(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】2024-10-18
(45)【発行日】2024-10-28
(54)【発明の名称】コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム
(51)【国際特許分類】
E04B 1/58 20060101AFI20241021BHJP
E04B 1/30 20060101ALI20241021BHJP
E04C 3/294 20060101ALI20241021BHJP
【ＦＩ】
E04B1/58 508S
E04B1/30 E
E04C3/294
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021043055
(22)【出願日】2021-03-17
(65)【公開番号】P2021152326
(43)【公開日】2021-09-30
【審査請求日】2023-10-30
(31)【優先権主張番号】P 2020047689
(32)【優先日】2020-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001254
【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】110002033
【氏名又は名称】弁理士法人東名国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】右田 周平
(72)【発明者】
【氏名】端 直人
(72)【発明者】
【氏名】梅本 宗宏
(72)【発明者】
【氏名】岡田 崇
(72)【発明者】
【氏名】庄司 大輔
(72)【発明者】
【氏名】平井 宏幸
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 弦太
(72)【発明者】
【氏名】久須美 真悟
【審査官】坂田 誠
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－１０７３７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１５３２２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平３－２１２５３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第０２１８３１３（ＥＰ，Ａ２）
【文献】韓国登録特許第１０－１４６９１４５（ＫＲ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｂ １／３８ － １／６１
Ｅ０４Ｂ １／００ － １／３６
Ｅ０４Ｃ ３／００ － ３／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムであって、前記ダイアフラムは、その中央部に鋼管内に下から圧入して打設されるコンクリートを通過させるための打設孔と、その周辺部に空気を上部に逃すための空気抜き孔と、が設けられてなり、
前記空気抜き孔は、前記ダイアフラムの前記周辺部の外周寄りに設けられた複数個の外側空気抜き孔と、前記周辺部において隣接配置された２つの前記外側空気抜き孔の重心同士を結ぶ線分Ｐ０よりもその重心位置が前記打設孔寄りとなるように設けられた少なくとも２個以上の内側空気抜き孔と、を含み、
前記打設孔の重心Ｏ１と前記外側空気抜き孔の重心Ｏ２とを結ぶ線分Ｐ１の長さをＬ１とし、
前記打設孔の重心Ｏ１と前記内側空気抜き孔の重心Ｏ３とを結ぶ線分Ｐ２の長さをＬ２とし、
前記線分Ｐ１と前記線分Ｐ２とのなす角をθとし、
前記打設孔の半径をＲとした場合に、
Ｒ＜Ｌ２・ｃｏｓ（４５°－θ）＜Ｌ１・ｃｏｓ４５°、且つ
０°≦θ≦４５°
の関係を満たし、
前記内側空気抜き孔は、前記線分Ｐ １ を挟んで隣り合う少なくとも一対の前記内側空気抜き孔である空気抜き対を有している、コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【請求項2】
前記外側空気抜き孔の個数が４個である、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【請求項3】
前記外側空気抜き孔が、矩形平板状の前記ダイアフラムの四隅のそれぞれに１個ずつ設けられている、請求項２に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【請求項4】
前記内側空気抜き孔の個数が、１～４個である、請求項１～３のいずれか一項に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【請求項5】
前記空気抜き対は、当該空気抜き対を構成する一対の前記内側空気抜き孔の重心が、前記線分Ｐ１で線対称となっている、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【請求項6】
前記空気抜き対が、前記線分Ｐ１のそれぞれにおいて少なくとも１組存在する、請求項１に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムに関する。更に詳しくは、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を向上させることが可能なコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムに関する。
【背景技術】
【0002】
鋼管内にコンクリートが充填されて構造物の柱として使用されるコンクリート充填鋼管柱は、圧縮と引張に強いばかりでなく、型枠や耐火被覆を不要としてその経済性、耐力・変形性能、外観性、短工期等の優れた性質を有している。以下、コンクリート充填鋼管を「ＣＦＴ」ということがある。「ＣＦＴ」は、「Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｌｌ Ｔｕｂｅ」の略である。
【0003】
近年、建築構造物を構成する躯体として上述したＣＦＴ柱が多く採用されるようになっている。ＣＦＴ柱と鉄骨梁等との接合においては、ダイアフラムを用いることが一般的である。ダイアフラムとは、柱から鉄骨梁等に曲げ応力を伝達できるように配置される鉄骨プレートである。例えば、外壁との納まりや床開口部との兼ね合いが良好なことから、図１１～図１３に示すように、鋼管に通しダイアフラム１１を設けたり、鋼管の内側にダイアフラム１２ａを設けたりする場合には、当該ダイアフラム１１，１２ａにコンクリート打設用の打設孔１３が設けられる。そして、建築現場で建入れされて梁１８が架設された鋼管１５に、その下部に設けられた打設口１５ａからコンクリート１６がコンクリートポンプ圧送車によって圧送されて注入される。ここで、図１１は、従来のダイアフラム１２ａの使用状態を示す、一部を切り欠いて示す斜視図である。図１２は、従来のダイアフラム１２ａの使用状態を示す縦断面図である。図１３は、従来のダイアフラム１２ａで鋼管の下からコンクリートを圧入する様子を示す説明図である。
【0004】
打設されたコンクリート１６は、図１２に示すように、上昇途中において、その上端面１６ａが中央部において盛り上がり、その周辺部で下がってしまう状態となる。ダイアフラム１２ａの下側の空気は、コンクリートの上端面で押し上げられて、打設孔１３から上に抜け出している。このような状態で、図１４に示すように、コンクリート打設の圧力で打設孔１３からコンクリート１６がダイアフラム１２ａの上に押し上げられて周囲に広がると、打設孔１３がコンクリート１６により塞がれて、ダイアフラム１２ａの下側の周辺の空気が抜けきれないで四隅に滞留してしまうことがある。それにより、空隙１７ができてしまうと、軸力の伝達又はせん断力への対応に支障が生じてしまう。図１４は、従来のダイアフラム１２ａの使用状態の断面図である。
【0005】
そこで、従来においては、図１５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ダイアフラム１１，１２ａの鋼管内部の四隅に、空気抜き用の空気抜き孔１４を設けているものが知られている（例えば、特許文献１～３参照）。なお、鋼管の側壁には、打設したコンクリート１６から発生する蒸気を抜くための孔が設けられる。図１５は、従来の通しダイアフラム１１の使用状態の平面図（Ａ）と、ダイアフラム１２ａの使用状態平面図（Ｂ）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００７－２２４５０９号公報
【文献】特開平１０－１８３７６４号公報
【文献】特開平０７－０３４５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
コンクリート充填鋼管柱に用いられるダイアフラムの空気抜き孔は、鋼管内にコンクリートを充填した際に、ダイアフラム下方に過大な空隙が生じないようにし、コンクリートを密実に充填させるためのものである。従来、ダイアフラムの空気抜き孔は、ダイアフラムの外周部位に４個以上設けることが一般的とされている。特に、このような空気抜き孔は、ダイアフラムの外周部位に対して可能な限り外側寄りに、４個以上均等に設けることが推奨されている。
【0008】
従来のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムは、充填するコンクリートの強度が上がるにつれてコンクリートの粘性が強くなった場合に、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率が下がる傾向にある。このような場合の対策として、例えば、ダイアフラムの空気抜き孔の個数を、４個から８個、１２個と増加させるといった技術が提案されている。ダイアフラムの空気抜き孔の個数を増加させることにより、コンクリートの充填率に関して一定の改善を図ることができる。
【0009】
しかしながら、ダイアフラムの空気抜き孔の個数が過度に増加すると、ダイアフラムの外周部位に空気抜き孔が集中して、ダイアフラムの構造的な弱点となることがある。このため、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を有効に向上させることが可能なコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの開発が要望されている。
【0010】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明は、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を向上させることが可能なコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明によれば、以下に示すコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムが提供される。
【0012】
［１］ 平板状のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムであって、
前記ダイアフラムは、その中央部に鋼管内に下から圧入して打設されるコンクリートを通過させるための打設孔と、その周辺部に空気を上部に逃すための空気抜き孔と、が設けられてなり、
前記空気抜き孔は、前記ダイアフラムの前記周辺部の外周寄りに設けられた複数個の外側空気抜き孔と、前記周辺部において隣接配置された２つの前記外側空気抜き孔の重心同士を結ぶ線分Ｐ０よりもその重心位置が前記打設孔寄りとなるように設けられた少なくとも２個以上の内側空気抜き孔と、を含み、
前記打設孔の重心Ｏ１と前記外側空気抜き孔の重心Ｏ２とを結ぶ線分Ｐ１の長さをＬ１とし、
前記打設孔の重心Ｏ１と前記内側空気抜き孔の重心Ｏ３とを結ぶ線分Ｐ２の長さをＬ２とし、
前記線分Ｐ１と前記線分Ｐ２とのなす角をθとし、
前記打設孔の半径をＲとした場合に、
Ｒ＜Ｌ２・ｃｏｓ（４５°－θ）＜Ｌ１・ｃｏｓ４５°、且つ
０°≦θ≦４５°
の関係を満たし、
前記内側空気抜き孔は、前記線分Ｐ １ を挟んで隣り合う少なくとも一対の前記内側空気抜き孔である空気抜き対を有している、コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
前記ダイアフラムは、その中央部に鋼管内に下から圧入して打設されるコンクリートを通過させるための打設孔と、その周辺部に空気を上部に逃すための空気抜き孔と、が設けられてなり、
前記空気抜き孔は、前記ダイアフラムの前記周辺部の外周寄りに設けられた複数個の外側空気抜き孔と、前記周辺部において隣接配置された２つの前記外側空気抜き孔の重心同士を結ぶ線分Ｐ０よりもその重心位置が前記打設孔寄りとなるように設けられた少なくとも２個以上の内側空気抜き孔と、を含み、
前記打設孔の重心Ｏ１と前記外側空気抜き孔の重心Ｏ２とを結ぶ線分Ｐ１の長さをＬ１とし、
前記打設孔の重心Ｏ１と前記内側空気抜き孔の重心Ｏ３とを結ぶ線分Ｐ２の長さをＬ２とし、
前記線分Ｐ１と前記線分Ｐ２とのなす角をθとし、
前記打設孔の半径をＲとした場合に、
Ｒ＜Ｌ２・ｃｏｓ（４５°－θ）＜Ｌ１・ｃｏｓ４５°、且つ
０°≦θ≦４５°
の関係を満たし、
前記内側空気抜き孔は、前記線分Ｐ １ を挟んで隣り合う少なくとも一対の前記内側空気抜き孔である空気抜き対を有している、コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【0013】
［２］ 前記外側空気抜き孔の個数が４個である、前記［１］に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【0014】
［３］ 前記外側空気抜き孔が、矩形平板状の前記ダイアフラムの四隅のそれぞれに１個ずつ設けられている、前記［２］に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【0015】
［４］ 前記内側空気抜き孔の個数が、１～４個である、前記［１］～［３］のいずれかに記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【0017】
［５］ 前記空気抜き対は、当該空気抜き対を構成する一対の前記内側空気抜き孔の重心が、前記線分Ｐ１で線対称となっている、前記［１］に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【0018】
［６］ 前記空気抜き対が、前記線分Ｐ１のそれぞれにおいて少なくとも１組存在する、前記［１］に記載のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム。
【発明の効果】
【0019】
本発明のダイアフラムは、鋼管内にコンクリートが充填されて構造物の柱として使用されるコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムであり、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を向上させることができる。特に、ダイアフラムの周辺部の外周寄りにだけ空気抜き孔を設けるのではなく、ダイアフラムの周辺部における内側（別言すれば、打設孔寄り）にも配置することにより、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を有効に向上させることができる。打設孔寄りの内側空気抜き孔については、上記した「Ｒ＜Ｌ２・ｃｏｓ（４５°－θ）＜Ｌ１・ｃｏｓ４５°」且つ「０°≦θ≦４５°」の関係を満たすように設けることにより、コンクリートの充填率向上の効果が極めて有効に発現する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの一の実施形態の使用状態を示す斜視図である。
【図2】本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの一の実施形態の平面図である。
【図3】
参考例１のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【図4】比較例１のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【図5】比較例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【図6】比較例３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【図7】
参考例１のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を示す写真である。
【図8】比較例１のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を示す写真である。
【図9】比較例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を示す写真である。
【図10】比較例３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を示す写真である。
【図11】従来のダイアフラム１２ａの使用状態を示す、一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図12】従来のダイアフラム１２ａの使用状態を示す縦断面図である。
【図13】従来のダイアフラム１２ａで鋼管の下からコンクリートを圧入する様子を示す説明図である。
【図14】従来のダイアフラム１２ａの使用状態の断面図である。
【図15】従来の通しダイアフラム１１の使用状態の平面図（Ａ）と、ダイアフラム１２ａの使用状態平面図（Ｂ）である。
【図16】本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの他の実施形態の平面図である。
【図17】本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの更に他の実施形態の平面図である。
【図18】本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの更に他の実施形態の平面図である。
【図19】
参考例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を部分的に示す写真である。
【図20】
参考例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【図21】実施例３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を部分的に示す写真である。
【図22】実施例３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0022】
本発明のダイアフラムの一の実施形態は、図１及び図２に示すように、平板状のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム１２である。ここで、図１は、本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの一の実施形態の使用状態を示す斜視図である。図２は、本発明のコンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムの一の実施形態の平面図である。以下、「コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラム１２」を、単に「ダイアフラム１２」ということがある。
【0023】
ダイアフラム１２には、平板状のダイアフラム１２の平面視において、その中央部に鋼管１５内に下から圧入して打設されるコンクリート１６（例えば、図１２等参照）を通過させるための打設孔１３と、その周辺部に空気を上部に逃すための空気抜き孔１４と、が設けられている。そして、本実施形態のダイアフラム１２の空気抜き孔１４は、以下のように構成された複数個の外側空気抜き孔１４ａと、少なくとも１個の内側空気抜き孔１４ｂと、を含んでいる。
【0024】
外側空気抜き孔１４ａは、ダイアフラム１２の周辺部の外周寄りに設けられた空気抜き孔１４である。特に、ダイアフラム１２の形状が多角形の平板状である場合には、当該多角形のそれぞれの角部近傍に設けられた空気抜き孔１４が、外側空気抜き孔１４ａとなる。例えば、ダイアフラム１２の形状が四角形の平板状である場合には、外側空気抜き孔１４ａは、ダイアフラム１２の周辺部の最外周における四角形の四隅に設けられた空気抜き孔１４となる。
【0025】
内側空気抜き孔１４ｂは、ダイアフラム１２の周辺部において隣接配置された２つの外側空気抜き孔１４ａ，１４ａの重心Ｏ２同士を結ぶ線分Ｐ０よりも、その重心Ｏ３の位置が打設孔１３寄りとなるように設けられた空気抜き孔１４である。図１及び図２に示すダイアフラム１２においては、４個の内側空気抜き孔１４ｂが、線分Ｐ０よりも打設孔１３寄りに設けられている。内側空気抜き孔１４ｂの個数については特に制限はないが、例えば、１～８個であることが好ましく、１～４個であることが更に好ましい。
【0026】
本実施形態のダイアフラム１２の空気抜き孔１４は、下記式（１）及び式（２）の関係を満たすように構成されている。ここで、下記式（１）及び式（２）において、打設孔１３の重心Ｏ１と外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２とを結ぶ線分Ｐ１の長さをＬ１とする。また、打設孔１３の重心Ｏ１と内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３とを結ぶ線分Ｐ２の長さをＬ２とする。線分Ｐ１と線分Ｐ２とのなす角をθとする。打設孔１３の半径をＲとする。
【0027】
Ｒ＜Ｌ２・ｃｏｓ（４５°－θ）＜Ｌ１・ｃｏｓ４５° ・・・ （１）
０°≦θ≦４５° ・・・ （２）
０°≦θ≦４５° ・・・ （２）
【0028】
上記式（１）及び式（２）を満たすように、外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２及び内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３が配置されることにより、外側空気抜き孔１４ａと内側空気抜き孔１４ｂの双方にて、ダイアフラム１２下方の空気を上方に良好に逃がすことができる。これにより、ダイアフラム１２下方のコンクリートの充填率を有効に向上させることができる。なお、打設孔１３の重心Ｏ１、外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２、及び内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３は、平板状のダイアフラム１２の平面視において、それぞれの開口形状に対する幾何学的な重心のことを意味する。
【0029】
線分Ｐ１と線分Ｐ２とのなす角θは、上記式（２）に示すように、０°から４５°の範囲であれば特に制限はないが、なす角θは、０°≦θ＜４５°であることが好ましい。このように構成することによって、ダイアフラム１２下方のコンクリートの充填率をより有効に向上させることができる。なお、内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３の位置については、例えば、隣接配置された２つの外側空気抜き孔１４ａ，１４ａの重心Ｏ２同士を結ぶ線分Ｐ０の中点から、内側空気抜き孔１４ｂの半径に相当する長さ以上離間していることが好ましい。また、特に限定されることはないが、例えば、なす角θの下限値は、５°であってもよく、なす角θの上限値は、４０°であってもよい。
【0030】
本発明のダイアフラムは、少なくとも１個の内側空気抜き孔１４ｂを含むものであり、その数には特に制限はなく、複数の内側空気抜き孔１４ｂを含むことができる。そして、複数の内側空気抜き孔１４ｂを含む場合、その具体的な数や形成位置は特に制限はないが、例えば、図１６～図１８に示すダイアフラム２１～２３のように複数の内側空気抜き孔１４ｂを設けることができる。
【0031】
具体的には、図１６～図１８に示すダイアフラム２１～２３のように、内側空気抜き孔１４ｂが少なくとも２個以上（図１６～図１８では、８個）形成され、内側空気抜き孔１４ｂが、線分Ｐ１を挟んで隣り合う少なくとも一対の内側空気抜き孔１４ｂ、１４ｂである空気抜き対２０を有しているようにすることができる。そして、この空気抜き対２０を構成する一対の内側空気抜き孔１４ｂ、１４ｂの重心Ｏ３は、線分Ｐ１で線対称となる位置にある（線分Ｐ１を対称軸とする）ものとすることができる。このように内側空気抜き孔１４ｂを形成すると、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を更に向上させることができる。
【0032】
本発明において、空気抜き対２０は、複数の線分Ｐ１のそれぞれにおいて少なくとも１組存在することが更に好ましい。このようにすると、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を更に向上させることができる。図１６～図１８に示すダイアフラム２１～２３は、４本の線分Ｐ１を描くことができ、各線分Ｐ１を挟んで隣り合う一対の内側空気抜き孔１４ｂ、１４ｂが４組（即ち、空気抜き対２０が４つ）存在している例を示している。
【0033】
【0034】
空気抜き対２０である一対の内側空気抜き孔１４ｂ、１４ｂが複数組存在する場合、線分Ｐ２の長さＬ２は、いずれも同じであることがよいが、異なることでもよい。
【0035】
図２１は、図１８に示すダイアフラム２３を用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を示す写真である。更に、図２２は、図１８に示すダイアフラム２３を用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図であり、図２１に示す写真を二値化処理した結果を示している。図２２の結果からも分かるように、良好に空気が抜けていることが分かる。
【0036】
更に、図１６～図１８に示す各ダイアフラム２１～２３は、一対の内側空気抜き孔１４ｂ、１４ｂを構成する各内側空気抜き孔１４ｂの位置については特に制限はないが、例えば、一対の内側空気抜き孔１４ｂ、１４ｂを構成する各内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３の全てが、打設孔１３の重心Ｏ１を中心とする円の円周２５（図１７参照）上に位置することができる。このように配置すると、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を更に向上させることができる。
【0037】
また、外側空気抜き孔１４ａと内側空気抜き孔１４ｂとが、上記式（１）の関係を満たす場合において、内側空気抜き孔１４ｂは、外側空気抜き孔１４ａ及び打設孔１３と接触せず、所定の間隔を空けて配置されていることが好ましい。例えば、内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３と外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２の間隔は、少なくとも１５０ｍｍであることが好ましい。また、内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３と打設孔１３の重心Ｏ０の間隔についても、少なくとも１５０ｍｍであることが好ましい。
【0038】
各空気抜き孔１４（外側空気抜き孔１４ａ及び内側空気抜き孔１４ｂ）の大きさについては特に制限はないが、例えば、空気抜き孔１４が円形の場合、その直径が３０ｍｍ以上で且つダイアフラム１２の厚さ以上であることが好ましい。ダイアフラム１２の厚さについては特に制限はなく、そのダイアフラム１２を使用するコンクリート充填鋼管柱の仕様に応じて適宜決定することができる。
【0039】
本実施形態のダイアフラム１２の打設孔１３は、従来公知のダイアフラムの打設孔と同様の構成を採用することができる。例えば、打設孔１３の面積は、充填コンクリート断面積の１５％以上且つ直径１００ｍｍ以上とすることが好ましい。また、圧入工法の場合には、打設孔１３の面積は、圧入管径と同等以上であることが好ましい。
【0040】
ダイアフラム１２は、そのダイアフラム１２の対角線上で、空気抜き孔１４と打設孔１３を排除した残りの断面積が、元の対角線断面積に対して４２％以上残っていることが好ましい。空気抜き孔１４の大きさは、ダイアフラム１２の耐力設計上の観点を考慮して適切な大きさを選択することができる。
【0041】
空気抜き孔１４は、直径が３０ｍｍ以上の貫通孔であればよく、その開口面積は、特に制限はなく必要に応じて適宜設定することができる。外側空気抜き孔１４ａと内側空気抜き孔１４ｂとの開口面積は、互いに同じとすることでもよいし、異ならせてもよい。
【0042】
空気抜き孔１４（外側空気抜き孔１４ａ、内側空気抜き孔１４ｂ）の開口割合は、特に制限はなく適宜設定することができる。
【0043】
なお、ダイアフラムの面積が大きくなると、十分な充填率を得るためには、多くの内側空気抜き孔１４ｂを設けることがよい（即ち、内側空気抜き孔の総開口面積を大きくすることがよい）が、内側空気抜き孔１４ｂが多すぎると、ダイアフラムの強度が十分に得られない傾向がある。そこで、ダイアフラムの面積が大きい場合には、図１６～図１８に示すダイアフラム２１～２３のように空気抜き対２０を設ける態様を採用することができる。空気抜き対２０を設けると、ダイアフラムの破損強度を維持しつつ、良好な充填率が達成できる。空気抜き対２０は、これを構成する内側空気抜き孔１４ｂの開口面積については上記の通り適宜設定することができる。また、内側空気抜き孔１４ｂの総開口面積（複数の内側空気抜き孔１４ｂの開口面積の総和）についても必要に応じて適宜設定することができる。
【0044】
空気抜き孔１４の開口形状は、特に制限はなく、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などとすることができる。これらの中でも、円形状とすることでダイアフラムの強度が維持される。
【実施例】
【0045】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【0046】
【0047】
図３に示す参考例１のダイアフラム１２は、１辺の長さが６００ｍｍの正方形の平板状である。打設孔１３は、直径２５０ｍｍの円形とし、その重心Ｏ１がダイアフラム１２の正方形の中心に位置するようにした。外側空気抜き孔１４ａは、正方形のダイアフラム１２の各頂点寄りに１個ずつ合計４個設けた。図３の紙面左側の２個の外側空気抜き孔１４ａは、直径３０ｍｍの円形とし、図３の紙面右側の２個の外側空気抜き孔１４ａは、直径４０ｍｍの円形とした。各外側空気抜き孔１４ａは、ダイアフラム１２の外周の各辺からの距離がそれぞれ５０ｍｍとなる位置に、各重心Ｏ２が位置するようにした。
【0048】
内側空気抜き孔１４ｂは、外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２同士を結ぶ線分よりもその重心Ｏ３位置が打設孔１３寄りとなるように設けた。図３の紙面左側の２個の内側空気抜き孔１４ｂは、直径３０ｍｍの円形とし、図３の紙面右側の２個の内側空気抜き孔１４ｂは、直径４０ｍｍの円形とした。各内側空気抜き孔１４ｂは、線分Ｐ１と線分Ｐ２とのなす角θが１５°となるように設けた。なお、線分Ｐ１は、重心Ｏ１と重心Ｏ２とを結ぶ線分であり、線分Ｐ２は、重心Ｏ１と重心Ｏ３とを結ぶ線分である。
【0049】
参考例１のダイアフラムを用いて小型ＣＦＴ模擬柱を使用したポンプ圧送実験を行い、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を測定した。ポンプ圧送実験の実験概要は、以下の通りである。
【0050】
［試験体］
小型ＣＦＴ模擬柱は、軸方向に直交する断面形状が１辺の長さが６００ｍｍの正方形で、高さ１２００ｍｍの角柱形状の小型ＣＦＴ模擬柱型枠を用いた。このように構成された小型ＣＦＴ模擬柱型枠の中央部に、参考例１のダイアフラムを１枚設けた。コンクリートは、小型ＣＦＴ模擬柱型枠の下面にベンド管を取り付け、下から圧入して打ち込んだ。
小型ＣＦＴ模擬柱は、軸方向に直交する断面形状が１辺の長さが６００ｍｍの正方形で、高さ１２００ｍｍの角柱形状の小型ＣＦＴ模擬柱型枠を用いた。このように構成された小型ＣＦＴ模擬柱型枠の中央部に、参考例１のダイアフラムを１枚設けた。コンクリートは、小型ＣＦＴ模擬柱型枠の下面にベンド管を取り付け、下から圧入して打ち込んだ。
【0051】
［コンクリートの使用材料及び調合］
表１に充填コンクリートの使用材料を示す。また、表２に充填コンクリートの調合を示す。使用するコンクリートは，大臣認定取得済みである管理強度１５０Ｎ／ｍｍ２のコンクリートとした。
表１に充填コンクリートの使用材料を示す。また、表２に充填コンクリートの調合を示す。使用するコンクリートは，大臣認定取得済みである管理強度１５０Ｎ／ｍｍ２のコンクリートとした。
【0052】
【表1】
【0053】
【表2】
【0054】
シリカフューム混入セメントとし、強度増進や流動性の改善を目的に、更にシリカフュームを別添した。コンクリートの水結合材比（Ｗ／Ｂ）は１３．１％とし、目標スランプフローは６５±１０ｃｍ、空気量は２．０±１．５％とした。
【0055】
［ポンプ圧送実験：実験方法］
ポンプ車のブームを水平に伸ばし、小型ＣＦＴ模擬柱にコンクリートを打ち込んだ。実験条件は以下の通りである。
・ブーム水平換算長さ：５２．００ｍ
・ベント管長さ：１．５７ｍ（４インチ管３．１４ｍ相当）
・テーパー管長さ：１．００ｍ
・フレキシブルホース長さ：２．００ｍ
・フレッシュコンクリート単位容積重量：２４．５０ｋＮ／ｍ３
・圧送高さ：１．００ｍ
・圧入高さ：１．００ｍ
・圧力増大係数（β）：１．３０
・管内圧力損失（低速）：０．０７Ｎ／ｍｍ２／ｍ
・管内圧力損失（高速）：０．１５Ｎ／ｍｍ２／ｍ
ポンプ車のブームを水平に伸ばし、小型ＣＦＴ模擬柱にコンクリートを打ち込んだ。実験条件は以下の通りである。
・ブーム水平換算長さ：５２．００ｍ
・ベント管長さ：１．５７ｍ（４インチ管３．１４ｍ相当）
・テーパー管長さ：１．００ｍ
・フレキシブルホース長さ：２．００ｍ
・フレッシュコンクリート単位容積重量：２４．５０ｋＮ／ｍ３
・圧送高さ：１．００ｍ
・圧入高さ：１．００ｍ
・圧力増大係数（β）：１．３０
・管内圧力損失（低速）：０．０７Ｎ／ｍｍ２／ｍ
・管内圧力損失（高速）：０．１５Ｎ／ｍｍ２／ｍ
【0056】
［打設量測定結果］
打設量の測定結果を、表３及び表４に示す。
打設量の測定結果を、表３及び表４に示す。
【0057】
【表3】
【0058】
【表4】
【0059】
［コンクリート打込量］
ポンプ圧送実験におけるコンクリート打込量を、表５及び表６に示す。
ポンプ圧送実験におけるコンクリート打込量を、表５及び表６に示す。
【0060】
【表5】
【0061】
【表6】
【0062】
【表7】
【0063】
【表7】
【0064】
（比較例１）
比較例１においては、図４に示すようなダイアフラム１２ａを作製した。比較例１のダイアフラム１２ａは、空気抜き孔１４を、正方形のダイアフラム１２ａの各頂点寄りに１個ずつ合計４個のみとしたこと以外は、参考例１のダイアフラムと同様の構成とした。図４は、比較例１のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
比較例１においては、図４に示すようなダイアフラム１２ａを作製した。比較例１のダイアフラム１２ａは、空気抜き孔１４を、正方形のダイアフラム１２ａの各頂点寄りに１個ずつ合計４個のみとしたこと以外は、参考例１のダイアフラムと同様の構成とした。図４は、比較例１のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【0065】
（比較例２）
比較例２においては、図５に示すようなダイアフラム１２ａを作製した。比較例２のダイアフラム１２ａは、空気抜き孔１４を、正方形のダイアフラム１２ａの各頂点寄りに１個ずつ４個、更に、これらの空気抜き孔１４の重心同士を結ぶ線分の各中点に１個ずつ４個、合計８個とした。図５は、比較例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
比較例２においては、図５に示すようなダイアフラム１２ａを作製した。比較例２のダイアフラム１２ａは、空気抜き孔１４を、正方形のダイアフラム１２ａの各頂点寄りに１個ずつ４個、更に、これらの空気抜き孔１４の重心同士を結ぶ線分の各中点に１個ずつ４個、合計８個とした。図５は、比較例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【0066】
（比較例３）
比較例３においては、図６に示すようなダイアフラム１２ａを作製した。比較例３のダイアフラム１２ａは、空気抜き孔１４を、正方形のダイアフラム１２ａの各頂点寄りに１個ずつ４個、更に、これらの空気抜き孔１４の重心同士を結ぶ線分の各三等分点に１個ずつ８個、合計１２個とした。図６は、比較例３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
比較例３においては、図６に示すようなダイアフラム１２ａを作製した。比較例３のダイアフラム１２ａは、空気抜き孔１４を、正方形のダイアフラム１２ａの各頂点寄りに１個ずつ４個、更に、これらの空気抜き孔１４の重心同士を結ぶ線分の各三等分点に１個ずつ８個、合計１２個とした。図６は、比較例３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【0067】
比較例１～３のダイアフラムについても、参考例１と同様の方法でダイアフラム下方の充填率の測定を行った。結果を表７に示す。図４～図６に示す充填率の測定結果においても、黒く塗り潰されている部分が、コンクリートが充填されず空隙となっている箇所を示す。また、比較例１～３のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を示す写真を、図８～図１０に示す。
【0068】
（参考例２）
参考例２においては、図２に示すようなダイアフラム１２を作製した。参考例２のダイアフラム１２は、１辺の長さが９１８ｍｍの正方形の平板状である。打設孔１３は、直径３２５ｍｍの円形とし、その重心Ｏ１がダイアフラム１２の正方形の中心に位置するようにした。
参考例２においては、図２に示すようなダイアフラム１２を作製した。参考例２のダイアフラム１２は、１辺の長さが９１８ｍｍの正方形の平板状である。打設孔１３は、直径３２５ｍｍの円形とし、その重心Ｏ１がダイアフラム１２の正方形の中心に位置するようにした。
【0069】
外側空気抜き孔１４ａは、正方形のダイアフラム１２の各頂点寄りに１個ずつ合計４個の外側空気抜き孔１４ａを設けた。この外側空気抜き孔１４ａは、直径４０ｍｍの円形とした。各外側空気抜き孔１４ａは、ダイアフラム１２の外周の各辺からの距離がそれぞれ１９９ｍｍとなる位置に、各重心Ｏ２が位置するようにした。
【0070】
内側空気抜き孔１４ｂは、外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２同士を結ぶ線分よりもその重心Ｏ３の位置が打設孔１３寄りとなるように設けた。これらの内側空気抜き孔１４ｂは、直径４０ｍｍの円形とし、合計４個形成した。各内側空気抜き孔１４ｂは、線分Ｐ１と線分Ｐ２とのなす角θが０°≦θ≦４５°の条件を満たすように設けた。なお、線分Ｐ１は、重心Ｏ１と重心Ｏ２とを結ぶ線分であり、線分Ｐ２は、重心Ｏ１と重心Ｏ３とを結ぶ線分である。
【0071】
参考例２のダイアフラムを用いて、参考例１と同様に、小型ＣＦＴ模擬柱を使用したポンプ圧送実験を行い、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を測定した。ポンプ圧送実験の実験概要は、参考例１と同じとした。図１９は、参考例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を部分的に示す写真である。図２０は、参考例２のダイアフラムを用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。図１９、図２１中、円形の破線は、内側空気抜き孔１４ｂの対応する位置を示している。
【0072】
ダイアフラム下方の充填率を測定した結果、本参考例のダイアフラム下方の充填率は、８４．５％であった。
【0073】
ここで、参考例２，実施例３は、ダイアフラムの１／４部分を抜き出した要素実験であり、落とし込み充填工法を採用した結果である。なお、参考例１、比較例１～３は、実大模擬柱で行ったものであり、圧入施工実験での結果である。
【0074】
（実施例３）
実施例３においては、図１８に示すようなダイアフラム２３を作製した。実施例３のダイアフラム２３は、１辺の長さが９１８ｍｍの正方形の平板状である。打設孔１３は、直径３２５ｍｍの円形とし、その重心Ｏ１がダイアフラム１２の正方形の中心に位置するようにした。
実施例３においては、図１８に示すようなダイアフラム２３を作製した。実施例３のダイアフラム２３は、１辺の長さが９１８ｍｍの正方形の平板状である。打設孔１３は、直径３２５ｍｍの円形とし、その重心Ｏ１がダイアフラム１２の正方形の中心に位置するようにした。
【0075】
外側空気抜き孔１４ａは、正方形のダイアフラム２３の各頂点寄りに１個ずつ合計４個の外側空気抜き孔１４ａを設けた。この外側空気抜き孔１４ａは、直径４０ｍｍの円形とした。各外側空気抜き孔１４ａは、ダイアフラム２３の外周の各辺からの距離がそれぞれ１９９ｍｍとなる位置に、各重心Ｏ２が位置するようにした。
【0076】
内側空気抜き孔１４ｂは、外側空気抜き孔１４ａの重心Ｏ２同士を結ぶ線分よりもその重心Ｏ３の位置が打設孔１３寄りとなるように設けた。これらの内側空気抜き孔１４ｂは、直径４０ｍｍの円形とし、合計８個形成した。各内側空気抜き孔１４ｂは、線分Ｐ１と線分Ｐ２とのなす角θが０°≦θ≦４５°の条件を満たすように設けた。なお、線分Ｐ１は、重心Ｏ１と重心Ｏ２とを結ぶ線分であり、線分Ｐ２は、重心Ｏ１と重心Ｏ３とを結ぶ線分である。
【0077】
内側空気抜き孔１４ｂは、線分Ｐ１を挟んで隣り合う少なくとも一対の内側空気抜き孔１４ｂである空気抜き対２０を有し、この空気抜き対２０は、当該空気抜き対２０を構成する一対の内側空気抜き孔１４ｂの重心Ｏ３が、線分Ｐ１で線対称となるように配置した。更に、空気抜き対２０は、線分Ｐ１のそれぞれにおいて少なくとも１組、具体的には、４組存在するようにした。
【0078】
実施例３のダイアフラム２３を用いて、参考例１と同様に、小型ＣＦＴ模擬柱を使用したポンプ圧送実験を行い、ダイアフラム下方のコンクリートの充填率を測定した。ポンプ圧送実験の実験概要は、参考例１と同じとした。図２１は、実施例３のダイアフラム２３を用いたポンプ圧送実験のコンクリートの充填状況を部分的に示す写真である。図２２は、実施例３のダイアフラム２３を用いたポンプ圧送実験のコンクリート充填率の測定結果を示す平面図である。
【0079】
ダイアフラム下方の充填率を測定した結果、本実施例のダイアフラム下方の充填率は、９４．９％であった。
【0080】
［結果］
参考例１～２、実施例３のダイアフラムは、外側空気抜き孔の重心同士を結ぶ線分よりもその重心位置が打設孔寄りとなる内側空気抜き孔を設けたことにより、ダイアフラム下方の充填率の改善を図ることができた。特に、空気抜き孔の個数が４個の比較例１のダイアフラムは勿論のこと、空気抜き孔の個数が同数（８個）の比較例２のダイアフラムに対して大幅に充填率の改善を図ることができた。また、空気抜き孔の個数が１２個の比較例３のダイアフラムと比較しても、参考例１～２、実施例３のダイアフラムは、ダイアフラム下方の充填率が高いという結果が得られた。
参考例１～２、実施例３のダイアフラムは、外側空気抜き孔の重心同士を結ぶ線分よりもその重心位置が打設孔寄りとなる内側空気抜き孔を設けたことにより、ダイアフラム下方の充填率の改善を図ることができた。特に、空気抜き孔の個数が４個の比較例１のダイアフラムは勿論のこと、空気抜き孔の個数が同数（８個）の比較例２のダイアフラムに対して大幅に充填率の改善を図ることができた。また、空気抜き孔の個数が１２個の比較例３のダイアフラムと比較しても、参考例１～２、実施例３のダイアフラムは、ダイアフラム下方の充填率が高いという結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【0081】
本発明のダイアフラムは、コンクリート充填鋼管柱用のダイアフラムとして利用することができる。
【符号の説明】
【0082】
１１ 通しダイアフラム、
１２，２１，２２，２３ ダイアフラム、
１２ａ ダイアフラム、
１３ 打設孔、
１４ 空気抜き孔、
１４ａ 外側空気抜き孔、
１４ｂ 内側空気抜き孔、
１５ 鋼管、
１５ａ 打設口、
１６ コンクリート、
１６ａ 上端面、
１７ 空隙、
１８ 梁、
２０ 空気抜き対、
２５ 円周。
１２，２１，２２，２３ ダイアフラム、
１２ａ ダイアフラム、
１３ 打設孔、
１４ 空気抜き孔、
１４ａ 外側空気抜き孔、
１４ｂ 内側空気抜き孔、
１５ 鋼管、
１５ａ 打設口、
１６ コンクリート、
１６ａ 上端面、
１７ 空隙、
１８ 梁、
２０ 空気抜き対、
２５ 円周。
【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】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】