JPH0740331A - 耐塩性コンクリート柱状体の製造方法 - Google Patents

耐塩性コンクリート柱状体の製造方法

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JPH0740331A
JPH0740331A JP20373593A JP20373593A JPH0740331A JP H0740331 A JPH0740331 A JP H0740331A JP 20373593 A JP20373593 A JP 20373593A JP 20373593 A JP20373593 A JP 20373593A JP H0740331 A JPH0740331 A JP H0740331A
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JP20373593A
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Eiji Yamashita
英治 山下
Hajime Nitta
一 新田
Shigeru Mizoguchi
茂 溝口
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Neturen Co Ltd
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Neturen Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリートポール等のコンクリート柱状体
において、ひび割れ部分から水が侵入して塩分により鉄
筋が腐食し、遅れ破壊等により強度が低下するのを防止
する。 【構成】 Ni:0.25〜0.8%未満にさらにC
r:0.3〜2.0%、Mo:0.1〜0.5%かB:
0.0003〜0.0050%を含有し、その他C、S
i、Mn等を規定し、またCuを適宜含有する鋼棒を焼
入れ焼戻した材料を軸筋として使用し、前記軸筋とらせ
ん筋とをスポット溶接して鉄筋かごを作製し、軸筋を緊
張しつつコンクリートを打設して柱状体とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンクリート柱状体、す
なわちコンクリートポールまたはコンクリートパイルの
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コンクリートポールまたはコンクリート
パイルは通常プレストレストコンクリートとして製造さ
れる。すなわち複数のPC鋼棒を環状に平行に保持して
おき、これにらせん筋を巻き付けてスポット溶接などの
方法で編成した後、PC鋼棒に張力を掛けた状態でコン
クリートを打ち柱状体にする。その際コンクリートの強
度発現を促進するため高温高圧蒸気で養生することが多
い。
【0003】このコンクリート柱状体に使用するPC鋼
棒はJIS G3109において規定があるが、化学成
分については不純物であるP、S、Cuについてその上
限が規定されているのみである。したがって化学成分に
関しては製造者がそれぞれの考え方で定めているが、成
分の系統としては高炭素鋼(0.8%C程度)を引き抜
いて加工硬化により強度を出すもの、低中炭素鋼を焼入
れ、焼戻して強度を出すものとがある。これらのうちで
加工硬化により強度を出すものは溶接性が悪く、らせん
筋を巻き付けて編成する際、手で針金を巻き付けて結束
する必要がある。したがってスポット溶接によりらせん
筋との接合ができる焼入れ焼戻しによるものが作業性を
重視する場合用いられている。これは炭素量は0.25
〜0.4%程度でこれにSi、Mnなどを適量加えて焼
入れによる組織変態を確保して機械的性質を所定のもの
とする。
【0004】またPC鋼棒に要求される特性として、耐
リラクセーション特性がある。すなわちPC鋼棒にプレ
ストレスを加えつつコンクリートを打設した場合にこの
緊張力が減少する現象が生ずるが、コンクリート自体の
弾性変形など当然に生ずるものに加えてPC鋼棒のリラ
クセーションによるものがある。これは蒸気養生をした
場合に顕著であり、その防止のためPC鋼棒の成分、製
造工程などについてたとえば特公平3−79410号の
ような対策が発表されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記コンクリ
ート柱状体に用いられる鉄筋はコンクリート中において
はpH12の環境にあり本来腐食は生じないはずであ
る。ところが実際には内部で鉄筋が腐食しコンクリート
柱状体の耐久性を著しく害するという問題が発生してい
る。これはコンクリート柱状体の中でもコンクリートポ
ールで特に問題となっているが、これはJIS規格にお
いてコンクリートのかぶり厚さの規定ががコンクリート
パイルが30mm以上であるのに対し9mm以上と比較
的薄く、曲げ応力が繰り返されるうちにコンクリートに
ひびが入り水分が鉄筋の部分にまで侵入するためであ
る。コンクリートポールでは上記JIS規格において設
計荷重を加えたときに0.25mmのひび割れを許容し
ており、内部に水分が侵入するのは必然であるともいえ
る。したがってコンクリートの原料の砂に塩分が含まれ
ていた場合や、また海岸近くに設置されるコンクリート
ポールでは大きな問題となっている。
【0006】この鉄筋の腐食は水素脆性割れによる遅れ
破壊として現われる。このようなコンクリートポールな
どにおける鉄筋の耐食性についてはいままでその対策に
ついて提案がなされていない現状である。本発明はこの
ようなことから耐塩性のコンクリート柱状体を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、重量比でC:0.2〜0.6%、S
i:0.2〜2.0%、Mn:0.2〜2.0%、N
i:0.25〜0.8%未満、Cr:0.3〜2.0
%、Mo:0.1〜0.5%を含有し、P:0.020
%以下、S:0.015%以下で、残部Feおよび不可
避不純物からなる鋼棒を焼入れ焼戻した材料を軸筋とし
て使用し、前記軸筋とらせん筋とをスポット溶接して鉄
筋かごを作製し、軸筋を緊張しつつコンクリートを打設
して柱状体とすることを特徴とする耐塩性コンクリート
柱状体の製造方法である。またこの鋼棒はさらに重量比
でCu:0.05〜1.0%、B:0.0003〜0.
0050%のうちの少なくとも1種を含有するものであ
ることも特徴とする。またここにおいてBを含有する場
合にはさらにTi、Nb、Zrの少なくとも1種をこれ
らの合計量として重量比で0.1%以下含有するもので
あることも特徴とする。
【0008】また本発明は、重量比でC:0.2〜0.
6%、Si:0.2〜2.0%、Mn:0.2〜2.0
%、Ni:0.25〜0.8%未満、B:0.0003
〜0.0050%を含有し、P:0.020%以下、
S:0.015%以下で、残部Feおよび不可避不純物
からなる鋼棒を焼入れ焼戻した材料を軸筋として使用
し、前記軸筋とらせん鉄筋とをスポット溶接して鉄筋か
ごを作製し、軸筋を緊張しつつコンクリートを打設して
柱状体とすることを特徴とする耐塩性コンクリート柱状
体の製造方法である。またこの鋼棒はさらに重量比でC
u:0.05〜1.0%を含有するものであること、T
i、Nb、Zrの少なくとも1種をこれらの合計量とし
て重量比で0.1%以下含有するものであることも特徴
とする。またさらに本発明は上記各成分の鋼棒において
前記焼戻しのための加熱中に曲げ歪を付加した後に、強
制冷却した材料を軸筋として使用すること、前記コンク
リート柱状体の製造にさいして軸筋と平行してさらに補
助筋を設けてらせん筋と結合し、鉄筋かごを作製するこ
とも特徴とする。
【0009】
【作用】本発明においては前記したようにコンクリート
柱状体のひび割れから塩分等を含んだ水が侵入した場
合、水素脆性割れによる応力腐食割れが生ずることから
これを防止する手段を講ずる。この現象による破壊は腐
食により材料自体が減量して破壊に至るのではなく、腐
食により発生した水素により脆性が生じ、はるかに急速
に破壊に至るものである。この対策としては腐食そのも
のを防止して水素源を絶つこと、鋼材中への水素の拡
散、侵入を生じにくくすることが考えられる。この種の
鋼材でステンレス鋼のように腐食そのものを完全に防止
することはコスト的に困難であるが、腐食をできるだけ
少なくし、水素の拡散、侵入を生じにくくするという両
方の対策をバランスよく講ずることにより遅れ破壊を防
止することができる。また軸筋の材料はスポット溶接性
が良好なことも重要であり、スポット溶接部分の強度、
延性を確保する。
【0010】本発明のコンクリート柱状体においてはコ
ンクリート中に埋設された鉄筋の塩分による腐食とそれ
による遅れ破壊の防止にNiが顕著な効果があることに
着目し、Niと他の添加元素との組み合わせによりNi
等の添加元素を最小限として、低コストでPC鋼棒とし
ての必要特性を発揮させるべく成分範囲を規定したもの
である。これら元素のうちでCは焼入れ性を高め強度を
維持するのに必要であり、0.2%以上が必要である。
一方0.6%を超えるとスポット溶接性が低下するので
0.6%以下とする。
【0011】Siは脱酸剤として使用されると共に強度
向上に有効な元素であり、0.2%以上を必要とする。
また特にリラクセーション特性の向上に効果があり、こ
のためには1.0%以上添加することが好ましい。一方
2.0%を超えると靱性が低下するので2.0%以下と
する。
【0012】Mnは焼入れ性を高め強度向上に必要であ
るが、0.2%未満では効果が少ないので0.2%以上
必要である。一方2.0%を超えると延性が低下するの
で2.0%以下とする。
【0013】Niは本発明の目的とする耐塩性向上に必
要な元素であり、耐食性を向上すると共に水素の拡散、
侵入を減少して遅れ破壊を防止する。他の遅れ破壊特性
向上のための元素であるCr、Mo、B、Cuと共存さ
せる場合でもその効果を発揮させるためには0.25%
以上必要であり、一方コスト的な面より前記他の元素の
量とのバランスを考慮して0.8%未満とする。
【0014】Crは焼入性を高め強度を上げるための元
素であり、Moと共に添加するが、その効果を発揮させ
るためには0.3%以上必要である。一方2.0%を超
えると経済的に不利となるので2.0%以下とする。
【0015】Moは焼入れ性を高め遅れ破壊特性を向上
させる。添加量は0.1%未満では効果が小さく、0.
5%を超えると効果が飽和して不経済であるため0.1
%以上0.5%以下の添加量とする。
【0016】Bは遅れ破壊特性を向上させると共に焼入
れ性も向上させる。Cr、Moを添加しない場合は必
ず、それ以外の場合は選択的に添加する。0.0003
%未満では効果が少なく、0.0050%を超えるとか
えって焼入れ性を低下させるので0.0003%以上
0.0050%以下とする。なお、Bを添加する場合、
Tiを添加することにより鋼中のNを固定してBによる
焼入性向上の効果を増大させるのが好ましい。Tiの添
加量は0.02%程度でよく、またNb、Zrも同様の
効果がある。いずれにしてもこれらの少なくとも1種以
上を合計で0.1%以下の範囲で添加することによりそ
の効果を得られる。
【0017】P、Sは不純物として避けられないが、鋼
棒の靱性を劣化させると共に、遅れ破壊特性にも悪影響
があるので、それぞれ0.020%以下、0.015%
以下とする。
【0018】Cuは耐食性を向上し遅れ破壊に対しても
有効であり、必要に応じ添加されるがその効果を発揮さ
せるには0.05%以上必要である。一方1.0%を超
えると熱間割れの原因となるので1.0%以下とする。
【0019】上記成分の鋼材は熱間圧延で棒鋼とした
後、冷間でダイスやローラーダイスで引き抜いて所定の
寸法にして焼入れ焼戻しを行なう。焼戻しは通常350
〜500℃の範囲で行なうがこのとき加熱状態で3%以
下の繰り返し曲げによる微小歪を与えた後強制冷却する
と、リラクセーション値をさらに向上させることができ
る。これは焼戻し温度またはその付近に保持した状態で
加工歪により転位の移動を妨げることによりリラクセー
ションを改善するものである。焼戻し温度付近で加工歪
を導入した後はその効果を消滅させないよう強制冷却た
とえば水冷で常温に冷却するのが好ましい。また上記繰
り返し曲げ工程は材料表面に圧縮残留応力を与え、遅れ
破壊防止にも効果がある。
【0020】このようにして焼入れ焼戻しされたPC鋼
棒は軸筋として円周位置に平行に複数本保持し、らせん
筋を巻きつけ、これとの間を固定することにより鉄筋か
ごを作製する。また必要に応じ軸筋と平行してその中間
に補助筋をつけ加える。図1は鉄筋のかご編製の状況を
示す図で(a)はコンクリート柱状体の軸方向から見た
図、(b)はこれと直角方向から見た図である。図中1
が軸筋、2が補助軸、3がらせん筋であり、補助筋が軸
筋より太い例を示している。補助筋はこの図のように軸
筋の間すべてに、つまり軸筋と同じ本数設けることもあ
れば、もっと少ない本数のこともある。また長さもすべ
ての補助筋が同じものではなく長短混ぜて設けることも
ある。軸筋や補助筋とらせん筋との結合はスポット溶接
によるのが作業能率上好ましい。ただし補助筋について
は太さが軸筋より太い場合溶接機の能力上スポット溶接
が難しい場合があり、また上記のように本数自体が少な
い場合もあるので状況に応じて針金による結束を行って
もよい。
【0021】補助筋はプレストレスを加えないので強度
は軸筋より低いもので、たとえば引張り強さ490N/
mm2 クラスの材料でも使用しうる。また引張り応力を
加えた状態におかれるわけではないので遅れ破壊の対策
は不要であるが、耐食性の優れた本発明における軸筋と
同じ成分の材料を使用することは好ましい。なおらせん
筋については普通鉄線でも十分である。
【0022】上記にようにしてかご編成した鉄筋は型枠
に入れ軸筋を緊張してコンクリートを注入し遠心成型し
て内部が中空の柱状体とする。その後養生をしてコンク
リートの強度を発現させるが高温高圧の水蒸気中で行な
うオートクレーブ養生を行なうことでその時間を短縮で
きる。この場合軸筋としては特に高温リラクセーション
が小さいものが適しており、前記焼戻し工程中において
曲げ歪を付加したものが特に好ましい。
【0023】
【実施例】表1に示す各成分の鋼材について直径8mm
の丸棒に圧延し、これをらせん状の溝を有する直径7.
4mmの異形棒鋼に引き抜いた。これを870〜102
0℃に加熱して焼入れし、焼戻しを行なった。また一部
の材料については焼戻し加熱中に加工率1.5%の繰り
返し曲げを加えた。焼戻し温度は引張り強さ1420N
/mm2 以上になるような温度で行ない、冷却は水冷で
行なった。なお加熱手段は焼入れ、焼戻しとも高周波加
熱である。
【0024】
【表1】
【0025】上記鋼棒について引張り試験を行ない、降
伏応力、引張り強さ、伸びを測定した。また常温と高温
のリラクセーション値も測定した。常温における測定は
JIS G3109の方法で行ない、高温での測定は9
90N/mm2 の応力(規格引張り強さの70%)を付
加し、4時間で75℃に昇温し、5時間保持した後炉内
冷却し、23時間後の荷重変化量を測定し、初期荷重と
の比を求めた。
【0026】またさらに耐食性に関する特性のうち、遅
れ破壊についても試験を行なった。すなわち上記鋼棒と
直径3.2mmの普通鉄線(SWRM)の断片とを交叉
させて重ねてスポット溶接を行ない、990N/mm2
の引張り応力を付加して50℃に加熱した20%NH4
SCN溶液中に浸漬して破断時間を測定した。
【0027】これらの結果を表2に示すが、本発明の成
分の材料は上記各特性いずれも良好である。試料の番号
のあとにAのついたものはその番号の成分の材料につい
て焼戻し温度に加熱中に繰り返し曲げ歪を付加したもの
であるが、リラクセーション特性がさらに良好になって
いる。一方、比較例である番号16、18、19はNi
が低いため遅れ破壊特性が悪くなっている。また17、
20、21はCr、Moのいずれかまたは両方が欠けて
いるためやはり遅れ破壊特性が悪い。また22はSiが
低いため遅れ破壊特性、リラクセーション値とも悪く、
23はSiが高過ぎるため遅れ破壊特性が悪い。
【0028】
【表2】
【0029】上記材料のうちの一部の種類のものを軸筋
として使用し、コンクリートポールを製造した。すなわ
ち上記材料を6本使用して軸筋とし、さらに同じ材料を
6本補助筋とし、2.7mm径の普通鉄線(JIS S
WRM)をらせん筋としてスポット溶接により図1に示
すようにかご編成した。これを型枠に入れコンクリート
を打設して軸筋に張力を加えつつ回転して遠心力を加え
て中空円筒体とした。円柱の径は350mmで、長さは
7mであり、軸筋に加えたプレテンションは990N/
mm2 である。またコンクリートのかぶり厚さは内外と
も15mmである。
【0030】このコンクリート柱について強制発錆試験
を行なった。すなわち図2に示すように7mの長さの上
記コンクリートポール10に平行にH形鋼の架台11を
設け、中央部をストッパー12で支持して両端をクラン
プ13、14で押さえ、中央部に2.7tの荷重を加え
た。コンクリートの表面にひび割れ15が生じた状態で
この部分に2%MgCl2 の溶液をホース16により滴
下した。このようにして12ケ月間試験を行い、ひび割
れ部分からの発錆状況を観察した。またこのコンクリー
ト柱の曲げ試験を行ない鉄筋の内部腐食や応力腐食割れ
による強度低下の状況を調べた。その結果、表3に示す
ように本発明のコンクリート柱は比較例に比べて強度低
下が小さく発錆も比較的少ない。
【0031】
【表3】
【0032】
【発明の効果】本発明のコンクリート柱状体はコンクリ
ートにひび割れができても腐食に起因する遅れ破壊が生
じないのでコンクリート柱状体の強度低下が防止でき
る。また鉄筋のリラクセーション特性、スポット溶接性
も良好であり、この面からも強度、信頼性の高いコンク
リート柱状体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鉄筋のかご編成の状況を示す図で(a)は軸方
向から見た図、(b)はこれと直角方向から見た図
【図2】コンクリートポールの強制発錆試験方法を示す
【符号の説明】
1 軸筋 2 補助筋 3 らせん筋 10 コンクリートポール 11 架台 12 ストッパー 13、14 クランプ 15 ひび割れ 16 ホース

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比でC:0.2〜0.6%、Si:
    0.2〜2.0%、Mn:0.2〜2.0%、Ni:
    0.25〜0.8%未満、Cr:0.3〜2.0%、M
    o:0.1〜0.5%を含有し、P:0.020%以
    下、S:0.015%以下で、残部Feおよび不可避不
    純物からなる鋼棒を焼入れ焼戻した材料を軸筋として使
    用し、前記軸筋とらせん筋とをスポット溶接して鉄筋か
    ごを作製し、軸筋を緊張しつつコンクリートを打設して
    柱状体とすることを特徴とする耐塩性コンクリート柱状
    体の製造方法。
  2. 【請求項2】 鋼棒はさらに重量比でCu:0.05〜
    1.0%、B:0.0003〜0.0050%のうちの
    少なくとも1種を含有するものであることを特徴とする
    請求項1記載の耐塩性コンクリート柱状体の製造方法。
  3. 【請求項3】 鋼棒はBを含有する場合にはさらにT
    i、Nb、Zrの少なくとも1種をこれらの合計量とし
    て重量比で0.1%以下含有するものであることを特徴
    とする請求項2記載の耐塩性コンクリート柱状体の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 重量比でC:0.2〜0.6%、Si:
    0.2〜2.0%、Mn:0.2〜2.0%、Ni:
    0.25〜0.8%未満、B:0.0003〜0.00
    50%を含有し、P:0.020%以下、S:0.01
    5%以下で、残部Feおよび不可避不純物からなる鋼棒
    を焼入れ焼戻した材料を軸筋として使用し、前記軸筋と
    らせん筋とをスポット溶接して鉄筋かごを作製し、軸筋
    を緊張しつつコンクリートを打設して柱状体とすること
    を特徴とする耐塩性コンクリート柱状体の製造方法。
  5. 【請求項5】 鋼棒はさらに重量比でCu:0.05〜
    1.0%を含有するものであることを特徴とする請求項
    4記載の耐塩性コンクリート柱状体の製造方法。
  6. 【請求項6】 鋼棒はさらにTi、Nb、Zrの少なく
    とも1種をこれらの合計量として重量比で0.1%以下
    含有するものであることを特徴とする請求項4または5
    記載の耐塩性コンクリート柱状体の製造方法。
  7. 【請求項7】 焼戻しのための加熱中に曲げ歪を付加し
    た後に、強制冷却した材料を軸筋として使用することを
    特徴とする請求項1ないし6記載の耐塩性コンクリート
    柱状体の製造方法。
  8. 【請求項8】 軸筋と平行してさらに補助筋を設けてら
    せん筋と結合し、鉄筋かごを作製することを特徴とする
    請求項1ないし7記載の耐塩性コンクリート柱状体の製
    造方法。
JP20373593A 1993-07-27 1993-07-27 耐塩性コンクリート柱状体の製造方法 Pending JPH0740331A (ja)

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