连续纤维增强绞线的锚固件的制作方法

文档序号:20167043发布日期:2020-03-24 21:46
连续纤维增强绞线的锚固件的制作方法

本发明涉及使连续纤维增强绞线锚固于混凝土结构物的连续纤维增强绞线的锚固件,所述连续纤维增强绞线是将由大量的连续纤维捆扎而成的单线捻合在一起而得到的。



背景技术:

以往,作为使钢筋锚固于钢筋混凝土结构物的技术,或者使张紧材料锚固于预应力混凝土结构物的技术,已知大体有两种方法。第一种方法是使钢筋锚固于钢筋混凝土结构物的技术,是将钢筋端部弯曲加工成u字状或l字状,并通过其承压力和钢筋表面的附着力而使其锚固于钢筋混凝土结构物的方法。第二种方法是使pc(prestressedconcrete:预应力混凝土)钢绞线作为预应力用的张紧材料而锚固于混凝土结构物的技术,是将设置于预应力混凝土结构物的张紧端部或锚固端部的锚固板与楔形锚固相结合的锚固方法。

在使连续纤维增强材料作为代替钢筋的增强材料而锚固于混凝土结构物的情况下、和在使代替作为张紧材料的pc钢绞线的连续纤维增强材料锚固于预应力混凝土结构物的情况下,已知有与现有的锚固方法类似的两种方法。另外,这里所谓连续纤维增强材料,是指将碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等连续纤维用环氧树脂、乙烯基酯树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、氯乙烯树脂等树脂进行捆扎而一体化的复合材料,即frp增强材料(frp:fiber-reinforcedplastics(纤维增强塑料))。

但是,在第一种方法中,在将钢筋用于钢筋混凝土结构物的情况下,通过使用弯曲加工机(折弯机)将直线状的钢筋容易地弯曲加工成u字状或l字状,来进行了钢筋锚固。与此相对,在使用连续纤维增强材料作为代替钢筋的增强材料的情况下,从直线状的连续纤维增强材料进行弯曲加工存在极其花费工夫的问题。即,存在如下问题:为了从直线状的连续纤维增强材料进行弯曲加工,需要使用处于制造工厂的专用加工设备,将进行热加工之前的直线状的连续纤维增强材料嵌入到钩形状的成型模具中来进行热处理。因此,需要另外的加工时间,加工成本也非常高昂。

另一方面,在第二种方法中,如前文所述,在使用pc钢绞线作为张紧材料的情况下,一般都是锚固板和楔式的锚固件的组合。与此相对,在使用连续纤维增强材料作为张紧材料的情况下,通常为具有金属套筒并在其内部填充树脂粘接剂而期待树脂的附着阻力的锚固装置,或者为具有金属套筒并在其内部填充膨胀性水泥基灌浆材料等膨胀性填充材料,通过其膨胀压力所引起的摩擦力来期待锚固的锚固装置。然而,在该情况下,为了享受不腐蚀这样的连续纤维增强材料的优点,需要使用耐腐蚀性非常优异的价格昂贵且高性能的不锈钢制套筒。因此,存在成为成本上升的主要原因的问题。而且,就连续纤维增强材料而言,由连续纤维构成的单线的剪切强度和剪切刚性低,因而由于金属套筒或膨胀压力等所引起的来自横向的紧固力而存在断裂的风险,所以存在锚固加工仅限于质量管理稳定的工厂制造等问题。

在专利文献1中,公开了将pc钢绞线的端部锚固于结构物的压接锚固结构。该专利文献1所记载的压接锚固结构的特征在于,对安装在pc钢绞线的外周的嵌入件进行压缩而进行压接,在pc钢绞线的单线之间配设有单体颗粒,从而具有使这些单线之间的摩擦力增大的单体颗粒。

但是,在代替专利文献1所记载的压接锚固结构的pc钢绞线而使用连续纤维增强材料来作为张紧材料的情况下,存在如下问题。即,如前文所述,就连续纤维增强材料而言,由连续纤维构成的单线自身的剪切强度及剪切刚性低,因此单线因压接而断裂的风险较高,从而无法像pc钢绞线那样进行压接的问题。

此外,在专利文献2中,作为与连续纤维增强材料的锚固有关的发明,公开了高强度纤维复合材料线缆的末端锚固方法。该专利文献2所记载的高强度纤维复合材料线缆的末端锚固方法是如下方法,即:使作为连续纤维增强材料的高强度纤维复合材料线缆1通过套筒2,并使膨胀性填充材料8填充到套筒2内部,通过膨胀性填充材料8的膨胀压力所引起的摩擦来进行锚固的方法。

但是,如前文所述,为了享受不腐蚀这样的连续纤维增强材料的优点,需要使用耐腐蚀性非常高的价格昂贵且高性能的不锈钢材料作为套筒的材料,从而存在成为成本上升的主要原因的问题。而且,为了防止由连续纤维构成的单线自身的剪切破坏或剪切变形所伴随的切断,需要增大套筒的直径或长度,从而还存在难以缩短锚固长度以实现锚固件的紧凑化的问题。

在专利文献3中,公开了一种路桥防护栅,其使用绞线状的连续纤维增强材料3作为预制墙护栏1的增强材料,将插入到预制墙材料4的贯通孔4a内的部位的一部分捻解开而形成锚固增强部3c,并使用捆扎件将该锚固增强部3c的捻解开的多个单线的前端部分捆扎在芯材的周围,由此形成为灯笼状。

在该专利文献3所记载的路桥防护栅中,将绞线状的连续纤维增强材料3的捻解开而形成为灯笼状并收容在贯通孔4a内,之后,使水泥基填充材料5填充硬化而作为锚固增强部3c发挥功能。作为专利文献3的锚固强度增大的理由,说明为“在绞线状的连续纤维增强材料3的解捻的部位,在芯材3d、单线3e彼此之间形成间隙,并且直径扩宽,因此与填充到预制墙材料4的贯通孔4a内的水泥基填充材料5之间的附着面积增大,从而连续纤维增强材料3的锚固强度变高”。另外,关于水泥填充材料,说明为“作为填充到贯通孔4a内的水泥基填充材料5,使用具有高强度、流动性、早强性的砂浆”。从这些说明可知,专利文献3中是以在锚固增强部3c的周围或内部无空隙地填满流动性高的水泥基填充材料为前提的。但是,通过申请人们的研究,新确认了如下问题:为了使连续纤维增强材料绞线锚固在普通的配混有粗集料的混凝土中而并非砂浆中,通过专利文献3所记载的方法,混凝土不会完全填充到锚固增强部3c的间隙,从而无法发挥所期待的附着力,因此锚固效果不起作用。

另外,在专利文献3的方法中,在绞线状的连续纤维增强材料3的解捻的部位的间隙的内部,并未预先填充而是保持空洞的状态,因此,如果对在专利文献3中说明的锚固增强部3c的两端施加相当于张紧力的拉伸力,则锚固增强部3c会消失,存在即使在张紧后填充水泥基填充材料5也无法获得作为锚固件的功能的问题。即,专利文献3的锚固件限定于作为钢筋混凝土结构物中的钢筋锚固的作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-183325号公报

专利文献2:日本特开2005-076388号公报

专利文献3:日本特开2017-115485号公报



技术实现要素:

发明所要解决的问题

因此,本发明是鉴于上述问题而提出的,其目的在于,提供一种如下的锚固件,即:不使用与金属套筒相当的部件,即使在施工现场也能够制造因而制造成本低廉,并且作为将与钢筋混凝土中的钢筋相当的连续纤维增强绞线用作拉伸增强材料的情况下的拉伸增强材料端部的锚固件,还作为将连续纤维增强绞线用作张紧材料的情况下的在锚固后张紧的固定端部锚固件、或者作为在锚固前张紧的张紧端部锚固件,能够形成为与现有的锚固件相比明显紧凑的形状,而且作为锚固的周围的水泥基材料,并不限定于水泥砂浆、水泥灌浆或者通常的混凝土材料等,能够将连续纤维增强绞线根据各种目的广泛地锚固于混凝土结构物中。

用于解决问题的手段

技术方案1所述的连续纤维增强绞线的锚固件的特征在于,具有:连续纤维增强绞线,其通过捻合多根单线而成形,所述单线是将大量的连续纤维捆扎在一起而形成的;以及单个或多个解捻扩径部,在将所述连续纤维增强绞线的任意区间的多根所述单线进行了解捻而得到的单个或多个解捻区间的所述单线彼此之间的间隙中,填充经时固化材料并使其固化,由此与所述连续纤维增强绞线的所述解捻区间以外的普通部的直径相比进行了扩径。

技术方案2所述的连续纤维增强绞线的锚固件的特征在于,在技术方案1所述的连续纤维增强绞线的锚固件中,所述解捻扩径部的前后被进行了捆扎使得不进一步解捻。

技术方案3所述的连续纤维增强绞线的锚固件的特征在于,在技术方案1或2所述的连续纤维增强绞线的锚固件中,所述解捻扩径部的长度为所述普通部的直径的至少5倍以上。

技术方案4所述的连续纤维增强绞线的锚固件的特征在于,在技术方案1至3中任一技术方案所述的连续纤维增强绞线的锚固件中,所述解捻扩径部的最大直径为所述普通部的直径的至少1.2倍以上。

发明效果

根据技术方案1~4所述的发明,由于预先解捻单线,并在该解捻区间中的单线彼此之间的间隙填充经时固化材料并使其固化而形成解捻扩径部,所以不仅单线与混凝土之间的附着力增大,而且由于解捻扩径部的外径扩大而产生的来自周围的混凝土的承压阻力新增大,从而能够具有可抵抗作用于连续纤维增强绞线的拉伸力的锚固力。在现有的连续纤维增强材料中的锚固增强部中,对在单线彼此之间可靠地填充锚固对象的材料这一情况进行考虑,能锚固的周围的材料限定于流动性高的砂浆或灌浆。即,在技术方案1~4所述的发明中,锚固的周围的材料不限于砂浆或灌浆,能够对配混有粗集料的通常的混凝土材料提供稳定的锚固性能。

根据技术方案1~4所述的发明,由于预先解捻单线,并在该解捻区间中的单线彼此之间的间隙填充经时固化材料并使其固化而形成解捻扩径部,所以在将连续纤维增强绞线作为张紧材料使用的情况下,能够实现锚固在混凝土中并进行张紧而作为固定端部锚固件的应用方法,以及在张紧端部的中途设置解捻扩径部,并在张紧后使该解捻扩径部作为张紧端部锚固件发挥作用的应用方法。

根据技术方案1~4所述的发明,由于预先解捻单线,并在该解捻区间中的单线彼此之间的间隙填充经时固化材料并使其固化而形成解捻扩径部,所以既能够作为后张法中的固定端部锚固件应用,也能够作为张紧端部锚固件应用。而且,这两种用途都是将锚固件锚固在混凝土结构物内部,由于锚固件不与外部的接触,因此不需要防锈措施、反恐措施。另一方面,关于现有的pc钢绞线或连续纤维增强绞线的锚固端部,在锚固板与楔形锚固的组合的情况下或在锚固板与膨胀材料套筒锚固的情况下,由于锚固件突出到锚固端部的外侧,所以需要进行对锚固装置内部的油封等防锈措施,并且在反恐措施方面目前没有这种针对反恐的应对措施。

另外,根据技术方案1~4所述的发明,无需像现有的锚固件那样,需要相当于金属套筒的部件,或在工厂等中将连续纤维增强绞线嵌入到模具中进行热处理并进行弯曲加工,从而即使在施工现场也能够制造锚固件,所以能够降低制造成本。此外,由于不需要相当于金属套筒的部件,因此能够以卷筒状输送连续纤维增强绞线,所以输送效率高,输送成本也能够降低。

此外,根据技术方案1~4所述的发明,由于能够在连续纤维增强绞线的任意区间形成解捻扩径部,所以锚固位置并不限定于连续纤维增强绞线的端部,从而设计的自由度提高。

特别是,根据技术方案2所述的发明,由于解捻扩径部的前后被进行了捆扎使得不进一步解捻,所以能够准确地进行解捻扩径部的形状管理,并且能够顺利地进行经时固化材料的填充作业,从而能够提高作业效率。

特别是,根据技术方案3所述的发明,由于解捻扩径部的长度为普通部直径的至少5倍以上,所以能够缩短锚固长度,从而能够实现连续纤维增强绞线的锚固件的紧凑化。

特别是,根据技术方案4所述的发明,由于解捻扩径部的最大直径为普通部的直径的至少1.2倍以上,所以锚固力提高,能够可靠地发挥作为锚固锚的功能。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的结构的沿与连续纤维增强绞线的轴向正交的方向观察的侧视图。

图2为图1的i-i剖视图。

图3为图1的ii-ii剖视图。

图4为变形例1所涉及的连续纤维增强绞线的与轴向正交的剖视图。

图5为变形例2所涉及的连续纤维增强绞线的与轴向正交的剖视图。

图6为对本实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的锚固机理进行说明的示意图。

图7为表示本发明所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的拉拔实验中的拉拔载荷与拔出位移之间的关系的曲线图。

图8为表示本发明的实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的制造方法的各工序的工序说明图。

图9为表示本发明的第二实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的结构的沿与连续纤维增强绞线的轴向正交的方向观察的侧视图。

图10为表示本发明的第三实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的结构的沿与绞线的轴向正交的方向观察的侧视图。

图11为表示将本发明的第一实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件应用于pca楼板彼此之间的填隙混凝土部分的情况的铅垂剖视图。

具体实施方式

下面,参照附图对用于实施本发明所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件及其制造方法的一个实施方式进行详细说明。

<连续纤维增强绞线的锚固件>

[第一实施方式]

首先,使用图1~图6,对本发明的第一实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件进行说明。

图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的结构的沿与连续纤维增强绞线的轴向正交的方向观察的侧视图。另外,图2为图1的i-i剖视图,图3为图1的ii-ii剖视图。

如图1~图3所示,第一实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件1(以下简称为锚固件1)是主要由连续纤维增强绞线2和形成在该连续纤维增强绞线2的任意区间的解捻扩径部3等构成的解捻型锚固件。

(连续纤维增强绞线)

连续纤维增强绞线2是由捻合多根(在图示方式中为7根)单线(20、21)而成形的连续纤维增强绞线构成的构造用线缆,所述单线是将大量的连续纤维捆扎在一起所得到的直径为5mm左右的大致圆形截面的单线。本实施方式所涉及的单线是用热固性树脂将直径为5μm~7μm左右的大量(数万根左右)的碳纤维粘合而捆扎在一起的所谓的cfrp(carbonfiber-reinforcedplastics:碳纤维增强塑料)单线。即,本发明所使用的连续纤维增强绞线2是捻合单线所成的绳状,是以能够解捻的构造为前提的。

当然,本发明所涉及的连续纤维并不限于碳纤维,也可以是芳纶纤维或玻璃纤维。总之,连续纤维只要是具有给定的拉伸强度的长条的连续纤维即可。但是,通过采用碳纤维,从而拉伸强度为2690n/mm2左右,能够形成为即使与pc钢丝相比强度也极高的增强材料或张紧材料。

另外,热固性树脂优选为相对于水泥基填充材料的碱性较强的环氧树脂或乙烯基酯树脂。另外,单线也可以用热塑性树脂代替热固性树脂来粘合而进行捆扎。作为该热塑性树脂,可举出聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂等。

如图2所示,本实施方式所涉及的连续纤维增强绞线2由设置在轴向的中心的一根芯线20和围绕该芯线20捻合在一起的6根侧线21共计7根单线构成。因此,连续纤维增强绞线2为在所捻的线的弯曲方向上没有刚性的差异的结构上平衡的线缆。另外,本实施方式所涉及的连续纤维增强绞线2的直径(d1)为7.5mm~19.3mm左右。

但是,如图4所示,本发明所涉及的连续纤维增强绞线也可以采用变形例1所涉及的连续纤维增强绞线2’,该连续纤维增强绞线2’由设置在轴向的中心的一根芯线20和围绕该芯线20捻合在一起的18根侧线21共计19根单线构成。

图4为变形例1所涉及的连续纤维增强绞线的与轴向正交的剖视图。

另外,如图5所示,本发明所涉及的连续纤维增强绞线也可以采用变形例2所涉及的连续纤维增强绞线2”,该连续纤维增强绞线2”由设置在轴向的中心的一根芯线20和围绕该芯线20捻合在一起的36根侧线21共计37根单线构成。

图5为变形例2所涉及的连续纤维增强绞线的与轴向正交的剖视图。

此时,变形例1所涉及的连续纤维增强绞线2’的直径(d1)为20.5mm~28.5mm左右,变形例2所涉及的连续纤维增强绞线2”的直径(d1)为35.5mm~40.0mm左右。总之,本发明所涉及的连续纤维增强绞线的直径(d1)的范围优选为7.5mm~40.0mm左右的范围。

(解捻扩径部)

如图1、图3所示,解捻扩径部3通过在遍及前述的连续纤维增强绞线2的任意区间的长度l将侧线21解捻成平缓的灯笼状而形成的间隙中,填充经时固化材料5并使其固化而形成。该解捻扩径部3是从连续纤维增强绞线2的普通部4的直径d1进行了扩径(扩大外径)的部位。另外,解捻扩径部3的形成方法在后述的连续纤维增强绞线的锚固件1的制造方法中详细叙述。

在此,所谓解捻,是指在前述的连续纤维增强绞线2中,解开除芯线20以外的侧线21的捻而扩大侧线21彼此之间的间隔的情况。另外,所谓普通部4,是除长度为l的解捻后的区间(解捻区间)以外的部分,所谓普通部4的直径d1,是指前述的连续纤维增强绞线2本身的外径。

本实施方式涉及的锚固件1所使用的经时固化材料5优选为由环氧树脂、细集料等构成的树脂砂浆、由速凝水泥、合成树脂、细集料、水等构成的聚合物水泥砂浆、由速凝水泥、无收缩材料、硅砂、水等构成的灌浆水泥砂浆等。当然,关于本发明所涉及的经时固化材料,不言而喻,只要是在填充时具有一定程度的流动性、并且在给定时间后固化的材料,则都能够应用而不限定于原材料的种类。但是,经时固化材料的强度为使锚固件1锚固的周围的混凝土的压缩强度(设计基准强度)以上较为理想,优选为高至2~5n/mm2左右。使经时固化材料的压缩强度大于使锚固件1锚固的周围的混凝土的压缩强度的理由在于,通过在解捻扩径部中具有压缩强度高的芯,能够可靠地承受来自周围的混凝土的承压阻力。本实施方式所涉及的经时固化材料5使用固化后的强度为30~80n/mm2左右的材料。

另外,图1所示的解捻区间的长度l即解捻扩径部3的长度l根据锚固件的目的而变化。即,在应用连续纤维增强绞线作为现有的拉伸钢筋的代替品的情况下,无需保证连续纤维增强绞线的锚固件的锚固能力达至连续纤维增强绞线的保证断裂载荷,为其60%左右就足够。在该情况下,解捻扩径部3的长度l优选为普通部4的直径d1的5倍~20倍的范围。另一方面,在利用连续纤维增强绞线作为张紧材料的情况下,需要保证连续纤维增强绞线的锚固件的锚固能力达至连续纤维增强绞线的保证断裂载荷。在该情况下,解捻扩径部3的长度l优选为普通部4的直径d1的7倍~20倍的范围。如此,与现有的锚固件相比,能够缩短锚固长度,从而能够实现连续纤维增强绞线的锚固件的紧凑化。

在利用连续纤维增强绞线作为前述的拉伸钢筋的代替品的情况下,图3所示的解捻扩径部3的最大直径d2优选为普通部4的直径d1的1.2倍~2.6倍。另一方面,在利用连续纤维增强绞线作为前述的张紧材料的代替品的情况下,也优选为普通部4的直径d1的1.2倍~2.6倍。如此,与现有的锚固件相比,能够减小锚固件的横宽,从而能够实现连续纤维增强绞线的锚固件的紧凑化。

另外,解捻扩径部3的前后由insulok(注册商标)等的捆扎带6捆扎,使得连续纤维增强绞线2不进一步解捻、侧线21不解捻。因此,能够准确地进行连续纤维增强绞线的锚固件的形状管理,并能够作为可靠性高的锚固件而产品化。

当然,捆扎带6也可以采用捆扎线(退火后的细铁丝)等其他捆扎件来进行捆扎。但是,捆扎带6是insulok(注册商标)等的由树脂材料构成的捆扎件,在防锈方面优选。

<锚固件的锚固机理>

接着,使用图2、图3及图6,对前述的锚固件1的锚固机理进行说明。图6是说明锚固件1的锚固机理的说明图。

第一实施方式所涉及的锚固件1的锚固机理主要由两个要素构成。作为第一个要素的锚固机理1为如下方面:通过如上述那样解开侧线21的捻并使经时固化材料5填充硬化,从而使锚固件1的解捻扩径部3的最大直径d2变为普通部4的直径d1的至少1.2倍以上。由此,如图6所示,为如下机理:由于锚固件1从周围的混凝土c受到与拉伸力或张紧力t对抗的承压阻力b,因此锚固件1的锚固效率增大。能够产生承压阻力b的原因在于,由于解捻扩径部3的经时固化材料5的压缩强度为周围的混凝土c的压缩强度以上,因而经时固化材料5不会发生变形或压缩破坏。

第二个要素的锚固机理2如下:通过解开侧线21的捻并使经时固化材料5填充硬化,从而解捻扩径部3中的与混凝土c接触的表面积增加所引起的附着力a增大,进而通过从图2所示的普通部4的侧线21彼此之间的间隔,图3所示的解捻扩径部3的侧线21彼此之间的间隔扩大,从而由经时固化材料5的外表面与侧线21形成的凹凸变得显著,由此与混凝土c的机械附着力a增大,通过这两者的效果,作为结果,锚固件1的锚固效率增大。

<验证实验>

下面,使用表1、表2、图7,对为了确认本发明的锚固效果而进行的验证实验进行说明。

(拉拔实验1)

首先,实施从将与前述的锚固件1同样的碳纤维的连续纤维增强绞线锚固于混凝土而得到的试样拉拔碳纤维的绞线的拉拔实验1。在本拉拔实验1中,使用了与前述的锚固件1同样的由7根单线构成的直径d1=15.2mm的连续纤维增强绞线(保证断裂载荷pg=270kn)。解捻扩径部3的最大直径d2为普通部4的直径d1的1.2~2.6倍。另外,试样的混凝土部分将截面形状设为500mm×500mm,将长度设为了470mm。另外,使用了压缩强度为56n/mm2的较高强度的混凝土。对于解捻扩径部3以外的连续纤维增强绞线,通过塑料胶带和润滑脂涂布来进行了附着去除。另外,作为向解捻扩径部3填充的经时固化材料5,使用了压缩强度为70n/mm2的灌浆水泥砂浆。

并且,关于试样的连续纤维增强绞线,制作了解捻扩径部3的长度l为普通部4的直径d1的5.0倍~11.8倍的11种锚固件1的试样、以及为了比较锚固效率而不进行解捻加工的将锚固长度形成为直径d1的11.8倍的基准试样合计共12种试样。

在拉拔实验1中,测定各试样的最大拉拔载荷pm(kn),并且求出相对于保证断裂载荷pg(kn)的比率(载荷比pm/pg)。另外,使位于连续纤维增强绞线2的中心的一根芯线20从锚固件1的前端突出5mm左右,并从混凝土试样端面突出,由此,测定与锚固件1的拉拔载荷相关联的拔出量。将结果示于下表1。

【表1】

拉拔实验1

如表1所示,拉拔实验1汇总了实验结果,使得能够对非解捻的基准试样(锚固长度l=180.0mm)(非解捻)与使各种形状参数发生变化的解捻试样(解捻1~解捻11)进行比较。从对于最大拉拔载荷时(pm时)的拔出量以基准试样为基准来表示其比率的结果可知,任一锚固件1的试样的拔出量均较小,示出了作为锚固件能够满足的性能。另外,从将扩径部的直径视为普通部的直径d1的附着面积求出最大拉拔载荷时(pm时)的表观附着应力,并与非解捻的基准试样进行了比较,结果可知任一锚固件1的试样的表观附着应力均比非解捻的基准试样的表观附着应力大。由这些结果可知,若解捻扩径部3的长度l为普通部4的直径d1的至少5倍以上,则能够发挥其锚固效果。另外,可知若解捻扩径部3的最大直径d2为普通部4的直径d1的至少1.2倍以上,则能够发挥其锚固效果。

(拉拔实验2)

在拉拔实验2中,对填充向解捻扩径部3填充的经时固化材料5(聚合物水泥砂浆,压缩强度=74n/mm2)的情形和未填充的情形进行比较的拉拔实验,调查经时固化材料5对锚固效果的影响。所使用的连续纤维增强绞线的直径d1=15.2mm(保证断裂载荷pg=270kn)。混凝土试样的截面形状为150mm×150mm,设置20mm的附着去除,混凝土压缩强度为71n/mm2

解捻扩径部3的最大直径d2设为普通部4的直径d1的1.5倍。另外,关于作为试样的连续纤维增强绞线,制作了解捻扩径部3的长度l成为普通部4的直径d1的10倍(l=152mm)、15倍(l=228mm)、20倍(l=304mm)的3种试样。将拉拔实验2的结果示于下表2。

【表2】

拉拔实验2

从拉拔实验2的结果,将经时固化材料填充于解捻扩径部3,在表现出给定的强度后进行拉拔实验的情形的结果成为显示出与拉拔实验1的结果大致相同的倾向的结果。另一方面,关于在解捻扩径部未填充经时固化材料的情形,成为拉拔载荷大幅降低的结果。这是因为,即使在具有空洞的解捻扩径部3的连续纤维增强绞线的周围浇筑混凝土,由于混凝土的最大集料直径为20mm,结果混凝土也不会充分地填充到解捻扩径部内部,从而内部残留有空隙。其结果,判断为不能发挥解捻扩径部3本来的作用。即,可知在解捻区间的连续纤维增强绞线的单线彼此之间的间隙中填充经时固化材料并使其固化是不可缺少的。

(拉拔实验3)

接着,对拉拔实验3进行说明。拉拔实验3是针对在拉拔实验1中实施的非解捻的基准试样、解捻10及解捻11的试样,比较拉拔载荷与拔出位移之间的关系的实验。

在拉拔实验3中,相对于为非解捻且将锚固部的长度设为180mm的基准试样,解捻10设为d2/d1=2.3,l/d1=10.7,另外,解捻11设为d2/d1=2.6,l/d1=11.8。

图7为表示拉拔载荷与拔出位移之间的关系的曲线图。非解捻的基准试样的拔出在拉拔载荷为50kn附近开始发生。另一方面,在解捻10和解捻11的试样的情况下,直到拉拔载荷为100kn附近才产生拔出位移。另外,非解捻的基准试样在达到最大拉拔载荷之前拔出了20mm左右,但解捻试样为2mm~4mm左右,非常小。根据以上的比较可知,具有经时固化材料5的解捻扩径部3的锚固件1具有优异的锚固性能。

<连续纤维增强绞线的锚固件的制造方法>

接着,使用图8,对本发明的实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件的制造方法进行说明。例示说明制造前述的锚固件1的情况。

(1)解捻工序

首先,在本实施方式所涉及的锚固件的制造方法中,进行对连续纤维增强绞线2的任意区间的侧线21进行解捻的解捻工序(参照图8的第一阶段至第二阶段)。

具体而言,根据作用的拉伸力来设定所解捻的解捻区间的长度l,通过向与连续纤维增强绞线2被捻合的方向相反的方向退捻,由此在芯线20和侧线21之间形成填充经时固化材料5的间隙。此时,由于芯线20具有形成解捻扩径部的轴的作用,所以注意不要使芯线20弯曲。

另外,如图8所示,并非连续纤维增强绞线2的端部侧的、成为解捻区间的外侧的普通部4的端部也可以由insulok(注册商标)等的捆扎带6捆扎。这是为了防止普通部4的捻恢复,并且顺利地进行后续工序的经时固化材料5的注入作业。

(2)捆扎工序

接着,在本实施方式所涉及的锚固件的制造方法中,进行对在前道工序中解捻的解捻区间的两端进行捆扎的捆扎工序(参照图8的第三阶段)。

具体而言,用insulok(注册商标)等的捆扎带6对解捻区间的前后进行捆扎。这是为了确保根据作用的拉伸力而设定的解捻扩径部3的长度l,并且提高后续作业的作业效率。当然,在前道工序中已经捆扎了普通部4的端部的情况下,成为仅通过捆扎带6来捆扎连续纤维增强绞线2的端部侧。

(3)经时固化材料填充工序

作为经时固化材料的填充工序的准备,将解捻区间的周围用蓝钢皮(bluesheet)或乙烯薄膜片(vinylsheet)之类的片材包裹而形成片型框7,以使经时固化材料不会漏出。该片型框7在上部开口,使得经时固化材料能够从上方填充。接着,在本实施方式所涉及的锚固件的制造方法中,进行向解捻区间注入环氧树脂等树脂砂浆的经时固化材料填充工序(参照图8的第四阶段)。

作为一个例子,如图8所示,在注射器形状的填充器50中加入作为经时固化材料5的树脂砂浆,将该填充器50的填充口插入到解捻区间内填充树脂砂浆,并使其固化。

另外,如前文所述,作为经时固化材料5,只要是诸如灌浆水泥砂浆或聚合物水泥砂浆等最初具有流动性,并且在给定时间后固化的材料,就可以使用。但是,经时固化材料的强度优选为与使锚固件1锚固的混凝土的压缩强度(设计基准强度)同等或其以上。

在经过熟化期间后该经时固化材料5固化时,成为图1、图3所示的状态,基于本实施方式涉及的锚固件的制造方法的锚固件1的制作作业结束。

<连续纤维增强绞线的锚固件及其制造方法的作用效果>

下面,一边与现有的连续纤维增强绞线的锚固件、现有的pc钢绞线的锚固件等现有技术进行比较,一边对前述的锚固件1的作用效果进行说明。

(1)根据前述的锚固件1及其制造方法,由于锚固件1的连续纤维增强绞线2的侧线21柔软,所以不需要用特别的机器或装置进行解捻,并且能够在由此形成的间隙中填充经时固化材料5。因此,锚固件1的制造(制作)极为容易,不需要工厂生产。但是,对于现有的锚固件来说,需要制作用的机器或装置,需要工厂生产。

特别地,在pc钢绞线的情况下,通过捻合淬火后的高强度的琴钢丝,提供了高强度且品质稳定的张紧材料。为此,由于琴钢丝的刚性高,所以解开pc钢绞线的捻(解捻)需要专用的工具或装置。与此相对,由于锚固件1的连续纤维增强绞线2如前文所述那样通过将碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等连续纤维利用树脂聚集而制成,所以即使没有特别的工具,也能够容易地进行解捻。

(2)根据锚固件1及其制造方法,锚固件1的制作不需要特别的技能,能够全部在施工现场进行加工、制作,因为仅需要解捻工夫和填充工夫、填充材料费即可,所以制造费用低廉。与此相对,在现有的连续纤维增强绞线的锚固件中,需要用于通过膨胀材料的膨胀压力或膨胀材料与金属套筒之间的摩擦力进行锚固的具有刚性的金属套筒,所以在工厂等中,需要将金属套筒固定于连续纤维增强绞线的作业。因此,价格昂贵,输送效率也差。

(3)根据锚固件1及其制造方法,锚固件1能够任意地制作锚固加工的位置,因而能够任意地设定锚固位置。因此,在进行一次锚固后,能够例如另行浇筑用于灌注的混凝土并进行锚固等灵活应用。即,锚固位置不限于连续纤维增强绞线的端部,设计的自由度提高。

另外,由于能够通过锚固件1实现与现有技术中的钢筋的锚固结构所使用的u字钩或l字钩相当的锚固结构,因此根据情况,在配筋后也能够构建锚固结构。

(4)根据锚固件1及其制造方法,锚固件1的锚固全部是混凝土部件内部的锚固,因此没有锚固端部劣化的风险。特别地,在应用连续纤维增强绞线作为张紧材料的情况下,即使锚固端部应用不生锈的材料,外部锚固也具有事故等所引发的风险。但是,根据锚固件1,不仅不生锈,而且连续纤维增强绞线还隐蔽在混凝土内部,因此紫外线劣化的可能性也小。

(5)根据锚固件1及其制造方法,由于解捻扩径部3的长度l为普通部4的直径d1的5倍以上,因此与现有的锚固件相比更紧凑。因此,能够活用于混凝土部件之间的接合,由此能够实现接合部的缩小化。

(6)根据锚固件1及其制造方法,不使用金属的套筒等。因此,没有金属腐蚀的风险,能够全部以非腐蚀材料来构建混凝土结构物。与此相对,在现有的连续纤维增强绞线的锚固件中,如前文所述,需要用于通过膨胀材料的膨胀压力等进行锚固的金属套筒,并且为了防锈,需要将金属套筒设为高耐久不锈钢制,从而存在制造成本变高的问题。

(7)根据锚固件1及其制造方法,作为填充材料使用的经时固化材料5由于是受到压缩应力的结构体,所以没有长期受到结构劣化的风险。另外,即使在连续纤维增强材料受到疲劳反复载荷的情况下,经时固化材料5也没有发生疲劳劣化的风险。

(8)根据锚固件1及其制造方法,在使锚固件1锚固的混凝土结构物的混凝土浇筑前,解捻扩径部3的经时固化材料5固化。因此,在如现有的解捻扩径部3中未填充经时固化材料5的锚固件那样,想要在配混有粗集料的混凝土中对解捻的单线之间的间隙进行锚固的情况下,浇筑的混凝土不会顺利地填充到解捻扩径部3内部,所以不会产生无法发挥所期望的承压力或附着力的问题,从而作为锚固件充分发挥功能。

(9)根据锚固件1,不仅能够活用将张紧连续纤维增强绞线的情况下的端部锚固预先锚固到混凝土固定端部的使用方法,并且还能够活用以在连续纤维增强绞线的中途具有锚固件1的状态进行张紧之后,在周围浇筑混凝土或水泥灌浆、水泥砂浆而进行锚固的所谓的锚固于张紧端部的使用方法。特别是,作为张紧端部的活用方法与目前为止的锚固方法相比,变得格外简单,锚固件的紧凑化显著。

(10)根据锚固件1及其制造方法,无需像现有的锚固件那样,需要相当于金属套筒的部件、或在工厂等中将连续纤维增强绞线嵌入到模具中进行热处理并进行弯曲加工,因此,即使在施工现场也能够制造锚固件,所以能够降低制造成本。此外,由于不需要与金属套筒相当的部件,因此能够以卷筒状输送连续纤维增强绞线,所以输送效率高,输送成本也能够降低。

[第二实施方式]

接着,使用图9,对本发明的第二实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件10进行说明。第二实施方式所涉及的锚固件10与前述的第一实施方式所涉及的锚固件1的不同点仅在于,形成有两处解捻扩径部3这一点,因此主要对这一点进行说明,同一结构标注同一标号,并省略详细的说明。图9为表示第二实施方式所涉及的锚固件10的结构的沿与连续纤维增强绞线的轴向正交的方向观察的侧视图。

如图9所示,第二实施方式所涉及的锚固件10是主要由前述的连续纤维增强绞线2和在该连续纤维增强绞线2的端部连续形成有两个的解捻扩径部3等构成的解捻型锚固件。另外,两个解捻扩径部3彼此之间由前述的捆扎带6捆扎而收缩。

根据该锚固件10,通过形成多个解捻扩径部3,根据作为连续纤维增强绞线的锚固件应用的锚固能力、锚固空间的条件,有时比前述的具有单个解捻扩径部3的锚固部1更有利。

另外,根据锚固件10,能够将解捻区间设得比较短,从而能够活用在锚固机理1中所描述的锚固件1的前方部的支承效果,作为其反作用力能够增大使锚固效率提高的贡献量。因此,能够缩短锚固件10的锚固长度即两个解捻扩径部3的全长l’(l+l)。当然,解捻扩径部3的长度l和个数的选择只要考虑锚固的混凝土的强度、其他锚固件1、10的接近程度等来适当决定即可,这是不言而喻的。

[第三实施方式]

接着,使用图10,作为本发明的第三实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件11,说明将前述的锚固件1用作向pc结构物施加预应力的张紧材料的固定端的锚固件的情况下的应用例。第三实施方式所涉及的锚固件11与前述的第一实施方式所涉及的锚固件1的不同点在于,为将多个连续纤维增强绞线2(锚固件1)由致偏器(deviator)8集中的多股(multiplestrand)方式的锚固件这一点。因此,主要对这一点进行说明,同一结构标注同一标号,并省略详细的说明。图10为表示第三实施方式所涉及的锚固件11的结构的沿与绞线的轴向正交的方向观察的侧视图。

在如对pc结构物施加预应力的张紧材料的固定端那样,使作用强的拉伸力的张紧材料锚固于结构物的情况下,需要用于使锚固力向其周围分散的空间。因此,在第三实施方式所涉及的锚固件中,使用多个前述的第一实施方式所涉及的锚固件1,并通过致偏器8使锚固件1从芯轴向整周方向分散。

另外,标号9为螺旋箍筋,虽然仅图示了一个,但是以游隙嵌合的方式安装于各锚固件1各自的解捻扩径部3。该螺旋箍筋9具有抵抗解捻扩径部3推开混凝土的同时逐渐陷入时的环张力(环状拉伸力)所引起的断裂破坏的功能。另外,通过螺旋箍筋9,能够防止过剩的钢筋从而减小浇筑不良的可能性,并且能够发挥优异的韧性。但是,该螺旋箍筋9并不是本发明的必要的结构要件。

根据第三实施方式所涉及的锚固件11,能够实现与现有的由pc钢绞线构成的多股方式的锚固件相比格外经济的端部锚固结构体。另外,与现有的连续纤维增强材料的锚固端部相比,金属部件消失,在防锈方面极为有利。而且,无需像现有技术那样在之后用砂浆等填埋锚固件,耐紫外线、老化的可能性小,并且也能够解决由于形成为不锈钢制而使制作成本变高的问题。

[第四实施方式]

接着,使用图11,作为本发明的第四实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件12,说明将前述的锚固件1应用于作为预制部件的预制楼板pca之间的连结的情况的应用例。图11为表示将本发明的第一实施方式所涉及的锚固件1应用于预制楼板pca彼此之间的填隙混凝土部分的情况的铅垂剖视图。

如图11所示,第四实施方式所涉及的锚固件12使用连续纤维增强绞线2来代替现有的预制楼板pca的钢筋。并且,将前述的锚固件1以锯齿状重叠的方式应用,使得解捻扩径部3配置在成为预制楼板pca彼此之间的连结部分的填隙混凝土c’部分。

根据第四实施方式所涉及的锚固件12,如前文所述,由于锚固件1紧凑,因而预制楼板pca的接合部的接合长度变短。因此,填隙混凝土c’的浇筑量减少,能够实现接合作业的时间缩短和作业的效率化。

另外,作为第四实施方式所涉及的锚固件12,例示适用于预制楼板pca之间的连结的情况进行说明。但是,本发明所涉及的锚固件也能够作为在rc结构物或pca结构物中将混凝土部件彼此接合的技术,应用于钢筋的搭接接头或柱/梁的主要结构材料彼此之间的接合所使用的u字钩接头等。

以上,对与本发明的实施方式所涉及的连续纤维增强绞线的锚固件及其制造方法进行了详细说明。但是,前述或图示的实施方式均是只示出了实施本发明时具体化的一个实施方式,而不应由此限定解释本发明的技术范围。

特别地,虽然作为结构物例示了混凝土结构物进行说明,但认为也能够应用于砖混结构等其他结构物的张紧材料的锚固件(锚固结构)。总之,本发明能够优选地应用于与结构物彼此之间的接合相关的锚固结构。

符号说明

1、10、11、12:锚固件(连续纤维增强绞线的锚固件)

2、2’、2”:连续纤维增强绞线

20:芯线(单线)

21:侧线(单线)

3:解捻扩径部(连续纤维增强绞线)

d2:解捻扩径部的最大直径

4:普通部(连续纤维增强绞线)

d1:普通部的直径

5:经时固化材料

50:填充器

6:捆扎带

7:片型框

8:致偏器

9:螺旋箍筋

c:混凝土

c’:填隙混凝土

l:解捻扩径部的长度(解捻区间的长度)

l’:解捻扩径部的全长

pca:预制楼板(预制部件)

a:附着力

b:承压阻力

t:拉伸力。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.[修改后]一种连续纤维增强绞线的锚固件,其特征在于,具备:

连续纤维增强绞线,其通过捻合多根单线而成形,所述单线是将大量的连续纤维捆扎在一起而形成的;以及

单个或多个解捻扩径部,在将所述连续纤维增强绞线的任意区间的多根所述单线进行了解捻而得到的单个或多个解捻区间的所述单线彼此之间的间隙中,填充经时固化材料并使其固化,由此与所述连续纤维增强绞线的所述解捻区间以外的普通部的直径相比进行了扩径,并与周围的混凝土等经时固化材料直接接触而受到承压阻力。

2.根据权利要求1所述的连续纤维增强绞线的锚固件,其特征在于,

所述解捻扩径部的前后被进行了捆扎使得不进一步解捻。

3.根据权利要求1或2所述的连续纤维增强绞线的锚固件,其特征在于,

所述解捻扩径部的长度为所述普通部的直径的至少5倍以上。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的连续纤维增强绞线的锚固件,其特征在于,

所述解捻扩径部的最大直径为所述普通部的直径的至少1.2倍以上。

再多了解一些
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