JP4990557B2 - コンクリート施工用のスペーサ - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート施工時、型枠と鉄筋の間隔（かぶり）を決められた寸法に保ち、鉄筋が露出するのを防ぐために使用するスペーサに関するものである。

図２は、スペーサの一般的な使用状態を示す断面図である。スペーサ１は、セパレータ２により組み付けられた一対の型枠３，４内に配置される。図２では、型枠３，４間に、縦筋５と横筋６とを結束線などで連結してなる鉄筋ユニット７，８が型枠３，４に沿って並べられており、スペーサ１は、横筋６に装着されている。このように、横筋６と型枠３，４との間にスペーサ１を介在させることで、鉄筋のかぶり量Ａが確保される。

このようなスペーサには、鋼製、コンクリート製、モルタル製、プラスチック（樹脂）製、セラミックス製またはこれらを組み合わせた様々な形状のものがあるが、価格面から樹脂製のものが多用されている（特許文献１，２参照）。

しかし、従来の樹脂製スペーサはコンクリートとの密着性が低く、また、コンクリートと膨張係数が異なるため、コンクリートに亀裂を発生させる原因となるという問題があった。そのためコンクリート亀裂が特に問題となる厳しい環境下では、コンクリート製あるいはモルタル製のスペーサが使われているが、これらは手作りで高価となる欠点がある。

一方、特許文献３には、コンクリートと樹脂の膨張率の差を吸収する手段として、樹脂発泡体からなるスペーサが提案されている。しかし、これは、放射線による架橋を必要とし、発泡体を架橋してもスペーサとしての強度が不足しており実用的ではない。
特開２０００−１４５０２０号公報 特開２００１−１７３１５８号公報 特開昭５５−７３７３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、コンクリートに亀裂を発生させることなくコンクリートと一体化が可能で、しかも、従来の樹脂製スペーサと同等の強度を有し容易に量産化が可能なコンクリート施工用のスペーサを提供することにある。

本発明は、樹脂製スペーサ本体（以下、単に「樹脂製スペーサ」という。）の表層に一層以上の圧縮変形可能な層構造を一体的に形成し、この圧縮変形可能な層構造によってコンクリートとの膨張率の不一致による歪みを吸収するようにしたものである。ここで、圧縮変形可能とは、圧縮変形して体積が減少する性質のことを意味する。

樹脂製スペーサの表層に形成する圧縮変形可能な層構造は、コンクリートとの膨張率の不一致による歪みを十分吸収できるようにするために、樹脂製スペーサの表層の面積３分の１以上、好ましくは半分以上に形成する。また、同じ理由から、圧縮変形可能な層構造の厚みは０．３〜５ｍｍとする。

表層に形成する圧縮変形可能な層構造の圧縮変形性は、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３に規定されるタイプＡデュロメータの硬さを指標とすることができ、０Ａ〜７０Ａの範囲とする。ここで、０Ａは、タイプＡデュロメータの測定限界より柔らかいこと、または測定針が貫通することを表す。表層に形成する圧縮変形可能な層構造は、外力による変形により構造が一部破壊されるものであっても良い。

圧縮変形可能な層構造としては、発泡体、繊維状体、綿状体が挙げられる。このうち、発泡体の素材としては、プラスチック（樹脂）、熱可塑性エラストマー、天然ゴム、合成ゴム、ゲル、ガラス、セラミック等が挙げられるが素材に制限はない。この発泡体による層構造の形成方法としては、発泡射出成形、発泡ＲＩＭ成型、発泡機能を備えた１液もしくは２液性の塗料として吹き付け塗布しながら発泡する方法、吹き付けまたは筆塗り、ディピング塗布後加熱発泡する方法等がある。または、シラスバルーン、樹脂マイクロバルーン等、既に発泡された空隙を有するセルを含有させた樹脂コンパウンドの射出成形、ＲＩＭ成型でも良く、発泡セルを含有させた塗料を塗布後硬化させても良い。内部に発泡核を有する未発泡、または低発泡の樹脂成形体を外部より一定時間加熱することで表層のみ発泡した成形体を得る方法もある。

圧縮変形可能な層構造は大きな圧力を必要とせず体積を圧縮できれば良く、発泡体とは限らず空気等からなる気体層を有する繊維状体、綿状体でも良い。挙げられる繊維状体、綿状体の素材としては、綿、セルロース、石綿等の天然繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成繊維、ガラス、セラミックス等の無機系人工繊維等が挙げられるが素材に制限はない。この繊維状体、綿状体による層構造の形成方法としては、あらかじめ不織布状に形成した綿状体を接着剤にて接着もしくは熱融着する方法、乾燥または熱硬化、光硬化可能な１液もしくは２液性塗料として吹き付け硬化する方法、スペーサ本体を金型内に設置してバインダー処理した繊維を吹き込み成型する方法、繊維を水または溶剤の増粘液体に分散させた液体を塗布乾燥させる方法、スペーサ本体に接着剤を塗布して静電気にて繊維を植毛する電着植毛法等が挙げられる。

これまでに挙げた圧縮変形可能な層構造は２種以上を組み合わせることで、コンクリートとの膨張率の不一致による歪みの低減能力の向上や、後述する耐水性の向上も可能である。

表層に形成する圧縮変形可能な層構造はコンクリート打設時に生コンクリートが含浸すると、そのコンクリートとの膨張率の不一致による歪みの低減能力が半減するため、特に独立発泡体が少なく液体が浸入し易いか、もしくは基材が水溶性または耐水性が低い素材の発泡体、空気層が連続している繊維状体、綿状体等の場合には、圧縮変形可能な層構造の表層にさらに一層以上の防水層を形成する方が好ましい。

防水層を形成する方法としては、乾燥または熱硬化、光硬化可能な１液もしくは２液性塗料として吹き付けまたは筆塗りディピング塗布後硬化し耐水性のある膜を形成する方法、シリコーンや粘調な油等撥水性のある素材を原液または希釈して吹き付けまたは筆塗りディピング塗布して撥水する方法が挙げられる。

以上、表層の圧縮変形可能な層構造を形成する種々の方法を挙げたが、射出成形にて内部に発泡核を有する未発泡、または低発泡の樹脂製スペーサを成形し、次いで外部より一定時間加熱することにより表層のみ発泡層を形成させる方法、もしくは樹脂製スペーサ表面に発泡塗料を塗布する方法が最も低コストに表面に圧縮可能な発泡層を形成可能であり、好適である。

本発明のスペーサは、表層に圧縮変形可能な層構造を有するので、コンクリートに亀裂を発生させることなくコンクリートとの一体化が可能である。さらに、スペーサ本体は、樹脂製スペーサであるので、従来の樹脂製スペーサと同等の強度を有し容易に量産化が可能である。

本発明の概念として図１（ａ）に円形スペーサを例に挙げ、表層に圧縮変形可能な層構造を有する樹脂製スペーサの断面を示す。圧縮変形可能な層構造１ａは、樹脂製スペーサ本体１ｂの表層に形成されており、上記したように内部に発泡核を有する樹脂製スペーサを一定時間外部から加熱するか、樹脂製スペーサの表面に発泡塗料を塗布することで形成するのが望ましい。そして、図１（ａ）のようにスペーサの鉄筋保持部１ｃには形成しない方がスペーサを鉄筋へ剛直に固定でき、固定性の観点から好ましい。また、コンクリート充填後の仕上がりでコンクリート表層からスペーサが見えると美観を損ねる欠点となるため、図１（ｂ）に示すように圧縮変形可能な層構造１ａからスペーサ構造凸部１ｄを露出させてこれを見え難くしても良い。

本発明の効果を確認するために、以下の試験を行った。

［試験１］
１４０ｍｍ×２４０ｍｍ×９０ｍｍの型枠にＤ１９、Ｄ１３の鉄筋を夫々１本設置し、ポルトランドセメント／細粒／粗粒／水を４５０部／６５０部／７００部／２４８部で配合した生コンクリートを流し込み、温度２５℃、相対湿度８５％で８日間養生しコンクリート構造体を作製した。このコンクリート構造体をヒートサイクル試験機に供し、１サイクル１２時間で、−２０℃／８０℃のヒートショックを１０回与えた。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体に異常はなかった

［試験２］
鉄筋の径がＤ１３、Ｄ９である以外は試験１と同じ条件でコンクリート構造体を作製し、試験１と同じヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体に異常はなかった。

［試験３］
Ｄ１９、Ｄ１３の鉄筋に外径９０φ、８０φのポリエチレン製スペーサ（図１に示すスペーサと同様の形状）を夫々２個装着し、試験１と同じ条件でコンクリート構造体を作製し、試験１と同じヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体にはスペーサを設置した場所に亀裂が生じた。

［試験４］
Ｄ１３、Ｄ９の鉄筋に外径８０φ、５０φのポリエチレン製スペーサ（図１に示すスペーサと同様の形状）を夫々２個装着し、試験１と同じ条件でコンクリート構造体を作製し、試験１と同じヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体にはスペーサを設置した場所に亀裂が生じた。

［試験５］
シリコンペースト（セメダイン社製バスコーク）に中空マイクロカプセル（松本油脂化学製マイクロスフェアＦ８０Ｓ）を６質量％練り込んで発泡ペースト（発泡倍率約３倍）を作製し、ポリエチレン製スペーサ（図１に示すスペーサと同様の形状）の表面に３〜４ｍｍの厚みで塗布し、常温で硬化して本発明に係る表面発泡柔軟層ポリエチレン製スペーサを作製した。そして、試験３、試験４におけるポリエチレン製スペーサの代わりに、この表面発泡柔軟層ポリエチレン製スペーサを用いてコンクリート構造体を作製し、試験１と同じヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体に異常はなかった。

［試験６］
ポリプロピレン樹脂に熱膨張マイクロカプセルマスターバッチ（大日精化工業株式会社製ファインセルマスターＭＳ４０２ｋ）を１５質量％（マイクロカプセル換算で６質量％）混合して１７０℃で射出成形し、図１に示すスペーサと同様な形状の樹脂成形体を作製した。次いでこの樹脂成形体を２５０℃の油浴に３０秒間浸漬後水冷することにより表面に０．８〜１．５ｍｍ厚の発泡柔軟層を形成させた。発泡柔軟層は独立気泡からなり発泡倍率は約３倍であった。この樹脂成形体を試験３、試験４におけるポリエチレン製スペーサの代わりに用いてコンクリート構造体を作製し、試験１と同じヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体に異常はなかった。

以上の試験から、従来のポリエチレン製スペーサを用いたコンクリート構造体（試験３、４）は、温度ショックを受けることで亀裂が発生することが明らかになった。これに対して、本発明に係るスペーサ（試験５、試験６）は、その表面に圧縮変形可能な層構造として発泡柔軟層を形成させることで、温度ショックによる亀裂が発生しなくなることが確認できた。

外径９０φ、８０φのポリエチレン製スペーサ（図１に示すスペーサと同様の形状）の表面に電着植毛により約３〜４ｍｍのポリエステル短繊維層を形成させ、表面をシリコンペーストでカバーしたスペーサを用いてコンクリート構造体を作製し、実施例１と同じヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体に異常はなかった。

比較例として、外径９０φ、８０φのポリエチレン製スペーサの表面にシリコンペーストとシリコンゲル（信越シリコン ＫＥ１０５２）を等量混合したものを３〜４ｍｍの厚みで塗布し、常温で硬化し超柔軟層を表面に形成したスペーサを作製した。このスペーサを用いコンクリート構造体を作製し、ヒートサイクル試験に供した。ヒートサイクル試験後のコンクリート構造体にはスペーサを設置した場所に亀裂が生じた。柔軟でも圧縮変形性のない（圧縮されても体積が変わらない）層を表面に形成させてもコンクリート構造体の亀裂防止には効果はないことがわかる。

本発明のスペーサの概念を示す断面図である。 スペーサの一般的な使用形態を示す断面図である。

符号の説明

１ スペーサ
１ａ：圧縮変形可能な層構造
１ｂ：樹脂製スペーサ本体
１ｃ：鉄筋保持部
１ｄ：スペーサ構造凸部
２ セパレータ
３，４ 型枠
５ 縦筋
６ 横筋
７，８ 鉄筋ユニット
Ａ 鉄筋のかぶり量

Claims (2)

1. 樹脂製スペーサ本体の表層に一層以上の圧縮変形可能な層構造を前記表層の面積３分の１以上に一体的に形成してなり、前記圧縮変形可能な層構造の厚みが０．３〜５ｍｍであり、前記圧縮変形可能な層構造の圧縮変形性が、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３に規定されるタイプＡデュロメータの硬さにおいて０Ａ〜７０Ａの範囲であるコンクリート施工用のスペーサ。
2. 前記圧縮変形可能な層構造の表層にさらに一層以上の防水層を形成した請求項１に記載のコンクリート施工用のスペーサ。

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