特開 2023-165446 有孔チューブ構造体及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023165446

(43)【公開日】2023-11-16

(54)【発明の名称】有孔チューブ構造体及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/35 20060101AFI20231109BHJP

   E04B 1/34 20060101ALI20231109BHJP

【ＦＩ】

E04B1/35 K

E04B1/35 L

E04B1/34 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022076432

(22)【出願日】2022-05-06

(71)【出願人】

【識別番号】515359097

【氏名又は名称】ＳＭＲＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142550

【弁理士】

【氏名又は名称】重泉 達志

(72)【発明者】

【氏名】半澤 薫和

(72)【発明者】

【氏名】半澤 和夫

(57)【要約】

【課題】補強材を省略することができ、構造物に必要な強度を確保することのできる有孔チューブ構造体を提供する。また、コンクリート充填時の異常を簡単容易に発見することができる有孔チューブ構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】構造物の構築に使用される有孔チューブ構造体１の製造方法であって、孔を有するチューブ２０を準備するチューブ準備工程と、チューブ２０にフレッシュコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、孔を通じて内部を視認可能な状態でコンクリートにより孔を埋めコンクリートの自重で硬化に不要な余剰水を絞りだして流動化を止めてコンクリートを仮固化させる余剰水排出工程と、仮固化されたコンクリートを孔に食い込ませてチューブと一体的に硬化させるコンクリート硬化工程と、を含むようにした。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物の構築に使用される有孔チューブ構造体の製造方法であって、
前記有孔チューブ構造体は、コンクリートからなる構造体本体と、前記構造体本体を包囲するとともに所定方向へ延び前記構造物の曲げ応力、引張応力及び剪断応力を負担するチューブと、前記チューブに形成され外部から内部を視認可能な孔と、を有し、
前記チューブを準備するチューブ準備工程と、
前記チューブの内側に、フレッシュコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、
前記孔を通じて内部を視認可能な状態で、前記コンクリートにより前記孔を埋め、前記コンクリートの自重で硬化に不要な余剰水を絞りだして流動化を止めて前記コンクリートを仮固化させる余剰水排出工程と、
前記余剰水が排出され仮固化された前記コンクリートを、前記孔に食い込ませて前記チューブと一体的に硬化させるコンクリート硬化工程と、を含む有孔チューブ構造体の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の有孔チューブ構造体の製造方法により製造される有孔チューブ構造体であって、
第１の方向へ延びる第１構造部と、前記第１構造部に連結され第２の方向へ延びる第２構造部と、を有し、
前記第１構造部及び前記第２構造部の前記チューブ及び前記コンクリートが一体的に形成される有孔チューブ構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有孔チューブ構造体及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高層建築等に使用されるチューブ構造として、チューブ状の鋼管内にコンクリートを充填したＣＦＴ（Concrete Filled steel Tube）が知られている。通常、ＣＦＴは、建築物の柱部分にのみ用いられ、鉄骨構造と組み合わせて使用される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－６６９２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来用いられているＣＦＴは、比較的高い強度であるものの、鉄骨構造との接合部の補強が必要であり、内部のダイヤフラム等の加工が複雑で鉄鋼の加工費が嵩むという問題点がある。また、充填されるコンクリートの流動性が十分でないと、圧入中に閉塞が発生したり，鋼管内にコンクリートを隅々まで均質に充填するのが難しくなるため、高価な高流動化コンクリートが不可欠であり、不経済であるという問題点があった。
これに加え、ＣＦＴは、密閉された鋼管内にコンクリートを充填するため、鋼管内部におけるフレッシュコンクリートの状態の確認が困難であり、フレッシュコンクリートに空洞等の異常が生じたとしても発見できない場合がある、非破壊検査を用いれば鋼管内部のフレッシュコンクリートの状態を確認することは可能だが、これでは鋼管内部の検査及び補修に多大な時間と費用がかかってしまう。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラム等の補強材を省略することができ、充填されるコンクリートに高い流動性が求められず、かつ、構造物に必要な強度を確保することのできる有孔チューブ構造体を提供することを目的とする。また、コンクリート充填時のフレッシュコンクリートの異常を簡単容易に発見することができる有孔チューブ構造体の製造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】

上記目的を達成するため、本発明では、
構造物の構築に使用される有孔チューブ構造体の製造方法であって、
前記有孔チューブ構造体は、コンクリートからなる構造体本体と、前記構造体本体を包囲するとともに所定方向へ延び前記構造物の曲げ応力、引張応力及び剪断応力を負担するチューブと、前記チューブに形成され外部から内部を視認可能な孔と、を有し、
前記チューブを準備するチューブ準備工程と、
前記チューブの内側に、フレッシュコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、
前記孔を通じて内部を視認可能な状態で、前記コンクリートにより前記孔を埋め、前記コンクリートの自重で硬化に不要な余剰水を絞りだして流動化を止めて前記コンクリートを仮固化させる余剰水排出工程と、
前記余剰水が排出され仮固化された前記コンクリートを、前記孔に食い込ませて前記チューブと一体的に硬化させるコンクリート硬化工程と、を含む有孔チューブ構造体の製造方法が提供される。

【0007】

この有孔チューブ構造体の製造方法によれば、余剰水排出工程にて、チューブの孔からコンクリート中の余剰水及び空気が抜けるので、フレッシュコンクリート中に空洞が発生しにくく、また、コンクリートの緻密性が向上する。これに加え、コンクリートの充填状況をチューブの孔を通じて外部から確認することができる。これにより、作業者は、仮にコンクリートに空洞等の異常が生じたとしても、速やかに解消することができる。
また、コンクリートにより孔を埋めてコンクリートとチューブを一体化させることにより、構造体全体の強度を増すことができる。また、コンクリートの緻密性が向上することによっても、構造体全体の強度が増す。これにより、孔の形成によるチューブの強度低下が補われる。
さらに、コンクリート硬化後は、チューブの孔を通じ、コンクリートに対して補修剤等の圧入、含侵、塗布等のメンテナンス作業を簡単容易に行うことができる。

【0008】

また、本発明では、上記有孔チューブ構造体の製造方法により製造される有孔チューブ構造体であって、
第１の方向へ延びる第１構造部と、前記第１構造部に連結され第２の方向へ延びる第２構造部と、を有し、
前記第１構造部及び前記第２構造部の前記チューブ及び前記コンクリートが一体的に形成される有孔チューブ構造体が提供される。

【0009】

この有孔チューブ構造体によれば、第１構造部と第２構造部を一体的なチューブ構造とすることができ、第１構造部と第２構造部の一方をＣＦＴ、他方を鉄骨構造とした従来のような各構造部の接合部の補強は不要であり、チューブの内部にダイヤフラム等の補強材を設ける必要はない。従って、有孔チューブ構造体により構築される構造物の強度を確保しつつ、製造コストの低減を図ることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の有孔チューブ構造体によれば、ダイヤフラム等の補強材を省略することができ、充填されるコンクリートに高い流動性が求められず、かつ、構造物に必要な強度を確保することができる。
また、本発明の有孔チューブ構造体の製造方法によれば、コンクリート充填時のフレッシュコンクリートの異常を簡単容易に発見することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態を示す有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図である。

【図2】有孔チューブ構造体の一部斜視説明図である。

【図3】柱部分の有孔チューブ構造体の平面断面説明図である。

【図4】チューブの一部展開図である。

【図5】有孔チューブ構造体の製造方法を示すフローチャートである。

【図6】石化部を含む有孔チューブ構造体の製造方法を示すフローチャートである。

【図7】有孔チューブ構造体の強度維持方法を示すフローチャートである。

【図8】変形例を示す有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図である。

【図9】図８のＡ－Ａ断面説明図である。

【図10】変形例を示す有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図である。

【図11】（ａ）は図１０のＢ－Ｂ断面説明図、（ｂ）は図１０のＣ－Ｃ断面説明図である。

【図12】変形例を示す有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図である。

【図13】図１２のＤ－Ｄ断面説明図である。

【図14】変形例を示す有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図である。

【図15】変形例を示す有孔チューブ構造体の断面説明図である。

【図16】変形例を示す有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図である。

【図17】変形例を示す有孔チューブ構造体の断面説明図である。

【0012】

図１から図７は本発明の第１の実施形態を示し、図１は有孔チューブ構造体により構築された構造物の正面説明図、図２は有孔チューブ構造体の一部斜視説明図、図３は有孔チューブ構造体の平面断面説明図、図４はチューブの一部展開図、図５は有孔チューブ構造体の製造方法を示すフローチャート、図６は石化部を含む有孔チューブ構造体の製造方法を示すフローチャート、図７は有孔チューブ構造体の強度維持方法を示すフローチャートである。

【0013】

図１に示すように、有孔チューブ構造体１（図２参照）を使用して構築される構造物１００は、高層ビルであり、基礎部１１０と、複数の柱１２０と、複数の梁１３０と、を有している。本実施形態においては、各柱１２０及び各梁１３０は、後述する有孔チューブ構造体１として一体的に構成され、有孔チューブ構造体１のチューブ２０（図２参照）は、構造物１００の曲げ応力、引張応力及び剪断応力を負担している。構造物１００は、基礎部１１０上の低層部１０１と、低層部１０１上の高層部１０２からなる。各柱１２０及び各梁１３０は、低い位置へ向かうにつれて、段階的に断面が大きくなるよう形成されている。

【0014】

図２に示すように、各柱１２０及び各梁１３０をなす有孔チューブ構造体１は、コンクリートからなり断面円形の構造体本体１０と、構造体本体１０の外周に配置され断面ドーナツ状のチューブ２０と、を備えている。本実施形態においては、第１構造部としての各柱１２０及び第２構造部としての各梁１３０は、それぞれ円柱状を呈している。チューブ２０は、円筒状を呈し、構造体本体１０を包囲し、各柱１２０に対応する部分では鉛直方向に、各梁１３０に対応する部分では水平方向へそれぞれ延びる。コンクリートには、セメント、水、粗骨材及び細骨材が含まれ、構造体本体の内部に鉄筋等の所定方向へ延びる配筋部材は配置されていない。セメントの種類は任意であるが、ポルトランドセメントの他、ポルトランドセメントを主体として混合材料を混ぜ合わせた高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、アルミナセメントのような特殊セメントを用いることができる。また、二酸化炭素が封入されたセメントを用いることもできる。さらに、ポルトランドセメント、高炉セメント等のような水硬性セメントの他、気硬性セメントを用いることもできる。本実施形態の粗骨材及び細骨材の材質は任意であり、砂、砂利、砕砂、砕石、スラグ骨材、人工軽量骨材、石灰石骨材等の各種骨材を適宜用いることができる。また、二酸化炭素が封入された粗骨材及び細骨材を用いることもできる。尚、粗骨材、細骨材等の骨材は、必要に応じて省くこともできる。

【0015】

チューブ２０は、構造体本体１０よりも引張応力度が大きく、図３に示すように、コンクリート充填時に外部から内部を視認可能な孔２１が形成されている。各孔２１は、コンクリートにより埋められ、各孔２１の内部にコンクリートからなるチューブ補強部１１が形成される。ここで、引張応力度とは、単位面積あたりに作用する応力をいう。チューブ２０の材質は任意であるが、例えば、プラスチック、金属等とすることができる。本実施形態においては、チューブ２０は、エンジニアリングプラスチックで構成されている。また、本実施形態においては、チューブ２０は、引張応力度のみならず、曲げ応力度及びせん断応力度も構造体本体１０より大きい。

【0016】

図４に示すように、チューブ２０の形成面と垂直な方向から見て、チューブ２０は、正方格子状に形成され各孔２１の外縁をなす格子部２２を有する。図２に示すように、本実施形態においては、チューブ２０は、互いに連結される複数のユニット２３に分割して構成されている。各ユニット２３は、外縁部に形成された図示しない連結用の凹部及び凸部を有しており、凹部及び凸部の嵌合により、隣接するユニット２３と連結される。尚、各ユニット２３の連結手段は、凹部と凸部の嵌合でなくともよく、例えば、ねじを用いた螺合としたり、溶接、接着等とすることもできる。また、有孔チューブ構造体１における、各柱１２０に使用される部分と、各梁１３０に使用される部分の結合も、嵌合、螺合、溶接等により行われる。チューブ２０の厚さ、孔２１の形状及び大きさ、格子部２２における各孔２１を仕切る部分の太さ等は、用途、目的、要求性能等に応じて適宜設定される。

【0017】

このように、チューブ２０の各孔２１の大きさは任意であるが、例えば、各孔２１の内接円を直径１ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることができる。コンクリート充填時に、コンクリート中の骨材はもとより、セメント成分が大量に流出することを抑制するのであれば、各孔２１の内接円を直径１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることがのぞましい。尚、チューブ２０が例えば超高層ビル等のような比較的高層の構造物に使用される場合、応力が比較的大きくなる下層部位では、チューブ２０の厚さが数センチを超えることがある。このような場合に、高強度コンクリート等の比較的粘性が高いコンクリートが使用されるのであれば、各孔２１にコンクリートが十分に充填されるように、各孔２１の内接円を直径２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることがのぞましい。

【0018】

図３においては、断面円形の有孔チューブ構造体１を示しているが、有孔チューブ構造体１の断面は任意に変更可能である。また、図２においては、有孔チューブ構造体１が適用される柱１２０及び梁１３０が真っ直ぐに延びているものを示しているが、有孔チューブ構造体１を曲がって延びるようにしてもよいし、延在方向について断面が変化するようにしてよい。また、構造物１００が柱１２０及び梁１３０の他に、斜め方向へ延びる構造物を有している場合は、その構造物を柱１２０及び梁１３０と一体的に有孔チューブ構造体とすることもできる。

【0019】

以上のように構成された構造物１００に使用される有孔チューブ構造体１の製造方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。
まず、構造体本体１０をなすコンクリートが充填されない状態で、チューブ２０を形成する（チューブ準備工程：Ｓ１）。本実施形態においては、チューブ２０は、基礎部１１０の耐圧盤の上部に設置される。すなわち、各柱１２０をなす円筒状のチューブ２０の底面は、耐圧盤により塞がれている。チューブ２０の組立は、構造物１００の設置現場で行ってもよいし、予め工場等で行っておいてチューブ２０を設置現場へ搬入してもよい。尚、チューブ２０を分割せずに構成することも勿論可能で、この場合も、例えば３Ｄプリンタを用いて設置現場でチューブ２０を作製してもよいし、予め工場等でチューブ２０を作製しておいて設置現場へ搬入してもよい。

【0020】

次に、後述するコンクリート充填工程Ｓ３において、経済設計、高速施行等の要求のために、コンクリート充填時に許容応力を超える負荷がチューブ２０に加わる場合は、チューブ２０の外側に仮設の補強チューブを重ねて設置する（補強チューブ設置工程：Ｓ２）。補強チューブは、経済設計、高速施行等のためだけでなく、チューブ２０の各孔２１からのコンクリートの流出を抑制するために用いることもできる。補強チューブの内面には、チューブ２０から染み出た余剰水を排出するための孔、溝等を形成することが好ましい。尚、チューブ２０がコンクリート充填時の負荷に耐えることができ、各孔２１からのコンクリートの流出も問題となるレベルでなければ、補強チューブ設置工程Ｓ２を省略することができる。

【0021】

次に、チューブ２０にフレッシュコンクリートを充填する（コンクリート充填工程：Ｓ３）。本実施形態においては、各柱１２０をなす円筒状のチューブ２０の上端が開放されているので、チューブ２０の上端を充填孔として、フレッシュコンクリートが充填される。具体的には、チューブ２０の上端開口から、圧送ポンプ、ホッパ等から引き込んだフレキシブル管をコンクリート充填底まで降ろし、充填スピードに合わせてフレキシブル管を引き上げながら、フレッシュコンクリートが充填される。尚、圧送ポンプ及びフレキシブル管の性能、コンクリートの充填スピード等に応じて、チューブ２０の所定位置に開口部を設け、この開口部から別途フレキシブル管を挿入して、追加的にコンクリートを充填してもよい。この場合、開口部から挿入されたフレキシブル管をコンクリート充填底まで降ろし、充填スピードに合わせてフレキシブル管を引き上げ、開口部からフレキシブル管を引き抜いた後、開口部に蓋をする。

【0022】

チューブ２０内にフレッシュコンクリートが充填されると、コンクリートにより各孔２１が埋められ、コンクリートの自重で硬化に不要な余剰水を絞りだして流動化が止められ、コンクリートが仮固化される（余剰水排出工程：Ｓ４）。チューブ２０から染み出た余剰水は、排水溝に導かれ、沈殿槽でセメント分が回収される。回収されたセメント分は、二酸化炭素を封入して骨材等に成型し、充填コンクリートまたはその他のコンクリート製品として再利用することができる。本実施形態においては、各孔２１から流出したセメントペーストによりチューブ２０の外面が被覆される。コンクリートの充填状況は、チューブ２０の各孔２１を通じて外部から確認可能となっている。

【0023】

この後、余剰水が排出され仮固化されたコンクリートを、各孔２１に食い込ませてチューブ２０と一体的に硬化させる（コンクリート硬化工程：Ｓ５）。各孔２１がコンクリートにより埋められることにより、チューブ補強部１１が形成される。また、チューブ２０の外面のセメントペーストは硬化して被覆膜となる。

【0024】

そして、コンクリートの強度が自立可能となったところで、補強チューブを撤去する（補強チューブ撤去工程：Ｓ６）。尚、補強具設置工程Ｓ２が省略された場合は、補強具撤去工程Ｓ６も省略される。

【0025】

尚、有孔チューブ構造体１の表面の仕上げ処理は、任意の処理方法を選択することができる。例えば、被覆膜で覆われた状態のまま使用する、吹き付け剤で化粧して仕上げる、ポリシャーで削って仕上げる、ポリシャーで削った上で吹き付け剤で化粧して仕上げる、高圧洗浄水で洗浄して仕上げる、高圧洗浄水で洗浄した上で吹き付け剤で化粧して仕上げる、モルタル等の鏝抑えとする、モルタル等の鏝押えとした上で吹き付け剤で化粧して仕上げる、塗装仕上げとする、又は、別の素材を貼り付けることができる。このように、本実施形態の有孔チューブ構造体１は、ＲＣ構造の仕上げと変わらない仕上げ処理をすることができる。

【0026】

本実施形態の有孔チューブ構造体１の製造方法によれば、余剰水排出工程Ｓ４にて、チューブ２０の各孔２１からコンクリート中の余剰水及び空気が抜けるので、コンクリート中に空洞が発生しにくく、充填されるコンクリートに高い流動性が求められることはない。また、コンクリート中の余剰水及び空気が抜けることで、コンクリートの緻密性が向上する。

【0027】

これに加え、コンクリートの充填状況をチューブ２０の各孔２１を通じて外部から確認することができる。これにより、充填時のコンクリートの異常を簡単容易に発見することができる。従って、作業者は、仮にコンクリートに空洞等の異常が生じたとしても、速やかに解消することができる。

【0028】

また、各孔２１を埋めるコンクリートとチューブ２０を一体化させることにより、構造体全体の強度を増すことができる。また、コンクリートの緻密性が向上することによっても、構造体全体の強度が増す。これにより、孔の形成によるチューブの強度低下が補われる。本実施形態の有孔チューブ構造体１は、各柱１２０及び各梁１３０を一体的なチューブ構造とすることができ、柱をＣＦＴ、梁を鉄骨構造とした従来のような柱と梁の接合部の補強は不要であり、チューブの内部にダイヤフラム等の補強材を設ける必要がない。このように、ダイヤフラム等の補強材を省略しつつ、構造物に必要な強度を確保することができる。

【0029】

さらに、コンクリート硬化後は、チューブ２０の各孔２１を通じ、コンクリートに対して補修剤等の圧入、含侵、塗布等のメンテナンス作業を簡単容易に行うことができる。

【0030】

本実施形態の有孔チューブ構造体１は、ＣＦＴの問題点を解決し、低層ビルばかりか高層ビル等にも適用可能で、耐久性をＲＣ構造の数十倍とすることに成功し、さらに、工期の短縮及びコスト低減を図ることができる。

【0031】

また、本実施形態に有孔チューブ構造体１の製造方法によれば、チューブ２０の外面にセメントペーストによる被覆膜が形成される。この被覆膜は、空気中の二酸化炭素により炭酸化されて炭酸カルシウムとなる。すなわち、チューブ２０は比較的耐候性の高い炭酸カルシウムにより被覆され、チューブ２０の劣化が抑制される。

【0032】

また、本実施形態に有孔チューブ構造体１によれば、構造体本体１０をなすコンクリートには比較的高い吸熱能力があることから、火災時にはチューブ２０の温度上昇が抑えられ、比較的高い耐火性能を有する構造となっているため、耐火被覆は不要である。これに加え、チューブ２０の各孔２１からコンクリートが露出するとともに、チューブ２０の外面が被覆膜により覆われているので、従来の有孔チューブ構造体と比較して耐火性能が格段に向上している。

【0033】

コンクリート充填工程Ｓ３にて、チューブ２０内に鉄筋等の配筋部材が配置されないことから、チューブ２０内でコンクリートの流動が配筋部材により阻害されることはなく、配筋部材が配置される場合と比べコンクリートへのバイブレータの使用量を減らす、もしくは、バイブレータの作業を不要とすることができる。

【0034】

また、余剰水排出工程Ｓ４にて、コンクリートの硬化に不要な余剰水が排出されるため、コンクリートからチューブ２０に加わる圧力が低減される。そして、空気が抜けコンクリートの硬化が始まる前に流動化が止まり、コンクリートはチューブ２０と一体となって硬化する。チューブ２０におけるコンクリートが硬化した箇所は、コンクリートから側圧を受けることがないので、チューブ２０の比較的高い位置までコンクリートの充填を行うことができ、例えば１日あたりの打設効率を上げて工期の短縮を図ることができる。補強チューブ設置工程Ｓ２で補強チューブを設定した場合は、チューブ２０に加わる圧力はさらに低減され、コンクリートの打設効率はさらに向上する。実際に、有孔チューブ構造体１によるエレベータシャフト及び非常階段のコンクリート打設実験を行った結果、１２ｍ（４階分）を１日で打設することができた。

【0035】

有孔チューブ構造体１は、チューブ２０の各孔２１を通じて構造体本体１０に外気中の二酸化炭素が供給されることにより、構造体本体１０の表面側からコンクリートの炭酸化が構造体本体１０の内部へ進行し、コンクリートは粗骨材及び細骨材を礫とする石材へ変性していく。これにより、構造体本体１０の表面側に石化部を有する有孔チューブ構造体１となる。この有孔チューブ構造体１は、石化部を有さないものと比べ、構造体本体１０の強度及び耐久性が向上している。すなわち、時間の経過とともに、有孔チューブ構造体１は、構造体本体１０の強度及び耐久性が向上していく。また、余剰水排出工程Ｓ４にてコンクリートの緻密性を向上させているため、良質な石化部を得ることができる。尚、フレッシュコンクリートに二酸化炭素が封入されたセメントを用いた場合、コンクリートが所定の割合で炭酸化された状態となるが、その場合も、コンクリートの炭酸化されてない部分が、構造体本体１０の表面側から漸次炭酸化されていく。すなわち、所定割合で炭酸化されたコンクリートであっても、時間の経過とともに、コンクリート構造体は、構造体本体の強度及び耐久性が向上していく。

【0036】

石化部を有する有孔チューブ構造体１を製造するには、図６に示すように、前述のチューブ準備工程Ｓ１、コンクリート充填工程Ｓ３、余剰水排出工程Ｓ４、コンクリート硬化工程Ｓ５に続いて、構造体本体１０にチューブ２０の各孔２１を通じて外部から二酸化炭素を供給し、構造体本体１０の少なくとも表面側を炭酸化させて石化部へ変性させる変性工程Ｓ７を含めればよい。本実施形態においては、構造体本体１０への二酸化炭素の供給は、有孔チューブ構造体１を大気に曝すことによって行われる。尚、炭酸化を促進するために、有孔チューブ構造体１を二酸化炭素の濃度が大気よりも高い空間に設置したり、二酸化炭素を有孔チューブ構造体１へ定常的に吹き付けるようにしてもよい。本実施形態においては、チューブ２０は、チューブ準備工程Ｓ１で自立している際に生じる応力、コンクリート充填工程Ｓ３でフレッシュコンクリートが充填された際に生じる応力、コンクリート硬化工程Ｓ５でコンクリートが硬化した際に生じる応力、及び、変性工程Ｓ７でコンクリートが炭酸化した際に生じる応力により破壊しない強度を有している。

【0037】

また、本実施形態の有孔チューブ構造体１によれば、チューブ２０の強度を維持し続ければ、有孔チューブ構造体１の強度は向上していくが、有孔チューブ構造体１の強度が所定の要求性能を満たせば、必ずしもチューブ２０の強度を維持し続ける必要はない。ここで、本実施形態の有孔チューブ構造体１の強度維持方法を図７のフローチャートを参照して説明する。

【0038】

有孔チューブ構造体１の構造体本体１０に殻体２０の各孔２１を通じて二酸化炭素を供給し、構造体本体１０の表面側のコンクリートを石材へ変性させて石化部とし、構造体本体１０の曲げ強度を増大させる（本体強度増大工程：Ｓ１１）。そして、有孔チューブ構造体１の曲げ強度が全体として低下しない範囲で、チューブ２０の曲げ強度の低減を許容する（チューブ強度低減工程：Ｓ１２）。

【0039】

この有孔チューブ構造体１の強度維持方法によれば、炭酸化により構造体本体１０の曲げ強度が増大した分だけチューブ２０の曲げ強度の低減が許容されるので、石化部の形成後は、チューブ２０の経年劣化、破損等による修復作業は強度を損なわない範囲に留めることができ、修復作業の負担を軽減することができる。本実施形態以外にも、チューブ２０に引張応力が作用する有孔チューブ構造体１に、この強度維持方法は有効である。

【0040】

また、本体強度増大工程Ｓ１１にて、石化部の曲げ強度がチューブ２０の曲げ強度を上回る深さまで構造体本体１０の表面側を石材へ変性させ、チューブ強度低減工程Ｓ１２にて、チューブ２０を構造体本体１０からの除去を許容することもできる。この場合、コンクリートの中性化の進行状態を監視する必要がないことに加え、チューブ２０のメンテナンスも不要となり、有孔チューブ構造体１の維持管理がさらに容易となる。チューブ強度低減工程Ｓ１２で除去が許容された後のチューブ２０の取扱いは自由であり、例えば、チューブ２０を積極的に解体してもよいし、劣化等を監視することなくチューブ２０を存置しておいてもよい。チューブ２０を存置する場合は、チューブ２０の外面が有孔チューブ構造体１の意匠面をなすことから、適宜、チューブ２０の表面に化粧等を施してもよい。

【0041】

さらに、本体強度増大工程Ｓ１１にて、構造体本体１０の全部を石材へ変性させ、チューブ強度低減工程Ｓ１２にて、チューブ２０の構造体本体１０からの除去を許容することもできる。この場合、構造体本体１０が全て石材へ変性しているので、有孔チューブ構造体１は、石材と同様の強度、耐久性を発揮する。すなわち、構造体本体１０の全てが石化部へ変性した有孔チューブ構造体１には、遺跡等の石造建築物と同様の、１０００年以上の耐久性が付与される。

【0042】

前記実施形態においては、チューブ２０の内側に構造体本体１０をなすコンクリートを充填するものを示したが、例えば図８及び図９に示すように、チューブの内側に別のチューブを配置し、各チューブ間にコンクリートを充填し、内側のチューブの内部を中空とすることもできる。図８に示すように、構造物２００は、基礎部１１０と、構造物本体２２０と、を有している。図９に示すように、構造物本体２２０は、有孔チューブ構造体であり、断面円形の外側チューブ２４０と、断面円形の内側チューブ２５０と、各チューブ２４０，２５０間に充填されるコンクリートからなる構造体本体２３０と、を有している。各チューブ２４０，２５０は、前記実施形態のチューブ２０と同様に、コンクリート充填時に外部から内部を視認可能な孔が形成されている。構造物本体２２０は、低い位置へ向かうにつれて、拡径するとともに、厚さが厚くなるよう形成されている。構造体本体２２０には複数の開口２０１が形成され、構造体本体２２０の上部には別の構造体が設けられている。図８及び図９の構造物２００においても、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この構造部２００の場合、補強チューブ設置工程Ｓ２で、補強チューブは、内側チューブ２５０の内側、または、外側チューブ２４０の外側、あるいは、内側チューブ２５０の内側と外側チューブ２４０の外側の両方に設けられる。

【0043】

また、例えば図１０に示すように、アーチ橋をなす構造物３００に有孔チューブ構造体を適用することもできる。図１０の構造物３００は、橋桁３１０と、床版３２０と、を有し、橋桁３１０が有孔チューブ構造体により構成される。橋桁３１０は、アーチ状に形成され、図１１及び図１２に示すように断面が変化する。このように、有孔チューブ構造体は、断面が変化する構造物３００に適用することが可能である。

【0044】

図１２に示すように、連結される複数の構造体からなるアーチ橋の構造物４００に有孔チューブ構造体を適用することもできる。図１２の構造物４００は、補剛桁４１０と、アーチリブ４２０と、複数の支柱４３０と、床版４４０と、を有し、補剛桁４１０、アーチリブ４２０及び各支柱４３０が有孔チューブ構造体により構成される。図１３に示すように、補剛桁４１０は、断面円形に形成され、幅方向に一対に設けられ、構造物４００の幅方向外側に配置される。各補剛桁４１０は、幅方向へ延びる断面円形の梁部４１５により連結される。また、支柱４３０は、断面円形に形成され、アーチリブ４２０と各支柱４３０とを連結する。図１３に示すように、この構造物４００は、トラス構造を有している。

【0045】

図１４に示すように、アーチ橋以外の橋の構造物５００に有孔チューブ構造体を適用することもできる。図１４の構造物５００は、基礎５１０と、柱５２０と、橋桁５３０と、床版５４０と、を有し、柱５２０及び橋桁５３０が有孔チューブ構造体により構成される。柱５２０は所定間隔で配置され、橋桁５３０は２つの柱５２０に架け渡されている。図１４及び図１５に示すように、柱５２０は四角柱状に形成され、橋桁５３０は断面半円形に形成されている。

【0046】

図１６に示すように、円柱状の有孔チューブ構造体の組み合わせにより橋の構造物６００を構築することもできる。図１６の構造物６００は、基礎６１０と、柱６２０と、橋桁６３０と、床版６４０と、を有し、柱６２０及び橋桁６３０が有孔チューブ構造体により構成される。柱６２０は所定間隔で配置され、橋桁６３０は２つの柱６２０に架け渡されている。図１６及び図１７に示すように、柱６２０及び橋桁６３０は、それぞれ、複数の円柱状の有孔チューブ構造体を構造物６００の幅方向に並べて構成されている。

【0047】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0048】

１ 有孔チューブ構造体
１０ 構造体本体
１１ チューブ補強部
２０ チューブ
２１ 孔
１００ 構造物
２００ 構造物
３００ 構造物
４００ 構造物
５００ 構造物
６００ 構造物
Ｓ１ チューブ準備工程
Ｓ３ コンクリート充填工程
Ｓ４ 余剰水排出工程
Ｓ５ コンクリート硬化工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】