Improvement on bond and anchorage properties of carbon fiber plastic rods in prestressed concrete structures

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耐腐食性に優れる熱可塑性FRPロッドをプレストレストコンクリート部材の緊張材として使用するために，くさび式定着具を耐腐食性の高いプラスチック素材で製作し，定着力を実験した。3DCADによる設計と3Dプリンタによる製作によりトライ&エラー型の改善を行った。種々の検討の結果，プラスチック材とFRP材との摩擦抵抗力はそのままでは小さいので，珪砂をFRP材表面にあらかじめ接着しておくことで定着力が大幅に向上できることが確認された。珪砂のサイズは５号が最適であること，くさびの長さにほぼ比例して定着力が大きくなること，スペーサーを挿入して定着具を連結することにより定着具の数量に比例した定着力が得られることが確認された。最終的にはφ12.4-7本より線のCFRPロッドに対して，定着具を4個連結することによって約70kNの定着力を得ることができた。また目標値とした100kNの定着力を得るためには6個連結が必要であると推察された。熱可塑性FRPロッドを異形鉄筋の代替として使用するために，定着長を評価するための引抜き試験を行った。FRPロッドとしてはφ4.5のものを使用し，D13，D16鉄筋と同等の引張強度を得るために4本束または6本束でコンクリート中に配置した。実験の結果より，ロッドどうしの位置関係が定着長に大きな影響を与えることが明らかとなった。4本束として中央に隙間が残る配置の場合には，定着長が1360mmとなったのに対し，6本束として心線を設けて隙間が生じないように配置した場合には定着長が900mmと短くなった。ただし，いずれの場合においても，既存のD13鉄筋に比べてはるかに大きな定着長が必要であり，改善が必要であることが判明した。