JP5133596B2

JP5133596B2 - コンクリートセグメントの遠心成形装置及び遠心成形方法

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Publication number: JP5133596B2
Application number: JP2007130863A
Authority: JP
Inventors: 脩野辺; 和浩藤川
Original assignee: 栗本コンクリート工業株式会社
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2008284751A

Description

この発明は、地下トンネル、立坑等の円筒形構築物を構築する場合に用いられるコンクリートセグメントの遠心成形装置及びその装置を用いた遠心成形方法に関するものである。

コンクリートセグメントの遠心成形装置及びその装置を用いた遠心成形方法は従来から知られている（特許文献１、図１参照）。

前記従来の遠心成形装置は、セグメント型枠を円筒状に組み合わせたものを駆動ローラ上に設置し、前記セグメント型枠内にコンクリートを供給しつつ回転させて遠心成形を行い、コンクリートの固化後、脱型して所定形状のコンクリートセグメントを得るようになっている。

また、その他の装置として、円筒状の遠心成形型の軸方向の両端部に環状の内向きつば部を設けるとともに、両方のつば部間に渡る仕切板を周方向に所定の間隔をおいて着脱可能に取付け、前記の遠心成形型の内部にコンクリートを供給しつつ遠心成形型を回転させて遠心成形を行い、コンクリートの固化後、脱型して所定形状のコンクリートセグメントを得るようにしたものも知られている(特許文献１、図８参照)。
特開平５−９２４１１号公報

前記従来のコンクリートセグメントの遠心成形装置及び遠心成形方法の概略を図１４（a）（ｂ）に示した。図において、１は円筒状に組み合わされたセグメント型枠、２は前記セグメント型枠１の両端部に設けられた回転輪、３は駆動ローラ、４はコンクリートの供給ノズルを示す。前記セグメント型枠１の側板６、７の高さはセグメントの仕上がり高さに設定される。

前記の遠心成形装置において、駆動ローラ３を回転してセグメント型枠１を矢印Ａで示した方向に回転させ、供給ノズル４からコンクリートを供給して遠心成形した場合、図１４（ｂ）に示したように、セグメント型枠１内のコンクリート５は、回転に伴う慣性によって回転の遅れ側の側板６の方向に片寄る傾向がある。

このため、前記側板６近辺のコンクリート５の高さが仕上がり高さになっても、回転側の進み側の側板７近辺においては仕上がり高さに達していない状態（仕上がり高さに対する不足分をδで示す。）となる。このような状態で固化・脱型した場合は、セグメントの両側で高さの異なる不均一な仕上がりとなる不都合がある。

前記の問題は、セグメント形状の型枠１を図１４（ａ）（ｂ）のように円筒状に組合せて成形する装置の場合（特許文献１、図１参照）、又は円筒状の遠心成形型の両端つば部の間に仕切板を渡して成形する装置の場合（特許文献１、図８参照）のいずれについても発生する問題である。

そこで、この発明は、回転に伴う慣性の影響が残らず寸法精度の高いコンクリートセグメントが得られる遠心成形装置及び遠心成形方法を提供することを課題とする。

前記の課題を解決するコンクリートセグメントの遠心成形装置は、図３に示したように、円筒状の遠心成形型２０の内径面にセグメント成形部２３が、軸方向に間隔を置いて対向した一対の環状の端枠２４、２４と、前記端枠２４、２４間に設けられた複数の仕切部（図示の場合はセグメント型枠１２の側板１２ｂ、１２ｃ）とにより構成され、前記遠心成形型２０の内径面に対する前記端枠２４、２４の高さＨ（図４参照）がセグメントの仕上がり高さＨに設定され、前記仕切部の高さｈが前記仕上がり高さＨより所定量ｘだけ低く設定されて、前記セグメントの仕上がり時には、そのコンクリート仕上がり全内周面はその全周に亘って前記仕上がり高さＨとなった構成としたものである。

また、前記の課題を解決するためのコンクリートセグメントの遠心成形方法は、上述の装置を用いてその遠心成形型２０を回転させつつセグメント成形部２３にコンクリート１１を供給し、前記端枠２４、２４の高さＨまで遠心成形を行い、脱型後、前記仕切部の部分において前記仕上がり高さＨとｈの差分のコンクリート１１を切断除去して各セグメント１０に分割するようにしたものである。

なお、前記仕切部としては、端枠２４、２４間に着脱自在に掛け渡された仕切板３６（図９、図１１参照）によって構成される場合がある。

以上のように、この発明のコンクリートセグメントの遠心成形装置及び遠心成形方法によれば、遠心成形時の慣性の影響がなく、均一の仕上がり高さをもったコンクリートセグメントが得られる効果がある。また、セグメント型枠として、被覆枠を兼用したものを用いた場合は、鋼板被覆型のコンクリートセグメントを得ることができる。

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

まず、実施例１のコンクリート遠心成形装置によって成形される鋼板被覆型のコンクリートセグメントについて説明する。このセグメントは、図１（ａ）に示したように、円筒体を中心線の方向に複数に分割した形状をなし、そのうちの一つのセグメント１０ａは両側板が長さ方向にテーパ状に形成され、かつその両側板相互が平行な平面に形成されることにより組み立てが便利なようになっている。

このセグメント１０ａの両側のセグメント１０ｂの片側辺もこれに合わせてテーパ状に形成される。そのセグメント１０ｂ、１０ｂ間の他のセグメント１０ｃの両側辺は平行となっている。以下両側辺が平行なセグメント１０ｃを、一般的にセグメント１０と称し、これを中心に説明する。本発明においてセグメント１０というときは前記のセグメント１０ａ〜１０ｃを含む。

図１（ｂ）に示したように、セグメント１０は、コンクリート１１の円弧状の外周面と四側面が鋼板製の被覆枠１２’によって被覆一体化された鋼板補強型のセグメントである。被覆枠１２’は後述する遠心成形時において使用されるセグメント型枠１２と兼用され、成形完了後においても分離されることなく、コンクリート１１と一体化されたものである。

前記被覆枠１２’（即ち、セグメント型枠１２）は、図２（ａ）に示したように、外周円弧板１２ａ、周方向の両側板１２ｂ、１２ｃ及び長さ方向（セグメント１０を組合せて構成される円筒体の軸線方向）の両端板１２ｄ、１２ｅからなる四角形の浅い箱形のものである。両側板１２ｂ、１２ｃは、図示の場合、円筒状に組み合わさることができるように、接線Ｔ（図２（ｂ）参照）に対し直角に形成される。

一方の側板１２ｂの内面において、長さ方向の２箇所に連結操作用のボックス１３、１３が設けられる。各ボックス１３は前記被覆枠１２’の開放面と同一面に開放され、各ボックス１３に通じたボルト挿通穴１４が該側板１２ｂに設けられる。また、他方の側板１２ｃの内面の前記ボックス１３と対向した位置にインサートナット１５が取付けられ、これに通じたインサートナット穴１５ａが該側板１２ｃに設けられる。これらのボックス１３及びインサートナット１５は他の被覆枠１２’との周方向の連結に使用される。

前後の端板１２ｄ、１２ｅにもインサートナット１６、１６が取付けられ、各端板１２ｄ、１２ｅにインサートナット穴１６ａ、１６ａが設けられる。これらのインサートナット１６は、後述のように遠心成形型２０に組み込む際に使用される。

前記各側板１２ｂ、１２ｃ及び各端板１２ｄ、１２ｅの高さｈ（図２（ｂ）参照）は、セグメント１０の仕上がり高さＨ（コンクリート１１の高さ）より所定量ｘだけ低く設定される。このｘは、前述の不足分δ（図１４（ｂ）参照）と同等又はこれより大きく設定される。

前記被覆枠１２’の内部にコンクリート１１が充填され遠心成形が完了した仕上がり状態（図１（ｂ）参照）において、コンクリート１１は被覆枠１２’から前記の所定量ｘだけ高く露出し、かつ側板１２ｂ、１２ｃの上端面の幅ｙの部分も同じ高さで覆われる（図２（ｂ）の一点鎖線）。

コンクリート１１の固化後、被覆枠１２’を遠心成形型２０から取り外す作業（脱型）を行い、前記の幅ｙの部分のコンクリート１１を切断除去し（図２（ｃ）参照）、各セグメント１０に分割する。前記ボックス１３部分のコンクリート１１も除去し、後述の閉鎖蓋３４（図５（ｂ）参照）を取り外してボックス穴１３ａを形成することにより、コンクリート１１と被覆枠１２’とが一体化された鋼板被覆型のセグメント１０が得られる（図１（ｂ）参照）。

なお、施工現場において、前記のセグメント１０を円筒状に組み合わせ相互に連結して円筒体が構成された際に、各セグメント１０（１０ａ〜１０ｃ）間に生じる幅ｙの溝にシール部材１８が充填される（図２（ｃ）参照）
図３は、前記セグメント１０を成形する遠心成形装置を示す。この装置は、円筒型２１の両端部に回転輪２２、２２を嵌合することにより構成された遠心成形型２０と、前記円筒型２１の内径面に設けられたセグメント成形部２３及び駆動装置２５とからなる。

セグメント成形部２３は、円筒型２１の内径面の両端部に着脱可能に取付けられた一対の環状の端枠２４、２４及び両方の端枠２４、２４の間に円筒形に組合わされた複数のセグメント型枠１２からなる。前記の回転輪２２、２２が駆動装置２５の駆動ローラ２６、２６上に水平方向の回転中心をもつように回転自在に設置される。

前記の端枠２４は、断面が外径方向に開放されたコの字型をなし、その外側板が前記回転輪２２にボルト２７によって固定される。またその内側板２４ａに前記各セグメント型枠１２がボルト２８によって固定される。このボルト２８は前記のインサートナット１６にねじ込まれる。

図４に示したように、前記の端枠２４の円筒型２１に対する高さは、前述したセグメント１０の仕上がり高さＨに設定され、セグメント型枠１２の高さｈよりｘだけ高くなっている。言い替えれば、セグメント型枠１２の側板１２ｂ、１２ｃ、各端板１２ｄ、１２ｅの高さｈは、端枠２４の高さＨより所定量ｘだけ低く形成される。

また、端枠２４のセグメント型枠１２に接した面において、前記ｘだけ高くなった部分の側面に、セグメント型枠１２の厚さｚだけ該セグメント型枠１２上に迫り出す突出部２９が設けられる。

また、前記のボックス１３の部分においては、図５（ａ）に示したように、連結ボルト３１をボックス１３側から差し込んで隣接した他のセグメント型枠の側板１２ｃのインサートナット１５にねじ込み、これによってセグメント型枠１２相互の連結が行われる。

前記の連結ボルト３１のねじ頭部３２に小ねじ穴３３が該連結ボルト３１の軸線方向と直交する方向に設けられ、ねじ込んだ状態においてその小ねじ穴３３が、円筒型２１の中心方向を向くようにねじ頭部３２の向きが調整される。その上で、図５（ｂ）に示したように、ボックス１３の閉鎖蓋３４を被せ、止めねじ３９を前記の小ねじ穴３３にねじ込んで固定する。

前記の閉鎖蓋３４に代えて、図６（ａ）から（ｃ）に示した閉鎖蓋３４ａを使用してもよい。この閉鎖蓋３４ａは、ゴム等の弾性体により形成され、ボックス１３の開口端に若干の復元弾性をもった状態で嵌合される。ボックス１３へ嵌合する際、ボックス１３内のねじ頭部３２を覆い、また弾性変形を容易にするため、底面に溝３４ｂが形成される。

以上のような遠心成形装置を駆動して遠心成形型２０を所要の速度で回転させつつ外部からコンクリート供給ノズル３５を軸方向に往復移動させる。前記ノズル３５から供給されたコンクリート１１は、遠心力によって各セグメント型枠１２の内部に充填される。コンクリート１１は、セグメント型枠１２の高さｈを越え、端枠２４の高さＨ、即ち仕上がり高さまで充填される。

コンクリート１１は、セグメント型枠１２の高さｈを越えると慣性によって遠心成形型２０の回転の反対方向に流動するが、回転方向に存在する側板１２ｂ、１２ｃに遮られることなく流動する。このため、コンクリート１１の表面に慣性の影響が現れることがなく、全周にわたり端枠２４の高さＨまでコンクリート１１（図７（ａ）参照）が均等に充填される。

仕上がり高さＨに達するとコンクリート１１の供給及び駆動装置２５が停止され、以後コンクリート１１の養生を行う。これによってセグメント型枠１２と一体化された高さＨのコンクリート１１が全周にわたり連続した状態で成形される。

遠心成形型２０からの脱型後、各セグメント型枠１２の側板１２ｂ、１２ｃの突き合わせ部分において、コンクリート１１を側板１２ｂ、１２ｃの幅ｙで、端板１２ｄ、１２ｅ間に渡る帯状の部分を切断除去し、閉鎖蓋３４、３４ａを取除いた後、ボックス１３内の連結ボルト３１を取り外して分離する。

この場合、セグメント型枠１２は、その内部に成形されたコンクリート１１と一体のまま遠心成形型２０からはずされ、その後も分離させることなく、コンクリート１１とセグメント型枠１２（被覆枠１２’）が一体化された状態で最終製品である鋼板被覆型のセグメント１０（図１（ｂ）参照）が得られる。

鋼板被覆型とせず、コンクリート１１のみからなるセグメントを得ようとする場合は、前記のセグメント型枠１２を分解可能な通常の成形型枠として構成し、成形完了後に遠心成形型２０から成形型枠を脱型し、さらにその成形型枠からコンクリート１１を脱型することにより、被覆枠１２’のないコンクリート１１のみからなるセグメントが得られる。

実施例２のコンクリート遠心成形装置によって成形されるセグメント４０（図８（ｂ）参照）は、実施例１の場合と同様に円筒体を中心線の方向に複数に分割した形状をなす。この場合もテーパ状の側面を持ったセグメント４０ａ、その両側に隣接するセグメント４０ｂ、両側のセグメント４０ｂ間のセグメント４０ｃが存在する。以下両側辺が平行なセグメント４０ｃを、一般的にセグメント４０と称しこれを中心に説明する。本発明においてセグメント４０というときは前記のセグメント４０ａ〜４０ｃを含む。

このセグメント４０は、図８（ｂ）に示したように、全体がコンクリート１１のみによって形成され、外周円弧面４１ａ、周方向の両側面４１ｂ、４１ｃ及び長さ方向の前後両端面４１ｄ、４１ｅを有し、内周円弧面４１ｆは外周円弧面４１ａと平行な円弧面に形成される。内周円弧面４１ｆの仕上がり高さＨは実施例１の場合と同様である。

前記一方の側面４１ｂに沿って前後方向２箇所に、実施例１の場合と同様に連結操作用のボックス１３が埋設され、そのボックス１３に合致するボックス穴１３ａが設けられる。また、各ボックス１３に対応して側面４１ｂにボルト挿通穴１４が設けられる。また、他方の側面４１ｃの内側にインサートナット１５（図９参照）が埋設され、そのインサートナット穴１５ａが側面４１ｃに露出する。また端面４１ｄ、４１ｅの内側にインサートナット１６が埋設され、そのインサートナット穴１６ａが各端面４１ｄ、４１ｅに露出する。

なお、施工時において、前記のセグメント４０を円筒状に組み合わせ、相互にボルト４２（図８（ｃ）参照）によって連結される。各セグメント４０の突合せ部分にシール部材１８’が充填される。

図９及び図１０は、前記のセグメント４０を成形する遠心成形装置を示す。この装置は、実施例１の場合と同様に、円筒型２１の両端部に回転輪２２、２２が着脱可能に嵌合された遠心成形型２０と、前記円筒型２１の内径面に設けられたセグメント成形部２３及び駆動装置２５とからなる。

セグメント成形部２３は、円筒型２１の内径面の両端部に着脱可能に取付けられた一対の環状の端枠２４、２４及び両方の端枠２４、２４間に掛け渡された複数の仕切板３６（図１１参照）からなる。仕切板３６は、端枠２４、２４の間に周方向に適宜の間隔をおいて軸方向に平行に又は所要の角度をもって掛け渡される。仕切板３６は、長さ方向及び径方向に前記実施例１のセグメント型枠１２の側板１２ｂ、１２ｃと同様の傾きをもつ。

前記の仕切板３６は、図１１に示したように、端枠２４の内側壁に径方向の設けられたスリット３７にその外径側から着脱可能に取付けられる。また、仕切板３６の長さ方向の２箇所には、ボルト穴３８、３８が設けられる。仕切板３６の円筒型２１に対する高さｈは、前記の仕上がり高さＨよりｘだけ低く形成される（図１０参照）。

なお、端枠２４にインサートナット１６保持用のインサート穴３０が設けられる。

その他の付属部材として、ボックス１３が独立に設けられる。ボックス１３は、前記仕切板３６の内面に沿わせ、ボックス１３の内部からボルト穴３８に挿通してインサートナット１５にねじ込んだボルト３１により固定される。また、ボックス１３は閉鎖蓋３４によって前記の場合と同様に閉鎖される（図１２（ａ）（ｂ）参照）。この場合も、図６（ａ）〜（ｃ）に示した閉鎖蓋３４ａを使用することができる。

この実施例２においては、遠心成形型２０の内径面に形成されたセグメント成形部２３は、両側の端枠２４、２４と、これらの間に着脱自在に掛け渡された仕切板３６によって構成される点で実施例１の場合と相違するが、その他の構成は同様であり、また同様のコンクリート遠心成形法によってセグメント４０が成形される。

この成形においても、コンクリート１１は仕切板３６を越え、端枠２４の高さＨ、即ち仕上がり高さＨまで供給される（図１３（ａ）参照）。コンクリート１１の固化後、脱型に際して仕切板３６の幅ｙの部分のコンクリート１１を切断除去し、各セグメント４０に分割する。またボックス１３の部分のコンククリート１１を切断除去し閉鎖蓋３４、３４ａを外すことにより、コンクリート１１のみでなるセグメント４０を得ることができる（図８（ｂ）参照）。

（ａ）実施例１のセグメントを用いた円筒体の分解斜視図、（ｂ）上記セグメントの斜視図（ａ）同上の被覆型枠（セグメント型枠）の斜視図、（ｂ）同上の被覆型枠の組立て状態の一部断面図、（ｃ）同上の成形後の一部断面図同上の遠心成形装置の断面図同上の遠心成形装置の一部拡大断面図（ａ）、（ｂ）同上の型枠組立て状態の一部断面図（ａ）閉鎖蓋の他の例を示す斜視図、（ｂ）同上の使用状態の断面図、（ｃ）（ｂ）図のｃ−ｃ線の断面図（ａ）、（ｂ）同上の遠心成形後の一部断面図（ａ）実施例２のセグメントを用いた円筒体の分解斜視図、（ｂ）上記セグメントの斜視図、（ｃ）同上のセグメントの組立て状態の一部断面図同上の遠心成形装置の断面図同上の遠心成形装置の一部拡大断面図同上の遠心成形型の分解斜視図（ａ）、（ｂ）同上の型枠組立て状態の一部断面図（ａ）、（ｂ）同上の遠心成形後の一部断面図（ａ）従来例の遠心成形装置の概略正面図、（ｂ）同上の一部断面図

符号の説明

１０セグメント
１０ａ〜１０ｃセグメント
１１コンクリート
１２セグメント型枠
１２’ 被覆枠
１２ａ外周円弧板
１２ｂ、１２ｃ側板
１２ｄ、１２ｅ端板
１３ボックス
１３ａボックス穴
１４ボルト挿通穴
１５インサートナット
１５ａインサートナット穴
１６インサートナット
１６ａインサートナット穴
１８、１８’ シール部材
２０遠心成形型
２１円筒型
２２回転輪
２３セグメント成形部
２４端枠
２５駆動装置
２６駆動ローラ
２７ボルト
２８ボルト
２９突出部
３０インサート穴
３１連結ボルト
３２ねじ頭部
３３小ねじ穴
３４閉鎖蓋
３５コンクリート供給ノズル
３６仕切板
３７スリット
３８ボルト穴
３９止めねじ
４０セグメント
４０ａ〜４０ｃセグメント
４１ａ外周円弧面
４１ｂ、４１ｃ側面
４１ｄ、４１ｅ端面
４１ｆ内周円弧面
４２ボルト

Claims

円筒状の遠心成形型(２０)の内径面にセグメント成形部(２３)が設けられたコンクリートセグメントの遠心成形装置において、前記セグメント成形部(２３)が軸方向に間隔を置いて対向した一対の環状の端枠(２４、２４)と、前記端枠(２４、２４)間に設けられた複数の仕切部とにより構成され、前記遠心成形型(２０)の内径面に対する前記端枠(２４)の高さがセグメント(１０、４０)の仕上がり高さＨに設定され、前記仕切部の高さｈが前記仕上がり高さＨより所定量ｘだけ低く設定されて、前記セグメント(１０、４０)の仕上がり時には、そのコンクリート仕上がり全内周面は、その全周に亘って前記仕上がり高さＨとなることを特徴とするコンクリートセグメントの遠心成形装置。
前記仕切部が、セグメント型枠(１２)の側板(１２ｂ、１２ｃ)によって構成され、各セグメント型枠(１２)が前記端枠(２４、２４)の間に着脱可能に取付けられたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートセグメントの遠心成形装置。
前記セグメント型枠(１２)がセグメント(１０)の被覆枠(１２’)を兼用することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートセグメントの遠心成形装置。
前記仕切部が、前記両端枠(２４、２４)間に着脱可能に取付けられた仕切板(３６)により形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリートセグメントの遠心成形装置。
請求項１、２又は４に記載のコンクリートセグメントの遠心成形装置を用いたコンクリートセグメントの遠心成形方法において、前記遠心成形型(２０)を回転させつつセグメント成形部(２３)にコンクリート(１１)を供給し、そのコンクリート(１１)の層が前記仕切部の高さｈを越えて端枠(２４)の高さＨに達するまで遠心成形を行い、脱型後、前記仕切部の部分において前記高さＨとｈの差分のコンクリート(１１)を切断除去し、各セグメント(１０)に分割することを特徴とするコンクリートセグメントの遠心成形方法。
請求項３に記載のコンクリートセグメントの遠心成形装置を用いたコンクリートセグメントの遠心成形方法において、前記遠心成形型(２０)を回転させつつセグメント成形部(２３)にコンクリート(１１)を供給し、そのコンクリート(１１)の層が前記仕切部の高さｈを越えて端枠(２４)の高さＨに達するまで遠心成形を行い、前記セグメント型枠(１２)ごと前記遠心成形型(２０)から脱型したのち、前記側板(１２ｂ、１２ｃ)の部分において前記高さＨとｈの差分のコンクリート(１１)を切断除去し、該セグメント型枠(１２)を被覆枠(１２’)として残存せしめた鋼板被覆型のセグメント(１０)に分割することを特徴とするコンクリートセグメントの遠心成形方法。
請求項５又は６に記載のコンクリートセグメントの遠心成形方法によって成形された前記分割された各セグメント（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）を、前記コンクリート（１１）を切断除去した側面を突合わせて円筒形に組み合わせ相互に連結して円筒体とし、前記各セグメント（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）の切断除去した溝にシール材（１８、１８’）を充填したことを特徴とする円筒形構造物。