JP5610305B2 - コンクリート構造体の製造方法及び中空型枠 - Google Patents

Description

この発明は、内部に中空部を形成したコンクリート構造体の製造方法、及び、このコンクリート構造体の製造に用いられる中空型枠に関する。

コンクリート床板等のコンクリート構造体には、荷重負荷に対する十分な強度と、このコンクリート構造体を使用した建物等の構造体にかかる負荷を軽減するための軽量化との両立が要求される。これらの要求を満たすべく、特許文献１に示すように、型枠内の所定位置に内部が空洞の中空型枠を設けた後にコンクリートを打設し、この中空型枠によってコンクリートが入り込まない空洞部を形成したコンクリート構造体が実用化されている。このコンクリート構造体は、前記空洞部の分だけ軽量化を図ることができるとともに、型枠内の隅々にコンクリートが充填されて規定肉厚（かぶり厚）が確保されることによって所定の強度が発揮される。

このコンクリートの打設に際しては、この中空型枠の下側にコンクリートが充填されているかどうか確認するのが難しい。この中空型枠の陰になってその下側を直接目視することができないためである。そこで、例えば特許文献２に示すように、中空型枠の上下に貫通孔を形成して、この両貫通孔を窓部で閉塞するとともに、両貫通孔を中空型枠の剛性を確保するための管状体で液密に（中空型枠内にコンクリートが入り込まないように）連結し、打設作業に伴うコンクリートの充填状態を前記貫通孔（窓部）及び管状体を通して確認し得るようにした構成が採用されることがある。

この場合、中空型枠の下側にコンクリートが充填されているかどうかの確認はできるものの、コンクリートの充填不良が確認された場合に、その充填不良を解消するための適切な措置をとることは容易ではない。それは、上記の通り、充填不良の箇所は通常、中空型枠の下側であるとともに、型枠内には鉄筋が縦横に張り巡らされており、コンクリートの充填状態を改善するための治具（加振用のバイブレータ等）をこの中空型枠の下側に到達させるのが極めて困難なためである。

そこで、本願出願人は、本願出願時点では未公開であるが（特願２０１０−２３４８０９）、前記貫通孔及び管状体を通して中空型枠の下側にバイブレータを送り込み、このバイブレータでこの下側のコンクリートを加振する構成を提案した。この構成とすることにより、中空型枠の下側におけるコンクリートの充填状態を目視で確認できるとともに、充填不良が生じた場合には、バイブレータをこの中空型枠の下側に送り込んで、充填状態の改善を図ることができる。

特開２００２−１３８６６５号公報 特開２０１１−９４３３７号公報

中空型枠を上下に貫通する管状体を設け、この管状体にバイブレータを通す構成は、この管状体の内部にもコンクリートが充填されるため、この内部に充填されたコンクリートの分だけ重量が増加する問題がある。コンクリートの打設途中で、前記管状体の上下端に蓋を設けてこの管状体内へのコンクリートの流入を防止することも考えられるが、この打設途中で管状体の下端に蓋を設ける作業は極めて困難で現実的でない。

そこで、本願発明は、貫通管状体を備える中空型枠を用いたコンクリート構造体のさらなる軽量化を図ることを課題とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、コンクリート打設用の型枠内の所定位置に、上部と下部に対向する一対の透孔を形成するとともに、両透孔を連通する管状体を設けた中空型枠を固定し、前記型枠内にコンクリートを打設して前記中空型枠を埋設するようにしたコンクリート構造体の製造方法において、前記中空型枠の下部にコンクリートを打設した後に、前記管状体にバイブレータを通してこのコンクリートを加振し、この加振後にバイブレータを引き抜いて、管状体内にコンクリートが流入するのを妨げる閉塞部材を設け、さらに、コンクリートを規定量まで打設するように、コンクリート構造体の製造方法を構成した。

このように閉塞部材を設けることによって、管状体内への流入が妨げられたコンクリートの重量に対応してコンクリート構造体の軽量化を図ることができる。また、コンクリートを加振することで、コンクリートの流動性が高まり、中空型枠下側に縦横に配置された鉄筋の間に行き渡らせることができるとともに、このコンクリート内の余分な気泡を排除して、コンクリート構造体の信頼性を一層高め得る。

前記構成においては、前記閉塞部材が、コンクリートよりも比重の小さい素材からなる挿入部材であって、この挿入部材を前記中空型枠の上部透孔側から前記管状体内に挿入して、管状体内へのコンクリートの流入を妨げるようにすることができる。

このように管状体内に挿入部材を設けることにより、コンクリートと挿入部材の比重差分に対応してコンクリート構造体の軽量化を図ることができる。この際、挿入部材の外径及び長さを、管状体の内径及び長さと同程度とするのが好ましい。そうすれば、管状体内へのコンクリートの流入を効果的に妨げることができ、挿入部材による軽量化の効果が最大限に発揮されるためである。

この挿入部材の素材は、コンクリートよりも比重が小さく、かつ、容易に管状体に挿入できるものであれば特に限定されないが、例えば、発泡スチロール等の発泡樹脂材や、ゴム材等を採用するのが好ましい。これらの素材は、管状体の形状に合うように容易に変形できる程度の弾性を備えるとともに比較的安価で、管状体の形状に合わせて容易に加工することもでき、使い勝手が良好だからである。

また、前記挿入部材を用いる構成においては、前記上部透孔側に前記管状体の内径よりも小径の連通孔を形成した係止部を設け、前記挿入部材の挿し込みの際にこの挿入部材の外径を前記連通孔の内径よりも縮径させてその挿し込みをなす一方で、この挿入部材の挿し込み後はその外径が再び前記連通孔の内径よりも拡径して、その抜け止めを図ることができる。

この挿入部材の比重は、コンクリートの比重よりも小さいため、コンクリートの打設に伴って、この挿入部材が次第に浮き上がる恐れがある。そこで、前記係止部を設ければ、挿入部材の浮き上がりを防止することができ、この挿入部材による軽量化の効果を確実に発揮することができる。

この係止部は上部透孔側だけでなく、下部透孔側にも設けるのが好ましい。下部透孔側に設けると、挿入部材の挿し込みの際に、この挿入部材が下部透孔を突き抜けて挿入されるのを防ぐことができるためである。

前記各構成においては、前記挿入部材に、挿し込み方向後端ほど拡径するテーパ、あるいは、その先端に面取り部を形成することができる。このようにテーパや面取り部を形成することにより、管状体への挿し込みを容易に行い得る。

また、前記挿入部材に、管状体底部側に残留した空気を上部透孔側から逃がす空気孔を形成することもできる。

前記挿入部材が管状体にきっちりと嵌まり込んでいる場合、この管状体底部に残留している空気の逃げ道が閉ざされて、挿入部材の挿入に伴ってその内圧が上昇し、この挿入部材の挿し込みがスムーズにできないことが生じ得る。そこで、この挿入部材に空気孔を形成すれば、前記空気がこの空気孔を通って上部透孔側から逃がされるので、前記内圧の上昇を防止することができ、その挿し込みをスムーズに行うことができる。この空気孔の形状は、その機能を発揮する限りにおいて適宜決めることができ、例えば、挿入部材の軸心をその下端から上端まで貫通する貫通孔とすることができ、あるいは、挿入部材の外周面に沿ってその下端から上端に至る凹溝とすることができる。

前記挿入部材の外径が管状体の内径よりも小さい場合（挿入部材が管状体にきっちりと嵌まり込んでいない場合）、この挿入部材と管状体との間の隙間を通って空気が移動し得るので、前記空気孔は必ずしも必要ではないが、この空気孔を形成しておくことで空気の抜けが速やかになされるため、挿入部材の挿し込み作業をスムーズに行い得るというメリットはある。

前記構成においては、前記閉塞部材が、前記中空型枠に巻き付けたベルト部材であって、このベルト部材で前記両透孔を塞いで、管状体内へのコンクリートの流入を妨げるようにすることができる。

例えば、このベルト部材に開口孔を形成しておき、バイブレータによる加振作業までは、前記開口孔と前記両透孔の位置を一致させて、このバイブレータの抜き挿しを自在に行い得るようにする一方で、加振作業が完了した後は、前記開口孔の位置をずらしてこの両透孔を塞ぐようにすることにより、管状体へのコンクリートの流入を妨げて、コンクリート構造体の軽量化を図ることができる。

この発明は、中空型枠の下部にコンクリートを打設した後に閉塞部材を設け、さらにコンクリートを所定量まで打設するようにした。このため、前記閉塞部材によって管状体内へのコンクリートの流入が妨げられ、その流入が妨げられたコンクリートの重量に対応して、コンクリート構造体を軽量化することができる。これにより、このコンクリート構造体を用いた建物等の構造体にかかる負荷を軽減することができる。

この発明に係るコンクリート構造体の製造方法の工程を示す断面図であって、（ａ）は型枠内に中空型枠を固定した状態、（ｂ）は中空型枠の下部にコンクリートを打設した後にバイブレータで加振している状態、（ｃ）挿入部材を挿入しつつある状態、（ｄ）コンクリートの打設・硬化後に型枠を取り外した状態 中空型枠本体への管状体の取り付けを示す断面図であって、（ａ）は取り付け前、（ｂ）は取り付け後 挿入部材の他形態を示す断面図であって、（ａ）はテーパを形成した挿入部材、（ｂ）は空気孔を形成した挿入部材 ベルト部材を巻き付けた中空型枠を示す斜視図であって、（ａ）は両透孔が開口している状態、（ｂ）は両透孔が塞がれた状態

この発明に係るコンクリート構造体の製造方法の工程を図１に示す。まず、コンクリート打設用の型枠１内の所定位置に中空型枠２を固定部材３を用いて固定する（同図（ａ）を参照）。この中空型枠２は、中空型枠本体４と、この中空型枠２の内側に設けられる管状体５と、この管状体５を中空型枠本体４に固定する係止部材６とを備えている。この中空型枠本体４の両端は、図示しない側壁によって閉塞されていて、この中空型枠２の両端からその内部にコンクリートＣが流れ込まないようになっている。

中空型枠本体４の外周面には、その上部と下部に、対向する一対の透孔（上部透孔７ａ、下部透孔７ｂ）が形成されている。両透孔７ａ、７ｂの内径は、後述する係止部材６の短管部８の外径とほぼ同じである。

係止部材６は、図２に示すように、円筒状の短管部８と、中空型枠本体４の外周面に沿う曲率を有する板状の係止部９とを備えている。係止部９のほぼ中央には、短管部８の内径よりも小径の連通孔１０が形成され、短管部８の上端がこの係止部９に突き当てられて固定されている。まず、この短管部８を中空型枠本体４の上部透孔７ａに通し、この短管部８に、予め中空型枠本体４内に設けた管状体５の上端を同軸に挿し込む。次に、この管状体５の下端に、下部透孔７ｂを通した係止部９の短管部８をこの管状体５と同軸に挿し込む。下部透孔７ｂに設けられる係止部材６も、上部透孔７ａに設けられる係止部材６と同じ構成である。

この両透孔７ａ、７ｂに設けた係止部材６、６のうち、上部透孔７ａ側に設ける係止部材６には、この上部透孔７ａを塞ぐ透明アクリル板からなる蓋板１１が、取り外し自在に設けられている。蓋板１１を設けることで、作業者が作業中に上部透孔７ａに誤って足を突っ込む恐れがないため、作業の安全性の観点からは好ましいが、例えば、上部透孔７ａの直径が小さく、足を突っ込む恐れがほとんどない場合等にはこの蓋板１１を設けない構成としてもよい。この係止部材６は、中空型枠本体４にねじ１２で固定される。さらに、係止部材６の外縁部にはコーキング層１３が形成され、このコーキング層１３によって、係止部材６と中空型枠本体４の間の隙間から、コンクリートＣが中空型枠２内に入り込むのを防止している。

コンクリートＣの打設作業は、上部透孔７ａから下部透孔７ｂ側を覗き込みながら行う。中空型枠２の下部までコンクリートＣを打設したら、上部透孔７ａに設けた蓋板１１を取り外し、両透孔７ａ、７ｂ及び管状体５を通してバイブレータＶを送り込み、中空型枠２の下側のコンクリートＣを加振する。この加振によって、コンクリートＣの流動性が高まって、中空型枠２の下側に縦横に配置された鉄筋の間に行き渡らせることができるとともに、このコンクリートＣ中の気泡を排除して、高い充填密度を得ることができる（図１（ｂ）を参照）。

コンクリートＣが前記鉄筋の間に行き渡ったのが確認できたらバイブレータＶを引き抜き、上部透孔７ａから、発泡スチロール樹脂材からなる挿入部材１４を管状体５に挿入する。この挿入部材１４は円柱状をしていて、その外径及び長さは、管状体５の内径及び長さとほぼ同じである（図１（ｃ）を参照）。下部透孔７ｂよりも上側に盛り上がって充填されたコンクリートＣによって、挿入部材１４を管状体５に完全に挿入できない場合は、上部透孔７ａから突出した挿入部材１４の上端側をカッター等を用いて切断する。この切断により挿入部材１４は若干短くなるが、それでも挿入部材１４の大部分が管状体５に挿し込まれた状態となっているため、この挿入部材１４によるコンクリート構造体の軽量化の効果は十分発揮される。

挿入部材１４を管状体５に挿し込んだ状態のままコンクリートＣを所定量打設し、その硬化後に型枠１を取り外してコンクリート構造体を完成する（図１（ｄ）を参照）。この挿入部材１４の素材として、発泡スチロール樹脂材以外に、ゴム材等の弾性素材を用いることもできる。

この挿入部材１４は、コンクリートＣの打設に伴う浮力によって浮き上がろうとするが、挿入部材１４の上端が係止部９によって係止されて、その浮き止めがなされる。

この挿入部材１４として、図３に示すように種々の態様のものが考えられる。その先端にテーパ１５を形成（同図（ａ）を参照）することにより、管状体５への挿し込み作業を容易に行うことができるとともに、この挿入部材１４の後端が係止部９に当接して、確実にこの挿入部材１４の抜け止めがなされる。このテーパ１５の代わりに、挿入部材１４の先端に面取り部を形成してもよい。この面取り部を形成することによっても、管状体５への挿し込み作業を容易に行うことができるためである。

また、挿入部材１４に、その上端から下端に貫通する空気孔１６を形成しておくことにより、この挿入部材１４の挿し込みの際に、下部透孔７ｂ側に残留する空気をスムーズに逃すことができるため、この空気の内圧が高まって、この内圧によって挿入部材１４を挿し込みにくくなるという不具合を回避することができる。

上記の構成においては、挿入部材１４の素材として発泡スチロール樹脂材を選択したが、コンクリートよりも比重が小さく、係止部９の連通孔１０を通って管状体５に挿入し得るのであれば、例えばゴム材等、他の素材を適宜選択してもよい。また、この挿入部材１４の外径及び長さを管状体５の内径及び長さにちょうど対応するようにするのがコンクリートＣの流入を最大限に排除する点で好ましいが、管状体５の内径及び長さよりも、挿入部材１４の外径及び長さを小さくしてもよい。この場合でも、この挿入部材１４を設けなかった場合と比較して、コンクリート構造体を軽量化する作用を十分発揮し得るからである。

上記のように管状体５に挿入部材１４を挿入する代わりに、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、中空型枠２に鋼製のベルト部材１７を巻き付ける構成を採用することもできる。このベルト部材１７は、ベルト本体１８の周方向両端にＬ字形のアングル１９を溶接等で固定し、両アングル１９に形成したボルト孔にボルト２０を通し、このボルト２０にナットをねじ込んでベルト部材１７を締め付けるようにしたものである。ベルト本体１８には、周方向の対向する２箇所に楕円形の開口孔２１が形成されている。このベルト本体１８は、両透孔７ａ、７ｂ（連通孔１０）の直径よりも幅広であって、両透孔７ａ、７ｂを隙間なく塞ぐことができる。

このベルト部材１７は、コンクリートＣの打設前に、予め中空型枠２に巻き付けた状態としておく。このとき、開口孔２１と両透孔７ａ、７ｂの位置が一致した状態となっており、ベルト部材１７が不用意にずれない程度に、ボルト２０が締め付けられた状態となっている（図４（ａ）を参照）。なお、図４（ａ）においては、開口孔２１と両透孔７ａ、７ｂの位置関係を見やすくするため、係止部材６等の図示を省略している。

このベルト部材１７を中空型枠２に巻き付けた状態で、前述の方法と同様に、この中空型枠２を型枠１内に固定して（図１（ａ）を参照）、この型枠１内にコンクリートＣを打設する。中空型枠２の下部まで打設が完了した段階で、管状体５にバイブレータＶを通し、この下部側のコンクリートＣを加振する（図１（ｂ）を参照）。コンクリートＣが中空型枠２の下側に縦横に配置された鉄筋の間に行き渡っていることが確認できたら、バイブレータＶを引き抜き、ベルト部材１７を周方向に回転させて、開口孔２１と両透孔７ａ、７ｂの位置をずらすことにより、両透孔７ａ、７ｂをベルト部材１７（ベルト本体１８）で塞ぐ（図４（ｂ）を参照）。なお、このベルト部材１７を周方向に回転しづらい場合は、ボルト２０にねじ込んだナットを一旦緩めてもよい。

両透孔７ａ、７ｂをベルト部材１７で塞いだ後に、ボルト２０にねじ込んだナットを増し締めして、このベルト部材１７が不用意に回転しないようにしっかりと固定した上で、コンクリートＣを規定量まで打設する。このようにベルト部材１７で両透孔７ａ、７ｂを塞ぐことで、打設したコンクリートＣが管状体５内に流入するのを妨げることができるため、流入が妨げられたコンクリートＣの重量に対応してコンクリート構造体の軽量化を図ることができる。

このベルト部材１７を用いる構成においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、周方向にずらして両透孔７ａ、７ｂを塞ぐ構成とするのが最も簡便であるが、中空型枠２の軸方向にずらして両透孔７ａ、７ｂを塞ぐ構成とすることもできる。この場合、開口孔２１の形成を省略することもできる。

上記の構成において使用するベルト部材１７の材質や開口孔２１の形状は、その機能を損なわない限りにおいて適宜変更することができる。

１ 型枠
２ 中空型枠
３ 固定部材
４ 中空型枠本体
５ 管状体
６ 係止部材
７ａ 上部透孔
７ｂ 下部透孔
８ 短管部
９ 係止部
１０ 連通孔
１１ 蓋板
１２ ねじ
１３ コーキング層
１４ 挿入部材
１５ テーパ
１６ 空気孔
１７ ベルト部材
１８ ベルト本体
１９ アングル
２０ ボルト
２１ 開口孔
Ｃ コンクリート

Claims (4)

1. コンクリート打設用の型枠（１）内の所定位置に、上部と下部に対向する一対の透孔（７ａ、７ｂ）を形成するとともに、両透孔（７ａ、７ｂ）を連通する管状体（５）を設けた中空型枠（２）を固定し、前記型枠（１）内にコンクリート（Ｃ）を打設して前記中空型枠（２）を埋設するようにしたコンクリート構造体の製造方法において、
   前記中空型枠（２）の下部にコンクリート（Ｃ）を打設した後に、前記管状体（５）にバイブレータ（Ｖ）を通してこのコンクリート（Ｃ）を加振し、この加振後にバイブレータ（Ｖ）を引き抜いて、管状体（５）内にコンクリート（Ｃ）が流入するのを妨げる閉塞部材を設け、さらに、コンクリート（Ｃ）を規定量まで打設するようにし、
   前記閉塞部材が、コンクリート（Ｃ）よりも比重の小さい素材からなる挿入部材（１４）であって、この挿入部材（１４）を前記中空型枠（２）の上部透孔（７ａ）側から前記管状体（５）内に挿入して、管状体（５）内へのコンクリート（Ｃ）の流入を妨げるようにしたことを特徴とするコンクリート構造体の製造方法。
2. 前記上部透孔（７ａ）側に前記管状体（５）の内径よりも小径の連通孔（１０）を形成した係止部（９）を設け、前記挿入部材（１４）の挿し込みの際にこの挿入部材（１４）の外径を前記連通孔（１０）の内径よりも縮径させてその挿し込みをなす一方で、この挿入部材（１４）の挿し込み後はその外径が再び前記連通孔（１０）の内径よりも拡径して、その抜け止めが図られるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造体の製造方法。
3. コンクリート打設用の型枠（１）内の所定位置に、上部と下部に対向する一対の透孔（７ａ、７ｂ）を形成するとともに、両透孔（７ａ、７ｂ）を連通する管状体（５）を設けた中空型枠（２）を固定し、前記型枠（１）内にコンクリート（Ｃ）を打設して前記中空型枠（２）を埋設するようにしたコンクリート構造体の製造方法において、
   前記中空型枠（２）の下部にコンクリート（Ｃ）を打設した後に、前記管状体（５）にバイブレータ（Ｖ）を通してこのコンクリート（Ｃ）を加振し、この加振後にバイブレータ（Ｖ）を引き抜いて、管状体（５）内にコンクリート（Ｃ）が流入するのを妨げる閉塞部材を設け、さらに、コンクリート（Ｃ）を規定量まで打設するようにし、
   前記閉塞部材が、前記中空型枠（２）に巻き付けたベルト部材（１７）であって、このベルト部材（１７）で前記両透孔（７ａ、７ｂ）を塞いで、管状体（５）内へのコンクリート（Ｃ）の流入を妨げるようにしたことを特徴とするコンクリート構造体の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の閉塞部材を設けることを特徴とするコンクリート構造体の製造方法に用いられる中空型枠。

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