JP5789413B2 - 柱部材の製造方法および柱部材 - Google Patents

Description

本発明は、柱部材の製造方法および柱部材に関する。

プレキャスト製の柱部材等のコンクリート部材について高温条件下において養生を行うことで、当該コンクリート部材の高強度化を図る場合がある。

従来、コンクリート部材の加熱養生は、例えば、オートクレーブ養生（特許文献１参照）や水中養生（特許文献２参照）等により行うのが一般的であった。
また、乾燥炉や発熱体により部材を覆うことで高温乾燥する場合もある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００８−１９１５４号公報 特開平１１−１８０７８５号公報 特開平０８−１３３８６１号公報

ところが、コンクリート部材の表面から加熱しても、中央部が昇温するまでに時間を要していた。また、電熱線を埋設して部材中央部から加熱する場合もあるが、特に柱部材のように比較的大きな部材に採用すると、電熱線の埋設、撤去や通電等にコストがかかってしまう。

また、組織が緻密な高強度コンクリートの場合、コンクリート部材の表面からの加熱では熱が伝わりにくいという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、コンクリート強度発現のための養生を効率的に行うことが可能な柱部材製造方法および柱部材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る柱部材の製造方法は、中心に貫通孔が形成された柱部材を製造する方法であって、内部に内型枠が配設された外型枠内に高強度コンクリートを打設する打設工程と、前記高強度コンクリートを養生する一次養生工程と、前記外型枠と前記内型枠とを脱型する脱型工程と、前記高強度コンクリートの硬化体の外周面および内型枠により形成された貫通孔から加熱する二次養生工程と、を備えることを特徴としている。

かかる柱部材の製造方法によれば、高強度コンクリートの硬化体の外側と内側から加熱することにより効率的に養生することができる。そのため、より緻密で高強度な柱部材を製造することが可能となる。

また、本発明にかかる他の柱部材の製造方法であって、中心に貫通孔が形成された柱部材を製造する方法であって、内部に内型枠が配設された外型枠内に高強度コンクリートを打設する打設工程と、前記高強度コンクリートを養生する一次養生工程と、前記外型枠と前記内型枠とを脱型する脱型工程と、前記高強度コンクリートの硬化体の外周面および貫通孔の一方から加熱するとともに、他方に冷気を送風する二次養生工程と、を備えることを特徴としている。

かかる柱部材の製造方法によれば、高強度コンクリートの硬化体の乾燥を効率的に行うことができる。

また、本発明の柱部材は、高強度コンクリートの硬化体からなり、軸方向に沿った直径５〜１０ｃｍの貫通孔が部材の中心部に形成されていることを特徴としている。

かかる柱部材によれば、高強度コンクリートの硬化体の周囲と貫通孔とから加熱することが可能となるため、見かけ上の熱の伝達する厚みが従来と比較して半分程度となる。したがって、効率的な加熱養生が可能となる。
また、高強度コンクリートの硬化体の周囲および貫通孔の一方から加熱し、他方から送風することで、柱部材の乾燥を促進させることも可能なため、高強度コンクリート部材である柱部材の養生（乾燥）を効率的に行うことができる。

なお、貫通孔の内径の大きさが、５ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内であるため、断面欠損が少なく、柱部材としての強度を維持するとともに、柱部材の中心からの加熱や貫通孔内への送風を効率的に行うことができる。

本発明の柱部材の製造方法および柱部材によれば、コンクリート強度発現のための養生をより効率的に行うことが可能となる。

（ａ）は本発明の実施の形態に係る柱部材を模式的に示す斜視図、（ｂ）は同断面図である。

＜第一の実施の形態＞
第一の実施の形態に係る柱部材１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、軸方向に沿った貫通孔２が中心部に形成されている。
第一の実施の形態では、断面円形の柱部材１について説明するが、柱部材１の断面形状は、例えば矩形であってもよく、円形に限定されるものではない。また、柱部材１の直径（幅寸法）や長さ（高さ）等の各寸法も限定されるものではない。

貫通孔２は、断面円形に形成されている。なお、貫通孔２の断面形状や寸法は限定されるものではなく、柱部材１の強度に影響を及ぼすことのない範囲内において適宜設定すればよいが、本実施形態では５ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内とする。

柱部材１は、いわゆる高強度コンクリートの硬化体により構成されている。本実施形態では、高強度コンクリートとして、繊維補強コンクリートを採用する。

本実施形態では、設計基準強度が６０Ｎ／ｍｍ^２以上（好ましくは２００Ｎ／ｍｍ^２以上）のいわゆる超高強度コンクリートを採用する。

本実施形態に係る高強度コンクリートは、結合材と、水と、細骨材と、粗骨材と、減水剤と、を少なくとも含んだ混合体により構成されている。結合材は、少なくともセメントとシリカフュームとを含んでいる。また、圧縮強度や流動性などに悪影響を及ぼさない範囲で高炉スラグ微粉末などの混和材を含んでもよい。

なお、高強度コンクリートの配合は適宜設定すればよい。また、当該高強度コンクリートに使用する繊維は限定されるものではなく、例えば、鋼繊維、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維等の各種繊維、あるいは、これらの繊維の中から複数の繊維を適宜組み合わせたものを使用すればよい。

柱部材１の製造は、打設工程と、一次養生工程と、脱型工程と、二次養生工程とにより行う。

打設工程は、内部に内型枠が配設された外型枠内に高強度コンクリートを打設する工程である。

本実施形態では、立設された外型枠の上方から、高強度コンクリートを流し込むことにより打設する。このとき、内型枠は、貫通孔を成形するための型枠であり、外型枠の内部空間の中心部に立設されている。
なお、高強度コンクリートの打設方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。

本実施形態では、内型枠として、切れ目が入った硬質塩化ビニールパイプからなる円柱状部材を配設する。内型枠には、切れ目が数ｍｍ程度広がるように、長さが３ｃｍ程度の楔が挿入されている。楔は、一端から他端に向って厚みが小さくなるようなわずかなテーパーを有していて、厚みの大きい一端側を先にして切れ目に挟みこまれている。そして、内型枠には、切れ目を塞ぐように粘着布テープが貼り付けられているとともに、外面に離型材が塗りつけられている。
なお、内型枠を構成する材料は限定されるものではないが、脱型時に、高強度コンクリートの硬化体の貫通孔から取り外しを容易に行うことが可能なものがよい。

一次養生工程は、外型枠内に打設された高強度コンクリートを、脱型が可能な強度が発現するまで養生（一次養生）する工程である。
本実施形態では、一次養生を常温で行うが、一次養生時の管理方法は限定されるものではない。

脱型工程は、外型枠と内型枠を脱型する工程である。
内型枠の脱型は、内型枠内に飛び出している楔を叩いてはずした後、貫通孔２から抜き出すことにより行う。なお、内型枠の脱型方法は限定されるものではなく、内型枠の構成に応じて適宜行えばよい。

二次養生工程は、貫通孔２が形成された高強度コンクリートの硬化体を加熱することにより、当該硬化体に対して加熱養生を行う工程である。

本実施形態では、高温養生槽内において、２００℃の空気により加熱する。これにより、高強度コンクリートの硬化体は、その外周面と貫通孔２から加熱されることになる。
つまり、高温養生槽内の空気は、高強度コンクリートの硬化体の外周面から加熱するとともに、貫通孔２内に入り込むことで中心部からも加熱する。
これにより、見かけ上の熱の伝達する部材厚が従来の半分程度となるため、効率的な加熱養生が可能となる。

なお、二次養生工程において、貫通孔２内に棒状のヒーターを挿入することで、貫通孔内から加熱してもよく、二次養生工程における加熱方法は限定されるものではない。

二次養生工程による加熱養生が完了することにより、緻密で高強度な柱部材１が完成する。

以上、本実施形態の柱部材の製造方法によれば、柱部材１の外側と内側との両方から加熱することにより、緻密で粘性度の高い高強度コンクリートに対して、加熱養生を効率的に行うことができる。
そのため、より緻密で高強度な柱部材１を製造することが可能となる。つまり、柱部材１は、柱としての十分な強度（軸力や曲げ・せん断耐力等）を備えている。

また、二次養生工程において、高強度コンクリートを加熱した状態で養生することで、圧縮強度がより高くなる。
加熱養生に特別な装置を用いることがないため、簡易かつ安価に、高品質な柱部材１を製造することができる。

柱部材１に形成された貫通孔２は、柱部材１の断面に対してその直径が小さいため、柱部材の強度等に対して悪影響を及ぼすことはない。

また、柱部材１は、高強度コンクリートの硬化体により構成されているため、部材の小断面化が可能となり、部材の軽量化が可能となる。したがって、当該柱部材１を利用する構造物の軽量化も可能となる。

＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態に係る柱部材の製造方法は、二次養生工程において、高強度コンクリートの硬化体の外周面を加熱するとともに、貫通孔２に冷気を送風する点で、硬化体の外周面および貫通孔２から加熱する第一の実施の形態と異なっている。

なお、二次養生工程では、貫通孔２内に棒状のヒーターを挿入するなどして、貫通孔２から加熱するとともに、硬化体の外周面に冷気を送風してもよい。

この他の第二の実施の形態の柱部材１および柱部材１の製造方法に関する内容は、第一の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本実施形態の柱部材の製造方法によれば、緻密で粘性度が高い高強度コンクリートの硬化体からなる柱部材１の乾燥を、効率的に行うことができる。
つまり、柱部材１の周囲から加熱するとともに貫通孔２に冷気を送風するため、緻密であるために内部の水分が排出しにくい高強度コンクリートの硬化体の乾燥が促進する。また、高強度コンクリートの硬化体の乾燥が部分的に進行することを防止し、亀裂が生じることを防止することができる。
また、二次養生工程において、高強度コンクリートが加熱された状態で養生されることにより、圧縮強度がより高くなる。

また、二次養生を実施するのにあたり、特別な装置を用いることがないため、簡易かつ安価に、高品質な柱部材１を製造することができる。

柱部材１に形成された貫通孔２は、柱部材１の断面に対してその直径が小さく断面減少が少ないため、柱部材の許容軸力等に対して悪影響を及ぼすことはない。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施形態では、コンクリートを立設された型枠（外型枠および内型枠）の上方から流し込むことにより打設するものとしたが、例えば、型枠の下側から注入することにより打設してもよく、コンクリートの打設方法は限定されるものではない。
また、型枠は、必ずしも立設させた状態で使用する必要はない。

柱部材１を使用する構造体は限定されるものではない。

以下、本発明に係る柱部材の製造方法および柱部材について行った実証実験結果について説明する。

本実証実験では、中心部に内径５０ｍｍの貫通孔が形成された直径４００ｍｍの断面円形の柱部材（本発明に係る柱部材）に対して、外面から加熱を行い、柱部材全体の温度が２００℃になるまでの加熱時間を測定した。
また、比較例として、貫通孔を有していない直径４００ｍｍの円柱（参考例１）と、断面中央に直径５０ｍｍの金属棒が配設された直径４００ｍｍの円柱（参考例２）についても、同様の試験を行った。

実験の結果、本発明の柱部材は、１５．５時間の加熱時間により柱部材全体が２００℃となった。一方、参考例１は、１８．５時間で柱部材全体が２００℃となった。
したがって、貫通孔を形成することにより、貫通孔がない場合と比較して加熱時間を３時間短縮することができる結果となり、加熱養生を効率的に行うことが可能であることが実証された。
なお、参考例２も、１８．５時間かかる結果となり、金属棒自体の熱伝導が早いものの、柱部材全体の加熱養生の観点からは効果が見られなかった。

１ 柱部材
２ 貫通孔

Claims (3)

1. 中心に貫通孔が形成された柱部材の製造方法であって、
   内部に内型枠が配設された外型枠内に高強度コンクリートを打設する打設工程と、
   前記高強度コンクリートを養生する一次養生工程と、
   前記外型枠と前記内型枠とを脱型する脱型工程と、
   前記高強度コンクリートの硬化体の外周面および貫通孔から加熱する二次養生工程と、
   を備えることを特徴とする柱部材の製造方法。
2. 中心に貫通孔が形成された柱部材の製造方法であって、
   内部に内型枠が配設された外型枠内に高強度コンクリートを打設する打設工程と、
   前記高強度コンクリートを養生する一次養生工程と、
   前記外型枠と前記内型枠とを脱型する脱型工程と、
   前記高強度コンクリートの硬化体の外周面および貫通孔の一方から加熱するとともに、他方に冷気を送風する二次養生工程と、
   を備えることを特徴とする柱部材の製造方法。
3. 高強度コンクリートの硬化体からなる柱部材であって、
   軸方向に沿った直径５〜１０ｃｍの貫通孔が部材の中心部に形成されていることを特徴とする柱部材。

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