高強度ＰＣ鋼撚り線、その製造方法およびそれを用いたコンクリート構造物
【課題】従来よりも高強度で、かつ実用に適したＰＣ鋼撚り線およびそれを用いたコンクリート構造物を提供することである。
【解決手段】１本の中心線と６本の側線とを撚り合わせた７本撚り構成で、外径が１５．０〜１５．６ｍｍ、総断面積が１３５〜１４８ｍｍ２、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上となるように調整することにより、従来よりも高強度で、かつ実用に適した高強度ＰＣ鋼撚り線とすることができる。
【解決手段】１本の中心線と６本の側線とを撚り合わせた７本撚り構成で、外径が１５．０〜１５．６ｍｍ、総断面積が１３５〜１４８ｍｍ２、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上となるように調整することにより、従来よりも高強度で、かつ実用に適した高強度ＰＣ鋼撚り線とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間で伸線加工された複数本の線材を撚り合せて製造する高強度ＰＣ鋼撚り線と、その製造方法およびそれを用いたコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ鋼撚り線は、通常、JIS G 3502に規定される線材を冷間で伸線加工した後、複数本撚り合わせ、最終工程で残留ひずみ除去のためのブルーイング処理を行う方法で製造され、JIS G 3536の規格を満たすものが使用されている。このＰＣ鋼撚り線の強度を高めることができれば、それを用いたコンクリート構造物の高強度化や施工性向上、すなわち、従来よりも小径のＰＣ鋼撚り線を用いたり、ＰＣ鋼撚り線の挿入ピッチを拡げたりすることができるようになる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、JIS G 3536における１９本撚り線のうちの標準径が１９．３ｍｍのものに対して、撚り線構成および外径が同じで総断面積も公称断面積と同程度であり、引張荷重が規格値の下限を大幅に上回るＰＣ鋼撚り線（ＰＣストランド）が提案されている。
【特許文献１】特許第３６８４１８６号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたＰＣ鋼撚り線のように引張荷重を従来よりも大幅に高めた場合、伸線加工中のひずみ時効による靭性低下を抑えつつ、JIS G 3536で規定された０．２％永久伸びに対する荷重および低リラクセーション品のリラクセーション値を得ることは、極めて困難である。そして、０．２％永久伸びに対する荷重が低いものは実用に供することが難しいし、最近のコンクリート構造物へのＰＣ鋼撚り線の使用状況から考えると、低リラクセーション品のリラクセーション特性を満足しないものは存在価値が薄い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来よりも高強度で、かつ実用に適したＰＣ鋼撚り線およびそれを用いたコンクリート構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の高強度ＰＣ鋼撚り線は、１本の中心線と６本の側線とを撚り合わせた７本撚り構成で、外径が１５．０〜１５．６ｍｍであり、総断面積が１３５〜１４８ｍｍ２であり、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上のものとした。
【０００７】
すなわち、JIS G 3536における７本撚り線のうちの標準径が１５．２ｍｍのものに対して、撚り線構成および外径が同じで総断面積も公称断面積と同程度であり、０．２％永久伸びに対する荷重が規格値の下限（２２２ｋＮ）を２０％以上上回るように調整することにより、従来よりも高強度で、かつ実用に適したものとすることができる。ここで、総断面積を上記範囲に限定したのは、総断面積が１３５ｍｍ２未満では、中心線および側線が単独で必要とされる引張強さを確保することが難しくなり、１４８ｍｍ２を超えると、外径を標準径１５．２ｍｍの許容範囲（１５．０〜１５．６ｍｍ）に収めることが難しくなるからである。また、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ未満では、従来のものに対する強度向上代が小さく、それを用いたコンクリート構造物の高強度化や施工性向上のメリットが小さい。
【０００８】
上記の構成において、試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験で測定されるリラクセーション値が２．５％以下となるように調整することにより、JIS G 3536で規定された低リラクセーション品のリラクセーション値を満足させ、適用可能範囲を広げることができる。
【０００９】
前記中心線の線径は５．２２±０．２ｍｍ、前記側線の線径は５．０７±０．２ｍｍとすることが望ましい。中心線または側線がこの線径範囲を外れると、外径をJIS G 3536の標準径１５．２ｍｍの許容範囲に収めることが難しくなる。
【００１０】
前記中心線および側線としては、Ｃを０．９０ｗｔ％以上含む鋼線を使用することが望ましい。Ｃ含有量が０．９０ｗｔ％未満の鋼線を使用すると、強度の確保が難しくなる。
【００１１】
上述した構成の高強度ＰＣ鋼撚り線を製造する際には、前記中心線と側線とを撚り合わせ、ストレッチング処理を行った後、もしくはストレッチング処理と同時に、４３０℃以下でブルーイング処理を行うことにより、０．２％永久伸びに対する荷重を２６６ｋＮ以上とし、前記リラクセーション値を２．５％以下とすることが容易となる。
【００１２】
また、コンクリート構造物に上述した構成の高強度ＰＣ鋼撚り線を用いることにより、その構造物を従来よりも高強度のものあるいは施工性に優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明のＰＣ鋼撚り線は、０．２％永久伸びに対する荷重がＪＩＳ規格値の下限を大幅に上回るものであるから、従来よりも高強度で、かつ確実に実用に供することができる。また、リラクセーション特性がＪＩＳに規定された低リラクセーション品の規格値を満たすように調整することにより、適用可能範囲をさらに広げることができる。
【００１４】
そして、本発明の高強度ＰＣ鋼撚り線の製造方法によれば、より確実に上記の特性を有するＰＣ鋼撚り線を製造することができる。
【００１５】
また、本発明のコンクリート構造物は、上記特性を有する高強度ＰＣ鋼撚り線を用いたものであるから、従来よりも高強度のものあるいは施工性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この実施形態の高強度ＰＣ鋼撚り線は、１本の中心線（線径：５．２５ｍｍ）と６本の側線（線径：５．０５ｍｍ）とを撚り合わせた７本撚り構成のもので、その外径は１５．５５ｍｍ、総断面積は１４２ｍｍ２となっている。この撚り線構成、外径および総断面積は、JIS G 3536における７本撚り線のうちの標準径が１５．２ｍｍのものに準じている。また、その中心線および側線としては、重量％で、Ｃ：０．９０〜１．３％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．０５〜１．５％を含み、残部がＦｅおよび不可避的に混入してくる不純物からなる成分の鋼線を使用している。そして、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上、試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験で測定されるリラクセーション値が２．５％以下にそれぞれ調整されている。
【００１７】
このＰＣ鋼撚り線の製造方法は、まず、上記成分の素線（線径：１３．０ｍｍ）をパテンティング処理して、その強度を１４９０〜１５５０ＭＰａに調整した後、９枚のダイスを有する連続伸線機により前記中心線および側線の線径まで冷間伸線加工する。そして、中心線と側線とを撚り合わせ、ストレッチング処理を行った後、４３０℃以下でブルーイング処理を行う。このストレッチング処理は、撚り線工程の途中に設置した２つのキャプスタンの間で撚り線に適度な引張荷重をかけて行う。また、ブルーイング処理は、加熱炉で２〜３秒間高周波加熱した後、水冷槽に通して水冷する。なお、加熱炉と水冷槽との間では、数秒間空冷される。
【００１８】
図１および図２は、上記製造方法におけるブルーイング処理での加熱温度の影響を調査した結果を示すもので、図１は加熱温度と０．２％永久伸びに対する荷重（以下、０．２％荷重という）および引張荷重との関係を、図２は加熱温度とリラクセーション値との関係をそれぞれ示している。ここで、加熱温度は放射温度計による撚り線表面温度の測定値であり、リラクセーション値は、試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験での測定値である。
【００１９】
図１および図２から明らかなように、このＰＣ鋼撚り線は、ブルーイング処理での加熱温度が３００℃から３８０℃の範囲では、０．２％荷重、リラクセーション値とも安定しているが、３８０℃を超えると０．２％荷重が減少していき、４００℃を超えるとリラクセーション値が増大していく。しかし、加熱温度を４５０℃以下とすれば２６６ｋＮ以上の０．２％荷重が得られ、４３０℃以下とすればリラクセーション値を２．５％以下に抑えられることがわかる。
【００２０】
そこで、実際の製造工程では、上述したようにブルーイング処理での加熱温度を４３０℃以下（好ましくは３８０℃以下）に設定している。例えば、加熱温度を３８０℃とした場合、図１および図２に示した調査結果では、０．２％荷重は３０２ｋＮとなって、JIS G 3536における７本撚り線のうちの標準径が１５．２ｍｍのものに対して規定された規格値の下限（２２２ｋＮ）を約３６％上回る。また、リラクセーション値は１．７０％となって、同ＪＩＳ規格に規定された低リラクセーション品の規格値の上限（２．５％）に対して３０％以上下回る。なお、引張荷重は、加熱温度４３０℃以下で、同ＪＩＳ規格に規定された規格値の下限（２６１ｋＮ）を２０％以上上回る。
【００２１】
そして、このＰＣ鋼撚り線を使用してコンクリート構造物を製造したところ、従来に比べて大幅な高強度化あるいは施工性向上が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態のＰＣ鋼撚り線の加熱温度と０．２％荷重および引張荷重との関係を示すグラフ
【図２】実施形態のＰＣ鋼撚り線の加熱温度とリラクセーション値との関係を示すグラフ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間で伸線加工された複数本の線材を撚り合せて製造する高強度ＰＣ鋼撚り線と、その製造方法およびそれを用いたコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ鋼撚り線は、通常、JIS G 3502に規定される線材を冷間で伸線加工した後、複数本撚り合わせ、最終工程で残留ひずみ除去のためのブルーイング処理を行う方法で製造され、JIS G 3536の規格を満たすものが使用されている。このＰＣ鋼撚り線の強度を高めることができれば、それを用いたコンクリート構造物の高強度化や施工性向上、すなわち、従来よりも小径のＰＣ鋼撚り線を用いたり、ＰＣ鋼撚り線の挿入ピッチを拡げたりすることができるようになる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１では、JIS G 3536における１９本撚り線のうちの標準径が１９．３ｍｍのものに対して、撚り線構成および外径が同じで総断面積も公称断面積と同程度であり、引張荷重が規格値の下限を大幅に上回るＰＣ鋼撚り線（ＰＣストランド）が提案されている。
【特許文献１】特許第３６８４１８６号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたＰＣ鋼撚り線のように引張荷重を従来よりも大幅に高めた場合、伸線加工中のひずみ時効による靭性低下を抑えつつ、JIS G 3536で規定された０．２％永久伸びに対する荷重および低リラクセーション品のリラクセーション値を得ることは、極めて困難である。そして、０．２％永久伸びに対する荷重が低いものは実用に供することが難しいし、最近のコンクリート構造物へのＰＣ鋼撚り線の使用状況から考えると、低リラクセーション品のリラクセーション特性を満足しないものは存在価値が薄い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来よりも高強度で、かつ実用に適したＰＣ鋼撚り線およびそれを用いたコンクリート構造物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の高強度ＰＣ鋼撚り線は、１本の中心線と６本の側線とを撚り合わせた７本撚り構成で、外径が１５．０〜１５．６ｍｍであり、総断面積が１３５〜１４８ｍｍ２であり、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上のものとした。
【０００７】
すなわち、JIS G 3536における７本撚り線のうちの標準径が１５．２ｍｍのものに対して、撚り線構成および外径が同じで総断面積も公称断面積と同程度であり、０．２％永久伸びに対する荷重が規格値の下限（２２２ｋＮ）を２０％以上上回るように調整することにより、従来よりも高強度で、かつ実用に適したものとすることができる。ここで、総断面積を上記範囲に限定したのは、総断面積が１３５ｍｍ２未満では、中心線および側線が単独で必要とされる引張強さを確保することが難しくなり、１４８ｍｍ２を超えると、外径を標準径１５．２ｍｍの許容範囲（１５．０〜１５．６ｍｍ）に収めることが難しくなるからである。また、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ未満では、従来のものに対する強度向上代が小さく、それを用いたコンクリート構造物の高強度化や施工性向上のメリットが小さい。
【０００８】
上記の構成において、試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験で測定されるリラクセーション値が２．５％以下となるように調整することにより、JIS G 3536で規定された低リラクセーション品のリラクセーション値を満足させ、適用可能範囲を広げることができる。
【０００９】
前記中心線の線径は５．２２±０．２ｍｍ、前記側線の線径は５．０７±０．２ｍｍとすることが望ましい。中心線または側線がこの線径範囲を外れると、外径をJIS G 3536の標準径１５．２ｍｍの許容範囲に収めることが難しくなる。
【００１０】
前記中心線および側線としては、Ｃを０．９０ｗｔ％以上含む鋼線を使用することが望ましい。Ｃ含有量が０．９０ｗｔ％未満の鋼線を使用すると、強度の確保が難しくなる。
【００１１】
上述した構成の高強度ＰＣ鋼撚り線を製造する際には、前記中心線と側線とを撚り合わせ、ストレッチング処理を行った後、もしくはストレッチング処理と同時に、４３０℃以下でブルーイング処理を行うことにより、０．２％永久伸びに対する荷重を２６６ｋＮ以上とし、前記リラクセーション値を２．５％以下とすることが容易となる。
【００１２】
また、コンクリート構造物に上述した構成の高強度ＰＣ鋼撚り線を用いることにより、その構造物を従来よりも高強度のものあるいは施工性に優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように、本発明のＰＣ鋼撚り線は、０．２％永久伸びに対する荷重がＪＩＳ規格値の下限を大幅に上回るものであるから、従来よりも高強度で、かつ確実に実用に供することができる。また、リラクセーション特性がＪＩＳに規定された低リラクセーション品の規格値を満たすように調整することにより、適用可能範囲をさらに広げることができる。
【００１４】
そして、本発明の高強度ＰＣ鋼撚り線の製造方法によれば、より確実に上記の特性を有するＰＣ鋼撚り線を製造することができる。
【００１５】
また、本発明のコンクリート構造物は、上記特性を有する高強度ＰＣ鋼撚り線を用いたものであるから、従来よりも高強度のものあるいは施工性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この実施形態の高強度ＰＣ鋼撚り線は、１本の中心線（線径：５．２５ｍｍ）と６本の側線（線径：５．０５ｍｍ）とを撚り合わせた７本撚り構成のもので、その外径は１５．５５ｍｍ、総断面積は１４２ｍｍ２となっている。この撚り線構成、外径および総断面積は、JIS G 3536における７本撚り線のうちの標準径が１５．２ｍｍのものに準じている。また、その中心線および側線としては、重量％で、Ｃ：０．９０〜１．３％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｍｎ：０．１〜１．０％、Ｃｒ：０．０５〜１．５％を含み、残部がＦｅおよび不可避的に混入してくる不純物からなる成分の鋼線を使用している。そして、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上、試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験で測定されるリラクセーション値が２．５％以下にそれぞれ調整されている。
【００１７】
このＰＣ鋼撚り線の製造方法は、まず、上記成分の素線（線径：１３．０ｍｍ）をパテンティング処理して、その強度を１４９０〜１５５０ＭＰａに調整した後、９枚のダイスを有する連続伸線機により前記中心線および側線の線径まで冷間伸線加工する。そして、中心線と側線とを撚り合わせ、ストレッチング処理を行った後、４３０℃以下でブルーイング処理を行う。このストレッチング処理は、撚り線工程の途中に設置した２つのキャプスタンの間で撚り線に適度な引張荷重をかけて行う。また、ブルーイング処理は、加熱炉で２〜３秒間高周波加熱した後、水冷槽に通して水冷する。なお、加熱炉と水冷槽との間では、数秒間空冷される。
【００１８】
図１および図２は、上記製造方法におけるブルーイング処理での加熱温度の影響を調査した結果を示すもので、図１は加熱温度と０．２％永久伸びに対する荷重（以下、０．２％荷重という）および引張荷重との関係を、図２は加熱温度とリラクセーション値との関係をそれぞれ示している。ここで、加熱温度は放射温度計による撚り線表面温度の測定値であり、リラクセーション値は、試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験での測定値である。
【００１９】
図１および図２から明らかなように、このＰＣ鋼撚り線は、ブルーイング処理での加熱温度が３００℃から３８０℃の範囲では、０．２％荷重、リラクセーション値とも安定しているが、３８０℃を超えると０．２％荷重が減少していき、４００℃を超えるとリラクセーション値が増大していく。しかし、加熱温度を４５０℃以下とすれば２６６ｋＮ以上の０．２％荷重が得られ、４３０℃以下とすればリラクセーション値を２．５％以下に抑えられることがわかる。
【００２０】
そこで、実際の製造工程では、上述したようにブルーイング処理での加熱温度を４３０℃以下（好ましくは３８０℃以下）に設定している。例えば、加熱温度を３８０℃とした場合、図１および図２に示した調査結果では、０．２％荷重は３０２ｋＮとなって、JIS G 3536における７本撚り線のうちの標準径が１５．２ｍｍのものに対して規定された規格値の下限（２２２ｋＮ）を約３６％上回る。また、リラクセーション値は１．７０％となって、同ＪＩＳ規格に規定された低リラクセーション品の規格値の上限（２．５％）に対して３０％以上下回る。なお、引張荷重は、加熱温度４３０℃以下で、同ＪＩＳ規格に規定された規格値の下限（２６１ｋＮ）を２０％以上上回る。
【００２１】
そして、このＰＣ鋼撚り線を使用してコンクリート構造物を製造したところ、従来に比べて大幅な高強度化あるいは施工性向上が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態のＰＣ鋼撚り線の加熱温度と０．２％荷重および引張荷重との関係を示すグラフ
【図２】実施形態のＰＣ鋼撚り線の加熱温度とリラクセーション値との関係を示すグラフ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の中心線と６本の側線とを撚り合わせた７本撚り構成で、外径が１５．０〜１５．６ｍｍであり、総断面積が１３５〜１４８ｍｍ２であり、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上である高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項２】
試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験で測定されるリラクセーション値が、２．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項３】
前記中心線の線径を５．２２±０．２ｍｍ、前記側線の線径を５．０７±０．２ｍｍとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項４】
前記中心線および側線として、Ｃを０．９０ｗｔ％以上含む鋼線を使用したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の高強度ＰＣ鋼撚り線の製造方法において、前記中心線と側線とを撚り合わせ、ストレッチング処理を行った後、もしくはストレッチング処理と同時に、４３０℃以下でブルーイング処理を行うことを特徴とする高強度ＰＣ鋼撚り線の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の高強度ＰＣ鋼撚り線を用いたコンクリート構造物。
【請求項１】
１本の中心線と６本の側線とを撚り合わせた７本撚り構成で、外径が１５．０〜１５．６ｍｍであり、総断面積が１３５〜１４８ｍｍ２であり、０．２％永久伸びに対する荷重が２６６ｋＮ以上である高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項２】
試験時間を１０００時間としたリラクセーション試験で測定されるリラクセーション値が、２．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項３】
前記中心線の線径を５．２２±０．２ｍｍ、前記側線の線径を５．０７±０．２ｍｍとしたことを特徴とする請求項１または２に記載の高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項４】
前記中心線および側線として、Ｃを０．９０ｗｔ％以上含む鋼線を使用したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高強度ＰＣ鋼撚り線。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の高強度ＰＣ鋼撚り線の製造方法において、前記中心線と側線とを撚り合わせ、ストレッチング処理を行った後、もしくはストレッチング処理と同時に、４３０℃以下でブルーイング処理を行うことを特徴とする高強度ＰＣ鋼撚り線の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の高強度ＰＣ鋼撚り線を用いたコンクリート構造物。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２２４４５３（Ｐ２００７−２２４４５３Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４６８９２（Ｐ２００６−４６８９２）
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（３０２０６１６１３）住友電工スチールワイヤー株式会社 (163)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（３０２０６１６１３）住友電工スチールワイヤー株式会社 (163)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]