JP4651025B2 - プレキャスト鉄筋コンクリート部材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプレキャスト鉄筋コンクリート部材とその製造方法に関し、より詳細には、高強度コンクリートを用いたプレキャスト鉄筋コンクリート部材とその製造方法に好適なものである。

例えば、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートを用いたプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の製作は，普通強度のコンクリートを用いる場合と同様、構造上必要な軸方向鉄筋および横補強筋をすべて配設し、コンクリートを打設して製造される。
また，内部の温度が高温になろうとも，冷却措置等は特に行われないのが一般的である（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。

一方、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートは、コンクリートの硬化過程で生じる自己収縮量が非常に大きい。
また、このような高強度コンクリートを用いる柱部材は、配筋量も非常に多いのが一般的である。
そして、このような自己収縮量の大きいコンクリートを用いた鉄筋量の多い柱部材は、コンクリートが硬化する過程において、コンクリートが自己収縮により縮もうとするのを多量の鉄筋がその付着力を介して拘束し、コンクリートに引張力が作用することになる。
その結果，コンクリートにひび割れを生じることがある。

また、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートは、硬化初期における発熱量が大きく部材内部では１００℃近くにまで達する。
ところが部材表面付近は外気温の影響により温度上昇が比較的小さいため、断面内に温度勾配を生じ応力が発生する。
その結果，前記に加えて部材にひび割れがますます生じやすくなる。
特開２００１−１６２６０９ 特開２００３−３００２７５ 特開２００４−１１４４０３

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、製造時におけるコンクリート収縮時の鉄筋の拘束力を極力低減でき、また、製造時における部材の内部と表面との温度差が極力小さくする上で有利なプレキャスト鉄筋コンクリート部材およびその製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、コンクリート中に多数の主筋が埋設されて製造されるプレキャスト鉄筋コンクリート部材であって、前記多数の主筋のうちの複数の主筋に替えてシース管がそれぞれ埋設され、前記各シース管の長手方向の両端は、前記プレキャスト鉄筋コンクリート部材の軸方向の端面に開口されて各シース管の内部は鉄筋挿通孔とされており、前記シース管は、コンクリートの収縮時におけるコンクリートに対する拘束力が前記主筋に比べて小さく、かつ、その内部に前記鉄筋挿通用の孔が確保される程度の剛性を有していることを特徴とする。
また、本発明は、型枠内に鉄筋を配筋しコンクリートを打設して得られるプレキャスト鉄筋コンクリート部材の製造方法であって、前記配筋される鉄筋のうちの複数の主筋に替えて、コンクリートの収縮時におけるコンクリートに対する拘束力が前記主筋に比べて小さく、かつ、その内部に鉄筋挿通用の孔が確保される程度の剛性を有するシース管を配設し、前記型枠内へのコンクリートの打設後のコンクリートの温度上昇時に前記シース管に冷却用媒体を循環させ、製造される部材の内部を構成するコンクリートと、製造される部材の表面を構成するコンクリートとの温度差を小さくするようにしたことを特徴とする。

本発明のプレキャスト鉄筋コンクリート部材によれば、製造時にコンクリートが自己収縮により縮もうとする際、シース管が配設された箇所では、コンクリートに対する拘束力が主筋に比べて小さいので、ひび割れのないプレキャスト鉄筋コンクリート部材を得る上で有利となる。また、製造時にコンクリートが発熱するが、シース管に水などの冷却用媒体を循環させることで、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の内部を冷却でき、プレキャスト鉄筋コンクリート部材の内部と表面との温度差を小さくすることでひび割れのないプレキャスト鉄筋コンクリート部材を得る上で有利となる。
また、本発明の製造方法によれば、コンクリートが硬化する過程において、コンクリートが自己収縮により縮もうとするが、シース管が配設された箇所では、コンクリートへの引っ張り力を低減でき、ひび割れを防止する上で有利となる。また、シース管に水などの冷却用媒体を循環させることで、製造されるプレキャスト鉄筋コンクリート部材の内部と表面との温度差とを小さくでき、ひび割れを防止する上で有利となる。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１（Ａ）はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の斜視図、（Ｂ）は同断面図である。
本実施の形態では、プレキャスト鉄筋コンクリート部材はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材である。
プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０は、コンクリートＣ中に多数の鉄筋１２と複数のシース管２０が埋設されて構成されている。
コンクリートＣは、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートである。
多数の鉄筋１２は、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の軸方向に延在し軸方向力や曲げモーメントなどを負担する多数の主筋１４と、主筋１４に連結されてプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の軸方向と直交する面上を延在しせん断力などを負担する帯筋１６などを含んでいる。
多数の主筋１４は、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の断面の外周部に位置するように配設されている。

シース管２０は、本実施の形態では４本設けられ、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の断面の中央付近でプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の軸方向に延在し、その内部が鉄筋挿通用の孔２００２となっている。
すなわち、シース管２０は、本来であればプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の断面の中央に配設される主筋１４に替えて配設されている。
シース管２０は、コンクリートＣの収縮時におけるコンクリートＣに対する拘束力が主筋１４に比べて小さく形成されているものが用いられる。より詳細には、コンクリートの収縮時におけるコンクリートに対する拘束力が主筋１４に比べて小さく、かつ、その内部に鉄筋挿通用の孔２００２が確保される程度の剛性を有している。このようなシース管２０として薄肉の鋼製の筒体である市販品が使用可能であり、例えば、栗本鉄工所株式会社の商品名「ワインディングシース」が使用可能である。
各シース管２０の長手方向の両端は、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の軸方向の端面１０Ａに開口され、端面１０Ａと同一面上に位置している。

このような構成からなるプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０では、製造時にコンクリートＣが硬化する過程においてコンクリートＣが自己収縮により縮もうとする際、シース管２０が配設された箇所では、コンクリートＣに対する拘束力が主筋１４に比べて小さいので、コンクリートＣに対する拘束力を低減でき、ひび割れのないプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０を得る上で有利となる。特に、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートＣでは自己収縮量が大きく、また、配筋される鉄筋量が多いので、ひび割れを防止する上でより有利となる。
また、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０では、製造時にコンクリートＣが硬化する過程において発熱するが、シース管２０に水などの冷却用媒体を循環させることで、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の内部を冷却でき、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の内部と表面との温度差を小さくできる。したがって、ひび割れのないプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０を得る上で有利となる。特に、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートＣでは、硬化初期における発熱量が大きいので、ひび割れを防止する上でより有利となる。

また、本実施の形態では、シース管２０は、温度上昇の大きい断面の中央付近に配設されているので、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の内部と表面との温度差をより効果的に小さくでき、ひび割れのないプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０を得る上でより有利となる。
さらに、組み立て時には、図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、各シース管２０の内部に鉄筋挿通用の孔２００２が確保されているので、各鉄筋挿通用の孔２００２に、本来の配設すべき主筋１４Ａを挿通し、あるいは、相手側の部材から突出する主筋１４Ａ（軸方向鉄筋）を挿通し、主筋１４とシース管２０の内面との隙間にグラウトＧを充填することで一体化でき、シース管２０を備えていない従来のプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０と同等の強度、剛性が発揮される。

次に、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の製造方法について説明する。
図３（Ａ）はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の製造時の平面図、（Ｂ）は同断面正面を示す。
まず、上面が開放された型枠Ｋ内に、型枠Ｋの内面に臨むように多数の主筋１４を配設し、また、主筋１４に連結して複数の帯筋１６（図１（Ｂ）参照）などの鉄筋１２を組み立てる。
また、型枠Ｋ内に、型枠Ｋの断面の中央で軸方向に延在させて複数のシース管２０を配設する。
この場合、単一のシース管２０を用い、型枠Ｋの軸方向の端部に位置する型枠板からシース管２０を突出させ、湾曲させて向きを逆転し、型枠Ｋ内の次の位置に直線状に延在させるように配設していくと、型枠Ｋ内の４箇所で延在するシース管２０を、連続した単一の冷却路として用いることができ、冷却する際のコストを低減する上で有利となる。
次に、高強度コンクリートＣを型枠Ｋ内へ打設する。

そして、高強度コンクリートＣの型枠Ｋ内への打設後、シース管２０に水などの冷却用媒体を循環させ、冷却しつつコンクリートＣを硬化させる。この冷却期間は、部材内部のコンクリート温度がピークに達し，その後外気温との差が小さくなる打設後から２〜３日間が望ましい。
そして、所定の養生期間の後、型枠Ｋを外し、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０を得る。
なお、単一のシース管２０を用い、型枠Ｋの軸方向の端部に位置する型枠板からシース管２０を突出させ、湾曲させて向きを逆転し、型枠Ｋ内の次の位置に直線状に延在させるように配設した場合には、４箇所に位置する各シース管２０の長手方向の両端を、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の軸方向の端面と同一面上に位置するように切断する。

本実施の形態の製造方法によれば、コンクリートＣが硬化する過程において、コンクリートＣが自己収縮により縮もうとするが、シース管２０が配設された箇所では、鉄筋１２に比べてコンクリートＣに対する拘束力が弱く、したがって、コンクリートＣへの引っ張り力を低減でき、ひび割れを防止する上で有利となる。特に、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートＣのように自己収縮量が大きく、また、配筋される鉄筋量が多い場合には、ひび割れを防止する上でより有利となる。
また、シース管２０に水などの冷却用媒体を循環させ、冷却しつつコンクリートを硬化させるので、硬化初期における高強度コンクリートＣの発熱を抑え、製造されるプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の内部を構成するコンクリートＣと表面を構成するコンクリートＣとの温度差とが小さくなるように抑制でき、これにより、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の断面内における温度勾配を緩和し、ひび割れを防止する上で有利となる。特に、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ^２程度以上の高強度コンクリートＣでは、硬化初期における発熱量が大きいので、ひび割れを防止する上でより有利となる。
また、本実施の形態では、シース管２０により、温度上昇の大きい断面の中央付近を冷却するので、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の内部と表面との温度差をより効果的に小さくでき、ひび割れのないプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０を得る上で有利となる。

なお、本実施の形態では、プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材１０の断面の中央に複数のシース管２０を配設し、断面の外周部に多数の主筋１４を配設した場合について説明したが、外周部のみに主筋１４が配設されるものでは、それら複数の主筋１４に替えて外周部にシース管２０を配設することになる。
また、本実施の形態では、プレキャスト鉄筋コンクリート部材がプレキャスト鉄筋コンクリート柱である場合について説明したが、本発明におけるプレキャスト鉄筋コンクリート部材は、プレキャスト鉄筋コンクリート梁などのその他の部材にも無論適用可能である。

（Ａ）はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の斜視図、（Ｂ）は同断面図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の組み立て時の説明図である。 図３（Ａ）はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の製造時の平面図、（Ｂ）は同断面正面である。

符号の説明

１０……プレキャスト鉄筋コンクリート柱部材、１２……鉄筋、２０……シース管、１４……主筋、１６……帯筋。

Claims (7)

1. コンクリート中に多数の主筋が埋設されて製造されるプレキャスト鉄筋コンクリート部材であって、
   前記多数の主筋のうちの複数の主筋に替えてシース管がそれぞれ埋設され、
   前記各シース管の長手方向の両端は、前記プレキャスト鉄筋コンクリート部材の軸方向の端面に開口されて各シース管の内部は鉄筋挿通孔とされており、
   前記シース管は、コンクリートの収縮時におけるコンクリートに対する拘束力が前記主筋に比べて小さく、かつ、その内部に前記鉄筋挿通用の孔が確保される程度の剛性を有している、
   ことを特徴とするプレキャスト鉄筋コンクリート部材。
2. 前記複数のシース管は前記プレキャスト鉄筋コンクリート部材の断面の中央付近に位置し、前記多数の主筋は前記プレキャスト鉄筋コンクリート部材の断面の外周部に位置していることを特徴とする請求項１記載のプレキャスト鉄筋コンクリート部材。
3. 前記コンクリートは、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ ^２ 以上の高強度コンクリートであることを特徴とする請求項１記載のプレキャスト鉄筋コンクリート部材。
4. 前記プレキャスト鉄筋コンクリート部材はプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材であることを特徴とする請求項１記載のプレキャスト鉄筋コンクリート部材。
5. 型枠内に鉄筋を配筋しコンクリートを打設して得られるプレキャスト鉄筋コンクリート部材の製造方法であって、
   前記配筋される鉄筋のうちの複数の主筋に替えて、コンクリートの収縮時におけるコンクリートに対する拘束力が前記主筋に比べて小さく、かつ、その内部に鉄筋挿通用の孔が確保される程度の剛性を有するシース管を配設し、
   前記型枠内へのコンクリートの打設後のコンクリートの温度上昇時に前記シース管に冷却用媒体を循環させ、製造される部材の内部を構成するコンクリートと、製造される部材の表面を構成するコンクリートとの温度差を小さくするようにした、
   ことを特徴とするプレキャスト鉄筋コンクリート部材の製造方法。
6. 前記複数のシース管は前記プレキャスト鉄筋コンクリート部材の断面の中央付近に配設されることを特徴とする請求項５記載のプレキャスト鉄筋コンクリート部材の製造方法。
7. 前記コンクリートは、設計基準強度Ｆ_ｃ＝１００Ｎ／ｍｍ ^２ 以上の高強度コンクリートであることを特徴とする請求項５記載のプレキャスト鉄筋コンクリート部材の製造方法。

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