特開 2024-51564 コンクリート充填方法及び柱

(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】P2024051564

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】コンクリート充填方法及び柱

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/02 20060101AFI20240404BHJP

   E04B 1/30 20060101ALI20240404BHJP

   E04C 3/36 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

E04G21/02 103Z

E04B1/30 C

E04C3/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022157797

(22)【出願日】2022-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】有馬 冬樹

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 尚子

【テーマコード（参考）】

2E163

2E172

【Ｆターム（参考）】

2E163FA02

2E163FB09

2E163FB22

2E163FD12

2E163FD54

2E163FF17

2E172AA05

2E172AA17

2E172CA33

2E172DA01

2E172DB03

2E172DE01

2E172DE04

(57)【要約】

【課題】施工のコストの低減を図ることができるコンクリート充填方法及び柱を提供する。
【解決手段】建物１の柱２を構成する鋼管１０の内部に、コンクリート２０を充填するコンクリート充填方法であって、前記コンクリート２０は、上層側の部分よりも下層側の部分の強度が高くなる複数のコンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）が形成されるように、前記鋼管１０に充填される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物の柱を構成する鋼管の内部に、コンクリートを充填するコンクリート充填方法であって、
前記コンクリートは、
上層側の部分よりも下層側の部分の強度が高くなる複数のコンクリート層が形成されるように、前記鋼管に充填される、
コンクリート充填方法。

【請求項2】

前記コンクリートは、
前記鋼管の下部に形成された圧入孔を介して圧入されることで前記鋼管の内部に充填され、
前記コンクリート充填方法は、
前記コンクリート層のうち上層側の部分から順次、前記コンクリートを前記鋼管の内部に圧入するコンクリート圧入工程を具備する、
請求項１に記載のコンクリート充填方法。

【請求項3】

前記コンクリート層は、
上層側から下層側に向かうに従って、硬化速度が速くなるように形成されている、
請求項２に記載のコンクリート充填方法。

【請求項4】

前記コンクリート圧入工程の前に、前記コンクリート層の上方に位置する先行モルタルを、前記鋼管の内部に圧入する先行モルタル圧入工程を具備する、
請求項２に記載のコンクリート充填方法。

【請求項5】

前記コンクリート層の各層の間に位置すると共に、粘性が付与された中間モルタルを、前記コンクリート圧入工程のうち前記中間モルタルの下方において隣接する層の前記コンクリートを圧入する工程の前に、前記鋼管の内部に圧入する中間モルタル圧入工程を具備する、
請求項４に記載のコンクリート充填方法。

【請求項6】

前記先行モルタル及び前記中間モルタルは、
前記コンクリート層のうち下方において隣接する層の前記コンクリートよりも強度が高くなるように形成され、前記柱において梁が接合される接合部に対応する位置に充填される、
請求項５に記載のコンクリート充填方法。

【請求項7】

前記コンクリート層の上方に位置する先行モルタルと、前記コンクリート層の各層の間に位置する中間モルタルと、を前記鋼管の内部に圧入する工程を具備し、
前記先行モルタル及び前記中間モルタルの少なくとも一方に、膨張作用を付与させ、前記コンクリートの天端のレベルの低下を抑制する、
請求項２に記載のコンクリート充填方法。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のコンクリート充填方法により形成された柱。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート充填方法及び柱に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鋼管の内部にコンクリートを充填することにより柱を施工する方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

【0003】

特許文献１には、鋼管の内部にコンクリートを充填するＣＦＴ柱の施工方法が記載されている。

【0004】

上記特許文献１に記載されたＣＦＴ柱の施工方法では、鋼管柱の下部側からコンクリートを圧入する圧入工法により、鋼管柱の内部にコンクリートを充填させている。このようなＣＦＴ柱の施工方法を行う場合、鋼管柱の下層側から上層側まで同じ配合のコンクリートが充填されると考えられる。

【0005】

しかしながら、ＣＦＴ柱においては、相対的に柱軸力が大きくなる下層側のコンクリートに最も高い強度が求められる。このような下層側で要求される品質のコンクリートを下層側から上層側まで使用した場合、施工のコストが増大する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２２－１１４５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、施工のコストの低減を図ることができるコンクリート充填方法及び柱を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0009】

即ち、請求項１においては、建物の柱を構成する鋼管の内部に、コンクリートを充填するコンクリート充填方法であって、前記コンクリートは、上層側の部分よりも下層側の部分の強度が高くなる複数のコンクリート層が形成されるように、前記鋼管に充填されるものである。

【0010】

請求項２においては、前記コンクリートは、前記鋼管の下部に形成された圧入孔を介して圧入されることで前記鋼管の内部に充填され、前記コンクリート充填方法は、前記コンクリート層のうち上層側の部分から順次、前記コンクリートを前記鋼管の内部に圧入するコンクリート圧入工程を具備するものである。

【0011】

請求項３においては、前記コンクリート層は、上層側から下層側に向かうに従って、硬化速度が速くなるように形成されているものである。

【0012】

請求項４においては、前記コンクリート圧入工程の前に、前記コンクリート層の上方に位置する先行モルタルを、前記鋼管の内部に圧入する先行モルタル圧入工程を具備するものである。

【0013】

請求項５においては、前記コンクリート層の各層の間に位置すると共に、粘性が付与された中間モルタルを、前記コンクリート圧入工程のうち前記中間モルタルの下方において隣接する層の前記コンクリートを圧入する工程の前に、前記鋼管の内部に圧入する中間モルタル圧入工程を具備するものである。

【0014】

請求項６においては、前記先行モルタル及び前記中間モルタルは、前記コンクリート層のうち下方において隣接する層の前記コンクリートよりも強度が高くなるように形成され、前記柱において梁が接合される接合部に対応する位置に充填されるものである。

【0015】

請求項７においては、前記コンクリート層の上方に位置する先行モルタルと、前記コンクリート層の各層の間に位置する中間モルタルと、を前記鋼管の内部に圧入する工程を具備し、前記先行モルタル及び前記中間モルタルの少なくとも一方に、膨張作用を付与させ、前記コンクリートの天端のレベルの低下を抑制するものである。

【0016】

請求項８においては、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のコンクリート充填方法により形成された柱であるものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0018】

請求項１においては、施工のコストの低減を図ることができる。

【0019】

請求項２においては、工期を短縮することができる。

【0020】

請求項３においては、充填されたコンクリートの沈降を抑制することができる。

【0021】

請求項４においては、コンクリートを圧入する際の抵抗を低減することができる。

【0022】

請求項５においては、各層のコンクリートが互いに混ざることを抑制することができる。

【0023】

請求項６においては、柱において、梁が接合される部分の強度を向上させることができる。

【0024】

請求項７においては、コンクリートが自重で沈降することによるコンクリートの天端のレベルの低下を抑制することができる。

【0025】

請求項８においては、施工のコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係るコンクリート充填方法が使用される建物の柱部分を示した模式図。

【図2】コンクリート充填方法を示したフローチャート。

【図3】鋼管にコンクリートを充填している様子を模式的に示した断面図。

【図4】（ａ）水セメント比とコンクリートの強度との関係を示したグラフ。（ｂ）鋼管柱内部からノロを採取している様子を示した模式的に示した断面図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下では、本発明の一実施形態に係るコンクリート充填方法、及びコンクリート充填方法により形成される建物１について説明する。

【0028】

まず、図１を用いて施工途中の建物１について説明する。建物１は、マンションやオフィスビルなどの高層ビルである。本実施形態では、建物１を、３０階程度の超高層ビルとした例を説明する。なお、以下では、建物１のうち、１階から９階程度を低層階Ｌ、１０階から１９階程度を中層階Ｍ、２０階以上を高層階Ｈと称して説明する。なお、図１は、各階層を模式的に示している。

【0029】

建物１は、鋼管（鋼管柱）１０の内部にコンクリート２０を充填して柱２を形成するコンクリート充填鋼管構造（ＣＦＴ構造）の建物である。柱２は、建物１の上下方向の全体に亘って形成されている。柱２の各階には、梁３が接合される。

【0030】

柱２は、鋼管１０、コンクリート２０及びモルタル３０により形成される。以下では、鋼管１０、コンクリート２０及びモルタル３０について説明する。

【0031】

図１に示す鋼管１０は、鋼材（鉄材）からなる筒形状の部材である。鋼管１０は、長手方向を上下方向へ向けて配置される。鋼管１０は、建物１の各階に亘って形成される。鋼管１０は、圧入孔１１、ノロ採取孔１２及び接合部１３を具備する。

【0032】

図１に示す圧入孔１１は、鋼管１０の内部空間に、コンクリート２０を圧送（供給）するために形成された孔である。圧入孔１１には、鋼管１０の内部空間にコンクリート２０を圧送するポンプ車の圧送管が接続される。

【0033】

図２に示すノロ採取孔１２は、鋼管１０の内部空間からノロ２０ｂを採取可能な孔である。ここで、ノロ（モルタル）とは、充填されたコンクリート２０のうち、粗骨材２０ａが除かれた部分である（図４（ｂ）を参照）。ノロ採取孔１２は、鋼管１０の側面を貫通するように形成される。ノロ採取孔１２の内径寸法は、例えば、１０ｍｍ～２０ｍｍの寸法を採用可能である。

【0034】

ノロ採取孔１２は、上下方向に沿って所定間隔を空けて複数（例えば、各階ごとに）設けられる。本実施形態では、各階に、上下方向に間隔を開けた一対のノロ採取孔１２を設けている。ノロ採取孔１２は、鋼管１０の内部の蒸気を抜くための孔（蒸気抜き孔）としても機能する。

【0035】

接合部１３は、梁３が接合される部分である。本実施形態に係る鋼管１０は、接合部１３において、梁３と接続される板状の部材であるダイアフラムが形成されない（ノンダイアフラムの）構成を採用している。

【0036】

ここで、鋼管１０に一般的なダイアフラムを設けた場合、鋼管１０の内部には、上下に貫通する孔（コンクリート２０を通過させる孔）が形成された板状の部分が形成される。本実施形態では、鋼管１０にダイアフラムを設けていないため、鋼管１０の内部には、上述のような板状の部分は形成されない。なお、ノンダイアフラムの構成に代えて、鋼管１０の外側のみにダイアフラムを形成した構成（外ダイアフラム）を採用してもよい。

【0037】

コンクリート２０は、粗骨材２０ａ（図４（ｂ）を参照）、細骨材、セメント及び水を混合した建築材料である。なお、以下では、凝固する前の状態のコンクリート２０（フレッシュコンクリート、生コンクリート、レディーミクストコンクリート）を、単に「コンクリート２０」と称して説明する。コンクリート２０としては、適宜の混和材料を添加することで流動性を向上させた高流動コンクリートを採用可能である。

【0038】

本実施形態では、建物１の階層ごとに、鋼管１０の内部に充填されるコンクリート２０の品質を異ならせている。具体的には、図１に示すように、上から順番に、高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３の複数の層が形成されるように、異なる品質のコンクリート２０を充填している。以下では、各層のコンクリート２０について説明する。

【0039】

高層階用コンクリート２１は、建物１の高層階Ｈに位置するように鋼管１０の内部に充填されるものである。高層階用コンクリート２１は、強度（コンクリート強度）が、高層階Ｈにおいて要求される基準の強度（例えば設計基準強度）を満たすように配合設計される。

【0040】

中層階用コンクリート２２は、建物１の中層階Ｍに位置するように鋼管１０の内部に充填されるものである。中層階用コンクリート２２は、中層階Ｍにおいて要求される基準の強度を満たすように配合設計される。ここで、中層階Ｍに使用されるコンクリート２０は、高層階Ｈに使用されるものよりも高い強度が要求される。したがって、中層階用コンクリート２２は、高層階用コンクリート２１よりも強度が高くなるように配合設計される。

【0041】

低層階用コンクリート２３は、建物１の低層階Ｌに位置するように鋼管１０の内部に充填されるものである。低層階用コンクリート２３は、低層階Ｌにおいて要求される基準の強度を満たすように配合設計される。ここで、低層階Ｌに使用されるコンクリート２０は、中層階Ｍに使用されるものよりも高い強度が要求される。したがって、低層階用コンクリート２３は、中層階用コンクリート２２よりも強度が高くなるように配合設計される。

【0042】

モルタル３０は、細骨材、セメント及び水を混合した建築材料である。本実施形態では、上記柱２の上端部、及びコンクリート２０の各層の間に位置するように、鋼管１０の内部にモルタル３０を充填している。モルタル３０は、増粘剤が添加されることで、粘性が付与されている。モルタル３０には、先行モルタル３１、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３が含まれる。

【0043】

先行モルタル３１は、高層階用コンクリート２１の上方に位置するように鋼管１０の内部に充填されるものである。先行モルタル３１は、鋼管１０（柱２）の上端部における接合部１３に対応する位置に充填される。先行モルタル３１は、高層階用コンクリート２１よりも強度が高くなるように配合設計される。

【0044】

第一中間モルタル３２は、高層階用コンクリート２１と、中層階用コンクリート２２と、の間（境界）に位置するように鋼管１０の内部に充填されるものである。すなわち、第一中間モルタル３２は、中層階用コンクリート２２の上方に位置するように充填される。第一中間モルタル３２は、鋼管１０（柱２）のうち、高層階Ｈと中層階Ｍとの境界となる位置の（例えば２０階前後の）接合部１３に対応する位置に充填される。第一中間モルタル３２は、中層階用コンクリート２２よりも強度が高くなるように配合設計される。

【0045】

第二中間モルタル３３は、中層階用コンクリート２２と、低層階用コンクリート２３と、の間（境界）に位置するように鋼管１０の内部に充填されるものである。すなわち、第二中間モルタル３３は、低層階用コンクリート２３の上方に位置するように充填される。第二中間モルタル３３は、鋼管１０（柱２）のうち、中層階Ｍと低層階Ｌとの境界となる位置の（例えば１０階前後の）接合部１３に対応する位置に充填される。第二中間モルタル３３は、低層階用コンクリート２３よりも強度が高くなるように配合設計される。

【0046】

上述のように、コンクリート２０（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）は、高層階側から低層階側に向かうに従って強度が高くなるように形成されている。また、モルタル３０（先行モルタル３１、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３）は、下方において隣接するコンクリート２０よりも強度が高くなるように形成されている。

【0047】

ここで、コンクリート２０やモルタル３０の強度は、水セメント比により決定される。すなわち、図４（ａ）のグラフに示す水セメント比とノロ（モルタル）の強度との関係のように、水セメント比が小さくなるほど、コンクリート２０及びモルタル３０の強度は高くなる。

【0048】

また、本実施形態では、高層階側から低層階側に向かうに従って（先行モルタル３１、高層階用コンクリート２１、第一中間モルタル３２、中層階用コンクリート２２、第二中間モルタル３３及び低層階用コンクリート２３の順番で）、硬化速度が速くなるように各コンクリート２０及び各モルタル３０を形成している。上記硬化速度の調整は、混和材料の添加量の調整や、硬化促進剤の添加により行うことができる。

【0049】

以下では、図１から図３までを用いて、鋼管１０の内部空間に、コンクリート２０及びモルタル３０を充填する方法（以下では単に「コンクリートの充填方法」と称する）。本実施形態では、主として、鋼管１０の下部の圧入孔１１を介してコンクリート２０及びモルタル３０を鋼管１０の内部に圧送し、コンクリート２０及びモルタル３０を充填する圧入工法を採用している。

【0050】

図１に示すように、コンクリート２０及びモルタル３０は、圧入孔１１に接続されたポンプ車の圧送管から圧送される。コンクリート２０及びモルタル３０は、アジテータ車（不図示）によって適宜の生コン工場から建物１の施工現場に輸送される。本実施形態では、それぞれ配合が異なる各層のコンクリート２０（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）、及び各層のモルタル３０（先行モルタル３１、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３）が、アジテータ車により順次輸送される。

【0051】

鋼管１０の内部へコンクリート２０及びモルタル３０が圧入されることで、コンクリート２０及びモルタル３０が充填される。図３に示すように、上記充填に伴い、コンクリート２０及びモルタル３０は、鋼管１０の内部空間を上昇する。各層のコンクリート２０及びモルタル３０は、全ての圧入工程が終了した時点で、各層が計画された位置となるように、予め設定された量が充填される。上記コンクリート２０及びモルタル３０の量は、鋼管１０の内径と、各層の高さ寸法と、に基づいて設定される。各モルタル３０の圧入量は、適宜調整可能である。例えば、各モルタル３０の圧入量を、計算上の量（鋼管１０の内部空間の容積）に対して増加させてもよい。本実施形態では、圧入高さに応じて（高さに比例して）、モルタル３０の量が多くなるように圧入量を設定している。具体的には、先行モルタル３１＞第一中間モルタル３２＞第二中間モルタル３３となるように、高さに比例して各モルタル３０の量を増加させている。

【0052】

以下では、コンクリートの充填方法において、作業者が実行する工程について説明する。コンクリートの充填方法の各工程は、１日の間で（施工日を分けずに）行われる。コンクリートの充填方法は、図２に示すように、コンクリート落とし込み工程（ステップＳ１０）、先行モルタル圧入工程（ステップＳ１１）、高層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１２）、第一中間モルタル圧入工程（ステップＳ１３）、中層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１４）、第二中間モルタル圧入工程（ステップＳ１５）、及び低層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１６）を具備する。

【0053】

コンクリート落とし込み工程（ステップＳ１０）は、鋼管１０の内部空間において、圧入孔１１よりも下方の部分に、低層階用コンクリート２３を充填する工程である。コンクリート落とし込み工程においては、落とし込み工法により低層階用コンクリート２３を打設する。低層階用コンクリート２３は、圧入孔１１を介して打設される。コンクリート落とし込み工程は、低層階用コンクリート２３の天端が、概ね圧入孔１１の高さに位置するまで実行される。なお、図１に示す例では、低層階用コンクリート２３のうち、コンクリート落とし込み工程により充填されるものを、ハッチングで示している。

【0054】

本実施形態では、コンクリート落とし込み工程においては、圧入ではなく、落とし込み工法によりコンクリート２０等の充填を行い、その後の工程では、圧入工法によりコンクリート２０等の充填を行う。なお、コンクリート落とし込み工程については、以後の工程（圧入工法の工程）の前日以前に実行してもよい。作業者は、コンクリート落とし込み工程を実行した後、先行モルタル圧入工程（ステップＳ１１）を実行する。

【0055】

先行モルタル圧入工程（ステップＳ１１）は、鋼管１０の内部空間に、先行モルタル３１を圧入により充填する工程である。先行モルタル圧入工程においては、予め設定された量（鋼管１０の上端部における接合部１３に対応する量）の先行モルタル３１が充填される。作業者は、先行モルタル圧入工程を実行した後、高層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１２）を実行する。

【0056】

高層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１２）は、鋼管１０の内部空間に、高層階用コンクリート２１を圧入により充填する工程である。高層階用コンクリート圧入工程においては、予め設定された量（高層階Ｈに対応する量）の高層階用コンクリート２１が充填される。作業者は、高層階用コンクリート圧入工程を実行した後、第一中間モルタル圧入工程（ステップＳ１３）を実行する。

【0057】

第一中間モルタル圧入工程（ステップＳ１３）は、鋼管１０の内部空間に、第一中間モルタル３２を圧入により充填する工程である。第一中間モルタル圧入工程においては、予め設定された量（高層階Ｈ及び中層階Ｍの境界に位置する接合部１３に対応する量）の第一中間モルタル３２が充填される。作業者は、第一中間モルタル圧入工程を実行した後、中層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１４）を実行する。

【0058】

中層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１４）は、鋼管１０の内部空間に、中層階用コンクリート２２を圧入により充填する工程である。中層階用コンクリート圧入工程においては、予め設定された量（中層階Ｍに対応する量）の中層階用コンクリート２２が充填される。作業者は、中層階用コンクリート圧入工程を実行した後、第二中間モルタル圧入工程（ステップＳ１５）を実行する。

【0059】

第二中間モルタル圧入工程（ステップＳ１５）は、鋼管１０の内部空間に、第二中間モルタル３３を圧入により充填する工程である。第二中間モルタル圧入工程においては、予め設定された量（中層階Ｍ及び低層階Ｌの境界に位置する接合部１３に対応する量）の第二中間モルタル３３が充填される。作業者は、第二中間モルタル圧入工程を実行した後、低層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１６）を実行する。

【0060】

低層階用コンクリート圧入工程（ステップＳ１６）は、鋼管１０の内部空間に、残りの低層階用コンクリート２３を圧入により充填する工程である。すなわち、低層階用コンクリート圧入工程では、低層階Ｌにおいて充填される低層階用コンクリート２３全体のうち、コンクリート落とし込み工程で充填された量を除く量の低層階用コンクリート２３が充填される。低層階用コンクリート圧入工程においては、予め設定された量（低層階Ｌの残りに対応する量）の低層階用コンクリート２３が充填される。低層階用コンクリート圧入工程が完了すると、コンクリートの充填方法の工程は完了する。

【0061】

上述のように各圧入工程を行うことで、鋼管１０の内部空間に先に充填されたコンクリート２０等は、後に充填されるコンクリート２０等の圧入に伴い、上昇していく（図３を参照）。

【0062】

上述の如きコンクリートの充填方法の工程を実行することで、鋼管１０の内部空間には、上から、先行モルタル３１、高層階用コンクリート２１、第一中間モルタル３２、中層階用コンクリート２２、第二中間モルタル３３、及び低層階用コンクリート２３の順番で複数の層が形成される。

【0063】

上記コンクリートの充填方法によれば、高層階側から低層階側に向かうに従って強度が高くなるように複数の層状に形成されたコンクリート２０等を、一気に（施工日を分けずに）充填することができる。これにより、工期を短縮することができる。また、最も強度が要求される低層階側の品質のコンクリート２０のみを用いる場合とは異なり、必要に応じた強度のコンクリート２０等を充填することができ、施工のコストを低減することができる。また、各層に応じたコンクリート２０等の強度の調整が容易となり、効率的なコンクリート２０等の配合選択が可能となる。

【0064】

ここで、鋼管１０に一般的なダイアフラム（通しダイアフラム、内ダイアフラム）を設けた場合には、鋼管１０の内部に位置するダイアフラムの一部（上下に貫通する孔が形成された板状の部分）により、鋼管１０の内部を通行するコンクリート２０が攪拌される。このような攪拌が行われた場合、コンクリート２０の層を維持し難くなるおそれがある。本実施形態では、鋼管１０にダイアフラムを形成していないので、ダイアフラムによるコンクリート２０の攪拌が行われない。このため、圧入工程においてコンクリート２０の層を維持することができる。

【0065】

また、本実施形態では、先行モルタル３１を先頭にして、コンクリート２０等の圧入を行っている。これにより、先行モルタル３１が先送りモルタル（コンクリートの通りを滑らかにするために、コンクリートに先立って圧送管に送られるモルタル）の役目を果たし、後から圧入されるコンクリート２０等と、鋼管１０の内部と、の抵抗を減らすことができる。すなわち、圧入工程においては、コンクリート２０のモルタル成分が鋼管１０の内周面に付着することで、コンクリート２０中の粗骨材２０ａの割合が多くなり、滑らかにコンクリート２０を圧入し難くなる場合がある。本実施形態によれば、先行モルタル３１を、鋼管１０の内周面に先に付着させることで、コンクリート２０のモルタル成分が鋼管１０の内周面に付着することを抑制することができる。これにより、コンクリート２０等を圧入する際の抵抗を低減し、コンクリート２０等を滑らかに圧入することができる。

【0066】

また、本実施形態では、鋼管１０にダイアフラムを形成していないので、鋼管１０の内部にはコンクリート２０の通行を阻害する部分（板状の部分）が形成されない。このため、コンクリート２０等を圧入する際の抵抗を低減することができる。

【0067】

上述のように、本実施形態では、鋼管１０の内部にコンクリート２０等を圧入する際の抵抗を低減することで、圧入時に鋼管１０に作用する圧力を低減することができる。これにより、施工時に発生する作用圧力のために（構造耐力以上に）鋼管１０の厚さを大きくするようなことを抑制することができる。これにより、材料のコストの低減を図ることができる。

【0068】

また、本実施形態では、各層のコンクリート２０の間に、粘性を付与した第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３を設けている。これにより、各層のコンクリート２０が互いに混ざることを抑制することができる。また、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３は、各階の境界（接合部１３）に配置されている。これにより、各階の途中で柱２の強度が切り替わることを抑制することができる。

【0069】

ここで、上述のように鋼管１０の内部空間にコンクリート２０及びモルタル３０を充填した際には、充填されたコンクリート２０及びモルタル３０が自重で沈降し、コンクリート２０の天端のレベルが下がる可能性がある。本実施形態では、各モルタル３０（先行モルタル３１、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３）に膨張作用を付与して、各モルタル３０を膨張させることで、コンクリート２０の天端のレベルの低下を抑制することができる。上記膨張作用は、各モルタル３０に予め膨張材を混入することで付与することができる。なお、膨張材は、各モルタル３０の全てに混入してもよく、各モルタル３０（先行モルタル３１、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３）のいずれかに混入してもよい。

【0070】

また、本実施形態では、高層階側から低層階側に向かうに従って、硬化速度が速くなるように、各コンクリート２０及び各モルタル３０を形成している。これにより、充填されたコンクリート２０及びモルタル３０の沈降を抑制することができる。特に、本実施形態では、鋼管１０にダイアフラムを形成していないので、また、圧入高さに比例して沈降量も大きくなるので、充填されたコンクリート２０等が比較的沈み易くなっているが、上述のように硬化速度を設定したことで、コンクリート２０等の沈降を抑制することができる。

【0071】

また、コンクリートの充填方法において、作業者は、以下に示す方法で、各層のコンクリート２０及びモルタル３０を評価し、求められる強度のコンクリート２０及びモルタル３０が、適切な位置に充填されているかを判定することができる。

【0072】

以下では、図４（ｂ）に示すように、ノロ２０ｂを用いたコンクリート２０の評価方法を説明する。なお、図４（ｂ）では、コンクリート２０に注目し、モルタル３０の図示は省略している。当該評価方法は、圧入されたコンクリート２０等が、所定の高さ位置（例えば各階）に達したタイミングで行われる。

【0073】

図４（ｂ）に示すように、鋼管１０の内部に圧入されたコンクリート２０が、ノロ採取孔１２の高さまで達した際には、コンクリート２０に含まれるノロ２０ｂがノロ採取孔１２からある程度漏れ出す。本実施形態では、上記ノロ２０ｂを採取すると共に、採取したノロ２０ｂを分析することで、コンクリート２０の判別を行う。

【0074】

ノロ２０ｂを採取する際には、図４（ｂ）に示す補助工具４０を用いてノロを採取する方法を採用可能である。補助工具４０は、軸部４１及び頭部４２を具備する。軸部４１は、前後方向に長尺な棒形状の部分である。頭部４２は、軸部４１の先端部において、当該軸部４１に対して拡径する円形板形状の部分である。頭部４２の外径は、ノロ採取孔１２の内径よりも小さく形成される。

【0075】

補助工具４０をノロ採取孔１２に挿通させることで、コンクリート２０の粗骨材２０ａがノロ採取孔１２を塞ぐことを抑制し、ノロ採取孔１２からノロ２０ｂを採取し易くすることができる。また、補助工具４０を用いて、ノロ２０ｂを掻き出すことで、より効率的にノロ２０ｂを採取することができる。

【0076】

本実施形態に係るコンクリート２０の評価方法では、上記採取したノロ２０ｂの単位水量の推定値を用いて行われる。ノロ２０ｂの単位水量の推定値は、例えば水分を除去したノロ２０ｂの重量を測定し、水分を除去する前のノロ２０ｂの重量との差（ノロ２０ｂに含まれていた水分量）に基づいた算出を行うことで得られる。

【0077】

上記ノロ２０ｂの単位水量の推定値に基づいて、ノロ２０ｂ（コンクリート２０）の水セメント比を求めることができる。また、水セメント比と、水セメント比とコンクリートの強度との関係を示す図４（ａ）のグラフと、を用いることで、上記ノロ２０ｂが含まれていたコンクリート２０の強度を得ることができる。

【0078】

上記ノロ２０ｂの強度と、ノロ２０ｂを採取した階層で使用されるコンクリート２０の強度（例えばコンクリート２０の配合計画書に示された値）と、を比較することで、求められる強度のコンクリート２０（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）が、適切な位置に充填されているかの判定を行うことができる。なお、コンクリート２０の強度に変えて、単位水量同士を比較することでも、上記判定を行うことができる。上記判定の結果、コンクリート２０に問題がある場合には、コンクリート２０の圧入を停止すると共に、圧入孔１１を開放し、鋼管１０からコンクリート２０を排出することも可能である。なお、コンクリート落とし込み工程により打設された低層階用コンクリート２３については排出が困難である。しかしながら、上記低層階用コンクリート２３が前日までに打設されていれば、圧入工法により充填されたコンクリート２０等と混ざることはないため、排出されなくても問題はない。

【0079】

なお、上述した例では、コンクリート２０のノロ２０ｂを用いた評価方法を説明したが、ノロ２０ｂに代えて、モルタルを用いることでも、モルタル３０が適切な位置に充填されているかの判定を行うことができる。

【0080】

以上、コンクリートの充填方法の一例を説明したが、コンクリートの充填方法は、限定されるものではなく、任意の工程を追加又は変更してもよい。

【0081】

以上のように、本発明の一実施形態に係るコンクリートの充填方法は、
建物１の柱２を構成する鋼管１０の内部に、コンクリート２０を充填するコンクリート充填方法であって、
前記コンクリート２０は、
上層側の部分よりも下層側の部分の強度が高くなる複数のコンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）が形成されるように、前記鋼管１０に充填されるものである。

【0082】

このような構成により、施工のコストの低減を図ることができる。すなわち、上層階から下層階（高層階Ｈ側から低層階Ｌ側）に向かうに従って強度が高くなるように、複数の層状にコンクリート２０を充填している。これにより、最も強度が要求される低層階Ｌ側の品質で配合されたコンクリート２０のみを用いる場合とは異なり、必要に応じた強度のコンクリート２０を鋼管１０に充填することができ、施工のコストを低減することができる。また、各層に応じたコンクリート２０の強度の調整が容易となり、効率的なコンクリート２０の配合選択が可能となる。

【0083】

また、前記コンクリート２０は、
前記鋼管１０の下部に形成された圧入孔１１を介して圧入されることで前記鋼管１０の内部に充填され、
前記コンクリート充填方法は、
前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）のうち上層側の部分から順次、前記コンクリート２０を前記鋼管１０の内部に圧入するコンクリート圧入工程（ステップＳ１２、ステップＳ１４及びステップＳ１６）を具備するものである。

【0084】

このような構成により、工期を短縮することができる。すなわち、上記コンクリート圧入工程を行うことで、コンクリート層を構成する各層のコンクリート２０（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）を、一気に（施工日を分けずに）充填することができる。

【0085】

また、前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）は、
上層側から下層側（高層階Ｈ側から低層階Ｌ側）に向かうに従って、硬化速度が速くなるように形成されているものである。

【0086】

このような構成により、充填されたコンクリート２０の沈降を抑制することができる。

【0087】

また、コンクリートの充填方法は、
前記コンクリート圧入工程（ステップＳ１２）の前に、前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１）の上方に位置する先行モルタル３１を、前記鋼管１０の内部に圧入する先行モルタル圧入工程（ステップＳ１１）を具備するものである。

【0088】

このような構成により、コンクリート２０を圧入する際の抵抗を低減することができる。すなわち、コンクリート２０を圧入する前に、先行モルタル３１を圧入することで、コンクリート２０のモルタル成分が鋼管１０の内周面に付着することを抑制し、コンクリート２０等を圧入する際の抵抗を低減することができる。また、上記抵抗を低減したことで、コンクリート２０の圧入時に鋼管１０に作用する圧力を低減することができる。これにより、施工時に発生する作用圧力のために（構造耐力以上に）鋼管１０の厚さを大きくするようなことを抑制することができる。これにより、材料のコストの低減を図ることができる。

【0089】

また、コンクリートの充填方法は、
前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）の各層の間に位置すると共に、粘性が付与された中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）を、前記コンクリート圧入工程のうち前記中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）の下方において隣接する層の前記コンクリート２０（中層階用コンクリート２２、低層階用コンクリート２３）を圧入する工程（ステップＳ１４、ステップＳ１６）の前に、前記鋼管１０の内部に圧入する中間モルタル圧入工程（ステップＳ１３、ステップＳ１５）を具備するものである。

【0090】

このような構成により、各層のコンクリート２０が互いに混ざることを抑制することができる。

【0091】

また、前記先行モルタル３１及び前記中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）は、
前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）のうち下方において隣接する層の前記コンクリート２０よりも強度が高くなるように形成され、前記柱２において梁３が接合される接合部１３に対応する位置に充填されるものである。

【0092】

このような構成により、柱２において、梁３が接合される部分の強度を向上させることができる。

【0093】

また、コンクリートの充填方法は、
前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１）の上方に位置する先行モルタル３１と、前記コンクリート層（高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３）の各層の間に位置する中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）と、を前記鋼管１０の内部に圧入する工程（ステップＳ１１、ステップＳ１３、ステップＳ１５）を具備し、
前記先行モルタル３１及び前記中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）の少なくとも一方に、膨張作用を付与させ、前記コンクリート２０の天端のレベルの低下を抑制するものである。

【0094】

このような構成により、コンクリート２０が自重で沈降することによるコンクリート２０の天端のレベルの低下を抑制することができる。すなわち、先行モルタル３１や中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）を膨張させることで、コンクリート２０の天端のレベルが下がることを抑制することができる。

【0095】

また、本発明の一実施形態に係る柱２は、
本発明の一実施形態に係るコンクリートの充填方法により形成されたものである。

【0096】

このような構成により、施工のコストの低減を図ることができる。

【0097】

なお、本実施形態に係る高層階用コンクリート２１、中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３は、本発明に係るコンクリートの一形態である。
また、本実施形態に係る第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３は、本発明に係る中間モルタルの一形態である。

【0098】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0099】

例えば、本実施形態では、建物１を３０階程度の超高層ビルとした例を示したが、このような態様に限定されない。建物１としては、種々の階数のものを採用可能である。また、建物１としては、マンションやオフィスビル等に限定されず、倉庫や店舗等、種々の用途のものを採用可能である。

【0100】

また、本実施形態では、コンクリート２０を、高層階用コンクリート２１、前記中層階用コンクリート２２及び低層階用コンクリート２３の３層としたが、このような態様に限定されない。コンクリート２０の層は、２層でもよく、４層以上でもよい。

【0101】

また、本実施形態では、各層のコンクリート２０が互いに混ざることを抑制するために、中間モルタル（第一中間モルタル３２、第二中間モルタル３３）に粘性を付与しているが、上記中間モルタルだけでなく、先行モルタル３１にも粘性を付与してもよい。

【0102】

また、本実施形態では、コンクリート２０の各層の境界に、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３を充填した例を示したが、このような態様に限定されない。例えば、第一中間モルタル３２及び第二中間モルタル３３に充填しないようにしてもよい。この場合は、強度が高く設定された低層側のコンクリート２０を余分に充填するようにしてもよい。

【0103】

また、本実施形態では、先行モルタル３１を充填した例を示したが、このような態様に限定されない。例えば、先行モルタル３１を充填せず、高層階用コンクリート２１から圧入を開始するようにしてもよい。

【0104】

また、本実施形態では、鋼管１０にコンクリート２０を充填する方法として、圧入工法を採用した例を示したが、このような態様に限られず、鋼管１０の上部から挿入されたトレミー管を介してコンクリート２０を落とし込む、落とし込み工法も採用可能である。この場合は、鋼管１０にモルタル３０を充填しなくてもよい。

【符号の説明】

【0105】

１０ 鋼管
２１ 高層階用コンクリート
２２ 中層階用コンクリート
２３ 低層階用コンクリート
３１ 先行モルタル
３２ 第一中間モルタル
３３ 第二中間モルタル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】