JP4666374B2 - 鉄筋コンクリート部材 - Google Patents

Description

本発明は鉄筋コンクリート部材に関し、より詳細には、高強度コンクリートを用いた鉄筋コンクリート部材に関する。

コンクリートは、図７に示すように、硬化過程で自己収縮を伴う。図７は、コンクリート部材の寸法別のコンクリート硬化時の収縮量の推移を示している。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では、自己収縮量が大きく、また、部材の断面の大きさが大きいほど収縮量が大きくなる。
そのため、鉄筋コンクリート部材では、自己収縮により縮もうとするコンクリートを鉄筋が拘束し、コンクリートに引張力が作用する結果、コンクリートにひび割れを生じる可能性が高くなる。
また、コンクリートが硬化する際には、熱を発する。特に、高強度コンクリートは発熱量が大きく、柱部材のような大きな断面サイズの部材内部では１００℃近くにまで達する。ところが、部材表面は、外気に放熱するため、温度上昇が少なく、部材断面内で大きな温度勾配を生じ、温度応力を生じる。この結果、更にひび割れが発生しやすくなる。
そして、ひび割れは、意匠を損ない、防水性能や構造性能の機能低下を生じ、建物の価値・性能を低下させてしまう。
このような不具合は、プレキャスト鉄筋コンクリート部材の場合と現場打ちの鉄筋コンクリート部材の場合の双方で生じている。
収縮ひび割れを防止する一般的な方法として、現状では打設コンクリートに、膨張材や収縮低減剤を用いているが、大幅なコストアップとなっている。

鉄筋コンクリート柱を製造するに際して、コンクリートを打設することでその断面の外側部分をまず製造し、つぎに、この外側部分を型枠としてその内部にコンクリートを打設することで断面の内側部分を製造する方法が知られている（非特許文献１）。
しかしながら、この製造方法では、後打ちの内側部分が収縮することで、先打ちの外側部分との間に目開きが生じる可能性が大きくなる。
日本コンクリート工学協会発行、「コンクリート工学」、ｖｏｌ４０、ＮＯ１０、１３頁〜２０頁、２００２年１０月

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、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、コンクリート硬化時における部材の内部と表面との温度差が極力小さくでき、コストを低減しつつひび割れを防止する上で有利な鉄筋コンクリート部材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鉄筋が埋設されて製造される断面の縦横の寸法よりも大きな寸法の軸方向長さを有する鉄筋コンクリート部材であって、前記鉄筋コンクリート部材は、前記断面の中央部を含む内側部分と、前記内側部分を覆う外側部分とで構成され、前記内側部分は前記外側部分よりも先にコンクリートが打設されて製造されており、前記外側部分は、前記製造後の前記内側部分の外側にコンクリートが打設されて製造されており、前記内側部分と前記外側部分は一体化され、前記コンクリートは、設計基準強度Ｆ _ｃ が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。

本発明の鉄筋コンクリート部材によれば、ひび割れが防止でき、また、先打ちのコンクリート分との間で目開きがなく、内側部分と外側部分とが強固に一体化された鉄筋コンクリート部材を得る上で有利となる。

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、鉄筋コンクリート部材は、断面の縦横の寸法よりも大きな寸法の軸方向長さを有しコンクリート中Ｃに多数の鉄筋１２が埋設されて製造された断面が矩形の鉄筋コンクリート柱部材１０である。
なお、鉄筋コンクリート柱部材１０は、現場打ちの鉄筋コンクリート柱部材の場合と、予め工場で製造するプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の場合の双方を含む。
用いるコンクリート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。
鉄筋コンクリート柱部材１０の断面の中央部を含む内側部分２０は、この内側部分２０を覆う外側部分３０よりも先にコンクリートが打設されて製造されており、内側部分２０と外側部分３０は一体化されている。
本実施の形態では、鉄筋コンクリート柱部材１０は１ｍ角程度の矩形を呈し、内側部分２０は３０ｃｍ角〜４０ｃｍ角程度の矩形を呈し、外側部分３０は厚さが３０ｃｍ程度の矩形枠状を呈している。
多数の鉄筋１２は、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、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。

このような構成からなる鉄筋コンクリート柱部材１０では、内側部分２０が外側部分３０よりも先に製造され、内側部分２０の断面は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して小さい。
そのため、内側部分２０は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での収縮量が小さく、したがって、自己収縮により縮もうとするコンクリートＣへの鉄筋１２の拘束力が小さく、内側部分２０のひび割れを防止する上で有利となる。
また、内側部分２０は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での発生熱量も小さく、また、その外周面から効果的に放熱されるため、内側部分２０の断面の温度勾配を小さく抑制でき、内側部分２０の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では自己収縮量が大きく、また、硬化初期における発熱量が大きいので、内側部分２０のひび割れを防止する上でより有利となる。

また、外側部分３０の製造時、コンクリートＣは、硬化過程で自己収縮するので、外側部分３０の内面が内側部分２０の外面に密着し、内側部分２０と外側部分３０とを強固に一体化する上で有利となり、従来のように、先打ちのコンクリート分との間に目開きが生じる不具合もない。
また、外側部分３０の断面は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して小さい。
そのため、外側部分３０も、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での収縮量が小さく、したがって、自己収縮により縮もうとするコンクリートへの鉄筋の拘束力が小さく、外側部分３０のひび割れを防止する上で有利となる。
また、外側部分３０は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での発生熱量も小さく、また、その外周面から効果的に放熱されるため、外側部分３０の断面の温度勾配を小さく抑制でき、外側部分３０の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では自己収縮量が大きく、また、硬化初期における発熱量が大きいので、外側部分３０のひび割れを防止する上でより有利となる。
なお、配筋量が多く 外側部分３０に収縮ひび割れを生じる可能性がある場合には、外側部分３０のみに膨張材や収縮低減剤を入れたコンクリートを打設すればよく、したがって、コストアップを最低限に抑えることが可能となる。

次に、上述の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２は内側部材の製造時の型枠と鉄筋との関係を示す斜視図、図３は製造された内側部材の外側に外側部材を製造する際の型枠と鉄筋との関係を示す斜視図を示す。
なお、製造方法の場合も、現場打ちの鉄筋コンクリート柱部材の場合と、予め工場で製造するプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の場合の双方を含む。
まず、図２に示すように、第１の型枠Ｋ１内に、複数の主筋１４、帯筋１６を含む鉄筋１２を配筋する。なお、主筋１４の下端には、機械式継手Ｔを連結しておく。
次に、第１の型枠Ｋ１内に高強度コンクリートＣを打設する。
そして、所定の養生期間の後、第１の型枠Ｋ１を外し、図３に示す内側部分２０を得る。
養生は自己収縮の進行が緩やかになるまでおこない、養生期間は標準期で５から７日程
度である。
なお、図４に示すように、内側部分２０を外側部分３０により強固に一体化させるため、内側部分２０の外面に、目荒らし、コッターなどの凹凸部２００２を設け、後打ちする外側部分３０との付着を高めるようにしてもよい。

次に、第２の型枠Ｋ２内に、内側部分２０を収容し、その周囲に主筋１４や帯筋１６などを含む鉄筋１２を配筋する。なお、主筋１４の下端には、機械式継手Ｔを連結しておく。
次に、図５に示すように、第２の型枠Ｋ２内に高強度コンクリートＣを打設していく。
そして、所定の養生期間の後、第２の型枠Ｋ２を外し、図１に示す内側部分２０に外側部分３０が一体化された鉄筋コンクリート柱部材１０を得る。
養生は自己収縮の進行が緩やかになるまでおこない、養生期間は標準期で５から７日程
度である。
上述の製造方法は、鉄筋コンクリート柱部材１０が現場打ちの鉄筋コンクリート柱部材である場合とプレキャスト鉄筋コンクリート柱部材の双方に適用可能であり、プレキャスト工法の場合には、柱全体を横に寝かせた状態で打設することも可能である。

本実施の形態の製造方法によれば、内側部分２０の製造時に、内側部分２０の断面は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して小さい。
そのため、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での収縮量が小さく、したがって、自己収縮により縮もうとするコンクリートへの鉄筋の拘束力が小さく、内側部分２０のひび割れを防止する上で有利となる。
また、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での発生熱量も小さく、また、その外周面から効果的に放熱されるため、内側部分２０の断面の温度勾配を小さく抑制でき、内側部分２０の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では自己収縮量が大きく、また、硬化初期における発熱量が大きいので、内側部分２０のひび割れを防止する上でより有利となる。

また、外側部分３０の製造時、コンクリートＣは、硬化過程で自己収縮するので、外側部分３０の内面が内側部分２０の外面に密着し、内側部分２０と外側部分３０とを強固に一体化する上で有利となり、従来のように、先打ちのコンクリート分との間に目開きが生じる不具合もない。
また、外側部分３０の断面は、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して小さい。
そのため、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での収縮量が小さく、したがって、自己収縮により縮もうとするコンクリートへの鉄筋の拘束力が小さく、外側部分３０のひび割れを防止する上で有利となる。
また、従来の全断面を一度にコンクリート打設する場合に比較して硬化過程での発生熱量も小さく、また、その外周面から効果的に放熱されるため、外側部分３０の断面の温度勾配を小さく抑制でき、外側部分３０の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では自己収縮量が大きく、また、硬化初期における発熱量が大きいので、外側部分３０のひび割れを防止する上でより有利となる。
なお、配筋量が多く 外側部分３０に収縮ひび割れを生じる可能性がある場合には、外側部分３０のみに膨張材や収縮低減剤を入れたコンクリートを打設すればよく、したがって、膨張材や収縮低減剤の使用量を低減でき、コストアップを最低限に抑えることが可能となる。

次に本実施の形態の他の例について説明する。
図６（Ａ）乃至（Ｅ）は、鉄筋コンクリート柱部材１０の他の例の説明図で、それぞれ断面を示している。
図６（Ａ）に示す鉄筋コンクリート柱部材１０Ａは、内側部材２０に鉄筋１２が配筋されていない点が実施の形態の鉄筋コンクリート柱１０と異なっている。
図６（Ｂ）に示す鉄筋コンクリート柱部材１０Ｂは、内側部材２０の断面が正八角形である点が実施の形態の鉄筋コンクリート柱１０と異なっている。
図６（Ｃ）に示す鉄筋コンクリート柱部材１０Ｂは、内側部材２０の断面が円形である点が実施の形態の鉄筋コンクリート柱１０と異なっている。
図６（Ｄ）に示す鉄筋コンクリート柱部材１０Ｄは、帯筋１６の形状が実施の形態の鉄筋コンクリート柱１０と一部異なっている。
図６（Ｅ）に示す鉄筋コンクリート柱部材１０Ｅは、内側部材２０の断面が実施の形態の鉄筋コンクリート柱１０よりも小さく、かつ、帯筋１６の形状が実施の形態の鉄筋コンクリート柱１０と一部異なっている。
すなわち、本発明の鉄筋コンクリート柱部材１０は、実施の形態の形状に限定されず、従来公知の様々な構造に適用可能である。

なお、本実施の形態では、鉄筋コンクリート部材が鉄筋コンクリート柱である場合について説明したが、本発明における鉄筋コンクリート部材は、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。
また、内側部材には鉄筋（芯鉄筋）に変えて鉄骨（芯鉄骨）が用いられる場合もあり、このような場合にも本発明は無論適用可能であり、したがって、本発明において、内側部材に設けられる鉄筋は鉄骨を含むものである。

（Ａ）は鉄筋コンクリート柱部材の斜視図、（Ｂ）は同断面図である。 内側部材の製造時の型枠と鉄筋との関係を示す斜視図である。 製造された内側部材の外側に外側部材を製造する際の型枠と鉄筋との関係を示す斜視図である。 内側部材の斜視図である。 第２の型枠内にコンクリートを打設する際の説明図である。 （Ａ）乃至（Ｅ）は鉄筋コンクリート柱部材１０の他の例の説明図である。 コンクリート部材の寸法別のコンクリート硬化時の収縮量の推移を示す図である。

符号の説明

１０……鉄筋コンクリート柱部材、１２……鉄筋、１４……主筋、１６……帯筋、２０……内側部材、３０……外側部材。

Claims (5)

1. コンクリート中に多数の鉄筋が埋設されて製造される断面の縦横の寸法よりも大きな寸法の軸方向長さを有する鉄筋コンクリート部材であって、
   前記鉄筋コンクリート部材は、前記断面の中央部を含む内側部分と、前記内側部分を覆う外側部分とで構成され、
   前記内側部分は前記外側部分よりも先にコンクリートが打設されて製造されており、
   前記外側部分は、前記製造後の前記内側部分の外側にコンクリートが打設されて製造されており、
   前記内側部分と前記外側部分は一体化され、
   前記コンクリートは、設計基準強度Ｆ _ｃ が１００Ｎ／ｍｍ ^２ 以上の高強度コンクリートである、
   ことを特徴とする鉄筋コンクリート部材。
2. 前記鉄筋は、前記内側部分と前記外側部分の双方に配設されていることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート部材。
3. 前記鉄筋は、前記外側部分のみに配設されていることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート部材。
4. 前記鉄筋コンクリート部材は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記載の鉄筋コンクリート部材。
5. 前記内側部分または外側部分の一方のみに膨張材または収縮低減剤が混入されていることを特徴とする請求項１記載の鉄筋コンクリート部材。

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