JP4293440B2

JP4293440B2 - 組積ユニットの成形方法

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Publication number: JP4293440B2
Application number: JP2004102525A
Authority: JP
Inventors: 泰典松藤; 智幸小山
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005290665A

Description

本発明は、組積ユニットの成形方法に関するものであり、より詳細には、機械的締結力によって一体化する乾式組積工法の組積ユニットを製造するための組積ユニット成形方法に関するものである。

木造、鉄筋コンクリート構造、鉄骨構造等の各種建築構造が知られている。建築構造の一種として、煉瓦（レンガ）やコンクリートブロック等の組積ユニットを組積して壁体等を構築する組積構造が知られている。
粘土を高温焼成してなる煉瓦は、テクスチュア、重厚感、風合い及び色彩等の意匠的又は美観的効果において高い評価を受けているばかりでなく、耐久性、遮音性、耐火性及び蓄熱性等の物理的性能においても優れており、世界各国で古くから親しまれ、建築物の壁材として広く使用されてきた。また、コンクリートブロック等の組積可能なコンクリートプレキャスト製品は、経済性、施工性、耐久性、耐火性等に比較的優れた性能を有し、近年では、意匠性及び安全性を高めた設計等も適宜採用されており、壁体等を構築するための建築材料として広く実用に供されている。

一般に、煉瓦やコンクリートブロック等の組積ユニットは、未硬化モルタルを組積面に塗布し、相対位置、間隔及びレベル等の組積精度の調整を組積時に逐次行いながら組積される。このような従来の組積構造は，湿式工法として位置付けられる。

これに対し、本発明者は、乾式の煉瓦組積工法として、DUP （Distributed and Unbonded Prestress: 分散型アンボンドプレストレス) 工法を提案している。この工法によれば、金属ボルトの締結力によりプレストレスを導入しながら煉瓦を多層に積層し、耐震性を有する煉瓦組積構造の壁体等を構築することができる（特願平４−５１８９３号、特願平５−９１６７４号、特願平６−２０６５９号、特願平７−１７２６０３号、特願平８−４３０１４号）。

本発明者は、DUP 工法の実用化研究を現在も継続的に実施しており、例えば、特願２０００−２７０２１９号（特開２００２−８１１５２号公報）において、ボルト挿通孔、大径中空部及び端面半円溝を煉瓦の所定位置に形成し、共通形状及び共通寸法の煉瓦を用いて、複雑且つ多様な壁体各部を構築する煉瓦組積工法を提案している。本発明者は又、ＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９７３０号において、DUP 工法の各種構成要素（煉瓦、層間金属プレート及びボルト・ナット等）の迅速且つ規則的な割付けを可能にするグリット法を提案するとともに、ＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／１１２８８号において、DUP 工法の煉瓦壁と乾式工法の内壁とを剪断補強部材によって応力伝達可能に連結した二重壁形式の壁体構造を提案している。ＰＣＴ国際出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９７３０号に記載された如く、ボルト・ナットを外気から確実に遮断し且つ確実に防錆効果や、耐候性、耐火性等を得るには、煉瓦の縦目地部分にボルト・ナット（緊締要素）を配置することなく、ボルト・ナットを完全に煉瓦内に収容するための貫通孔を煉瓦に形成することが望ましい。
特願平４−５１８９３号特願平５−９１６７４号特願平６−２０６５９号特願平７−１７２６０３号特願平８−４３０１４号特願２０００−２７０２１９号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０９７３０号ＰＣＴ／ＪＰ０３／１１２８８号

このような乾式工法の煉瓦組積工法は、ボルト・ナットの機械的締結力により煉瓦を一体化する乾式組積工法であり、従来の湿式工法の煉瓦組積工法と対比すると、工期全体を大幅に短縮するなど、所期の目的を達成したが、反面、未硬化モルタルによる精度調整を組積時に逐次行うことなく、ボルト・ナットで煉瓦を締付けながら壁体又は柱体等を組積する工法であることから、煉瓦自体の高い寸法精度が要求される。例えば、上下の煉瓦は、層間金属プレートを介して組積されるので、金属プレートと接する煉瓦の下面及び上面は、高精度の平滑性及び水平性を求められ、煉瓦の高さ寸法は、高い寸法精度を要求される。現状では、DUP 工法の煉瓦は、上下面精度（煉瓦高の精度管理目標値）の標準偏差を０．１１８mm、小口面精度（煉瓦長の精度管理目標値）の標準偏差を０．１４２mmに設定されている。

このような事情より、従来は、DUP 工法に使用される煉瓦の組積面（上面及び下面）を製造過程で研磨し、所望の水平性、平滑性及び寸法精度を確保するとともに、所望により、片側又は両側の端面（小口面）をも製造過程で研磨し、小口面の垂直性、平滑性及び寸法精度を得ていた。
しかしながら、焼成後の煉瓦の研磨工程は、研磨に要する水及びエネルギーの損失を生じさせるばかりでなく、例えば、製造工程の煩雑化、時間的ロス、作業工数又は工程の付加、労務費を含む生産コストの増加、研磨時に発生する削り屑等の廃棄処分の必要を生じさせるので、煉瓦の生産性及び廉価性を損なう要因となっていた。従って、組積面の研磨工程を採用することなく、組積面（及び小口面）の高い寸法精度、平滑性及び水平性（又は垂直性）を確保し、煉瓦の生産性及び廉価性を向上させる必要が生じた。

また、上記DUP 工法の煉瓦は、ナット及びボルトを夫々収容可能な大径及び小径の貫通孔を備えることから、直径が異なる２種類の貫通孔を比較的高い精度で焼成後の煉瓦に穿孔する必要が生じる。しかしながら、このような２種類の貫通孔の穿孔工程も又、煉瓦の生産性及び廉価性を損なう要因となっており、このような２種類の貫通孔を比較的簡易な工程で形成することができれば、煉瓦の生産性及び廉価性を更に向上させることが可能となるであろう。

なお、このような課題は、必ずしもDUP 工法の煉瓦に限られたものではなく、コンクリートブロックを上記DUP 工法又はこれに類似した乾式工法で組積する場合においても、同様に認識される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボルト・ナットの機械的締結力により煉瓦を一体化する乾式組積工法の組積ユニットに関し、各組積ユニットの高い寸法精度を確保するとともに、組積ユニットの生産工程を効率化し、その生産性を向上することができる組積ユニットの成形方法を提供することにある。

本発明は殊に、上記DUP 工法の煉瓦に関し、その生産工程を効率化し、煉瓦の生産性を向上することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成すべく、上下の組積ユニット(10:10')の間に金属プレート(50)を介挿し、該組積ユニットの上面及び下面が前記金属プレートと接した状態で緊締要素(60,70)の機械的締結力によって上下の組積ユニットを一体化する乾式組積工法に使用される組積ユニットの成形方法において、
前記組積ユニットを構成する煉瓦を型枠内に収容し、流動性被覆材を充填可能な被覆材充填空間を前記組積ユニットの上面及び下面と型枠面との間に画成し、流動性被覆材を前記被覆材充填空間に充填して前記組積ユニットの上面及び下面を前記被覆材の硬化体で被覆し、平滑且つ水平な上下の組積面を前記組積ユニットに形成する組積ユニットの成形方法であって、
前記型枠は、上型及び下型から構成され、下型は、前記組積ユニットの上面、下面及び両端面に対応する四面を有する四方枠と、該四方枠に昇降可能に組付けられる底板部とを有することを特徴とする組積ユニットの成形方法を提供する。
本発明は又、上下の組積ユニット(10:10')の間に金属プレート(50)を介挿し、該組積ユニットの上面及び下面が前記金属プレートと接した状態で緊締要素(60,70)の機械的締結力によって上下の組積ユニットを一体化する乾式組積工法に使用される組積ユニットの成形方法において、
前記組積ユニットを構成する煉瓦を型枠内に収容し、流動性被覆材を充填可能な被覆材充填空間を前記組積ユニットの上面及び下面と型枠面との間に画成し、流動性被覆材を前記被覆材充填空間に充填して前記組積ユニットの上面及び下面を前記被覆材の硬化体で被覆し、平滑且つ水平な上下の組積面を前記組積ユニットに形成する組積ユニットの成形方法であって、
芯材を挿入可能な芯材挿入用開口部を前記型枠の壁体に形成し、
貫通孔を有する前記組積ユニットを前記型枠内に収容するとともに、前記芯材を前記貫通孔内に挿入して、前記被覆材充填空間と連通する第２の被覆材充填空間を前記貫通孔の内面と前記芯材の外面との間に形成し、前記組積ユニットの上面及び下面と前記貫通孔の内面とを前記被覆材の硬化体で同時に被覆することを特徴とする組積ユニットの成形方法を提供する。

本発明の上記構成によれば、組積ユニットの上面及び下面は、流動性被覆材の硬化体で被覆される。硬化体表面の精度は、型枠面の精度に依存するので、高い寸法精度の型枠を予め用意することにより、上面及び下面の寸法精度を向上した多数の組積ユニットを製造することができる。従って、本発明によれば、組積面（上面及び下面）を研磨せずに、組積面の高い寸法精度、平滑性及び水平性を確保し、組積ユニットの生産性及び廉価性を向上することができる。

本発明は又、上記構成の成形方法において、貫通孔を有する組積ユニットを型枠内に収容し、芯材を貫通孔内に挿入し、組積ユニットの上面及び下面と貫通孔の内壁面とを同時に被覆材硬化体で被覆することを特徴とする組積ユニットの成形方法を提供する。

このような本発明の構成によれば、内周面を流動性被覆材の硬化体で被覆した貫通孔が組積ユニットに形成される。貫通孔の内寸及び位置は、芯材の外寸及び位置により決定され、内周面の精度は、芯材の外周面の精度に依存する。このため、型枠内に挿入すべき組積ユニット（組積ユニットの原形又は素材）には、最終的位置、寸法及び精度の貫通孔を形成する必要がなく、最終的な貫通孔の位置を包含する未仕上げ又は概略寸法・位置の貫通孔（貫通孔原形）を形成すれば良い。しかも、貫通孔の最終的な寸法、位置及び精度は、芯材によって決定されるので、貫通孔原形は、最終寸法、位置及び精度と直接関係なく、均一又は均等な寸法・形状に設定することができる。従って、高い精度で精密又は正確に組積ユニットを穿孔する工程を省略し、組積ユニットの生産性及び廉価性を更に向上させることができる。

本発明は更に、上記構成の成形方法において、上記型枠内に収容すべき組積ユニットとして、全体的に直方体形状を有する煉瓦を使用したことを特徴とする組積ユニット成形方法を提供する。組積面を被覆材硬化体で平滑且つ水平に仕上げた組積ユニットは、研磨工程を省略したにもかかわらず、層間金属プレートを介して高精度に組積し且つボルト・ナット等の機械的締結力により高精度の乾式組積構造体として一体化するので、このような成型方法に従って成型された組積ユニットは、DUP 工法の煉瓦として好適に使用することができる。

本発明は又、煉瓦を使用した上記成形方法において、上記型枠内に収容すべき組積ユニット（組積ユニットの原形又は素材）として、複数の貫通孔を形成した煉瓦を使用したことを特徴とする組積ユニット成形方法を提供する。このような成型方法によれば、比較的大きな内寸を有する均等な貫通孔を従来技術に従って煉瓦焼成時に成形した煉瓦を素材又は原形として使用し、ナット、ボルト等を夫々収容可能な任意寸法の貫通孔を被覆材硬化体で形成することができる。煉瓦焼成時に成形した煉瓦の孔は、位置及び寸法的精度が一般に悪く、このため、DUP 工法の煉瓦としては使用し難いが、このような煉瓦の貫通孔内面を上面及び下面の被覆と同時に被覆材で被覆することにより、DUP 工法の煉瓦として必要なナット収容用貫通孔及びボルト挿通用貫通孔を比較的高い精度で汎用煉瓦に形成することができる。

本発明の組積ユニット成形方法によれば、ボルト・ナットの機械的締結力により煉瓦を一体化する乾式組積工法の組積ユニットに関し、各組積ユニットの高い寸法精度を確保するとともに、組積ユニットの生産工程を効率化し、その生産性を向上することができる。

型枠内に収容すべき組積ユニットとして煉瓦を使用した本発明の上記構成によれば、DUP 工法の煉瓦の生産工程を効率化し、その生産性を向上することができる。

本発明の好適な実施形態では、上記組積ユニットを型枠内に収容し、流動性被覆材を充填可能な被覆材充填空間を組積ユニットの各端面（小口面）と型枠面との間に更に画成する。好ましくは、この被覆材充填空間は、組積ユニットの上下面に形成された前述の被覆材充填空間と連通する。このような構成によれば、組積ユニットの小口面も又、流動性被覆材の硬化体で被覆され、隣り合う組積ユニット同士の相対位置の施工精度を向上し、高精度の垂直縦目地を比較的容易に組積ユニット間に形成することができる。

本発明の更に好適な実施形態において、上記型枠は、鋼製型枠等の金属製型枠からなる。型枠として、被覆材充填圧力に耐える適切な強度を備えた樹脂製型枠又はセラミック製型枠等を使用しても良い。前述の上型は、組積ユニットを頂部開口形の下型内に収容した状態で下型の頂部開口を閉塞し、型枠内には、流動性被覆材を圧入可能な被覆材注入キャビティが形成される。好ましくは、被覆材注入ゲートが型枠に設けられ、被覆材注入ゲートは、ポンプ等の被覆材圧入手段又は加圧手段を備えた被覆材圧送系の管路を介して流動性被覆材の供給源に接続される。

前述の被覆材充填空間に圧入された流動性被覆材は、芯材外面と貫通孔内面との間の第２充填空間に充填される。

被覆材の硬化後、芯材は、型枠から分離される。底板部の押上げ等により、上型が分離され、同時に、上下面（所望により、上下面及び両小口面）及び貫通孔内面を被覆材の硬化体で被覆した組積ユニットが脱型される。

更に好適には、型枠は、組積ユニットの縁部を縁取るように型枠内空間に突出又は膨出する段部、目地棒、面取り部、隆起部又は垂下部等を備える。これにより、被覆材を被覆しない組積ユニットの面（正面及び背面）と、上面及び下面等の被覆層とを明確に分離又は区分することができる。

流動性被覆材として、ポルトランドセメント等のセメント、砂及び水（所望により、更に混和剤及び／又は混和材）を混練して得られたセメントモルタルを好適に使用し得る。使用可能な混和剤として、AE剤、AE減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、高分子混和剤、増粘剤、早強剤、防水剤等が例示され、使用可能な混和材として、フライアッシュ（石炭灰）、フライアッシュ起源超微粉末、シリカフューム、高炉スラグ微粉末等が例示される。

被覆材として、フライアッシュを大量に使用したセメントペースト、例えば、水185kg、ポルトランドセメント285kg及びフライアッシュ455kgの混合比で混合したセメントペーストを使用することができる。このようなフライアッシュの大量使用は、石炭火力発電所の副産物を有効利用する廃材再利用の観点から有益であるばかりでなく、フライアッシュの流動化促進作用により、型枠内空間に密実に充填可能な被覆材の流動性を確保する上で有利である。

セメントペーストや、レジンモルタル、或いは、繊維補強コンクリート等のコンクリートを被覆材として使用しても良い。被覆材として、各種ポルトランドセメントを主成分とする流動材の他、混合セメント、石膏、石灰、ドロマイトプラスター、合成樹脂等を主成分とする流動材を使用することも可能である。

好ましくは、被覆材の被覆厚は、２mm以上、好ましくは、５mm以上に設定される。被覆材の成分、混合比、厚さ等は、組積ユニットの種類、製造条件、使用条件等に相応して適宜設定変更し得る。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１は、DUP 工法の煉瓦壁を備えた建築物を例示する概略断面図である。

建築物は、基礎及び床スラブ１、外壁２、内側壁３、２階床組５、天井６、小屋組４及び屋根材（図示せず）より概ね構成される。外壁２は、煉瓦１０をDUP 工法により基礎及び床スラブ１上に組積した煉瓦壁からなる。内側壁３は、木造２×４工法に使用される木製パネル部材からなり、基礎及び床スラブ１上に建込まれる。小屋組４は、内側壁３の上端に支持され、屋根材は、小屋組４の上面に施工される。小屋組４の荷重は、鉛直荷重として内側壁３に作用し、内側壁３の耐荷力により支持される。

剪断補強金物７の外端部が、外壁２の最上端部に固定され、内側壁３側に水平に延びる。剪断補強金物７の内端部は、下側に直角に屈曲し、内側壁３の上端部に連結される。２階床組５及び上階内側壁３は、横架材９によって支持され、中間階剪断補強手段８が、横架材９と外壁２とを応力伝達可能に相互連結する。小屋組４及び内側壁３に作用する水平荷重（地震力等）は、剪断補強金物７及び剪断補強手段８を介して外壁２に伝達し、外壁２の耐震力により支持される。

図２は、外壁２を構成する標準的又は代表的な煉瓦の構造を示す平面図、正面図、Ｉ−Ｉ線断面図及び斜視図であり、図３は、煉瓦本体の形態を示す平面図、正面図、II−II線断面図及び斜視図である。

図２に示す煉瓦１０は、粘土の高温焼成により一体成形された煉瓦本体１１と、本体１１の上面、下面、左端面（左小口面）及び右端面（右小口面）を被覆するセメントモルタル被覆層１２とから構成される。円形断面の垂直な大径中空部２０及びボルト挿通孔３０が、煉瓦１０の幅方向に整列配置され、煉瓦１０を上下方向に貫通する。大径中空部２０及びボルト挿通孔３０の内周壁面も又、セメントモルタル被覆層１２（以下、単に「被覆層１２」という。）によって被覆される。

被覆層１２は、セメント、砂、水、混和剤及び混和材を混練して得られたセメントモルタル流動材の硬化体からなる。使用可能な混和剤として、AE剤、AE減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、高分子混和剤、増粘剤、早強剤、防水剤等を例示し、使用可能な混和材として、フライアッシュ（石炭灰）、フライアッシュ起源超微粉末、シリカフューム、高炉スラグ微粉末等を例示し得る。セメント、砂、水、混和剤及び混和材の混合比は、煉瓦１０の形態、製造条件、使用条件等に相応して適宜設定される。

本例において、煉瓦１０、被覆層１２、中空部２０及びボルト挿通孔３０の各寸法値は、以下のとおり設定される。
煉瓦の幅Ｗ、奥行Ｄ、高さＨ：２２０mm×１１０mm×８５mm
ボルト挿通孔及び中空部の中心位置ａ、ｂ：５５mm、５５mm
ボルト挿通孔及び中空部の直径ｄ₁ 、ｄ₂ ：１６mm、４０mm
縁部寸法ｅ，ｆ：５mm
モルタル被覆厚ｔ：５mm

これら寸法値より明らかなとおり、煉瓦１０は、縦横比１：２（平面寸法比）のプロポーションを有し、半部の平面形状は、正方形である。大径中空部２０及びボルト挿通孔３０の各中心は、煉瓦１０の幅（Ｗ）方向に均等な相互間隔（ｂ）を隔てて煉瓦１０の中心線上に配置される。ボルト挿通孔３０は、煉瓦１０の片側半部（図示左側の半部）の中心に位置し、大径中空部２０は、煉瓦１０の他側半部（図示右側の半部）の中心に位置する。

本体１１は、図３に示す如く、全体的に直方体形状に焼成された煉瓦からなり、本体１１には、比較的大形且つ円形断面の貫通孔２０’、３０’が等間隔に形成されている。このような形態の煉瓦は、従来製法により焼成可能な汎用の煉瓦製品として、市場で比較的容易に入手し得る。

貫通孔３０’、２０’の直径ｄ₁ ’、ｄ₂ ’は、いずれも、ｄ₂ ＋２×ｔに設定され、従って、本体１１は、その中心線上に均等間隔ｂを隔てて整列配置された同一直径ｄ₁ ’、ｄ₂ ’（＝ｄ₂ ＋２×ｔ）の貫通孔３０’、２０’を備える。

図４は、外壁２の煉瓦組積構造を示す斜視図、平面図及び正面図である。

図４には、煉瓦１０を鉄筋コンクリート基礎１の上に４層に組積した状態が示されている。上下の煉瓦１０の間には、層間金属プレート５０が介挿され、ナット７０が中空部２０に挿入される。ボルト挿通孔３０に挿通されたボルト６０が、ナット７０に螺入する。ボルト６０、バネ座金６２、丸座金６３及び長ナット７０が組付けられ、煉瓦１０及び金属プレート５０は、これらの緊締要素６０：６２：６３：７０の締付けトルク下に一体化する。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、ボルト６０及びナット７０は、均等な相互間隔（２ｂ）を隔てて煉瓦壁（外壁２）の中心線上に交互に配置される。所望により、シーリング材等の目地充填材が、上下及び左右の煉瓦１０の間に形成された横目地及び縦目地に充填される。

図５は、煉瓦１０の成形型枠を示す斜視図であり、図６〜図１０は、煉瓦１０の成形工程を示す縦断面図及び横断面図である。

煉瓦１０を成形するための鋼製型枠が、図５に示されている。型枠は、煉瓦１０の本体１１を収容可能な頂部開口形下型８０と、下型８０の頂部開口を閉鎖可能な上型９０とから構成される。

下型８０は、互いに組付け可能な矩形筐体部８１及び可動底板部８２からなり、頂部開口形の成形空間８７を形成する。筐体部８１は、左右の側板８３及び両端壁８４を一体化した長方形の枠体構造を有する。底板部８２は、筐体部８１の下面開口に挿入可能な平面輪郭を有し、底板部８２の平面寸法は、筐体部８１の内寸と実質的に一致する。図６に示す如く、筐体部８１内に挿入された底板部８２は、筐体部８１の内壁面に摺接し、筐体部８１の枠体内に上下動可能に保持される。底板部８２の外周部には、水平底面８８から隆起した方形断面の隆起帯８９が形成される。隆起帯８８の断面寸法は、煉瓦１０の縁部寸法ｅ、ｆに相応する寸法値に設定される。

上型９０は、実質的に底板部８２と同一の平面輪郭及び平面寸法を有し、図７に示すように、下型８０内の成形空間８７を閉塞するように筐体部８１内に上から挿入され、筐体部８１の内壁面に上下動可能に摺接する。上型９０の外周部には、水平頂面９１から垂下する方形断面の垂下帯９２が形成される。垂下帯９２の断面寸法は、煉瓦１０の縁部寸法ｅ、ｆに相応する寸法値に設定される。

図５に示す如く、下型８０の左右の側板８３には、円柱形輪郭の芯材９５、９６を挿入可能な円形開口部８５、８６が夫々形成される。両側の開口部８５同士および開口部８６同士は対向し、下型８０は、長手方向の軸線に対して対称な構造を有する。開口部８５、８６の中心間隔は、大径中空部２０及びボルト挿通孔３０の中心間距離と同じく寸法値ｂに設定される。芯材９５、９６は、鋼製丸棒又は鋼製円筒部材からなり、開口部８５、８６の中心は、本体１１を型枠内に挿入したときに本体１１の貫通孔２０’、３０’の中心と整合するように位置決めされる。

芯材９５、９６は、大径中空部２０及びボルト挿通孔３０の内周面を成形するためのインサートとして成形時に機能し、開口部８５、８６は、芯材９５、９６を型枠内の所定位置に位置決めし且つ保持するガイド手段且つ保持手段として成形時に機能する。開口部８５の直径は、煉瓦１０の中空部２０と同一の直径ｄ₂ に設定され、芯材９５の外径は、直径ｄ₂ と実質的に同一、若しくは、直径ｄ₂ よりも僅かに小さい寸法値に設定される。開口部８６の直径は、煉瓦１０のボルト挿通孔３０と同一の直径ｄ₁ に設定され、芯材９６の外径は、直径ｄ₁ と実質的に同一、若しくは、直径ｄ₁ よりも僅かに小さい寸法値に設定される。

成形工程の初期段階（下型セット段階）において、底板部８２は、筐体部８１の下面開口から筐体部８１内に挿入され、図６に示す如く、型枠の底壁を形成する。煉瓦１０の本体１１は、貫通孔２０’、３０’を側面に向けた姿勢（横向きの姿勢）で筐体部８１の頂部開口から成形空間８７内に垂直に挿入され、図６に破線で示す如く、水平底面８８に着座する。水平底面８８の平面寸法は、本体１１の正面寸法（Ｗ−２ｅ）×（Ｈ−２ｅ）と実質的に一致し、本体１１は、底板部８２の隆起帯８９によって成形空間８７内の所定位置に位置決めされる。

芯材９５、９６が開口部８５、８６を介して本体１１の貫通孔２０’、３０’に挿通されるとともに、上型９０が筐体部８１の頂面開口から成形空間８７内に挿入される。図７に示す如く、芯材９５、９６は、貫通孔２０’、３０’の中心に固定され、上型９０は、型枠内空間を閉塞し、型枠内空間の頂壁を形成する。かくして、均等な厚さを有する被覆材注入用キャビティ９８が、壁体８３、８４と本体１１の上下面及び両小口面との間に画成され、円環状の被覆材注入用キャビティ９９が、貫通孔２０’、３０’の内周面と、芯材９５、９６の外周面との間に画成される。キャビティ９８、９９は、互いに連通する連続空間を型枠内に形成する。

筐体部８１には、モルタル注入ゲート（図示せず）が設けられる。図８に示すように、モルタル注入用ゲートは、モルタル圧送用ポンプＰを介装したモルタル圧送管Ｌによってモルタル供給源に接続される。適度な流動性を有するセメントモルタル流動体がポンプＰによってモルタル供給源からモルタル注入ゲートに圧送され、モルタル注入ゲートから型枠内に圧入される。セメントモルタル流動体は、型枠内空間を流動し、キャビティ９８、９９に充填される。

モルタル注入後、所定のモルタル硬化時間の経過時に煉瓦１０の脱型が行われる。脱型段階は、図９に示す如く、芯材９５、９６を先行して型枠から引抜き、次いで、図１０に示す如く、底板部８２を昇降駆動機構（図示せず）によって押上げることにより実行される。昇降駆動機構として、流体圧（油圧・空圧）作動型シリンダ装置や、電動機等の任意の駆動源を備えた駆動装置を使用し得る。底板部８２は、昇降駆動機構の駆動力で押上げられる。煉瓦１０は、底板部８２の圧力で押上げられ、上型９０は、煉瓦１０の上昇圧力で押上げられる。かくして型枠から脱型された煉瓦１０は、上面、下面及び両小口面をセメントモルタル硬化体の被覆層１２で被覆するとともに、貫通孔２０’、３０’の内周面をセメントモルタル硬化体の被覆層１２で被覆した煉瓦であって、上下面精度＝標準偏差０．１１８mm以内、小口面精度＝標準偏差０．１４２mm以内の条件に適合する高い寸法精度を有し、正確な寸法及び位置の大径中空部２０及びボルト挿通孔３０を備えた煉瓦である。

図１１には、このようにして成形した煉瓦１０の組積手順が示されている。

図１１に示す如く、金属プレート５０が、煉瓦１０の第１段Ａ及び第２段Ｂの間に介挿され、金属プレート５０のボルト穴５３は、大径中空部２０及びボルト挿通孔３０と整列する。２層に積層した煉瓦と同等の高さ（長さ）を有する全螺子ボルト６０Ａが、中空部２０、挿通孔３０及びボルト穴５３を貫通し、ボルト６０Ａを螺入可能な長ナット７０が、中空部２０の中空領域２１に配置される。ボルト６０Ａの下端部は、ナット７９に螺入し、締付けられる。

既に組積した煉瓦１０（第１段Ａ：第２段Ｂ）の上面にプレート５０が更に配置され、丸座金６３及びバネ座金６２が、ボルト穴５３と整合するようにプレート５０上に載置される。ボルト６０Ａは、ボルト穴５３、丸座金６３及びバネ座金６２を貫通して上方に突出し、長ナット７０の内螺子７１がボルト６０Ａの上端部に螺着する。

長ナット７０をボルト６０Ｂに螺着するにあたって、図１１に仮想線で示す専用脱着工具１００が使用される。脱着工具１００は、携帯可能な駆動部１０１、ボルト６０及び長ナット７０に選択的に係合可能なソケット部１０２、そして、ソケット部１０２の基端部を駆動部１０１の回転軸１０４に一体的に連結可能な連結部１０３を備える。ソケット部１０２は、長ナット７０を受入れ、駆動部１０１のトルクを長ナット７０に伝達し、長ナット７０を螺合方向に回転させる。長ナット７０は、ボルト６０Ａに対して相対回転し、ボルト６０Ａの上端部に締結される。

引き続く組積工程において、上層の煉瓦１０（第３段Ｃ）が下層煉瓦１０（第２段Ｂ）上に更に組積される。長ナット７０が中空部２０内に収容され、金属プレート５０が煉瓦１０（第３段Ｃ）上に積層され、更に上層の煉瓦１０（第４段Ｄ）が金属プレート５０上に積層される。ボルト６０Ｂが、最上層煉瓦１０（第４段Ｄ）のボルト挿通孔３０に挿入され、ボルト６０Ｂの下端部が長ナット７０内に螺入する。上述の脱着工具１００は、ボルト６０Ｂを長ナット７０に螺合すべく使用される。即ち、脱着工具１００のソケット部１０２は、ボルト６０Ｂの上端部を受入れ、駆動部１０１のトルクをボルト６０Ｂに伝達し、ボルト６０Ｂを螺合方向に回転させ、この結果、ボルト６０Ｂは、ナット７０に締結する。

かくして組積した煉瓦１０（第１〜４段Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ）の状態が図１２に示されている。上端部及び下端部が長ナット７０に螺合したボルト６０には、締結トルクに相応する引張応力がプレストレスとして作用し、上下のプレート５０間の煉瓦１０には、圧縮応力がプレストレスとして作用する。なお、上下及び左右の煉瓦１０の間に形成された横目地及び縦目地には、所望により、シーリング材等の目地充填材が充填される。

このような組積工程において、煉瓦１０は、被覆層１２によって高精度に成形した平滑且つ水平な上面及び下面を備えるので、煉瓦１０、金属プレート５０及び各緊締要素６０：６２：６３：７０を所定の締付けトルク下に高精度に一体化し、高い施工精度の煉瓦壁を組積することができる。

図１３は、外壁２を構成する他の形態の煉瓦の構造を示す平面図、正面図、III −III 線断面図及び斜視図であり、図１４は、図１３に示す煉瓦１０’の成形工程を示す縦断面図及び横断面図である。各図において、図２〜図１２に示す構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の参照符号が付されている。

図１３に示す煉瓦１０’は、本体１１’の上面及び下面を被覆する被覆層１２を備える。被覆層１２は又、大径中空部２０及びボルト挿通孔３０の内周壁面を被覆する。本体１１’の幅は、煉瓦１０’の幅と一致し、被覆層１２は、煉瓦１０’の端面（小口面）には、設けられていない。このような煉瓦１０’は、小口面が外界に露出する壁体部分等に好ましく使用し得る。

図１４に示す如く、本体１１’は、前述の型枠と実質的に同一の型枠内に収容される。前述の如く、底板部８２及び上型９０が筐体部８１の下面開口及び頂部開口から筐体部８１内に挿入される。芯材９５、９６が開口部８５、８６を介して本体１１’の貫通孔２０’、３０’に挿通され、大径中空部２０及びボルト挿通孔３０の内周面を成形するためのインサートを型枠内に形成する。被覆材注入用キャビティ９８、９９が、本体１１’を型枠内に収容した状態で型枠内に形成され、適度な流動性を有するセメントモルタル流動体がポンプＰによってモルタル供給源からモルタル注入ゲートに圧送され、モルタル注入ゲートからキャビティ９８、９９内に圧入される。

セメントモルタル流動体は、キャビティ９８、９９に充填され、モルタルの硬化後、煉瓦１０’の脱型工程が前述の如く実施され、被覆層１２を被覆した煉瓦１０’が、型枠から脱型される。

以上説明した如く、上記成形方法によれば、煉瓦本体１１、１１’を型枠内に収容し、セメントモルタル流動体を充填可能なキャビティ９８、９９を形成し、セメントモルタル流動体をキャビティ９８、９９に充填して煉瓦本体１１、１１’の上下面（及び両小口面）および貫通孔２０’、３０’の内周面をセメントモルタル硬化体で被覆する。従って、高い寸法精度の上面及び下面を煉瓦１０、１０’に形成するとともに、正確な寸法及び位置の大径中空部２０及びボルト挿通孔３０を煉瓦１０、１０’に形成することができる。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。

例えば、壁体の角部又は柱型部等に使用されるコーナー煉瓦等の異形煉瓦を上記成形方法に従って成形することができる。

また、コンクリートブロック等の従来のユニット型建築材料に上記成形方法を適用して乾式組積工法の組積ユニットを成形しても良い。

更には、複数の型枠を連結し、或いは、複数の組積ユニットを収容可能な複数の成形空間を有する型枠を用意し、複数の組積ユニットを同時に成形するようにしても良い。

また、モルタル圧送管及びモルタル注入用ゲートを連通させるモルタル注入用チャンネルを型枠に形成しても良い。

なお、高い充填圧力を要しない場合には、上型を省略し、下型のみで型枠を構成することも可能である。

また、上記実施例では、芯材を挿入可能な開口部を型枠の両側の側板に配設したが、片側の側板のみに開口部を配設しても良い。片側の側壁のみに開口部を設ける場合には、芯材先端部を位置決めする位置決め手段を型枠に設けることが望ましい。例えば、芯材の先端部を位置決めするための位置決めピン及びピン係合部等を他方の側の側板及び芯材先端面に設けたり、或いは、弾力部材を芯材の先端面に取付け、芯材先端部を型枠内面に押圧して芯材の位置を固定するような構成を採用することができる。

本発明の組積ユニット成形方法は、ボルト及びナット等の機械的締結力に構造上の耐力を依存する乾式組積工法の組積ユニットの製造に適用される。本発明によれば、組積ユニットの高い寸法精度を実現するとともに、組積ユニットの生産工程を効率化し、その生産性を向上することができる。
本発明の組積ユニット成形方法は、殊に、DUP 工法の煉瓦の製造に好ましく適用し得る。本発明によれば、DUP 工法の煉瓦の生産工程を効率化し、その生産性を向上することができる。

本発明は又、コンクリートブロック等の従来のユニット型建築材料の成形方法として使用することができる。本発明の適用により、高精度で組積可能な乾式工法の組積ユニットを効率的に製造することが可能となる。

DUP 工法の煉瓦壁を備えた建築物を例示する概略断面図である。外壁を構成する標準煉瓦の構造を示す平面図、正面図、Ｉ−Ｉ線断面図及び斜視図である。型枠内に収容すべき煉瓦本体の形態を示す平面図、正面図、II−II線断面図及び斜視図である。煉瓦組積構造を概略的に示す斜視図、平面図及び正面図である。煉瓦の成形型枠を示す斜視図である。煉瓦の成形工程を示す縦断面図及び横断面図であり、型締め前の状態が示されている。煉瓦の成形工程を示す縦断面図及び横断面図であり、被覆材注入前の状態が示されている。煉瓦の成形工程を示す縦断面図及び横断面図であり、被覆材注入時の状態が示されている。煉瓦の成形工程を示す縦断面図であり、芯材引抜き時の状態が示されている。煉瓦の成形工程を示す縦断面図であり、脱型時の状態が示されている。成形後の煉瓦の組積手順を示す縦断面図である。４段に組積した煉瓦壁の状態を示す縦断面図である。外壁を構成する他の形態の煉瓦の構造を示す平面図、正面図、III −III 線断面図及び斜視図である。図１３に示す煉瓦の成形工程を示す縦断面図及び横断面図である。

符号の説明

１０、１０’ 煉瓦
１１、１１’ 煉瓦本体
１２セメントモルタル被覆層
２０大径中空部
３０ボルト挿通孔
２０’、３０’ 貫通孔
５０金属プレート
６０ボルト
７０ナット
８０下型
８１矩形筐体部
８２可動底板部
８３側壁
８４端壁
８５、８６円形開口部
８８水平底面
８９隆起帯
９０上型
９１水平頂面
９２垂下帯
９５、９６芯材
Ｐモルタル圧送用ポンプ
Ｌモルタル圧送管

Claims

上下の組積ユニット(10:10')の間に金属プレート(50)を介挿し、該組積ユニットの上面及び下面が前記金属プレートと接した状態で緊締要素(60,70)の機械的締結力によって上下の組積ユニットを一体化する乾式組積工法に使用される組積ユニットの成形方法において、
前記組積ユニットを構成する煉瓦を型枠内に収容し、流動性被覆材を充填可能な被覆材充填空間を前記組積ユニットの上面及び下面と型枠面との間に画成し、流動性被覆材を前記被覆材充填空間に充填して前記組積ユニットの上面及び下面を前記被覆材の硬化体で被覆し、平滑且つ水平な上下の組積面を前記組積ユニットに形成する組積ユニットの成形方法であって、
前記型枠は、上型及び下型から構成され、下型は、前記組積ユニットの上面、下面及び両端面に対応する四面を有する四方枠と、該四方枠に昇降可能に組付けられる底板部とを有することを特徴とする組積ユニットの成形方法。
上下の組積ユニット(10:10')の間に金属プレート(50)を介挿し、該組積ユニットの上面及び下面が前記金属プレートと接した状態で緊締要素(60,70)の機械的締結力によって上下の組積ユニットを一体化する乾式組積工法に使用される組積ユニットの成形方法において、
前記組積ユニットを構成する煉瓦を型枠内に収容し、流動性被覆材を充填可能な被覆材充填空間を前記組積ユニットの上面及び下面と型枠面との間に画成し、流動性被覆材を前記被覆材充填空間に充填して前記組積ユニットの上面及び下面を前記被覆材の硬化体で被覆し、平滑且つ水平な上下の組積面を前記組積ユニットに形成する組積ユニットの成形方法であって、
芯材を挿入可能な芯材挿入用開口部を前記型枠の壁体に形成し、
貫通孔を有する前記組積ユニットを前記型枠内に収容するとともに、前記芯材を前記貫通孔内に挿入して、前記被覆材充填空間と連通する第２の被覆材充填空間を前記貫通孔の内面と前記芯材の外面との間に形成し、前記組積ユニットの上面及び下面と前記貫通孔の内面とを前記被覆材の硬化体で同時に被覆することを特徴とする組積ユニットの成形方法。
前記型枠内に収容すべき組積ユニットとして、全体的に直方体形状を有する煉瓦を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の成形方法。
前記型枠内に収容すべき組積ユニットとして、複数の貫通孔を形成する煉瓦を使用することを特徴とする請求項２に記載の成形方法。
前記組積ユニットを型枠内に収容し、流動性被覆材を充填可能な被覆材充填空間を該組積ユニットの各端面と型枠面との間に更に画成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形方法。
前記型枠は、金属製型枠からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の成形方法。
被覆材注入ゲートが前記型枠に設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の成形方法。
前記底板部は、前記組積ユニットの脱型時に強制的に押上げられ、組積ユニットは、底板部の圧力により下型から脱型することを特徴とする請求項１に記載の成形方法。
前記型枠は、前記組積ユニットの縁部を縁取るように型枠内空間に突出又は膨出する段部、目地棒、面取り部、隆起部又は垂下部を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の成形方法。
セメントモルタルを前記被覆材として使用することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の成形方法。
石炭灰及びセメントを主成分とした流動体を前記被覆材として使用することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の成形方法。
前記被覆材の被覆厚は、２mm以上に設定されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の成形方法。