JP2001262833A - 鋼管コンクリート柱の蒸気抜き孔用キャップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼管コンクリート柱に設ける蒸気抜き孔を、
柱内へのコンクリート圧入作業時の確認孔として利用す
る際に、セメントノロの漏れを防止する。 【解決手段】 鋼管柱１の内外面に係止可能な大径部１
０ａと爪１０ｂとを有し、内部に鋼管柱１の内外方向に
貫通するように貫通孔１１が形成され、この貫通孔１１
の一部にアルカリ性反応指示薬を含浸した浸透部材１２
を挿入して収容した樹脂製キャップ１０を蒸気抜き孔に
装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼管コンクリート柱
の蒸気抜き孔用キャップに係り、特に火災時に機能する
蒸気抜き孔をコンクリート圧入作業における確認孔とし
て利用した際に、鋼管表面を汚さずに、コンクリート打
設状態を確認できるようにした鋼管コンクリート柱の蒸
気抜き孔用キャップに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼管コンクリート柱（以下、ＣＦＴ柱と
略記する。）は鋼管の内部にコンクリートを充填させる
ことにより得られる鋼管と内部コンクリートとの相互拘
束効果（コンファインド効果）によって、耐力及び変形
性能を高めた柱部材である。また、ＣＦＴ柱は、耐火性
においても優れた性状を示すことが知られている。すな
わち、鉄骨柱では火災時に鋼管が高温に曝されると急速
に強度を失い、耐力が期待できなくなるのに対し、ＣＦ
Ｔ柱では鋼管の耐力が失われた後も内部コンクリートの
温度上昇が比較的緩やかに進行するため、長時間にわた
り荷重を支持することができる。したがって、従来、耐
火被覆を必要とする部分においても、２時間耐火程度の
設計による無耐火被覆構造が可能になり、コストダウン
を図ることができる。

【０００３】このようにＣＦＴ柱を無耐火被覆構造とす
る場合、火災時に鋼管内で高熱となるコンクリートから
発生した水蒸気で鋼管内が高い蒸気圧状態になるのを防
止する必要がある。このため、鋼管柱の柱頭、柱脚近傍
に対向する形で直径２０mm以上の丸孔を、蒸気抜き孔と
して各々２個設けることがＣＦＴ構造技術指針によって
義務づけられている。図７は、ＣＦＴ柱構造の一例を示
した説明図である。鋼管柱５０の各層のスラブ面５１よ
りわずかに上側の柱脚部分５０ａと柱頭部分５０ｂに蒸
気抜き孔５２が設けられている。この蒸気抜き孔５２は
コンクリート打設時にはコンクリートの圧入状態を確認
するための確認孔（以下、符号５２を付す。）として兼
用することもできると規定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この蒸気抜
き孔５２を、コンクリートの到達を確認するために利用
した場合、確認孔５２からセメントノロ５３（ここでは
砂分を含むモルタルも併せて指している。）が流れ出て
鋼管柱５０の表面を汚してしまう（図８（ａ）参照）。
また、コンクリート打設が完了した段階では、確認孔５
２はセメントノロ５３ａで閉塞された状態にある。この
閉塞された孔５２を蒸気抜き孔として機能させるため
に、孔内で硬化したセメントノロ５３ａを確実に除去し
ておく必要がある（図８（ｂ）参照）。このように、確
認孔５２のセメントノロ５３ａの除去と、セメントノロ
５３が付着して汚れた鋼管５０の表面の清掃という手間
のかかる余分な工程を設けなくてはならない。また、無
足場工法で施工されている場合には、柱頭部分５０ａで
の清掃作業は高所危険作業となる。このような作業工程
を省略したいという要望もある。

【０００５】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、火災時に機能する蒸気抜き
孔を、鋼管内のコンクリート圧入の確認孔に利用する際
に、セメント等で鋼管を汚さないようにできる鋼管コン
クリート柱の蒸気抜き孔用キャップを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、鋼管内外面に係止可能な部位を有する樹
脂製キャップ本体と、キャップ本体を鋼管の内外方向に
貫通するように形成された貫通孔と、この貫通孔の一部
に収容されたアルカリ性反応指示薬を含浸した浸透部材
とを備え、鋼管コンクリート柱に設けられた蒸気抜き孔
に装着されることを特徴とする。

【０００７】前記樹脂製キャップ本体は、前記鋼管の蒸
気抜き孔の内面周縁に係止する爪部が本体の鋼管側内面
側に形成することが好ましい。

【０００８】前記樹脂製キャップ本体は、内側キャップ
と外側キャップとをネジ部で連結する２部材で構成する
ことが好ましい。

【０００９】前記浸透部材の端面が前記貫通孔の外側端
面とほぼ一致するように前記貫通孔内に収容することが
好ましい。

【００１０】前記樹脂製キャップ本体は、透明樹脂成形
品からなり、前記鋼管外側に凸レンズ状部が形成され、
この凸レンズ状部を介して前記貫通孔内に収容された浸
透部材の一部を鋼管外から拡大視できるようにすること
が好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の鋼管コンクリート
柱の蒸気抜き孔用キャップの一実施の形態について、添
付図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、図７に示したような従来の鋼管柱
を例に、鋼管に設けられた蒸気抜き孔２を示した部分拡
大断面図である。本実施の形態では、鋼管柱の鋼管とし
て角形鋼管が使用されているが、円形断面の鋼管柱も使
用できる。使用素材としては一般構造用角形鋼管（ＳＴ
ＫＲ４００、ＳＴＫＲ４９０）、一般構造用炭素鋼鋼管
（ＳＴＫ４００、ＳＴＫ４９０）が一般的であり、従来
の８０Ｋ鋼、溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ７８０）に相当
する高強度鋼、溶接構造用遠心力鋳鋼管等も好適であ
る。

【００１３】図１には鋼管柱１の所定位置に設けられた
蒸気抜き孔（一例としてφ２０mm）に樹脂製キャップ１
０が装着された状態が示されている。この樹脂製キャッ
プ１０は、熱可塑性樹脂であるポリエチレン樹脂成形品
で、その形状は鋼管外側に露出する大径部１０ａと、蒸
気抜き孔２の内径にほぼ等しく、蒸気抜き孔２に挿通可
能な直径と鋼管厚にほぼ等しい長さとを有する円筒部１
０ｂと、蒸気抜き孔２の鋼管内縁１ａに係止可能な爪部
１０ｃとが一体となっている。この樹脂製キャップ１０
内には、その中心軸線（図示せず）が一致するように円
形貫通孔１１が形成されており、その外側半分の位置に
はセメントノロ漏れ防止のための栓として機能する浸透
部材１２がきつくはめ込まれ、収容されている。この浸
透部材１２は適度の液体浸透性と、一定量の液体を含浸
して保水できる保水性を備えており、本発明ではアルカ
リ性反応指示薬が含浸されている。本実施の形態ではこ
の浸透部材１２として、スポンジ状の発泡ポリウレタン
樹脂が用いられている。この他、フィルタ状に成形され
た不織布等も好適である。図１（ｂ）はこの大径部１０
ａと、大径部１０ａに現れる円形貫通孔１１内にはめ込
まれた浸透部材１２の端面とを示している。

【００１４】一方、爪部１０ｃが形成された端面には、
円形貫通孔１１と同心的に、断面がＶ字形をなす円溝状
の切欠部１３が形成されている。この切欠部１３の作用
について、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示し
たように、樹脂製キャップ１０は蒸気抜き孔２に外側か
ら押し込むようにして挿入され、図１に示したように、
鋼管内面に爪部１０ｃが係止させるようになっている。
爪部１０ｃの外周寸法は、初期状態では図２（ａ）に示
したように、蒸気抜き孔２の直径より大きな寸法である
が、図２（ｂ）に示したように、蒸気抜き孔２に押し込
むように挿入すると、切欠部１３がつぶれ、爪部１０ｃ
の外周寸法が孔の直径まで縮められるように弾性変形す
る。そして押し込まれた爪部１０ｃが孔２を通過した
ら、元の形状に戻る。このとき爪部１０ｃは鋼管内縁１
ａに係止する。この結果、樹脂製キャップ１０は図１に
示したように、確実に蒸気抜き孔２に固定される。

【００１５】熱可塑性樹脂としては上述したポリエチレ
ン（ＰＥ）の他、ポリプロピレン（ＰＰ）、オレフィン
系樹脂、ポリエチレンテレフテレート（ＰＥＴ）、ポリ
アミド樹脂、各種熱可塑性エラストマー等、耐アルカリ
性を示す樹脂であれば適宜選択することができる。

【００１６】この蒸気抜き孔２をコンクリート圧入作業
時のコンクリート到達の確認孔として使用する場合につ
いて説明する。図１に示したように取り付けられた樹脂
製キャップ１０の中心軸線位置には円形貫通孔１１の外
側半分には、フェーノールフタレインのエタノール溶液
を含浸させたスポンジ状の発泡ポリウレタン製浸透部材
１２がはめ込まれている。この状態で鋼管内にコンクリ
ートが圧入され、コンクリート天端面１５が図１に示し
たように、円形貫通孔１１に達すると、コンクリートの
セメントノロ１５ａが内部に流れ込む。このとき指示薬
としてのフェーノールフタレインはセメントのアルカリ
分と反応して赤紫色に発色する。この赤紫色の反応部分
は浸透部材１２の外側表面まで浸透し、外部から見ても
内部でアルカリ反応が生じていることが確認できる。こ
れによりこの確認孔までコンクリートが到達しているこ
とが確認できる。

【００１７】コンクリートはさらに樹脂製キャップ１０
の高さを超えて鋼管柱１内に圧入されるが、そのまま栓
として機能し、孔からセメントノロが鋼管外に流出する
のを防止できる。

【００１８】次に、樹脂製キャップ１０の蒸気抜き孔２
としての機能について説明する。蒸気抜き孔２に取り付
けられた樹脂製キャップ１０は、火災時に高温に加熱さ
れた鋼管柱１に触れているため、火災発生の早い時期に
溶融して形状が崩れてしまう。その状態でコンクリート
から発生した高温蒸気の内圧が蒸気抜き孔２に作用する
と、溶融片が取り除かれ、蒸気抜き孔２は完全に開放さ
れる。鋼管はコンクリートに比べて熱膨張率が十分大き
いため、鋼管柱１の方の膨張変形が大きく、鋼管内面と
コンクリートとの間に隙間ができる。この隙間部分を通
ってコンクリートから発生した高温蒸気が上昇し、蒸気
抜き孔２を介して外部に放出される。これにより鋼管内
の蒸気圧が過剰に高くなることを防止することができ
る。

【００１９】図３（ａ）は樹脂製キャップ１０の変形例
を示した断面図、図３（ｂ）は他の変形例を示した側面
図である。図３（ａ）の樹脂製キャップ１０では、円形
貫通孔１１（図２（ａ））を爪部１０ｃ側の内径が大き
く設定された円錐台形とした。これにより、爪部１０ｃ
側の円筒部の肉厚が薄くなり、図１、図２に示した切欠
部の作用をこの薄肉部分で兼用し、爪部１０ｃの弾性変
形を生じさせるようにしている。また、浸透部材１２も
この円錐台形の先端部分にはまり込むような形状となっ
ているため、浸透部材１２がキャップ側から脱落しにく
くなっている。図３（ｂ）には複数本に分割された爪部
１０ｃと一体的に形成された弾性脚部１０ｄが大径部１
０ａに取り付けられた樹脂製キャップ１０が示されてい
る。この樹脂製キャップ１０では、樹脂製キャップ１０
を蒸気抜き孔２に押し込む際に各弾性脚部１０ｄが孔内
周面に沿って滑る爪部１０ｃによって内方に弾性変形さ
れる。そして爪部１０ｃが鋼管内面縁１ａ（図２）に係
止すると同時に元の形状に戻る。その状態で樹脂製キャ
ップ１０は蒸気抜き孔２内に確実に取り付けられる。こ
の例でもコンクリート圧入状態の確認のため、フェーノ
ールフタレインを含浸させたスポンジ状の浸透部材１２
がキャップの外側に形成された図示しない貫通孔内に収
容されている。

【００２０】図４は他の変形例として２ピースからなる
樹脂製キャップ２０の例を示した全体側面図、図５各図
は、樹脂製キャップ２０の装着状態を示した断面図であ
る。この樹脂製キャップ２０は図５（ａ）に示したよう
に、内側キャップ２０Ａと外側キャップ２０Ｂの２ピー
スからなり、内側キャップ２０Ａの爪部２０ｃと反対側
の端面には雄ねじ部２１が形成されている。この雄ねじ
部２１と螺合する雌ねじ部２２が外側キャップ２０Ｂの
対向面に所定の深さで形成されている。この樹脂製キャ
ップ２０によれば、雄ねじ部２１の長さあるいはねじ込
み代を調整することにより、内側キャップ２０Ａの外側
キャップ２０Ｂとの間の離れを任意に設定でき、各種の
板厚に対応させることができる。この樹脂製キャップ２
０の例においても貫通孔１１内に収容されたフェーノー
ルフタレイン含浸させた浸透部材１２により、コンクリ
ート圧入作業の確認を行うことができる。

【００２１】以上の説明では、鋼管の外側から内側キャ
ップもはめ込む例について説明したが、鋼管の継手部を
組み立てる前に鋼管の内外面から２部材のキャップをは
め込み、それらを連結するように使用してもよい。

【００２２】図６各図は他の実施の形態としてレンズ部
を有する透明樹脂製キャップ３０を示したものである。
図６（ａ）に示した樹脂製キャップ３０では、無色透明
な樹脂で成形された大径部が凸曲面状のレンズ部３１と
して仕上げられ、内部のセメントノロが侵入する導入孔
３２内にフェーノールフタレインを含浸した浸透部材と
しての円筒３３が嵌着されている。さらに導入孔３２の
先端にはキャップ外面に貫通した細径の空気抜き孔３４
が形成されている。このような樹脂製キャップ３０によ
れば、コンクリート圧入作業時に導入孔３２内にセメン
トノロが侵入し、円筒３３に含浸したフェーノールフタ
レインがわずかに赤紫色に変色しただけで、レンズ部３
１の拡大効果を利用してわずかな範囲の変色を容易に確
認することができる。

【００２３】図６（ｂ）はこのレンズ部を有する樹脂製
キャップ３０において、蒸気抜き孔２への取り付け部分
の一例を示した側面図である。同図に示したように、初
期状態で略Ｖ字形に屈曲した形状の板バネ３５が爪部に
形成された変形例を示している。この変形例によれば、
板バネ３５の変形しろが大きいので、蒸気抜き孔２に樹
脂製キャップ３０を容易に装着できる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で述べたように、本発明によ
れば、ＣＦＴ柱の蒸気抜き孔をコンクリート圧入作業時
の確認孔として利用した際に、確認孔からのセメントノ
ロの流出を防止しつつ、コンクリート打設状態を確認す
ることができ、併せて火災時に確実に蒸気抜き孔として
の役割を果たせるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鋼管コンクリート柱の蒸気抜き孔
用キャップの一実施の形態を示した部分断面図。

【図２】図１に示した蒸気抜き孔用キャップの取り付け
状態を示した状態説明図。

【図３】蒸気抜き孔用キャップの変形例を示した断面
図、側面図。

【図４】蒸気抜き孔用キャップの他の変形例を示した部
分断面側面図。

【図５】図４に示した蒸気抜き孔用キャップの取り付け
状態を示した状態説明図。

【図６】蒸気抜き孔用キャップの他の変形例を示した断
面図、側面図。

【図７】従来の蒸気抜き孔の設置例を示したＣＦＴ柱全
体図。

【図８】図７に示した蒸気抜き孔をコンクリート圧入作
業の確認孔として利用した状態を示した状態説明図。

【符号の説明】

１ 鋼管柱 ２ 蒸気抜き孔 １０，２０，３０ 樹脂製キャップ １０ａ 大径部 １０ｂ 円筒 １０ｃ 爪部 １１ 円形貫通孔 ２０Ａ 内側キャップ ２０Ｂ 外側キャップ ３１ 凸レンズ状部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼管内外面に係止可能な部位を有する樹脂
   製キャップ本体と、キャップ本体を鋼管の内外方向に貫
   通するように形成された貫通孔と、この貫通孔の一部に
   収容されたアルカリ性反応指示薬を含浸した浸透部材と
   を備え、鋼管コンクリート柱に設けられた蒸気抜き孔に
   装着されることを特徴とする鋼管コンクリート柱の蒸気
   抜き孔用キャップ。
2. 【請求項２】前記樹脂製キャップ本体は、前記鋼管の蒸
   気抜き孔の内面周縁に係止する爪部が本体の鋼管側内面
   側に形成されたことを特徴とする請求項１記載の鋼管コ
   ンクリート柱の蒸気抜き孔用キャップ。
3. 【請求項３】前記樹脂製キャップ本体は、内側キャップ
   と外側キャップとをネジ部で連結する２部材からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の鋼管コンクリート柱の蒸
   気抜き孔用キャップ。
4. 【請求項４】前記浸透部材の端面が前記貫通孔の外側端
   面とほぼ一致するように前記貫通孔内に収容されたこと
   を特徴とする請求項１記載の鋼管コンクリート柱の蒸気
   抜き孔用キャップ。
5. 【請求項５】前記樹脂製キャップ本体は、透明樹脂成形
   品からなり、前記鋼管外側に凸レンズ状部が形成され、
   この凸レンズ状部を介して前記貫通孔内に収容された浸
   透部材の一部を鋼管外から拡大視するようにした請求項
   １記載の鋼管コンクリート柱の蒸気抜き孔用キャップ。