JPH033008B2

JPH033008B2 -

Info

Publication number: JPH033008B2
Application number: JP15481581A
Authority: JP
Inventors: Akiho Tanaka; Katsuro Takahashi
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1991-01-17
Also published as: JPS5858316A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、コンクリート製品、特に耐衝撃性能
の優れたPCパイル、PCポール、PCコンクリー
ト管等のコンクリート製品（以下、PCパイル等
という。）の製造方法に関するものである。〔従来の技術およびその解決すべき課題〕従来、PCパイル（プレストレストコンクリー
ト杭）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ツト溶接して鉄筋
籠を製作し、次いで高張力筋材に引張強さの70％
相当の引張力を導入し、かつ型枠内に配置し、コ
ンクリート原料を型枠内に投入して遠心力成型
し、蒸気養生後プレストレストを導入している。そしてPCパイル等のコンクリート製品は、コ
ンクリートが高強度であることが望ましく、圧縮
強度を800Kg／cm²以上とすることが好ましい。こ
のようにコンクリートの圧縮強度を800Kg／cm²以
上とすることはオートクレーブによらない養生の
場合でも可能である。しかし、その場合でも養生
されたパイル等中の高張力筋剤の緊張力の応力損
失率は通常15％程度になる。また、一般的には、圧縮強度を800Kg／cm²以上
とするためには養生方法として高温高圧蒸気養生
（オートクレーブ養生）を採用することが有効で
ある。しかしオートクレーブ養生されたパイル等
は、パイル等中の高張力筋材の緊張力の応力損失
率が大きくなり、その率は通常27％程度になる。このように、例え、充分に一定の条件で高張力
筋材の溶接がなされたとしても、従来の高張力筋
材を使用していたのでは養生されたパイル等の中
の高張力筋材の緊張力の応力損失率が大きく、衝
撃値の低下等を生じてパイルの性能が低下する。その上に、従来の鉄筋籠を作成する為のスポツ
ト溶接は、螺旋鉄筋を400〜500℃に予熱し電極に
通電して高張力筋材にスポツト溶接しているが、
この螺旋筋予熱方法ではスポツト溶接後に溶接部
の焼戻し効果を得ることは困難である。それ故、養生されたパイル等中の高張力筋材の
衝撃値の性能低下等を更に生じてパイルの性能が
更に低下する。なお、また、従来のスポツト溶接の際の加圧力
は、可動電極部に生ずる遠心力および自重の影響
で不安定となり、結果的に溶接条件が不均一にな
り、部分的に溶接が過剰になつたり不足したりし
て、高張力筋材の断面欠損や局部衝撃値の低下等
を生じてパイルの物性が不均一となり性能が低下
する。このように、養生による性能低下や溶接条件の
不備の影響は、搬送時や、施工時に落下衝撃等に
よる衝撃を受けた場合に、パイル中の高張力筋材
が脆性破断し、パイルが切損する事故をおこし易
いという問題点を生ずる。同様の問題は、PCポール、PCコンクリート管
等のコンクリート製品の場合にも起こり易い。本発明は、特定条件の高緊張筋材を使用し、か
つ従来の不安定かつ異常な条件下での溶接を見直
すことにより、高張力筋材に十分な破断伸びその
他の物性を確保して、PCパイル等の物性、特に
耐衝撃特性の優れたPCパイル等のPCコンクリー
ト製品の製造方法を開発したものである。〔課題を解決する手段〕本発明のPCコンクリート製品の製造方法は、
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つてマルテン
サイト化した後、ローラダイスによる伸線工程を
経ることなく、焼戻し矯正加工した高張力筋材を
軸筋とし、これに螺旋鉄筋をスポツト溶接し、か
つ前記筋材の溶接部を焼戻して高張力筋材を緊張
状態でコンクリート中に埋設した後コンクリート
を養生することを特徴とするPCコンクリート製
品の製造方法であり、この際の養生が高温高圧蒸
気養生を含むPCコンクリート製品の製造方法で
あり、更には、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
よつてマルテンサイト化した後、ローラダイスに
よる伸線工程を経ることなる、焼戻し矯正加工し
た高張力筋材として周上に所要間隔に配置し、そ
の外周に螺旋鉄筋を巻回し、可動電極のスポツト
溶接用電極に2500〜3250Aの電流を２〜４サイク
ル通電させると共に、高緊張筋材に螺旋鉄筋を一
定圧で加圧してスポツト溶接し、その直後に焼戻
し用電極に2750〜3500Aの電流を２〜４サイクル
通電させて前記スポツ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
でコンクリート中に埋設した後コンクリートを養
生することを特徴とするPCコンクリート製品の
製造方法であり、その際の養生が高音高圧蒸気養
生を含むことPCコンクリート製品の製造方法で
ある。本発明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つてマルテンサイ
ト化した後、ローラダイスによる伸線工程を経る
ことなく、焼戻し矯正加工した線材である。本発明においては、溶接をし易くするために通
常使用されている炭素量0.4％以下を含有する鋼
材が筋材用に使用される。このような鋼材は最初の熱間圧延において所定
寸法や所定径の線材とされる。この圧延において
少なくとも仕上圧延機群により偏径差0.1mm以内
で寸法精度±0.1mm以内の範囲内に精密圧延する
ことが特に好ましい。また熱間圧延後の線材は線材の冷却方法として
従来から使用されてきた水冷などの強制冷却によ
つて、700℃以下（700〜500℃）に急冷される。
そして本発明に使用される線材は、700℃以下の
温度からは、線材の保有熱を利用して臨界冷却速
度以上の冷却速度を有する衝突風冷却等の調整冷
却で冷却される。このように、本発明において高張力筋材として
使用される線材は、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
冷却することによつて、線材が十分にマルテンサ
イト化し、生成するスケールも薄くなる。このように、本発明に使用する線材は、調整冷
却によつてマルテンサイト化して、しかもスケー
ルが薄いので、ローラダイス工程（脱スケール工
程とローラダイスによる伸線工程）を経ることな
く、必要ならば異形加工後に、焼戻し矯正加工す
ることによつて高張力筋材として直接使用でき
る。なお、上記の低温からの調整冷却によつて、更
に高強度のマルテンサイト化した線材を得るため
に、鋼材の組成は、Ｃ：0.10〜0.40％、Si：0.05
〜1.50％、Mn：0.70〜2.50％、Cr：0.10〜1.50％
を含有する鋼材組成であることが更に好ましく、
微量成分としてTi：0.0050〜0.030％、Ｂ：0.0002
〜0.0050％の１種または２種を含有する鋼材組成
であることが特に好ましい。なお、残部の組成は
Feおよび不純物である。上記の好ましい鋼材組
成は、衝風冷却による冷却速度が比較的遅い調整
冷却法でも、マルテンサイト化が更に十分に行わ
れ、しかも生成するスケールが更に薄く、好まし
い線材となる。一般に高張力筋材（高強度鋼棒）は、焼入れ一
焼戻しの熱処理を必須とするが、本発明に使用す
る線材は、既に熱間圧延後に直接調整冷却によつ
て線材がマルテンサイト化されているので、必要
ならば異形加工工程を経た後に、単に焼戻しをす
るだけでよい。なお、単にマルテンサイト化しただけでは、引
張強度はPC鋼棒用の所定の数値を満足するが、
降伏点が低いので、この降伏点を向上させるため
にこの焼戻しを行う。この際の焼戻しは高周波誘
導加熱により行うのが望ましい。また、線材の直接性と耐レラクゼーシヨン性能
を更に高めることを望むならば、焼戻し後、その
冷却過程で温間矯正を行うことが更に望ましい。このように、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
よつてマルテンサイト化した後、ローラダイスに
よる伸線工程を経ることなく、焼戻し矯正加工し
た高張力筋材を軸筋として使用すると共に、この
高張力筋材に螺旋鉄筋をスポツト溶接し、かつ前
記筋材の溶接部を焼戻して鉄筋籠として使用する
ことにより、即ちこの高張力筋材に螺旋鉄筋をス
ポツト溶接し、かつ前記筋材の溶接部を焼戻して
高張力筋材を緊張状態でコンクリート中に埋設し
た後コンクリートを養生することにより、パイル
等中の高張力筋材の緊張力の応力損失率が少な
く、衝撃値も向上し、向上した性能のパイルが得
られるようになつた。即ち、PCパイル等のコンクリート製品のオー
トクレーブによらない養生の場合でも、従来の養
生されたパイル等の製品の応力損失率は通常15％
程度になり、養生方法として高温高圧蒸気養生
（オートクレープ養生、ゲージ圧８〜12Kg／cm²の
飽和蒸気による養生）を採用した場合は、応力損
失率が大きく、その率は通常27％程度であること
を既に記載したが、本発明の製造方法によれば、
オートクレーブによらない養生をした場合は12％
以下まで、オートクレーブ養生した場合は22％未
満、更に好ましい例では20％未満まで応力損失率
を低減させることができ、本発明はオートクレー
ブ養生する製品の製造に特に有効といえる。なお、コンクリート製品の養生は、養生時間が
短くなるので一般に蒸気養生が好ましく、高温高
圧蒸気養生（オートクレーブ養生）することが特
に好ましいが、いずれの養生方法でも、上記のよ
うに、養生中の応力損出を少なくでき、その結
果、製品の耐衝撃性能を高くすることができる。このように本発明の製造方法によると得られた
PCコンクリート製品の耐衝撃性能が高くなるが、
それは使用する高張力筋材の破断伸びが高いこと
によるところが大きいようである。しかし、このような特殊な高張力筋材を使用し
ても上記したようにスポツト溶接し、かつ前記溶
接部を焼戻して養ないと高張力筋材の表面近くに
硬化層が生じ、筋材の伸びが低下し、応力集中を
生じる材料欠陥となり衝撃特性が低下する。これ
に対して、前記のようにスポツト溶接をし、焼戻
しを行うと硬化層が少なくなり、衝撃破損しにく
くなることが判明した。なお、このように、スポツト溶接し、かつ前記
溶接部を焼戻して使用するために好適な方法は、
高張力筋材を軸筋として周上に所要間隔に配置
し、その外周に螺旋鉄筋を巻回し、可動電極のス
ポツト溶接用電極に2500〜3250Aの電流を２〜４
サイクル通電させると共に、高張力筋材に螺旋鉄
筋を一定圧で加圧してスポツト溶接し、その直後
に焼戻し用電極に2750〜3500Aの電流を２〜４サ
イクル通電させて前記スポツト溶接により高張力
筋材に生じた硬化層の焼戻しを行つて鉄筋籠を製
造する方法である。このように、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
よつてマルテンサイト化した後、ローラダイスに
よる伸線工程を経ることなく、焼戻し矯正加工し
た高張力筋材を軸筋として周上に所要間隔に配置
し、その外周に螺旋鉄筋を巻回し、可動電極のス
ポツト溶接用電極に2500〜3250Aの電流を２〜４
サイクル通電させると共に、高張力筋材に螺旋鉄
筋を一定圧で加圧してスポツト溶接し、その直後
に焼戻し用電極に2750〜3500Aの電流を２〜４サ
イクル通電させて前記スポツ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
のように製作された鉄筋籠の高張力筋材を緊張状
態でコンクリート中に埋設した後コンクリートを
養生することを特徴とするPCコンクリート製品
の製造方法に従うと、その製造工程が簡単で、か
つ製品中に埋設された鉄筋籠の破断伸びが更に高
く、製品の製造中の応力損失が更に少なく、耐衝
撃生が更に優れた安定した品質の製品が製造でき
るので好ましい製造法である。なお、本発明において使用する螺旋鉄筋はJIS
Ｇ 3505の軟鋼線材が好ましく使用され、特に
SWRM8を使用することが特に好ましい。次にスポツト溶接用電極に流す溶接電流と電極
の加圧力の関係によつて生ずる高張力筋材の破断
伸びの変化を第１表に示す。この表において使用
した高張力筋材は径が7.28mmの後記の実施例に従
つて製造された高張力筋材Ｂであり、軟鋼線材の
径は3.2mmであつた。また、焼戻しは溶接電流に
250A加えて実施し、溶接にも焼戻しにも２サイ
クル通電した。なお、溶接の際の通電を２サイク
ル〜４サイクルに変化しても数値に大きな差がな
かつたが、１サイクルとすると溶接がやや不充分
になる傾向になり、５サイクルになると逆に数値
がやや悪化する傾向になる。また焼戻し電流を
2500A未満にすると焼戻しでやや劣化する傾向が
あるためか数値がやや悪化する傾向があり、
3500Aを越えるとやはり数値がやや悪化する傾向
があつた。焼戻しのサイクルも２サイクル〜４サ
イクルに変化しても数値に大きな差がなかつた
が、１サイクルとすると焼戻しが不充分になる傾
向があり、５サイクルになると逆に数値が悪化す
る傾向がある。この第１表に見られるように、溶接電流が2500
〜3250Aで焼戻しを溶接電流に250A加えて実施
すると、第１表の数値に下線を引いて示したよう
に、加圧力が一定であれば破断伸びの値が異なる
が、加圧力の大きさにかかわらず、高張力筋材の
破断伸びが常に８％を越える高い値になつてい
る。

【表】

【表】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
一定して設定することが好ましい。そこで、電極
の加圧力を40Kgとして、電流2700Aで２サイクル
通電してスポツト溶接し、約0.5秒後、3000Aで
２サイクル通電して焼戻した後の鉄筋籠の破断試
験結果を第２表に示す。なお、第２票中の絞りは7.28mm径の高張力筋材
が切断した個所の径であり、破断位置の「平行
部」とはスポツト溶接部でないところで高張力筋
材が破断したことを示し、「スポツト部」とは、
スポツト溶接部で破断したことを示す。この第２
表に見られるように、本発明の第３項記載の発明
に従えば、鉄筋籠の破断箇所がスポツト溶接部に
偏ることもなく、スポツト溶接部が弱くなつてい
ないことを示す。それと共に、鉄筋籠中における
高張力筋材の破断強度はいずれも8.7％以上であ
り、破断伸びも高くなつている。

【表】

〔実施例〕

実施例および比較例鋼種Ａ（組成Ｃ：0.10％、Si：0.49％、Mn：
1.51％、Ｐ：0.021％、Ｓ：0.018％、Cr：0.75％、
Ti：0.010％、Ｂ：0.000％）および鋼種Ｂ（組成
Ｃ：0.30％、Si：0.55％、Mn：1.49％、Ｐ：
0.020％、Ｓ：0.018％、Cr：0.69％、Ti：0.035
％、Ｂ：0.000％）の２種類の鋼材を熱間圧延に
よつて直径7.28mmの線材とし、強制水冷によつ
て、650℃に急冷し、これをレーイングコーンに
よつてリング状になし、コンベア上に展開して、
0.4ｍ／secの冷却能力を持つ衝風によつて調整冷
却した。コンベアの長さは40ｍ、冷却時間は
100secである。これらのＡとＢと線材をそのまま異形（小判
型）加工を施して直径7.28±1.1mmの寸法とした
後、高周波（250KW、3KHz）による焼戻し
（450℃）を行つた。更に焼戻しに使用した高周波
コイルの出側約５ｍの位置にスピナー型の矯正機
を置き、線材の曲がりが２mm／1.5ｍ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。その加工速度は90ｍ／分であつた。このようにして製造された径7.28mmの高張力筋
材ＡとＢおよび比較例用に在来の径7.28mmの規格
筋材（JISG3109の異形鋼棒、特にＤ種１号の降
伏点130Kg／mm²以上、引張強さ145Kg／mm²以上、伸
び５％以上。炭素量0.4％以下の線材を熱間圧延
後、調整冷却することなく、冷却し、脱スケール
工程とローラダイスによる伸線工程を経て、異形
加工された筋材。）を各６本づつ軸筋として用い、
これを円周上に一定間隔保持して配置し、その外
周に螺旋鉄筋（SWRM8）をスポツト溶接して鉄
筋籠を作成した。なお、このスポツト溶接は、螺
旋鉄筋を軸筋に一定の加圧力（40Kg）で押圧しつ
つ、可動電極のスポツト溶接用電極に2750A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3000Aの電極を２サイクル
通電して焼戻した。このようにして径250mm、長
さ10ｍの３種の鉄筋籠を製造した。更に、実施例として前記のＡの高張力筋材を使
用して溶接電流2000Aとして焼戻し電流を2250A
とした以外は上記と同じ方法により、また、Ｂの
高張力筋材を使用して溶接電流を3500Aとして焼
戻し電流を32750Aとした以外は上記と同じ方法
により、更に比較例として在来の規格筋材を使用
して溶接電流を3500Aと1000Aとした在来の溶接
法により前記と同じ寸法の鉄筋籠を作成した。これら各種の鉄筋籠を型枠内に配置し、型枠に
筋材を緊張定着（初期張力4.16t／本）し、常法
に従い遠心力形成し、65℃で常圧蒸気養生を５時
間行つた後、型枠から緊張を説き、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10／cm²）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、径が300mm、
長さが10ｍの７種類のPCパレルを得た。夫々の
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表に示すとおりであ
る。なお、同時に耐衝撃試験とパイル中に埋設さ
れた鉄筋籠の高張力筋材の破断伸びを測定して、
その結果も第３表中に示す。

〔発明の効果〕

本発明に従えば、従来、PCパイル等に埋設さ
れた状態での軸筋の破断伸びは通常６％程度で、
あつたが、本発明の製造方法に従えば７％、更に
好ましい例では8.1％以上、最適な範囲の例では
8.5％以上の破断伸びが確保される。また、従来の製造法に従えば、PCパイル等の
コンクリート製品のオートクレーブによらない養
生の場合でも、従来の養生されたパイル等の製品
の応力損失率は通常15％程度になり、養生方法と
して高温高圧蒸気養生（オートクレーブ養生、ゲ
ージ圧８〜12Kg／cm²の飽和蒸気による養生）を採
用した場合は、応力損失率が大きく、その率は通
常27％程度であるが、本発明の製造方法によれ
ば、オートクレーブによらない養生をした場合は
12％以下まで、オートクレーブ養生した場合は22
％未満、更に好ましい例では20％未満まで応力損
失率を低減させることができる。更に、本発明に従えば、製品の耐衝撃値も高く
あり、高品質の製品が得られる。このように、本発明にしたがつて、高張力筋材
を特定し、かつ高張力筋材と螺旋鉄筋とをスポツ
ト溶接して鉄筋籠を編成する際の条件を特定すれ
ば、筋材の破断伸びの大きい、応力損失の小さい
PCコンクリート製品、ひいては、従来の製品に
比し、格段に衝撃エネルギー吸収能力の大きい耐
衝撃生に優れた製品を提供することができる。このような特性は、打込み打撃等による衝撃を
最も強く受けるパイルの製造に本発明は特に有効
といえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉄筋籠の概要を示した正面図、第２図
は溶接装置の正面図、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、４……筋材ガ
イド、５，６……可動電極、７……支持架台、８
……ワイヤーロープ、Ａ……PCパイル。

Claims

【特許請求の範囲】１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つてマル
テンサイト化した後、ローラダイスによる伸線工
程を経ることなく、焼戻し矯正加工した高張力筋
材を軸筋とし、これに螺旋鉄筋をスポツト溶接
し、かつ前記筋材の溶接部を焼戻して高張力筋材
を緊張状態でコンクリート中に埋設した後コンク
リートを養生することを特徴とするPCコンクリ
ート製品の製造方法。２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第１項記載のコンクリート製
品の製造方法。３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つてマル
テンサイト化した後、ローラダイスによる伸線工
程を経ることなく、焼戻し矯正加工した高張力筋
材を軸筋として周上に所要間隔に配置し、その外
周に螺旋鉄筋を巻回し、可動電極のスポツト溶接
用電極に2500〜3250Aの電流を２〜４サイクル通
電させると共に、高緊張筋材に螺旋鉄筋を一定圧
で加圧してスポツト溶接し、その直後に焼戻し用
電極に2750〜3500Aの電流を２〜４サイクル通電
させて前期スポツ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でコ
ンクリート中に埋設した後コンクリートを養生す
ることを特徴とするPCコンクリート製品の製造
方法。４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第３項記載のコンクリート製
品の製造方法。