(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
型枠内に鉄筋が設置されている場合、特許文献1の方法によれば、広い範囲の締固めを行う際に、深い位置まで挿入されたバイブレータをそのまま水平に移動させながら実行することはできない。すなわち、鉄筋同士の間を縫ってバイブレータをコンクリートの深い位置まで挿入して締固めを行い、一旦コンクリートからバイブレータを引き上げて位置を移動するといった動作を繰り返すことになる。また、バイブレータの電源ケーブルを捌く人員等も含めて型枠の上端に人員を配置する必要があるので作業が煩雑であった。一方、特許文献2,3の方法によれば、振動部材をコンクリートから挿抜する必要は無いが、型枠を貫通させて伝達棒を設置する必要があり手間が大きい。このような問題に鑑み、コンクリートの締固めの手間を削減することが望まれる。
【0005】
本発明は、締固めの手間を削減することができるコンクリート部材構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のコンクリート部材構築方法は、鉄筋が設置された型枠内にコンクリートを打設して、壁部材又は柱部材であるコンクリート部材を構築するコンクリート部材構築方法であって、コンクリートに埋め殺しされる振動伝達材を型枠内において鉄筋のうちの最外縁鉄筋よりも内側に設置する振動伝達材設置工程と、振動伝達材の上端部に振動源を取り付け、振動伝達材を振動させて型枠内に導入されたコンクリートの締固めを行う締固め工程と、を備える。
【0007】
振動伝達材は、互いに交差する仮想平面に沿って延びる複数の平板部を備えるようにしてもよい。振動伝達材はリップ溝型鋼であってもよい。また、振動伝達材はH字状断面をなすようにしてもよく、C字状断面をなすようにしてもよく、L字状断面をなすようにしてもよい。
【0008】
また、本発明のコンクリート部材構築方法では、振動伝達材は中空部を有する管状をなし、締固め工程の後、コンクリートに埋込まれた状態の振動伝達材の中空部に冷却媒体を導入して硬化中のコンクリートのクーリングを行うクーリング工程を更に備えるようにしてもよい。
【0009】
振動伝達材の断面のうち最小の断面二次モーメントが2cm
4以上であるようにしてもよい。振動伝達材のヤング率が10000MPa以上であるようにしてもよい。振動伝達材の単位長さあたりの質量が30kg/m以下であるようにしてもよい。振動伝達材の最小の幅が10mm以上であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、締固めの手間を削減することができるコンクリート部材構築方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るコンクリート部材構築方法の実施形態について詳細に説明する。
【0013】
(第1実施形態)
本実施形態では、コンクリート部材として鉄筋コンクリート製の壁部材100を底版101上に構築する方法を一例として説明する。壁部材100は底版101に対して剛結され鉛直上方に延びるように構築される。また、以下では、図に示すように鉛直方向にZ軸、水平方向にX軸及びY軸を取ったXYZ直交座標系を設定し、各部の位置関係等の説明にX,Y,Zを用いる場合がある。この場合、壁部材100の壁厚方向をX方向とし、壁部材100の壁面に沿った方向をY方向とする。
【0014】
本実施形態のコンクリート部材構築方法においては、壁部材100の構築のために、底版101上には型枠3が設置される。型枠3は、壁厚方向に対面し鉛直に延びる一対の平行な型枠板3a,3bを有している。型枠3の内部には鉄筋5が組まれている。鉄筋5は、型枠板3aの直ぐ内側で鉛直方向に延びる最外縁鉄筋5aと、型枠板3bの直ぐ内側で鉛直方向に延びる最外縁鉄筋5bと、を有している。型枠3の外部で先組みされた鉄筋籠が型枠3内に挿入されることで型枠3内の鉄筋5が構成されてもよい。この型枠3内にコンクリート90が打設され、上方に向かって複数段のコンクリート90が打継ぎされることで、鉄筋コンクリート製の壁部材100が構築される。壁部材100と底版101との接続部分には、ハンチ部100hが形成されてもよい。
【0015】
以下では、打継ぎされる複数段のうちの1段分のコンクリート打設工程について説明する。ここで説明するコンクリート打設工程では、既に型枠3内で硬化した既設コンクリート部90aが形成されている。そして、当該既設コンクリート部90aの上にコンクリートを打ち継いで新たなコンクリート部90bを構築する。このコンクリート打設工程でコンクリートを打設すべき型枠3内の打設空間Rには鉄筋5が存在している。上記コンクリート部90bを構築するためのコンクリート打設工程は、振動伝達材設置工程と、締固め工程と、を備える。
【0016】
(振動伝達材設置工程)
まず、打設空間Rの鉄筋5の間に、鉛直方向に延在する金属製の長尺の棒状の振動伝達材11が設置される(振動伝達材設置工程)。振動伝達材11は、型枠3内で、最外縁鉄筋5a,5bよりも内側の空間に設置される。具体的には、振動伝達材11は、最外縁鉄筋5aと最外縁鉄筋5bとの間に設置され、壁部材100の壁厚方向の中央部に設置されてもよい。また、打設空間RにはY方向に配列された複数の振動伝達材11が設置される。振動伝達材11同士の間には、最外縁鉄筋5aと最外縁鉄筋5bとを繋ぐようにX方向に延在する鉄筋5cが存在している。
【0017】
振動伝達材11の下端は金属製の固定治具13を介して既設コンクリート部90aの上面91aに固定される。固定治具13の構成については後述する。振動伝達材11の上端は、コンクリート部90bの上面91bの予定位置よりも上方に位置する。すなわち、打設空間Rにコンクリートが導入されたときに、振動伝達材11の上端は、当該コンクリートの上面から上方に突出する。
【0018】
上述のように打設空間Rに振動伝達材11が設置された後、型枠3内の打設空間Rにコンクリートが導入される。このとき、前述のとおり、コンクリートの上面(上面91b)から振動伝達材11の上端が突出した状態となる。
【0019】
(締固め工程)
続いて、振動伝達材11の上端部に振動機17(振動源)が取付けられる。振動機17は型枠3の外側まで引き出された電源ケーブル19を介してACインバータ21に接続される。ACインバータ21は、型枠3の上部に設けられた適切な土台部に載置されてもよい。振動機17は、例えば鉛直軸周りに回転する偏心重りを有する方式のものであってもよい。この状態で、ACインバータ21から振動機17に駆動電力が供給され、振動機17が振動する。これにより、振動機17の振動が振動伝達材11に伝達され、更に打設空間R内のコンクリートに振動が伝達されることで、コンクリートの締固めが行われる。なお、Y方向に配列された複数の振動伝達材11が同時に振動されてもよい。締固めの後、振動機17は振動伝達材11から取り外され回収される。
【0020】
振動伝達材11が壁部材100の壁厚方向の中央に設置されるので、X方向においては、型枠板3a,3bの近傍のコンクリートまで十分に振動が伝達される。また、Y方向においては、振動伝達材11の振動がすべてのコンクリートに十分に伝達される間隔で、振動伝達材11が配列されることが好ましい。また、振動伝達材11の下端は、自由端ではなく、固定治具13を介して既設コンクリート部90aの上面91aに固定されているので、振動機17の振動が振動伝達材11の下部まで十分に伝達される。締固め工程の後、打設空間Rのコンクリートが硬化することで、コンクリート部90bが完成する。なお、振動伝達材11は、締固め工程後も除去されることなく、コンクリート部90bに埋め殺しにされる。以上のようなコンクリート打設を複数段繰り返すことにより、所定の高さの壁部材100が完成する。
【0021】
なお、前述のようにコンクリートの上面91bから振動伝達材11の上端部を突出させた状態とし、突出した上端部に振動機17が取付けることは必須ではない。すなわち、振動伝達材11の全体がコンクリートに埋没するようにしてもよい。この場合、例えば、振動伝達材11の上端部がコンクリートの上面91bのやや下方に位置するようにし、コンクリートに埋没した当該上端部に振動機17が取付けられてもよい。
【0022】
続いて、振動伝達材11の詳細について説明する。振動機17の振動が振動伝達材11の下端まで十分に伝達されるためには、振動伝達材11は高い剛性をもつことが好ましい。すなわち、振動伝達材11の形状が大きい断面二次モーメントをもつことが好ましい。また、振動伝達材設置工程の作業性を良くするためにも、振動伝達材11は軽量であることが好ましい。また、コンクリートに対して振動が効率良く伝達されるためには、振動伝達材11とコンクリートとが接触する面積が大きいことが好ましい。
【0023】
上記の条件に鑑み、振動伝達材11の形状は、互いに交差する仮想平面に沿って延びる複数の平板部を備える形状としてもよい。このような振動伝達材11としては、
図2に示されるような断面形状の部材11Aを採用してもよい。部材11Aの断面は、中空矩形のパイプの断面のうち矩形の一つの長辺の中央部を除去した形状をなし、全体としてC字状をなしている。前述の振動伝達材設置工程では、部材11Aの長辺がY方向に直交する姿勢で、当該部材11Aが型枠3内に設置される。この場合、部材11Aは、YZ平面に沿って延びる2つの平板部12xと、XZ平面に沿って延びる3つの平板部12yとを有する。上記のような形状の部材11Aとしては、例えば、JIS G 3350に規定されたリップ溝型鋼を採用してもよい。このように市販の汎用の部材を採用することで、振動伝達材11の材料の入手が容易になる。
【0024】
なお、
図2の例のように部材11Aの長辺がY方向に直交する姿勢は必須ではなく、設置時の部材11Aの姿勢は、
図2の例をZ軸周りに所定の角度回転させた姿勢であってもよい。但し、
図2に示される姿勢の場合、最も振幅が大きいと考えられる長辺の振動がY方向に伝達されるので、Y方向への振動の伝達距離が長くなる。その結果、Y方向に配列される複数の振動伝達材11の間隔を広くし、振動伝達材11の設置数を削減することができる。
【0025】
上記の形状の部材11Aによれば、例えば円形断面の部材に比較して、断面積あたりのコンクリート接触面積を大きくすることができる。すなわち、振動伝達材11は、平板部12x,12yの表裏で比較的広い面積でコンクリートに接触する。また、部材11Aによれば、上記のような平板部12x、12yが交差して構成されるので、例えば円形断面の部材に比較して、断面積あたりのY軸又はX軸に関する断面二次モーメントを大きくすることができる。以上の理由により、振動伝達材11を介した振動機17の振動がコンクリートに対して、X方向及びY方向に十分に伝達される。
【0026】
互いに交差する仮想平面に沿って延びる複数の平板部を備える形状としては、
図3(a)に示されるようなH字状断面のH型鋼11Hであってもよく、
図3(b)に示されるようなC字状断面のチャネル材11Cであってもよく、
図3(c)に示されるようなL字状断面のアングル材11Lであってもよい。これらの形状の部材11H,11C,11Lも、それぞれ、YZ平面に沿って延びる2つの平板部12xと、XZ平面に沿って延びる3つの平板部12yとを有する。これらの形状の部材11H,11C,11Lも、市販の汎用の部材で構成することができる。なお、設置時の各部材11H,11C,11Lの姿勢は、
図3の各例をZ軸周りに所定の角度回転させた姿勢であってもよい。また、部材11A,11H,11C,11Lのように、振動伝達材11が平板部のみで構成されることは必須ではなく、振動伝達材11は曲面を備えていてもよい。
【0027】
また、振動伝達材11の特性が以下のような条件を満足することが好ましい。振動伝達材11の断面のうち最小の断面二次モーメントが2cm
4以上であることが好ましく、35cm
4以上であることが更に好ましい。すなわち、振動伝達材11の断面の断面二次モーメントを最小にする軸を考えたとき、当該軸に関する断面の断面二次モーメントが2cm
4以上であることが好ましく、35cm
4以上であることが更に好ましい。断面二次モーメントを上記のようにすることで、振動機17の振動が振動伝達材11の下端まで十分に伝達される。また、振動伝達材11のヤング率が10000MPa以上であることが好ましく、20000MPa以上であることが更に好ましい。この構成も、振動伝達材11の剛性に寄与し、振動伝達材11の下端までの振動の伝達に寄与する。
【0028】
また、振動伝達材11の単位長さあたりの質量が30kg/m以下であることが好ましく、12kg/m以下であることが更に好ましい。このように振動伝達材11を軽量化することにより、振動伝達材設置工程の作業性が向上する。また、振動伝達材11の最小の幅が10mm以上であることが好ましく、50mm以上であることが更に好ましい。なお、「振動伝達材11の最小の幅」とは、振動伝達材11の水平幅が最も狭く見える方向から当該振動伝達材11を見たときの水平幅を言う。この構成によれば、振動伝達材11とコンクリートとの接触面積を確保し易く、コンクリートに対して振動が効率良く伝達される。
【0029】
続いて、
図4を参照しながら、振動伝達材11の下端を固定治具13で固定する構造について説明する。
図4(a)は、
図1における固定治具13の近傍を拡大して示す正面図であり、
図4(b)はその側面図である。
図4に示されるように、固定治具13は、既設コンクリート部90aの上面91aに挿入固定される鉛直棒状の脚部31と、振動伝達材11の下端を保持する振動伝達材受部33と、脚部31と振動伝達材受部33とを接続するコイルバネ部35と、を備えている。
【0030】
脚部31の下端部は、既設コンクリート部90aに埋込まれる。振動伝達材受部33はU字状をなしており、2枚の板材で挟まれてなるスリット33aを有している。振動伝達材11の一つの平板部12yが上方からスリット33aに挿入される。平板部12yが振動伝達材受部33の板材で挟み込まれることで、振動伝達材11が振動伝達材受部33に保持される。そして、脚部31と振動伝達材受部33との間にコイルバネ部35が介在することにより、振動伝達材11が振動する際に、当該振動伝達材11の下端の変位がある程度許容される。従って、振動伝達材11の下端部にも振動による振幅が存在し、打設空間Rの下端部のコンクリートに十分に振動を伝達することができる。
【0031】
上記のような固定治具13は、既設コンクリート部90aの硬化前に上面91aに突き刺されて設置されてもよく、既設コンクリート部90aの硬化後に上面91aに施された削孔に挿入され設置されてもよい。また、固定治具13は、既設コンクリート部90aに埋めこまれ上面91aから突出した振動伝達材11(図示せず)に干渉しない位置に設置される。固定治具13のコイルバネ部35が省略され脚部31と振動伝達材受部33とが直接連結されてもよい。また、脚部31のうち既設コンクリート部90aに埋込まれる部分にはネジが切られていてもよい。なお、固定治具13は、必ずしも既設コンクリート部90aの上面91aに設置されるものではなく、底版101(
図1参照)上の1段目のコンクリートを打設する場合には、固定治具13は底版101の上面に設置され、均しコンクリート上に1段目のコンクリートを打設する場合には、固定治具13は当該均しコンクリートの上面に設置される。
【0032】
続いて、コンクリート部材構築方法の作用効果について説明する。壁部材又は柱部材等の鉛直方向に長く延在するコンクリート部材を構築する場合には、締固め工程においては、型枠の上方から深い位置まで振動を伝達する必要がある。また、この種の締固め工程おいて、打設空間R内にはX方向に延びる鉄筋5c(
図1参照)が存在するので、コンクリートの上方から深い位置まで挿入されたバイブレータをY方向に移動させながら締固めを実行することはできない。すなわち、鉄筋5c同士の間を縫ってバイブレータをコンクリートの深い位置まで挿入して締固めを行い、一旦コンクリートからバイブレータを引き上げて、位置をY方向に移動する、といった動作を繰り返すことになる。
【0033】
これに対して、本実施形態のコンクリート部材構築方法では、打設空間R内にY方向に配列され設置された複数の振動伝達材11が存在するので、これらの振動伝達材11のそれぞれに振動を付与することにより、Y方向に広い範囲での締固めを行うことができる。また、振動伝達材11は最終的にコンクリート部90bに埋め殺しにされるので、振動伝達材11を回収する手間もない。以上のように、締固めの手間を削減することができる。
【0034】
また、振動伝達材11として、前述したような形状や特性のものを採用することにより、振動機17からの振動をコンクリートに対して十分に伝達することができる。また、
図2及び
図3に例示されるような部材11A,11H,11C,11Lは中空部がないので、コンクリート部90bに埋め殺しにされた後に、中空部をコンクリート等で充填する等の処理が必要ない点において好ましい。
【0035】
(第2実施形態)
本発明のコンクリート部材構築方法の第2実施形態について説明する。本実施形態において第1実施形態と同一又は同等の構成要素には図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態では、コンクリート部材として鉄筋コンクリート製の柱部材200を底版101上に構築する方法を一例として説明する。柱部材200は底版101に対して剛結され鉛直上方に延びるように構築される。
【0036】
図5に示されるように、本実施形態のコンクリート部材構築方法では、第1実施形態の振動伝達材11に代えて、中空部を有する管状の振動伝達材51が採用される。
図6に断面図が示されるように、振動伝達材51は、例えば中空部51hを有する金属製の丸パイプ材である。新設のコンクリート部90bの締固めに使用される振動伝達材51bは、既設コンクリート部90aの締固めに使用された振動伝達材51aの上方に接続されるようにして型枠3内に設置される(振動伝達材設置工程)。このように、コンクリートの打継ぎ毎に振動伝達材が接続されて、一本の管体としての振動伝達材51が構成されている。そして、コンクリート部90bの締固め工程においては、振動伝達材51aの上端部に振動機17が取付けられコンクリートに振動が付与される(締固め工程)。
【0037】
締固め工程の後、コンクリート部90bの硬化中においては、管体をなす振動伝達材51の中空部51hに冷却媒体が導入され、硬化中のコンクリートのクーリングが実行される(クーリング工程)。冷却媒体としては、水または空気が用いられてもよい。なお、冷却媒体を振動伝達材51内で一方向に流動させるために、振動伝達材51の一端を型枠3外に引出し、冷却媒体を型枠3外に出入りさせるための出入口52を設けてもよい。この場合、冷却媒体は、振動伝達材51の上端から導入され、硬化中のコンクリートを冷却した後、出入口52から排出される。なお、出入口52から排出された冷却媒体を再び振動伝達材51に導入し循環させるようにしてもよい。または、冷却媒体が出入口52から導入され振動伝達材51の上端から排出されるようにしてもよい。
【0038】
締固め工程の後、打設空間Rのコンクリートが硬化することで、コンクリート部90bが完成する。なお、振動伝達材51は、締固め工程後も除去されることなく、コンクリート部90bに埋め殺しにされる。以上のようなコンクリート打設を複数段繰り返すことにより、所定の高さの柱部材200が完成する。その後、振動伝達材51の中空部51hにコンクリート等が充填される。以上説明した本実施形態のコンクリート部材構築方法によれば、締固め工程の振動伝達材とクーリング工程のクーリングパイプとを共通化することができるので、必要とする資材の節減を図ることができる。
【0039】
本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、実施例の変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。
【0040】
例えば、第1実施形態では本発明を壁部材の構築方法に適用した例を説明しているが、第1実施形態の方法を柱部材の構築方法に適用してもよい。同様に、第2実施形態では本発明を柱部材の構築方法に適用した例を説明しているが、第2実施形態の方法を壁部材の構築方法に適用してもよい。