JPH0266218A - Ｐｃパイルの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、新規なＰＣパイルの製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来、ＰＣパイル（プレストレストコンクリート抗）は
、パイルのひび割れ発生防止と剛性及び曲げ強さを向上
させる目的から高張力筋材を軸筋に使用し、この高張力
筋材を円周上に所要間隔に配置し、その外周に螺旋鉄筋
をスポット溶接して鉄筋籠を製作し、次いで高張力筋材
に引張強さの７０％相当の引張張力を導入し、かつ形枠
内に配置し、コンクリート原料を形枠内に投入して遠心
成型し、蒸気養生後プレストレストを導入している。

そしてその高張力筋材として、一般に、ＪＩＳ　Ｇ３１
０９の異形ＰＣ鋼線、特に０種１号の降伏点１３０ｋｇ
　／　ｍｍ　”以上、引張強さ１４０　ｋｇ／ｍｍ”以
上、破断伸び５％以上の線材が使用されていた。

しかし、このようにＪＩＳで鋼張力線材の破断伸びが５
％以上に規定されているものの、−ａにそのスポット溶
接に際して螺旋鉄筋を４００℃〜５００℃に予熱し電極
に通電してスポット溶接されていた等の理由で、実際に
使用されＰＣパイルに埋設された高張力線材の破断伸び
５％を少し越える程度のものであったに過ぎず、また現
実にこの状態で８％を越える高張力線材は存在していな
かった。

それ故、ＰＣパイル中に埋設された線材の破断伸びは高
いものでも６％程度であった。

また、従来の製造方法によって得られたＰＣパイルは、
応力損失が多かった。

（解決しようとする問題点） 従来のＰＣパイルは上述のように、ＰＣパイル中に埋設
された線材の破断伸びにも限度があり、また応力の損失
が高いものであった。そのためであろうか、従来のパイ
ルは運搬時や施工時に落下や衝突等により衝撃を受けた
場合に高張力筋材が脆性破断し、パイルが切損する事故
を起こし易いという欠点があった。

本発明は、従来の耐衝撃特性の欠点を改善した新規なＰ
Ｃパイルを提供するための製造方法を提供しようとする
ものである。

（問題を解決するための手段） 本発明は、炭素量を０．４％以下含有する線材を熱間圧
延後、後７００℃以下の温度から調整冷却によってマル
テンサイト化し、脱スケール工程を経ることなく、ロー
ラーダイズで伸線した後、焼戻した高張力筋材を円周上
に所要間隔に配置し、その外周に螺旋筋を巻回し、可動
電極スポット溶接用電極に２．５００〜３．２５０　Ａ
の電流を２〜４サイクル通電させるとともに、高張力筋
材に螺旋鉄筋を一定圧で加圧してスポット溶接し、その
直後焼戻し用電極に２．７５０〜３，５００　Ａの電流
を２〜４サイクル通電させて前記スポット溶接により高
張力筋材に生じた硬化層の焼戻しを行い、次いで以上の
ようにして製作された鉄筋能の高張力筋材を緊張状態に
してコンクリート中に埋設定着した後蒸気養生すること
を特徴とするＰＣパイルの製造方法である。

本発明のＰＣパイルの製造方法において使用される高張
力筋材は、炭素量０．４％以下を含有する線材を熱間圧
延後７００℃以下の温度から調整冷却によってマルテン
サイト化し、脱スケール工程を経ることなく、ローラー
ダイズで伸線した後、焼戻した高張力筋材である。

熱間圧延においては、少なくとも仕上圧延機群により偏
径差０．１　ｍｍ以内及び寸法精度±０．１　ｍｍ以内
の範囲内に精密圧延することが重要である。

通常この種の鋼線は、伸線加工後に焼入れ処理が施され
るが、本発明において使用される筋材は、熱間圧延時の
線材の保有熱を利用し、臨界冷却速度以上の冷却速度で
衝風冷却されたものであることが好ましい。熱間圧延後
の線材を水冷などの強制冷却によって７００℃以下（７
００℃〜５００℃の範囲がこのましい）に急冷した後、
調整冷却を行えば、通常のステルモア方式の装置での衝
風冷却でも集束までに十分にマルテンサイト化し、薄く
てそのまま伸線可能なスケールしか生成させ得ない。

かかる低温からの調整冷却によって、高強度のマルテン
サイト化した鋼線を得るのに好ましい組成は、次のもの
である。Ｃを０．ＩＯ〜０．４０％、Ｓｉを０．０５〜
１．５０％、Ｍｎを０．７０〜２．５０％、Ｃ，ｒを０
．１０〜１．５０％含有することが好ましく、更に微量
成分としてＴｉ：０．００５０　＝　０．０３０％、Ｂ
：０．０００２〜０．００５％の１種または２種を含有
することがより好ましい。

残部はＰａおよび不純物である。

上記の組成を持つ鋼線は、衝風冷却による比較的遅い冷
却速度でも十分にマルテンサイト化し、しかも生成する
スケールは前述の如き好ましいものとなる。

調整冷却によってマルテンサイト化した鋼線は、脱スケ
ール工程を経ずに、直接、伸線工程に送られる。このよ
うに脱スケール工程を経ないことも本発明方法の特徴の
一つである。また、この鋼線の伸線をローラダイズによ
って行うことも特徴の一つとしている。ローラダイズは
一般の圧延と同様の原理で、Ｖ−Ｈのロール群の組合せ
によって線材に圧力を加えて伸線するものである。

ローラダイズによって所定の径まで伸線された鋼線は、
そのまま焼戻し工程に送られるが、又は異形加工を施さ
れた後に焼戻しされる。

なお、従来の高張力筋材は、焼入れ一焼戻しの熱処理を
必須とするが、本発明方法では、既に圧延工程に直結し
た調整冷却によって鋼線がマルテンサイト化されている
ので、伸線或いは異形加工後の熱処理は、焼入れの必要
がなく、焼戻しだけでよい。

マルテンサイト化しただけでは、引張強さはＪＩＳＯＰ
Ｃ鋼棒の所定の値は満足するが、降伏点が低い。焼戻し
は、この降伏点を向上させるために実施する。加熱は高
周波誘導加熱によるのが望ましい。

一般にＰＣ鋼棒には、直線性と耐しラクゼーション性が
重要であり、本発明に使用する線材にこれらの特性を安
定してもたらせるために、焼戻し後にその冷却過程で温
間矯正を行うことが更に好ましい。

上記の高張力筋材をＰＣパイルに応用するためには、ま
ず鉄筋前を編成する必要がある。以下その鉄筋前の編成
方法について一例を挙げて説明する。

本発明において使用される螺旋鉄筋はＪＩＳ　Ｇ３５０
５の軟鋼線材で特にＳＷＲＭ　８が好ましい。そして鉄
筋前を編成するときは、第１図に示すように、高張力筋
材１を円周上に所要間隔に配置し、その外周に螺旋鉄筋
２を巻回し、それらの各交点をスポット溶接し、直ちに
焼戻しする。その溶接焼戻し装置の一例を示せば第２図
の通りである。この例では、高張力筋材は陰極となる固
定電極リング３上に固定された筋材ガイド４間にセット
され、その外周に螺旋鉄筋２を巻回し得るようにしであ
る。スポット溶接用の可動電極５と焼戻し用の可動電極
６はその螺旋鉄筋２の外側に圧接するようにされている
。またこの可動電極５．６は回転して遠心力と自重が作
用しても常に一定に圧接するよう溶接ベツドの自重を小
さくし、押し付けるバネの力を強くして構成されている
。

本発明の製造方法においては、炭素量を０．４％以下含
有する線材を熱間圧延後７００℃以下の温度から調整冷
却によってマルテンサイト化し、脱スケール工程を経る
ことなく、ローラーダイズで伸線した後、焼戻しだ高張
力筋材を円周上に所要間隔に配置し、その外周に螺旋筋
を巻回し、可動電極のスポット溶接用電極に２．５００
〜３．２５０　Ａの電流を２〜４サイクル通電させると
ともに、高張力筋材に螺旋鉄筋を一定圧で加圧してスポ
ット溶接し、その直後可動電極の焼戻し用電極に２，７
５０〜３．５００　Ａの電流を２〜４サイクル通電させ
て前記スポット溶接により高張力筋材に生じた硬化層の
焼戻しを行い、次いで以上のようにして製作された鉄筋
前の高張力筋材を緊張状態にしてコンクリート中に埋設
定着した後蒸気養生するのであり、スポット溶接用電極
と焼戻し用電極に可動電極を使用するのは、溶接直接後
に焼戻しを行うことが可能であるからである。そして最
初に可動電極５のスポット溶接用電極に２．５００〜３
．２５０　Ａの電流を２〜４サイクル通電し、高張力筋
材１に螺旋鉄筋２を一定圧で加圧してスポット溶接し、
次いで可動電極５を回転移動し、前記スポット溶接部に
可動電極６の焼戻し用電極を位置させ、前記スポット溶
接の直後、例えば約０．５秒後に可動電極６の焼戻し用
電極に２．７５０〜３．５００　Ａの電流を２〜４サイ
クル通電させて前記スポット溶接により高張力筋材に生
した硬化層の焼戻しを行う。

以下にこれらの数値を限定した根拠を示す。まず後記す
る実施例の方法により製造された高張力筋材Ｂについて
、溶接電流と電極の加圧力と通電量の関係によって生ず
る伸びの変化を試験した結果を第１表に示す。なお、ス
ポット溶接と焼戻しは同じ２サイクルで実験し、焼戻し
は溶接電流よりも２５０Ａ高くして実施した。

（以下余白） （注　引張強度が５９００　ｋｇ／本のときは、１４１
．８ｋｇ／ｍｍ”に対応する。） なお、第２表中の絞りは７．２８ｍｍ径の高張力筋材が
切断した箇所の径であり、破断位置の「平行部」とは、
スポット溶接間に切断部があったことを示し、「スポッ
ト部」とはスポット溶接位置で破断したことを示す。こ
の第２表から破断部が何処で通電サイクル数を２〜４サ
イクルの範囲内で変化させても、この表の結果と大差無
かった。従って、この表の結果より溶接は２．５００〜
３．２５０　Ａの電流を２〜４サイクル通電させ、焼戻
しは２，７５０〜３．５００　Ａの電流を２〜４サイク
ル通電させることが高緊張鋼材の高破断伸び（８，１％
以上、通常８．５％以上の破断伸び）を確保する上で必
要であることが判った。なお、本発明では破断伸びの測
定はＪＴＳ　Ｚ　２２４１に規定された方法であった。

ところで、電極の加圧力を適宜調節することは困難であ
るから加圧力を一定値、例えば４０ｋｇに設定すること
が好ましい。

次に電極の加圧力を４０ｋｇとし、電流２，７００　Ａ
で２サイクル通電して溶接し、約０．５秒後、３．００
ＯＡの通電で焼戻して編成した１０個の鉄筋籠の高張力
線材の試験結果は第２表の通りである。同様な実験を条
件を変えて実施したが、第２表の結果と大差がなかった
。

以下家自 あれ、鉄筋籠の高張力筋材の破断伸びは８．１％以上に
なっていることが判る。

このような試験を繰り返して高張力筋材の溶接条件を前
記のように決定した。

そして本発明方法は、このような条件で編成した鉄筋籠
を型枠内に入れ、かつ、その高張力筋材を緊張し、コン
クリートを型枠内に投入し、遠心力成型し、所定の強度
にコンクリートが硬化すると脱型してプレストレスを導
入し、蒸気養生してＰＣパイルを得るものである。この
養生の際に第１・クレープ養生するとコンクリートの養
生時間が短くなり、安定した強度が短時間に得られるの
で好ましい。

また、本発明において、得られたＰＣパイルのコンクリ
ートは高強度であることが望ましく、圧縮強さでいえば
８００　ｋｇ　／　ｔｒｍ　”以上とす′ることが好ま
しい。そのためにも養生方法とし高温高圧蒸気養生（オ
ートクレーブ養生）を採用することが有効である。

ところで以上のようにして製造したＰＣパイルは、特殊
な鋼材を使用し、高張力筋材の破断伸びが大きいととも
に、後述するように、応力損失も少なく、これらが相ま
ってパイルの衝撃性能が顕著に優れたものとなる。

言葉を変えて表現すれば、炭素量０．４％を越える線材
を用いては本発明によって製造されるＰＣパイルの性能
を得ることは不可能であり、更に、炭素量０．４％以下
の線材を用いても、その処理方法を誤れば製品パイル中
に埋設された高張力筋材の破断伸びが、８．１％以上と
ならなかったり、パイルの応力損失量比率が０．７５％
以下とならなかったりして、やはり本発明によって製造
されたＰＣパイルが発揮する性能を発揮できなくなる。

即ち、従来のＰＣパイルでは、プレストレス導入時のス
トレス量に比し、オートクレーブ養生後のパイルの応力
損失は２７％程度であったが、本発明で得たＰＣパイル
の応力損失は２０％以下であり、本発明で得たＰＣパイ
ルの応力損失量比率は２０÷２７＝０．７５以下という
優れた値を示す。

従って、本発明において従来パイルと同量の筋材を使用
した場合には有効プレストレス量がはるかに大きく、前
記破断伸びとこの有効プレストレスが相乗的に作用し、
ＰＣパイルとして格段の耐衝撃性を示す。また、従来品
と同程度の有効プレストレス量でよしとする場合には、
高緊張筋材の使用量を減らすことができる。

なお、プレストレス量の測定は、筋材に発生している力
をワイヤーストレインゲージで測定し、コンクリート断
面に換算して算出される。筋材の緊張力（型枠に定着す
るときの初期緊張力）は、ワイヤーストレインゲージで
発生している引張歪から算出し、養生後の有効プレスト
レスの測定は、この筋材を切断し、ワイヤーストレイン
ゲージにより残留歪量を測定する。

応力損失率は、下記の式により算出される。

以下に本発明の実施例を記載する。

実施例 鋼種Ａ（組成：　ＣＯ，１０，Ｓｉ　０．４９．　Ｍｎ
　１．５ＬＰ　Ｏ，０２１，Ｓ　０．０１Ｂ、　　Ｔｉ
　　Ｏ，０１０゜Ｂ　Ｏ，０００％）および 鋼種Ｂ（組成：　ＣＯ，３０，Ｓｔ　Ｏ，５５，Ｍｎ　
１．４飢Ｐ　Ｏ，０２０，Ｓ　Ｏ，０１８，Ｔｉ　　Ｏ
，０３５゜Ｂ　Ｏ，０００％）および の２種の鋼材を熱間圧延によって直径７．５　ｍの線材
とし、強制水冷によって、６５０℃に急冷した。

これをレーイングコーンによってリング状となし、コン
ベア上に展開して、０．４℃／ｓｅｅの冷却能力をもつ
衝風によって調整冷却した。コンベアの長さは４０ｍ、
冷却時間は１００秒である。

これらの線材をスケール付きのままローラーダイズ（２
セツト、タンデム）を用い、加工速度９０ｍ　／ｍｉｎ
、無潤滑で、直径７．５〜７．２８価に冷間伸線した。

伸線した線材に冷間で小判形の異形加工を施し、高周波
（２５０ＫＷ、　３　Ｋ１１ｚ）による焼戻しく４５０
℃）を行った。更に、高周波コイルの出側約５ｍの位置
にスピンナー型矯正機を置き、線材の曲がりが２　ｍｍ
／　１．５　ｍ以内となるように矯正加工した。矯正機
の入口温度は４４０℃とした。

なお、ローラーダイズ伸線から温間矯正まで同一のライ
ンで連続処理したが、その加工速度は９０ｍ／分であっ
た。

前記の如くして製造された直径７．２８ｎ＋＋＋＋の高
張力筋材Ａ、Ｂおよび比較例として在来の径７．２８＋
＋ｕ＋＋規格の製品（ＪＩＳ　Ｇ　３１０９の異形ＰＣ
鋼棒、特にＤ種１号の降伏点１３０　ｋｇ／Ｍ”以上、
引張強さ１４５　ｋｇ／ｌｒｒｍ　”以上、伸び５％以
上）を各６本づづ軸筋として使用し、これを円周上に一
定間隔を保持して配置し、その外周に螺旋鉄筋（ＳＷＲ
Ｍ　８）をスポット溶接して鉄筋籠を製作した。スポッ
ト溶接は螺旋筋を軸筋に一定の加圧力（４０ｋｇ）で押
圧しつつ、可動電極のスポット溶接用電極に２．７５０
　Ａの電流を２サイクル通電させることにより行い、そ
の直後、焼戻し用電極に３，０００　Ａの電流を２サイ
クル通電して焼戻した。このようにして径２５０Ｍ、長
さ１０ｍの鉄筋籠を製造した。

また比較例として前記の高張力筋材Ａ、Ｂを使用して、
溶接電流を２．０００　Ａおよび３，５００　Ａとした
以外は上記と同じ方法により同じ寸法の鉄筋顛を製造し
た。

このようにして製作した各種の鉄筋部を用いてＰＣパイ
ルを製造した。即ち、型枠内に上記の鉄筋能の一つを配
置し、初期張力４，０６ｔ／本で型枠に筋材を緊張定着
し、常法に従い遠心力成型し、６５℃の常圧蒸気養生を
５時間行った後、型枠から緊張を解き、パイルにストレ
スを導入した。これをオートクレーブ（ゲージ圧１０ｋ
ｇ／ｃｎ）に入れ、９時間（昇圧３時間、定圧４時間、
降圧２時間）の養生を行い、径３００　ｍｍ、肉厚５５
鵬、長さ１０ｍの製品を得、それぞれ有効プレストレス
量を測定し、パイルの応力損失率（％）を算出した。結
果は第３表に示す通りである。なお、第３表にはパイル
の応力損失量比率も示した。但し、応力損失量比率は在
来規格品の３種の平均応力損失率の２６．０パーセント
を１００とした。鋼線の破断伸びはＪＩＳ　Ｚ　２２４
１の規定に従って測定し、測定結果を第３表に示した。

また、パイルの耐衝撃性を試験するために、第３図に示
すように、ＰＣＣバイルの一端を支持架台７で支持し、
他端をワイヤーロープ８で吊り、落下高さＨを適宜定め
、ワイヤーロープ８を切断し、ＰＣＣバイルを落下させ
た。そして破壊に至る落下高さを測定した。その結果を
第３表に示す。

（以下余白） （発明の効果） 本発明の製造方法は、特殊な高張力筋材を特定条件で使
用することによって、従来のＰＣパイルの耐衝撃性が著
しく改善された新規なＰＣパイルを製造することができ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄筋能の概要を示した正面図、第２図は溶接装
置の概要図、第３図は衝撃試験状態の側面図である。 １−高張力筋材、２・・・螺旋鉄筋、３−・・固定電極
リング、４・・−筋材ガイド、５−固定電極、６・−・
固定電極、７−・−支持架台、８−ワイヤーロープ、Ａ
・・・ＰＣパイル。 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素量を０．４％以下含有する線材を熱間圧延後
   ７００℃以下の温度から調整冷却によってマルテンサイ
   ト化し、脱スケール工程を経ることなく、ローラーダイ
   ズで伸線した後、焼戻した高張力筋材を円周上に所要間
   隔に配置し、その外周に螺旋筋を巻回し、可動電極スポ
   ット溶接用電極に２，５００〜３，２５０Ａの電流を２
   〜４サイクル通電させるとともに、高張力筋材に螺旋鉄
   筋を一定圧で加圧してスポット溶接し、その直後可動電
   極の焼戻し用電極に２，７５０〜３，５００Ａの電流を
   ２〜４サイクル通電させて前記スポット溶接により高張
   力筋材に生じた硬化層の焼戻しを行い、次いで以上のよ
   うにして製作された鉄筋籠の高張力筋材を緊張状態にし
   てコンクリート中に埋設定着した後蒸気養生することを
   特徴とするＰＣパイルの製造方法
2. （２）蒸気養生が、高温高圧蒸気養生を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲１項記載のＰＣパイルの製造方法