JP2009285614A - コンクリート用バイブレータ - Google Patents

Abstract

【課題】低周波の振動でコンクリートに分離を生じさせることなく高品質に突き固めることができ、省力化と安全性の向上とが図れるコンクリート用バイブレータ装置を提供する。
【解決手段】径方向への膨張変形に応じて長手方向の長さが縮まって弾性変形するゴムチューブ４と、該ゴムチューブの一端側の開口を密封閉塞する硬質材料からなる先端キャップ６と、該ゴムチューブの他端側の開口に設けられて高圧エアーホース１０を接続させるためのカプラー９を有した口金８と、該高圧エアーホースを通じて該ゴムチューブ内に供給する空気を圧縮するコンプレッサー１２と、 該ゴムチューブ内に供給される圧縮空気を所定のサイクルで給排気して該ゴムチューブを膨張収縮振動させる給排気バルブ１６とを備えてコンクリート用バイブレータ装置２を構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、低周波の振動でコンクリートに分離を生じさせることなく高品質に突き固めることができて、省力化と安全性の向上とが図れるコンクリート用バイブレータ装置の技術に関するものである。

一般に、コンクリートを打設するにあたっては、固化したときに密実で空隙のない良質なコンクリート構造を得られるように、打設したコンクリートにバイブレータ装置で振動を与えて、砂利の分布を安定化させるとともに、モルタルやセメントペーストを砂利の周囲に十分にいきわたらせ、気泡を追い出して締め固めしている。

また、近年にあっては、鉄筋や鉄骨の配設量が多い場合等に、高流動コンクリートを広範囲に亘って打設することがある。この高流動コンクリートは流動性と材料分離抵抗性に優れているので、当該高流動コンクリートを使用すると、狭隘な箇所や形状の複雑な箇所への打設が容易になるとともに、打設時の締め固め作業を簡素化し得るという利点がある。

ここで、高流動コンクリートを広範囲に打設する場合に、その打設作業の迅速化を図るためには、当該高流動コンクリートを押し広げる必要があり、その押し広げ装置として、特開平８−１００５２９号公報にて提案されているものが知られている。即ち、当該押し広げ装置は、高流動コンクリート中に挿入される送気パイプと、この送気パイプの先端部を包み込むようにして装着された高弾性を有しかつ気密性を有する作動袋と、送気パイプの基端部に連設されて、この送気パイプへ作動袋を膨張させるための加圧気体を送り込む給気パイプと、この給気パイプの上流側に連設されてこの給気パイプへ送り込まれる加圧気体を生成するコンプレッサーと、このコンプレッサーと給気パイプとの間に介装されて作動袋内の加圧気体の供給及び排出を反復して行なう給排気手段とからなるものである。
特開平８−１００５２９号公報

ところで、コンクリートの打設に際し、型枠で閉塞され、更に鉄筋や埋設配管などが詰まって配設された狭隘な部分や、形状が複雑な部分などでは、高流動コンクリートが多用されており、このような高流動コンクリートを使用した場合でも、その打設作業の迅速性を図るためには締め固め作業を行った方が良いのであるが、従来のコンクリート用バイブレータ装置では、その振動数が高流動コンクリートにとっては高すぎて、過度の振動が伝播されてしまうといった問題があった。即ち、高流動コンクリートに高い振動数の過度の振動が伝播されると、高流動コンクリートは締め固められるどころか、逆に分離が促進されて品質低下を招いてしまう虞があった。このため、コテや突棒などを用いて人力作業でコンクリートを突いて締め固めを行っている。しかしながら、当該人力よる締め固め作業は、甚だ重労働であって作業員の疲労を助長するので、作業を長時間に亘って継続させるためには配置人員を多く確保しなければならなかった。

なお、上記特許文献１に示された押し広げ装置では、打設された高流動コンクリートを、径方向に膨張収縮する作動袋によって周囲に広く押し広げることは出来ても、鉄筋や埋設配管などが詰まって配設された狭隘な部分や、形状が複雑な部分に使用して、その鉄筋や埋設配管の間隙等に高流動コンクリートを突き固めるには不向きである。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低周波の振動でコンクリートに分離を生じさせることなく高品質に突き固めることができて、省力化と安全性の向上とが図れるコンクリート用バイブレータ装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明に係るコンクリート用バイブレータ装置は、径方向への膨張変形に応じて長手方向の長さが縮まって弾性変形するゴムチューブと、該ゴムチューブの一端側の開口を密封閉塞する硬質材料からなる先端キャップと、該ゴムチューブの他端側の開口に設けられて高圧エアーホースを接続させるためのカプラーを有した口金と、該高圧エアーホースを通じて該ゴムチューブ内に供給する空気を圧縮するコンプレッサーと、 該ゴムチューブ内に供給される圧縮空気を所定のサイクルで給排気して該ゴムチューブを膨張収縮振動させる給排気バルブと、を備えていることを特徴とする。

また、前記ゴムチューブ内には、少なくとも一端が前記口金に係止されるとともに他端が直線状に延出されて、該ゴムチューブ内の減圧時に該ゴムチューブの形状を直線状に保持する保持部材を設ける構成となし得る。

また、前記保持部材が、前記口金側に一端部が係止されて設けられた第１保持部材と、前記先端キャップに一端部が係止されて設けられた第２保持部材とからなり、該第１保持部材と該第２保持部材の他端部同士が相互に長手方向に相対移動可能に重なり合って配置されている構成となし得る。

また、前記第１保持部材と第２保持部材とには管体を採用する構成となし得る。

この発明に係るコンクリート用バイブレータ装置によれば、ゴムチューブ内に所定サイクルで圧縮空気を給排させて、ゴムチューブを径方向に膨張収縮させて振動させると、当該ゴムチューブはその径方向への膨張時に長手方向の長さが縮って弾性変形し、径方向に弾性復帰する収縮時には長手方向の長さが長くなるので、径方向と長手方向（軸方向）とへの２方向の振動を得ることができ、長手の方向への振動で鉄筋や埋設配管等の狭い間隙管にもコンクリートを突き込んで締め固めることができ、省力化と安全性の向上とが図れる。また、給排気バルブの作動サイクルを調節することで、ゴムチューブの振動を低周波に抑えることができ、高流動コンクリートに対しても、分離を生じさせることなく高品質に突き固めることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るコンクリート用バイブレータ装置２の全体構成を示す概略図であって、（ａ）は圧縮空気の供給を止めた排気状態時を、（ｂ）は圧縮空気を供給している加圧状態時をそれぞれ示している。図示するように、このコンクリート用バイブレータ装置２は、径方向への膨張変形に応じて長手方向（軸方向）の長さが縮まって弾性変形する所定長さのゴムチューブ４と、このゴムチューブ４の一端側の開口に設けられてその開口を密封閉塞する硬質材料からなる先端キャップ６と、このゴムチューブ４の他端側の開口に設けられて高圧エアーホース１０を接続させるための接続カプラー９を有するエア口金８と、この高圧エアーホース１０を通じて上記ゴムチューブ４内に圧縮空気を供給するコンプレッサー１２と、このコンプレッサの吐出口側に接続されて設けられたチャンバー１４と、このチャンバー１４の吐出口側に設けられて上記高圧エアーホース１０を介して上記ゴムチューブ４内に供給する圧縮空気を所定のサイクルで給排気して当該ゴムチューブ４を膨張収縮振動させる給排気バルブ１６とを備えている。

即ち、ゴムチューブ４と先端キャップ６と口金８及びカプラー９とによって振動体が形成されていて、この振動体のゴムチューブ４内に圧縮空気を所定のサイクルで給排させることにより、当該ゴムチューブ４を径方向に弾性変形させて膨張収縮振動させるようになっている。

図２と図３は上記ゴムチューブ４と先端キャップ６と口金８及びカプラー９とからなる振動体の平面図と側面図とを示しており、各図において（ａ）は圧縮空気が供給されていない未膨張の自然状態を示し、（ｂ）は規定された最高圧力の圧縮空気が充填されている膨張状態を示している。また、図４（ａ），（ｂ）は図２及び図３中に示すIVａ−IVａ線部の矢視断面図とIVｂ−IVｂ線部の矢視断面図である。

図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、ゴムチューブ４は、自然状態では扁平に潰れており、その幅ｗは約８０ｍｍ程度をなし、その長さＬは１０００ｍｍ程度の細長い筒状を呈している。また、図２〜図４に示すように、当該ゴムチューブ４は、外面ゴム層４ａと内面ゴム層４ｂとの２層構造をなしており、その外面ゴム層４ａと内面ゴム層４ｂとの間にはゴムチューブ４の長手方向（軸方向）に沿って補強繊維５が延設配置されている。 ここで、外面ゴム層４ａには耐油・耐候・耐磨耗性に優れた、例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）等の素材が適しており、内面ゴム層４ｂには耐磨耗・耐水性に優れ、かつ安価な、例えばスチレン− ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の素材が適しているが、外面ゴム層４ａ及び内面ゴム層４ｂの双方を共に天然ゴム（ＮＲ）素材で形成するようにしても良い。

また、補強繊維５にはポリエステルやナイロンなどの化学繊維が適しており、この補強繊維５はゴムチューブ４の長手方向（軸方向）に沿って延設配置されて、当該ゴムチューブ４の長手方向への弾性変形による延びを抑制する機能を発揮するようになっている。つまり、この長手方向への弾性変形による延びを抑制する機能により、ゴムチューブ４内に圧縮空気が充填された径方向への膨張時には、その径の拡大に応じて、ゴムチューブ４の長手方向（軸方向）の長さＬ’が縮まる様になっている。即ち、ゴムチューブ４の軸方向の伸長率を低く抑制し得れば、補強繊維５は必ずしも上記のように長手方向（軸方向）に沿って延設しなくても良く、例えば、網目状に配置して構成しても良い。

そして、ゴムチューブ４には、上記してあるように、その軸方向一端部側の開口に、当該開口を密封閉塞する硬質材料からなる先端キャップ６が設けられている。本実施形態では、この先端キャップ６には、有蓋筒体状に形成された硬質な金属製のものが使用されており、その筒体部６ａがゴムチューブ４の先端側の内周部に嵌入されている。筒体部６ａの外周面にはゴムチューブ４からの抜け止め防止用の環状段部６ｂが断面三角形状に径方向外方に突出されて複数条形成されており、この筒体部６ａの外側にはゴムチューブ４を挟んで締め付け固定する金属製スリーブ７が設けられていて、当該金属製スリーブ７がカシメられることでゴムチューブ４を筒体部６ａの外周面に強固に圧着固定している。また、先端キャップ６の有蓋部６ｃは筒体部６ａよりもゴムチューブ４のほぼ厚み相当分だけ拡径形成されてゴムチューブ４の先端部から突出して露出しており、その突出部の先端は略半球形状に丸く湾曲形成されている。

また、ゴムチューブ４の軸方向他端部側には、金属製のエア口金８が嵌入装着されている。このエア口金８はその軸方向の両端が開口された筒状体に形成されており、その外周面には、上記先端キャップ６と同様の抜け止め用の環状段部８ａが断面三角形状に径方向外方に突出されて複数条形成されている。そして、当該エア口金８の外側にもゴムチューブ４を挟んで締め付け固定するための金属製スリーブ１１が設けられていて、当該金属製スリーブ１１がカシメられてゴムチューブ４をエア口金８の外周面に強固に圧着固定している。また、このエア口金８には、高圧エアーホース１０を着脱自在に接続可能な金属製の接続カプラー９が内周側に嵌め込まれて固定装着されている。

また、ゴムチューブ４の内部には、当該ゴムチューブ４内の減圧時にその形状を直線状に保持するための保持部材１３が、少なくともその一端をエア口金８に係止されて設けられている。本実施形態では、この保持部材１３はその幅がエア口金８の内径寸法に符合された金属板１３１でなり、その金属板１３１の一端がエア口金８の内周部に嵌め込まれて固定係止されている。そして、この金属板１３１の他端はゴムチューブ４内をその先端側に向けて先端キャップ６の近傍まで直線状に延出形成されていて、金属板１３１の他端と先端キャップ６との間には、ゴムチューブ４の長さ変化を許容するためのクリアランスが設けられている。

また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、コンプレッサー１２から吐出された圧縮空気はチャンバー１４に一時的に貯められて圧力が平滑化されるようになっている。このコンプレッサー１２は０．２〜０．７ＭＰａの吐出圧力能力を有するが、本実施形態では、チャンバー１４内には０．５ＭＰａの圧縮空気が貯留されるように設定されている。そして、このチャンバー１４からゴムチューブ４内に圧縮空気を導く高圧エアーホース１０の途中に給排気バルブ１６が設けられている。この給排気バルブ１６は給気ポジションと排気ポジションとの２位置を選択的に切り替える２ポジション替え式の電磁弁でなり、図１（ａ）に示す給気時には、給気位置に切り替えられてチャンバー１４とゴムチューブ４とを連通させて、チャンバー１４内に貯留した圧縮空気をゴムチューブ４内に供給するようになっている。また、図１（ｂ）に示す排気時には、排気位置に切り替えられてチャンバー１４側を閉塞する一方、ゴムチューブ４側を大気開放して、当該ゴムチューブ４内の圧縮空気を排気放出するようになっている。

従って、以上のようにしてなるコンクリート用バイブレータ装置２にあっては、コンプレッサー１２から吐出された圧縮空気は圧力が所定値の０．５ＭＰａに平滑化された状態でチャンバー１４に貯められ、給排気バルブ１６が給気位置に切り替え作動されるとチャンバー１４内に貯留された圧縮空気が高圧エアーホース１０を通じてゴムチューブ４内に給気される。圧縮空気が供給されるとゴムチューブ４内の圧力は所定値の０．５ＭＰａまで上昇し、ゴムチューブ４は径方向外方に弾性変形して拡径膨張する。

そして、この径方向外方への拡径膨張に伴い、ゴムチューブ４はその長さ方向の弾性変形が補強繊維によって抑制されているので、その径方向への膨張量に応じてゴムチューブの長手方向の（軸方向）長さが縮まる。ここで、本実施形態では、ゴムチューブ４には外面ゴム層４ａと内面ゴム層４ｂとに共に天然ゴムが採用されたものを使用している。そして、当該ゴムチューブ４は加圧していない自然状態において、その諸寸法は、外面ゴム層４ａの厚みが２ｍｍ、内面ゴム層４ｂの厚みが１．５ｍｍ、外周長（外径）が１６５ｍｍ、長さが１０００ｍｍになっている。そして、当該ゴムチューブ４の場合では、その内部に０．５ＭＰａの圧縮空気を充填すると、その径方向の外径はφ６０ｍｍ程度にまで膨張し、長さは２０％ほど縮んで約８００ｍｍ程度になって２００ｍｍ程短くなるようになっている。

また、この膨張状態から、給排気弁１６を切り替え作動させて排気ポジションにすると高圧エアーホース１０はチャンバー１４側が閉塞される一方、ゴムチューブ４側が大気開放され、このゴムチューブ４内の圧縮空気が大気中に放出排気されてゴムチューブ４がその弾性力によって縮径収縮し、その縮径収縮した分だけ長さが伸びて復元することになる。

そして、当該給排気バルブ１６の切り替え作動によるゴムチューブ４内への圧縮空気の給排は、給排気バルブ１６の切り替え作動を所定のサイクルに制御して行われ、この制御サイクル数に応じて、ゴムチューブ４は膨張収縮を繰り返して振動されることになる。つまり、ゴムチューブ４は径方向に拡径膨張振動するとともに、長手方向に（軸方向）に伸縮振動することになる。なお、当該給排気バルブ１６の切り替え作動は毎秒１０回以下にして１０Hz以下の低周波振動を起こさせる様にするのが好ましく、本実施形態では給排気バルブ１６の切り替え作動は毎分１０回程度にしている。

従って、打設したコンクリート内、にこのコンクリート用バイブレータ装置２のゴムチューブ１６を挿入した状態で、当該ゴムチューブ４内に圧縮空気を給排して振動させることで、コンクリートの締め固めを容易に行うことができ、特に、長手方向（軸方向）の伸縮振動によるコンクリートの突き固めを行うことができるようになる。よって、当該長手方向（軸方向）の伸縮振動によって、コンクリートの打設に際し、型枠で閉塞され、更に鉄筋や埋設配管などが詰まって配設された狭隘な部分や、形状が複雑な部分などに打設するコンクリートを容易に、かつ効果的に突き固めることができるようになる。

また、給排気バルブ１６の切り替え作動サイクルを任意に設定することで、ゴムチューブ４の振動数は所望値に容易に設定でき、高流動コンクリートを使用する場合には、その振動数を高流動コンクリートに分離が生じない低周波数に設定して、高流動コンクリートを高品質に突き固めることができる。

さらに、締め固め時にはこのコンクリート用バイブレータ装置２のゴムチューブ４の部分をコンクリート打設箇所に運んで保持するだけで良く、しかも当該ゴムチューブ４には高圧エアーホース１０が接続されているだけなので、従来の機械振動式のバイブレータに比して極めて軽量であり、もって作業員の疲労を可及的に軽減できる。これ故、配置人員も少なくて済むようになって省力化が図れるばかりか、安全性の向上も図れるようになる。

図５と図６はゴムチューブ４と先端キャップ６と口金８及びカプラー９とからなる振動体の変形実施例を示している。ここで、この変形実施例の振動体はそのゴムチューブ４と先端キャップ６と口金８及びカプラー９、スリーブ７，１１等の構成は、図２と図３とに示してある前述の実施形態例と全く同じであるが、保持部材が第１保持部材１３ａと第２保持部材１３ｂとからなっている。即ち、第１保持部材１３ａは口金側に一端部が係止されて設けられている一方、第２保持部材１３ｂは先端キャップ６に一端部が係止されて設けられており、当該第１保持部材１３ａと第２保持部材１３ｂの各々の他端部同士が相互に長手方向に相対移動可能に重なり合って配置されている構成となっている。

この図示例では、第１保持部材１３ａと第２保持部材１３ｂとには、ともに管体１３２ａ，１３２ｂが使用されており、第１保持部材１３ａの管体１３２ａが若干大径に形成されて、この管体１３２ａの他端部にこれより小径に形成した第２保持部材１３ｂの管体１３２ｂの他端部が、長手方向に相対移動可能に挿入されて重なり合っている。また、管体１３２ａ，１３２ｂのそれぞれの一端部は扁平に潰されており、その扁平に潰された幅がそれぞれ筒状の口金８の内径寸法、及び先端キャップ６の筒体部６ａの内径寸法に符合されて形成され、各々それらの内周面に嵌め込まれて係止されている。そして、これら第１保持部材１３ａと第２保持部材１３ｂとは、共にゴムチューブ４の形状を一直線状に保持する芯材として機能する。

なお、上記各管体１３２ａ，１３２ｂは一端部を扁平に潰して口金８及び先端キャップ６に嵌合係止させるようにしているが、管体１３２ａ側の周面に空気孔を適当数開口形成しておけば、管体状のまま潰さずに口金８及び先端キャップ６の内周部に嵌合させて係止させるように構成することもできる。また、第１保持部材１３ａと第２保持部材１３ｂとは、必ずしも管体にする必要はなく、それらの双方を板状に形成してその他端部同士を長手方向（軸方向）に相対移動可能に係合させる様にしても良く、さらに第１保持部材１３ａと第２保持部材１３ｂとのいずれか一方を２枚構成にして、他方を両面から挟んで重なり合うような構成となしても良い。

本発明に係るコンクリート用バイブレータ装置の全体構成を示す概略図であって、（ａ）は圧縮空気の供給を止めた排気状態時を、（ｂ）は圧縮空気を供給している加圧状態時をそれぞれ示している。 図１中にのゴムチューブと先端キャップと口金及びカプラーとからなる振動体の詳細を示す平面図であり、（ａ）は圧縮空気が供給されていない未膨張の自然状態を示し、（ｂ）は規定された最高圧力の圧縮空気が充填されている膨張状態を示している。 図１中にのゴムチューブと先端キャップと口金及びカプラーとからなる振動体の詳細を示す側面図であり、（ａ）は圧縮空気が供給されていない未膨張の自然状態を示し、（ｂ）は規定された最高圧力の圧縮空気が充填されている膨張状態を示している。 図２及び図３中に示すIVａ−IVａ線部の矢視断面図とIVｂ−IVｂ線部の矢視断面図である。 振動体の変形実施例の示すもので、図３に相当する。 同上、振動体の変形実施例の示すもので、図４に相当する。

符号の説明

２ コンクリート用バイブレータ装置
４ ゴムチューブ
４ａ 外面ゴム層
４ｂ 内面ゴム層
５ 補強繊維
６ 先端キャップ
８ 口金
９ カプラー
１０ 高圧エアーホース
１２ コンプレッサー
１６ 給排気バルブ
１３ 保持部材
１３ａ 第１保持部材
１３ｂ 第２保持部材
１３２ａ，１３２ｂ 管体

Claims (4)

1. 径方向への膨張変形に応じて長手方向の長さが縮まって弾性変形するゴムチューブと、
   該ゴムチューブの一端側の開口を密封閉塞する、硬質材料からなる先端キャップと、
   該ゴムチューブの他端側の開口に設けられて高圧エアーホースを接続させるためのカプラーを有した口金と、
   該高圧エアーホースを通じて該ゴムチューブ内に供給する空気を圧縮するコンプレッサーと、
   該ゴムチューブ内に供給される圧縮空気を所定のサイクルで給排気して該ゴムチューブを膨張収縮振動させる給排気バルブと、
   を備えたことを特徴とするコンクリート用バイブレータ装置。
2. 前記ゴムチューブ内に、少なくとも一端が前記口金に係止されるとともに他端が直線状に延出されて、該ゴムチューブ内の減圧時に該ゴムチューブの形状を直線状に保持する保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート用バイブレータ装置。
3. 前記保持部材が、前記口金側に一端部が係止されて設けられた第１保持部材と、前記先端キャップに一端部が係止されて設けられた第２保持部材とからなり、該第１保持部材と該第２保持部材との他端部同士は相互に長手方向に相対移動可能に重なり合って配置されていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート用バイブレータ装置。
4. 前記第１保持部材と第２保持部材とが管体でなることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート用バイブレータ装置。

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