JP4055834B2 - コンクリート部材用筒状器材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート部材用筒状器材に関し、さらに詳しくはコンクリート製パネルセグメントに吊り金具の連結部として埋設される筒状材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トンネル掘削後の岩肌が露出した壁面の表面には、覆壁としてコンクリート製パネルセグメントが多数組み付けられる。このコンクリート製パネルセグメントの施工に当たっては、コンクリート製パネルセグメントが非常に重量物であるため、クレーンやリフト等の吊り上げ機械を使用して行われるが、一般にその吊り上げ機械の吊り金具を連結する部分として、パネルセグメントの中央部に筒状材が埋設されるようになっている。
【０００３】
従来、上記の筒状材として、図４に示すように、鋼管から切り出された筒状本体１１の内周に吊り金具を螺合連結するためのメネジ部１３を加工すると共に、その下端部にアンカー効果を得るために鋼板から切り出した１枚のフランジ１２を溶接するようにしたものが使用されていた。しかし、この鋼製の筒状材Ｐは、コンクリート製パネルセグメントに埋設された状態で多湿下に長期間放置されると、筒状本体やフランジとの溶接部などが酸化腐蝕し、そのためコンクリート製パネルセグメントに対する引き抜き荷重が低下して、やがて使用不能になってしまうという欠点があった。
【０００４】
また、従来の鋼製筒状材は、製作に当たっては、鋼材の切削や溶接などの多数の面倒な工程を必要とするため、筒状材自体の製作コストが高くなってしまうという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐腐蝕性に優れると共に、従来の鋼製筒状材に匹敵する引き抜き荷重を発揮するようにするコンクリート部材用筒状器材を提供することにある。
本発明の他の目的は、従来の鋼製筒状材に比べて低コストで製作が可能なコンクリート部材用筒状器材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のコンクリート部材用筒状器材は、筒状本体の外周に周方向にリング状または螺旋状に延びる断面が半円形状の突条を一体に有し、前記筒状本体の外周から径方向に延びるフランジおよび、筒状本体の外周に末広がり状に前記断面が半円形状の突条をまたぐように形成されたリブを有するとともに、該筒状本体を短繊維状のガラス繊維を１５〜４５重量％含有する繊維強化ポリアミド樹脂から成形したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のコンクリート部材用筒状器材（以下、単に筒状材と称する）は、筒状本体が短繊維状のガラス繊維を含有する繊維強化ポリアミド樹脂から成形されたものであるため耐腐蝕性に優れており、長期間にわたり高い引き抜き荷重を維持することができる。しかも、素材がガラス繊維を１５〜４５重量％含有する繊維強化ポリアミド樹脂であることに加え、筒状本体の外周に周方向にリング状または螺旋状に延びる断面が半円形状の突条を一体に有し、前記筒状本体の外周から径方向に延びるフランジおよび、筒状本体の外周に末広がり状に前記断面が半円形状の突条をまたぐように形成されたリブを有するようにした構造体であるため、コンクリート部材に埋め込んだときの引き抜き荷重を従来の鋼製筒状材に匹敵するか或いはそれ以上にすることができる。
【０００８】
また、本発明の筒状材は、ガラス繊維を含有する繊維強化ポリアミド樹脂からなるため、射出成形によって簡単に成形することができ、そのため多数の製作工程を必要とする従来の鋼材製筒状材に比べ低コストで製作することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に対して比較例に該当するものであるが、コンクリート部材に埋設するための筒状材を示す。図１に示す筒状材Ｐは、その筒状本体１が外周壁に断面が半円形状の突起部２としてリング状の突条２ａを多段に設けると共に、それら突条２ａ，２ａ間にリング状の凹部４を形成するように、ガラス繊維を含有する繊維強化ポリアミド樹脂から一体成形されている。また、筒状本体１の内周壁には、クレーン等の吊り上げ機械の吊り金具（図示せず）を螺合する連結部としてメネジ部３が設けられている。
【００１０】
上記筒状材Ｐは、例えば図２に示すように、コンクリート製パネルセグメントＳの略中央部に対し、内側のメネジ部３を空洞状態にするように一体に埋設されるように使用される。このようにコンクリート製パネルセグメントＳの中央部に埋設された筒状材Ｐは、外周壁の多段の突条２ａを有するためコンクリート製パネルセグメントＳに対してアンカー効果を生じ、軸方向の引張り力に対して強い引き抜き荷重を発揮する。
【００１１】
本発明において、筒状本体１の外周に形成される断面が半円形状の突起部２としては、上記のように互いに独立した多数のリング状の突条２ａとして形成するほか、これを連続した螺旋状に形成するようにしてもよい。また、突起部２としては、図３に示す筒状本体１のように、端部（下端部）から径方向外側に張り出すフランジ２ｂとして形成し、また外周壁の周方向の数カ所（図３では４箇所）に、軸方向に末広がり状に拡大するリブ２ｃとして形成をする。
【００１２】
また、これら突起部２を形成する突条２ａ、フランジ２ｂ、リブ２ｃなどは、図１のように突条２ａだけを設けたのでは効果が弱く、本発明では図３のように複数種類を組み合わせるように設ける。本発明において、筒状本体を構成する繊維強化ポリアミド樹脂は、ガラス繊維は短繊維状であり、かつこのガラス繊維がポリアミド樹脂中に１５〜４５重量％含有されるようにする。ガラス繊維が配合されることによって筒状材の引張り強度及び引張り弾性率が増大し、外周壁に形成した断面が半円形の突起部（突条部）の構造要件と相まって、筒状材のコンクリート製パネルセグメントＳに対する引き抜き荷重を従来の鋼製筒状材に匹敵する大きさか或いはそれ以上にすることができる。
【００１３】
ガラス繊維の含有量が１５重量％未満であっては、鋼製筒状材に匹敵する引き抜き荷重を得ることが困難になり、また４５重量％を超えるほどに多量になると、射出成形することが難しくなるため生産性が低下し、また引き抜き荷重の向上効果もほぼ飽和状態になる。このような補強効果の向上と共に、射出成形性を良好にするため、短繊維状のガラス繊維の長さは、０．０１〜３ｍｍの範囲にすることが好ましい。
【００１４】
上記繊維強化ポリアミド樹脂のマトリックスとして使用するポリアミド樹脂としては、エンジニアリング樹脂として優れた引張り強度、引張り弾性率を有するナイロン６、ナイロン６６を使用することが好ましい。
繊維強化ポリアミド樹脂が含有する補強材としては、上記ガラス繊維のほかに、必要により２〜３０重量％程度の無機充填剤を配合してもよい。その無機充填剤としては、例えば、タルク、ワラステナイト、ケイ酸カルシウム、カルサイト、アラゴナイト、ドロマイト、カオリン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、クレー、マイカ、シリカ、セリサイト、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスバルーン、ガラスパウダーなどを例示することができる。
【００１５】
また、本発明の筒状材には、本発明の特徴である耐腐蝕性などの特性を損なわない限り、金属インサート材を補強材として埋設してもよい。この金属インサート材によって筒状材の引張り強度や引張り弾性率を向上させることができる。上述したように本発明の筒状材は、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂から成形されているため耐腐蝕性に優れ、コンクリート材に対する引き抜き荷重を長期に維持することができる。また、繊維強化ポリアミド樹脂におけるガラス繊維の含有量が１５〜４５重量％であること、及び筒状本体の外周に断面が半円形の突起部（突条部）を一体形成していることにより、コンクリート材に対する引き抜き荷重を鋼製筒状材に匹敵或いはそれ以上にすることができる。
【００１６】
また、本発明の筒状材は繊維強化ポリアミド樹脂から構成されているので、射出成形により簡単に成形することができ、鋼性筒状材のように鋼材の切削や溶接などの面倒な工程を必要としないので、鋼製筒状材に比べて低コストで製作することができる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
ナイロン６６に平均長０．３１ｍｍのガラス繊維を３０重量％含有させたポリアミド樹脂組成物を使用し、図３に示す構成からなる筒状材（筒状本体の外径８０ｍｍ、筒状本体の高さ７０ｍｍ、幅１０ｍｍで外径８０ｍｍの突状が３段、フランジの外径１００ｍｍ、リブが４枚）を射出成形法により一体成形した。
【００１８】
この筒状材を、図２に示すようなトンネル施工用のパネルセグメントＳの中央部に埋設するように成形し、重量２０ｋＮのパネルセグメントＳを得た。このコンクリート製パネルセグメントＳに埋設された筒状材Ｐの引き抜き荷重を引き抜き強度試験機により測定したところ、３４０ｋＮであった。
比較例１
ナイロン６６に平均長０．３１ｍｍのガラス繊維を３０重量％含有させたポリアミド樹脂組成物を使用し、図１に示す構成からなる筒状材（筒状本体の外径６０ｍｍ、筒状本体の高さ７０ｍｍ、幅１０ｍｍで外径８０ｍｍの突状を３段）を射出成形法により一体成形した。
【００１９】
この筒状材を使用し、実施例１と同様の構造からなる重量２０ｋＮのコンクリート製パネルセグメントＳを成形し、このコンクリート製パネルセグメントＳに埋設された筒状材Ｐの引き抜き荷重を実施例１と同様に引き抜き強度試験機により測定したところ、３００ｋＮであった。
実施例２
ナイロン６６に平均長０．３１ｍｍのガラス繊維を４５重量％含有させたポリアミド樹脂組成物を使用し、実施例１と同一寸法の図３に示す構成からなる筒状材を射出成形法により一体成形した。
【００２０】
この筒状材を使用し、実施例１と同様の構造からなる重量２０ｋＮのコンクリート製パネルセグメントＳを成形し、これに埋設された筒状材Ｐの引き抜き荷重を実施例１と同様に引き抜き強度試験機により測定したところ、４２０ｋＮであった。
実施例３
ナイロン６６に平均長０．３１ｍｍのガラス繊維を４５重量％含有させたポリアミド樹脂組成物を使用し、比較例１と同一寸法の図３に示す構成からなる筒状材を射出成形法により一体成形した。
【００２１】
この筒状材を使用し、実施例１と同様の構造からなる重量２０ｋＮのコンクリート製パネルセグメントＳを成形し、これに埋設された筒状材Ｐの引き抜き荷重を実施例１と同様に引き抜き強度試験機により測定したところ、３８０ｋＮであった。
比較例２
鋼材（ＳＴＫＭ１３Ａ）を切削および溶接などの機械加工により、図４に示す構造の筒状材（筒状本体の外径７０ｍｍ及び高さ７０ｍｍ、フランジの外径１００ｍｍ）を製作した。
【００２２】
この筒状材を使用し、実施例１と同様の構造からなる重量２０ｋＮのコンクリート製パネルセグメントＳを成形し、これに埋設された筒状材Ｐの引き抜き荷重を実施例１と同様に引き抜き強度試験機により測定したところ、３００ｋＮであった。この比較例２の結果から明らかなように、本発明からなる実施例１〜３の筒状材は、コンクリート製パネルセグメントＳに埋設したときの引き抜き荷重が、従来の鋼製筒状材や比較例１のものよりも優れていることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】
上述したように、本発明のコンクリート部材用筒状器材は、筒状本体が短繊維状のガラス繊維を含有する繊維強化ポリアミド樹脂から成形されているので耐腐蝕性に優れ、コンクリート材に埋設して得られる初期の引き抜き荷重を長期間にわたり維持することができる。また、ガラス繊維を１５〜４５重量％含有する繊維強化ポリアミド樹脂から成形されていることと、外周に断面が半円形の突起部（突条部）を一体成形した構造体であることとが相まって、コンクリート材に対する引き抜き荷重を従来の鋼製筒状材に匹敵するか又はそれ以上にすることができる。
【００２４】
また、本発明のコンクリート部材用筒状器材はガラス繊維強化ポリアミド樹脂の成形体からなり、射出成形法により簡単に成形することができるので、低コストで製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に対する比較例に該当するコンクリート部材用筒状器材を一部切り欠いて示す斜視図である。
【図２】同筒状器材を埋設したコンクリート製パネルセグメントを示す斜視図である。
【図３】 本発明のコンクリート部材用筒状器材の一実施形態を示す斜視図である。
【図４】従来のコンクリート部材用筒状器材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 筒状本体
２ 突起部
２ａ 突条
２ｂ フランジ
２ｃ リブ
３ メネジ部
４ 凹部
Ｐ コンクリート部材用筒状器材（筒状材）

Claims (3)

1. 筒状本体の外周に周方向にリング状または螺旋状に延びる断面が半円形状の突条を一体に有し、前記筒状本体の外周から径方向に延びるフランジおよび、筒状本体の外周に末広がり状に前記断面が半円形状の突条をまたぐように形成されたリブを有するとともに、該筒状本体を短繊維状のガラス繊維を１５〜４５重量％含有する繊維強化ポリアミド樹脂から成形したコンクリート部材用筒状器材。
2. 繊維強化ポリアミド樹脂のマトリックスとして使用するポリアミド樹脂が、ナイロン６またはナイロン６６である請求項１に記載のコンクリート部材用筒状器材。
3. 繊維強化ポリアミド樹脂のマトリックスとして使用するポリアミド樹脂が、ナイロン６６である請求項２に記載のコンクリート部材用筒状器材。

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