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技術 ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材およびその製造方法

出願人 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明者 谷川光桃谷尚嗣
出願日 2016年3月24日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-059537
公開日 2017年9月28日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2017-172213
状態 特許登録済
技術分野 鉄道軌道
主要キーワード 最大設定温度 拘束体 コンクリート軌道 機械式プレス 鉄筋比 軌道スラブ 入パターン 設計施工
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

機械式プレストレスに代って、軌道部材ケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する。

解決手段

ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材であって、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用することにより、PCより線PC鋼棒および支圧板などを拘束体として、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入する。

概要

背景

図4はコンクリート軌道部材としての軌道スラブの斜視図であり、101は軌道スラブ、102はレール、103は軌道スラブ101へのレール102の締結具である。

また、図5はコンクリート軌道部材としてのPCまくらぎの斜視図であり、201はPCまくらぎ、202はレール、203はPCまくらぎ201へのレール202の締結装置である。

上記した軌道スラブ101やPCまくらぎ201といった軌道部材は、曲げ剛性の向上とひび割れ低減のためにコンクリートプレストレスが導入された工場製品である。

図6は従来の機械式プレストレスプレテンション方式の説明図、図7は従来の機械式プレストレスのポストテンション方式の説明図である。

従来の軌道部材へのプレストレスの導入は、図6に示すように、ジャッキを用いたプレテンション方式や、図7に示すように、支圧板ナットを用いたポストテンション方式といった機械式プレストレスにより導入されている。

概要

機械式プレストレスに代って、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する。ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材であって、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用することにより、PCより線PC鋼棒および支圧板などを拘束体として、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入する。

目的

本発明は、上記状況に鑑みて、機械式プレストレスに代って、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する、ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材およびその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

軌道部材ケミカルプレストレストコンクリートを適用し、PCより線PC鋼棒および支圧板拘束体として構成し、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入する手段を具備することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項2

請求項1記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、膨張コンクリートを使用することにより、軌道部材のコンクリート自体自己収縮および乾燥収縮補償する手段を具備することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項3

部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材鉄筋レール締結する部材と接続するための埋込み栓スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで製作する手段を具備することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項4

請求項3記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記膨張コンクリートは、材齢7日におけるコンクリート膨張率が、200〜1000×10-6であることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項5

請求項4記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記コンクリートの養生は、設定温度最高で65℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項6

請求項3記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入する手段を具備することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項7

請求項3記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材。

請求項8

軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用することにより、PCより線やPC鋼棒および支圧板を拘束体として、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

請求項9

請求項8記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、膨張コンクリートを使用することにより、軌道部材のコンクリート自体も自己収縮および乾燥収縮を補償することができることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

請求項10

部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで製作することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

請求項11

請求項10記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記膨張コンクリートは、材齢7日におけるコンクリートの膨張率が、200〜1000×10-6であることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

請求項12

請求項11記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記コンクリートの養生は、設定温度は最高で65℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

請求項13

請求項10記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入することを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

請求項14

請求項10記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とするケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、鉄道軌道における構成部材およびその製造方法に係りケミカルプレストレストコンクリート軌道部材およびその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

図4コンクリート軌道部材としての軌道スラブの斜視図であり、101は軌道スラブ、102はレール、103は軌道スラブ101へのレール102の締結具である。

0003

また、図5はコンクリート軌道部材としてのPCまくらぎの斜視図であり、201はPCまくらぎ、202はレール、203はPCまくらぎ201へのレール202の締結装置である。

0004

上記した軌道スラブ101やPCまくらぎ201といった軌道部材は、曲げ剛性の向上とひび割れ低減のためにコンクリートプレストレスが導入された工場製品である。

0005

図6は従来の機械式プレストレスプレテンション方式の説明図、図7は従来の機械式プレストレスのポストテンション方式の説明図である。

0006

従来の軌道部材へのプレストレスの導入は、図6に示すように、ジャッキを用いたプレテンション方式や、図7に示すように、支圧板ナットを用いたポストテンション方式といった機械式プレストレスにより導入されている。

先行技術

0007

辻 幸和:「コンクリートにおけるケミカルプレストレスの利用に関する基礎研究」、土木学会論文報告集、第235号、p.115,1975年3月
公益社団法人土木学会:「コンクリートライブラリー75膨張コンクリート設計施工指針」、丸善、p.41,1993年7月

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、従来の機械式プレストレスはジャッキによる緊張作業が必要であり、また、部材の端部や締結部などプレストレスを導入しにくい箇所があった。

0009

本発明は、上記状況に鑑みて、機械式プレストレスに代って、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する、ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材およびその製造方法を提供する。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材であって、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用し、PCより線PC鋼棒および支圧板を拘束体として構成し、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入する手段を具備することを特徴とする。

0011

〔2〕上記〔1〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、膨張コンクリートを使用することにより、軌道部材のコンクリート自体自己収縮および乾燥収縮補償する手段を具備することを特徴とする。

0012

〔3〕ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材であって、部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで製作する手段を具備することを特徴とする。

0013

〔4〕上記〔3〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記膨張コンクリートは、材齢7日におけるコンクリートの膨張率が、200〜1000×10-6であることを特徴とする。

0014

〔5〕上記〔4〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記コンクリートの養生は、設定温度最高で65℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とする。

0015

〔6〕上記〔3〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入する手段を具備することを特徴とする。

0016

〔7〕上記〔3〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材において、前記プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とする。

0017

〔8〕ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法であって、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用することにより、PCより線やPC鋼棒および支圧板を拘束体として、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入することを特徴とする。

0018

〔9〕上記〔8〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、膨張コンクリートを使用することにより、軌道部材のコンクリート自体も自己収縮および乾燥収縮を補償することができることを特徴とする。

0019

〔10〕ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法であって、部材底面が打込み面となる型枠に、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を配置して、膨張コンクリートを打込んで製作することを特徴とする。

0020

〔11〕上記〔10〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記膨張コンクリートは、材齢7日におけるコンクリートの膨張率が、200〜1000×10-6であることを特徴とする。

0021

〔12〕上記〔11〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記コンクリートの養生は、設定温度は最高で65℃の常圧の蒸気養生を用いることを特徴とする。

0022

〔13〕上記〔10〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記ケミカルプレストレスは、緊張材や鉄筋、レールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して導入することを特徴とする。

0023

〔14〕上記〔10〕記載のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材の製造方法において、前記プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレスとの併用という導入パターンであることを特徴とする。

発明の効果

0024

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)従来の緊張材(異形鉄筋、PCより線、PC鋼棒および支圧板など)を利用して、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入できる。これにより機械式プレストレスを完全配置または部分的に置換できる。
(2)鉄筋やレールを締結する部材と接続するための埋込み栓・スパイラル筋を利用して、レール締結部といった機械式プレストレスでは困難な箇所にプレストレスを導入できる。
(3)軌道部材のコンクリートの自己収縮および乾燥収縮を補償できる。

図面の簡単な説明

0025

本発明のケミカルプレストレスの膨張コンクリートの体積変化の説明図である。
本発明のケミカルプレストレスの鋼材などによる膨張拘束の説明図である。
本発明のレール締結部の構造(PCまくらぎの例)を示す図である。
コンクリート軌道部材としての軌道スラブの斜視図である。
コンクリート軌道部材としてのPCまくらぎの斜視図である。
従来の機械式プレストレスのプレテンション方式の説明図である。
従来の機械式プレストレスのポストテンション方式の説明図である。

0026

本発明のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材は、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用し、PCより線やPC鋼棒および支圧板を拘束体として構成し、ジャッキによる緊張作業なしで、プレストレスを導入する手段を具備する。

0027

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

0028

図1は本発明のケミカルプレストレスの膨張コンクリートの体積変化の説明図であり、1は型枠、2は膨張コンクリートである。図2は本発明のケミカルプレストレスの鋼材などによる膨張の拘束の説明図、図3は本発明のレール締結部の構造(PCまくらぎの例)を示す図である。

0029

ここで、本発明のケミカルプレストレストコンクリートは、図2に示すように、膨張コンクリートを使用してコンクリートの膨張を鋼材3とコンクリートの付着により拘束したり、支持板4による膨張の拘束により、プレストレスを導入できる特徴を持つ。

0030

図3において、11はPCまくらぎ、12はレール、13はレール12を締結する部材(板バネボルトなど)、14は埋込み栓、15はスパイラル筋である。ここでは、鉄筋やレールを締結する部材13と接続するための埋込み栓14・スパイラル筋15を拘束体としてプレストレスを導入することができる。

0031

ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材は、
(1)部材底面が打込み面となる型枠1に、緊張材(PCより線、PC鋼棒および支圧板など)や鉄筋、レール12を締結する部材13と接続するための埋込み栓14・スパイラル筋15などを配置して、膨張コンクリート2を打込んで製作する。
(2)使用する膨張コンクリートは、材齢7日におけるコンクリートの膨張率が、200〜1000×10-6であるコンクリートを使用する。
(3)コンクリートの養生は、常圧の蒸気養生(設定温度は最高で65℃)を用いる。
(4)ケミカルプレストレスは、緊張材(PCより線、PC鋼棒および支圧板など)や鉄筋、レール12を締結する部材13と接続するための埋込み栓14・スパイラル筋15などを利用して導入する。
(5)プレストレスの導入パターンは、ケミカルプレストレスのみのパターンや、機械式プレストレス(プレテンション方式、ポストテンション方式)との併用という導入パターンもある。

0032

以下、軌道部材を想定したケミカルプレストレスの実験結果について説明する。

0033

1.共試体諸元
(a)共試体形状:「JIS A6202コンクリート用膨張材非特許文献2参照)、膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法 B法(膨張及び収縮を対象とした試験方法)に準じたコンクリート部分が100×100×385mmの角柱共試体
(b)使用した材料:早強ポルトランドセメント膨張材細骨材粗骨材、水、混和材
(c)配合条件水セメント比は35%とし、膨張材をセメント外割りで添加した。添加率は15%とし、細骨材に置換して混入

0034

(d)打込み時のフレッシュ性状スランプ12.0cm、空気量3,8%
(e)養生条件:常圧の蒸気養生。前置き後、蒸気養生を開始し、最大設定温度50℃程度で実施。翌日型枠外しを行い、恒温恒湿環境(設定温湿度20℃60%)で保管および試験を実施した。

0035

2.ケミカルプレストレスの算出
(a)長さ変化測定試験の条件:材齢7日で「JIS A6202コンクリート用膨張材(非特許文献2参照)、膨張コンクリートの拘束膨張及び収縮試験方法 B法(膨張及び収縮を対象とした試験方法)」に準じて長さ変化の測定を行った。その結果、262×10-6の膨張ひずみが残存することを確認した。

0036

(b)ケミカルプレストレスの算出:下記式(1)により、膨張コンクリートが拘束鋼材に対して行う仕事量を算出。算出した仕事量から下記式(2)によってケミカルプレストレスを算出。

0037

U=(1/2)×p×Es ×ε2 =(1/2)×0.0095×200,000×(0.000180)2 =6.5×10ー5・・・・・・・・・・(1)
ここで、U:仕事量(N/mm2 )
p:拘束鋼材比(=As /AC )
As :拘束鋼材の断面積(95mm2 )
AC :コンクリートの断面積(10000mm2 )
Es :拘束鋼材の弾性係数(200,000N/mm2 )
ε:拘束鋼材の膨張ひずみ(262×10-6)である。

0038

σCP=√(2×U×Es ×p)=0.5・・・・・・・・・・・・・(2)
ここで、σCP:導入されるケミカルプレストレス(N/mm2 )である。

0039

(c)ケミカルプレストレスの算出結果:ケミカルプレストレスは0.5N/mm2 となった。本実験と軌道部材の鉄筋比は同等であるため(約1%)、軌道部材においても同等のケミカルプレストレスが期待できる。

0040

ここで、軌道部材のプレストレスは、まくらぎで7N/mm2 程度、PRC軌道スラブで1.5mm2 程度であり、本実験の条件ではまくらぎで7%、PRC軌道スラブで33%の機械式プレストレスをケミカルプレストレスで置換可能であると考えられる。

実施例

0041

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

0042

本発明のケミカルプレストレストコンクリート軌道部材は、機械式プレストレスに代って、軌道部材にケミカルプレストレストコンクリートを適用して、機械式プレストレスの問題点をケミカルプレストレスにより解決する、ケミカルプレストレストコンクリート軌道部材として利用することができる。

0043

1型枠
2膨張コンクリート
3鋼材
4 支持板
11PCまくらぎ
12レール
13 レールを締結する部材(板バネ、ボルトなど)
14埋込み栓
15 スパイラル筋

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