JP2015142966A - コンクリート製品の製造装置及びコンクリート製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート製品を低コストで製造することができるコンクリート製品の製造装置及びコンクリート製品の製造方法を実現する。
【解決手段】略角筒状に組み付けられた外型枠１０と、外型枠１０の内部に配置される内型枠２０と、外型枠１０の両端の開口を塞ぐ褄型枠３０を備えて構成されるコンクリート製品の製造装置１００は、その構造が簡易であって製造装置１００の設置や撤去を容易に行うことができるので、この製造装置１００を施工現場に設置して、各施工現場においてレディーミクストコンクリートを用いてコンクリート製品を製造することによって、工場から施工現場へコンクリート製品を搬送するコストを削減するなどして製品コストを低減することを可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート製品の製造装置及びコンクリート製品の製造方法に関する。

従来、筒状のコンクリート製品を製造する方法として、補強鉄筋の両端に取り付けた継手金具が両側に配設されている型枠を遠心力成形機内に設置し、その型枠を回転させながら型枠内にコンクリートを投入して、遠心力を掛けつつコンクリート製品を成形する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平５−１７９３８号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、大型の遠心力成形機を稼働させる工場設備が必要であるとともに、遠心力の負荷によって型枠が損傷するなどして転用回数が少なくなったり、遠心力に耐えられるように設計した型枠は高額であったりすることで、コンクリート製品のコストが嵩むという問題が生じる。また、型枠にコンクリートを投入する際の、充填促進のための振動や、大型機械稼働のための騒音が工場周辺の環境に及ぼす影響も大きい。さらには、工場から施工現場へ重量物であるコンクリート製品を搬送するコストが嵩み、施工コストを押し上げるといった問題があった。

本発明の目的は、コンクリート製品を低コストで製造することができるコンクリート製品の製造装置及びコンクリート製品の製造方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コンクリート製品の製造装置であって、
所定方向に延在する鋼棒と、その鋼棒の両端に定着された一対の継手金物とを内部に収める外型枠と、
前記鋼棒の軸方向に沿って先端に向かって縮径するテーパー面を有し、その先端同士を対向配置させた一対の中子で構成され、前記テーパー面と前記外型枠との間にコンクリートが投入される空間を形成する内型枠と、
前記一対の中子の後端部を摺動可能に支承する褄型枠と、
を備え、
前記一対の中子の互いの先端を近接離間させるように、少なくとも一方の中子を前記鋼棒の軸方向に沿って摺動させる移動手段を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコンクリート製品の製造装置において、
前記一対の中子のうち、一方の中子の先端側には開口部が設けられ、他方の中子の先端側には、前記鋼棒の軸方向に沿って延在し、前記開口部に挿通される突出部が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のコンクリート製品の製造装置において、
前記一対の継手金物は、緩衝材を介して、前記鋼棒の両端側の前記褄型枠に当接していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３の何れか一項に記載のコンクリート製品の製造装置を用いたコンクリート製品の製造方法であって、
前記一対の継手金物間における前記空間にコンクリートを投入する工程と、
前記一対の中子の互いの先端を近接させる工程と、
前記一対の中子を近接させた位置で所定時間保持した後、前記一対の中子の先端を離間させるように移動させて前記内型枠を脱型する工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート製品を低コストで製造することができる。

本実施形態におけるコンクリート製品の製造装置を断面視して示す側面図（ａ）と、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 本実施形態におけるコンクリート製品の製造装置を断面視して示す側面図であり、一対の中子を装置中央に引き寄せた状態を示している。

以下、図面を参照して、本発明に係るコンクリート製品の製造装置及びコンクリート製品の製造方法の実施形態について詳細に説明する。

本実施形態のコンクリート製品の製造装置１００は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、略角筒状に組み付けられた外型枠１０と、外型枠１０の内部に配置される内型枠２０と、外型枠１０の両端の開口を塞ぐ褄型枠３０等を備えている。

外型枠１０は、所定方向に延在する鋼棒１と、その鋼棒１の両端に定着された一対の継手金物２とを内部に収容可能に組み立てられている。
鋼棒１は、例えばＰＣ鋼棒であり、コンクリート杭などコンクリート製品の補強鉄筋となる芯材である。
継手金物２は、その中央側に開口が形成されている鋼製の板状部材であり、コンクリート杭などコンクリート製品の継手端板になる部材である。
この鋼棒１の両端がボルトなどの定着具によって継手金物２に固定されて、鋼棒１と一対の継手金物２とが一体になっている。なお、本実施形態では１２本の鋼棒１が一対の継手金物２間に架け渡されている。

内型枠２０は、外型枠１０に収容された鋼棒１が延在する方向（鋼棒１の軸方向）に沿って先端２１ａ，２２ａに向かって縮径するテーパー面を有し、その先端同士を対向配置させた一対の中子２１，２２で構成されている。
一方の中子２１の先端２１ａ側には開口部２３が設けられ、他方の中子２２の先端２２ａ側には開口部２３に挿通される突出部２４が設けられている。
中子２１の先端２１ａに設けられた開口部２３は円筒状の部材であり、その内周面に突出部２４が摺接するサイズを有している。
中子２２の先端２２ａに設けられた突出部２４は、鋼棒１の軸方向に沿って延在する円筒状の部材であり、その外周面が開口部２３に摺接して管軸方向に移動可能な形状を有している。また中子２１，２２それぞれの摺動面には相当の長さを確保するなどして内型枠２０の中弛みを防止するようにしておく。
したがって、この内型枠２０が外型枠１０内に設けられた状態で、内型枠２０のテーパー面と外型枠１０との間にコンクリートが投入される空間Ｓが形成される。

また、内型枠２０の一対の中子２１，２２は内側に中空部分を有しており、その中空部分に中子２１，２２を鋼棒１の軸方向に沿って移動させる移動手段であるシリンダ装置４０が設けられている。
シリンダ装置４０は、例えば複動式油圧シリンダであり、シリンダチューブ４１とピストンロッド４２を備えている。シリンダチューブ４１は一方の中子２１に連結され、ピストンロッド４２は他方の中子２２に連結されている。特に、シリンダチューブ４１は、遠隔操作によって開閉して着脱状態を切り替えることができる連結ピン４３を介して中子２１に連結されている。
このシリンダ装置４０を作動させてシリンダチューブ４１に対しピストンロッド４２を進退させることで、一方の中子２１の先端２１ａと他方の中子２２の先端２２ａを近接させたり離間させたりすることができる。そして、シリンダ装置４０によって一対の中子２１，２２を近接させたり離間させたりすることで、一方の中子２１の先端２１ａに設けられた開口部２３と、他方の中子２２の先端２２ａに設けられた突出部２４とが摺接して移動するように、一対の中子２１，２２を摺動させることができる。

褄型枠３０は、外型枠１０の長手方向の両端に配設されている。
この褄型枠３０には、内型枠２０を構成する中子２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂを摺動可能に支承する凹部３０ａが設けられている。
また、褄型枠３０の内面には弾力性を有する緩衝材５０が設けられており、外型枠１０に収容された鋼棒１の両端に定着されている一対の継手金物２は、緩衝材５０を介して褄型枠３０に当接している。この緩衝材５０は、例えば発泡スチロール製や硬質スポンジ等の板状部材であり、継手金物２と同様に中央側に開口が形成されている。

次に、コンクリート製品の製造装置１００を用いたコンクリート製品の製造方法について説明する。

まず、複数（例えば１２本）の鋼棒１を一対の継手金物２間に架け渡すように取り付ける。
この一対の継手金物２間に定着させた鋼棒１を内部に収容するように、鋼棒１の延在方向に長尺な角筒状の外型枠１０を組み立てる。
また、この外型枠１０の隅部にハンチ６０を設ける（図１（ｂ）参照）。このハンチ６０は、例えば硬質ウレタンなどの透水材料からなる部材である。

次いで、一方の継手金物２の開口から一方の中子２１を挿し入れ、他方の継手金物２の開口から他方の中子２２を挿し入れる。なお、他方の中子２２にはピストンロッド４２が連結されており、中子２２側にシリンダ装置４０が取り付けられている。
そして、一対の継手金物２の間の略中央で、一方の中子２１の先端２１ａに設けられている開口部２３に、他方の中子２２の先端２２ａに設けられている突出部２４を挿入し、開口部２３に突出部２４が挿通された状態に一対の中子２１，２２を組み付ける。
また、中子２１の開口部２３に中子２２の突出部２４を挿入した際、他方の中子２２に取り付けられているシリンダ装置４０のシリンダチューブ４１が一方の中子２１内に挿入される。そのシリンダチューブ４１が中子２１内の所定位置に達したところで遠隔操作にて連結ピン４３を作動させて、シリンダチューブ４１を中子２１に連結する。
このようにシリンダ装置４０を介して一対の中子２１，２２を連結することで、シリンダ装置４０を作動させた場合に、一方の中子２１の先端２１ａと他方の中子２２の先端２２ａを近接させたり離間させたりすることが可能な内型枠２０が組み上がる。

次いで、継手金物２と褄型枠３０との間に緩衝材５０を挟み込んで、褄型枠３０を外型枠１０の両端に固設する。この際、内型枠２０を構成する中子２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂを褄型枠３０の凹部３０ａに合わせ入れて、褄型枠３０を外型枠１０に組み付ける。
こうして、図１（ａ）（ｂ）に示すコンクリート製品の製造装置１００が出来上がる。

次いで、外型枠１０に設けられている投入口（図示省略）からコンクリートを流し込み、一対の継手金物２間であって、外型枠１０と内型枠２０の間の空間Ｓにコンクリートを投入する。このときシリンダ装置４０を作動させて、一対の中子２１，２２を近接離間させる進退を繰り返すようにすることで、コンクリートの流動性を促進しつつ、空間Ｓ内にコンクリートを充填させることが好ましい。
そして、所定量のコンクリートを空間Ｓに充填した後、投入口（図示省略）を閉蓋する。

次いで、図２に示すように、シリンダチューブ４１にピストンロッド４２を引き込むようにシリンダ装置４０を作動させ、一方の中子２１の先端２１ａと他方の中子２２の先端２２ａとを近接させる。
このように先端２１ａ，２２ａに向かって先細るテーパー形状を呈する一対の中子２１，２２が、互いの先端２１ａ，２２ａを近接させるように製造装置１００の中央側に引き寄せられることで、コンクリートが充填されている空間Ｓが圧縮されるようになり、空間Ｓ内の内圧が上昇してコンクリートは加圧された状態となる。
そして、製造装置１００内のコンクリートの内圧が設定値となるように、一対の中子２１，２２を装置の中央側に引き寄せた状態で所定時間保持し、コンクリートを硬化させる。
なお、図２において、空間Ｓに充填されたコンクリートの図示は省略している。

ここで、一対の中子２１，２２の互いの先端２１ａ，２２ａを近接させた状態を所定時間保持する工程について説明する。
一対の中子２１，２２を製造装置１００の中央側に引き寄せると、一対の継手金物２間の空間Ｓは圧縮され、その空間Ｓに充填されているコンクリートは均等に加圧されるので、空間Ｓに面している継手金物２には押圧力が作用し、一対の継手金物２は互いに離間する方向に押圧されて褄型枠３０に向けて押し付けられる。
このとき、継手金物２と褄型枠３０の間には、緩衝材５０が介装されているので、一対の継手金物２がそれぞれ褄型枠３０に向けて押し付けられる際の鋼棒１の伸びが緩衝材５０に吸収されて鋼棒１にプレテンションが導入される。
こうして空間Ｓに充填したコンクリートを加圧保持することで、鋼棒１にプレテンションを導入することができ、さらに所定時間コンクリートを加圧保持して硬化させることで、プレテンションが導入された鋼棒１によって内型枠２０の脱型後のコンクリートにプレストレストが導入されるようになる。
なお、一対の中子２１，２２を製造装置１００の中央側に引き寄せる移動量は、コンクリート中の余剰水や空気に依存するので、予めコンクリートの配合とコンクリートの容積変化および内圧変化との相関をとっておくことで、中子２１，２２の先端同士が当接した状態でコンクリートの内圧が所望の設定値となるように調整することができる。
また、中子２１，２２の先端同士が当接した状態でコンクリートを加圧保持して硬化させれば、硬化したコンクリートは中子２１，２２のテーパー面と接しているので、内型枠２０の脱型が容易になる。

次いで、製造装置１００の中央側に一対の中子２１，２２を引き寄せた状態を維持し、製造装置１００内のコンクリートを所定時間加圧保持してコンクリートを硬化させた後、シリンダチューブ４１からピストンロッド４２を押し出すようにシリンダ装置４０を作動させ、一対の中子２１，２２の先端２１ａ，２２ａを離間させるように移動させて内型枠２０を脱型する。
また、褄型枠３０を脱型した後、遠隔操作にて連結ピン４３を作動させて、シリンダチューブ４１を中子２１から外して、一方の中子２１と他方の中子２２をそれぞれ取り外す。さらに、外型枠１０を脱型してコンクリート製品が得られる。
そして、脱型されたコンクリート製品は、例えば個別にシートで覆って蒸気養生するなど高温での湿潤養生を行った後に、例えばコンクリート杭として完成する。
このようにプレテンションが導入された鋼棒１によってコンクリートにプレストレストが導入されているプレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭）を製造することができる。

以上のように、本実施形態のコンクリート製品の製造装置１００は、その構造が簡易であって製造装置１００の設置や撤去を容易に行うことができるので、この製造装置１００を施工現場に設置して、各施工現場においてレディーミクストコンクリートや現場練りコンクリートを用いてコンクリート製品を製造することが可能になる。
そして、施工現場にてコンクリート製品を製造することができれば、大きな工場設備が不要となるとともに、工場から施工現場へ重量物であるコンクリート製品を搬送するコストを削減することができるので、製品コストや施工コストの低減を図ることができる。
また、このコンクリート製品の製造装置１００を用いた製造方法では、従来技術のような遠心力成形や振動締固めを行うことがないので、型枠に過大な補強を施す必要がなく、また型枠が損傷することも少なくメンテナンスが容易であるため、製造装置１００の維持費を削減でき、製品コストや施工コストの低減を図ることができる。さらに、騒音や振動を伴わないので、現場周辺環境への影響がない。
つまり、本実施形態のコンクリート製品の製造装置１００を用いたコンクリート製品の製造方法によれば、コンクリート杭などのコンクリート製品を低コストで製造することができ、低コストでの施工が可能になる。

また、シリンダ装置４０によって近接離間する一対の中子２１，２２で構成された内型枠２０をこの製造装置１００に採用したことで、製造装置１００内の空間Ｓに充填したコンクリートを好適に加圧することができ、コンクリートに含まれている余剰水や空気を良好に排出することができるので、遠心力や振動などの締固めを行わなくても密実なコンクリートを形成することができ、高強度で高品質なコンクリート製品を製造することができる。
また、この製造装置１００における外型枠１０の隅部に透水性のハンチ６０を設けることによって、コンクリートの余剰水の排水が容易となってＷ／Ｃ（水セメント比）を小さくすることができ、コンクリート製品の強度向上を図ることができる。

また、コンクリートを硬化させる際に、内型枠２０の中子２１，２２によってコンクリートが加圧されることより、一対の継手金物２には互いに離間する方向への押圧力が作用して、継手金物２に定着した鋼棒１にはその軸方向にプレテンションが導入されるので、内型枠２０の脱型後にコンクリートにはプレストレストが導入されるようになっている。
したがって、コンクリート製品を製造する際に、鋼棒１にプレテンションを導入するための特殊な工具や装置を別途用意する必要がなく、予め鋼棒１にプレテンションを導入するための手間を省くことができる。つまり、シリンダ装置４０によって近接離間する一対の中子２１，２２で構成された内型枠２０を備えたコンクリート製品の製造装置１００によれば、容易にプレストレストが導入されたコンクリート製品を製造することができる。

なお、以上の実施の形態においては、シリンダ装置４０によって一対の中子２１，２２をともに移動させて互いの先端を近接させるように製造装置１００の中央側に引き寄せるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一方の中子２１は褄型枠３０側に固定されていて、シリンダ装置４０の作動によって他方の中子２２を移動させて、一方の中子２１に近接させるようにしてもよい。
また、中子２１，２２の先端側にシリンダ装置４０を設けることに限らず、例えば一方の中子２１の後端部２１ｂにシリンダ装置４０を設け、ピストンロッド４２を他方の中子の後端部２２ｂまで貫通させて連結するような構成であってもよいし、中子２１，２２の後端部２１ｂ，２２ｂ側にそれぞれシリンダ装置を設けて、中子２１，２２を装置中央側へ押し出す構成であってもよい。さらには、中子２１、２２の先端同士を予め当接させておき、コンクリート投入の際のポンプ圧で加圧するようにしてもよい。

また、本実施形態では、継手金物２と褄型枠３０の間に緩衝材５０を配設することによって鋼棒１にプレテンションを導入するようにしたが、継手金物２と褄型枠３０の間に緩衝材５０が配設されていない場合には、内型枠２０の脱型前に鋼棒１にテンションをかけて、脱型後のコンクリートにプレストレストを導入するようにすればよい。

また、本実施形態では、外型枠１０の断面形状は矩形状を呈するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その断面形状は任意であり、例えば、外型枠１０の断面形状を円形としてもよい。また、中子２１，２２も同様にその断面形状は任意である。
また、本発明の技術はコンクリート製品としてＰＣ杭を製造することに限らず、ＲＣ杭の製造にも適用することができ、コンクリート杭以外の製品にも適用することができる。
なお、本実施例では外型枠を配置するとしたが、これに替って鋼管を用い、鋼管コンクリート杭を作製できることは言うまでもない。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 鋼棒
２ 継手金物
１０ 外型枠
２０ 内型枠
２１ 一方の中子
２１ａ 先端
２１ｂ 後端部
２２ 他方の中子
２２ａ 先端
２２ｂ 後端部
２３ 開口部
２４ 突出部
３０ 褄型枠
４０ シリンダ装置（移動手段）
５０ 緩衝材
６０ ハンチ
１００ コンクリート製品の製造装置
Ｓ 空間

Claims (4)

1. 所定方向に延在する鋼棒と、その鋼棒の両端に定着された一対の継手金物とを内部に収める外型枠と、
   前記鋼棒の軸方向に沿って先端に向かって縮径するテーパー面を有し、その先端同士を対向配置させた一対の中子で構成され、前記テーパー面と前記外型枠との間にコンクリートが投入される空間を形成する内型枠と、
   前記一対の中子の後端部を摺動可能に支承する褄型枠と、
   を備え、
   前記一対の中子の互いの先端を近接離間させるように、少なくとも一方の中子を前記鋼棒の軸方向に沿って摺動させる移動手段を備えたことを特徴とするコンクリート製品の製造装置。
2. 前記一対の中子のうち、一方の中子の先端側には開口部が設けられ、他方の中子の先端側には、前記鋼棒の軸方向に沿って延在し、前記開口部に挿通される突出部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製品の製造装置。
3. 前記一対の継手金物は、緩衝材を介して、前記鋼棒の両端側の前記褄型枠に当接していることを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート製品の製造装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のコンクリート製品の製造装置を用いたコンクリート製品の製造方法であって、
   前記一対の継手金物間における前記空間にコンクリートを投入する工程と、
   前記一対の中子の互いの先端を近接させる工程と、
   前記一対の中子を近接させた位置で所定時間保持した後、前記一対の中子の先端を離間させるように移動させて前記内型枠を脱型する工程と、
   を含むことを特徴とするコンクリート製品の製造方法。

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