利用具有防腐蚀性的无粘结钢丝和内窥镜摄像机的混凝土结构加固用的后张拉装置及利用它的混凝土结构维护管理方法

技术领域

本发明涉及用于加固混凝土结构的后张拉装置及利用它的混凝土结构维 护管理方法，更具体地说，涉及显著改善了维护管理性的后张拉装置以及维 护管理方法，其将由形成有环氧树脂等硬覆膜而具有防腐蚀性的无粘结钢丝 构成的钢丝束插入在导管内，之后，引入张力进行后张拉，由此能够排除作 为防蚀剂注入导管内的润滑脂的填充，从而能够省去在运行中检查及维护管 理检查时去除及再注入润滑脂的作业。特别是，本发明是为了加固核反应堆 安全壳结构的混凝土而做出的。

而且，预应力的引入及核反应堆安全壳结构的架设结束后，将工业用内 窥镜摄像机投入到导管内，并贯穿导管，通过实时对设置在其内部的钢丝束 的状态进行确认，从而改进了以往从导管内拔出润滑脂和钢丝束后进行检查、 再将其插入并填充导管内的维护管理方法，提供简单进行该作业的装置以及 利用它的维护管理方法。

采用本发明涉及的后张拉体系时，必须采用使用了环氧树脂等硬覆膜(不 能使用高密度聚乙烯(HDPE)等软覆膜)的、长期运行稳定性得到证明的钢 丝，以防止由于预应力而在钢丝与钢丝之间、钢丝与导管之间产生的压力以 及摩擦现象导致覆膜受损伤。基于无粘结体系的特征，钢丝覆膜受损伤是发 生腐蚀的直接原因。

背景技术

钢筋混凝土是由水泥、砂子、钢筋等构成的具有代表性的复合材料，由 于构成材料的特性，即经济又方便使用，因此，广泛地使用在建造如核反应 堆安全壳结构这样的大型建筑结构上。但是，其存在两种致命的缺点，就是 使用过程中由于多种原因产生裂纹以及对张力较脆弱。

为了弥补混凝土的对张力脆弱的缺点，使用了在混凝土中预埋钢筋以使 钢筋来承受张力的钢筋混凝土结构，但是，还不能完全控制由于多种原因引 起的局部张力而产生的裂纹。为了弥补这些缺点，导入了引入预应力的方法， 在钢筋混凝土结构中制作导管，并在其中插入钢丝束，通过引入张力而预先 对结构施加压力。

预应力根据引入压力的时机可区分为先张拉和后张拉两种方式，根据作 为拉伸材料的钢丝束是否与结构粘结来分为粘结体系和无粘结体系。

核反应堆安全壳结构是从外部冲击中保护反应堆自身的同时，如发生反 应堆冷却设备或水蒸气设备破裂等设计假设事故时，抵抗所产生的压力，以 达到防止内部污染物向外部流出为目。因此，不仅要抵抗结构上的外力，还 应该确保密封性，所以使用预应力钢筋混凝土结构来进行建筑。

用于加固核反应堆安全壳结构而使用的预应力，其结构形式采用后张拉 方式的无粘结体系，这是由于如果采用粘结方式，在运行中无法通过检查确 认预应力的损失程度，而且，事后也无法补充或改变预应力，所以，无法延 长安全壳结构寿命，还可能发生由附属设备决定主设备寿命的矛盾。因此， 在垂直、水平方向整体环绕圆顶状安全壳结构的所有钢丝束都采用无粘结方 式。

用于加固核反应堆安全壳结构的后张拉体系的情况，在导管内填充润滑 脂来取代采用粘结方式的水泥浆，以确保无粘结体系。完全填充至满灌浆帽 内的润滑脂，对整个后张拉体系起到防腐蚀的作用，当进行钢丝束的张力测 量、腐蚀状态检查等运行中检查时，去除、废弃部分或者全部润滑脂，而检 查结束后，再注入并填充新的润滑脂。该作业自身非常繁琐，还存在产生废 润滑脂等环保问题。

发明内容

现有的用于加固核反应堆安全壳结构的后张拉体系，使用一般钢丝，并 为了防腐蚀采用了在钢丝束和灌浆帽内填充润滑脂的方法。因此，为了周期 性地进行的运行中检查，需要反复进行全部去除和再填充润滑脂的繁琐工序。 还存在将去除的润滑脂进行废物处理的环保问题。

而且，为了去除常温下以固体状态填充在将近两百米长的导管内的润滑 脂，主要采用在钢丝上流通电流的方式加热至摄氏80度以上的温度而溶化成 液体状态进行去除的方法。但是，实际上很难完全去除润滑脂，所以运行中 检查结束后进行再填充时，发生新、旧润滑脂混合，或者产生气隙等诸多问 题。

而且，安全壳结构在夏天被直射光照射时，导管内的润滑脂溶化接近液 体状态，此时，润滑脂从混凝土的裂缝或灌浆帽的空隙等处流出污染安全壳 结构的表面，存在影响美观的缺点。

还有，为了确认构成钢丝束的钢丝是否腐蚀，必须要从导管内拔出钢丝， 为此需要如下过程：完全释放钢丝束的张力，从固定件除去楔子后拔出钢丝， 再次插入钢丝并进行张拉。这意味着，由于去除已填充的润滑脂及再填充等 难题，需要进行比重新铺设该钢丝束更艰难的过程。

本发明中使用后张拉体系，所述后张拉体系在核反应堆安全壳结构100 的用于插入垂直钢丝束3及水平钢丝束4的钢丝束插入用导管30内，插入由 涂覆环氧树脂等硬覆膜的无粘结钢丝10构成的钢丝束11，并且安装致偏器 (Deviator)14、固定头27、固定楔子28之后，使用引入张力用油压千斤顶 引入预应力。

而且，除了后张拉用钢丝束11之外，还具备单独的能够设置工业用内窥 镜摄像机移送用钢丝50的系统，施工结束后，当在核反应堆运行中进行检查 时，在该移送用钢丝50上连接内窥镜摄像机装备53，并从相反一侧拽拉移送 用钢丝50的方式使内窥镜摄像机装备53经过导管30，能够在外部通过监视 器确认钢丝束11的状态并进行摄像。

而且，在内窥镜摄像机电缆的后部连接直径小且较轻的钢丝绳，能够以 不对内窥镜摄像机电缆施加负担的情况下贯穿钢丝束用导管30，之后，利用 该钢丝绳再次设置为移送内窥镜摄像机而拉出的移送用钢丝50。

附图说明

图1是本发明涉及的用于加固核反应堆安全壳结构的后张拉体系的纵剖 视图。

图2是详细表示在图1中的预埋在混凝土内的导管部的放大图。

图3是详细表示在图1中的钢丝束固定部的放大图。

图4是核反应堆安全壳结构的形状和本发明涉及的用于加固核反应堆安 全壳结构的后张拉体系以垂直钢丝束及水平钢丝束形状配置的核反应堆安全 壳结构的立体图。

图5是图4所示的垂直钢丝束的纵向配置形状及水平钢丝束的横向配置 形状的纵剖视图。

图6是图4所示的垂直钢丝束的横向配置形状及水平钢丝束的纵向配置 形状的横剖视图。

图7是设置在固定件喇叭口与护套管的连接部上并起到钢丝束间距保持 装置作用及内窥镜摄像机移送用钢丝位置固定装置作用的致偏器的详细立体 图。

图8是设置在相互连接护套管的每个护套管联接器的位置且用于固定内 窥镜摄像机移送用钢丝的位置的位置固定装置的导管外部详细立体图。

图9是设置在相互连接护套管的每个护套管联接器的位置且用于固定内 窥镜摄像机移送用钢丝的位置的位置固定装置的导管内部详细立体图。

图10是将工业用内窥镜摄像机装备与主钢丝被抽出的移送用钢丝进行连 接的立体图。

附图标记：

1：核反应堆安全壳结构外墙    2：核反应堆安全壳结构内墙

3：垂直钢丝束                4：水平钢丝束

5：垂直钢丝束固定件          6：水平钢丝束固定件

7：水平钢丝束固定块          10：钢丝

11：钢丝束                   12：护套管

13：护套管联接器             14：致偏器

15：移送用钢丝位置固定装置   16：外部固定用圆形框

17：四角垫圈                 18：位置固定装置的紧固用螺母

19：位置固定装置的紧固用螺栓 20：投入或引出移送用钢丝的管子

21：移送用钢丝固定楔子       22：移送用钢丝帽

23：固定件喇叭口             24：固定件过渡管

25：支承垫板                 26：垫板

27：钢丝束用固定头           28：钢丝固定楔子

29：钢丝束用固定件帽         30：导管

50：内窥镜摄像机移送用钢丝  51：抽出的主钢丝

52：内窥镜摄像机联接器      53：内窥镜摄像机装备

54：有、无线内窥镜摄像机    55：内窥镜摄像机附属设备箱

56：摄像机电缆连接件        57：摄像机数据线连接件

100：核反应堆安全壳结构     101：混凝土面

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明。首先，本说明书及权利要求书中使用 的术语不能以通常的或词典中的意思限定，根据发明人为了用最好的方法说 明其发明而对术语概念可进行适当定义的原则下，应该解释成符合本发明技 术思想的意思和概念。因此，本发明的说明书中所记载的实施例及附图所示 的结构，只是本发明的实施例，并不代表本发明的全部技术思想，应理解为 本发明申请中可存在能够代替这些的多种均等物和变形例。

图1是本发明涉及的后张拉装置的纵剖视图，图2是在图1中的预埋在 混凝土内的导管部的放大图，图3是在图1中的钢丝束固定部的放大图，图4 是表示用于加固核反应堆安全壳结构的钢丝束的配置形状的安全壳结构的立 体图，图5是图4的纵剖视图，图6是图4的横剖视图，图7是设置在固定 件喇叭口与护套管连接部的作为钢丝束间距保持装置的致偏器的立体图，图8 是设置在用于连接护套管的护套管联接器的位置的移送用钢丝位置固定装置 的外部立体图，图9是移送用钢丝位置固定装置的内部立体图，图10是与移 送用钢丝连接的工业用内窥镜摄像机系统的立体图。

本发明的后张拉装置涉及，为加固核反应堆安全壳结构100而在墙体内 部配置的垂直钢丝束3和水平钢丝束4，其为除了包括后张拉体系的材料选定、 构成至现场设置及预应力的引入，还包括架设结束后运行中检查等的维护管 理的总的概念。

本发明涉及的后张拉装置，在浇注安全壳结构100的混凝土之前，将护 套管12、固定件喇叭口23、固定件过渡管24、支承垫板25等预埋在混凝土 内的部件全部配置在模板内，特别是，配置护套管12时，在利用护套管联接 器13连接护套管12的每个位置上安装移送用钢丝位置固定装置15，并在移 送用钢丝50通过的孔内贯穿设置尼龙绳。当安全壳结构100的后张拉体系的 预应力处理结束后，利用该尼龙绳能够设置移送用钢丝50。设置移送用钢丝 位置固定装置15时，必须使移送用钢丝50通过的孔的位置位于钢丝束11弯 曲部的外侧，以防止钢丝束11与移送用钢丝50互相干涉。

安全壳结构100的混凝土结构建工后，将由包覆有环氧树脂等硬覆膜的 无粘结钢丝10制作的钢丝束11卷搬运到现场，并利用绞车、开卷机插入到 垂直钢丝束3的导管30及水平钢丝束4的导管30内，安装致偏器14、垫板 26、固定头27、固定楔子28之后，利用拉伸用坐铁、拉伸用油压千斤顶引入 预应力。在此过程中，本发明除了使用致偏器14和无粘结钢丝10与现有的 后张拉体系不同之外，其它相同。

之后，不进行填充润滑脂的作业，直接盖上固定件保护帽29，即可结束 预应力引入作业。

接着，抽出移送用钢丝50的主钢丝51，利用钢丝联接器与预埋在导管 30内的尼龙绳连接，之后，从相反一侧拉动尼龙绳，从而将移送用钢丝50设 置在导管30内。

移送用钢丝50的前端部从相反一侧的出口拉出后，在入口侧安装固定楔 子21，而在出口侧利用千斤顶拉到无夹渣为止，并安装固定楔子21，之后， 在两侧都盖上移送用钢丝帽22，从而结束移送用钢丝50的设置及安全壳结构 100的后张拉作业。

另外，移送用钢丝50需要保障与钢丝束11相同的耐久年限。由于移送 内窥镜摄像机装备53时，多少发生一些张力，需要使用与钢丝束11相同的 包覆有环氧树脂等硬覆膜的无粘结钢丝10。引入若干张力后，安装固定楔子 21，之后，盖上移送用钢丝帽22，以防止移送用钢丝50掉入导管30内而无 法使用。

另外，安全壳结构100完工后，在核反应堆运行时进行的运行中检查分 为两种，第一是检查确认钢丝束11是否发生腐蚀，第二是确认钢丝束11的 张力损失程度的提升测试。

确认本发明涉及的后张拉体系的钢丝束11是否发生腐蚀，以如下方式进 行。即，打开移送用钢丝帽22，将内窥镜摄像机联接器52连接在被抽出的主 钢丝51上，之后，在相反一侧使用绞车和钢丝卷线机牵拉并缠绕移送用钢丝 50，使安装有内窥镜摄像机54的摄像机装备53缓慢地穿过导管30内，同时 确认视频并进行摄像。

在这种情况下，使用有线内窥镜摄像机54时，在摄像机电缆连接件56 上连接摄像机电缆，以接收图像数据；当使用无线内窥镜摄像机54时，在摄 像机电缆连接件56上连接用于设置移送用钢丝50的钢丝绳，进行导管内部 的观测作业。

将内窥镜摄像机装备53从相反一侧出口拉出后，解除内窥镜摄像机联接 器52，并在相反一侧入口侧的摄像机电缆的末端连接小直径且较轻的钢丝绳， 从出口侧使用电缆卷线机卷绕并拉回摄像机电缆的同时，将钢丝绳埋设在导 管30内。

接着，将钢丝绳的前端部从出口拉出后，解除与摄像机电缆的连接，而 与绞车连接，并与相反一侧入口侧的卷绕在钢丝卷轴上的移送用钢丝50连接， 拉动钢丝绳以使移送用钢丝50从出口侧露出，然后，从而结束钢丝绳与移送 用钢丝50的交换，以及在导管30内重新埋设移送用钢丝50的作业。

接着，如最初设置移送用钢丝50时一样，引入若干拉力，并安装固定楔 子21，盖上移送用钢丝帽22，从而结束钢丝束11是否发生腐蚀的检查。

确认本发明涉及的钢丝束11的张力损失的提升测试，与现有体系不同， 只要打开固定件保护帽29，设置安装有张力测定用坐铁的张力测定用油压千 斤顶即可，没有去除润滑脂等麻烦，能够直接进行。结束后，只要解除油压 千斤顶，重新盖上固定件帽29即可，则简单地结束检查。

对本发明涉及的后张拉装置引入预应力或通过提升测试确认残留预应力 的作业过程，以及在此使用的设备，均与现有体系相同，因此，本发明涉及 的后张拉装置不仅可设置在新建的核反应堆安全壳结构100内，还能够替换 已完工并处于运行中的核反应堆安全壳结构100的后张拉体系。

如上所述，本发明涉及的用于加固核反应堆安全壳结构100的后张拉装 置，能够由本发明所属技术领域的技术人员进行多种修改及变更，不仅仅使 用在核反应堆安全壳结构100内，还可以使用在储气罐、粮食储存罐、水泥 储存罐以及一般桥梁等的后张拉体系上。应解释为，本发明的范围并不限定 于所述的实施例及发明名称。

产业上的可利用性

使用本发明涉及的后张拉装置，与使用一般钢丝构成的钢丝束的现有的 用于加固核反应堆安全壳结构的后张拉体系不同，使用了具有防腐蚀性的、 形成有环氧树脂等硬覆膜的无粘结钢丝构成的钢丝束。因此，导管内不必另 行填充作为防腐剂的润滑脂，从而能够改善为了运行中检查去除填充的润滑 脂、进行废弃处理、运行中检查结束后再次填充新润滑脂的过程中所发生的 所有问题。

而且，能够省去为去除填充的润滑脂在钢丝上流通电流来加热钢丝的设 备和工序，还能够解决从混凝土裂缝或固定件接合面等流出润滑脂污染安全 壳结构表面的问题。进一步，能够解决去除的润滑脂废弃过程中发生的环境 污染问题。

而且，使用固定件保护帽来代替内部充满润滑脂的灌浆帽，且不必填充 润滑脂，所以只要打开帽，即可进行确认预应力损失程度的提升测试。提升 测试结束后，盖上帽即可，因此能够使残留预应力的测定过程非常简单。

另外，使用本发明涉及的后张拉装置时，具有如下优点：不需要为了确 认是否发生腐蚀而去除填充润滑脂、将钢丝束从导管拔出进行检查、再次插 入钢丝束、重新填充润滑脂的过程。利用内窥镜摄像机移送用钢丝将摄像机 投入导管内部，能够在钢丝束使用状态下容易确认和检查是否腐蚀的检查。 而且，通过摄像机录制的图像，将检查当时的钢丝束的状态记录下来，作为 长期的管理数据进行保管。

而且，本发明还具有如下优点，除了为确保本发明追求的优点而改进的 部分项目以外，直接使用了现有体系使用的后张拉体系，从而确保了很好的 兼容性，能够更换已建设而运行中的核反应堆安全壳结构的后张拉体系。