JP2001279614A - プレキャストコンクリートブロックの接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造主鉄筋挿通孔を開口したプレキャストブ
ロックを積重し、挿通孔に充填材と鉄筋を挿入し、鉄筋
によって充填材を介してプレキャストブロックを接続す
る技術を改善し、長尺の鉄筋と長ブームのクレーンを不
要にする。 【解決手段】 ブロック相互に連通するＰＣストランド
挿通孔を設けたプレキャストコンクリートブロック１１
を基礎コンクリート１２上に順次積重して柱状構造体１
０を構築し、挿通孔１５に経時硬化性充填材を充填し、
ＰＣストランド１３をドラム１４から巻き戻して挿通孔
１５内に挿通し、充填材を固着させて積重ブロック１１
を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレキャストコン
クリートブロックを積重して柱状構造物を構築する場合
のブロック相互の接合方法に関し、更に詳しくは長尺な
橋脚、筒状構造物、塔状構造物又は柱体などに使用され
る積重プレキャストコンクリートブロック相互を連結す
る全体の接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリート構造物は、作業員の高齢化
に伴う熟練労働者の減少対策、建設現場周辺に及ぼす騒
音・振動・粉塵などの影響の低減、構造物の断面縮小に
よる高強度化、耐震性の向上などの要求を満足させるた
めにプレキャスト化することが推進されてきた。このコ
ンクリート構造物のプレキャスト化における最重要課題
の１つはプレキャスト化された部材同士の接合技術にあ
る。プレキャストコンクリートの接合技術として、ＰＣ
鋼材を用いてプレストレスを導入する技術、鉄筋の機械
式継手を用いる技術、モルタル充填式継手による接合技
術など各種の手法が研究され提案・実施されてきた。こ
のうち橋脚については、工場製作された円筒状プレキャ
ストコンクリートブロックを現地に搬入し、現地におい
て円筒状ブロックを積重・接合して柱状躯体を構築する
接合技術の一例として、基礎コンクリートに一端を定着
したＰＣ鋼材によってブロック接合目地に随時プレスト
レスを導入しながら積重して行く技術があった。この技
術によれば堅固で高靭性の橋脚を得ることができる反
面、接合目地に大きなプレストレスが導入されるため、
接合面に不陸などがあると、プレストレスによるひび割
れがコンクリートに生じる要因となる。これを避けるた
めにはブロック同志の接合面が完全に一致するようにブ
ロックを製造する、いわゆるマッチキャスト製作を必要
とするなど、製造技術に制約があった。またこの技術は
大量生産に難があった。

【０００３】この問題を解決する手段の一つとして、
「土木施工８巻８号（東北本線第８馬淵川橋りょう工事
におけるＲＣプレキャストブロック式橋脚の施工）」報
告、及び特開平８−４０２１号公報に開示されている技
術がある。その技術は橋脚柱状部全体に連通する構造主
鉄筋挿通孔を開口したプレキャストブロックを所定の高
さまで積重し、その後、その鉄筋挿通孔にグラウトまた
はモルタルなどの充填材を注入し、未硬化状態の充填材
中に柱状部最上端から主鉄筋をこの充填材内に沈漬し、
充填材を硬化させ、主鉄筋によって充填材を介してプレ
キャストブロックを接続する技術である。

【０００４】その技術によればブロック相互の接合面を
貫通して主構造鉄筋が配設され、せん断耐力も満足し、
過大なプレストレスによるひび割れなどが発生しない。
このためマッチキャスト製作を必要としない単体製作の
ブロックでも利用できるというメリットがあり、大量生
産が可能となる。従来の鉄筋コンクリート構造の柱体に
地震時などに交番水平力が作用するとモーメントの大き
くなる部分に曲げひび割れが生じ、その部分に応力が集
中し主筋の歪みが急増し、主鉄筋が塑性化して外に向か
ってはらみ出しが生じる。その結果、かぶりコンクリー
トが剥離・剥落し破壊に至る。これに対して、この接続
技術の利点はグラウトまたはモルタルなどの充填材で後
付着された鉄筋とコンクリートは充填材を介して応力伝
達されており、水平力によってひび割れが生じても充填
材と鉄筋の付着力が徐々に低下することによって、鉄筋
に急激な歪み増加を生ずることがなく均一化される。ま
た鉄筋周辺の充填材がコンクリートに比べて変形し易
く、そのため鉄筋の変形を拘束せずに吸収し、構造物の
破壊を遅らせることができる。プレキャストコンクリー
ト部材の接合に適用した場合、接合目地部に変形・歪み
が分散され、他の部分への破壊進行が少なく、破損部分
を補修する場合にも補修部分が限定的になり、施工性・
経済性に優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鉄筋を用
いる接合方法は、構造物が長尺になると鉄筋も同様に長
尺なものを必要とし、定尺長の鉄筋を圧接またはカプラ
ーで接続して使用する必要がある。このため接続手間が
かかり、また長尺の鉄筋を挿入するには長ブームのクレ
ーンを必要とするなどの問題点があった。本発明はこの
ような問題を解決し、鉄筋の接続や長いブームの吊り上
げクレーンを必要とすることなく、容易に孔中に挿入す
ることができる可撓性を有し強度の高いＰＣストランド
を用いて、プレキャストコンクリートブロックの接合方
法を実現することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに連通す
るＰＣストランド挿通孔を上下方向に設けたプレキャス
トコンクリートブロックを基礎コンクリート上に順次積
重して柱状構造体を構築し、前記挿通孔に経時硬化性充
填材を充填し、ＰＣストランドをこの挿通孔内に挿通
し、経時硬化性充填材を固着させて積重ブロックをＰＣ
ストランドで連結することを特徴とするプレキャストコ
ンクリートブロックの接合方法である。

【０００７】ここで使用するＰＣストランドは、鉄筋に
比較して約３倍の抗張力があり、鋼材量を削減すること
ができる。また可撓性が高いためドラムから巻戻しなが
ら孔内に挿入することが容易であり、長いブームをもつ
吊上クレーンを必要としない。なおこのＰＣストランド
は、コンクリートブロックを結合する材料であって、コ
ンクリートにプレストレスを導入するものではなく、緊
張力を導入する必要はない。

【０００８】上記接合方法において、挿通孔に経時硬化
性充填材を充填する工程と、ＰＣストランドを挿通孔に
挿入する工程とを逆順に行うように順番を代えてもよ
い。また、前記経時硬化性充填材はセメントグラウト、
またはセメントモルタルであってもよい。これらの硬化
性充填剤は、硬化後、適切な付着力を発揮すると共に、
コンクリートブロックに大きな力が作用したときや繰り
返し荷重が加わったとき、コンクリートよりも先に降伏
したり、又は破損して歪エネルギーを吸収し、コンクリ
ートの接合部の破損を防止する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。実施例は、プレキャストコンク
リート円筒管ブロックを積重し橋梁の橋脚に適用した例
であるが本発明はこれに限定される訳ではない。

【００１０】図１は橋脚の柱状躯体１０の側面図で、プ
レキャストコンクリート円筒管ブロック１１を接合目地
に接着剤を塗布して所定高さまで積重した後、頂端から
基礎コンクリート（フーチング）１２まで貫通主筋１３
を挿入する工程を示したものである。貫通主筋として
は、可撓性を有するＰＣストランドを用い、コイル状に
巻いたドラム１４から巻戻しながら供給し、作業足場１
６を利用して構造物上端から孔１５に矢印１７に示すよ
うに挿入する。基礎１２の中まで挿入した後充填材（モ
ルタル）を注入して固着させる。なお貫通主筋１３は、
予め地上でＰＣストランドを所定の長さに切断し、挿入
することとしてもよいことは勿論である。

【００１１】図２はこのようにして構築した柱状躯体１
０を橋梁の橋脚としたものを示している。図３は図２の
Ａ−Ａ矢視図で、プレキャストコンクリート円筒管ブロ
ック１１の断面図である。管壁内には、主筋であるＰＣ
ストランド１３を収納するシース２１が設けられてい
る。またブロックを積重する時の安全性の確保とブロッ
ク同士を接合するための接着剤の圧密のためにＰＣ鋼棒
２２を挿入するシース２１によって挿通孔が形成されて
いる。ＰＣ鋼棒２２は、円筒管ブロック１１毎にプレス
トレスが導入され、カプラで接続される。

【００１２】本例はプレキャストコンクリートブロック
の積重時にＰＣ鋼棒を併用したが、柱状構造体の安定性
と、接着剤の圧密に十分なブロック重量があるならば、
ＰＣ鋼棒の併用を必ずしも必要としない。

【００１３】図４は図２の部分詳細図で、基礎コンクリ
ート１２から柱状躯体上端まで連通するＰＣストランド
１３の挿通孔２１中にＰＣストランド１３が充填材２４
で固着されている。ＰＣストランド１３の下端にはアン
カーとなる定着具２３が装着されておりＰＣストランド
１３の抜け出しを防止するようになっている。充填材２
４の注入は、シース２１下端に連結した注入管２６を基
礎コンクリート１２中に埋設しフーチング１２上面に開
口した注入孔２５から注入する。これは柱状躯体１０の
上端から注入することとしてもよいが、柱状躯体が長大
になると作業性が低下する。

【００１４】また、充填材の注入の時期は、ＰＣストラ
ンドの挿入前に注入しておいて、その後、ＰＣストラン
ドを充填材中に沈漬することとしてもよく、ＰＣストラ
ンド１３の挿入後注入することとしてもよい。ここで使
用される充填材２４としては、グラウト液またはモルタ
ルを使用するが、ＰＣストランド１３の挿入前に注入す
る場合には、凝結遅延剤を添加し数時間流動性を維持す
るようにした遅延硬化性グラウト、または遅延硬化性モ
ルタルとすれば好適である。

【００１５】図５〜図７は、本発明の方法に適するプレ
キャストコンクリートブロックの形状の例の斜視図であ
る。図５は上述した例に使用したプレキャストコンクリ
ート円筒管ブロック３１である。図６は中実なプレキャ
ストコンクリート円柱状ブロック３２である。図７は中
実なプレキャストコンクリート角柱状ブロック３３であ
るが、中空な筒状であってもよい。

【００１６】次に、本発明方法の試験例について説明す
る。図８に示す角柱状の構造物（供試体）４０を試作
し、耐震性能に関する試験を行った。個々のプレキャス
トブロック４１を製作し、これらの接合端面に接着剤を
塗布して積重し、ＰＣ鋼棒４２で約１Ｎ／ｍｍ²のプレ
ストレスを導入してブロック４１を緊結しながらブロッ
クを組立て、軸方向主筋挿通孔４３にモルタルを充填
し、軸方向主筋４４を挿入して角柱状の構造物４０を完
成した。供試体４０の寸法は４００ｍｍ×４００ｍｍ×
高さ１５００ｍｍ、せん断支間比３．７５ｍｍである。
軸方向主筋４４として鉄筋４５又はＰＣストランド４６
を用いたそれぞれの供試体の横断面図を図９、図１０に
示した。

【００１７】図９に示す供試体５１はＰＣ鋼棒４２は下
端に定着体を設けたアンボンド定着とし、主筋である鉄
筋４５はＳＤ３４５，Ｄ１３を用い、モルタルにて完全
固定とした。主筋の鉄筋４５としては降伏点３７１Ｎ／
ｍｍ²、降伏比４７．０ｋＮの鉄筋４５を用い、主筋比
は主筋のみで０．００９５、ＰＣ鋼棒４２を含めると
０．０１１である。図１０に示す供試体５２は主筋であ
るＰＣストランド４６としてＳＷＰＲ７Ａ、１Ｔ９．３
のＰＣストランド４６を用いモルタルで完全固定した。
ＰＣ鋼棒４２は図９と同様である。主筋のＰＣストラン
ド４６には降伏点１７７１Ｎ／ｍｍ²、降伏比９１．４
ｋＮのものを用い、主筋比は主筋のみで０．００２６と
しＰＣ鋼棒４２を含む主筋比は０．００４２である。ま
た帯筋４７は図９、図１０共ＳＤ３４５、Ｄ６を用い、
間隔３０ｍｍ、体積比０．０１２６とした。ＰＣ鋼棒４
２は１３ｍｍφ、９３０／１０８０級、伸び１２％の鋼
材を用いた。

【００１８】図１１に示す載荷装置６０を用いて、供試
構造物６１にシリンダ６２で水平繰返し荷重を負荷し
た。載荷装置６０はベース６３上に供試構造物６１を固
定し、その上端に横方向から水平繰返し荷重を負荷し、
変位を測定した。載荷は回転角（水平変位／載荷スパ
ン）によって制御した。載荷ステップは計算上のひびわ
れ荷重時、主筋降伏荷重時とし、これ以降は１／２２ｒ
ａｄの整数倍とし、各ステップ正負３サイクルの繰返し
載荷を行った。各サイクルにおいて荷重最大点において
１分のホールド時間を設けた。また、載荷重の８０％を
下回った場合を供試体の終局状態として載荷を終了し
た。載荷は降伏時まで荷重制御で、それ以降は変位制御
で行った。載荷スピードは、０．０５ｍｍ／ｓｅｃおよ
び０．１ｍｍ／ｓｅｃで行った。供試構造物６１の載荷
時のねじれは頭部に水平に変位計を設置して測定した。

【００１９】図９、図１０に示す供試体５１、５２の荷
重変位曲線をそれぞれ図１２、図１３に示した。破壊は
供試体５１、５２共ブロック継目部コンクリートの圧壊
によるものであった。また帯筋４７の最大歪は、主筋が
鉄筋の場合１７０μｍ、ＰＣストランドの場合１９６μ
ｍ、主筋の歪は前者は２４ｃｍ、後者は１２ｃｍであっ
た。図１２、図１３に示されるようにＰＣストランドを
使用した本発明に係る柱状構造体（供試体５２）は、従
来の鉄筋を使用した柱状構造体（供試体５１）と比較し
て、主筋と充填材との付着力は若干小さく、エネルギー
吸収能力もやや小さいが、耐荷力及び変形性能は同等で
あり、かつＰＣストランド使用構造体は復元性能に優れ
残留変位も小さいと言うすぐれた特性を有している。

【００２０】

【発明の効果】本発明方法によれば、基礎コンクリート
上に積重したブロック相互を鉄筋を主筋として連結する
従来の技術に比べ、可撓性が大きく、鉄筋に比較して約
３倍の抗張力があるＰＣストランドを使用するので、主
鉄筋比が小さくなり、耐荷力及び変形性能は同等で、復
元性にすぐれた柱状構造体を容易に築造することができ
ることとなった。

【００２１】また、経時硬化性充填材としてセメントグ
ラウト、またはセメントモルタルとすれば地震時などに
はこの部分で降伏し、構造体の歪エネルギーも大きく好
適である。ＰＣストランドは緊張力を導入する必要がな
く、従来の鉄筋を使用する場合に比較し施工性の向上、
鋼材量の削減が可能で経済性の向上に寄与する効果は多
大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の説明図である。

【図２】本発明の実施例を用いた橋脚の例示である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】図２の部分拡大図である。

【図５】実施例の柱体の形状を示す斜視図である。

【図６】実施例の柱体の形状を示す斜視図である。

【図７】実施例の柱体の形状を示す斜視図である。

【図８】供試体の斜視図である。

【図９】供試体の断面図である。

【図１０】供試体の断面図である。

【図１１】試験載荷装置の側面図である。

【図１２】荷重変位曲線のグラフである。

【図１３】荷重変位曲線のグラフである。

【符号の説明】

１０ 柱状躯体 １１ 円筒管ブロック １２ 基礎コンクリート（フーチング） １３ 貫通主筋（ＰＣストランド） １４ ドラム １５ 孔 １６ 足場 １７ 矢印 ２１ シース（挿通孔） ２２ ＰＣ鋼棒 ２３ 定着具 ２４ 充填材 ２５ 注入孔 ２６ 注入管 ３１ 円筒管ブロック ３２ 円柱状ブロック ３３ 角柱状ブロック ４０ 構造物（供試体） ４１ プレキャストブロック ４２ ＰＣ鋼棒 ４３ 主筋挿通孔 ４４ 主筋 ４５ 鉄筋 ４６ ＰＣストランド ４７ 帯筋 ５１ 供試体 ５２ 供試体 ６０ 載荷装置 ６１ 供試構造物 ６２ シリンダ ６３ ベース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 将博 東京都千代田区丸の内３丁目４番１号 株 式会社ピー・エス内 (72)発明者 奥山 和俊 東京都千代田区丸の内３丁目４番１号 株 式会社ピー・エス内 (72)発明者 津田 和義 東京都港区新橋５丁目33番11号 日本ヒュ ーム管株式会社内 (72)発明者 永井 一徳 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 塩井 幸武 青森県八戸市新井田字松山中野場33−38 (72)発明者 長谷川 明 青森県八戸市岬台１−１−７ Ｆターム(参考） 2D059 AA03 CC03 GG55 GG56 2E125 AA04 AA44 AB12 AB13 AB16 AB17 AC02 AC05 AC08 EA17 EA33 2E163 FA02 FD04 FD25 FD44

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに連通するＰＣストランド挿通孔を
   上下方向に設けたプレキャストコンクリートブロックを
   基礎コンクリート上に順次積重して柱状構造体を構築
   し、前記挿通孔に経時硬化性充填材を充填し、ＰＣスト
   ランドをこの挿通孔内に挿通し、経時硬化性充填材を固
   着させて積重ブロックをＰＣストランドで連結すること
   を特徴とするプレキャストコンクリートブロックの接合
   方法。
2. 【請求項２】 前記挿通孔に経時硬化性充填材を充填す
   る工程と、ＰＣストランドを挿通孔内に挿通する工程と
   を逆順に行うように変更したことを特徴とする請求項１
   記載のプレキャストコンクリートブロックの接合方法。
3. 【請求項３】 前記経時硬化性充填材はセメントグラウ
   ト、またはセメントモルタルであることを特徴とする請
   求項１または２記載のプレキャストコンクリートブロッ
   クの接合方法。