JP2006090049A

JP2006090049A - Ｐｃ鋼撚り線

Info

Publication number: JP2006090049A
Application number: JP2004278383A
Authority: JP
Inventors: Masato Yamada; 眞人山田; Motoyasu Nishino; 元庸西野; Yoshiyuki Matsubara; 喜之松原; Minoru Sakinaka; 稔崎中; Yoshihiko Higashida; 義彦東田; Takashi Ichiki; 隆志市来
Original assignee: Sumitomo SEI Steel Wire Corp
Current assignee: Sumitomo SEI Steel Wire Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】グラウトの充填性を向上することができるPC鋼撚り線、及びこのPC鋼撚り線を用いたコンクリート構造物を提供する。
【解決手段】芯線10と複数の側線11とを撚り合わされたPC鋼撚り線1である。芯線の径をd₁、側線の径をd₂とするとき、以下を満たす。
(1) 標準径(d₁＋2d₂)が12.0mm以上13.1mm以下のとき、0.13＜d₁−d₂≦1.8
(2) 標準径(d₁＋2d₂)が15.0mm以上16.0mm以下のとき、0.2＜d₁−d₂≦2.0
芯線との径差が上記特定の範囲となる側線を用い、側線間に十分な隙間12を設けることで、グラウトを充填した際、芯線や側線の表面にグラウトが行き渡り、防食性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、芯線と複数の側線とを撚り合わされたPC鋼撚り線、及びこのPC鋼撚り線を用いたコンクリート構造物に関するものである。特に、グラウトの充填性に優れるPC鋼撚り線に関するものである。

従来、プレストレストコンクリート構造物に使用するポストテンション工法では、予めコンクリート構造物内に配置されたシースにPC鋼撚り線を挿入し、所定の荷重まで緊張した後、シース内にセメントグラウトを注入する。このグラウトは、構造物が供用されたときにPC鋼撚り線と構造物とが一体になって挙動するようにPC鋼撚り線と構造物とを付着させると共に、外部の環境からPC鋼撚り線を保護して防食するために用いられる。

上記ポストテンション工法に用いられるPC鋼撚り線としては、図3(A)に示すような外周に被覆のない裸のPC鋼撚り線100が知られている。図3(A)は、従来のPC鋼撚り線の断面図、(B)は、このPC鋼撚り線を用いたコンクリート構造物の断面図である。PC鋼撚り線100は、1本の芯線101と、6本の側線102との合計7本の素線を撚り合わせた形態のものである。7本撚りのPC鋼撚り線には、例えば、標準径r(芯線101の径d₁＋側線102の径d₂×2)が12.7mm、15.2mmなどといったものがある。標準径rが15.2mmのPC鋼撚り線では、芯線101の径d₁：5.2mm、側線102の径d₂：5.0mmのものがよく用いられている(例えば、特許文献1参照)。

特開2002-81169号公報、段落0039

しかし、上記従来のPC鋼撚り線では、芯線と側線との径差(d₁−d₂)が小さいことから、図3(A)に示すように側線102間にほとんど隙間がないように撚り合わされる。そのため、コンクリート構造物200に配置されたシース201にPC鋼撚り線100を挿入した後、シース201内にグラウト202を充填しても、図3(B)に示すように側線と芯線とで囲まれる領域(図3において領域A)にグラウト202が十分に充填されないことがある。また、PC鋼撚り線の配置形態によっては、特に鉛直方向成分が生じるような配置の場合、具体的には、芯線の軸線が水平方向に対して傾斜した状態で配置される場合、グラウト材料の水分が分離されて、細い隙間を移動し、グラウトが充填されない領域が生じることがあり、上記のように素線の周方向だけでなく長手方向においてもグラウトが十分に充填されないことがある。グラウトは、上記のようにPC鋼撚り線と構造物間の付着だけでなく、PC鋼撚り線に対して防食剤として機能する。従って、芯線や側線の表面がグラウトに接触していない領域では、素線の表面にアルカリ不動態被膜が形成されず、腐食が生じ易くなる。

そこで、本発明の主目的は、素線の周方向や長手方向においてグラウトの充填性を向上することができるPC鋼撚り線を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記グラウトの充填性に優れるPC鋼撚り線を用いたコンクリート構造物を提供することにある。

本発明は、側線間に隙間を設けることで上記の目的を達成する。即ち、本発明は、1本の芯線と6本の側線とを撚り合わされた7本撚りのPC鋼撚り線であって、芯線の径をd₁、側線の径をd₂とするとき、以下を満たすことを特徴とする。
(1) 標準径(d₁＋2d₂)が12.0mm以上13.1mm以下のとき、0.13＜d₁−d₂≦1.8
(2) 標準径(d₁＋2d₂)が15.0mm以上16.0mm以下のとき、0.2＜d₁−d₂≦2.0

7本撚りのPC鋼撚り線の標準径(d₁＋2d₂)は、JISに規定されており、(1)12.7mm＋0.4mm、12.7mm−0.2mm、(2)15.2mm＋0.4mm、15.2mm−0.2mmである(JIS G 3536参照)。また、上記(1)、(2)のいずれの径においても、d₁−d₂≧0.08、引張荷重が(1)標準径12.7mmのとき、183kN以上、(2)標準径15.2mmのとき、261kN以上であることが同様にJISに規定されている。従来、これらJIS規格を満たすべく、標準径12.7mmの場合、芯線径d₁：4.35mm、側線径d₂：4.22mm、d₁−d₂＝0.13mm、引張強度190kN、標準径15.2mmの場合、芯線径d₁：5.25mm、側線径d₂：5.05mm、d₁−d₂＝0.2mm、引張強度271kNのPC鋼撚り線が用いられていた。しかし、芯線径と側線径との差が上記のように小さい場合、芯線と側線とを撚り合わせると、側線間にほとんど隙間ができず、芯線と二本の側線とでつくられる領域にグラウトが十分に充填されない恐れがある。また、PC鋼撚り線が鉛直方向成分を有する状態で配置された場合、上記領域が狭いことでグラウトから分離した水分の鉛直方向上方への移動ドレーンとして機能することにより、グラウトの材料分離により、長手方向においてグラウトが充填されない箇所が生じる恐れがある。PC鋼撚り線が鉛直方向成分を有するように配置された際、上記芯線と側線とでつくられる領域が狭いと、液頭圧によりグラウトから水分のみが絞り出され、この水分が上記領域を伝って鉛直方向上方に送り出される。このようなグラウト材料の分離により、PC鋼撚り線の長手方向において、適正なグラウトが充填されない領域が生じることがある。

そこで、本発明者らは、種々検討した結果、必要な引張強度を具えながら、PC鋼撚り線を形成する素線の周方向や長手方向におけるグラウトの充填性を向上するべく、側線間に十分な隙間を設けることができるように芯線径と側線径とを規定するものである。

標準径(d₁＋2d₂)を12.7mm＋0.4mm、12.7mm−0.7mm、即ち、12.0mm以上13.1mm以下とする場合、芯線径d₁と側線径d₂との差：d₁−d₂が0.13mm以下では、十分な引張強度を具えているが、側線間に設ける隙間が十分でなく、グラウトの充填性を向上できない。d₁−d₂が1.8mm超では、側線間に十分な隙間を設けて、グラウトの充填性を向上できるが、引張強度が不十分となる。同様に、標準径(d₁＋2d₂)を15.2mm＋0.8mm、15.2mm−0.2mm、即ち、15.0mm以上16.0mm以下とする場合、芯線径d₁と側線径d₂との差：d₁−d₂が0.2mm以下では、引張強度に優れるが、グラウトの充填性を向上できない。d₁−d₂が2.0mm超では、グラウトの充填性を向上できるが、引張強度が不十分となる。

そして、本発明では、上記のように従来よりも細めの側線を用い、側線間にグラウトが行き渡りやすいように、側線間に十分な隙間が設けられるように撚り合わせる。即ち、本発明PC鋼撚り線1は、図1に示すように芯線10の外周に側線11が配置され、側線11間に適切な隙間12が設けられている。このように芯線との径差が上記特定の範囲となる側線を用い、側線間にグラウトが行き渡るのに十分な隙間を設けることで、グラウトを充填した際、芯線や側線の表面にグラウトが行き渡り、防食性を向上させることができる。また、側線間に十分な隙間を設けることで、液頭圧によるグラウト材料の分離も低減することができ、PC鋼撚り線の長手方向においてもグラウトを十分に行き渡らせることができる。

本発明に用いる芯線及び側線は、従来と同様の組成で、従来と同様に製造したものを用いてもよい。具体的な組成は、例えば、JIS G 3502に規定されているものが挙げられる。そして、上記組成の線材にパテンティングを行った後、冷間加工した線材を撚り合せ、残留ひずみを除去するべくブルーイングを施し、得られた素線を撚り合わせることで本発明PC鋼撚り線が得られる。特に、上記のように側線間に隙間を空けて素線を撚り合わせるには、例えば、各素線にブルーイングを施す前に、プレフォームローラなどを用いて適宜型付けを行うことが挙げられる。本発明PC鋼撚り線は、1本の芯線と、側線6本とを合わせて7本撚りとすることが好適である。

以上、説明したように本発明PC鋼撚り線によれば、芯線との径差が特定の大きさである側線を用い、側線間に適切な隙間を設けることで、側線の外周にグラウトが十分に行き渡り、グラウトの充填性を向上することができるという優れた効果を奏し得る。また、本発明PC鋼撚り線は、鉛直方向成分を有するように配置されても、上記隙間から水分のみが鉛直方向上方に送り出されてグラウトが材料分離を起こすことを防止し、撚り線長手方向においてもグラウトが十分に充填される。従って、本発明PC鋼撚り線では、グラウトの充填後において空気に曝される領域を低減し、或いは全く無くすことで撚り線の端部から水分や有害物質などの侵入を防止して、防食性を向上させることができる。このようなPC鋼撚り線を用いた本発明コンクリート構造物も非常に防食性に優れたものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

JIS G 3502のSWRS72Bの線材にパテンティングを施し、径d₁が5.2mmの素線(芯線)と、芯線との径の差(d₁−d₂)が表1に示す数値となる径d₂の素線(側線)を複数作製した。そして、1本の芯線と6本の同一径の側線とを撚り合わせてブルーイングを施し、芯線と側線の径が異なる7本撚りのPC鋼撚り線(標準径r：10.6mm〜15.2mm)を得た。d₁−d₂＞0.2となる試料No.1-2〜1-8は、ブルーイング前にプレフォームローラを用いて、側線に予め型付けを施すことで、図1に示すように芯線10の外周に均等に側線11を配置し、側線11間に隙間12が設けられるように撚り合わせた。これら7本撚りのPC鋼撚り線の各試料について、JIS Z 2241による引張試験を行い、その破断荷重(kN)を測定した。また、各試料を無色透明のシース(長さ約2m)に挿入してシース内にグラウトを充填し、グラウトが硬化するまでの間にグラウトの分離状況を観察すると共に、グラウトが硬化した後任意の箇所で横方向において切断して、グラウトの充填状態を確認してみた。本試験においてシースは、水平方向に対し45°傾斜させてコンクリートに予め固定しておいたものを用いた。結果を表1に示す。

表1において破断荷重は、265kN以上を満たすものを○、265kN未満のものを×とした。また、グラウト材料の分離状況は、PC鋼撚り線の上面において、ウォーターレンズの有無を評価した。グラウトの充填性は、断面において芯線と側線とがつくる領域にグラウトが十分に行き渡っているものを○、上記領域にグラウトが充填されていない箇所が一つでもあるものを×とした。

表1に示すように0.2＜d₁−d₂≦2.0を満たす試料No.1-2〜1-6は、破断荷重265kN以上であった。また、これらの試料No.1-2〜1-6では、図2に示すようにコンクリート20に配置されたシース21内にグラウト22が十分に充填されており、特に、芯線10と側線11とがつくる領域13にグラウト22が十分に充填されていた。更に、これらの試料は、グラウトの硬化前において材料の分離が生じておらず、撚り線長手方向においても十分にグラウトが充填されていた。従って、これらの試料No.1-2〜1-6は、従来よりも防食性に優れると推測される。

JIS G 3502のSWRS92Aの線材にパテンティングを施し、径d₁が4.35mmの素線(芯線)と、芯線との径の差(d₁−d₂)が表2に示す数値となる径d₂の素線(側線)を複数作製した。そして、1本の芯線と6本の同一径の側線とを撚り合わせてブルーイングを施し、側線の径が異なる7本撚りのPC鋼撚り線(標準径r：8.05mm〜12.79mm)を得た。d₁−d₂＞0.13となる試料No.2-2〜2-8は、ブルーイング前にプレフォームローラを用いて、側線に予め型付けを施すことで、図1に示すように芯線10の外周に均等に側線11を配置し、側線11間に隙間12が設けられるように撚り合わせた。これら7本撚りのPC鋼撚り線の各試料について、JIS Z 2241による引張試験を行い、その破断荷重(kN)を測定した。また、各試料を無色透明のシース(長さ約2m)に挿入してシース内にグラウトを充填し、グラウトが硬化するまでの間にグラウトの分離状況を観察すると共に、グラウトが硬化した後、任意の箇所で横方向に切断して、グラウトの充填状態を確認してみた。本試験においてシースは、水平方向に対し45°傾斜させて固定した。結果を表2に示す。

表2において破断荷重は、183kN以上を満たすものを○、183kN未満のものを×とした。また、グラウト材料の分離状況は、PC鋼撚り線の上面において、ウォーターレンズの有無を評価した。グラウトの充填性は、断面において芯線と側線とがつくる領域にグラウトが十分に行き渡っているものを○、上記領域にグラウトが充填されていない箇所が一つでもあるものを×とした。

表2に示すように0.13＜d₁−d₂≦1.8を満たす試料No.2-2〜2-5は、破断荷重183kN以上であると共に、芯線と側線とがつくる領域にグラウトが十分に充填されていることがわかる。また、これらの試料No.2-2〜2-5は、上記試料No.1-2〜1-6と同様に、芯線10と側線11とがつくる領域13にグラウト22が十分に充填されていた(図2参照)。更に、これらの試料は、グラウトの硬化前において材料の分離が生じておらず、撚り線長手方向においても十分にグラウトが充填されていた。従って、これら試料No.2-2〜2-5は、従来よりも防食性に優れると推測される。

本発明PC鋼撚り線は、プレストレストコンクリート構造物にプレストレスを付与する部材として好適に利用することができる。また、本発明コンクリート構造物は、プレストレスの付与が望まれる構造物に好適に利用することができる。

本発明PC鋼撚り線の断面図である。本発明コンクリート構造物の断面図である。 (A)は、従来のPC鋼撚り線の断面図、(B)は、従来のPC鋼撚り線を用いたコンクリート構造物の断面図である。

符号の説明

1,100 PC鋼撚り線 10,101 芯線 11,102 側線 12 隙間 13 領域
20,200 コンクリート 21,201 シース 22,202 グラウト

Claims

1本の芯線と6本の側線とを撚り合わされた7本撚りのPC鋼撚り線であって、
芯線の径をd₁、側線の径をd₂とし、標準径(d₁＋2d₂)が12.0mm以上13.1mm以下のとき、0.13＜d₁−d₂≦1.8を満たすことを特徴とするPC鋼撚り線。

1本の芯線と6本の側線とを撚り合わされた7本撚りのPC鋼撚り線であって、
芯線の径をd₁、側線の径をd₂とし、標準径(d₁＋2d₂)が15.0mm以上16.0mm以下のとき、0.2＜d₁−d₂≦2.0を満たすことを特徴とするPC鋼撚り線。

コンクリート構造物内に配置されたシースに請求項1又は2に記載のPC鋼撚り線が挿入され、
前記シース内は、グラウトが充填されると共に、PC鋼撚り線の側線間にグラウトが充填されていることを特徴とするコンクリート構造物。