JP4906320B2 - コンクリート構造体 - Google Patents

Description

本発明は、引張り抵抗部材として作用するいわゆるツイスト状の形状をなす補強材をコンクリート中に多数混在させてなる例えばトンネル覆工等に用いられるコンクリート構造体に関する。

一般に、コンクリートを作る際、セメントおよび水と、骨材として砂、砂利や砕石、その他これらの類似物を練り混ぜている。
大きな外力が作用して引っ張り力が作用する場合には鉄筋コンクリートが用いられるが、乾燥収縮などによりヘアラックが発生する。これらの無筋あるいは鉄筋コンクリート構造物に雨水や空気の成分である酸素、炭素ガスや亜硫酸ガスが侵入してコンクリートの劣化、鉄筋の錆などを発生して構造物の寿命を縮めるという課題があった。

前記骨材を混在させただけのいわゆる無筋コンクリートは、圧縮力に対しては強いものの、引張力に対しては脆弱である。

そこで、これらの課題を解決すべく従来コンクリートの引張、強度を増加するため、コンクリートに鋼繊維や合成樹脂繊維を混在させたものが開発されている。

しかしながら、コンクリートに鋼繊維や合成樹脂繊維を混在させる従来技術では、それらは単なる棒状部材のため、引張力に対して未だ満足すべき強度を持たせることができなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、コンクリートの引張、強度を著しく増大でき、しかも、プラスチック、高分子材料、炭素繊維からなる多角形であって捩り状の棒状体を混入、分散させたコンクリート構造体を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載のコンクリート構造体は、生コンクリート中に、プラスチック、高分子材料または炭素繊維からなる断面多角形の棒状体を捩った形状に形成した補強材２と、逆捩りの形状とした補強材２とを混在させ、かつ分散させたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のコンクリート構造体において、プラスチックからなる補強材２の内部に薄鋼片を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、プラスチック、高分子材料、炭素繊維からなる断面多角形の棒状体を捩った形状に形成し、捩り方向が互いに異なる補強材を生コンクリート中に混在させ、分散させたため、その生コンクリートが固結した状態では、捩られた補強材とコンクリートとが密接に絡み合い、相互の付着力が増大する。したがって、補強材がコンクリートに拘束され、抜け出すことができず、補強材とコンクリートとが一体化される。その結果、コンクリートの引張、強度を著しく増大させ得る効果がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の前提となる好ましくは細長い帯状の形状をした板状体の一例を示す拡大正面図、図２は同板状体を捩って形成した製品である補強材の拡大正面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。

これら図１〜図３に示す例では、図１に示す長さＬ、幅Ｗ、厚さｔ（図３参照）の細長い板状体１を長さＬの方向と直角の面に３６０°捩りを与え、図２に示すごときいわゆるツイスト状にしてスクリュー型の補強材２を形成している。なお、補強材２における９０°及び２７０°捩った位置を符号３で示す。

補強材２の素材としての板状体１には、鋼、鉄、銅、アルミニウム、プラスチック、ポリプロピレン等の高分子材料，炭素繊維またはガラス繊維等を用いる。これらは使用目的、コスト面等によって適宜選択される。また、これらの板状体１には、新品を用いても良く、廃材を有効に利用しても良い。また、同じ材質のものを用いても良く、異なる材質のものを構成しても良い。

板状体１の大きさは、均一に形成しても良く、大小不均一に形成しても良い。

板状体１に与える捩り角度は、捩りの方向を変えて混在させても良い。ピッチを異ならせても良い。少なくとも９０°以上が好ましい。さらに、本発明では補強材２の素材として、断面多角形の棒状体を用いている。

前記棒状体を適宜の長さに切断した後、捩っても良く、長い板状体１や棒状体を捩った後、適宜の長さに切断しても良い。

さらには、適宜寸法の粘土板または断面多角形の粘土棒を作り、その粘土板または粘土棒を捩った後、焼成してセラミック製の補強材２を形成しても良い。

次に、図４は図２および図３に示す補強材を用いたコンクリート構造物の一部分を断面で示した斜視図、図５は同コンクリート構造物におけるコンクリートに引張力が作用したときの、その引張力と、補強材とコンクリートの付着力との関係を示した模式図である。

図２および図３に示す補強材２を生コンクリート中に多数混在させ、かつ生コンクリートを固結させて例えば図４に示すごときコンクリート構造体５を製造する。図４において、斜線を施した補強材２は逆ねじりとしたものを示す。

一例としては、幅２ないし１０ミリメートル程度で、長さは２０〜４０ミリメートル程度で、厚さ０．２ないしは数ミリメートル程度の鋼片に９０°以上の捩りを与えて成形した補強材２を生コンクリートに混入、分散させてコンクリート構造物５を形成する。この場合、捩りの方向を変えた補強材２や捩りを変えたり、捩りを多くしたり、長さを変えたりした補強材２を混在させても良い。このようにすると、補強材はコンクリートのあらゆる方向に分散されて均一に混在し、補強材同士がかたまり（偏在）いわゆる“ダンゴ”状になることがなく、コンクリート内部に分散性が良く、補強材の周囲にコンクリートが接着して全体に均一な強度を持つコンクリート体を形成することができる。

このコンクリート構造物５においては、捩った形状の補強材２とコンクリート４とが密接に絡み合い、相互に強力な付着力Ｑで付着し、一体化される。

このコンクリート構造物５に、図５に示すごとき引張力Ｐが作用しても、強力な付着力Ｑにより補強材２がコンクリート４に拘束され、抜け出すことができない。すなわち、補強材２が捩じれているため、捩られた補強材２が形成する直径Ｗのコンクリートの円筒体Ｇとコンクリートとの付着力Ｑは、鋼とコンクリートの付着力より大きく、円筒面での付着力Ｑが作用するので、大きな引張力を発揮することができ、そしてコンクリート構造物５から抜けて出てくることはできない。捩れて形成される直径Ｄの円筒形の外周面とコンクリート構造物５の内面の付着力により抵抗するためである。

その結果、コンクリート構造物５のコンクリート４に作用する引張力Ｐに対して、コンクリート４の強度を著しく増大させることができる。これにより、引張力Ｐに対して脆弱とされたコンクリートの弱点を大幅に改善することができ、ひびわれやはく離等に対して大きな抵抗力が発揮される。

なお、上記例では、板状体１として細長い帯状のものとしたが、必ずしもこの形状に限定されるものでなく、例えば十字状、その他の形状とすることも可能であるが、帯状のものであれば製造が容易で、材料費も安く済む。

ついで、図６は図２および図３に示す鋼材よりなる補強材２を多数配置し、溶接で固定した型材の正面図、図７は同型材の側面図である。

これら図６および図７に示す例の型材では、素材としての型材６に、ウエブ７とフランジ８ａ，８ｂとを有するＨ形鋼を用いている。

そして、型材６の少なくとも一方のフランジ８ａの外面を取付部とし、図２および図３に示す鋼製の補強材２を外面である取付面に多数配置し、それぞれ溶接または接着等により固定している。

かかる補強材２を多数固定してなる型材６の、少なくとも補強材２を固定している面にコンクリートを打設し、コンクリート構造物を構築したときは、前述のごとく、各補強材２とコンクリートとが密接に絡み合い、相互に強力な付着力で付着し、一体化されるので、コンクリートに作用する引張力に対して、強度を著しく増大させることができる。このコンクリート部には予め鉄筋等が配置されることもある。

なお、この例において、必要によりフランジ８ａ、８ｂの外面や、ウエブ７の外面にも補強材２を配置し、固定しても良い。

また、素材としての型材６としてはＩ形鋼やＣ形鋼等を用いても良い。

続いて、図８は図６および図７に示す型材における多数の補強材２を固定している面に、コンクリートを打設してなるコンクリート体の一部縦断正面図、図９は同コンクリート体の側面図である。

これら図８および図９に示す例のコンクリート体１０では、図６および図７に示す型材６における多数の補強材２を固定してる面としてのフランジ８ａ側に、コンクリート９を打設している。コンクリート９には鉄筋が補強材（図示せず）として配設される。補強材２はジベル鉄筋の機能を果す。

このコンクリート体１０においても、補強材２とコンクリート９とが密接に絡み合い、相互の付着力が増大するため、コンクリート９に作用する引張力に対して、強度を著しく増大させ、鋼桁とコンクリート体１０とを一体的構造体とし得る。

なお、このコンクリート体１０は一体性の強い、合成桁を得ることもできる。

また、必要により素材としての型材６のフランジ８ａ、８ｂの外面や、ウエブ７の外面にも補強材２を配置し、固定しても良い。

さらに、この例においても、素材としての型材にはＨ形鋼に限らず、Ｉ形鋼やＣ形鋼等を用いることができる。

さらには、型材６の外周全体にコンクリート９を打設し、型材６をコンクリート９で包み込むようにしても良い。

又、鋼片や鉄片より補強材を形成する場合、コンクリートの表面あるいは表面に近接する補強材の錆の発生を阻止し、耐久性を持たせるために補強材の表面にメッキ処理、あるいは塗料、プラスチック等の合成樹脂で皮膜を形成すると良い。

なお、補強材２としては、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ツイスト状にした本体をプラスチック等の合成樹脂製のものとし、内部のほぼ中央に補強用のほぼ矩形状の薄鋼片２’を設けた構成としても良い。

また、図１０（ｃ）に示すように、内部の両端にほぼ円形の薄鋼片２’を設けた構成としても良い。

補強材を製作するための素材である板状体の一例を示す拡大正面図である。 製品としての補強材を側面から見た拡大正面図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 補強材を用いた本発明のコンクリート構造物の一部分を断面で示した斜視図である。 図４に示すコンクリート構造物におけるコンクリートに引張力が作用したときの、その引張力と、補強材とコンクリートの付着力との関係を示す模式図である。 図２および図３に示す補強材を多数配置し、固定した型材の正面図である。 図６に示す型材の側面図である。 図６および図７に示す型材における補強材を固定した面に、コンクリートを打設してなるコンクリート体の一部縦断正面図である。 図８に示すコンクリート体の側面図である。 （ａ）は補強材の他の例を示す側面図、（ｂ）は図２のＡ−Ａ矢視方向から見た正面図、（ｃ）は補強材のさらに他の例の正面図を示す。

１ 補強材の素材としての板状体
２ 製品である補強材
３ 捩った位置
４ コンクリート
５ コンクリート構造体
Ｐ コンクリートに作用する引張力
Ｑ 補強材とコンクリートとの付着力
６ 補強材を多数固定してなる型材
７ 型材のウエブ
８ａ、８ｂ 型材のフランジ
９ 型材における補強材を多数固定した面に打設したコンクリート
１０ コンクリート体

Claims (2)

1. 生コンクリート中に、プラスチック、高分子材料または炭素繊維からなる断面多角形の棒状体を捩った形状に形成した補強材（２）と、逆捩りの形状とした補強材（２）とを混在させ、かつ分散させたことを特徴とするコンクリート構造体。
2. 請求項１記載のコンクリート構造体において、プラスチックからなる補強材（２）の内部に薄鋼片を設けたことを特徴とするコンクリート構造体。

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