JP6435115B2 - プレストレスト部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレストレスト部材の製造方法に関する。

プレストレストコンクリート部材には、プレテンション方式により製造されたものとポストテンション方式により製造されたものとがある。

プレテンション方式は、工場や工事現場内の製作ヤード等において、緊張材に緊張力を付与した状態でコンクリートを打設することでコンクリート部材に対して緊張力を導入するものである。

一方、ポストテンション方式は、主として現場においてコンクリート部材にプレストレスを導入するものである。
ポストテンション方式では、予めコンクリート部材の端部に埋設された定着金物を介してプレストレスを導入している。

ポストテンション方式を採用した場合は、工事現場においても比較的容易にプレストレスを導入することができるが、コンクリート部材の端部に定着金物（支圧板、ナット等の固定金物等）が埋設されたままとなるため、コンクリート部材の接合や断面寸法等に制約が生じるおそれがある。

そのため、本出願人は、特許文献１に示すように、緊張材と挿通孔との隙間に充填された充填材の付着力を利用してプレストレスを導入することで、コンクリート部材の端部に定着部材を残存させる必要がないプレストレストコンクリート部材の製造方法を開発し、実用化に至っている。

特開２０１１−１８４８７１号公報

前記プレストレストコンクリート部材の製造方法において充填材を充填するためには、挿通孔の端部をシール材により遮蔽した状態で行う必要がある。このシール材は、コンクリート部材の端面に配設される仮定着板を設置する前に設置する必要があるため、緊張材に緊張力を導入する前に設置する。

緊張材に緊張力を導入すると、緊張材とともにシール材が伸張するが、シール材が仮定着板に喰い込む等すると、シール材が破損するおそれがある。
シール材が破損すると、充填材が漏出してしまい、仮定着板およびナットに付着固化して、仮定着板およびナットを撤去できなくなる場合がある。

本発明は、製造時のシール材の損傷を防止することを可能としたプレストレスト部材の製造方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明のプレストレスト部材の製造方法は、シース管が配設された型枠内にコンクリートを打設してコンクリート部材を構築する工程と、前記シース管に緊張材を挿通する工程と、前記シース管の両端において当該シース管の内面と前記緊張材との隙間をシール材で遮蔽する工程と、前記緊張材の一端を仮定着板に挿通するとともに前記コンクリート部材の端面に前記仮定着板を設置する工程と、前記緊張材の一端側に設置されたジャッキにより当該緊張材に緊張力を導入する工程と、前記緊張材に螺着したナットを前記仮定着板に密着させるとともに、前記ジャッキによる荷重を徐荷することで前記仮定着板を介して前記コンクリート部材にプレストレスを導入する工程と、前記シース管内に充填材を充填する工程とを備えている。

本発明おいては、前記コンクリート部材の端面に配設される型枠には、前記シール材の長さ以上の長さを有した円柱状の突出部分が形成されていて、当該突出部分により前記シース管と連続する拡径部を形成し、前記ジャッキと前記仮定着板との間にはジャッキチェアが介設されており、前記緊張材の端部を前記拡径部の内部において切断した後、当該拡径部に充填材を充填する。

かかるプレストレスト部材の製造方法によれば、緊張材挿入孔の端部または仮定着板に空間（拡径部または貫通孔）が形成されているため、緊張材に緊張力を導入した際に緊張材とともに伸張するシール材が損傷することを防止できる。ゆえに、充填材が漏出することを防止することができる。

なお、前記シール材の長さが、想定される前記緊張材の伸びひずみに前記緊張材の長さを乗じた値以上であれば、緊張材の伸張による引張力でシール材が損傷することをより確実に防止できる。

本発明のプレストレスト部材の製造方法によれば、製造時のシール材の損傷を防止することが可能となる。

（ａ）〜（ｄ）は、第一の実施形態のプレストレスト部材の製造方法の各工程を示す断面図である。 第一の実施形態の緊張工程におけるコンクリート部材の端部を示す拡大断面図であって、（ａ）は緊張前、（ｂ）は緊張時の状況を示している。 （ａ）〜（ｄ）は、第二の実施形態のプレストレスト部材の製造方法の各工程を示す断面図である。 第二の実施形態の緊張工程におけるコンクリート部材の端部を示す拡大断面図であって、（ａ）は緊張前、（ｂ）は緊張時の状況を示している。

＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、プレストレストコンクリート梁（プレストレスト部材）を製造する場合について説明する。
なお、本発明のプレストレスト部材の製造方法により製造される部材は、梁に限定されるものではない。

本実施形態のプレストレストコンクリート梁（以下、単に「ＰＣａ梁」という）１は、図１の（ｄ）に示すように、梁本体２と、緊張材３と、充填材４と、シール材５を備えて構成されている。

梁本体２は、鉄筋コンクリート製の部材（コンクリート部材）であって、断面矩形に形成されている。
なお、梁本体２の断面形状や各種寸法は限定されず、適宜設定することが可能である。

梁本体２の断面下側には長手方向に沿って緊張材挿入孔２０が貫通している。
緊張材挿入孔２０は、梁本体２の両端に形成された拡径部２１，２１と、拡径部２１以外の部分である一般部２２とを備えている。なお、拡径部２１は、必ずしも緊張材挿入孔２０の両端に形成されている必要はなく、一方の端部のみに形成されていてもよい。

本実施形態では、緊張材挿入孔２０が梁本体２を貫通している場合について説明するが、緊張材挿通孔２０は必ずしも梁本体２を貫通している必要はなく、有底であってもよい。
また、緊張材挿入孔２０の形成箇所は梁本体２の断面下側に限定されるものではなく、例えば、梁本体２の断面中央であってもよい。

一般部２２は、緊張材３の外径よりも大きな内径を有している。一般部２２の断面形状は限定されないが、本実施形態では断面円形とする。
本実施形態の一般部２２は、図２に示すように、梁本体２の軸方向に沿って配管されたシース管６により形成されている。

シース管６の外面は梁本体２（コンクリート）に一体に密着している。本実施形態のシース管６は、梁本体２の長さよりも短い。シース管６の両端は、拡径部２１，２１の底面において開口している。

本実施形態では、シース管６として、スパイラルシース管を使用するが、シース管６はこれに限定されるものではない。また、緊張材挿入孔２０を形成する管材はシース管６に限定されるものではない。また、緊張材挿入孔２０（一般部２２）は、必ずしも管材を利用して形成する必要はない。

拡径部２１は、一般部２２よりも大きな内径を有しているとともにシール材５の長さＬ_Ｓ以上の奥行き（深さ）ｔを有している。拡径部２１の断面形状は限定されないが、本実施形態では断面円形とする。

本実施形態の拡径部２１は、梁本体２の製造時に円柱状の型枠を配設しておくことにより形成されている。なお、拡径部２１の形成方法は限定されるものではなく、例えば、梁本体２の端部に筒状部材を配設することにより形成してもよい。

緊張材３は、梁本体２にプレストレスを導入するための部材であって、図１に示すように、梁本体２の断面下側の緊張材挿入孔２０に挿入されている。
本実施形態では、緊張材３として高強度鉄筋を使用するが、緊張材３を構成する材料は限定されない。例えばＰＣ鋼棒やＰＣ鋼より線を使用してもよい。

緊張材３は、緊張材挿入孔２０内に充填された充填材４を介して梁本体２に定着されている。
充填材４は、緊張材３と緊張材挿入孔２０との隙間に充填されている。充填材４が固化することで、緊張材３が緊張材挿入孔２０内に定着する。

充填材４は、シール材５，５同士の間（緊張材挿入孔２０が有底の場合は、シール材５と緊張材挿入孔２０の底面との間）の空間（一般部２２）および拡径部２１，２１内に充填されている。

本実施形態では充填材４としてグラウト（モルタル）を使用するが、充填材４を構成する材料は、固化して緊張材３とシース管６（緊張材挿入孔２０）とを接合する強度を有するものであればよい。これにより、緊張材３の緊張力が、付着力によって、グラウトとシース管６を介して梁本体２のコンクリートに導入される。

シール材５は、シース管６の両端（緊張材挿入孔２０の両端部）において、緊張材挿入孔２０の内壁面と緊張材３との隙間を遮蔽している。
シール材５を構成する材料は、充填材４の流出を防止することが可能であれば限定されるものではないが、本実施形態では樹脂製の材料を使用する。

本実施形態のプレストレスト部材の製造方法は、コンクリート部材製造工程と、緊張準備工程と、シール工程と、定着板設置工程と、緊張工程と、圧縮工程と、充填工程と、定着工程とを備えている。

コンクリート部材製造工程は、シース管６が埋設された梁本体２（図１の（ａ）参照）を構築する工程である。
梁本体２は、シース管６が配設された図示しない型枠内にコンクリートを打設することにより構築する。

梁本体２の端面に配設される型枠には、円柱状の突出部分が形成されていて、拡径部２１の形成が可能に構成されている。
コンクリートに所定の強度が発現したら脱型する。

緊張準備工程は、図１の（ａ）に示すように、梁本体２に形成された緊張材挿入孔２０に緊張材３を挿通する工程である。
緊張材３の両端は、梁本体２の両端から突出させる。緊張材３は、一方の端部のみを梁本体２から突出させておき、他方の端部は梁本体２に直接定着させておいてもよい。

なお、緊張材３は、コンクリート打設前にシース管６に挿入しておいてもよい。つまり、予め緊張材３が挿入されたシース管６を型枠に配設してもよいし、型枠内に設置されたシース管６に緊張材３を挿入した後、コンクリートを打設してもよい。

シール工程は、シース管６の端部において、緊張材挿入孔２０の内面と緊張材３との隙間をシール材５で遮蔽する工程である。
シール材５は、図２の（ａ）に示すように、拡径部２１に面した状態で設置する。

なお、シール材５の長さＬ_Ｓは、想定される緊張材３の伸びひずみεに緊張材３の長さＬ_Ｐ（図１の（ａ）参照）を乗じた値以上とする（式１参照）。なお、伸びひずみεは、緊張材３に作用させる緊張力によって発生するひずみである。
Ｌ_Ｓ≧ε・Ｌ_Ｐ （式１）

定着板設置工程は、図１の（ｂ）に示すように、梁本体２の端面に仮定着板７を設置する工程である。
仮定着板７には図示しない貫通孔が形成されている。

一方の仮定着板７は、その貫通孔に緊張材３の一端を挿通した状態で、梁本体２の一方の端面に設置する。
緊張材３の他端は、他方の仮定着板７から突出した部分に螺着したナット７１により他方の仮定着板７に固定する。なお、緊張材３の他端は、梁本体２に直接定着させておいてもよい。

緊張工程は、緊張材３に緊張力を導入する工程である。
緊張材３への緊張力の導入は、図１（ｂ）に示すように、緊張材３の一端側に設置されたプレストレス導入用ジャッキ（以下、単に「ジャッキ８」という）により行う。

なお、ジャッキ８と一方の仮定着板７との間には、ジャッキチェア８１を介設し、ジャッキ８と緊張材３の一端は、カプラー８２を介して接続する。
ジャッキ反力は、ジャッキチェア８１および仮定着板７を介して梁本体２に作用させる。

ジャッキ８により緊張材３に所定の緊張力を導入したら、ナット７１を締め付けて、ナット７１を仮定着板７に密着させる。
なお、緊張材３への緊張力の導入方法は限定されない。

圧縮工程は、仮定着板７を介して梁本体２にプレストレスを導入する工程である。
梁本体２へのプレストレスの導入は、ジャッキ８による荷重を徐荷するとともに、カプラー８２を取り外して、緊張材３の緊張力を開放することにより行う。

緊張材３の緊張力を開放すると、梁本体２には仮定着板７を介して圧縮力が導入される。そのため、梁本体２には、全長にわたってプレストレスが導入される。

充填工程は、図１の（ｃ）に示すように、緊張材挿入孔２０内に充填材４を充填する工程である。
充填材４は、シール材５，５同士の間の空間（一般部２２）に充填する。

本実施形態では、梁本体２に予め形成しておいた注入孔（図示せず）から充填材４を圧入する。なお、充填材４の注入方法は限定されない。

定着工程は、緊張材３を梁本体２に定着させる工程である。
充填材４に十分な強度が発現し、緊張材３が梁本体２に定着したら、図１の（ｄ）に示すように、仮定着板７を撤去する。

仮定着板７を撤去したら、拡径部２１内において緊張材３の端部を切断し、拡径部２１に充填材４を充填する。
なお、緊張材３の端部は、必ずしも拡径部２１内において切断する必要はない。例えば、緊張材３を接合筋として使用する場合には、緊張材３の端部を梁本体２の端面から突出させておいてもよい。

以上、本実施形態のプレストレスト部材の製造方法およびＰＣａ梁によれば、シール材５の長さＬ_Ｓよりも大きな奥行きｔを有した拡径部２１が形成されているため、緊張工程においてシール材５が破損することを防止することができる。

すなわち、緊張材３に緊張力を導入した際に、緊張材３とともに伸張するシール材５は、図２の（ｂ）に示すように、せん断変形が拘束されることなく拡径部２１に入り込む。拡径部２１は、シール材５が設けられた一般部２２よりも大きな内径を有しているため、シール材５が他の部材に接触することはなく、したがって、シール材５に破損することが防止されている。

また、シール材５の長さＬ_Ｓは、緊張力を導入することにより伸張する緊張材３の長さに応じて設定されているため、緊張工程における緊張材の伸張によりシール材５が破損することもない。
ゆえに、本実施形態のプレストレスト部材の製造方法およびＰＣａ梁によれば、シール材５の破損に起因する充填材４の漏出を防止することができる。

充填材４の漏出が防止されているため、仮定着板７およびナット７１が、充填材４と固定されて、撤去不能になることもない。

また、ＰＣａ梁１の端面に定着具（仮定着板７等）が残置されないため、ＰＣａ梁１を架設する際に、取り付けや配筋の妨げとなる部材がない。そのため、架設作業を容易に行うことが可能となる。

また、緊張材３の端部は、拡径部２１（緊張材挿入孔２０）内に納められており、さらに拡径部２１内には充填材４が充填されているため、防錆処理等を行う必要がなく、施工性に優れている。

本実施形態の本実施形態のプレストレスト部材の製造方法によれば、大掛かりなプレテンション装置を必要としないため、作業スペースの限られた工事現場等においても、高品質なプレストレスト部材を製造することができる。

また、仮定着板７、ナット７１、ジャッキ８、ジャッキチェア８１、カプラー８２等を、他のＰＣａ梁の製造時に転用することが可能なため経済的である。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態のプレストレストコンクリート梁（以下、単に「ＰＣａ梁」という）１は、図３に示すように、梁本体２と、緊張材３と、充填材４と、シール材５を備えて構成されている。

梁本体２は、鉄筋コンクリート製の部材（コンクリート部材）であって、断面矩形に形成されている。
なお、梁本体２の断面形状や各種寸法は限定されず、適宜設定することが可能である。

梁本体２の断面下側には長手方向に沿って緊張材挿入孔２０が貫通している。
緊張材挿入孔２０は、図４に示すように、梁本体２の軸方向に沿って配管されたシース管６により形成されている。

本実施形態では、緊張材挿入孔２０が梁本体２を貫通している場合について説明するが、緊張材挿通孔２０は必ずしも梁本体２を貫通している必要はなく、有底であってもよい。
また、緊張材挿入孔２０の形成箇所は梁本体２の断面下側に限定されるものではなく、例えば、梁本体２の断面中央であってもよい。

シース管６の外面は、梁本体２（コンクリート）に一体に密着している。シース管６の両端は梁本体２の端面において開口している。

本実施形態では、シース管６として、スパイラルシース管を使用するが、シース管６はこれに限定されるものではない。また、緊張材挿入孔２０を形成する管材はシース管６に限定されるものではない。また、緊張材挿入孔２０は、必ずしも管材を利用して形成する必要はない。

緊張材３は、梁本体２にプレストレスを導入するための部材であって、図３に示すように、梁本体２の断面下側の緊張材挿入孔２０に挿入されている。
なお、この他の緊張材３の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

充填材４は、緊張材挿入孔２０内において、シール材５，５同士の間（緊張材挿入孔２０が有底の場合は、シール材５と緊張材挿入孔２０の底面との間）の空間に充填されている。なお、この他の充填材４の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

シール材５は、シース管６の両端（緊張材挿入孔２０の両端部）において、緊張材挿入孔２０の内壁面と緊張材３との隙間を遮蔽している。この他のシール材５の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

本実施形態のプレストレスト部材の製造方法は、コンクリート部材製造工程と、緊張準備工程と、シール工程と、定着板設置工程と、緊張工程と、圧縮工程と、充填工程と、定着工程とを備えている。

コンクリート部材製造工程は、シース管６が埋設された梁本体２（図１の（ａ）参照）を構築する工程である。
梁本体２は、シース管６が配設された図示しない型枠内にコンクリートを打設することにより構築する。

緊張準備工程は、図３の（ａ）に示すように、梁本体２に形成された緊張材挿入孔２０に緊張材３を挿通する工程である。
なお、緊張準備工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

シール工程は、シース管６（緊張材挿入孔２０）の端部において緊張材挿入孔２０の内面と緊張材３との隙間をシール材５で遮蔽する工程である。
シール材５は、図４の（ａ）に示すように、梁本体２の端面に面した状態で設置する。

なお、シール材５の長さＬ_Ｓは、想定される緊張材３の伸びひずみεに緊張材３の長さＬ_Ｐ（図１の（ｂ）参照）を乗じた値以上とする（式１参照）。なお、伸びひずみεは、緊張材３に作用させる緊張力により発生するひずみである。
Ｌ_Ｓ≧ε・Ｌ_Ｐ （式１）

定着板設置工程は、図３の（ｂ）に示すように、梁本体２の端面に仮定着板（第一仮定着板７ａ，第二仮定着板７ｂ）を設置する工程である。

梁本体２の一方の端面に設置される第一仮定着板７ａには、貫通孔７２が形成されている。
第一仮定着板７ａは、貫通孔７２に緊張材３の一端を挿通した状態で、梁本体２の一方の端面に設置する。

第二仮定着板７ｂは、貫通孔（図示せず）に緊張材３の他端を挿通した状態で、梁本体２の他方の端面に設置する。緊張材３の他端は、ナット７１により第二仮定着板７ｂに固定する。なお、緊張材３の他端は、梁本体２に直接定着させておいてもよい。

第一仮定着板７ａは、シール材５の長さＬ_Ｓ以上の厚さｔを有している。また、第一仮定着板７ａの貫通孔７２の内径は、緊張材挿入孔２０の内径よりも大きい。

梁本体２の他方の端面に設置された仮定着板７ｂの詳細は、第一の実施形態で示した仮定着板７と同様なため、詳細な説明は省略する。

緊張工程および充填工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する（図３の（ｂ）および（ｃ）参照）。

定着工程は、緊張材３を梁本体２に定着させる工程である。
充填材４に十分な強度が発現し、緊張材３が梁本体２に定着したら、図３の（ｄ）に示すように、仮定着板７ａ，７ｂを撤去する。

本実施形態では、緊張材３の端部を梁本体２の端面から突出させておき、接合筋として使用する。なお、緊張材３の端部は切断してもよい。

以上、本実施形態のプレストレスト部材の製造方法およびＰＣａ梁によれば、第一仮定着板７ａに、シール材５の長さＬ_Ｓよりも大きな奥行きｔを有した貫通孔７２が形成されているため、緊張工程においてシール材５が破損することを防止することができる。

すなわち、緊張材３に緊張力を導入した際に、緊張材３とともに伸張するシール材５は、図４に（ｂ）に示すように、せん断変形が拘束されることなく貫通孔７２に入り込む。貫通孔７２は、シール材５が設けられた緊張材挿入孔２０よりも大きな内径を有しているため、シール材５が他の部材に接触することはなく、したがって、シール材５が破損することが防止されている。

そのため、第一の実施形態のプレストレスト部材の製造方法およびＰＣａ梁と同様に、シール材５の破損に起因する充填材４の漏出を防止することができる。
また、充填材４の漏出が防止されているため、仮定着板７およびナット７１（定着具）が、充填材４と固定されて、撤去不能になることもない。

本実施形態のプレストレスト部材の製造方法によれば、大掛かりなプレテンション装置を必要としないため、作業スペースの限られた工事現場等においても、高品質なプレストレスト部材を製造することができる。

また、仮定着板７、ナット７１、ジャッキ８、ジャッキチェア８１、カプラー８２等を、他のＰＣａ梁の製造時に転用することが可能なため経済的である。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、プレストレスト部材の製造方法により梁を製造する場合について説明したが、プレストレスト部材の製造方法により製造可能なコンクリート部材は梁に限定されるものではない。例えば床版や柱等の製造に採用してもよい。

前記各実施形態では、シール材の長さを、緊張材の伸張長さに応じて設定したが、シール材の長さの設定方法は限定されない。例えば、シール材の長さを、緊張材挿入孔と緊張材との隙間の大きさに応じて設定してもよい。

前記各実施形態では、シース管を配管することにより緊張材挿入孔を形成したが、緊張材挿入孔の形成方法は限定されない。例えば、溶融あるいは破砕可能な緊張材挿入孔用の型枠を配設してコンクリート部材を形成した後、脱型時に緊張材挿入孔用の型枠を溶融あるいは破砕させて撤去することで緊張材挿入孔を形成してもよい。

１ ＰＣａ梁（プレストレスト部材）
２ 梁本体（コンクリート部材）
２０ 緊張材挿入孔
２１ 拡径部
２２ 一般部
３ 緊張材
４ 充填材
５ シール材
６ シース管
７ 仮定着板
７ａ，７ｂ 仮定着板
７１ ナット
７２ 貫通孔
８ ジャッキ
８１ ジャッキチェア
８２ カプラー

Claims (2)

1. シース管が配設された型枠内にコンクリートを打設してコンクリート部材を構築する工程と、
   前記シース管に緊張材を挿通する工程と、
   前記シース管の両端において当該シース管の内面と前記緊張材との隙間をシール材で遮蔽する工程と、
   前記緊張材の一端を仮定着板に挿通するとともに前記コンクリート部材の端面に前記仮定着板を設置する工程と、
   前記緊張材の一端側に設置されたジャッキにより当該緊張材に緊張力を導入する工程と、
   前記緊張材に螺着したナットを前記仮定着板に密着させるとともに、前記ジャッキによる荷重を徐荷することで前記仮定着板を介して前記コンクリート部材にプレストレスを導入する工程と、
   前記シース管内に充填材を充填する工程と、を備えるプレストレスト部材の製造方法であって、
   前記コンクリート部材の端面に配設される型枠には、前記シール材の長さ以上の長さを有した円柱状の突出部分が形成されていて、当該突出部分により前記シース管と連続する拡径部を形成し、
   前記ジャッキと前記仮定着板との間にはジャッキチェアが介設されており、
   前記緊張材の端部を前記拡径部の内部において切断した後、当該拡径部に充填材を充填することを特徴とする、プレストレスト部材の製造方法。
2. 前記シール材の長さが、想定される前記緊張材の伸びひずみに前記緊張材の長さを乗じた値以上であることを特徴とする、請求項１に記載のプレストレスト部材の製造方法。

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