JPS63205373A - 高力ボルト継手接合部の塗布材料 - 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〕 この発明は、橋梁や建築物等の鋼構造物の接手部（すな
わち継手部）の高力ボルト継手部に用いる塗装材料に関
し、とくに継手接合面の摩擦力を増大するための塗布材
料に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、鋼構造物の高力ボルトによる接合継手におけ
る応力に関しては、ボルト軸力と接合面のすべり耐力が
つねに研究対象とされている。

すなわち、高力ボルト摩擦接合継手におけるボルト軸力
は締付は後、ボルト自身のりラクセーションや、鋼板の
なじみ等により徐々に低下する。

一方、すべり耐力も、ボルト軸力の低下や接合面の変化
（発錆、表面処理層の変質）等により、時間の経過に従
って変化する。ことに最近は、継手部に工場で塗装をか
けるケースが増えてきている。

これらの現象についてはこれまでに種々の報告がなされ
ているが、長期間にわたっての系統的なデータは得られ
ていない。

そして、これら応力低下現象に対しては、今日まで種々
の改良対策が研究されており、多くの、報告がなされて
いる。これらの報告について下記に示す。

例えば、最近のものとしては、昭和６１年１１月の土木
学会第４１回年次学術講演会の予稿集にみられる吉原正
氏らの“高力ボルトの軸力変動とすべり耐力に関する実
験”は、おもに無機ジンクリッチペイント（防錆塗料）
の塗装厚さを７５μｍとする管理に重点がおかれたもの
であり、そのほか、塗装の前処理、ボルトの締付方法、
軸力の変動、すべり耐力変動実験によって、長期間（７
年間を目標）の試験を実施中の中間報告である。

このほか、榎波義幸氏ら（建設省）の“塗装を施した摩
擦接合継手の性能試験”及び西村昭氏ら（神戸大学工学
部土木工学科）の“高力ボルト摩擦接合による構造部材
継手耐力の継手変化”などの文献があるが、それらの文
献では前者は塗装したもの、後者は無塗装の例であり、
始めに示した吉原らの文献とほぼ同様の実験結果を示し
ている。

とくに、すべり係数についてみると、上記のいくつかの
文献における試験対象項目として、塗膜の厚さ、ボルト
の軸力及び塗料の成分（無機ジンクリッチペイントの場
合は、亜鉛粉末＋安定剤とエチルシリケート溶液＋安定
剤との比を管理する）に重点をおいている。いずれも、
すべり耐力のばらつきの原因究明とその対策のために検
討実験が行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の高力ボルトの継手接合に関する検討
実験では、ボルトの締付軸力、接合面の粗度、塗布膜厚
さ及び塗料の成分等の条件を管理して行っており、しか
も永年にわたって試験が続行されているが、とくにすべ
り係数変動に対する原因はこれまで明確にされていると
は言えない。

つまり、すべり係数ばらつきに対する決め手が得られて
いないという問題があった。

本発明者らはこの問題に関し永年に渉り検討実験を行っ
てきたものであり、その結果、従来の試験技術の盲点で
あったともいえる無機ジンクリッチペイントの主成分を
なす亜鉛粉末の大きさく粒径）に着目して、これがすべ
り係数向上に大きく影響する因子であることに想着する
に至ったものである。

この発明は、すべり係数の重要な要素を明確にすること
により、すべり係数の増大が可能な高力ボルトによる接
合条件を得ることを目的とするものである。

なお、道路橋示方書■鉄橋編にすべり係数値は０．４以
上と明記された規定がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る高力ボルト摩擦接合部に用いる塗布材料
は、鋼構造物の防錆塗料に用いる無機ジンクリッチペイ
ントの主成分をなす亜鉛粉末の粒径を走査電子顕微鏡（
ＳＥＭ）を用いて計測管理し、その最大粒径を１４μｍ
とするように選択され−た亜鉛粉末を用いるものである
。

このようにして選択されたジンクリッチペイントを介す
る高力ボルト接合面のすべり試験において、すべり耐力
はこの亜鉛粉末の粒径とその分布によって優位差が明確
になり、上記の粒径と分布を考慮して亜鉛粉末を管理す
ることにより、上記問題点を解決したものである。

〔作　用〕

この発明においては、上記ジンクリッチペイント中の亜
鉛粉末を選択管理して、１４μｍ以下の粒径のものとす
るので、従来無管理で最大粒径が１８μｍのもので比較
的大きな粒度分布をもつ粒径不揃いな亜鉛粉末で形成さ
れるペイントに比べて、粒揃いのよい亜鉛粉末からなる
ペイントを塗布材料とするため、高力ボルトの継手接合
面の密着性が向上し、単位面積当りの摩擦力が増大する
。

したがって、高力ボルト摩擦接合面のすべり耐力が著る
しく増大し、すべり係数が向上する。

〔実施例〕

鋼構造物の高力ボルト継手接合面には通常ジンクリッチ
ペイントを用いたほぼ７５〜１００μｍの厚さの塗布面
が用いられている。実際には一般に構造物全体が一様に
塗布されており、この一様塗布面の継手部がそのまま接
合面となっている。

この塗料は使用直前にビヒクル（展色剤）と金属亜鉛粉
末とを混合して使用される。このジンクリッチペイント
中に金属亜鉛粉末が占める割合は８５〜９５ｗｔ％とき
わめて高いものであり、この亜鉛粉末による電気化学的
作用によって塗膜は防食性をもつので、広く鋼構造物の
防錆塗料として使用されることはよく知られている。

この発明においては、上記のようにジンクリッチペイン
トに用いる亜鉛粉末の粒径とその粒度分布を管理選択し
たものを用いた。この亜鉛粉末管理方法には走査型電子
顕微鏡による観察によって、亜鉛粉末の粒径を計測し、
粒径とその粒径の頻度から粒度分布を求めた。

第１図はその測定結果による粒度分布を示すヒストグラ
ム（粒状グラフ）である。図において、横軸は粒径を示
し、縦軸はこの粒径粒子の頻度を表わしている。第１図
（ａ）は従来から用いられている一般の亜鉛粉末（以下
亜鉛粉−〇とする）の粒度分布で、第１図（ｂ）は本実
施例で用いた選択された亜鉛粉末（以下亜鉛粉−Ｎとす
る）の粒度分布を示すものである。

図から明らかなように、亜鉛粉−〇（従来品）では２〜
６μｍの粒径の粒子の占める割合は７１．４％であるが
、１４〜１８μｍ粒径のものが約６．５％含まれている
。これに対して、亜鉛粉−Ｎ（選択品）では粒径は最大
１４μｍであり、かつ２〜６μｍ粒径の粒子が約７８％
を占めているので、従来品と比較すると、粒揃いのよい
亜鉛粉末である。

上記２種の亜鉛粉末、すなわち亜鉛粉−Ｎと亜鉛粉−０
を用いたジンクリッチペイントによる接合面について一
例として合計１６個の試験体を作成して接合面を組立て
た試験結果をそれぞれ第１表及び第２表に示す。

表に示した軸力は、通常の試験法に準拠して求めた。す
なわち、締付時の軸力は、ボルト軸部に貼付けたストレ
インゲージを用いてボルト軸部の歪みを求め、予め行っ
た軸力較正試験の結果から算定した。長期間暴露後の軸
力は、ボルト頭部を平滑に仕上げて２軸ゲージを取付け
、ボルトを緩める前後の歪みの変化を求め別に軸力較正
試験を行った結果から算出した。

すべり係数は導入軸力（締付けて１分後の軸力）で計算
するが、表では、すべり荷重を初期締付荷重で割った値
で示される。実際には、３枚締め、接合２面の場合、 の式によって表わされるものに対応する。

第１表は亜鉛粉−Ｎを用いたペイントにより、昭和６０
年１１月に組立て締付を行った試験体６個についてボル
ト軸力の経時変化とすべり係数を示した試験結果である
。試験結果が出ていないものも若干あるが、すべり係数
に着目すると平均値０．５９の値が得られており、デー
タも比較的ばらつきの少ない結果を示している。

これに対し、第２表は亜鉛粉−〇を用いた１０個の試験
体によって、昭和６０年１０月以前に組立て締付を行っ
た接合面の試験結果である。表に示したように、すべり
係数の平均値は０．５３程度であり、測定値のばらつき
も第１表の結果より大きい。

以上の結果はいずれも、ボルト締付後１日問屋内保管し
た後、３月〜１年問屋外暴露による試験を行った結果で
ある。

以上、第１表及び第２表の結果から、同一成分の塗料を
使用した場合、１４μｍの粒径以下に管理した亜鉛粒□
末を使用したものは、従来品に比べて約０．０６〜０．
１のすべり係数の向上が認められる。これはすべり耐力
では約１０％の向上に相当するものであり、かつ規定値
０．４を十分に満足するものであることが示された。

上記の試験のほか、試験体からボルトを取はずして接合
面を観察した。その結果、１４μｍ以下の粒径に管理し
た亜鉛粉−Ｎによる接合面はいずれもボルト穴の周囲が
円形に幅広く引き傷状になっており、すべり摩擦力が大
であることが目視された。一方従来の亜鉛粉−〇を使用
した場合は、上記の引き傷状の面積が小さく、接合面の
すべり摩擦力は亜鉛粉−Ｎの場合より弱いように目視さ
れ、接合面の密着性も若干劣ることが示された。

なお、上記の金属亜鉛の粉末の粒径管理において、例え
ば８〜１０μｍや４〜８μｍなどの粒径範囲という具合
に各種の組合せによって仕様を決めることにより、それ
ぞれ適合したすべり係数の向」二や維持が達成されるこ
とが可能である。

また、この発明による塗布材料は、橋梁、建築物などの
すべての鋼構造物の高力ボルト摩擦接合時に適用可能で
あることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、昭和５６年４月から現
在まで７回２１本の試験体による経験をもとに、本発明
の方法を着想後は昭和６１年１１月に１９本の試験体に
よって検討実験を行った結果、鋼構造物に使用されるジ
ンクリッチペイントの成分中の亜鉛粉末の粒径を管理し
た塗布材料を使用することにより、高力ボルトによる摩
擦接合面のすべり係数が基準値０．４を上回ることが示
され、最大０．６２程度のすべり係数をもつ接合面が得
られる効果がある。

とくに、ジンクリッチペイントの亜鉛粉末の粒径を１４
μｍ以下に管理した場合は、従来の無管理のものに比べ
て、０．１に近いすべり係数向上が認められた。

この結果を活用すれば、この発明による塗布材料を用い
た高力ボルト継手接合は橋梁、建築物などのあらゆる鋼
構造物に広く適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼構造物の高力ボルト摩擦接合面に使用される
ジンクリッチペイントの主成分である亜鉛粉末の従来品
（ａ）と管理選択された粉末（ｂ）との粒度分布を比較
したヒストグラムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 鋼構造物の高力ボルト継手接合部に用いるジンクリッチ
   ペイントにおいて、 上記ジンクリッチペイントを構成する亜鉛粉末の粒径を
   １〜１４μｍの範囲に選択したことを特徴とする高力ボ
   ルト継手接合部の塗布材料。