特許 7484416 コンクリート構造物の構築方法

(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】2024-05-08

(45)【発行日】2024-05-16

(54)【発明の名称】コンクリート構造物の構築方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/02 20060101AFI20240509BHJP

【ＦＩ】

E04G21/02 103Z

E04G21/02 103B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020090396

(22)【出願日】2020-05-25

(65)【公開番号】P2021185292

(43)【公開日】2021-12-09

【審査請求日】2023-04-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】石関 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】武田 篤史

(72)【発明者】

【氏名】金子 智弥

(72)【発明者】

【氏名】坂上 肇

(72)【発明者】

【氏名】中村 允哉

【審査官】櫻井 茂樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９３７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２１３６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５９１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０４１６４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ１／００－１／６１

Ｅ０４Ｇ２１／００－２１／１０

２１／１４－２１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリート構造物の第１構造部を形成する第１構造部形成工程と、
前記第１構造部にコンクリートを吹き付けて、前記コンクリート構造物の第２構造部を形成する第２構造部形成工程と、を備え、
前記第２構造部形成工程では、吹き付け後の成形時間が確保されるように急結剤により硬化時間が調整されたコンクリートを吹き付けるとともに、
前記第１構造部形成工程と前記第２構造部形成工程とを並行して行い、
前記第１構造部の一部を形成し、前記第１構造部の一部に対してコンクリートを吹き付けながら前記第１構造部の残部を形成する
コンクリート構造物の構築方法。

【請求項2】

前記第２構造部の形成部分に骨組みを形成する骨組み形成工程をさらに備える
請求項１に記載のコンクリート構造物の構築方法。

【請求項3】

前記第２構造部形成工程では、前記第１構造部にコンクリートを吹き付ける吹付工程と前記第１構造部に吹き付けられたコンクリートを成形する成形工程とを並行して行う
請求項１または２に記載のコンクリート構造物の構築方法。

【請求項4】

前記コンクリート構造物は、離間する２つの端面を繋ぐ外側面として第１外側面と第２外側面とを有し、
前記第１構造部形成工程では、前記第１外側面を含むように前記第１構造部を形成し、
前記第２構造部形成工程では、前記第２外側面を含むように前記第２構造部を形成する
請求項１～３のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の構築方法。

【請求項5】

前記コンクリート構造物は、断面矩形状であり、
前記第１構造部形成工程では、前記第１構造部を断面チャンネル状に形成し、
前記第２構造部形成工程では、前記第１構造部の内側空間にコンクリートを吹き付ける
請求項４に記載のコンクリート構造物の構築方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造物の構築方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１のように、コンクリート構造物の構築方法として、筒状の外周殻壁を形成し、その外周殻壁の内側空間にコンクリートを流し込むことにより、コンクリート構造物を構築する方法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１９９９３９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、特許文献１の方法では、構築可能なコンクリート構造物の自由度が低く、床面と天井面とを繋ぐ柱など、他の構造物に両端面が接触するコンクリート構造物を施工現場において構築することが困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するコンクリート構造物の構築方法は、コンクリート構造物の第１構造部を形成する第１構造部形成工程と、前記第１構造部にコンクリートを吹き付けて、前記コンクリート構造物の第２構造部を形成する第２構造部形成工程と、を備え、前記第２構造部形成工程では、吹き付け後の成形時間が確保されるように急結剤により硬化時間が調整されたコンクリートを吹き付ける。

【0006】

上記コンクリート構造物の構築方法は、前記第２構造部の形成部分に骨組みを形成する骨組み形成工程をさらに備えていてもよい。
上記コンクリート構造物の構築方法は、前記第２構造部形成工程では、前記第１構造部にコンクリートを吹き付ける吹付工程と前記第１構造部に吹き付けられたコンクリートを成形する成形工程とを並行して行ってもよい。

【0007】

上記コンクリート構造物の構築方法は、前記第１構造部形成工程と前記第２構造部形成工程とを並行して行い、前記第１構造部の一部を形成し、前記第１構造部の一部に対してコンクリートを吹き付けながら前記第１構造部の残部を形成してもよい。

【0008】

上記コンクリート構造物の構築方法において、前記コンクリート構造物は、離間する２つの端面を繋ぐ外側面として第１外側面と第２外側面とを有し、前記第１構造部形成工程では、前記第１外側面を含むように前記第１構造部を形成し、前記第２構造部形成工程では、前記第２外側面を含むように前記第２構造部を形成してもよい。

【0009】

上記コンクリート構造物の構築方法において、前記コンクリート構造物は、断面矩形状であり、前記第１構造部形成工程では、前記第１構造部を断面チャンネル状に形成し、前記第２構造部形成工程では、前記第１構造部の内側空間にコンクリートを吹き付けるとよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、構築可能なコンクリート構造物の自由度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】コンクリート構造物の構築方法の一実施形態によって構築されたコンクリート構造物の一例を示す斜視図。

【図2】コンクリート構造物の構築方法の一実施形態を示すフローチャート。

【図3】（ａ）３Ｄプリンタ装置を用いて第１構造部が形成される様子を模式的に示す図、（ｂ）第１構造部が形成された状態を示す斜視図。

【図4】骨組み形成工程が完了した状態を示す斜視図。

【図5】（ａ）吹付工程の様子を模式的に示す図、（ｂ）第１構造部の内側空間にコンクリートが充填される様子を模式的に示す図。

【図6】成形工程の様子を模式的に示す図。

【図7】変形例において、コンクリート構造物の他の例を示す図。

【図8】変形例において、コンクリート構造物の他の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１～図６を参照してコンクリート構造物の構築方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、コンクリート構造物１０は、例えば鉛直方向の延びる断面矩形状の柱である。このコンクリート構造物１０は、下面が図示されない床面に接触し、かつ、上面が図示されない天井面に接触している。コンクリート構造物１０は、離間した２つの端面である下面と上面とを繋ぐ４つの側面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄのうち、３つの側面１０ａ，１０ｂ，１０ｃによって第１外側面１１が構成され、１つの側面１０ｄによって第２外側面１２が構成されている。コンクリート構造物１０は、第１外側面１１を有する第１構造部１３、第２外側面１２を有する第２構造部１４、および、第２構造部１４に内蔵される骨組み１５を有している。

【0013】

図２に示すように、コンクリート構造物１０は、第１構造部形成工程（ステップＳ１０１）、骨組み形成工程（ステップＳ１０２）、第２構造部形成工程（ステップＳ１０３）を経て構築される。第２構造部形成工程（ステップＳ１０３）は、吹付工程（ステップＳ１０３－１）と成形工程（ステップＳ１０３－２）とで構成されている。

【0014】

第１構造部形成工程（ステップＳ１０１）では、第１構造部１３を形成する。
図３（ａ）に示すように、具体的には、３Ｄプリンタ装置１６を用いて第１構造部１３を形成する。３Ｄプリンタ装置１６は、ロボットアーム１７とロボットアーム１７の先端に取り付けられたノズル１８とを有している。３Ｄプリンタ装置１６は、第１構造部１３の形状に基づいて、ノズル１８を移動させながらモルタルを吐出して層Ｌ１を形成し、積層する。モルタルは、例えば、セメント材、細骨材、硬化促進剤、チキソ性調整剤、有機繊維を混合したものが使用可能である。このようにして積層された層Ｌ１が硬化することにより第１構造部１３が形成される。第１構造部１３は、第２構造部１４を構成するコンクリートが吹き付けられる吹付対象である。モルタルの硬化時間は、吐出後の流動を抑えつつ、第１構造部１３に対するコンクリートの吹き付けが早期に実現可能となるように数分程度であることが好ましい。

【0015】

図３（ｂ）に示すように、本実施形態において、第１構造部１３は、断面チャンネル状、換言すれば断面コの字状に形成される。第１構造部１３は、側面１０ａを形成する背面部、側面１０ｂを形成する左側面部、および、側面１０ｃを形成する右側面部を有しており、側面１０ｄに該当する正面部が開口している。第１構造部１３の内側空間２０は、骨組み１５が配設されたのちにコンクリートによって埋められる空間である。また、第１構造部１３のうちでコンクリート構造物１０の上面付近に位置する部分については、斜め下方からノズル１８を近づけることで形成可能である。

【0016】

図４に示すように、骨組み形成工程（ステップＳ１０２）では、第１構造部１３の内側空間２０に骨組み１５を形成する。骨組み１５は、複数の鉄筋１５ａで構成されている。骨組み１５は、第１構造部１３の内側空間２０において鉄筋１５ａを組み立てることにより形成される構成であってもよいし、予め鉄筋１５ａで組み立てた骨組み１５が第１構造部１３の内側空間２０に配設される構成であってもよい。内側空間２０に配設された骨組み１５は、第１構造部１３に固定されることが好ましい。

【0017】

第２構造部形成工程（ステップＳ１０３）では、第２構造部１４を形成する。第２構造部形成工程では、第１構造部１３を吹き付け対象としてコンクリートを吹き付ける吹付工程（ステップＳ１０３－１）と、第１構造部１３に吹き付けられたコンクリートの外表面を成形する成形工程（ステップＳ１０３－２）と、を行う。

【0018】

図５（ａ）に示すように、吹付工程（ステップＳ１０３－１）では、第２構造部１４の形成部分、すなわち第１構造部１３の内側空間２０に向けて吹付ノズル２３からコンクリートを吹き付ける。コンクリートの吹付量は、およそ１～３ｍ^３／ｈである。コンクリートは、セメント材、細骨材、粗骨材、減水剤、および、急結剤などを混合したものである。コンクリートは、セメント材に対する急結剤の含有量によって硬化時間が調整される。

【0019】

具体的には、コンクリートは、ある程度の成形面積とその成形時間とが確保され、かつ、第２構造部１４による荷重負担を早期に実現させることができる時間に調整される。硬化時間の一例は、１０分～３０分程度である。なお、コンクリートの硬化時間は、これに限られるものではなく、例えば成形工程における成形面積など、その時々の設計思想に応じて３０分よりも長い時間に調整されてもよい。

【0020】

急結剤としては、粉体急結剤、液体急結剤、および、粉体急結剤と液体急結剤とを混合させたものを使用することが可能である。粉体急結剤の一例は、デンカ株式会社製の「ナトミックＺ」（登録商標）である。液体急結剤の一例は、デンカ株式会社製の「ナトミックＬＳＡ」（登録商標）である。コンクリートの吹付は、乾式吹付工法であってもよいし、湿式吹付工法であってもよい。また、コンクリートの吹付は、作業員が行ってもよいし、コンクリート吹付機で行ってもよい。

【0021】

図５（ｂ）に示すように、吹き付けられたコンクリートは、第１構造部１３や骨組み１５に付着し、内側空間２０を埋めるように吹付コンクリート部２５を形成する。なお、図５（ｂ）においては、吹付コンクリート部２５の外表面２６（左側の表面）を第１構造部１３の側面部からはみ出ないように描いているが、実際の外表面２６は、第１構造部１３からはみ出す部分がある凹凸面である。

【0022】

図６に示すように、成形工程（ステップＳ１０３－２）では、吹付コンクリート部２５の外表面２６を成形する。具体的には、例えばコテなどの成形具２７を用いて、外表面２６が平坦となるように成形する。そして、吹付コンクリート部２５が硬化することにより、第２構造部１４が形成される。

【0023】

第２構造部形成工程（ステップＳ１０３）は、吹付工程が完了したのちに成形工程を行う構成に限らず、吹付工程と成形工程とを交互に行う構成であってもよいし、ある程度コンクリートを吹き付けたのちに吹付工程と成形工程とを並行して行う構成であってもよい。また、成形工程は、作業員が行ってもよいし、成形具２７を取り付けたアームを有する多関節ロボットなどが行ってもよい。

【0024】

（作用）
上述したコンクリート構造物１０の構築方法においては、第１構造部１３を形成したのち、その第１構造部１３の内側空間２０に、成形時間を考慮して硬化時間を調整したコンクリートを吹き付ける。コンクリートは、第１構造部１３の内側空間２０に吹付コンクリート部２５を形成する。そして、吹付コンクリート部２５の外表面２６を成形したのち、吹付コンクリート部２５が硬化することにより第２構造部１４が形成される。これにより、柱のような両端面が他の構造物に接触するコンクリート構造物１０であっても施工現場で構築することができる。また、外表面２６が成形されることで第２外側面１２を平坦な面に仕上げることができるため、コンクリート構造物１０の意匠性が損なわれることもない。

【0025】

本実施形態の効果について説明する。
（１）第１構造部１３に吹き付けられるコンクリートは、成形時間を考慮して硬化時間が調整されている。これにより、吹付コンクリート部２５の外表面２６の成形を行うことができ、構築可能なコンクリート構造物１０の自由度を高めることができる。

【0026】

（２）第１構造部１３の内側空間２０に骨組み１５が配設されている。これにより、コンクリート構造物１０の強度を高めることができる。
また、吹き付けられたコンクリートが骨組み１５に付着して流動しにくくなる。その結果、コンクリートの吹き付けを効率よく行うことができるとともに、例えば第１構造部１３の開口部が下向きであったとしてもコンクリートが内側空間２０に留まりやすくなるから、構築可能なコンクリート構造物１０の自由度をさらに高めることができる。

【0027】

（３）第２構造部形成工程（ステップＳ１０３）においては、吹付工程（ステップＳ１０３－１）と成形工程（ステップＳ１０３－２）とを交互に行うことにより、コンクリートの性状、特に硬化時間や流動性に関する自由度を向上させることができる。

【0028】

（４）第２構造部形成工程（ステップＳ１０３）においては、吹付工程（ステップＳ１０３－１）の終了後に成形工程（ステップＳ１０３－２）を行うことにより、外表面２６全体を成形具２７で成形することができる。その結果、吹付工程および成形工程の各々についての準備作業が一度で済み、これらの工程に要する時間、ひいてはコンクリート構造物１０の構築に要する時間を短縮することができる。

【0029】

（５）コンクリート構造物１０においては、第１外側面１１を第１構造部１３が有し、第２外側面１２を第２構造部１４が有している。これにより、第２外側面１２の部分が開放された形状に第１構造部１３が形成されるため、コンクリートの吹き付けを容易に行うことができる。

【0030】

（６）矩形断面を有するコンクリート構造物１０においては、第１構造部１３を断面チャンネル状に形成することによって、吹き付け後の成形が必要となる面積が小さくなるとともに成形時には外表面２６を平坦にするだけでよい。このため、外表面２６の成形を容易に行うことができ、コンクリート構造物の構築時間を短縮することができる。また、吹き付け時にコンクリートが周囲に飛散しにくくなる。

【0031】

（７）内側空間２０に配設された骨組み１５が第１構造部１３に固定されることにより、吹付工程において骨組み１５の位置ずれが生じにくくなる。その結果、コンクリート構造物１０について所望の強度が得られやすくなる。

【0032】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第１構造部形成工程と第２構造部形成工程とを並行して行ってもよい。例えば、図１に示すコンクリート構造物１０においては、第１構造部１３の一部として下側半分を形成したのち、第１構造部１３の残部として上側半分を形成しながら、第１構造部１３の一部に対するコンクリートの吹き付けおよびその吹き付けられたコンクリートの成形を行ってもよい。これにより、コンクリート構造物１０の構築時間を短縮することができる。

【0033】

・図７に示すように、コンクリート構造物１０は、鉛直方向に延びる断面矩形状の柱に限らず、例えば、鉛直方向に延びる断面円形状の柱であってもよい。この場合、第１構造部１３は断面円弧状に形成され、第２構造部１４は第１構造部１３の開口部から半円状に張り出すように成形される。

【0034】

・第１構造部１３は、３Ｄプリンタ装置１６を用いて形成するに限らず、例えば、型枠などにモルタル流し込むことにより形成されてもよいし、鋼材などにより形成されてもよい。

【0035】

・第１構造部１３は、断面チャンネル状や断面円弧状のように、延在方向において開放された凹型の断面形状を有するものとして、断面三角状であってもよい。また、第１構造部１３は、延在方向において開放された凹型の断面形状を有するものに限らず、例えば、断面矩形状の板状のものであってもよい。

【0036】

・第１構造部形成工程（ステップＳ１０１）は、骨組み１５が配置された状態で行われてもよい。これにより、骨組み１５の一部に重なるようにモルタルを吐出することが可能となるため、骨組み１５の固定を容易に行うことができる。

【0037】

・コンクリート構造物１０は、骨組み１５を有していなくともよい。この場合、吹き付けられるコンクリートは、繊維を混合したセメント系材料（繊維補強コンクリート材料）であることが好ましい。このセメント系材料は、大きな引張強度を有しており、骨組み１５を用いることなく、所望の強度を有するコンクリート構造物１０を構築することができる。また、コンクリート構造物１０の軽量化を図ることもできる。

【0038】

・図８に示すように、コンクリート構造物１０は、水平方向に延びて、延在方向における両端面が図示されない壁面に接触する梁であってもよい。この場合、第１構造部１３は下面が開放された断面チャンネル状に形成され、コンクリートの吹き付けは下方から行われる。これにより、例えば、天井面に近い位置に配設される梁であっても施工現場において構築することができる。

【0039】

・コンクリート構造物１０は、柱や梁に限らず、コンクリートによって構築される構造物であればよく、壁などであってもよい。
・第１構造部形成工程を施工現場とは別の場所で行い、第２構造部形成工程を施工現場で行う構成であってもよい。すなわち、予め形成した第１構造部１３を施工現場に搬入・設置したのち、コンクリートの吹付および外表面の成形が行われてもよい。

【符号の説明】

【0040】

Ｌ１…層、１０…コンクリート構造物、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…側面、１１…第１外側面、１２…第２外側面、１３…第１構造部、１４…第２構造部、１５…骨組み、１５ａ…鉄筋、１６…３Ｄプリンタ装置、１７…ロボットアーム、１８…ノズル、２０…内側空間、２３…吹付ノズル、２５…吹付コンクリート部、２６…外表面、２７…成形具。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】