JPH0375325B2

JPH0375325B2 -

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Publication number: JPH0375325B2
Application number: JP1150374A
Authority: JP
Priority date: 1989-06-15
Filing date: 1989-06-15
Publication date: 1991-11-29
Also published as: JPH0266218A

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ツト溶接して鉄
筋篭を製作し、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
G3109の異形PC鋼線、特にＤ種１号の降伏点130
Kg／mm²以上、引張強さ140Kg／mm²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、一般にそ
のスポツ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ツト溶接されていた
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
のものであつたに過ぎず、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つた。
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％程度であつた。また、従来の製造方法によつて得られたPCパ
イルは、応力損失が多かつた。（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界があり、ま
た応力の損失が高いものであつた。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
いう欠点があつた。本発明は、従来の耐衝撃特性の欠点を改善した
新規なPC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、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、脱スケール工程を経る
ことなく、ローラーダイスで伸線した後、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
させるとともに、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
製作された鉄筋篭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
によつてマルテンサイト化し、脱スケール工程を
経ることなく、ローラーダイスで伸線した後、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0.1mm以内及び寸法精度±0.1mm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
の強制冷却によつて700℃以下（700℃〜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つて、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0.10〜0.40％、Siを
0.05〜1.50％、Mnを0.70〜2.50％、Cr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Fe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。調整冷却によつ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スによつて行うことも特
徴の一つとしている。ローラダイスは一般の圧延
と同様の原理で、Ｖ−Ｈのロール群の組合せによ
つて線材に圧力を加えて伸線するものである。ローラダイスによつ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か、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−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つて鋼線がマルテ
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
JISのPC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、直線性と耐レラクゼーシ
ヨン性が重要であり、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、まず鉄筋篭を編成する必要がある。以下そ
の鉄筋篭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
G3505の軟鋼線材で特にSWRM ８が好ましい。
そして鉄筋篭を編成するときは、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
交点をスポツト溶接し、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間にセツ
トされ、その外周に螺旋鉄筋２を巻回し得るよう
にしてある。スポツ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
から調整冷却によつてマルテンサイト化し、脱ス
ケール工程を経ることなく、ローラダイスで伸線
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
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ともに、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
の直後可動電極の焼戻し用電極に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篭の
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、スポツト溶
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のスポツト
溶接用電極に2500〜3250A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
加圧してスポツト溶接し、次いで可動電極５を回
転移動し、前記スポツト溶接部に可動電極６の焼
戻し用電極を位置させ、前記スポツト溶接の直
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
量の関係によつ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、スポツト溶接と焼戻し
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。

【表】

【表】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つた。従つ
て、この表の結果より溶接は2500〜3250Aの電流
を２〜４サイクル通電させ、焼戻しは2750〜
3500A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
が判つた。なお、本発明では破断伸びの測定は
JIS Ｚ 2241に規定された方法であつた。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2700Aで２
サイクル通電して溶接し、約0.5秒後、3000Aの
通電で焼戻して編成した10個の鉄筋篭の高張力筋
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
がなかつた。

【表】

【表】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、スポツト溶接間に切断部があつたこと
を示し、「スポツト部」とはスポツト溶接位置で
破断したことを示す。この第２表から破断部が何
処であれ、鉄筋篭の高張力筋材の破断伸びは8.1
％以上になつていることが判る。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
た鉄筋篭を型枠内に入れ、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。この養生の際にオ
トクレーブ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800Kg／mm²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、これらが相まつ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つて製造される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
を破断伸びが、8.1％以上とならなかつたり、パ
イルの応力損失量比率が0.75以下とならなかつた
りして、やはり本発明によつて製造された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％程度であつたが、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＝0.74、即ち0.75以下という優れた値を示す。
従つて、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、高張力筋材の使
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。応力損失率（％）＝初期緊張時の歪量−残留歪量／初期緊張時の歪量
×100 以下に本発明の実施例を記載する。実施例鋼種Ａ（組成：C0.10、Si0.49、Mn1.51、
P0.021、S0.018、Ti0.010、B0.000％）および鋼種Ｂ（組成：C0.30、Si0.55、Mn1.49、
P0.020、S0.018、Ti0.035、B0.000％）およびの２種の鋼材を熱間圧延によつて直径7.5mmの線
材とし、強制水冷によつて、650℃に急冷した。
これをレーイングコーンによつてリング状とな
し、コンベア上に展開して、0.4℃／secの冷却能
力をも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
イス（２セツト、タンデム）を用い、加工速度90
ｍ／min、無潤滑で、直径7.5〜7.28mm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、3KHz）による焼戻し
（450℃）を行つた。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。なお、ローラーダイス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90
ｍ／分であつた。前記の如くして製造された直径7.28mmの高張力
筋材Ａ，Ｂおよび比較例として在来の径7.28mm規
格の製品（JIS Ｇ 3109の異形PC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）を各６本づつ軸筋として
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（SWRM ８）をスポツ
ト溶接して鉄筋篭を製作した。スポツト溶接は螺
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の電流を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の鉄筋篭を製造した。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2000Aおよび3500Aとした以
外は上記と同じ方法により同じ寸法の鉄筋篭を製
造した。このようにして製作した各種の鉄筋篭を用いて
PCパイルを製造した。即ち、型枠内に上記の鉄
筋篭の一つを配置し、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時間行つた後、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10Kg／cm²）に入れ、
９時間（昇温３時間、定圧４時間、降圧２時間）
の養生を行い、径300mm、肉厚55mm、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
イルの応力損失比率も示した。但し、応力損失重
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 2241の規定に従つて測定し、測定結果を第３
表に示した。また、パイルの耐衝撃生を試験するために、第
３図に示すように、PCパイルＡ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、PCパイルＡを落下させた。そして破断に至
る落下高さを測定した。その結果を第３表に示
す。

【表】が、得られた性能がいま一つ弱いの
で敢えて比較例として表示し
た。
（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つて、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図は鉄筋篭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。

Claims

【特許請求の範囲】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つてマルテ
ンサイト化し、脱スケール工程を経ることなく、
ローラーダイスで伸線した後、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と
もに、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、その直後可動電極の焼戻し用電
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
製作された鉄筋篭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。