WO2016024438A1 - 非主用構造部材用プレストレストコンクリート - Google Patents

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WO2016024438A1
WO2016024438A1 PCT/JP2015/067134 JP2015067134W WO2016024438A1 WO 2016024438 A1 WO2016024438 A1 WO 2016024438A1 JP 2015067134 W JP2015067134 W JP 2015067134W WO 2016024438 A1 WO2016024438 A1 WO 2016024438A1
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concrete
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昌樹 阿波根
飯田　憲
米男 大城
博美 西薗
祐央 美濃
仁 細矢
寛隆 東恩納
信男 標
俊二 有賀
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昌樹 阿波根
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Definitions

  • the present invention relates to prestressed concrete for non-main structural members that introduces chemical stress due to concrete expansion material and mechanical stress using continuous fiber reinforced wire together.
  • PC steel material high tension steel material
  • PC steel wire or 2 to 3 strands of PC steel stranded wire are used in the long line method or Concrete is cast while being tensioned by the form fixing method, and after curing and curing, these PC steel wires are cut to produce prestressed concrete.
  • prestressed tendons using rods made of fiber materials reinforced in one direction with high-strength glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, etc., have been used and are attracting attention as prestressed concrete with excellent corrosion resistance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-155623 is disclosed as a technique for expressing high tensile strength and shear strength of prestressed concrete.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-326285 is disclosed as a technology for a prestressed concrete tension material using a continuous fiber reinforced plastic composite material.
  • the concrete structure shrinks due to the progress of drying from the surface, and cracks occur when the shrinkage stress exceeds the tensile strength of the concrete.
  • the expansion material includes a material that expands with a hydration reaction, and prevents drying shrinkage of the concrete structure by hydration expansion.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-162564 is disclosed as a concrete expansion material. This is because cheap lime is used for mortar and concrete, without going through the complicated process of adding clinker fired products by adding other raw material components as in the past and causing little increase in cost. It can be used as an expansion material for mortar, and can provide a stable expansion force that can sufficiently resist the shrinkage and external pressure of mortar and concrete. In particular, chemical prestressing can be introduced without using a large amount. It is intended to provide a concrete into which an expandable material and chemical prestress can be introduced.
  • prestressed concrete was developed with the aim of overcoming the problem of being the biggest weakness of concrete, which is strong against compression but weak against tension. This is a pre-stressed state that prevents tensile stress from being generated in the concrete when it receives a load, or controls the tensile stress, and can prevent cracking due to tensile stress compared to reinforced concrete. is there.
  • JP 2004-155623 A JP 2002-326285 A JP 2005-162564 A
  • the tensile load is 457 kN.
  • the conventional mechanical stress is for large structures (for example, bridges and beams), and is intended to suppress cracking due to bending stress.
  • the tensile stress that is the mechanical stress is , Hundreds to thousands of kN, and the amount of prestress is 861 MPa or more, and the amount of prestress caused by chemical stress, several MPa, has almost no effect even if introduced at the same time. Are not introduced at the same time.
  • Prestressed concrete is an effective technology that can suppress cracks on the surface, which can be said to be the fate of concrete.
  • the prestressed concrete for a non-main structural member that introduces mechanical stress and chemical stress at the same time which is a concrete having a thickness of 50 mm or less and a tensile load of the tension material is 150 kN or less.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and combines chemical stress caused by an expanding material and mechanical stress caused by a continuous fiber reinforced wire material to achieve weight reduction, thinning, and suppression of cracking, and to improve design flexibility. It is an object of the present invention to provide prestressed concrete that can be used for non-main structural members such as general building members.
  • the present invention provides a concrete for non-main structural members into which prestress is introduced. Mechanical stress due to the tension material and chemical stress due to the concrete expansion material are introduced, and the tension material is a prestressed concrete for a non-main structural member characterized by being a rust-resistant wire.
  • the mechanical stress due to the tension material may be any mechanical stress as long as it can introduce mechanical tensile stress to the concrete in advance with the tension wire, and the pre-stress method or the post-tension method may be used. But it ’s okay.
  • the rust-resistant wire may be any wire as long as the concrete does not rupture due to expansion of the tension material due to rusting after the concrete is placed.
  • a non-rusting metal such as an alloy, molybdenum alloy, or tungsten alloy, or a non-metallic material such as a resin material or a vegetable fiber material may be used.
  • the chemical stress due to the concrete expansion material may be any expansion material as long as it is used for concrete, and may be an admixture that can introduce chemical stress into concrete.
  • the non-main structural member concrete is not a concrete member used for a structural part requiring high strength such as a bridge, a power pole, a concrete pile, a construction member, or a building beam, but a general building member Building materials, flooring materials, ceiling materials, wall materials, finishing members, design materials, furniture materials, partition wall members, decorative members, joinery members, mounting members used in addition to main structural members , Etc. Further, it can be used as an alternative member such as a metal member, a glass member, a hard resin member, a wood member, an impact energy absorbing member such as a vibration damping member or a vibration isolation member. Moreover, the shape of this concrete is not limited, For example, it can be used for plate shape, an accessory shape, a hollow shape, a three-dimensional shape, etc.
  • the tension material is a continuous fiber reinforced wire, and the prestressed concrete for a non-main structural member according to claim 1 is provided.
  • the continuous fiber reinforcing wire is a linear continuous fiber reinforcing material, and is a PC tension material made of a reinforcing fiber reinforcing material continuously formed into a linear shape.
  • the continuous fiber reinforcing material is a general term for carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, vinylon fibers and the like bound with an epoxy resin or the like.
  • the reinforcing fiber reinforcing material has light weight, high strength, high elasticity, corrosion resistance, non-conductivity, non-magnetism, and other specific physical properties (tensile strength, elastic modulus) superior to those of reinforcing bars, and excellent corrosion resistance and electromagnetic characteristics not found in reinforcing bars. It is what has.
  • Linear means round, rectangular, deformed (rib, indented surface) rods, braided rods, stranded strands, grids, etc., generally linear or 2D or 3D assembled from its shape units. That means.
  • the continuous fiber reinforced wire is a reinforced fiber wire made of one or more fibers selected from aramid fiber, carbon fiber, glass fiber, and poly-p-phenylenebenzobisoxazole fiber. It is a prestressed concrete for a non-main structural member.
  • the concrete expansion material is a lime-based expansion material such as quick lime, an ettringite-based expansion material such as calcium sulfoaluminate, an ettringite-lime composite expansion material, an iron powder-based expansion material, a magnesium-based expansion material, It is a prestressed concrete for a non-main structural member, which is one or a mixture of two or more selected from an aluminum powder-based expansive material, a shale expansive material, and a silica-based expansive material.
  • the effect of the chemical stress is not particularly limited as long as it acts on the concrete surface, and may be any as long as it has a light weight and cracking suppressing effect.
  • the tendon is prestressed concrete for a non-main structural member, wherein the wire has a wire diameter of 15.0 mm or less.
  • the wire diameter may be any as long as it is 15.0 mm or less, and may be any wire diameter that can secure a tensile strength capable of introducing mechanical prestress.
  • It is preferably 5.0 mm to 13.5 mm, more preferably 5.0 mm to 10.0 mm.
  • the wire diameter is 15.0 mm or more
  • the concrete covering thickness becomes thick, it becomes difficult to reduce the weight, and the degree of design is limited, which is not preferable from the viewpoint of design.
  • the tension material is prestressed concrete for a non-main structural member, wherein the tensile load per one wire is 150 kN or less.
  • the tensile load may be any as long as it is 150 kN or less, and it is only necessary to ensure a tensile load capable of effectively suppressing cracks on the concrete surface after the introduction of prestress.
  • the tensile load can be arbitrarily adjusted according to the thickness of the prestressed concrete. If the prestressed concrete plate thickness is 40 mm or less, it may be 50 kN or less.
  • prestressed concrete for non-main structural members is characterized in that the concrete thickness is 50 mm or less.
  • any thickness may be used as long as the thickness of the concrete can ensure the minimum fog thickness by using a tension material made of continuous fiber reinforced wire.
  • the continuous fiber reinforcing material has rust prevention property and does not explode due to rust or the like, the fog thickness can be suppressed to 10 mm or less.
  • a prestressed concrete for a non-main structural member is characterized by using a mesh sheet made of fiber reinforced resin.
  • a mesh sheet made of fiber reinforced resin is embedded on the surface, inside, or both of prestressed concrete.
  • the fiber reinforced resin carbon fiber reinforced resin, glass fiber reinforced resin, aramid fiber reinforced resin, boron fiber reinforced resin, polyethylene fiber reinforced resin, xylon reinforced resin, and the like can be used.
  • the mesh interval of the mesh sheet is arbitrary, but is preferably about 10 mm to 200 mm, more preferably about 10 mm to 100 mm, which is effective for suppressing cracks on the surface.
  • the mesh sheet may be provided in a plurality of stages. Further, prestress may be introduced.
  • the prestressed concrete for a non-main structural member is characterized in that a ceramic insert is embedded in the mesh portion of the mesh sheet.
  • the insert is a ceramic insert that is embedded in a concrete product and is used for a suspension scaffold, a formwork, and the like, and is excellent in corrosion resistance.
  • the ceramic insert is embedded in accordance with the mesh portion of the mesh sheet.
  • prestressed concrete for non-main structural members is characterized in that a rust-resistant metal insert is embedded in the mesh portion of the mesh sheet.
  • the insert may be any rust-resistant metal insert.
  • titanium, phosphor bronze, molybdenum, aluminum, etc., or alloys such as RENY, VESPEL, PEEK, and PVDF may be used.
  • prestressed concrete for a non-main structural member is characterized in that a hard resin insert is embedded in the mesh portion of the mesh sheet.
  • the insert may be any hard resin insert.
  • hard vinyl chloride, polycarbonate, acrylic, polypropylene, bakelite phenol, melamine, polyester and the like can be used.
  • Fiber reinforced resin or the like may be used.
  • prestressed concrete for a non-main structural member characterized by using a porous artificial lightweight material.
  • a porous artificial lightweight material is used as part of the aggregate for the purpose of weight reduction, heat insulation, workability, and workability.
  • the porous artificial lightweight aggregate is composed of inorganic porous artificial lightweight aggregates (fly ash, obsidian, perlite, pearlite, pine stone, dolomite), glass-based porous artificial lightweight aggregates, porcelain-based porous artificial artificial materials Lightweight aggregate can be used.
  • the discontinuous fiber reinforcing material may be any fiber reinforcing material in a discontinuous state.
  • the fiber dimensions are preferably 0.005 to 1.0 mm in diameter and 2 to 30 mm in length, more preferably from the viewpoint of preventing material separation of these fibers in the blend and improving the bending strength and toughness after curing.
  • a diameter of 0.01 to 0.5 mm and a length of 5 to 25 mm are preferable.
  • the aspect ratio (fiber length / fiber diameter) of the carbon fiber is preferably 20 to 200, more preferably 30 to 150.
  • the blending amount is suitably from 0.5 to 10.0%, preferably from 1.0 to 9.0%, more preferably from 1.0 to 5.0%, as a volume percentage in the blend. If the blending amount is less than 0.5%, the bending strength and toughness of the structural member are lowered, which is not preferable. On the other hand, if this blending amount exceeds 10.0%, the unit water amount increases to ensure fluidity and the like, and even if the blending amount is increased, the fiber enhancement effect is not improved. This is not preferable because so-called fiber balls are easily formed in the kneaded product.
  • discontinuous fiber reinforcing material is a reinforcing fiber material made of one or more fibers selected from carbon fiber, glass fiber, and resin fiber. Prestressed concrete.
  • prestressed concrete for a non-main structural member characterized in that a pigment is mixed.
  • Any pigment may be used as long as it can be blended into the concrete raw material and can color the concrete.
  • the pigment can be appropriately selected and blended from those conventionally used according to the desired color.
  • Specific examples include inorganic powdered pigments such as bengara, titanium white, yellow lead, ultramarine blue, cobalt blue, and cobalt purple.
  • Organic pigments include monoazo pigments, diazo pigments, lake azo pigments, ⁇ -naphthol pigments, naphthol AS pigments, benzimidazolone pigments, disazo condensation pigments, azo metal complex pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, and perylene pigments.
  • a polycyclic pigment such as or carbon black can be used. Moreover, you may use the mixture of these organic pigments. In addition, you may use these organic pigments and inorganic pigments in combination of 2 or more types.
  • the pigment is a powder and its addition amount is small, it is often the case that the pigment is not dispersed uniformly even if added to the concrete kneaded material as it is and stirred.
  • the pigment in a slurry using a water reducing agent and water.
  • the reason why the water reducing agent is used is to prevent the aggregation of the pigment in water, improve the dispersion, and facilitate the dispersion of the pigment into the concrete kneaded product.
  • the water reducing agents used in the slurry are common, for example, lignin-based, naphthalenesulfonic acid-based, melamine-based, polycarboxylic acid-based cement water reducing agents, AE water reducing agents, high-performance water reducing agents, high-performance AE water reducing agents, etc. These may be selected as appropriate from these, and two or more may be used in combination.
  • the same water reducing agent as that blended in the concrete kneaded material is preferable because stirring with the concrete kneaded material can be performed quickly.
  • the viscosity of the slurry is appropriately determined in consideration of the fineness of the pigment, the type and amount of the water reducing agent, the amount of water, and the like.
  • prestressed concrete for a non-main structural member is characterized in that an arbitrary unevenness is formed on the surface using a soft formwork.
  • the soft formwork is a soft formwork made of a soft material such as resin or rubber, and any form can be used as long as it can form arbitrary irregularities on the concrete surface.
  • thermoplastic resin As the resin that is a soft material, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used.
  • thermoplastic resin polypropylene, polycarbonate, PET, PBT or the like in which short fibers are kneaded can be used.
  • thermosetting resins such as an epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, and resin which combined these suitably, can be used.
  • glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, etc. which are normally used for fiber reinforced plastics as a fiber reinforcement.
  • foamed resin mold formed from a foamed resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, or polyurethane.
  • Natural rubber, synthetic rubber, etc. can be used as the rubber which is a soft material.
  • synthetic rubber silicon rubber, urethane rubber, fluorine rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber and the like can be used.
  • These flexible molds may be any plate-like elastic molds in which arbitrary irregularities are formed in advance so that irregularities appear on the concrete surface when peeled off. It may be a solidified resin material or rubber material so that it appears on the surface, a laser processed plate surface of the resin material or rubber material, and a 3D printer using a resin material or rubber material. Things may be used.
  • any irregular shape may be used as long as it is a design that enhances design, for example, pseudo stone pattern, wood grain pattern, geometric figure pattern or perforated panel, or character, photograph, character by copyright, etc. It may be a representation of the shape of the.
  • the present invention has the following effects. 1) By introducing mechanical stress due to the rust-resistant wire and chemical stress due to the concrete expansion material, it is possible to realize weight reduction and crack suppression and to realize prestressed concrete that can be used for non-main structural members.
  • Thinning, lightening, and suppression of cracks enable application to members that could not be used with concrete until now.
  • It can be used as an alternative member such as a metal member, a glass member, a hard resin member, a wooden member, an impact energy absorbing member such as a vibration damping member or a vibration isolating member, and a formwork as a leading frame.
  • a prestressed concrete having an arbitrary color development can be provided.
  • FIG. 1 a method of introducing mechanical prestress by a conventional pretension system is shown in FIG.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a pretension bed (manufacturing apparatus). This is an example in which a tension of 50 tons (490 kN) is introduced using a strand of ⁇ 26 mm from PC steel as the tension material.
  • lattice reinforcement (rebar) and formwork are assembled in a state where the strands of PC steel are in tension, and concrete is placed and cured.
  • the present invention is prestressed concrete for non-main structural members that can be used in general buildings.
  • the method of introducing mechanical prestress can be performed in the same manner as in the conventional example (FIG. 1).
  • the prestressed concrete according to the present invention is realized by a new concrete composition, a tension material, and a tensile load.
  • the mixing ratio of the swelling agent is 20 kg / m 3 as described above.
  • a stranded wire made of a carbon fiber reinforced polymer (CFRP) material having a diameter of 12.5 mm was used.
  • the size of the prestressed concrete was 3m x 2.4m x 36mm, and 5 tendons were arranged at 500mm intervals in the short direction.
  • FIG. 2 shows a layout of the tendon.
  • the thickness T of the prestressed concrete 1 is 36 mm, and the tension material 2 having a diameter of 12.5 mm is arranged at the center of the plate thickness.
  • Lattice bars 3 were placed on the upper surface of the tendon.
  • the fog thickness is about 7 mm.
  • Compressive strength after prestressed concrete production was 60 MPa or more, which satisfied the strength standard.
  • the thickness of the prestressed concrete of the present invention is 36 mm.
  • the plate thickness needs to be about 30 mm in consideration of problems such as rust, so the fog thickness is more than that of the prestressed concrete of the present invention.
  • the weight of the prestressed concrete according to the present invention was 648 kg.
  • the plate thickness is 82 mm in consideration of fog thickness.
  • the approximate weight of general reinforced concrete calculated at 2.5 tons per m3
  • JIS A1414 was prepared using six specimens 10 by changing the conditions of mechanical stress (hereinafter abbreviated as MS) due to continuous fiber reinforced wire and chemical stress (hereinafter abbreviated as CS) due to the expansion material for concrete. A bending test was performed.
  • MS mechanical stress
  • CS chemical stress
  • composition of the concrete was the same as in the case of FIG.
  • each test body 10 was set to length (L) 2 m ⁇ width (W) 1 m ⁇ thickness (t) 38 mm. As shown in (1) of FIG. 3, it is a concrete thin plate, and three carbon fiber wires (CFRP) of ⁇ 7.5 mm are embedded. The carbon fiber wire (CFRP) is indicated by a broken line, and the back muscle (SR) is indicated by a one-dot broken line.
  • the three bodies have no holes as shown in (2), and the remaining three bodies have two through holes with holes (large) 4: ⁇ 150mm and holes (small) 5: ⁇ 75mm near the center as shown in (3). It is a provided specimen.
  • FIG. 6 shows the results of CASE-1 to CASE-3.
  • FIG. 7 shows the results of CASE-4 to CASE-6. Comparison results of 3 types with holes: CASE-4: with MS + with CS CASE-5: with MS + without CS CASE-6: without MS + CS
  • Figures 8-1 to 8-6 are photographs comparing the cracking and unloading conditions of CASE-1 to CASE-6.
  • CASE1 (Fig. 8-1), CASE2 (Fig.8-2), CASE4 (Fig.8-4), and CASE5 (Fig.8-5) in which mechanical stress is introduced are the loads after fracture. At the time of removal, the cracks were restored and could not be confirmed.
  • prestressed concrete has been used as a main structural member that requires high strength, and in mechanical stress, high mechanical stress of 150 kN or more has been introduced.
  • high mechanical stress 150 kN or more has been introduced.
  • the case of introducing low mechanical stress has not been studied at all, and no such test has been conducted.
  • the combined use of chemical stress for the purpose of increasing the strength is not considered at all, and it has been determined that there is no influence by the combined use.
  • the prestressed concrete of the present invention has a remarkable effect of thinning, lightening, and suppressing cracking, and as a general building member (excluding main structural members), it can be applied to outer walls, partition walls, floor boards, furniture materials, etc. It becomes an excellent concrete board that can be used and has the possibility of completely new design and design by being a lightweight thin-walled board.

Abstract

【課題】　膨張材によるケミカルストレスと難錆性線材によるメカニカルストレスを併用し、軽量化とひび割れ抑制を実現し、一般建築部材などの非主用構造部材用として使用できるプレストレストコンクリートを提供することを課題とする。 【解決手段】緊張材による機械的ストレスとコンクリート用膨張材によるケミカルストレスとを導入し、該緊張材は、難錆性である連続繊維補強線材であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。

Description

非主用構造部材用プレストレストコンクリート
　本発明は、コンクリート膨張材によるケミカルストレスと、連続繊維補強線材を用いたメカニカルストレスを併用に導入する非主用構造部材用プレストレストコンクリートに関する。
　従来より、機械的特性（圧縮強度、曲げ強度等） に優れるセメント系材料にプレストレスを導入してなるコンクリートの開発が行なわれている。
　従来のプレストレストコンクリートにおいて、プレテンション方式の場合は、プレストレスを導入する緊張材として高張力鋼材（ＰＣ鋼材）を使用し、ＰＣ鋼線や２～３本撚りＰＣ鋼撚り線をロングライン方式または型枠定着方式によって緊張しながらコンクリートを打設し、養生硬化後にこれらのＰＣ鋼線を切断してプレストレストコンクリートを製造している。
　近年、高強度を有するガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などにより一方向に強化した繊維素材によるロッドを利用したプレストレスト緊張材が使用され、防蝕性に勝れたプレストレストコンクリートとして注目されている。
　プレストレストコンクリートの高い引張強度やせん断強度を発現する技術として特開２００４－１５５６２３号が開示されている。
　連続繊維強化プラスチック複合材によるプレストレストコンクリート緊張材の技術として、特開２００２－３２６２８５号が開示されている。
　また、通常、コンクリート構造物は、その表面から乾燥が進むため、収縮し、その収縮応力がコンクリートの引張り強度を上回るとひび割れが生じることとなる。
　このひび割れを低減するためには、コンクリートに所定のコンクリート混和材料を配合することにより、コンクリートの乾燥収縮量を補償するに足りる膨張量を与えること、あるいは乾燥収縮量を低減することが必要である。そのためのコンクリート混和材料として、膨張材や収縮低減剤が知られている。
　このうち、膨張材は水和反応に伴って膨張する材料を含み、水和膨張によりコンクリート構造物の乾燥収縮を防止するものである。
　コンクリートの膨張材として、特開２００５－１６２５６４号が開示されている。これは安価な生石灰を、例えば従来のように他の原料成分を加えてクリンカ焼成物を製造するような煩雑な処理を経ることもなく、且つコストの増加を殆どもたらさずに、モルタルやコンクリート用の膨張材として十分使用できるようにし、モルタルやコンクリートの収縮や外圧に十分対抗できるような安定した膨張力を付与できる膨張材、特に、大量に使用しなくともケミカルプレストレスの導入を可能にした膨張材及びケミカルプレストレスが導入できるコンクリートを提供するとしたものである。
　このように、プレストレストコンクリートは、コンクリートの最大の弱点である、圧縮には強いが引張には弱いという問題を克服する目的で開発されたものであり、荷重が作用する前にコンクリート部材に圧縮力がかかった状態（プレストレス）とし、荷重を受けた時にコンクリートに引張応力が発生しないようにする、もしくは引張応力を制御するもので、鉄筋コンクリートに比べ、引張応力によるひび割れを防ぐことができるものである。
特開２００４－１５５６２３号公報 特開２００２－３２６２８５号公報 特開２００５－１６２５６４号公報
　上記の従来特許公報に示すように、プレストレストコンクリートは、その強度を高めるために種々の開発が行われている。
　従来のプレストレストコンクリートは、その用途として、橋梁、電柱、コンクリートパイル、建設部材や、建築物の梁などによく使用され、主に構造材に用いられている。
 実際の機械的ストレスにおける緊張材の引張荷重の例を示す。

株式会社ピーエス三菱：工場新築工事
社内報：PCaPC 工法による大規模な平面形状を有する工場の施工
一般ＰＣ鋼棒：直径３６ｍｍ：６ｍ柱：緊張力：５５０ｋＮ
ＤＷケーブル：１０ｍ～１４ｍ大梁：緊張力１,２４３～２，２６４ｋＮ
　また、特開２００４－１５５６２３：プレストレストコンクリートには、機械的プレストレスの記載がある。これは試験体であるが、長さ４００ｍｍ、厚さ１００ｍｍのコンクリートの中心に、直径２６ｍｍの鋼棒を配置し、プレストレス導入直後の引張強度＝８６１ＭＰａと記載されている（
）。直径２６ｍｍにおいて、引張荷重は４５７ｋＮとなる。
　以上のとおりであり、従来の機械的ストレスは大型の構造物（たとえば、橋梁、梁）に対するものであり、曲げ応力によるひび割れを抑制することが目的であり、その機械的ストレスである引張荷重は、数百～数千ｋＮであり、そのプレストレス量は上記の８６１ＭＰａ以上のものであり、ケミカルストレスによるプレストレス量、数ＭＰａでは、同時に導入しても、ほとんど影響がないため、実際の現場においては、同時に導入されることはない。
　また、プレストレストコンクリートは、コンクリートの宿命ともいえる、表面のひび割れを抑制できる効果的な技術である。
　しかしながら、上記のように、構造材に用いられているが、一般の建築部材などの非構造材にはほとんど使用されていない。
　これは、コンクリートに対する従来のイメージが、重量物であること、コンクリート厚が薄くできない、ひび割れ等の問題が、軽量、切り欠き形状、意匠性を必要とする一般建築部材としての非構造材への適用の大きな障害となっていた。
　しかし、本発明のように、板厚５０ｍｍ以下のコンクリートであり、緊張材の引張荷重が１５０ｋＮ以下の条件となる、機械的ストレスと、ケミカルストレスを同時に導入する非主用構造部材用プレストレストコンクリートにおいては、相乗効果が大きく影響するものであることを出願人らは、試験等で確認し、本発明を完成させたものである。
　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、膨張材によるケミカルストレスと連続繊維補強線材によるメカニカルストレスを併用し、軽量化と薄肉化及びひび割れ抑制を実現し、デザインの自由度を高め、一般建築部材などの非主用構造部材用として使用できるプレストレストコンクリートを提供することを課題とする。
　本発明は諸課題を解決するために、請求項１では、プレストレスを導入した非主用構造部材用コンクリートにおいて、
　緊張材による機械的ストレスとコンクリート用膨張材によるケミカルストレスとを導入し、該緊張材は、難錆性線材であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該緊張材による機械的ストレスとは、緊張用線材によりコンクリートにあらかじめ機械的な引張応力を導入できるものであればいずれでもよく、プレテンション方式あるいはポストテンション方式のいずれの方式によるプレストレスの導入方式でも良い。
　該難錆性線材は、コンクリート打設後において、緊張材の錆びによる膨張によってコンクリートが破裂する恐れのない線材であればいずれでも良く、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル合金、クロム合金、モリブデン合金、タングステン合金などの難錆性金属や、樹脂材、植物繊維材などの非金属材を用いても良い。
　該コンクリート用膨張材によるケミカルストレスは、コンクリート用として使用されている膨張材であればいずれの膨張材を混入しても良く、コンクリートにケミカルストレスを導入できる混和剤などでも良い。
　該非主用構造部材用コンクリートとは、橋梁、電柱、コンクリートパイル、建設部材や、建築物の梁などのように高強度を要求される構造部分に使用されるコンクリート部材ではなく、一般建築用部材などのように、主用構造部材以外に使用されている建築部材、床材、天井材、壁材、仕上げ部材、意匠用部材、家具材、仕切り壁部材、化粧部材、建具用部材、取付部材、などである。また、金属部材、ガラス部材、硬質樹脂部材、木部材、制振部材や免振部材などの衝撃エネルギー吸収部材等の代替部材などに使用できる。また、該コンクリートの形状は、限定されるものではなく、たとえば、板状、役物状、中空形状、３次元形状等に使用できる。
　請求項２では、該緊張材は、連続繊維補強線材であることを特徴とする請求項１に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該連続繊維補強線材とは、線状の連続繊維補強材であり、連続的に線状に成形された強化繊維補強材によるＰＣ緊張材である。連続繊維補強材は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維などをエポキシ樹脂などでバインドしたものの総称である。
　該強化繊維補強材は、軽量、高強度、高弾性、耐食性、非電導、非磁性など、鉄筋よりも優れた比物性（引張強度、弾性率）と鉄筋にはない優れた耐食、電磁気的特性とを有しているものである。
　線状とは、丸形、矩形、異形（リブ、インデンテッド表面）ロッド、組紐状ロッド、撚り線状ストランド、格子状等、概して線形形状またはその形状単位からの２次元または３次元組立て形状を意味するものである。
　請求項３では、該連続繊維補強線材は、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリ－ｐ－フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維から選ばれた１種又は２種以上の繊維による強化繊維線材であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　請求項４では、該コンクリート用膨張材は、生石灰等の石灰系膨張材、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト系膨張材、エトリンガイト－石灰複合系膨張材、鉄粉系膨張材、マグネシウム系膨張材、アルミニウム粉末系膨張材、頁岩系膨張材及び珪石系膨張材から選ばれた１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該ケミカルストレスの効果は、コンクリート表面において作用するものであればよく、軽量化とひび割れ抑制効果を有するものであればいずれでも良く、組み合わせを限定するものではない。
　請求項５では、前記の緊張材は、該線材の線径が１５．０ｍｍ以下であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該線径は、１５．０ｍｍ以下であればいずれでも良く、機械的なプレストレスが導入できる引張強度を確保できる線径であれば良い。
　好ましくは、５．０ｍｍ～１３．５ｍｍが良く、さらに好ましくは、５．０ｍｍ～１０．０ｍｍである。
　また、線径が１５．０ｍｍ以上では、コンクリートの被り厚が厚くなり、軽量化しにくくなり、デザインの自由度を制限するので意匠性の観点からも好ましくない。
　請求項６では、前記の緊張材は、該線材１本当たりの引張荷重が１５０ｋＮ以下であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該引張荷重は、１５０ｋＮ以下であればいずれでも良く、プレストレスの導入後、コンクリート表面のひび割れを効果的に抑制できる引張荷重が確保できれば良い。
　好ましくは、５ｋＮ～１２０ｋＮ、さらに好ましくは、１０ｋＮ～８０ｋＮ、さらに好ましくは、１５ｋＮ～５０ｋＮ程度が良い。
　また、引張荷重は、プレストレストコンクリートの板厚により、任意に調整することができる。プレストレストコンクリート板厚が４０ｍｍ以下であれば、５０ｋＮ以下でも良い。
　請求項７では、コンクリート厚が５０ｍｍ以下であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　コンクリートの厚さが５０ｍｍ以下であれば、いずれでも良く、連続繊維補強線材による緊張材を用いることによる最少のカブリ厚さを確保できるコンクリートの厚さであれば良い。
　好ましくは、４５ｍｍ以下、さらに好ましくは、４０ｍｍ以下が良い。連続繊維補強材では、防錆性があり、錆び等による爆裂がないため、カブリ厚さは１０ｍｍ以下に抑えることができる。
　請求項８では、繊維強化樹脂によるメッシュシートを用いたことを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　プレストレストコンクリートの表面又は内部あるいは両方に繊維強化樹脂によるメッシュシートを埋設するものである。該繊維強化樹脂は、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、アラミド繊維強化樹脂、ボロン繊維強化樹脂、ポリエチレン繊維強化樹脂、ザイロン強化樹脂等が使用できる。
　該メッシュシートの網目の間隔は、任意であるが、表面のひび割れ抑制に効果的な１０ｍｍ～２００ｍｍ程度が好ましく、さらに好ましくは１０ｍｍ～１００ｍｍ程度が良い。また、該メッシュシートは複数段設けても良い。また、プレストレスを導入しても良い。
　請求項９では、前記のメッシュシートの網目部にセラミック製インサートが埋め込まれていることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該インサートは、コンクリート製品に埋設され、吊り足場や型枠止め等に使用される埋込み具であり、耐食性に優れたセラミック製のインサートである。このセラミック製インサートを上記のメッシュシートの網目部に合わせて埋め込むものである。
　請求項１０では、前記のメッシュシートの網目部に難錆金属製インサートが埋め込まれていることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該インサートは、難錆金属製のインサートであればいずれでも良い。たとえば、チタン、リン青銅、モリブデン、アルミニウムなどや、合金のＲＥＮＹ、ＶＥＳＰＥＬ、ＰＥＥＫ、ＰＶＤＦなどでも良い。
　請求項１１では、前記のメッシュシートの網目部に硬質樹脂製インサートが埋め込まれていることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該インサートは、硬質樹脂製のインサートであればいずれでも良い。たとえば、硬質塩ビ、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレン、ベークライトフェノール、メラミン、ポリエステル等が使用できる。繊維強化樹脂等でも良い。
　請求項１２では、多孔質人工軽量材を用いたことを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　軽量化、断熱性、加工性、作業性の向上を目的として、骨材の一部に多孔質人工軽量材を用いたものである。該多孔質人工軽量骨材は、無機質の多孔質人工軽量骨材（フライアッシュ、黒曜石、パーライト、真珠岩、松脂岩、ケツ岩）やガラス系多孔質人工軽量骨材、陶土発砲系多孔質人工軽量骨材等が使用できる。
　請求項１３では、不連続繊維補強材を用いたことを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該不連続繊維補強材は、不連続状態の繊維補強材であればいずれでも良い。
　繊維の寸法は、配合物中におけるこれら繊維の材料分離の防止や硬化後の曲げ強度や靭性の向上の点から、直径０．００５～１．０ｍｍ、長さ２～３０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは、直径０．０１～０．５ｍｍ、長さ５～２５ｍｍが良い。また、炭素繊維のアスペクト比（繊維長／繊維直径）は２０～２００が好ましく、３０～１５０がより好ましい。
　配合量は、配合物中の体積百分率で、０．５～１０．０％が適当であり、１．０～９．０％が好ましく、１．０～５．０％がより好ましい。この配合量が０．５％未満では構造部材の曲げ強度や靭性が低下するので好ましくない。一方、この配合量が１０．０％を超えると、流動性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても繊維の増強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに混練物中にいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。
　請求項１４では、該不連続繊維補強材は、炭素繊維、ガラス繊維、樹脂繊維から選ばれた１種又は２種以上の繊維による強化繊維材であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　請求項１５では、顔料を混合したことを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該顔料は、コンクリート原料に配合することができ、コンクリートを着色できるものであればいずれでも良い。
　尚、顔料は、所望する色に応じて従来から使用されるものの中から適宜選択し配合することができる。具体的には、ベンガラ、チタン白、黄鉛、群青、コバルト青、コバルト紫などの無機系の粉末状顔料が挙げられる。
　また、二酸化チタン、硫化亜鉛、酸化亜鉛、鉄酸化物、マグネタイト、マグネシウム鉄酸化物、クロム酸化物、ウルトラマリンブルー、コバルト酸化物、ニッケル又はクロム－アンチモン－チタン酸化物、マンガン－チタン－ルチル、コバルト酸化物、コバルトとアルミニウムの混合酸化物、ルチル混合相顔料、希土類の硫化物、コバルトとニッケル及び亜鉛とのスピンネル、鉄及びクロムをベースとする、銅、亜鉛並びにマンガンとのスピンネル、ビスマス－バナジウム塩並びにブレンド顔料、特にカラーインデックス顔料ではピグメントイエロー１８４、ピグメントイエロー５３、ピグメントイエロー４２、ピグメントイエローブラウン２４、ピグメントレッド１０１、ピグメントブルー２８、ピグメントブルー３６、ピグメントグリーン５０、ピグメントグリーン１７、ピグメントブラック１１、ピグメントブラック３３並びにピグメントホワイト６が使用できる。これらの無機顔料の混合物を使用しても良い。
　また、有機顔料としては、モノアゾ顔料、ジアゾ顔料、レーキ化アゾ顔料、β－ナフトール顔料、ナフトールＡＳ顔料、ベンズイミダゾロン顔料、ジスアゾ縮合顔料、アゾ金属錯塩顔料及び、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アンタントロン顔料、アントラキノン顔料、フラバントロン顔料、インダトロン顔料、イソバイオラントロン顔料、ピラントロン顔料、ジオキサジン顔料、キノフタロン顔料、イソインドリノン顔料、イソインドリン顔料及びジケトピロロピロール顔料の様な多環式顔料又はカーボンブラックが使用できる。また、これらの有機顔料の混合物を使用しても良い。なお、これらの有機顔料と無機顔料は、２種以上を組み合わせて使用しても良い。
　尚、顔料は、粉末、かつ、添加量が少量であるために、コンクリ－ト混練物にそのまま添加し、撹拌しても均一に分散しない場合が多い。
　そのため、顔料に減水剤と水を用いてスラリ－にして調製することが好ましい。
　減水剤を用いるのは、水中における顔料の凝集を防ぎ、分散を良くし、かつ、顔料のコンクリ－ト混練物への分散をし易くするためである。
　なお、スラリ－に含まれる減水剤の絶対量は小さいので、着色されたコンクリ－トの強度などの特性に与える影響はほとんどない。
　スラリ－に用いる減水剤は、一般的な、例えば、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系のセメント用減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤などが挙げられ、これらから適宜選択して使用すれば良く、２以上を併用することもできる。
　スラリ－に用いる減水剤としては、コンクリ－ト混練物に配合されたものと同一のものがコンクリ－ト混練物との撹拌も速やかに行われ好ましい。
　また、スラリ－の粘性は、顔料の細かさ、減水剤の種類・量、水量などを勘案し適宜に決定する。　
　請求項１６では、軟質型枠を用いて表面に任意の凹凸を形成したことを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリートとするものである。
　該軟質型枠は、樹脂やゴムなどの軟質素材を用いた軟質型枠であり、コンクリート表面に任意の凹凸を形成できるものであればいずれでも良い。
　軟質素材である樹脂としては、熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、短繊維を混練したポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＢＴ等を用いることができる。また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびこれらを適宜組み合わせた樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
　尚、繊維強化材として、通常繊維強化プラスチックスに使用されるガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等を用いても良い。
　尚、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン等の樹脂の発泡体から形成されいる、発泡樹脂製型枠でも良い。
　軟質素材であるゴムとしては、天然ゴム、合成ゴムなどが使用できる。合成ゴムとしては、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどが使用できる。
　これらの軟質型枠は、はく離した時にコンクリート表面に凹凸形状が表出するように、あらかじめ、任意の凹凸が形成された板状の弾性型枠であればいずれでも良く、たとえば、任意の形状が表面に表出するように樹脂素材やゴム素材を固化成型したものでも良く、樹脂素材やゴム素材による板体の表面をレーザー加工したしたもの、樹脂素材やゴム素材を用いて３Ｄプリンターで成形したものなどでも良い。
　また、任意の凹凸形状としては、意匠性を高めるデザインであればいずれでも良く、たとえば、擬石模様、木目模様、幾何学図形模様や穴あきパネル、あるいは、文字、写真、著作権許諾によるキャラクター等の形状などを表現したものでも良い。
　本発明は以下の効果を奏する。
１）難錆性線材による機械的ストレスとコンクリート用膨張材によるケミカルストレスとを導入することにより、軽量化とひび割れ抑制を実現でき、非主用構造部材用に使用できるプレストレストコンクリートを実現できる。
２）難錆性の連続繊維補強線材を使用することにより、錆びによる爆裂の問題を解消でき、被り厚を最少にすることができ、コンクリート厚を薄くでき、一般建築材としてコンクリートの用途を大きく広げることができる。
３）コンクリート膨張材を併用することにより、機械的プレストレスの影響しにくい部分をケミカルストレスによりカバーすることができる。
４）コンクリートの薄肉化や切り欠き形状が可能となり、デザインの自由度が大きく広がる。
５）機械的ストレスとケミカルストレスの相乗効果により、表面形状の変化や切り欠き部、あるいは、開口部を設けた場合においても強度を高めることができるので、思い切ったデザイン構成を可能とし、よりフレキシブルなプレストレストコンクリート板が実現できる。
６）薄肉化と軽量化、及びひび割れ抑制により、今までコンクリートでは使用不可能であった部材への適用が可能となる。
７）金属部材、ガラス部材、硬質樹脂部材、木部材、制振部材や免振部材などの衝撃エネルギー吸収部材、先行躯体としての型枠材などの代替部材として活用できる。
８）任意の発色を有するプレストレストコンクリートを提供できる。

９）表面に任意の凹凸形状を表現した、よりデザイン性の高いプレストレストコンクリートを実現できる。
従来のプレテンションベッド（製造装置）の説明図である。 本発明によるプレストレスコンクリートにおける緊張材の配置を示す概略図である。 本発明によるプレストレスコンクリートの曲げ試験体の概略図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験状況を示す概略図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の荷重位置を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリートの３種類の穴有り試験体の曲げ試験結果を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリートの３種類の穴無し試験体の曲げ試験結果を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験によるＣＡＳＥ－１のひび割れ時と除荷時の状況を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験によるＣＡＳＥ－２のひび割れ時と除荷時の状況を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験によるＣＡＳＥ－３のひび割れ時と除荷時の状況を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験によるＣＡＳＥ－４のひび割れ時と除荷時の状況を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験によるＣＡＳＥ－５のひび割れ時と除荷時の状況を示す図である。 本発明によるプレストレスコンクリート試験体の曲げ試験によるＣＡＳＥ－６のひび割れ時と除荷時の状況を示す図である。
　本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
　最初に従来のプレテンション方式による機械的なプレストレスの導入方法を図１に示す。
　図１は、プレテンションベッド（製造装置）の説明図である。
　緊張材としてＰＣ鋼より線φ２６ｍｍを使用し、５０トン（４９０ｋＮ）の緊張力を導入する例である。
　この従来例では、図１に示すように、ロングライン式でプレテンションベッド（製造装置１）上に長手方向に３体のプレストレストコンクリート部材を同時に製造するものである。
　（Ａ）に示すように、反力台間にＰＣ鋼より線を張り、左側のジャッキで５０トン（４９０ｋＮ）の引張荷重で緊張させ、プレストレス力を付加する。
　次に（Ｂ）に示すように、ＰＣ鋼より線が緊張した状態で格子筋（鉄筋）、型枠組み立てを行い、コンクリートを打設・養生する。
　所定のコンクリート強度が得られたら、（Ｃ）に示すように、緊張ジャッキを徐々に解放し、ＰＣより線を切断し、プレストレストコンクリート部材に緊張力を転荷する。
　このように、従来のプレストレストコンクリートは製造されている。
　この従来例で製造されるのは、構造材用のプレストレストコンクリートである。
　本発明においては、一般建築物に使用できる、非主用構造部材用プレストレストコンクリートである。
　機械的なプレストレスの導入方法は、従来例（図１）と同様の方法で行うことができる。
　本発明によるプレストレストコンクリートは、新規なコンクリートの組成、緊張材、及び引張荷重により実現するものである。
　以下にコンクリートの配合を示す。（単位ｋｇ／ｍ3）

セメント　　　　　　　　　　　　　　　：５４３
混和剤：フライアッシュ　　　　　　　　：　６３
混和剤：膨張材　　　　　　　　　　　　：　２０
水　　　　　　　　　　　　　　　　　　：１７５
細骨材　　　　　　　　　　　　　　　　：７８３
粗骨材　　　　　　　　　　　　　　　　：８１０
混和剤：減水剤　　　　　　　　　　　　：　　７．５０
水結合材比　　　　　　　　　　　　　　：２８％
　膨張剤の混合割合は、上記のとおり、２０ｋｇ／ｍ3である。
　緊張材は、直径１２．５ｍｍの炭素繊維強化型高分子(CFRP)材によるより線を使用した。
　プレストレストコンクリートのサイズは、３ｍ×２．４ｍ×３６ｍｍのものを１体とし、短手方向に５００ｍｍ間隔で５本の緊張材を配置した。
　図２に緊張材の配置図を示す。
　プレストレストコンクリート１の厚さＴは、３６ｍｍであり、φ１２．５ｍｍの緊張材２を板厚の中心部に配置した。
　緊張材の上面に格子筋３を配置した。カブリ厚は約７ｍｍである。
　以上のコンクリート組成において、緊張材を配置し、緊張材1本当たりに１８ｋＮの引張荷重を導入した。
　約２４時間養生後、緊張力を解放した。
　プレストレストコンクリート製作後の圧縮強度は６０ＭＰａ以上であり、強度基準を満たすものであった。
　本発明のプレストレストコンクリートの板厚は３６ｍｍである。従来の鋼製緊張材（φ１２．５ｍｍ）を使用したプレストレストコンクリートの場合、板厚は、錆びなどの問題を考慮し、カブリ厚は３０ｍｍ程度必要であるため、本発明のプレストレストコンクリートよりカブリ厚の差分（３０ｍｍ－７ｍｍ）、すなわち、片側で２３ｍｍ程度厚くする必要がある。
　また、本発明によるプレストレストコンクリートの重量は６４８ｋｇであった。
　従来の鋼製緊張材を用いたプレストレストコンクリートの場合には、板厚はカブリ厚を考慮して８２ｍｍとなる。一般的な鉄筋コンクリートの概算重量（１m3あたり２．５tonで算出）で算出すると、約１４７６ｋｇとなり、５０％以上の軽量化となった。
　ひび割れについては、本発明によるプレストレストコンクリート板の４隅の下部に支点を置き、水平に載置した状態で、中央部に人が１名載り、体重７０ｋｇにより３０ｃｍ程度のジャンプをして衝撃をかけると、ひび割れが発生したが、荷重を取り去ると、プレストレスによる圧着効果により完全にひび割れはふさがり、水漏れテストを行ったが、水漏れは全くなかった。
　[曲げ試験例]
　曲げ試験による、機械的ストレスとケミカルストレスの比較試験
　連続繊維補強線材による機械的ストレス（以下、ＭＳと略する。）とコンクリート用膨張材によるケミカルストレス（以下、ＣＳと略する。）の条件を変えて、６つの試験体１０を用いて、ＪＩＳＡ１４１４による曲げ試験を行った。
　コンクリートの組成は、上記の図２の場合と同様とした。
　試験体１０のサイズは、いずれも長さ（Ｌ）２ｍ×幅（Ｗ）１ｍ×厚さ（ｔ）３８ｍｍとした。図３の（１）に示すように、コンクリート薄肉板であり、φ７．５ｍｍの３本の炭素繊維線材（ＣＦＲＰ）が埋め込まれている。また、炭素繊維線材（ＣＦＲＰ）は、破線で示されており、背筋（ＳＲ）は一点破線で示されている。３体は（２）のとおり、穴なしであり、残りの３体は（３）のとおり、中心付近に穴(大）４：φ１５０ｍｍと穴（小）５：φ７５ｍｍの貫通穴が２カ所づつ設けられた試験体である。
　６つの試験体のストレス条件は、以下のとおりである。
　（ＣＡＳＥ－１）ＭＳ有り＋ＣＳ有り：穴無し
　（ＣＡＳＥ－２）ＭＳ有り＋ＣＳ無し：穴無し
　（ＣＡＳＥ－３）ＭＳ無し＋ＣＳ有り：穴無し
　（ＣＡＳＥ－４）ＭＳ有り＋ＣＳ有り：穴有り
　（ＣＡＳＥ－５）ＭＳ有り＋ＣＳ無し：穴有り
　（ＣＡＳＥ－６）ＭＳ無し＋ＣＳ有り：穴有り

　ＭＳ有り：連続繊維補強線材による機械的ストレス荷重有り
　ＭＳ無し：連続繊維補強線材による機械的ストレス荷重無し
　ＣＳ有り：膨張剤入り
　ＣＳ無し：膨張剤無し

　機械的ストレス（ＭＳ）条件：連続繊維補強線材：炭素繊維線材：φ7.5ｍｍ
　　　　　　連続繊維補強線材は長手方向：３本使用（250ｍｍ間隔）（図３参照）
　　　　　　引張荷重：連続繊維補強線材１本当たり２０ｋＮ

　ケミカルストレス（ＣＳ）条件：膨張剤混合割合：２０ｋｇ／ｍ3

　曲げ試験条件：図４に示す曲げ試験装置で２点集中荷重で行った。
　　　　　　　　たわみは変位計１１で計測した。
　　　　　　　　スパン（支点間距離：ＳＬ）：1,000ｍｍ（図５参照）
　　　　　　　　内側荷重点（加力点）間距離（ＰＬ）：500ｍｍ（図５参照）
　[試験結果]
　図６～図７は荷重とたわみの関係のグラフを示す図である。
　図６はＣＡＳＥ－１～ＣＡＳＥ－３の結果を示す。
　　穴無しの場合の３タイプ
　　ＣＡＳＥ－１：ＭＳ有り＋ＣＳ有り
　　ＣＡＳＥ－２：ＭＳ有り＋ＣＳ無し
　　ＣＡＳＥ－３：ＭＳ無し＋ＣＳ無し
　　の比較結果を示す。
　図７はＣＡＳＥ－４～ＣＡＳＥ－６の結果を示す。
　　穴有りの場合の３タイプ
　　ＣＡＳＥ－４：ＭＳ有り＋ＣＳ有り
　　ＣＡＳＥ－５：ＭＳ有り＋ＣＳ無し
　　ＣＡＳＥ－６：ＭＳ無し＋ＣＳ無し
　　の比較結果を示す。
　図８－１～図８－６は、CASE-1～CASE-6の曲げ試験によるひび割れ時と除荷時の状況を比較した写真である。
　ケミカルストレスのみが導入されたCASE３（図８－３）、CASE６（図８－６）では、破断後の荷重除去時においてもひび割れはそのままであった。
　これに対して、機械的ストレスが導入されたCASE１（図８－１）、CASE２（図８－２）、CASE４（図８－４）、CASE５（図８－５）については、破断後の荷重除去時には、ひび割れが元に戻り確認できない状況となっていた。
　曲げ試験結果より、
　　　　　　　　　破断荷重　　　　残留たわみ　　破断後（無負荷）のひび割れ状況
　ＣＡＳＥ－１　　２０．３　　　　０．６３　　　　　　０．０５ｍｍ以下
　ＣＡＳＥ－２　　１９．０　　　　１．０５　　　　　　０．０７ｍｍ
　ＣＡＳＥ－３　　１４．２　　　　２．７３　　　　　　０．４０ｍｍ以上

　ＣＡＳＥ－４　　１４．２　　　　０．８２　　　　　　０．０５ｍｍ以下
　ＣＡＳＥ－５　　１２．６　　　　１．３６　　　　　　０．０５ｍｍ以下
　ＣＡＳＥ－６　　１１．８　　　　２．３０　　　　　　０．４０ｍｍ以上
　となった。
　曲げ試験３日後における、ひび割れ部分の水漏れ試験を行った。いずれも水漏れの問題はなかった。
　これにより、炭素繊維材による緊張材が埋め込まれていると、外力によりひび割れが発生しても、その荷重が除去されると、復元作用により、ひび割れは解消し、水漏れの心配もなくなることが示された。特にこの緊張材に機械的ストレスが導入されている場合には、残留たわみもほとんどなく、ひび割れを確認できなくなるほど復元した。
　上記の試験結果から、機械的ストレスとケミカルストレスの両方が導入されている場合（CASE-1、CASE-4）が最も破断荷重が高く、強度が高いことを示しており、破断後、荷重を除去すると、機械的ストレスにより圧着されてひび割れがほとんど確認できなくなり、水漏れ試験でも全く問題がなかった。
　また、機械的ストレスのみの場合（CASE-2、CASE-4）では、破断荷重は、ケミカルストレスのみの場合より高く、機械的ストレスとケミカルストレスの複合ストレスの場合より低かった。また、破断後、荷重を除去すると、ひび割れが機械的ストレスにより圧着されてひび割れがほとんど確認できなくなり、水漏れ試験でも全く問題がなかった。
　また、ケミカルストレスのみ場合（CASE-3、CASE-6）では、破断荷重は低く、最も強度が弱いことを示し、破断後のひび割れは少し小さくなるがそのまま残った状態であったが、水漏れ試験では水漏れは確認されなかった。
　以上により、機械的ストレスとケミカルストレスの複合ストレスを導入することにより、機械的ストレスト、ケミカルストレスを単独に導入する場合よりも強度が高くなることが判明した。
　これは、コンクリートに対して、機械的ストレスによる圧縮作用と、ケミカルストレスによる膨張作用が互いに相乗的に働き、強度を高めたものと思われる。
　また、穴無し試験体（ＣＡＳＥ－１～ＣＡＳＥ－３）と穴有り試験体の（ＣＡＳＥ－４～ＣＡＳＥ－６）との結果より、両グラフ（図６、図７）を比較すると、穴無し試験体（図６）では、破断荷重がＣＡＳＥ－１（ＭＳ＋ＣＳ）とＣＡＳＥ－２（ＭＳ）がほぼ同程度に高く、ＣＡＳＥ－３（ＣＳ）がやや低くなっている。
　これに対して穴有り試験体（図７）では、破断荷重がＣＡＳＥ－４（ＭＳ＋ＣＳ）がより高く、ＣＡＳＥ－５（ＭＳ）とＣＡＳＥ－６（ＣＳ）が同程度に低くなっている。
　このことは、特に注目すべき結果であり、図６の穴無しの場合には、機械的ストレスの影響が大きく表れており、機械的ストレスが導入されているＣＡＳＥ－１（ＭＳ＋ＣＳ）とＣＡＳＥ－２（ＭＳ）は、強度が高く、機械的ストレスが導入されていないＣＡＳＥ－３（ＣＳ）は、強度が低くなっているが、図７に示される穴あきのような、一部に切り欠きや切り抜きなどの形状の大きな変化がある場合においては、機械的ストレスだけではなく、ケミカルストレスもその強度に対して大きく影響していることを示しているものである。
　従来より、プレストレストコンクリートは、高い強度が要求される主用構造部材として、また、その機械的ストレスにおいては、１５０ｋＮ以上の高い機械的ストレスを導入することが行われており、本発明のように、低い機械的ストレスを導入する場合については、全く検討されておらず、またそのような試験も全く行われていなかった。また、強度を高めることを目的とするケミカルストレスの併用については全く考慮されておらず、併用による影響は無いものと判断されていた。
　従来の常識として機械的ストレスを導入した場合には、ケミカルストレスを併用においても、その影響はほとんど発揮されないものと思われていたが、本試験により、板厚が５０ｍｍ以内で１５０ｋＮ以下の低い機械的ストレス状態においては、ケミカルストレスの併用により、強度を高めるのに有効であることが確認された。
　特に、板体の一部に切り欠きや切り抜きや穴あき、あるいは、表面の凹凸形状を特徴とするデザイン性の高い非主用構造用板材として用いる場合には、機械的ストレスとケミカルストレスを併用することが非常に有効であることが確認された。
　以上より、本発明のプレストレストコンクリートは、薄肉化、軽量化、ひび割れ抑制の著しい効果があり、一般建築部材（主用構造部材を除く。）として、外壁や仕切り壁、床板、家具材などへの活用が可能となり、軽量薄肉板であることによる全く新たなデザイン性、意匠性の可能性を有する、優れたコンクリート板となるものである。
　１　プレストレストコンクリート
　２　緊張材
　３　格子筋
　４　穴（大）
　５　穴（小）
　１０　試験体
　１１　変位計
　１２　ひび割れ
　Ｔ　コンクリート板厚
　Ｌ　試験体の長さ
　Ｗ　試験体の幅
　ｔ　試験体の厚さ
　ＣＦＲＰ　炭素繊維線材
　ＳＲ　背筋
　ＳＬ　スパン（支点間距離）
　ＰＬ　内側荷重点（加力点）間距離

Claims (17)

  1. 　プレストレスを導入した非主用構造部材用コンクリートにおいて、
    　緊張材による機械的ストレスとコンクリート用膨張材によるケミカルストレスとを導入し、該緊張材は、難錆性線材であることを特徴とする非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  2. 　該緊張材は、連続繊維補強線材であることを特徴とする請求項１に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  3. 　該連続繊維補強線材は、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリ－ｐ－フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維から選ばれた１種又は２種以上の繊維による強化繊維線材であることを特徴とする請求項２に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  4. 　該緊張材は、形状記憶合金による線材であることを特徴とする請求項１に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  5. 　該コンクリート用膨張材は、生石灰等の石灰系膨張材、カルシウムサルホアルミネート等のエトリンガイト系膨張材、エトリンガイト－石灰複合系膨張材、鉄粉系膨張材、マグネシウム系膨張材、アルミニウム粉末系膨張材、頁岩系膨張材及び珪石系膨張材から選ばれた１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  6. 　前記の緊張材は、該線材の線径が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  7. 　前記の緊張材は、該線材１本当たりの引張荷重が１５０ｋＮ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６でのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  8. 　コンクリート厚が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  9. 　繊維強化樹脂によるメッシュシートを用いたことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  10. 　前記のメッシュシートの網目部にセラミック製インサートが埋め込まれていることを特徴とする請求項９に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  11. 　前記のメッシュシートの網目部に難錆金属製インサートが埋め込まれていることを特徴とする請求項９に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  12. 　前記のメッシュシートの網目部に硬質樹脂製インサートが埋め込まれていることを特徴とする請求項９に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  13. 　多孔質人工軽量材を用いたことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  14. 　不連続補強材を用いたことを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  15. 　該不連続補強材は、炭素繊維、ガラス繊維、樹脂繊維、形状記憶合金材から選ばれた１種又は２種以上の繊維による強化繊維材であることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  16. 　顔料を混合したことを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
  17. 　軟質型枠を用いて表面に任意の凹凸を形成したことを特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の非主用構造部材用プレストレストコンクリート。
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