プレストレストコンクリートについて

1. プレストレストコンクリートとは?

プレストレストコンクリート(prestressed concrete)とは、コンクリート打設前もしくは打設後にPC鋼材を緊張してコンクリートに荷重が作用する前に圧縮力がかかっている状態(プレストレス:prestres)にし、引張り応力が作用してひび割れが発生しないようにしたり、ひび割れが発生したとしても少ないものに抑える事ができたりするコンクリートの事です。

1-1. プレストレストコンクリートの特徴

コンクリートは圧縮には強いが引張りには弱い事が最大の弱点です。その弱点を克服するために鉄筋をいれたコンクリートが鉄筋コンクリートです。鉄筋コンクリートは引張りに対して無筋コンクリートより強くなりますがひび割れが発生した部分に対して補強する考え方でしかありません。しかしプレストレストコンクリートは緊張力によってコンクリートのひび割れ発生と荷重の関係を自由にコントロールする事が出来ます。

1-2. プレストレストコンクリートの種類

PC :PCはひび割れを発生させないための構造になっています。そのためコストが高く、又ひび割れの発生を許容しないために大きさストレスを導入する必要があります。そのためストレスの力で構造物全体に偏芯などの影響をあたえる事があります。

PRC:ひび割れ発生を前提とした鉄筋コンクリートに補助的にストレスを導入してひび割れが発生しても有害なものにならないように制御したものをPRCといいます。しかしPRCは長期のひび割れに対しては許容しておらず、一時的な荷重に対してのみ許容することが出来る様な設計が大半です。したがって高速道路や鉄橋など乗り物の一時的な荷重に対して許容している。

2. プレストレストコンクリートの製造方法

プレテンション方式 :コンクリート打設前後の硬化前に緊張をし、硬化後にストレスを導入する方式です。主に工場での製品を製造時に使用する方式で、工場での製造のためコンクリートに対して均一にプレストレスを与える事ができます。

ポストテンション方式:コンクリートの一部を中空化し、コンクリートが十分に硬化後中空部分にPC材を通しストレスを導入し、残りの空洞部分にはグラウトを注入して一体化させる方式。主に現場で施工時に使用する方式で、大きさに制限がなく橋など大型の構造物にもプレストレスを与える事ができます。

3. プレストレストコンクリートは何に使われるのか?

タンク           :下水処理場など大型のタンクで内圧がかかる構造物に対して使用されています。

建築           :大型の建築物の床や梁に使われています。工場での製造をする事でより複雑な建物を建築する事が可能になります。

橋梁           :通常の鉄筋コンクリートで製造した橋より強い強度に耐える事が出来るようになります。そうする事でスパンの長さを広くする事ができるため橋脚の本数を減らすことが出来ます。

防災施設        :東日本大震災を教訓に津波避難所の建築が日本全国で進められていています。津波の力に耐えられる建築物にするため、鉄筋コンクリートではなくプレストレストコンクリートが使用されています。

海洋構造物       :高波を低減するための防波堤や海中トンネルなど土木構造物にはもちろんの事、けい船施設など港湾関係の施設にもプレストレストコンクリートが使用されています。

地下構造物      :地下貯水池、地下タンク等で使用されています。特に工期がない時に採用されることが多く工場で製造し、現場で組み立てた後の養生期間がないため工期が大幅に短縮されます。また天候での作用が小さいこともあり、構造物の下に製造する貯水池やタンクで多く使用されています。

既設構造物の補強 :高度成長期に製造された構造物や橋は近年劣化が激しくなってきたのと耐震基準が厳しくなってきた事により早急の補強が必要なものが全国にたくさんあります。補強方法はタンクや橋桁は外周にプレストレストコンクリートを打設する事で補強する等場所によって様々な補強方法があります。

4. まとめ

プレストレストコンクリートは鉄筋コンクリートより強度が高いため地震が大国の日本では急速に使用されています。また現場での生コン施工よりプレキャスト化を進めるにあたってもプレストレストコンクリートは重要になっていきます。工場での生産は品質・供給が安定し、より強度な構造物が計画通りに製造する事で災害対策も進み、もしもの時に一人でも多くの命を守ることが出来ると考えられます。