JP6378914B2 - 充填材料の充填方法及び構造体補強部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材、その他の構造体補強部材を構成する部品に充填材料を充填する方法、構造体補強部材の製造方法に関する。

建築や土木の分野では、コンクリート部材、その他の構造体を補強するために鋼材が利用されている。
鋼材として、パイプ状の中空ＰＣ鋼棒と、中空ＰＣ鋼棒の内部に挿設されて圧縮力が導入された反力用の中実ＰＣ鋼棒と、中実ＰＣ鋼棒の一端部が当接する底面を有し中空ＰＣ鋼棒の一端部の雄ねじ部に螺合する袋ナットと、中空ＰＣ鋼棒の圧縮力を保持する緊張保持手段とを備えたＰＣ鋼棒ユニットがある（特許文献１，２）。

特許文献１，２のＰＣ鋼棒ユニットでは、緊張保持手段は、中空ＰＣ鋼棒の他端部に形成された雄ねじ部に一端側が螺合したナットと、ナットの内部に挿設されて中実ＰＣ鋼棒の他端部に当接するコマと、ナットの他端側に螺合された中空ボルトとを有する。
このＰＣ鋼棒ユニットでは、コンクリート内に埋め込んで固定する前に、中空ＰＣ鋼棒や緊張保持手段に損傷が生じた場合には、中空ＰＣ鋼棒が急激に飛び出す可能性があるため、中空ＰＣ鋼棒と中実ＰＣ鋼棒との間の隙間に粘性材料が充填されている。粘性材料の粘着力により、飛び出そうとする中空ＰＣ鋼棒の力が減衰する。

特許文献１，２の従来例では、中空ＰＣ鋼棒と、中実ＰＣ鋼棒との隙間に粘性材料を充填するため、中空ＰＣ鋼棒の一端開口を粘性材料が送り込まれる塗着ヘッドに回転自在に連結し、中空ＰＣ鋼棒を回転させるとともに、中実ＰＣ鋼棒を塗着ヘッドの内部に通して中空ＰＣ鋼棒に送りこむ。
粘性材料は中実ＰＣ鋼棒に絡みながら中実ＰＣ鋼棒と中空ＰＣ鋼棒との隙間に充填される。

また、鋼材として、コンクリート構造体に埋設されたシースと、このシースに挿入された鋼棒と、この鋼棒の両端をシースに連結するプレートとを備えた従来例がある（非特許文献１）。
非特許文献１の従来例においては、鋼棒を貫通させたシースの内部に液状のグラウトが充填される。

グラウトを充填するために、シースの両端部周面にそれぞれ予めホース口を形成しておき、これらのホース口にそれぞれグラウトホースを接続する。シースの一端部に接続されたグラウトホースからグラウトをシースと鋼棒との間の空間に充填する。グラウト充填作業は、シースの他端部に連結されたグラウトホースからグラウトが漏出するまで続ける。
グラウトが充填されたら、グラウトの充填を終了し、シースに接続されたホースを折り曲げる等してグラウトの外部への漏出を防止する。

特許第３５７６４００号公報 特許第４２９５８４４号公報

プレストレスト・コンクリート建設業協会編集発行「ＰＣグラウト＆プレグラウトＰＣ鋼材施工マニュアル２０１３改訂版第８４頁〜第８６頁」平成２５年８月発行

特許文献１，２の従来例では、中実ＰＣ鋼棒と中空ＰＣ鋼棒との隙間に充填された粘性材料の漏出を防止する必要があるが、そのためには、中実ＰＣ鋼棒及び中空ＰＣ鋼棒の一端側に配置された袋ナットと、中実ＰＣ鋼棒及び中空ＰＣ鋼棒の他端側に配置されたナット、コマ及び中空ボルトとが必要となり、鋼材の構造が大がかりなものとなる。
また、中実ＰＣ鋼棒と中空ＰＣ鋼棒との隙間に粘性材料を充填するために、中空ＰＣ鋼棒を回転させなければならず、製造設備が大がかりなものとなる。

非特許文献１の従来例では、グラウト充填のために、シースの両端部の周面にそれぞれホース口を形成しなければならない。ホース口を形成することで、シース自体の強度が低下するおそれがある。さらに、グラウトを充填した後では、グラウトの注入側のホースと、グラウト漏出側のホースとをそれぞれシースに接続した状態で、折り曲げる等して密栓しなければならない。ホースを折り曲げた状態とするのは、外観上好ましくない。
ホースを取り外し、ホース口に別途、栓をすることもあり得るが、それでは、組立工程で手間がかかる。ホースを取り外したままとし、ホース口を露出することも考えられるが、それでは、雨水がホース口からシース内部に浸入することになり、シース内部に錆を生じさせるおそれがある。ホース口からの雨水の浸入のおそれがないとしても、シースに注入する材料が流動性の高いものである場合には、漏出という問題もある。

本発明の目的は、簡易な構造であるとともに、充填材料を漏出することがない充填材料の充填方法及び構造体補強部材の製造方法を提供することにある。

本発明の充填材料の充填方法は、パイプと、前記パイプの内部に挿入された棒材との間であって前記パイプの一端開口から他端開口にかけて形成された材料充填空間に充填材料を充填する充填方法であって、前記パイプに挿入された前記棒材の両端部にそれぞれ係合部材を設け、これらの係合部材を前記材料充填空間の両端開口がそれぞれ外部と連通するように前記パイプの両端縁から離隔する材料充填空間開放工程と、前記材料充填空間の一端開口から前記材料充填空間に充填材料を充填する充填開始工程と、前記充填材料が前記材料充填空間の他端開口から漏出したら、当該棒材を一端から他端側に向けて移動させて前記パイプの一端縁と前記棒材の一端側に設けられた係合部材とを当接させて前記材料充填空間の一端開口を閉塞するとともに、前記棒材の他端部に設けられた係合部材を前記パイプの他端縁に当接させて前記材料充填空間の他端開口を閉塞する充填終了工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、まず、棒材の両端部にそれぞれ設けられた係合部材を、材料充填空間の両端開口がそれぞれ外部と連通するようにパイプの両端縁から離隔して材料充填空間開放工程を実施する。その後、材料充填空間の一端開口から充填材料を充填する充填開始工程を実施する。充填材料を充填し続けて材料充填空間が充填材料で満たされると、充填材料が材料充填空間の他端開口から漏出する。この漏出を目視等で確認したら、充填終了工程を実施する。つまり、棒材を、充填材料が漏出している他端側で保持し、棒材を一端から他端側に向けて移動させてパイプの一端縁と棒材の一端側に設けられた係合部材とを当接させるとともに、棒材の他端部に設けられた係合部材をパイプの他端縁に当接させて材料充填空間の両端開口をそれぞれ閉塞する。
このように、本発明では、材料充填空間の他端開口からの充填材料の漏出を確認したら、当該他端側で保持した棒材を一端から他端側に向けて移動させることにより、材料充填空間が閉塞されるので、充填材料の充填作業を容易に行うことができる。

本発明では、前記棒材の両端部には、それぞれ雄ねじ部を有し、前記係合部材は、前記雄ねじ部に螺合されるナット部材を備え、前記充填終了工程は、前記棒材の他端部に設けられたナット部材を前記棒材の他端部の雄ねじ部に対してねじ込んで実施する構成が好ましい。
この構成では、材料充填空間の他端開口から充填材料が漏出したら、棒材のうち当該他端側に螺合されたナット部材をねじ込む。すると、当該他端側のナット部材がパイプの他端側の端縁に当接するとともに、棒材が一端から他端側に向けて移動することになり、棒材の一端側に螺合されたナット部材がパイプの一端側の端縁に当接する。これにより、他端側のナット部材を棒材の雄ねじ部にねじ込むだけで、材料充填空間の両端開口が閉塞するので、閉塞作業を容易に行えることになる。
しかも、棒材の両端部において同様の構造を採用するため、構造体補強部材の両端部の配置関係が限定されない。つまり、充填材料を充填する方向を棒材の両端のうちいずれか一端とすることができるので、材料充填操作を容易に行うことができる。

本発明では、前記充填終了工程は、前記棒材の一端部に設けられたナット部材を前記パイプに対して回り止めする構成が好ましい。
この構成では、棒材の一端に設けられたナット部材がパイプに対して回り止めされているので、棒材の他端側でナット部材をねじ込んだ際に、ナット部材が棒材とともに空回りすることがない。
そのため、棒材の他端側でのナット部材のねじこみが棒材の一端から他端側への移動に伝達されるから、材料充填空間の両端開口を容易に閉塞することが可能となる。

本発明の構造体補強部材の製造方法は、パイプに圧力支持部材を設けるとともに、前記パイプの内部に棒材を挿入し、前記棒材の両端部において前記パイプを挟んでそれぞれ係合部材を設ける部品組立工程と、前記パイプと前記棒材との間であって前記パイプの一端開口から他端開口にかけて形成された材料充填空間に充填材料を充填する充填材料の充填工程とを備え、前記充填工程は、前記棒材の両端部にそれぞれ設けられた係合部材を前記材料充填空間の両端開口がそれぞれ外部と連通するように前記パイプの両端縁から離隔する係合部材離隔工程と、前記材料充填空間の一端開口から前記材料充填空間に充填材料を充填する充填開始工程と、前記充填材料が前記材料充填空間の他端開口から漏出したら、当該棒材を一端から他端側に向けて移動させて前記パイプの一端縁と前記棒材の一端側に設けられた係合部材とを当接させて前記材料充填空間の一端開口を閉塞するとともに、前記棒材の他端部に設けられた係合部材を前記パイプの他端縁に当接させて前記材料充填空間の他端開口を閉塞する充填終了工程と、を有することを特徴とする。
この発明では、部品組立工程の後に、前述と同様の材料充填工程を実施するので、充填材料が材料充填空間に充填された構造体補強部材を簡易に製造することができる。

本発明の第１実施形態にかかる構造体補強部材の断面図。 （Ａ）（Ｂ）は構造体補強部材の製造方法を説明するための図。 （Ｃ）から（Ｅ）は構造体補強部材の製造方法を説明するための図。 本発明の第２実施形態にかかる構造体補強部材の断面図。 （Ａ）（Ｂ）は本発明の変形例の要部を示す断面図。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
図１から図３には第１実施形態が示されている。第１実施形態は構造体補強部材として鋼材を例示したものである。
［鋼材の構成］
図１は第１実施形態にかかる鋼材の全体構成を示す。第１実施形態の鋼材は、図示しないコンクリート構造体、その他の構造体を補強するために用いられるものであり、当該構造体に設置されるものである。
図１において、鋼材は、パイプ１と、パイプ１の内部に挿入される棒材２と、棒材２の一端部に設けられた係合部材３１と、棒材２の他端部に設けられた係合部材３２と、パイプ１の両端側にそれぞれ設けられた圧力支持部材４１，４２と、を備えている。
パイプ１の内周と棒材２の外周との間であってパイプ１の一端から他端にかけて材料充填空間Ｓが形成されている。材料充填空間Ｓには、充填材料Ｍ、例えば、流動性を有する防錆材料が充填されている。

パイプ１は、高強度鋼材により形成された鋼管であり、その両端は、軸方向に対して直交する平面と平行な端縁１１，１２を有する。
材料充填空間Ｓのうちパイプ１の端縁１１と一致する位置が一端開口Ｓ１とされ、端縁１２と一致する位置が他端開口Ｓ２とされる。
棒材２は、中実の高強度の棒鋼であり、丸軸状の中央部２０と、中央部２０の一端側に設けられた雄ねじ部２１と、中央部２０の他端側に設けられた雄ねじ部２２とを有する。
雄ねじ部２１は、その途中位置から先端にかけてパイプ１の一方の端縁１１から突出している。
雄ねじ部２２の途中位置から先端にかけてパイプ１の端縁１２から突出している。

パイプ１は、棒材２の強度よりも高強度であってもよく、同じであってもよく、あるいは、低強度であってもよい。
パイプ１の強度は、適宜設定できるが、例えば、降伏点または０．２％耐力が３９０N／ｍｍ^２を超えるか、もしくは引張強さが４９０N／ｍｍ^２を超えるように設定するものでもよい。なお、本実施形態において、「高強度」とは、降伏点または０．２％耐力が３９０N／ｍｍ^２を超えるか、もしくは引張強さが４９０N／ｍｍ^２を超えることをいう。

係合部材３１は、パイプ１の端縁１１と当接し材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１を閉塞する閉塞面３１０を有する。
係合部材３１は、雄ねじ部２１に螺合されるナット部材であり、パイプ１の端縁１１と当接して一端開口Ｓ１を閉塞する閉塞位置（実線参照）とパイプ１の端縁１１から離隔して材料充填空間Ｓが外部と連通する離隔位置（想像線参照）との間で移動可能とされる。
同様に、係合部材３２は、パイプ１の端縁１２と当接し材料充填空間Ｓを閉塞する閉塞面３２０を有する。係合部材３２は、雄ねじ部２２に螺合されるナット部材であり、パイプ１の端縁１２と当接して他端開口Ｓ２を閉塞する閉塞位置（実線参照）とパイプ１の端縁１２から離隔して材料充填空間Ｓが外部と連通する離隔位置（想像線参照）との間で移動可能とされる。
本実施形態では、係合部材３１とパイプ１の端縁１１とから材料充填空間Ｓを外部に開閉する第一の弁機構Ｖ１が構成される。係合部材３２とパイプ１の端縁１２とから材料充填空間Ｓを外部に開閉する第二の弁機構Ｖ２が構成される。

係合部材３１，３２の外周は、パイプ１の外周とほぼ同じ寸法であり、かつ、その形状は、例えば、外周形状が六角や八角とされる。つまり、係合部材３１，３２の外周は、平面状の係止面３４を複数有し、かつ、雌ねじ部３０が貫通して形成された六角ナットや八角ナットから形成される。これらの係止面３４に適合する工具を用いて係合部材３１，３２のねじ込みを行う。
係合部材３１，３２の軸方向の長さは、パイプ１の端縁１１，１２から突出した雄ねじ部２１，２２の長さより長く形成されていてもよいが(図１参照)、同じでもよく、あるいは、短くてもよい。
本実施形態では、閉塞面３１０，３２０は、パイプ１の端縁１１，１２との間で充填材料が漏出しないように密閉状態を確保するために、平滑に形成されている。なお、閉塞面３１０，３２０と端縁１１，１２との間の密封性を確保するために、係合部材３１，３２の端縁にゴムや合成樹脂等からなるパッキンを設け、パッキンの面を閉塞面３１０，３２０としてもよい。

圧力支持部材４１，４２は、図示しない構造物からの圧力を支持するものである。
圧力支持部材４１，４２のうち一方の圧力支持部材４１は、パイプ１の一端側の外周面に形成された雄ねじ１０１に螺合される支圧ナットであり、他方の圧力支持部材４２は、パイプ１の他端側の外周面に形成された雄ねじ１０２に螺合される支圧ナットである。

次に、第１実施形態の鋼材の製造方法を図２及び図３に基づいて説明する。
［鋼材の製造方法］
［部品組立工程］
パイプ１の雄ねじ１０１に圧力支持部材４１を螺合し、雄ねじ１０２に圧力支持部材４２を螺合する。そして、パイプ１の内部に棒材２を挿入し、棒材２の雄ねじ部２１，２２のうちパイプ１の端縁１１，１２から突出した部分に係合部材３１，３２を螺合する。
［充填工程］
パイプ１と棒材２との間であってパイプ１の一端開口Ｓ１から他端開口Ｓ２にかけて形成された材料充填空間Ｓに充填材料Ｍを次の手順で充填する。

［係合部材離隔工程］
図２（Ａ）に示される通り、係合部材３１，３２の棒材２の雄ねじ部２１，２２のねじ込み量を調整して、係合部材３１，３２を、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１及び他端開口Ｓ２が外部と連通するようにパイプ１の端縁１１，１２から離隔した状態とする。なお、本実施形態では、棒材２の一端側に螺合された係合部材３１がパイプ１に対して空回りしないように、係合部材３１とパイプ１の一端側との間を図示しない回り止め部材で係止する。回り止め部材は、係合部材３１のパイプ１に対する回動を阻止するとともにパイプ１に対する近接離隔を許容する構成のものであり、例えば、係合部材３１に図示しないキャップを嵌合し、圧力支持部材４１に棒材２と平行に延びた図示しないピンを設け、このピンがキャップに形成された孔に挿通する構成を採用できる。

［充填開始工程］
図２（Ｂ）に示される通り、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１から充填材料Ｍを充填する。そのため、充填材料供給装置５をパイプ１の一端側に接続する。
充填材料供給装置５は、カップ状のケース５１と、ケース５１に充填材料を供給する図示しない供給源と、供給源とケース５１との間を連通するホース５２とを有する。
ケース５１は、その開口端が圧力支持部材４１の端縁に当接した筒状部５３と、筒状部５３の端部に取り付けられた底部５４とを有する。筒状部５３の開口端を圧力支持部材４１の端縁に図示しないシール部材で密封する。なお、圧力支持部材４１を、その端面がパイプ１の端縁１１と一致するように雄ねじ１０１へのねじ込み量を調整する。

筒状部５３の上部にはホース５２と連通する連通路５３Ａが形成されている。連通路５３Ａに対してホース５２が着脱自在に取り付けられている。
筒状部５３の下部にはケース５１に収納された充填材料を抜き出すための孔部５３Ｂが形成されている。孔部５３Ｂには蓋部材５５が着脱自在に設けられている。
蓋部材５５が筒状部５３に取り付けられた状態で、供給源から充填材料Ｍをケース５１の内部に向けて供給する。すると、充填材料Ｍは、ケース５１の内部を満たし、材料充填空間Ｓに一端開口Ｓ１から送られる。充填材料Ｍは材料充填空間Ｓを一端開口Ｓ１から他端開口Ｓ２に向けて送られる。

［充填終了工程］
図３（Ｃ）に示される通り、充填材料Ｍが材料充填空間Ｓの他端開口Ｓ２に到達すると、この他端開口Ｓ２から充填材料Ｍが漏出することになる。他端開口Ｓ２から充填材料Ｍの漏出を作業員が目視で確認したら、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１と他端開口Ｓ２とを閉塞する。
そのため、図３（Ｄ）に示される通り、棒材２の他端側の雄ねじ部２２に螺合した係合部材３２をねじ込む。すると、係合部材３２の閉塞面３２０がパイプ１の他方の端縁１２と密接するとともに、棒材２を一端から他端側に向けたＰ方向に移動させることになる。なお、回り止め部材によって、棒材２は空回りすることなく軸方向に沿って移動する。
棒材２の一端側の雄ねじ部２１に螺合された係合部材３１は、棒材２とともに移動する。係合部材３１の閉塞面３１０がパイプ１の端縁１１に密接する。これにより、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１と他端開口Ｓ２とが閉塞されることになる。

図３（Ｅ）に示される通り、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１と他端開口Ｓ２とが閉塞されたら、供給源からの充填材料Ｍのケース５１への供給を中止し、孔部５３Ｂから蓋部材５５を外してケース５１の内部に貯まっている充填材料Ｍを、孔部５３Ｂを通じて外部に排出する。ケース５１の内部に貯まった充填材料Ｍが外部に排出されたら、ケース５１を外し、充填材料Ｍが付着した係合部材３１を必要に応じて洗浄する。
このように製造された鋼材を現場の構造体に設置する。なお、本実施形態では、充填材料を材料充填空間Ｓに充填する前に、部品組立工程で組み立てられた鋼材を現場の構造体に設置し、充填工程を現場で行うものでもよい。

従って、第１実施形態では次の効果を奏することができる。
（１）パイプ１の内部に棒材２を挿入し、棒材２の両端部にそれぞれ係合部材３１，３２を、閉塞面３１０，３２０でパイプ１の端縁１１，１２を当接して材料充填空間Ｓを閉塞する閉塞位置と、端縁１１，１２から離隔して材料充填空間Ｓが外部と連通する離隔位置との間で移動可能に設け、材料充填空間Ｓに充填材料Ｍが充填された状態で、係合部材３１，３２の閉塞面３１０，３２０で材料充填空間Ｓを閉塞した。そのため、充填材料Ｍは、パイプ１、棒材２及び係合部材３１，３２で閉じられた材料充填空間Ｓに密閉されているので、外部に漏出することがない。しかも、充填材料Ｍの材料充填空間Ｓへの密封を、パイプ１、棒材２及び係合部材３１，３２という簡易な構造によって実現することができる。

（２）係合部材３１，３２を、棒材２の両端部に配置された雄ねじ部２１，２２に螺合され外周に平面状の係止面３４を有するナット部材とした。これらのナット部材を雄ねじ部２１，２２に対してねじ込むだけで材料充填空間Ｓを容易に閉塞できる。

（３）棒材２の両端部において、係合部材３１，３２を同じ構造としたので、部品点数を減少させて鋼材の製造コストを低いものにできる。

（４）係合部材３１，３２とパイプ１の端縁１１，１２という簡易な構造で第一及び第二の弁機構Ｖ１，Ｖ２を構成したので、鋼材の製造コストを低いものにできる。

（５）パイプ１の一端開口Ｓ１から他端開口Ｓ２にかけて形成された材料充填空間Ｓに充填材料Ｍを充填するために、まず、係合部材３１，３２をパイプ１の端縁１１，１２から離隔して材料充填空間Ｓの両端開口Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ外部と連通するようにする。その後、材料充填空間Ｓに一端開口Ｓ１から充填材料Ｍを充填し始め、充填材料Ｍが材料充填空間Ｓの他端開口Ｓ２から漏出したら、棒材２を一端から他端側に向けて移動させてパイプ１の一方の端縁１１と棒材２の一端側に設けられた係合部材３１とを当接させて一端開口Ｓ１を閉塞するとともに、棒材２の他端部に設けられた係合部材３２をパイプ１の他方の端縁１２に当接させて材料充填空間Ｓの他端開口Ｓ２を閉塞して充填材料Ｍの充填を終了する。従って、材料充填空間Ｓの他端開口Ｓ２からの充填材料の漏出を確認したら、当該他端側で保持した棒材２を一端から他端側に向けて移動させるだけで、材料充填空間Ｓを閉塞し、充填材料Ｍの充填作業を容易に行うことができる。

（６）棒材２の他端部に設けられた係合部材３２を棒材２の雄ねじ部２２に対してねじ込むことにより、当該他端側の係合部材３２でパイプ１の他端側の端縁が閉じられるとともに、棒材２が一端から他端側に向けて移動することになり、棒材２の一端側に螺合された係合部材３１でパイプ１の一方の端縁１１が閉じられる。これにより、材料充填空間Ｓの閉塞作業を容易に行えることになる。しかも、棒材２の両端部において同様の構造を採用するため、充填材料Ｍを充填する方向を棒材の両端のうちいずれか一端とすることができるので、この点からも、材料充填操作を容易に行うことができる。

（７）棒材２の一端部に設けられた係合部材３１をパイプ１に対して回り止めする構成としたので、棒材２の他端側での係合部材３２のねじこみが棒材２の一端から他端側への移動に伝達されることになり、材料充填空間Ｓを容易に閉塞することができる。

（８）鋼材を製造するために、パイプ１に圧力支持部材４１，４２を設けるとともに、パイプ１の内部に棒材２を挿入し、棒材２の両端部においてパイプ１を挟んでそれぞれ係合部材３１，３２を設けて部品組立工程を実施し、その後、前述の充填工程を実施したから、充填材料Ｍが材料充填空間Ｓに充填された鋼材を簡易に製造することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。
第２実施形態は棒材及び係合部材の構成が第１実施形態と相違するものであり、他の構成は第１実施形態と同じである。
［鋼材の構成］
図４は第２実施形態にかかる鋼材の全体構成を示す。
図４において、鋼材は、前述のパイプ１と、パイプ１の内部に挿入される棒材６と、棒材６の一端部に設けられた係合部材７１と、棒材６の他端部に設けられた係合部６２と、前述の圧力支持部材４１，４２と、を備えている。
パイプ１の内周と棒材６の外周との間であってパイプ１の一端から他端にかけて材料充填空間Ｓが形成されている。材料充填空間Ｓには充填材料Ｍが充填されている。

棒材６は、中実の高強度の棒鋼であり、丸軸状の中央部２０と、中央部２０の一端側に設けられた嵌合部６１と、中央部２０の他端側に設けられた嵌合部６２とを有する。
これらの嵌合部６１，６２は、中央部２０と同じ径の軸部６０Ａの途中に外形断面円弧状の凸状部６０Ｂが形成されている。凸状部６０Ｂの外径寸法は、パイプ１の内径寸法より小さい。
嵌合部６１は、少なくとも凸状部６０Ｂがパイプ１の端縁１１から突出している。
嵌合部６２は、少なくとも凸状部６０Ｂがパイプ１の端縁１２から突出している。
パイプ１と棒材６との強度の関係は、第１実施形態のパイプ１と棒材２との強度の関係と同じである。

係合部材７１は、パイプ１の一方の端縁１１を閉塞する閉塞面３１０を有する筒状部材である。
係合部材７１は、軸部６０Ａの外周面と対向する内周面７０Ａと、嵌合部６１の凸状部６０Ｂが嵌合される凹状部７０Ｂとを有する。嵌合部６１の凸状部６０Ｂと係合部材７１の凹状部７０Ｂとが嵌合している状態では、棒材６は、パイプ１の端縁１１を閉塞面３１０で閉塞する閉塞位置（実線参照）にある。係合部材７１の内周面７０Ａが軸部６０Ａのうち凸状部６０Ｂより先端側の部分に挿通されている状態では、棒材６は、パイプ１の端縁１１から閉塞面３１０が離隔して材料充填空間Ｓが外部と連通する離隔位置（想像線参照）にある。つまり、係合部材７２は、棒材６に対して、閉塞位置と離隔位置との間で移動可能とされる。
同様に、係合部材７２は、パイプ１の他方の端縁１２を閉塞する閉塞面３２０を有する筒状部材であり、その具体的な構造は係合部材７１と同じである。

本実施形態では、係合部材７１とパイプ１の一方の端縁１１とから材料充填空間Ｓを外部に開閉する第一の弁機構Ｖ１が構成される。係合部材７２とパイプ１の他方の端縁１２とから材料充填空間Ｓを外部に開閉する第二の弁機構Ｖ２が構成される。
係合部材７１，７２の外周は、パイプ１の外周とほぼ同じ寸法である。
係合部材７１，７２の軸方向の長さは、パイプ１の端縁１１，１２から突出した嵌合部６１，６２の長さとほぼ同じであってもよく、長く形成されているものでも、あるいは、短く形成されるものでもよい。

［鋼材の製造方法］
第２実施形態における鋼材の製造方法について説明する。
［部品組立工程］
まず、パイプ１の雄ねじ１０１に圧力支持部材４１を螺合し、雄ねじ１０２に圧力支持部材４２を螺合する。そして、パイプ１の内部に棒材６を挿入し、棒材６の嵌合部６１，６２に係合部材７１，７２を係合しておく。
［充填工程］
パイプ１と棒材６との間であってパイプ１の一端開口Ｓ１から他端開口Ｓ２にかけて形成された材料充填空間Ｓに充填材料Ｍを次の手順で充填する。

［係合部材離隔工程］
棒材６の一端側の嵌合部６１の軸部６０Ａと係合部材７１の凹状部７０Ｂとを嵌合させておき、他端側の嵌合部６２の軸部６０Ａのうち先端側にのみ係合部材７２を係合させておく。ここで、棒材６の軸方向の位置を調整して、係合部材７１，７２を、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１及び他端開口Ｓ２が外部と連通するようにパイプ１の端縁１１，１２から離隔した状態とする。また、第１実施形態と同様に、棒材６の一端側に螺合された係合部材７１がパイプ１に対して空回りしないようにする。

［充填開始工程］
第１実施形態と同様に、充填材料供給装置５のホース５２をパイプ１の一端側に接続し、供給源から充填材料Ｍをケース５１の内部に向けて供給する（図２参照）。すると、充填材料Ｍは、ケース５１の内部を満たし、材料充填空間Ｓに一端開口Ｓ１から送られる。
［充填終了工程］
充填材料Ｍが材料充填空間Ｓの他端開口Ｓ２に到達し、さらに、他端開口Ｓ２からの充填材料Ｍの漏出が確認されたら、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１と他端開口Ｓ２とを閉塞する。そのため、棒材６の嵌合部６２の先端を図示しない工具等を用いて引っ張るとともに、嵌合部６２の凸状部６０Ｂが係合部材７２の凹状部７０Ｂに嵌合するように係合部材７２を押し込む。すると、係合部材７２の閉塞面３２０がパイプ１の他方の端縁１２と密接するとともに、係合部材７１の閉塞面３１０がパイプ１の端縁１１に密接する。これにより、材料充填空間Ｓの一端開口Ｓ１と他端開口Ｓ２とが閉塞されることになる。

従って、第２実施形態では、第１実施形態の（１）（３）〜（５）（８）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（９）係合部材７１，７２を、棒材６の軸部６０Ａの外周面と対向する内周面７０Ａと、棒材６の凸状部６０Ｂが嵌合される凹状部７０Ｂとを有する構成としたので、係合部材７１，７２を棒材６に対して押し込むだけで離隔位置から閉塞位置に切り替えることができる。そのため、材料充填空間Ｓを閉塞するにあたり、回り止め部材が不要とされる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、鋼材を、パイプ１と、パイプ１の内部に挿入される棒材２，６と、棒材２，６の一端部に設けられた係合部材３１，７１と、棒材２，６の他端部に設けられた係合部材３２，７２とを備え、パイプ１の内周と棒材２，６の外周との間であってパイプ１の一端から他端にかけて形成された材料充填空間Ｓに充填材料Ｍを充填した構成としたが、本発明の鋼材の構成はこれに限定されない。例えば、本発明の鋼材を、中空ＰＣ鋼棒と、中空ＰＣ鋼棒の内部に挿設された反力用の中実ＰＣ鋼棒と、中実ＰＣ鋼棒の一端部が当接する底面を有し中空ＰＣ鋼棒の一端部の雄ねじ部に螺合する袋ナットと、中空ＰＣ鋼棒の圧縮力を保持するとともに緊張保持手段とを備えたＰＣ鋼棒ユニットとしてもよい。

さらに、第１実施形態では、係合部材３１，３２の外周形状を、平面状の係止面３４を複数有する六角形状や八角形状としたが、本発明では、これに限定されるものではない。
例えば、図５（Ａ）に示される通り、棒材２の一端部に設けられた係合部材３１１を丸ナットとし、この端面に複数の係止穴３１１Ａを軸方向に沿って形成するものでもよい。係合部材３１１を雄ねじ部２１に螺合するために、係止穴３１１Ａに係止する係止ピン８１を有する工具８を用いる。工具８は、係止ピン８１が設けられた平板部８２と、平板部８２に連接された把持部８３とを有する。係止ピン８１を係合部材３１１の係止穴３１１Ａに差し込んだ状態で、把持部８３を持って工具８を回転する。

また、図５（Ｂ）に示される通り、棒材２の一端部に設けられた係合部材３１２を丸ナットとし、この端面の中央部に内周が六角状の溝３１２Ａを形成するものでもよい。溝３１２Ａは、六角柱状の工具９に凹凸嵌合されるものであり、工具９を直接手であるいは別の工具を用いて回転することで、係合部材３１２が雄ねじ部２１に螺合される。工具９の内部には雄ねじ部２１の先端が挿通されるための孔１が形成されている。
なお、図５（Ａ）（Ｂ）の例において、棒材２の他端部に設けられる係合部材は、第１実施形態の係合部材３２としてもよく、係合部材３２に代えて、係合部材３１１，３１２を用いてもよい。

また、前記各実施形態では、係合部材３１，３２，７１，７２の構造を棒材２，６の両端で同じものとしたが、本発明では、異なる構成であってもよい。例えば、棒材２，６の一端側の係合部材３１，７１をブロック部材とし、このブロック部材を棒材２，６の端部に溶接等で接合するものとしてもよい。
圧力支持部材４１，４２をナットに代えてプレートを用いてもよい。ただし、前記各実施形態のように、ナットにすることで、材料充填時に圧力支持部材４１，４２をパイプ１の端縁１１に一致するまで移動し、ケース５１の装着を容易に行えることができ、さらに、構造体に鋼材を設置する際には、パイプ１に対して適宜な位置に変更することができるので、利便性が高い。

本発明では、棒材２は中空の構造であってもよい。
さらに、充填材料Ｍが材料充填空間Ｓの他端開口Ｓ２から漏出することを確認する作業を作業員の目視で行っていたが、本発明では、センサを設け、このセンサの検出信号を受けて係合部材３２を自動的にねじ込む装置を利用してもよい。
また、前記各実施形態では、構造体補強部材として鋼材を例示したが、本発明の構造体補強部材を構成する各部材は鋼材に限定されない。例えば、構造体補強部材を構成する各部材の一部あるいは全部は、鉄鋼のみならず、非鉄金属、合成樹脂等の有機材料、ガラスやセラミックス等の無機材料から形成されてもよく、あるいは、エポキシとガラス繊維の複合材料、その他の複合材料であってもよい。

本発明は、コンクリート部材、その他の構造体を補強するために用いられる鋼材、その他の構造体補強部材に利用できる。

１…パイプ、２，６…棒材、１１，１２…端縁、２１，２２…雄ねじ部、３１，３２，７１，７２…係合部材、３１０，３２０…閉塞面、Ｍ…充填材料、Ｓ…材料充填空間、Ｓ１…一端開口、Ｓ２…他端開口

Claims (4)

1. パイプと、前記パイプの内部に挿入された棒材との間であって前記パイプの一端開口から他端開口にかけて形成された材料充填空間に充填材料を充填する充填方法であって、
   前記パイプに挿入された前記棒材の両端部にそれぞれ係合部材を設け、これらの係合部材を前記材料充填空間の両端開口がそれぞれ外部と連通するように前記パイプの両端縁から離隔する材料充填空間開放工程と、
   前記材料充填空間の一端開口から前記材料充填空間に充填材料を充填する充填開始工程と、
   前記充填材料が前記材料充填空間の他端開口から漏出したら、当該棒材を一端から他端側に向けて移動させて前記パイプの一端縁と前記棒材の一端側に設けられた係合部材とを当接させて前記材料充填空間の一端開口を閉塞するとともに、前記棒材の他端部に設けられた係合部材を前記パイプの他端縁に当接させて前記材料充填空間の他端開口を閉塞する充填終了工程と、を備える
   ことを特徴とする充填材料の充填方法。
2. 請求項１に記載された充填材料の充填方法において、
   前記棒材の両端部には、それぞれ雄ねじ部を有し、前記係合部材は、前記雄ねじ部に螺合されるナット部材を備え、
   前記充填終了工程は、前記棒材の他端部に設けられたナット部材を前記棒材の他端部の雄ねじ部に対してねじ込んで実施する
   ことを特徴とする充填材料の充填方法。
3. 請求項２に記載された充填材料の充填方法において、
   前記充填終了工程は、前記棒材の一端部に設けられたナット部材を前記パイプに対して回り止めする
   ことを特徴とする充填材料の充填方法。
4. パイプに圧力支持部材を設けるとともに、前記パイプの内部に棒材を挿入し、前記棒材の両端部において前記パイプを挟んでそれぞれ係合部材を設ける部品組立工程と、
   前記パイプと前記棒材との間であって前記パイプの一端開口から他端開口にかけて形成された材料充填空間に充填材料を充填する充填材料の充填工程とを備え、
   前記充填工程は、前記棒材の両端部にそれぞれ設けられた係合部材を前記材料充填空間の両端開口がそれぞれ外部と連通するように前記パイプの両端縁から離隔する係合部材離隔工程と、
   前記材料充填空間の一端開口から前記材料充填空間に充填材料を充填する充填開始工程と、
   前記充填材料が前記材料充填空間の他端開口から漏出したら、当該棒材を一端から他端側に向けて移動させて前記パイプの一端縁と前記棒材の一端側に設けられた係合部材とを当接させて前記材料充填空間の一端開口を閉塞するとともに、前記棒材の他端部に設けられた係合部材を前記パイプの他端縁に当接させて前記材料充填空間の他端開口を閉塞する充填終了工程と、を有する
   ことを特徴とする構造体補強部材の製造方法。

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