また、特に寒冷地においては氷結融解や凹部への水の浸透などでグラウトが剥離する場合がある。また、振動が発生するような環境で使用される製品（例えばコンクリート製枕木や軌道スラブなど）の場合、施工後の振動でグラウトが剥離する場合がある。

そこで、本発明は、上記のような要因があっても、グラウトの剥離を有効に防止することができるプレストレストコンクリート構造物を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物であって、ＰＣ鋼材の定着部においてＰＣ鋼材を緊張させるナットと、内周面にネジ溝を形成した凹部と、を備え、この凹部内に前記ナットを配置し、この凹部をグラウトで埋めることで前記ナットにグラウトを固着させたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、前記ネジ溝の山部及び谷部の少なくともいずれかは、角がない形状であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１又は２に記載の発明の特徴点に加え、前記ネジ溝の深さを２ｍｍ以下としたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、前記凹部の内周面は、奥に行くほど小径となるテーパ状であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物を製造する際に型枠に固定して使用され、ＰＣ鋼材の定着部を配置するための凹部を形成する補助具であって、型枠内に挿入される円筒状の挿入部と、前記補助具をプレストレストコンクリート構造物から取り除く際に利用されるために型枠外に露出する頭部と、を備え、前記挿入部の外周面にはネジ溝が形成されており、前記頭部には、工具を係合させて前記補助具を回転させるための係合部が設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物の製造方法であって、外周面にネジ溝を形成した補助具を前記ＰＣ鋼材の端部を覆うように配置した後にコンクリートを打設し、前記補助具を取り除いた後に前記補助具によって形成された凹部内でナットを締め付けて前記ＰＣ鋼材を緊張し、前記補助具によって形成された凹部をグラウトで埋めることで前記ナットにグラウトを固着させたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、内周面にネジ溝を形成した凹部を備え、この凹部内にＰＣ鋼材の定着部を配置し、この凹部をグラウトで埋めたので、ネジ溝の凹凸によってグラウトの引き抜き方向の抵抗が大きくなるため、グラウトの脱落を有効に防止することができる。なお、凝固したグラウトはＰＣ鋼材の定着部（ナット）に固着しているため、プレストレストコンクリート構造物に対して回り止めされており、ネジが作用して脱落することもない。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、前記ネジ溝の山部及び谷部の少なくともいずれかは、角がない形状である。このような構成によれば、通常の三角ネジよりもネジ山が緩やかな形状であるので、凹部を形成するために使用した補助具を凹部から取り除くときの抵抗を小さくすることができる。このように抵抗を小さくすることで、補助具のネジ溝や凹部のネジ溝の破損を防止できる。また、補助具を再利用する際に補助具のネジ溝が掃除しやすいので、作業性が向上する。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記ネジ溝の深さを２ｍｍ以下としたので、凹部を形成するために使用した補助具を凹部から取り除くときの抵抗を小さくすることができ、ネジ溝の破損を防止することができる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、前記凹部の内周面は、奥に行くほど小径となるテーパ状であるので、凹部を形成するために使用した補助具を凹部から容易に取り除くことができる。

また、請求項５に記載の発明は上記の通りであり、外周面にネジ溝が形成された補助具で凹部を形成するので、補助具を使用して容易にネジ溝を有する凹部を形成することができる。また、コンクリート打設後に補助具を取り除く場合には、補助具を回転させることで容易に取り除くことができる。

また、請求項６に記載の発明は上記の通りであり、外周面にネジ溝を形成した補助具を前記ＰＣ鋼材の端部を覆うように配置した後にコンクリートを打設し、前記補助具を取り除いた後に前記ＰＣ鋼材を緊張し、前記補助具によって形成された凹部をグラウトで埋めるので、凹部の内周面にネジ溝が形成されるとともに、このネジ溝の凹凸によってグラウトの引き抜き方向の抵抗が大きくなるため、グラウトの脱落を有効に防止することができる。

プレストレストコンクリート構造物の一部拡大断面図であって、（ａ）グラウト充填前の凹部付近の拡大図、（ｂ）グラウト充填後の凹部付近の拡大図である。 プレストレストコンクリート構造物の製造型枠の一部拡大断面図である。 補助具の（ａ）側面図、（ｂ）断面図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係るプレストレストコンクリート構造物１０は、ＰＣ鋼材１６を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物１０であり、例えば、コンクリート製枕木や軌道スラブなどのコンクリート製品である。

このプレストレストコンクリート構造物１０は、図１に示すように、表面（詳しくはプレストレスを導入する際の圧縮方向の端面）に凹部１１を備え、この凹部１１内にＰＣ鋼材１６の定着部１５を配置したものである。

この凹部１１は、図２に示すような補助具２１を配置した型枠２０にコンクリートを打設し、打設したコンクリートが所定の強度に達した後に補助具２１を取り除くことで形成される。補助具２１を取り除くとＰＣ鋼材１６の定着部１５が露出するので、この定着部１５においてナット１８を締め付けてＰＣ鋼材１６を緊張させ、定着手段である支圧板１７によりＰＣ鋼材１６を定着することによってプレストレストコンクリート構造物１０にプレストレスを導入することができる。プレストレスを導入したら、定着部１５が露出しないように凹部１１をグラウト１９で埋める。凹部１１をグラウト１９で埋めることで、ＰＣ鋼材１６の防錆等の効果を得ることができる。

この凹部１１を形成するための補助具２１は、図２及び図３に示すような金属製の短筒部材であり、型枠２０内に挿入される円筒状の挿入部２２と、型枠２０外に露出する頭部２６と、を備えている。

挿入部２２は、先細りのテーパ状の外周面２３にネジ溝２４を形成した円筒状の部位である。この挿入部２２のネジ溝２４は、断面略半円形のらせん状の溝であり、平らな山部２４ａと略円弧状の谷部２４ｂとからなっている。このネジ溝２４を形成するには、挿入部２２の外周面２３を切削加工等すればよい。なお、本実施形態においては、谷部２４ｂの深さは２ｍｍ以下に設定されており、ごく浅い溝として形成されている。
また、挿入部２２には、軸方向に貫通する中空孔２５が形成されており、ＰＣ鋼材１６を挿通可能となっている。

頭部２６は、挿入部２２よりも大径で形成され、挿入部２２を型枠２０内に挿入したときに、型枠２０の外部に露出する部分である。補助具２１をプレストレストコンクリート構造物１０から取り除く際には、この頭部２６を利用して補助具２１を回転させたり引き抜いたりする。例えば、特に図示しないが、この頭部２６の偏心位置に係合部（孔や突起など）を設け、この係合部にレンチなどの工具を係合させて回転させることで、補助具２１をプレストレストコンクリート構造物１０から取り除くようにすることができる。

この補助具２１は、図２に示すように、コンクリート打設前に型枠２０に固定されて使用される。具体的には、型枠２０にＰＣ鋼材１６と支圧板１７とを固定し、このＰＣ鋼材１６の端部を覆うように補助具２１を配置する。なお、型枠２０には、補助具２１を挿入するための孔２０ａが設けられており、この孔２０ａに対して補助具２１の挿入部２２を挿入する。このとき、補助具２１の頭部２６は型枠２０の外部に露出している。また、補助具２１の中空孔２５にはＰＣ鋼材１６が挿通された状態となっている。この状態でコンクリートを打設し、コンクリートが固まった後で補助具２１を取り除けば、挿入部２２の形状で凹部１１が形成され、この凹部１１の内側にＰＣ鋼材１６の定着部１５が配置された状態となる。

なお、補助具２１を取り除くときには、凹部１１に対して補助具２１を少しだけ回転させ、補助具２１をコンクリートから剥離させる。後は、補助具２１の外周面２３にテーパ形状（抜き勾配）が形成されているため、補助具２１をまっすぐに引き出すだけで補助具２１を取り除くことができる。

このように形成された凹部１１は、補助具２１の挿入部２２の外周形状に対応した形状となるため、図１に示すように内周面１１ａにネジ溝１２を備えたものとなる。すなわち、凹部１１のネジ溝１２は、曲面の盛り上がりを備えたらせん状の溝として形成される。このネジ溝１２は、図１に示すように、略円弧状の山部１２ａと平らな谷部１２ｂとからなる。

このように凹部１１の内周面１１ａにネジ溝１２が形成されることで、凹部１１をグラウト１９で埋めたときに、ネジ溝１２の凹凸によってグラウト１９の引き抜き方向の抵抗が大きくなるので、グラウト１９の脱落を有効に防止することができる。なお、凝固したグラウト１９は定着部１５のナット１８に固着して回り止めされており、ネジ溝１２のネジ作用で脱落することもない。

ところで、凹部１１の内周面１１ａに凹凸を形成する方法としては、上記したようなネジ溝１２を備えた補助具２１を使用する方法の他にも、例えば、補助具２１の外周面にリング状の突起を形成する方法や、補助具２１の外周にゴムリングなどを嵌め込む方法などが考えられる。しかしながら、これらの方法には下記のような問題がある。

補助具２１の外周面にリング状の突起を形成した場合、補助具２１を弾性変形させなければ引き抜けないため、補助具２１をゴムや樹脂などで形成することとなる。しかしながら、ゴムや樹脂などで補助具２１を形成した場合、製造コストが上昇するとともに、割れや変形などが生じやすいという問題が発生する。

また、補助具２１の外周にゴムリングなどの別部材を嵌め込んだ場合、補助具２１を取り除いていた後に別部材を取り除く作業が発生するため作業効率が悪い。また、別部材を使用することでコストが増大するという問題が発生する。

この点、本実施形態のような補助具２１を使用すれば、上記したような問題を発生させることなく、低コストで効率的に凹部１１の内周面１１ａに凹凸を形成することができる。また、金属で補助具２１を製作できるので、補助具２１が剥離剤に強く、また、補助具２１で滑らかな肌面を形成することができる。

ところで、上記した実施形態においては、ネジ溝１２の谷部１２ｂを丸みのある形状としている。このようにネジ溝１２の山部１２ａ及び谷部１２ｂの少なくともいずれかを角がない形状とすることで、ネジ溝１２のつぶれが発生しにくく構造となっている。

なお、本実施形態においては、ネジ溝１２の谷部１２ｂを丸みのある形状としたが、これに限らず、ネジ溝１２の山部１２ａを丸みのある形状としてもよいし、山部１２ａと谷部１２ｂとをどちらも丸みのある形状としてもよい。凹部１１のネジ溝１２の形状は、補助具２１のネジ溝２４の形状を変更するだけで容易に変更可能である。ただし、補助具２１にネジ溝２４を形成する際の切削加工の容易性に鑑みれば、本実施形態のようにネジ溝１２の谷部１２ｂを丸みのある形状とすることが最適である。

以上説明したように、本実施形態に係るプレストレストコンクリート構造物１０は、内周面１１ａにネジ溝１２を形成した凹部１１を備え、この凹部１１内にＰＣ鋼材１６の定着部１５を配置し、この凹部１１をグラウト１９で埋めたので、ネジ溝１２の凹凸によってグラウト１９の引き抜き方向の抵抗が大きくなるため、グラウト１９の脱落を有効に防止することができる。また、凝固したグラウト１９はＰＣ鋼材１６の定着部１５（ナット１８）に固着しているため、プレストレストコンクリート構造物１０に対して回り止めされており、ネジが作用して脱落することもない。

また、前記ネジ溝１２の山部１２ａ及び谷部１２ｂの少なくともいずれかは、角がない形状である。このような構成によれば、通常の三角ネジよりもネジ山が緩やかな形状であるので、凹部１１を形成するために使用した補助具２１を凹部１１から取り除くときの抵抗を小さくすることができる。このように抵抗を小さくすることで、補助具２１のネジ溝２４や凹部１１のネジ溝１２の破損を防止できる。また、補助具２１を再利用する際に補助具２１のネジ溝２４が掃除しやすいので、作業性が向上する。

また、前記ネジ溝１２の深さを２ｍｍ以下としたので、凹部１１を形成するために使用した補助具２１を凹部１１から取り除くときの抵抗を小さくすることができ、ネジ溝１２の破損を防止することができる。

また、前記凹部１１の内周面１１ａは、奥に行くほど小径となるテーパ状であるので、凹部１１を形成するために使用した補助具２１を凹部１１から容易に取り除くことができる。

また、外周面２３にネジ溝２４が形成された補助具２１で凹部１１を形成するので、補助具２１を使用して容易にネジ溝１２を有する凹部１１を形成することができる。また、コンクリート打設後に補助具２１を取り除く場合には、補助具２１を回転させることで容易に取り除くことができる。

また、外周面２３にネジ溝２４を形成した補助具２１を前記ＰＣ鋼材１６の端部を覆うように配置した後にコンクリートを打設し、前記補助具２１を取り除いた後に前記ＰＣ鋼材１６を緊張し、前記補助具２１によって形成された凹部１１をグラウト１９で埋めるので、凹部１１の内周面１１ａにネジ溝１２が形成されるとともに、このネジ溝１２の凹凸によってグラウト１９の引き抜き方向の抵抗が大きくなるため、グラウト１９の脱落を有効に防止することができる。

１０ プレストレストコンクリート構造物
１１ 凹部
１１ａ 内周面
１２ ネジ溝
１２ａ 山部
１２ｂ 谷部
１５ 定着部
１６ ＰＣ鋼材
１７ 支圧板
１８ ナット
１９ グラウト
２０ 型枠
２０ａ 孔
２１ 補助具
２２ 挿入部
２３ 外周面
２４ ネジ溝
２４ａ 山部
２４ｂ 谷部
２５ 中空孔
２６ 頭部

Claims (6)

1. ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物であって、
   ＰＣ鋼材の定着部においてＰＣ鋼材を緊張させるナットと、内周面にネジ溝を形成した凹部と、を備え、この凹部内に前記ナットを配置し、この凹部をグラウトで埋めることで前記ナットにグラウトを固着させたことを特徴とする、プレストレストコンクリート構造物。
2. 前記ネジ溝の山部及び谷部の少なくともいずれかは、角がない形状であることを特徴とする、請求項１記載のプレストレストコンクリート構造物。
3. 前記ネジ溝の深さを２ｍｍ以下としたことを特徴とする、請求項１又は２記載のプレストレストコンクリート構造物。
4. 前記凹部の内周面は、奥に行くほど小径となるテーパ状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプレストレストコンクリート構造物。
5. ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物を製造する際に型枠に固定して使用され、ＰＣ鋼材の定着部を配置するための凹部を形成する補助具であって、
   型枠内に挿入される円筒状の挿入部と、前記補助具をプレストレストコンクリート構造物から取り除く際に利用されるために型枠外に露出する頭部と、を備え、前記挿入部の外周面にはネジ溝が形成されており、前記頭部には、工具を係合させて前記補助具を回転させるための係合部が設けられていることを特徴とする、プレストレストコンクリート構造物の製造用補助具。
6. ＰＣ鋼材を使用したポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造物の製造方法であって、
   外周面にネジ溝を形成した補助具を前記ＰＣ鋼材の端部を覆うように配置した後にコンクリートを打設し、
   前記補助具を取り除いた後に前記補助具によって形成された凹部内でナットを締め付けて前記ＰＣ鋼材を緊張し、
   前記補助具によって形成された凹部をグラウトで埋めることで前記ナットにグラウトを固着させたことを特徴とする、プレストレストコンクリート構造物の製造方法。

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