JPH0730717Y2 - 繊維複合条体の端末構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は高強力低伸度繊維を用いた繊維複合条体の端末
構造に関する。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

高強力低伸度繊維を用いた繊維複合条体（撚合体を含
む）は軽量で強度が高く、腐食が生じず、伸び変形が極
めて小さいことから、たとえばプレストレストコンクリ
ート補強材で代表される抗張力部材に適用されつつあ
る。しかしこの場合に問題となるのが端末処理である。

というのは、この種の条体は、慣用の繊維ロープと違っ
て高強力低伸度繊維を熱硬化性樹脂で集合硬化させた硬
い構造であるため、アイスプライスを施したり、通常の
繊維ロープなどのように互いにスプライスする方法をと
ることが困難であり、その結果確実な定着力が得られ
ず、上記特性を十分に発揮できないからである。

これに代わる方法として、ワイヤロープに用いられてい
るようなクサビ式ソケットやスリーブ圧着方式の適用も
考えられるが、コーンやスリーブから加わる圧縮力によ
り高強力低伸度繊維の剪断切れが生じるという問題があ
る。

他の方法は、繊維複合条体の端末部を鋼管等からなるソ
ケットに挿入し、端末部とソケット内面間にエポキシ樹
脂等の接着剤を充填固化させることで一体化することで
ある。

しかし、単純にこの方法をとっただけでは、ソケット内
面と接着剤との界面あるいは繊維複合条体と接着剤との
界面で剥離が起り、それにより十分な緊張力や定着力が
得られず、繊維複合条体がソケットから抜け出してしま
う。この抜け出しを防止するためソケットを大きくし接
着力を増そうとすると、大型で重くなるため運搬性能や
作業性能に問題が生ずる。また、繊維複合条体を緊張あ
るいは定着させるには、ソケットの外周に設けたねじに
ナットを装着して行うか、あるいはソケットをグリップ
等で把持して行うことになるが、ソケットと自体の疲労
性が悪いと、緊張あるいは定着後の繰返し荷重によりソ
ケット自体が引きちぎられる危険がある。

本考案は前記のような問題点を解消するために考案され
たもので、その目的とするところは、簡単コンパクトで
構造により繊維複合条体の強度を100％利用でき、緊張
定着効果の確実な端末構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本考案は、高強力低伸度繊維を
熱硬化性樹脂で集合硬化させた撚合体からなる繊維複合
条体の端末部を１ピッチ程度解撚した状態で、繊維複合
条体の径の２倍以内の内径でかつ内面にらせん溝を有す
るソケットに内挿し、該ソケット内面と繊維複合条体端
末部との間に硬化後の収縮率の少ない樹脂接着剤を充填
し硬化させた構成としたものである。

〔作用〕

本考案は、樹脂接着剤として硬化後の収縮率が少ないも
のを使用すると共にソケットの内面にめねじを刻設して
ソケット内面の付着面積を大きくしていることにより、
ソケット内面と樹脂接着剤の界面の剥離が防止される。
また、繊維複合条体に対しても樹脂接着剤の収縮率が低
く、かつ端末部を構成する各素線が１ピッチ分程度解撚
されて解撚膨出部が形成されているため付着面積が大き
くなってるため樹脂接着剤との界面の剥離が防止され
る。

しかも、ソケットの内径を繊維複合条体の径の２倍以内
と小さくしているためソケット内面と繊維複合条体との
間隙が狭い。このため、樹脂接着剤自体にかかる剪断力
が小さく抑えられ、界面の接着力が高められる。そして
さらに、解撚膨出部の中に樹脂接着剤が侵入することで
節が作られ、これがクサビ作用を発揮するため、ソケッ
トからの抜け出しも確実に防止される。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図と第２図は本考案の一実施例を示している。１は
高強力低伸度繊維を熱硬化性樹脂で集合硬化させた撚合
体からなる繊維複合条体である。

第３図と第４図は繊維複合条体１の構成例を示してい
る。第３図（ａ）（ｂ）は繊維複合条体１に用いる素線
ａの例を示し、第３図（ｃ）（ｄ）は前記素線ａの複数
本を用いた繊維複合条体１を示している。

第３図（ａ）においては、素線ａは次のように構成され
ている。すなわち、炭素繊維、ポリアラミド繊維、炭化
珪素繊維などの高強力低伸度特性を備えた極細長繊維を
多数本集合させて繊維芯３を得しめ、この繊維芯３にエ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエスエル樹脂、ポリウレタン樹
脂などの熱硬化型のマトリックス樹脂４を含浸させ、賦
形ダイスで成形および余剰樹脂の除去を行つた後表面に
タルクなどの粉末乾燥剤を塗布して表面を乾燥させ、そ
れをさらに数本集合させ、その外周にナイロン、ポリエ
ステルなどの合成繊維や繊維芯とおなじ材質の繊維から
なる繊維外装５を被覆したものである。第３図（ｂ）の
素線ａは、前記のように繊維外装５を施した後、さらに
その外表面に表面積増加材６（たとえば繊維外装５と同
様な材質から生る平識またはあや織りのテープ）を巻き
付けたものである。

第３図（ｃ）の繊維複合条体１は、前記第３図（ａ）の
ように繊維外装５を被覆した段階の素線ａを含浸マトリ
ックス樹脂４が未硬化の状態で複数本撚合し、その後、
含浸マトリックス樹脂４を加熱硬化したものである。第
３図（ｄ）の繊維複合条体１は、第３図（ｂ）のように
繊維外装５の外表面に表面積増加材６を巻着した素線ａ
を含浸マトリックス樹脂４が未硬化の状態で複数本撚合
し、その後、含浸マトリックス樹脂４を加熱硬化したも
のである。

第４図（ａ）（ｂ）は表面積増加材６として構成テープ
を用い、繊維外装５の周りに粗いピッチで巻着したもの
であり、いずれの場合も、繊維外装５や表面積増加材６
は繊維芯３に含浸したマトリックス樹脂４がにじみ出る
ことにより繊維芯３と一体化される。

第１図は前記のような繊維複合条体１を使用し、鋼など
の強度の高い材質からなるソケット７に端末部1aを挿入
し、樹脂接着剤８によりソケット７と一体化した状態を
示している。

詳しく述べると、ソケット７は、内面に全長にわたりめ
ねじ70が刻設されている。外周には尻部から所要長さに
わたりおねじ71が設けられ、緊張用のナット９が取付け
られている。繊維複合条体１は端末部1aの後端ないしこ
れに近い部位の各素線a,aを強制的に分離させて、１ピ
ッチ分程度の長さの解撚膨出部10が形成されている。こ
の解撚膨出部10は樹脂接着剤８の付着表面積を増加させ
ると共に、クサビ効果により抜け出しを防止する効果が
ある。解撚膨出部10はスパイキなどにより硬化含浸マト
リックス樹脂４を剥がすことで得ることがあできる。

前記ソケット７は内容積ができるだけ小さいことが好ま
しい。これはソケット内面と繊維複合条体１との間隙が
大きすぎると樹脂接着剤自体に剪断力が作用し、接着力
が低下するからである。具体的には、解撚部を設けない
状態での繊維複合条体１の径D₂に対しソケット７の内径
D₁を２倍以内とすべきであり、この範囲であれば、樹脂
接着剤に対する剪断力は低く、接着力は低下しない。

樹脂接着剤８は硬化後の収縮率が0.6％未満のものが好
ましい。その理由は、硬化後の収縮率が0.6％以上では
後に緊張力を付与したときに端末部との界面やソケット
内面から剥離が生じやすくなるからである。この収縮率
0.6％未満の樹脂接着剤の例としては、たとえば主剤に
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用い、硬化剤にアミ
ン系硬化剤を用いた２液混合型の接着剤が挙げられ、好
ましくは主剤と硬化剤とを重量比で100:20〜28で混合さ
せたものである。

第５図と第６図は本考案に使用するソケット７を例示し
ており、第５図は第１図の実施例に使用したものであ
り、内面はストレートなめねじ穴となっている。第６図
はソケットにテーパ内面72を形成したもので、これによ
れば、クサビ効果が得られるため繊維複合条体１の保持
力が増し、繊維複合条体１の抜け出しを防止できる。こ
の場合にも、好ましくはテーパ内面72にめねじ70を刻設
する。このようなテーパ内面72とした場合の繊維複合条
体１の径D₂に対する内径は、テーパ中間部径において繊
維複合条体１の径の２倍以内とすればよい。

〔実施例の作用〕

本考案は第１図のような端末構造を繊維複合条体１の両
端に施し、プレストレストコンクリートの補強材として
使用するときには、ソケット７の外周のおねじ71にナッ
ト８を螺合して緊張力を付与すればよい。

本考案における端末部は、樹脂接着剤８として硬化後の
収縮率が0.6％未満というものを使用していること、ソ
ケット７の内面にねめじ70が刻設されソケット内面の付
着面積が大きいことにより、ソケット内面と樹脂接着剤
８の界面の剥離が防止される。また、繊維複合条体１に
対しても樹脂接着剤８の収縮率が低く、かつ端末部1aを
構成する各素線ａが１ピッチ分程度解撚して解撚膨出部
10が形成され、付着面積が大きくなっていることにより
樹脂接着剤８との界面の剥離が防止される。

しかも、ソケット７の内容積が小さく、ソケット内面と
繊維複合条体１との間隙が狭い。このため、樹脂接着剤
自体にかかる剪断力が小さく抑えられ、界面の接着力が
高められる。そしてさらに、解撚膨出部10の中に樹脂接
着剤８が侵入することで節が作られ、これがクサビ作用
を発揮するため、ソケット７からの抜け出しも確実に防
止される。

さらに、ソケット７の内径を繊維複合条体１の径の２倍
以内と小さくすることで同じ外径でも肉厚を十分にとる
ことができる。このため、ソケット７の疲労性も高くな
り、定着後に繰返し荷重がかかってもソケット７が引き
ちぎられる心配がない。

〔具体例〕 本考案の具体例を挙げると次の通りである。

繊維複合条体として、炭素繊維の長繊維を集束し、これ
にエポキシ樹脂を含浸し、賦形ダイスを通しタルクを塗
布したものを数本撚りあわせ条体とし、その外周にポリ
エステル樹脂で編組した4.2mmφの素線を７本撚りあわ
せ、エポキシ樹脂を加熱硬化させて12.5mmφの炭素繊維
撚合体を使用した。

ソケットとしては、外径39mmφ、肉厚9.5mm、内径20mm
φ、長さ165mmの鋼製（STKM13A）のものを使用し、内面
にM22×２のめねじを全長に施し、外周に尻部から50mm
の位置までM39×２のおねじを加工したものを使用し
た。

繊維複合条体は端末部の素線を１ピッチ分ばらしてソケ
ットに挿入し、ソケット内に樹脂接着剤として主剤（ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂）と硬化剤（アミン系硬
化剤）の２液混合型の接着剤で、主剤と硬化剤との混合
比を重量比で100:24としたものを用い、これを充填硬化
させ、これを撚合体の両端に施した。

両端のソケットのおねじにナットを装着し、引張り試験
を行った。その結果、16,780kgfで繊維複合条体が切断
しても、ソケットからの繊維複合条体の抜け出しは生じ
なかった。また、上記端末加工品を繰返しで疲労試験機
にかけ、0.6pu±12.5kgf/mm₂（8700kgf±950kgf）で2Hz
の繰返し引張り荷重を与えたところ、200万回の繰返し
でも何の異常も示さなかった。

これらは、樹脂接着剤の収縮率が低いこと、ソケットの
内容積が小さいこと、ソケットおよび繊維複合条体の付
着面積が大きいことの相乗効果によることは明らかであ
る。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案によるときには、高強力低伸度繊維
を熱硬化製樹脂で集合硬化させた撚合体からなる繊維複
合条体の端末部１をピッチ程度解撚した状態で、繊維複
合条体の径の２倍以内の内径でかつ内面にらせん溝を有
するソケットに内挿し、該ソケット内面と繊維複合条体
端末部との間に硬化後の収縮率の少ない樹脂接着剤を充
填し硬化させたので、コンパクトで簡単な構造により、
緊張や定着時に剥離が生じない優れた繊維複合条体用端
末構造を提供することができ、しかもソケットの耐疲労
性も改善され、定着後の繰返し荷重にも十分に耐えるこ
とができるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による繊維複合条体の端末構造の一実施
例を示す断面図、第1a図はその部分的拡大図、第２図は
第１図II−II線に沿う断面図、第３図と第４図は本考案
における繊維複合条体の例を示す部分的斜視図、第５図
と第６図は本考案におけるソケットの部分切欠側面図で
ある。 １……繊維複合条体、1a……端末部、７……ソケット、
８……樹脂接着剤、10……解撚部、70……めねじ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高強力低伸度繊維を用いた繊維複合条体の
   端末構造において、高強力低伸度繊維を熱硬化性樹脂で
   集合硬化させた撚合体からなる繊維複合条体の端末部を
   １ピッチ程度解撚した状態で、繊維複合条体の径の２倍
   以内の内径でかつ内面にらせん溝を有するソケットに内
   挿し、該ソケット内面と繊維複合条体端末部との間に硬
   化後の収縮率の少ない樹脂接着剤を充填し硬化させたこ
   とを特徴とする繊維複合条体の端末構造。