JPH0224439A - 繊維強化合成樹脂製緊張材の定着部構造並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ２発明の目的 〔卒業上の利用分野〕 この発明は、プレストレストコンクリート（以下ｒｐｃ
、という）構造に使用される緊張材に関し、更に詳しく
は、繊維強化合成樹脂（以下「ＦＲＰ、という）製緊張
材の定着部構造並びにその製造方法に関する。

ここで、ＦＲＰ製緊張材とは、直径数ミクロンの単繊維
を複数本引き揃えて束状にした繊維ロービングに合成樹
脂を含浸付着させ、これを成形ダイスにより引き抜き、
加熱硬化させてロンド状にした、いわゆるＦＲＰロンド
である。

〔発明の背景〕

近年、ＰＣ構造物へのプレストレス導入用の緊張材とし
て、ＦＲＰ製緊張材の適用が試みられている。

このＦＲＰ！！！緊張材は、例えば高磁界、海洋環境、
腐食環境などでの使用を可能とする利点を有することか
ら、これら特殊な条件下においてその使用が期待されて
いるが、コンクリート構造物にプレストレスを導入する
ＦＲＰ製緊張材に緊張力を保持するための該ＦＲＰ製緊
張材の定着方法に問題があり、未だに成功を収めていな
いのが実情である。

これを考察するに、鋼棒の場合における定着機構である
、（ａ）緊張材にねし溝加工を施し、咳ねし溝にナツト
を螺合する機構、（ｂ）緊張材に凹凸加工を施し、該凹
凸に金属製キャップを圧着する機構、等をＦＲＰ製緊張
材の定着に適用した場合、■該緊張材にねし溝もしくは
凹凸加工を施す際、該緊張材外周の一方向繊維が切断さ
れて該緊張材の引張強度が大幅に低下すること、■仮に
繊維を切断することなく加工ができたとしても、該ねじ
溝もしくは凹凸に作用する剪断力により当該ねじ部もし
くは凹凸部の損傷を生じること、などの理由から従来の
鋼棒用の定着機構をそのまま適用することが出来ないこ
とによる。

〔従来の技術及びその問題点〕

このような観点から、実公昭５３−４４８２１号には上
述したＦＲＰ製緊張材の定着方法が提案されている。

第６図は該従来技術を示すものであって、図において、
ａはコンクリート構造物であり、該コンクリート構造物
ａにはその長手方向に貫通孔すが設けられている。Ｃは
ガラス繊維強化プラスチック製ロンド（ＧＦＲＰＦＲＰ
製緊張材る。ｄはプラスチック製の筒状定着体であり、
該筒状定着体ｄは一端に至るほど縮径された円錐孔ｅを
有し、筒壁には樹脂注入孔ｒ並びに排気孔ｇが設けられ
ている。ｈは筒状定着体ｄの一端に当接される蓋体、ｉ
は筒状定着体ｄの他端とコンクリート構造物ａとの間に
介装される当板であり、いずれもロッド挿通孔を有し、
その孔径はロッドＣの外径にほぼ等しくされている。ｊ
は筒状定着体ｄ内に充填硬化された熱硬化性合成樹脂で
あり、十分な張力で緊張された状態のロッドＣを定着し
ている。

この構成により、ロッドＣに導入されたプレストレス力
は、硬化した熱硬化性合成樹脂ｊのロッドＣに対する接
着力及び該樹脂ｊと筒状定着体ｄの円錐孔ｅとの模作用
により保持されるものである。

しかしながら、ロッドＣと該ロッドＣの外周面に充填硬
化せしめられた熱硬化性合成樹脂ｊとの間には、両者の
樹脂どおしくすなわちロッドＣを構成する樹脂と充填硬
化せしめられた熱硬化性合成樹脂ｊと）の融着による一
体化は起こらず、単なる接着となる。このため、両者間
の強固な接合力は、得られ難（、換言すればロッドＣに
大きな緊張力を保持することができず、自ずからその使
用範囲が限定されるという欠点がある。更には、前記模
作用から前記筒状定着体ｄにその軸線と直交する方向に
膨出しようとする力が働くために、該筒状定着体ｄに割
れが発生するなどの欠点もある。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、その目的
とするところは、模作用によらず予圧力のもつ特性に着
目し、ＦＲＰ製緊張材の端部において該ＦＲＰ製緊張材
と定着体との一体化を達成することのできる定着部構造
並びにその製造方法を提供しようとするものである。

口１発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明の繊維強化合成樹脂
製緊張材の定着部構造は、一端に開口部を有する中空円
筒部と該中空円筒部の他端に少なくとも一つの挿通孔を
備えた底付き筒状定着体には、前記挿通孔に対応する貫
通孔を備えたキヤ・ンプが該中空円筒部を密封するよう
前記開口部側に固定されており、該中空円筒部内には繊
維強化合成樹脂製緊張材が該挿通孔及び該中空円筒部を
貫通し端部を該キャップより突出させて配されており、
該中空円筒部内には合成樹脂グラウト材が充填されると
ともに加圧された状態で硬化せしめられて該強化繊維合
成樹脂製緊張材を抱持固定していることを特徴とする。

また、この定着部構造の製造方法として、（ａＪ長尺体
の繊維強化合成樹脂製緊張材を、一端に開口部を有する
中空円筒部と該中空円筒部の他端の底部に少なくとも一
つの挿通孔を備えた底付き筒状定着体の前記挿通孔及び
中空円筒部に貫通させ、該繊維強化合成樹脂製緊張材の
端部を該底付き筒状定着体の開口部より突出させて配置
する工程、（ｂ）前記挿通孔に対応する貫通孔を備えた
キャップを該貫通孔に前記繊維強化合成樹脂製緊張材を
挿通させ、かつ該緊張材の端部を該キャップから突出さ
せて配置するとともに、該キャップを前記底付き筒状定
着体の中空円筒部を密封するよう該定着体の開口部側に
固定する工程、（ｃ）前記底付き筒状定着体もしくはキ
ャップに設けられた注入口から合成樹脂グラウト材を充
填し、該中空円筒部内の空気を該底付き筒状定着体もし
くはキャップに設けられた空気排出口から排出した後、
該空気排出口を閉塞する工程、（ｄ）前記中空円筒部内
に充填された前記合成樹脂グラウト材に圧力を加えつつ
該合成樹脂グラウト材を硬化させる工程、からなること
を特徴とする。

上述した構成において、ＦＲＰ用の合成樹脂としては、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂などの熱硬化性合成樹脂が使用され、またＦ
ＲＰ用の補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セ
ラミック繊維、芳香族ポリアミド繊維（商品名「ケブラ
ー」）などの長繊維が使用される。

合成樹脂グラウト材としては、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタ
ン樹脂などの熱硬化性樹脂もしくはポリアミド樹脂など
の熱可塑性樹脂が使用される。

〔作用〕

この定着部構造のＰＣコンクリート構造物への適用にお
いて、コンクリート構造物中に埋設設置される緊張材の
一端もしくは両端に底付き筒状定着体が配され、緊張材
に導入された緊張力は該定着体を介してコンクリート構
造物へと伝達される。

そして、この定着部構造はポストテンショニング方式、
プレテンシッニング方式の両用に適用されるものである
。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図はＦＲＰ製緊張材の端部定着部の構造
の一実施例を示し、この実施例においては緊張材が単一
であるいわゆるジングルストランドシステムへの適用を
示す。

第１図を参照して、本実施例の定着部は、ＦＲＰ製緊張
材ｌの端部に嵌装された底付き筒状定着体２と、該底付
き筒状定着体２の開口部を塞ぐキャップ３と、シール手
段４．５と、該底付き筒状定着体２内に加圧充填された
グラウト材６とを含み、更には封止栓７，８を含むもの
である。

以下、各部の構成を詳述する。

底付き筒状定着体（以下単に「定着体」という）２は鋼
製の円筒体よりなり、一端に開口部２１を有する中空円
筒部２２を備え、外面に雄ねじ部２３を備える。該定着
体２の中空円筒部２２の一端の底部２４はその外端面と
該中空円筒部２２内に連なる挿通孔２５が開設されてお
り、該定着体２の中空円筒部２２の他端は該中空円筒部
２２と段部２６をもって拡径し、内面に雌ねじ部２７を
備えている。更に、該定着体２には、該中空円筒部２２
に開口する注入口２８及び空気排出口２９を備えている
。

キャップ３はその軸心方向に貫通孔３１を備えた鋼製の
円筒状体よりなり、その外周面に雄ねじ部を備えている
。該キャップ３はその雄ねじ部３２を該定着体２の中空
円筒部２２の内面雌ねじ部２７に螺合させて該中空円筒
部２２を密封している。

前記ＦＲＰ製緊張材１は該定着体２の一端部の挿通孔２
５を挿通し、中空円筒部２２及びキャップ３の貫通孔３
１を貫通して他端の開口部２１より突出して配されてい
る。

キャップ３の貫通孔３１にはシールリング４が嵌着され
、該シールリング４は該貫通孔３１に挿通したＦＲＰ！
１１緊張材１の外周面との間の密封を保持する。また、
中空円筒部２２の底部２４側には環状シール５が装着さ
れ、該環状シール５は定着体２の挿通孔２５と該挿通孔
２５に挿通したＦＲＰ製緊張材１の外周面との間の密封
を保持する。

グラウト材６は合成樹脂よりなり、定着体２に設けられ
た注入口２８から該中空円筒部２２内に充填され、加圧
された状態で硬化される。

封止栓７は中空円筒部２２内に合成樹脂グラウト材６を
充填する際、空気排出口２９より中空円筒部２２内の空
気を排出した後、該空気排出口２を閉塞するものであり
、封止栓８は注入口２８より注入される合成樹脂グラウ
ト材６が該中空円筒部２２内で加圧された状態で硬化せ
しめられたのち該注入口２８を閉塞するものである。

このように構成されたＦＲＰ製緊張材ｌの定着部構造は
次のようにして製造される。

以下、手順番こ従って説明する。

（１）外周に雄ねじ部２３を備えるとともに、一端に開
口部２１と段部２６をもって拡径する内面雌ねし部２７
を有する中空円筒部２２と、該中空円筒部２２の他端の
底部２４にその端面と該中空円筒部２２に連なる挿通孔
２５と、該中空円筒部２２に開口する注入口２日及び空
気排出口２９を備えた鋼製の筒状定着体２を用意する。

（２）該底付筒状定着体２の中空円筒部２２の底部２４
側に環状シール５を装着したのち、ＦＲＰ製緊張材Ｉを
該筒状定着体２の挿通孔２５から挿入し、かつ中空円筒
部２２を貫通させるとともに該ＦＲＰ製緊張材１の端部
を定着体２の開口部２１より突出させて配置する。

（３）内部に貫通孔３１を備え、外面に雄ねじ部３２を
備えた１ｌｉｉＩ製キヤ・ンプ３を該貫通孔３１の内面
にシールリング４を嵌装し、定着体２の中空円筒部２２
の雌ねじ部２７に螺合固定するとともに貫通孔３１を該
筒状定着体２の開口部２１より突出した該緊張材１に嵌
合せしめる。

（４）定着体２の注入口２８から合成樹脂グラウト材６
を充填し、該中空円筒部２２内の空気を空気排出口２９
から排出したのち、該注入口２８から中空円筒部２２内
へ合成樹脂グラウト材６を更に充填する。

該中空円筒部２２内に充填された合成樹脂グラウト材６
に数１０ｋｇ／ｃｄ〜数１００ｋｇ／ｃｄの圧力を加え
つつ該合成樹脂グラウト材６を硬化させる。

（５）該合成樹脂グラウト材６が硬化したのち、底付筒
状定着体２の注入口２８に封止栓８を嵌合して閉塞する
。

このようにしてＦＲＰ製緊張材１の定着部構造が製造さ
れる。

上述した構成からなる定着部構造と繊維強化合成樹脂緊
張材との間の接合強度について次の要領で試験した。

く試験方法〉 １、試料 ＦＲＰ製緊張材として直径８順のガラス繊維強化不飽和
ポリエステル樹脂を、合成樹脂グラウト材として、二液
性常温硬化型エポキシ樹脂（スリーボンド社製）を使用
し、該緊張材を内部に直径１０ｍｍ、長さ１６Ｏｆｆ１
１の中空円筒部を有する金属製広付き筒状定着体に挿入
した。そして中空円筒部内に合成樹脂グラウト材を注入
・加圧し、加圧した状態で硬化させ、これを試料とした
。

２、試験方法 定着体を固定し、緊張材に引張力を与えて定着体と緊張
材との間の接着強度を測定した。

下表はその結果を示す。

なお、上表の備考欄における「緊張材抜け」とはグラウ
ト材と緊張材との接合面において剥離を起こし定着体よ
り緊張材が抜けたもの、「緊張材破断」とは緊張材とグ
ラウト材との接合部以外の緊張材部分で破断したものを
いう。

試験結果から、５０ｋｇ　ｒ　／　ｃａ以上の内圧をか
けて加圧・硬化させて得た定着部構造は、従来の第６図
に示す定着部構造が同一の試験で、引抜き応力が８５０
０ｋｇ　ｆ　／　ｃｉｉを示したのと比較して、ＦＲＰ
製緊張材と合成樹脂グラウト材との接合強度が格段に高
いことがわかる。

次に、第２図を参照して、上述したＦＲＰ製緊張材１の
定着部構造を用いてコンクリート構造物にプレストレス
を導入する方法（ボストテンション方法）を説明する。

第２図において、型枠内に配設されたシースＳ内に、両
端部の外周面において定着体２を一体に有するＦＲＰ製
緊張材１を配置する。該定着体２の外周面の雄ねじ部２
３にそれぞれナツトＮを螺合する。次いで、型枠内にコ
ンクリートＫを流し込み、該コンクリートＫを硬化させ
る。

コンクリートにの硬化後、定着体２の雄ねじ部２３端部
にテンションロッドＴを螺合固定し、該ロッドＴを引っ
張る。

該テンションロッドＴを引っ張ることにより、該定着体
２と一体化されたＦＲＰ製緊張材１には緊張力が与えら
れる。そして、座金Ｒを介して該定着体２の外周面雄ね
じ部２３に螺合したナツトＮを締め付けることにより、
該ＦＲＰ製緊張材１に与えられた緊張力は該定着体２と
ＦＲＰ製緊張材ｌとを圧着する合成樹脂グラウト材６に
より保持され、定着体２、ナラ）Ｎ及び座金Ｒを介して
コンクリート構造物Ｋにプレストレスが導入されること
になる。

第３図〜第５図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例においては緊張材が複数のいわゆるマルチス
トランドシステムへの適用を示す。なお、これらの図に
おいては先の実施例と実質的に同等の部材については同
一の符号が付され、説明は省略する。

第３図は複数本のＦＲＰ製緊張材１をパラレルに配置し
た場合の定着部構造を示す。

この底付き筒状定着体２Ａは一端の底部２４にそれぞれ
のＦＲＰ！！Ｊ緊張材１の数に対応する挿通孔２５を備
えているとともに、段部２６を持って拡径する係合凹部
２２ａと該係合凹部２２ａに連なる雌ねじ部２７をもっ
て他端に開口する中空円筒部２２を備える。キャップ３
Ａは同様に、該ＦＲＰ製緊張材１の数に対応する貫通孔
３１を備え、該キャップ３Ａは前記定着体２Ａの係合凹
部２２ａに嵌合している。各緊張材は、定着体２Ａの各
挿通孔２５、中空円筒部２２及び該キャップ３Ａの各貫
通孔３１に挿通されて配されている。

本実施例においては雄ねじ環９が付加される。

該雄ねじ環９は定着体２Ａの雌ねじ部２７に螺合する雄
ねじ部９１を備える。該雄ねじ環９は定着体２Ａの雌ね
じ部２７へのねじ込みによりキャップ３Ａを押圧し、中
空円筒部２２を密封する。

その他の構成及び製造方法は前記実施例に準じるので、
説明は省略する。

第４図は各緊張材１の定着付近から端部までをスプレー
状にした場合の定着部構造を示し、第５図は該定着部構
造の正面部を示す。

この実施例の底付き筒状定着体２Ｂは挿通孔２５を、及
びキャップ３Ｂは貫通孔３１を、それぞれ該緊張材ｌの
傾斜配置に従ってスプレー状に形成されている。またシ
ースＳの両端部には、緊張材１をガイドするガイドクツ
ションＣが装着されたガイドコネクションＧが配されて
いる。キャップ３Ｂは定着体２Ｂの段部２６にポルｌ−
Ｂにより固定され、中空円筒部２２を密封している。

その他の構成及び製造方法は先の実施例に準しるので、
説明は省略する。

その他のマルチストランドシステムとして、第１図及び
第２図で示した定着部構造を複数並列に使用することに
より、マルチストランドシステムのモノグループ型にす
ることもできる。

なお、底付き筒状定着体及びキャップは上述した実施例
においては鋼製のものを使用したが、これに限定される
ものではなく、合成樹脂製及びセラミック類のものも使
用でき、この場合高磁界、海洋環境、腐食環境などでの
使用をより有利にすることができる。

叙上の各実施例においては、注入口２８及び空気排出口
２９を定着体２に開設したが、これらの両方あるいは一
方をキャップ３．３Ａ、３Ｂに設けることを妨げるもの
ではない。

ハ０発明の効果 本発明の繊維強化合成樹脂製緊張材の定着部構造及びそ
の製造方法は上記構成よりなるので、以下の特有の効果
を有する。

■底付き筒状定着体の中空円筒部内に配されたＦＲＰ！
ｌ緊張材は該中空円筒部内に加圧された状態で充填硬化
せしめられた合成樹脂グラウト材によって予圧力が付与
されて抱持固定されているので、該ＦＲＰ！！！　緊張
材と合成樹脂グラウト材との間には強固な圧着効果が得
られる。

■合成樹脂グラウト材に加えられた圧力（液圧）により
底付き筒状定着体の中空円筒部が膨張し該合成樹脂グラ
ウト材の硬化後、該底付き筒状定着体の弾性復元力が該
合成樹脂グラウト材を介してＳＳ　Ｆ　ＲＰ製緊張材の
表面に均一に表面圧力が加わり、該中空円筒部の全面の
広い面積にわたって圧着効果が得られる。

■上記■及び■の効果により、ＦＲＰ製緊張材には大き
な緊張力、ひいてはコンクリート構造物に大きなプレス
トレス力が与えられる。

■底付き筒状定着体と合成樹脂グラウト材との接合に模
作用を利用していないため、該底付き筒状定着体に割れ
を生ずることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明のＦＲＰ製緊張材の定着部構造
の実施例を示し、第１図はその一実施例の定着部構造を
示す縦断面図、第２図は第１図に示す定着部構造をもっ
たＦＲＰ製緊張材を使用したコンクリート構造物への定
着方法を示す縦断面図、第３図は本発明の定着部構造の
他の実施例を示す縦断面図、第４図は本発明の定着部構
造の更に他の実施例を示す縦断面図、第５図は第４図に
示した定着部構造の正面図である。第６図は従来技術の
定着部構造を示す縦断面図である。 ■・・・繊維強化合成樹脂製緊張材、２・・・底付き筒
状定着体、２１・・・開口部、２２・・・中空円筒部、
２５・・・挿通孔、２８・・・注入口、２９・・・空気
排出口、３・・・キャップ、３１・・・貫通孔、６・・
・合成樹脂グラウト材 特許出願人　財団法人　鉄道総合技術研究所オイレス工
業株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　池　　１）　仁　　士
第５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一端に開口部を有する中空円筒部と該中空円筒部の
   他端に少なくとも一つの挿通孔を備えた底付き筒状定着
   体には、前記挿通孔に対応する貫通孔を備えたキャップ
   が該中空円筒部を密封するよう前記開口部側に固定され
   ており、該中空円筒部内には繊維強化合成樹脂製緊張材
   が該挿通孔及び該中空円筒部を貫通し端部を該キャップ
   より突出させて配されており、該中空円筒部内には合成
   樹脂グラウト材が充填されるとともに加圧された状態で
   硬化せしめられて該繊維強化合成樹脂製緊張材を抱持固
   定していることを特徴とする繊維強化合成樹脂製緊張材
   の定着部構造。 ２）（ａ）長尺体の繊維強化合成樹脂製緊張材を、一端
   に開口部を有する中空円筒部と該中空円筒部の他端の底
   部に少なくとも一つの挿通孔を備えた底付き筒状定着体
   の前記挿通孔及び中空円筒部に貫通させ、該繊維強化合
   成樹脂製緊張材の端部を該底付き筒状定着体の開口部よ
   り突出させて配置する工程と、 （ｂ）前記挿通孔に対応する貫通孔を備えたキャップを
   該貫通孔に前記繊維強化合成樹脂製緊張材を挿通させ、
   かつ該緊張材の端部を該キャップから突出させて配置す
   るとともに、該キャップを前記底付き筒状定着体の中空
   円筒部を密封するよう該定着体の開口部側に固定する工
   程と、 （ｃ）前記底付き筒状定着体もしくはキャップに設けら
   れた注入口から合成樹脂グラウト材を充填し、該中空円
   筒部内の空気を該底付き筒状定着体もしくはキャップに
   設けられた空気排出口から排出した後、該空気排出口を
   閉塞する工程と、 （ｄ）前記中空円筒部内に充填された前記合成樹脂グラ
   ウト材に圧力を加えつつ該合成樹脂グラウト材を硬化さ
   せる工程と、 からなる繊維強化合成樹脂製緊張材の定着部構造の製造
   方法。