(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-05
(45)【発行日】2022-10-14
(54)【発明の名称】コンクリート充填鋼管柱の構築方法
(51)【国際特許分類】
E04G 21/02 20060101AFI20221006BHJP
E04B 1/30 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
E04G21/02 103Z
E04B1/30 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019037197
(22)【出願日】2019-03-01
(65)【公開番号】P2020056288
(43)【公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-09-21
(31)【優先権主張番号】P 2018181057
(32)【優先日】2018-09-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124084
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 久人
(72)【発明者】
【氏名】赤田 匠
(72)【発明者】
【氏名】福井 英博
(72)【発明者】
【氏名】中村 俊之
(72)【発明者】
【氏名】坪田 玲
【審査官】清水 督史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２１３３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１１５３１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５５－１１９８４８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１１－２４１６５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２９０８３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１４６４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－０６４９５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６２－１５１３５４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０７－３３１６７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｇ ２１／０２－２１／０４
Ｅ０４Ｂ １／３０
Ｆ０４Ｂ １５／０２
Ｃ０４Ｂ １４／００－１４／４８
Ｇ０５Ｄ １６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填してコンクリート充填鋼管柱を構築する方法であって、前記鋼管を立設し、空気抜き孔が設けられた鋼製のコンクリート配管を当該鋼管の内部に上から挿入するとともに、足場あるいは建物躯体に固定する工程と、
前記超高強度コンクリートを圧送装置により当該コンクリート配管内に圧送することで、前記鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する工程と、を含み、
前記コンクリート配管は、上方に延びる第１の縦管と、当該第１の縦管の先端に連結されて水平方向に延びる水平管と、当該水平管の先端に連結されて下方に延びる第２の縦管と、を備え、
前記第１の縦管と前記水平管とは、前記水平管を水平面内で自在に回転可能な回転連結部で連結されており、
前記第２の縦管は、所定長さの配管を複数本連結して構成されており、
前記コンクリート配管を当該鋼管の内部に上から挿入する工程では、前記第２の縦管を前記鋼管の内部に上から挿入し、
前記鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する工程では、圧送装置により超高強度コンクリートを前記コンクリート配管内に圧送して、超高強度コンクリートを前記鋼管内の所定高さまで充填する工程と、
前記第２の縦管と前記水平管との連結を解除し、前記回転連結部を回転させて当該水平管の先端を前記鋼管の直上から退避させる工程と、
前記第２の縦管をクレーンで吊り上げて、当該第２の縦管を構成する配管を取り外して当該第２の縦管の全長を短くする工程と、
前記回転連結部を再度回転させて、当該水平管の先端を前記鋼管の直上に位置させて、当該水平管に前記短くした第２の縦管を再度連結する工程と、を繰り返すことを特徴とするコンクリート充填鋼管柱の構築方法。
【請求項2】
前記超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ１１５０によるスランプフロー値が４５ｃｍ以上８５ｃｍ以下のレディーミクストコンクリートであり、かつ、５０ｃｍフロー到達時間が７秒以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱の構築方法。
【請求項3】
圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填してコンクリート充填鋼管柱を構築する方法であって、前記鋼管を立設し、空気抜き孔が設けられた鋼製のコンクリート配管を当該鋼管の内部に上から挿入するとともに、足場あるいは建物躯体に固定する工程と、
前記超高強度コンクリートを圧送装置により当該コンクリート配管内に圧送することで、前記鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する工程と、を含み、
前記鋼管は、断面が矩形環状または円環状でかつ外径寸法が１２００ｍｍ以内であり、
超高強度コンクリートを充填する工程では、前記鋼管内に挿入したコンクリート配管を上昇させながら、当該鋼管内に前記超高強度コンクリートを充填するとともに、前記空気抜き孔から前記超高強度コンクリートが噴出し始めたら、直ちに当該空気抜き孔を閉塞することを特徴とするコンクリート充填鋼管柱の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填してコンクリート充填鋼管柱を構築する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、鋼管内にコンクリートを充填してコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ柱）を構築することが提案されている（特許文献１～３参照）。
特許文献１には、鋼管柱ユニット上端の柱梁接合部の内ダイアフラムにエルボ管を取り付け、このエルボ管を通して柱内部に上からコンクリートを落とし込むコンクリート打設方法（落とし込み充填工法）が示されている。
特許文献２には、ポンプ車により鋼管の柱脚部側面に圧入口を設け、この圧入口からコンクリートを圧入して、鋼管柱の下側から上側に向かってコンクリートを充填して鋼管コンクリート構造柱を構築する方法（圧入工法）が示されている。
特許文献３には、鉛直方向に立設された鋼管内にこの鋼管の上方から配管を挿入しておき、この配管の上端からフレッシュコンクリートを流し込むことで、鋼管内にコンクリートを充填するコンクリートの打設方法（落とし込み充填工法）が示されている。ここで、配管は、筒状の鋼管であり、この配管の周壁には、空気抜き用の開口部が形成されている。
また、近年の高層建物では、細径の柱で建物荷重を支えるため、高強度コンクリートが充填された鋼管柱が採用されることが多く、具体的には、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填してコンクリート充填鋼管柱を構築することが要請されている。しかしながら、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートは非常に粘性が高いため、鋼管の中に上方からコンクリートを落とし込む落し込み充填工法（特許文献１、３）や鋼管の柱脚部側面に設けた注入口からコンクリートを圧入し、鋼管の下側から上側に向かってコンクリートを圧送する圧入工法（特許文献２）では、コンクリートを鋼管内の隅々まで充填することが難しい、という問題があった。また、鋼管の柱脚部側面の圧入口から粘性の高い超高強度コンクリートを圧入しようとすると、コンクリート面をほぼ均一に保ちながら上昇させるために超高圧の圧送装置が必要となるうえに、超高強度コンクリートを圧送する際の圧力で鋼管に変形が生じないように、鋼管の板厚を厚くしたり、強固に補強したりする必要があった。
特許文献１には、鋼管柱ユニット上端の柱梁接合部の内ダイアフラムにエルボ管を取り付け、このエルボ管を通して柱内部に上からコンクリートを落とし込むコンクリート打設方法（落とし込み充填工法）が示されている。
特許文献２には、ポンプ車により鋼管の柱脚部側面に圧入口を設け、この圧入口からコンクリートを圧入して、鋼管柱の下側から上側に向かってコンクリートを充填して鋼管コンクリート構造柱を構築する方法（圧入工法）が示されている。
特許文献３には、鉛直方向に立設された鋼管内にこの鋼管の上方から配管を挿入しておき、この配管の上端からフレッシュコンクリートを流し込むことで、鋼管内にコンクリートを充填するコンクリートの打設方法（落とし込み充填工法）が示されている。ここで、配管は、筒状の鋼管であり、この配管の周壁には、空気抜き用の開口部が形成されている。
また、近年の高層建物では、細径の柱で建物荷重を支えるため、高強度コンクリートが充填された鋼管柱が採用されることが多く、具体的には、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填してコンクリート充填鋼管柱を構築することが要請されている。しかしながら、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートは非常に粘性が高いため、鋼管の中に上方からコンクリートを落とし込む落し込み充填工法（特許文献１、３）や鋼管の柱脚部側面に設けた注入口からコンクリートを圧入し、鋼管の下側から上側に向かってコンクリートを圧送する圧入工法（特許文献２）では、コンクリートを鋼管内の隅々まで充填することが難しい、という問題があった。また、鋼管の柱脚部側面の圧入口から粘性の高い超高強度コンクリートを圧入しようとすると、コンクリート面をほぼ均一に保ちながら上昇させるために超高圧の圧送装置が必要となるうえに、超高強度コンクリートを圧送する際の圧力で鋼管に変形が生じないように、鋼管の板厚を厚くしたり、強固に補強したりする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１１－１００９９４公報
【文献】特開平１１－３２４３２６公報
【文献】特許第５８０６１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを簡易な構成で鋼管内まで供給し隅々まで充填できる、コンクリート充填鋼管柱の構築方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを充填する超高強度コンクリート充填鋼管柱の構築方法として、圧送装置に接続したコンクリート配管を鋼管の内部に上方から挿入し、その後、圧送装置により超高強度コンクリートをコンクリート配管内に圧送して、超高強度コンクリートを鋼管内に落とし込みながら充填することで、圧送装置を用いない落とし込み充填工法に比べて、非常に粘性の高い超高強度コンクリートがコンクリート配管内で詰まったり閉塞したりすることがなく、かつ、圧入工法に比べて、鋼管内の圧送抵抗による圧力上昇が小さく、鋼管の板厚を厚くしたり強固に補強したりしなくても、鋼管内に安定して超高強度コンクリートを送給できるため、鋼管内の隅々まで超高強度コンクリートを充填できる点に着眼して、本発明に至った。
第１の発明のコンクリート充填鋼管柱の構築方法は、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管（例えば、後述の鋼管１０）内に充填してコンクリート充填鋼管柱（例えば、後述のコンクリート充填鋼管柱１）を構築する方法であって、前記鋼管を立設し、空気抜き孔（例えば、後述の空気抜き孔３１）が設けられた鋼製のコンクリート配管（例えば、後述のコンクリート配管３０）を当該鋼管の内部に上から挿入するとともに、足場（例えば、後述の枠組足場２０）あるいは建物躯体に固定する工程（例えば、後述のステップＳ１、Ｓ２）と、前記超高強度コンクリートを圧送装置（例えば、後述のコンクリートポンプ車２２）により当該コンクリート配管内に圧送することで、前記鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を含むことを特徴とする。
第１の発明のコンクリート充填鋼管柱の構築方法は、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管（例えば、後述の鋼管１０）内に充填してコンクリート充填鋼管柱（例えば、後述のコンクリート充填鋼管柱１）を構築する方法であって、前記鋼管を立設し、空気抜き孔（例えば、後述の空気抜き孔３１）が設けられた鋼製のコンクリート配管（例えば、後述のコンクリート配管３０）を当該鋼管の内部に上から挿入するとともに、足場（例えば、後述の枠組足場２０）あるいは建物躯体に固定する工程（例えば、後述のステップＳ１、Ｓ２）と、前記超高強度コンクリートを圧送装置（例えば、後述のコンクリートポンプ車２２）により当該コンクリート配管内に圧送することで、前記鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を含むことを特徴とする。
【0006】
この発明によれば、空気抜き孔が設けられた鋼製のコンクリート配管を鋼管内に挿入し、そのコンクリート配管を通して圧送装置で超高強度コンクリートを鋼管内に圧送することで、超高強度コンクリート充填鋼管柱を構築する。
ここで、超高強度コンクリートの粘性は非常に高いため、コンクリート配管の先端側では、コンクリートの吐出に伴う鋼管内面とコンクリート配管との間でのコンクリートの吸引挙動や、コンクリート配管内でのコンクリートの摺動抵抗などにより、ポンプ脈動と呼ばれる瞬間的にコンクリートの流量が上下する現象が発生し、コンクリート配管が激しく暴れる場合がある。そこで、本発明では、コンクリート配管を高剛性の鋼製とし、足場や建物躯体に固定した。よって、フレッシュコンクリートの圧送に伴ってコンクリート配管が暴れるのを抑制できる。
また、フレッシュコンクリートが脈動しながら圧送されるため、コンクリート配管内に空気が巻き込まれる場合がある。よって、このままフレッシュコンクリートの充填を行うと、配管内の空気が鋼管内のフレッシュコンクリートに混入してしまう。そこで、本発明では、コンクリート配管に空気抜き孔を設けることで、圧送時にコンクリート配管内に巻き込まれたエア（空気）が空気抜き孔から排出されるため、鋼管内にコンクリートを隅々まで充填できる。
ここで、超高強度コンクリートの粘性は非常に高いため、コンクリート配管の先端側では、コンクリートの吐出に伴う鋼管内面とコンクリート配管との間でのコンクリートの吸引挙動や、コンクリート配管内でのコンクリートの摺動抵抗などにより、ポンプ脈動と呼ばれる瞬間的にコンクリートの流量が上下する現象が発生し、コンクリート配管が激しく暴れる場合がある。そこで、本発明では、コンクリート配管を高剛性の鋼製とし、足場や建物躯体に固定した。よって、フレッシュコンクリートの圧送に伴ってコンクリート配管が暴れるのを抑制できる。
また、フレッシュコンクリートが脈動しながら圧送されるため、コンクリート配管内に空気が巻き込まれる場合がある。よって、このままフレッシュコンクリートの充填を行うと、配管内の空気が鋼管内のフレッシュコンクリートに混入してしまう。そこで、本発明では、コンクリート配管に空気抜き孔を設けることで、圧送時にコンクリート配管内に巻き込まれたエア（空気）が空気抜き孔から排出されるため、鋼管内にコンクリートを隅々まで充填できる。
【0007】
第２の発明のコンクリート充填鋼管柱の構築方法は、前記超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験方法）によるスランプフロー値が４５ｃｍ以上８５ｃｍ以下の範囲のコンクリートであることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、超高強度コンクリートとして、スランプフロー値が４５ｃｍ以上８５ｃｍ以下で高流動性を有する高粘性のものを用いた。よって、超高強度コンクリートを鋼管内の隅々まで比較的容易に充填できる。
また、コンクリート配管に空気抜き孔を設けることで、このような高粘性の超高強度コンクリートを圧送装置により圧送する場合でも、空気抜き孔からコンクリート配管内に巻き込まれた空気を逃がして、コンクリートを鋼管内に隅々まで充填できる。
また、コンクリート配管に空気抜き孔を設けることで、このような高粘性の超高強度コンクリートを圧送装置により圧送する場合でも、空気抜き孔からコンクリート配管内に巻き込まれた空気を逃がして、コンクリートを鋼管内に隅々まで充填できる。
【0009】
第２の発明のコンクリート充填鋼管柱の構築方法は、前記コンクリート配管（例えば、後述のコンクリート配管３０Ａ）は、上方に延びる第１の縦管（例えば、後述の第１の縦管５０）と、当該第１の縦管の先端に連結されて水平方向に延びる水平管（例えば、後述の水平管５１）と、当該水平管の先端に連結されて下方に延びる第２の縦管（例えば、後述の第２の縦管５２）と、を備え、前記第１の縦管と前記水平管とは、前記水平管を水平面内で自在に回転可能な回転連結部（例えば、後述の回転連結部５３）で連結されており、前記第２の縦管は、所定長さの配管（例えば、後述の配管５２１）を複数本連結して構成されており、前記コンクリート配管を当該鋼管の内部に上から挿入する工程（例えば、後述のステップＳ２）では、前記第２の縦管を前記鋼管の内部に上から挿入し、前記鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する工程（例えば、後述のステップＳ３）では、圧送装置により超高強度コンクリートを前記コンクリート配管内に圧送して、超高強度コンクリートを前記鋼管内の所定高さまで充填する工程（例えば、後述のステップＳ３１）と、前記第２の縦管と前記水平管との連結を解除し、前記回転連結部を回転させて当該水平管の先端を前記鋼管の直上から退避させる工程（例えば、後述のステップＳ３２）と、前記第２の縦管を揚重機（例えば、後述の揚重機６０）で吊り上げて、当該第２の縦管を構成する配管を取り外して当該第２の縦管を短くする工程（例えば、後述のステップＳ３３）と、前記回転連結部を再度回転させて、当該水平管の先端を前記鋼管の直上に位置させて、当該水平管に前記短くした第２の縦管を再度連結する工程（例えば、後述のステップＳ３４）と、を繰り返すことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、鋼管の内部に挿入した第２の縦管を揚重機で吊り上げて、この状態で配管を取り外すことで、第２の縦管を短くする。このように揚重機を使用することで、コンクリート打設作業を迅速に行うことができる。
【0011】
第４の発明のコンクリート充填鋼管柱の構築方法は、前記鋼管の断面は、矩形環状または円環状でかつ外径寸法が１２００ｍｍ以内であり、超高強度コンクリートを充填する工程では、前記鋼管内にコンクリート配管を挿入し、この状態で当該鋼管内に前記超高強度コンクリートを充填するとともに、前記空気抜き孔から前記超高強度コンクリートが噴出し始めたら、直ちに当該空気抜き孔を閉塞することを特徴とする。
【0012】
超高強度コンクリートは粘性が高いため、コンクリート配管内のコンクリート表面の高さが鋼管内のコンクリート表面の高さよりも高くなりやすい。その結果、コンクリート配管内のコンクリート高さが上昇し、空気抜き孔に到達する場合がある。この場合、超高強度コンクリートが空気抜き孔から漏れて、鋼管内のコンクリート未充填のダイアフラムの上部に溜まって、コンクリートの適切な充填を阻害するおそれがある。
そこで、本発明によれば、超高強度コンクリートを鋼管内に充填する際、コンクリート配管内のコンクリート表面の高さが上昇して、空気抜き孔からコンクリートが噴出し始めたら、直ちに空気抜き孔を閉塞する。これにより、超高強度コンクリートを鋼管内の隅々まで満遍なく充填できる。
また、上記第１～第３の発明によるコンクリート充填鋼管柱の構築方法によれば、大口径ではない外径寸法が１２００ｍｍ以内の鋼管柱であっても、非常に粘性の高い超高強度コンクリートを鋼管内に詰まらせることなく、鋼管内の隅々まで超高強度コンクリートを充填できる。
そこで、本発明によれば、超高強度コンクリートを鋼管内に充填する際、コンクリート配管内のコンクリート表面の高さが上昇して、空気抜き孔からコンクリートが噴出し始めたら、直ちに空気抜き孔を閉塞する。これにより、超高強度コンクリートを鋼管内の隅々まで満遍なく充填できる。
また、上記第１～第３の発明によるコンクリート充填鋼管柱の構築方法によれば、大口径ではない外径寸法が１２００ｍｍ以内の鋼管柱であっても、非常に粘性の高い超高強度コンクリートを鋼管内に詰まらせることなく、鋼管内の隅々まで超高強度コンクリートを充填できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを簡易な構成で鋼管内の隅々まで充填できる、コンクリート充填鋼管柱の構築方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第１実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の構築方法のフローチャートである。
【図2】前記コンクリート充填鋼管柱の構築方法の説明図である。
【図4】本発明の第２実施形態に係るコンクリート充填鋼管柱の構築方法におけるコンクリート配管を設置した状態を示す側面図である。
【図6】前記コンクリート充填鋼管柱の構築方法における超高強度コンクリートの充填方法のフローチャートである。
【図7】前記超高強度コンクリートの充填方法の説明図（その１、コンクリート配管の側面図）である。
【図8】前記超高強度コンクリートの充填方法の説明図（その２、コンクリート配管の平面図）である。
【図9】前記超高強度コンクリートの充填方法の説明図（その３、コンクリート配管の側面図）である。
【図10】前記超高強度コンクリートの充填方法の説明図（その４、コンクリート配管の側面図）である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明は、超高強度コンクリート充填鋼管柱の構築方法として、従来のように、鋼管の柱脚部側面の圧入口からコンクリートを圧入し、鋼管の下側から上側に向かってコンクリートを充填する圧入工法ではなく、鋼管内にコンクリート配管を挿入した後、圧送装置により超高強度コンクリートをコンクリート配管内に圧送し、鋼管の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する充填鋼管柱の構築方法である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
本実施形態では、超高強度コンクリートを鋼管１０内に充填して、コンクリート充填鋼管柱１を構築する（図２参照）。
本実施形態で用いる超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験）によるスランプフロー値が４５ｃｍ以上８５ｃｍ以下であり、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２である。
セメントは、ポルトランド系セメントにシリカフューム等を混合した混合セメントである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
本実施形態では、超高強度コンクリートを鋼管１０内に充填して、コンクリート充填鋼管柱１を構築する（図２参照）。
本実施形態で用いる超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験）によるスランプフロー値が４５ｃｍ以上８５ｃｍ以下であり、圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２である。
セメントは、ポルトランド系セメントにシリカフューム等を混合した混合セメントである。
【0016】
なお、コンクリートは、強度が高いほど粘性が高い傾向にある。超高強度コンクリートの場合、単位水量が少ないまま、単位量当たりに使用するセメント粉末が多くなるため、粘性が高くなる傾向がある。
コンクリートの粘性は、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験）において５０ｃｍフロー到達時間により評価する。具体的には、フロー到達時間が４秒以下の場合は低粘性であり、７秒超の場合は高粘性である。本発明の超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験）において５０ｃｍフロー到達時間が７秒以上であり、高粘性である。
以下、コンクリート充填鋼管柱１を構築する手順について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
コンクリートの粘性は、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験）において５０ｃｍフロー到達時間により評価する。具体的には、フロー到達時間が４秒以下の場合は低粘性であり、７秒超の場合は高粘性である。本発明の超高強度コンクリートは、ＪＩＳ Ａ１１５０（コンクリートのスランプフロー試験）において５０ｃｍフロー到達時間が７秒以上であり、高粘性である。
以下、コンクリート充填鋼管柱１を構築する手順について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
【0017】
ステップＳ１では、図２に示すように、コンクリート充填鋼管柱１の施工箇所を囲んで枠組足場２０を架設し、さらに、この枠組足場２０上にコンクリート配管３０を固定するための架台２１を架設する。
【0018】
ステップＳ２では、図２に示すように、鋼管１０を立設するとともに、圧送装置としてのコンクリートポンプ車２２から鋼管１０に至るコンクリート配管３０を設置する。
鋼管１０は、断面が円環状でかつ外径寸法が１２００ｍｍ以内である。この鋼管１０の上端部は、鉄骨梁が接合される柱梁接合部であり、鋼管１０の柱梁接合部の内部には、貫通孔が形成された内ダイアフラムが設けられている。
鋼管１０の内ダイアフラムの貫通孔を通して、コンクリート配管３０を上から鋼管１０の内部の下端付近まで挿入する。
ここで、コンクリート配管３０は、所定長さの鋼製の配管を複数本接続したものであり、コンクリート打設時にコンクリート配管３０が暴れないように、コンクリート配管３０を枠組足場２０および架台２１に固定しておく。また、コンクリート配管３０のうち鋼管１０の内部に挿入される部分については、内ダイアフラムの貫通孔との引っ掛かりを防止するため、配管同士の接合を出っ張りの少ない螺合接合としている。
鋼管１０は、断面が円環状でかつ外径寸法が１２００ｍｍ以内である。この鋼管１０の上端部は、鉄骨梁が接合される柱梁接合部であり、鋼管１０の柱梁接合部の内部には、貫通孔が形成された内ダイアフラムが設けられている。
鋼管１０の内ダイアフラムの貫通孔を通して、コンクリート配管３０を上から鋼管１０の内部の下端付近まで挿入する。
ここで、コンクリート配管３０は、所定長さの鋼製の配管を複数本接続したものであり、コンクリート打設時にコンクリート配管３０が暴れないように、コンクリート配管３０を枠組足場２０および架台２１に固定しておく。また、コンクリート配管３０のうち鋼管１０の内部に挿入される部分については、内ダイアフラムの貫通孔との引っ掛かりを防止するため、配管同士の接合を出っ張りの少ない螺合接合としている。
【0019】
図３は、図２に示すコンクリート配管の破線Ａで囲んだ部分の拡大斜視図である。
コンクリート配管３０の途中（具体的には、鋼管１０の上端部付近）には、空気抜き孔３１が設けられるとともに、この空気抜き孔３１を開閉する開閉治具４０が取り付けられている。この開閉治具４０は、ハット形状に曲げ加工した一対の板材４１を、コンクリート配管３０を挟んで配置し、４本のボルト４２で互いに固定したものである。一対の板材４１の一方には、貫通孔４３が設けられている。
この開閉治具４０を図３中矢印方向に回転させて、開閉治具４０の貫通孔４３をコンクリート配管３０の空気抜き孔３１の上に重ねることで、空気抜き孔３１が開放される。一方、開閉治具４０の貫通孔４３をコンクリート配管３０の空気抜き孔３１の上からずらすことで、空気抜き孔３１が開閉治具４０で閉塞される。
コンクリート配管３０の途中（具体的には、鋼管１０の上端部付近）には、空気抜き孔３１が設けられるとともに、この空気抜き孔３１を開閉する開閉治具４０が取り付けられている。この開閉治具４０は、ハット形状に曲げ加工した一対の板材４１を、コンクリート配管３０を挟んで配置し、４本のボルト４２で互いに固定したものである。一対の板材４１の一方には、貫通孔４３が設けられている。
この開閉治具４０を図３中矢印方向に回転させて、開閉治具４０の貫通孔４３をコンクリート配管３０の空気抜き孔３１の上に重ねることで、空気抜き孔３１が開放される。一方、開閉治具４０の貫通孔４３をコンクリート配管３０の空気抜き孔３１の上からずらすことで、空気抜き孔３１が開閉治具４０で閉塞される。
【0020】
ステップＳ３では、コンクリートポンプ車２２により、超高強度コンクリートをコンクリート配管３０内に圧送して、鋼管１０の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する。このとき、鋼管１０内に挿入したコンクリート配管３０の先端の配管を一本ずつ取り外すことで、コンクリート配管３０の先端高さを徐々に引き上げながら、鋼管１０内に超高強度コンクリートを充填する。
ここで、最初のうちは、開閉治具４０を回転させて、コンクリート配管３０の空気抜き孔３１を開放し、圧送時にコンクリート配管３０内に巻き込まれたエア（空気）を空気抜き孔３１から排出する。その後、コンクリート配管３０内のコンクリート表面の高さが高くなって、空気抜き孔３１からコンクリートが噴出し始めたら、開閉治具４０を回転させて、直ちに空気抜き孔３１を閉塞する。
ここで、最初のうちは、開閉治具４０を回転させて、コンクリート配管３０の空気抜き孔３１を開放し、圧送時にコンクリート配管３０内に巻き込まれたエア（空気）を空気抜き孔３１から排出する。その後、コンクリート配管３０内のコンクリート表面の高さが高くなって、空気抜き孔３１からコンクリートが噴出し始めたら、開閉治具４０を回転させて、直ちに空気抜き孔３１を閉塞する。
【0021】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）コンクリート配管３０を高剛性の鋼製とし、枠組足場２０および架台２１に固定した。よって、フレッシュコンクリートの圧送に伴ってコンクリート配管３０が暴れるのを抑制できる。
また、コンクリート配管３０に空気抜き孔３１を設けたので、圧送時にコンクリート配管３０内に巻き込まれたエア（空気）を空気抜き孔３１から排出して、鋼管１０内にコンクリートを隅々まで充填できる。
また、鋼管１０内に挿入するコンクリート配管３０の断面積は鋼管１０の断面積より小さいため、コンクリートポンプ車２２の圧送力が一定の場合、コンクリート配管内の圧送圧は、従来のように鋼管１０にコンクリートを圧入する場合の圧送圧よりも高くなるので、超高強度コンクリートであっても容易に圧送できる。また、鋼管１０内に挿入したコンクリート配管３０内の超高強度コンクリートは、圧送方向が重力と同じ方向であるため、鋼管１０を補強することなく円滑に圧送できる。また、本発明の充填方法は、落とし込み充填工法に分類され、鋼管１０内にコンクリート配管１０の配管１本分のコンクリート圧のみが作用するため、鋼管１０を補強することなく円滑に圧送できる。
（１）コンクリート配管３０を高剛性の鋼製とし、枠組足場２０および架台２１に固定した。よって、フレッシュコンクリートの圧送に伴ってコンクリート配管３０が暴れるのを抑制できる。
また、コンクリート配管３０に空気抜き孔３１を設けたので、圧送時にコンクリート配管３０内に巻き込まれたエア（空気）を空気抜き孔３１から排出して、鋼管１０内にコンクリートを隅々まで充填できる。
また、鋼管１０内に挿入するコンクリート配管３０の断面積は鋼管１０の断面積より小さいため、コンクリートポンプ車２２の圧送力が一定の場合、コンクリート配管内の圧送圧は、従来のように鋼管１０にコンクリートを圧入する場合の圧送圧よりも高くなるので、超高強度コンクリートであっても容易に圧送できる。また、鋼管１０内に挿入したコンクリート配管３０内の超高強度コンクリートは、圧送方向が重力と同じ方向であるため、鋼管１０を補強することなく円滑に圧送できる。また、本発明の充填方法は、落とし込み充填工法に分類され、鋼管１０内にコンクリート配管１０の配管１本分のコンクリート圧のみが作用するため、鋼管１０を補強することなく円滑に圧送できる。
【0022】
（２）超高強度コンクリートとして、スランプフロー値が４５ｃｍ以上８５ｃｍ以下で高流動性を有し、５０ｃｍフロー到達時間が７秒以上と高粘性のものを用いた。よって、超高強度コンクリートを鋼管１０内の隅々まで比較的容易に充填できる。
また、コンクリート配管３０に空気抜き孔を設けることで、このような高粘性の超高強度コンクリートをコンクリートポンプ車２２により圧送する場合でも、空気抜き孔３１からコンクリート配管３０内に巻き込まれた空気を逃がして、鋼管１０内にコンクリートを密実に充填できる。
また、コンクリート配管３０に空気抜き孔を設けることで、このような高粘性の超高強度コンクリートをコンクリートポンプ車２２により圧送する場合でも、空気抜き孔３１からコンクリート配管３０内に巻き込まれた空気を逃がして、鋼管１０内にコンクリートを密実に充填できる。
【0023】
（３）超高強度コンクリートを鋼管１０内に充填する際、コンクリート配管３０内のコンクリート表面の高さが上昇して、空気抜き孔３１からコンクリートが噴出し始めたら、直ちに空気抜き孔３１を閉塞する。これにより、超高強度コンクリートを鋼管１０内の隅々まで満遍なく充填できる。
【0024】
〔第２実施形態〕
本実施形態では、コンクリート配管３０にさらに回転連結部５３を設けた点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、ステップＳ２では、鋼管１０を立設するとともに、圧送装置としてのコンクリートポンプ車２２から鋼管１０に至るコンクリート配管３０Ａを設置する。
コンクリート配管３０Ａは、図４に示すように、コンクリートポンプ車２２側から上方に延びる第１の縦管５０と、第１の縦管５０の先端に連結されて水平方向に延びる水平管５１と、水平管５１の先端に連結されて下方に延びる第２の縦管５２と、を備える。
本実施形態では、コンクリート配管３０にさらに回転連結部５３を設けた点が、第１実施形態と異なる。
すなわち、ステップＳ２では、鋼管１０を立設するとともに、圧送装置としてのコンクリートポンプ車２２から鋼管１０に至るコンクリート配管３０Ａを設置する。
コンクリート配管３０Ａは、図４に示すように、コンクリートポンプ車２２側から上方に延びる第１の縦管５０と、第１の縦管５０の先端に連結されて水平方向に延びる水平管５１と、水平管５１の先端に連結されて下方に延びる第２の縦管５２と、を備える。
【0025】
第２の縦管は、鋼管１０の内部に上から挿入されている。この第２の縦管５２は、所定長さの配管５２１を複数本ここでは３本連結して構成されている。
図５は、図４に示すコンクリート配管３０Ａの破線Ｂで囲んだ部分の拡大斜視図である。図５にも示すように、第１の縦管５０と水平管５１とは、水平管５１を水平面内で自在に回転可能なスイベル機構を有する回転連結部５３で連結されている。
また、水平管５１と第２の縦管５２との連結部分には、上述の開閉治具４０が取り付けられている。
図５は、図４に示すコンクリート配管３０Ａの破線Ｂで囲んだ部分の拡大斜視図である。図５にも示すように、第１の縦管５０と水平管５１とは、水平管５１を水平面内で自在に回転可能なスイベル機構を有する回転連結部５３で連結されている。
また、水平管５１と第２の縦管５２との連結部分には、上述の開閉治具４０が取り付けられている。
【0026】
ステップＳ３では、コンクリートポンプ車２２により、超高強度コンクリートをコンクリート配管３０Ａ内に圧送して、鋼管１０の下側から上側に向かって超高強度コンクリートを充填する。このとき、鋼管１０内に挿入した第２の縦管５２の配管５２１を一本ずつ取り外すことで、第２の縦管５２の先端高さを徐々に引き上げながら、鋼管１０内に超高強度コンクリートを充填する。
【0027】
以下、このステップＳ３の超高強度コンクリートを鋼管１０に充填する手順について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、ステップＳ３１では、図４に示すように、コンクリートポンプ車２２により超高強度コンクリートをコンクリート配管３０Ａ内に圧送して、超高強度コンクリートを鋼管１０内の所定高さまで充填する。ここで、所定高さとは、例えば、第２の縦管５２の先端の配管５２１と先端から２番目の配管５２１との連結部分付近である。
ステップＳ３２では、図７および図８に示すように、第２の縦管５２を揚重機６０で吊り下げ支持し、この状態で、第２の縦管５２の上端と水平管５１（開閉治具４０）との連結を解除し、回転連結部５３を回転させて、水平管５１の先端を鋼管１０の直上から退避させる。
ステップＳ３３では、図９に示すように、第２の縦管５２を揚重機６０で吊り上げて、第２の縦管５２の上端の配管５２１を取り外し、第２の縦管５２を短くする。
ステップＳ３４では、図１０および図８に示すように、回転連結部５３を再度回転させて、水平管５１の先端を鋼管１０の直上に位置させて、水平管５１の先端に、短くした第２の縦管５２を再度連結する。
ステップＳ３５では、ステップＳ３１～Ｓ３４を繰り返す。
まず、ステップＳ３１では、図４に示すように、コンクリートポンプ車２２により超高強度コンクリートをコンクリート配管３０Ａ内に圧送して、超高強度コンクリートを鋼管１０内の所定高さまで充填する。ここで、所定高さとは、例えば、第２の縦管５２の先端の配管５２１と先端から２番目の配管５２１との連結部分付近である。
ステップＳ３２では、図７および図８に示すように、第２の縦管５２を揚重機６０で吊り下げ支持し、この状態で、第２の縦管５２の上端と水平管５１（開閉治具４０）との連結を解除し、回転連結部５３を回転させて、水平管５１の先端を鋼管１０の直上から退避させる。
ステップＳ３３では、図９に示すように、第２の縦管５２を揚重機６０で吊り上げて、第２の縦管５２の上端の配管５２１を取り外し、第２の縦管５２を短くする。
ステップＳ３４では、図１０および図８に示すように、回転連結部５３を再度回転させて、水平管５１の先端を鋼管１０の直上に位置させて、水平管５１の先端に、短くした第２の縦管５２を再度連結する。
ステップＳ３５では、ステップＳ３１～Ｓ３４を繰り返す。
【0028】
ここで、最初のうちは、開閉治具４０を回転させて、コンクリート配管３０の空気抜き孔３１を開放し、圧送時にコンクリート配管３０内に巻き込まれたエア（空気）を空気抜き孔３１から排出する。その後、コンクリート配管３０内のコンクリート表面の高さが高くなって、空気抜き孔３１からコンクリートが噴出し始めたら、開閉治具４０を回転させて、直ちに空気抜き孔３１を閉塞する。
【0029】
本実施形態によれば、上述の（１）～（３）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（４）鋼管１０の内部に挿入した第２の縦管５２を揚重機６０で吊り上げて、この状態で配管を取り外すことで、第２の縦管５２を短くする。このように揚重機６０を使用することで、コンクリート打設作業を迅速に行うことができる。
（４）鋼管１０の内部に挿入した第２の縦管５２を揚重機６０で吊り上げて、この状態で配管を取り外すことで、第２の縦管５２を短くする。このように揚重機６０を使用することで、コンクリート打設作業を迅速に行うことができる。
【0030】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【0031】
（関連技術）
次に、本発明の関連技術について説明する。
上記実施形態のような圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填するコンクリート充填鋼管柱の構築方法として、圧送する超高強度コンクリートの材料特性によっては、空気抜き孔を設けない鋼製のコンクリート配管を鋼管内部に上から挿入して、超高強度コンクリートを圧送する構築方法が考えられる。
次に、本発明の関連技術について説明する。
上記実施形態のような圧縮強度が１００Ｎ/ｍｍ２を超える超高強度コンクリートを鋼管内に充填するコンクリート充填鋼管柱の構築方法として、圧送する超高強度コンクリートの材料特性によっては、空気抜き孔を設けない鋼製のコンクリート配管を鋼管内部に上から挿入して、超高強度コンクリートを圧送する構築方法が考えられる。
【符号の説明】
【0032】
１…コンクリート充填鋼管柱 １０…鋼管
２０…枠組足場 ２１…架台 ２２…コンクリートポンプ車（圧送装置）
２３…コンクリート打設用漏斗
３０、３０Ａ…コンクリート配管 ３１…空気抜き孔
４０…開閉治具 ４１」…板材 ４２…ボルト ４３…貫通孔
５０…第１の縦管 ５１…水平管 ５２…第２の縦管 ５３…回転連結部
６０…揚重機 ５２１…配管
２０…枠組足場 ２１…架台 ２２…コンクリートポンプ車（圧送装置）
２３…コンクリート打設用漏斗
３０、３０Ａ…コンクリート配管 ３１…空気抜き孔
４０…開閉治具 ４１」…板材 ４２…ボルト ４３…貫通孔
５０…第１の縦管 ５１…水平管 ５２…第２の縦管 ５３…回転連結部
６０…揚重機 ５２１…配管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】