JP6242096B2 - 鉄筋コンクリート部材 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物を構成する鉄筋コンクリート部材に関する。

コンクリートは、高架橋などの構造物の柱や梁などに広く用いられている材料である。コンクリートは、圧縮強度は高いものの、それのみでは引張強度が低く、容易に脆性破壊してしまうという特性を有している。このため、コンクリートで構造物を構築する際には、脆性破壊を防ぐため、引張応力が作用する箇所に鋼材を配設することにより、所定の耐力が発揮されるようにしている。
鋼材によって補強されたコンクリートの構造は、鋼材の種類に応じて分類される。具体的には、鉄筋で補強したものは鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造、鉄筋と形鋼（Ｈ形鋼、山形鋼）などで補強したものは鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）構造として分類される（特許文献１，２参照）。

ところで、ＲＣ構造やＳＲＣ構造の鉄筋コンクリート部材は、大きな地震などにより所定以上の応力が作用すると、中の鉄筋や鉄骨が降伏し、コンクリート部分が破壊されてしまうことがある。鉄筋コンクリート部材の破壊態様は、曲げ破壊とせん断破壊の２種類に分類される。曲げ破壊は、圧縮応力を受けるコンクリートが圧縮強度の限界値を超えた場合に生じる破壊態様であり、コンクリートが層状に剥離するような圧壊と呼ばれる状態の発生が特徴である。また、せん断破壊は、曲げ破壊耐力より、せん断破壊耐力が小さい場合に発生し、大きな斜めひび割れが特徴で、部材をずれさせて分断するような破壊態様である。

特開２０１１−２２０１０７号公報 特開２００７−２５７８号公報

鉄筋コンクリート部材は、何れの破壊態様であるかによって傾向に若干の相違はあるものの、一旦破壊が始まってしまうと、耐力が低下していくのを食い止めることはできないという難点がある。図２（ｂ）は、従来の鉄筋コンクリート部材の荷重変位特性を示したものであるが、ここに示すように、従来の鉄筋コンクリート部材は、作用する荷重がＰｃｒに達するとコンクリートにひびが入り始め、Ｐｙに達すると鉄筋や鉄骨が降伏し始める。そして、荷重が最大荷重Ｐｕに達した後は、鉄筋コンクリート部材が完全に破壊され、これ以降は最大荷重Ｐｕに満たない大きさの荷重が作用するだけでも大きく変位してしまう。これは、損傷が集中する箇所ほど作用する応力が大きく、さらにその箇所に応力が作用し続けることで、応力を負担しきれずに破壊領域が徐々に拡大していくためである。
このように一旦破壊が始まり、耐力が低下していく一方となった鉄筋コンクリート部材は、この部材に接合される他の部材の変位が大きくなるのを抑えることが出来ないので、最悪の場合、コンクリート構造物全体の崩壊を引き起こす虞がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、鉄筋コンクリート部材に破壊が生じても、この鉄筋コンクリート部材を構成要素とするコンクリート構造物全体が崩壊してしまうのを防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、
固化したコンクリート内に、前記コンクリートの一端から他端にかけて主鉄筋が配設された鉄筋コンクリート部材であって、
前記コンクリート内に、前記コンクリートよりも引張強度が高い材料で形成され、前記主鉄筋に沿って配設され、かつ表面がなだらかな芯部を備え、
前記コンクリートにひび割れが生じた時点で、前記芯部と前記コンクリートとの付着が切れるようになっていることを特徴とする。

このようにすれば、応力が作用すると芯部とコンクリートとの付着が切れるので、それ以降、芯部は応力を受け持たなくなり、周辺部のコンクリートと主鉄筋とで構成される鉄筋コンクリート部で応力を受け持つようになる。そして、さらに応力（変形）が大きくなると、鉄筋コンクリート部が破壊し始めて荷重を負担できなくなるので、鉄筋コンクリート部材の耐力が徐々に低下していく。しかし、鉄筋コンクリート部材の変形がある大きさまで達したところで、引張強度の大きい芯部が荷重を受け持つようになるため、鉄筋コンクリート部材の耐力の低下が食い止められるようになる。その結果、この鉄筋コンクリート部材に接合される他の部材の変位が大きくなるのを防ぐことができる。
また、芯部の大きさや形状、配置等を調節することにより、鉄筋コンクリート部材の耐荷特性を、構築しようとするコンクリート構造物に応じてコントロールすることができる。このため、芯部の設計の仕方によっては、鉄筋コンクリート部の破壊後、低下した耐力が回復するようにすることも可能となる。

なお、望ましくは、上記発明において、前記芯部は、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料を固化させたものとするとよい。
これらの材料は、固化するとコンクリートよりも引張強度が高くなるので、このようにすれば、予めこれらの材料の何れかを固化させたものを型枠に配置してそこにコンクリートを充填する、或いは、内部に空隙を有する鉄筋コンクリート部材を予め形成し、その空隙にこれらの材料の何れかを注入するだけで芯部を形成することができる。
また、元々固体の材料で芯部を形成する場合に比べ、芯部の大きさや形状を容易に調節することができる。

また、望ましくは、上記発明において、前記芯部は、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料に骨材を混入させたものとするとよい。
このようにすれば、芯部を全てこれらの材料で形成した場合に比べて材料の使用量が抑えられるので、鉄筋コンクリート部材の製造コストを下げることができる。
特に、エポキシ樹脂または熱硬化性樹脂の場合は、固化する際の収縮が問題となるが、このようにすれば、樹脂の収縮の程度が、芯部を全て樹脂で形成した場合に比べて小さくなるので、コンクリートと芯部との間に大きな隙間が生じ、鉄筋コンクリート部が破壊された後の芯部の荷重を受け持つ機能が低下してしまうのを防ぐことができる。

また、望ましくは、上記発明において、前記芯部は、第２のコンクリートと、前記第２のコンクリート内に前記主鉄筋に沿って配設された鋼材と、前記第２のコンクリートの表面を覆い、前記コンクリートと前記第２のコンクリートとを隔てる被覆部とで形成されたものとするとよい。
このようにすれば、被覆部以外は、通常の鉄骨コンクリートと同じ材料なので、樹脂等を用いた場合に比べ低コストで鉄筋コンクリート部材を製造することができる。

また、望ましくは、上記発明において、前記コンクリート内に、前記主鉄筋の配設方向と直交する方向に沿って配設されたせん断補強鉄筋を備えるようにしてもよい。
このようにすれば、コンクリートのせん断破壊を生じにくくすることができる。

本発明によれば、鉄筋コンクリート部材に破壊が生じても、この鉄筋コンクリート部材を構成要素とするコンクリート構造物全体が崩壊してしまうのを防ぐことができる。

第１発明の第１実施形態に係る鉄筋コンクリート部材を、一部のコンクリートを切り取って示した図であり、（ａ）は主鉄筋の配設方向に沿って切り取ったときのもの、（ｂ）はせん断補強鉄筋の配設方向に沿って切り取ったときのものである。 鉄筋コンクリート部材に作用させた荷重とこの部材の変位（変形）量の関係を示すグラフであり、（ａ）は図１に示した鉄筋コンクリート部材を用いて測定したもの、（ｂ）は従来の鉄筋コンクリート部材を用いて測定したものである。 図１の鉄筋コンクリート部材の製造方法を示す図である。 第１発明の第２実施形態に係る鉄筋コンクリート部材を、せん断補強鉄筋の配設方向に沿って一部のコンクリートを切り取って示した図である。 第２発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート部材の製造方法を示す図である。

＜第１発明第１実施形態＞
以下、図面を参照して、第１発明の第１実施形態について詳細に説明する。

〔鉄筋コンクリート部材の構造〕
まず、本実施形態における鉄筋コンクリート部材である、鉄筋コンクリート梁（以下、梁１０）の構造について説明する。図１は、梁１０を、一部のコンクリートのみ切り取って示した図である。
梁１０は、図１（ａ）に示すように、２本の柱Ｐの間に水平に設けられている。この梁１０は、芯部１、芯部１の周囲に設けられる鉄筋コンクリート部（以下、ＲＣ部２）からなる。

芯部１は、結合材１１、および砂利（骨材）１２により、ＲＣ部２内部の空間を充填するように角柱状に形成されている。本実施形態で用いている結合材１１は、エポキシ樹脂等の硬化剤を用いて硬化させる樹脂、熱硬化性樹脂（レジン）、高靭性セメント複合材料等である。固化した結合材１１は、コンクリート２１に比べて引張強度が高く、コンクリート２１との付着強度（コンクリート中の対象物を引き抜くのに要した力や押し抜くのに要した力の最大値を、コンクリートと対象物とが接触する面積で除した値）が、鋼材（後述する主鉄筋２２やせん断補強鉄筋２３）とコンクリートとの付着強度に比べて低くなっている。

ＲＣ部２は、コンクリート２１で角柱状に形成され、内部には、主鉄筋２２とせん断補強鉄筋２３がそれぞれ複数配設されている。
主鉄筋２２は、図１（ａ）に示すように、芯部１の上方および下方、すなわち、ＲＣ部２の上部および下部に、梁１０の長手方向に沿って複数本配設されている。各主鉄筋２２は、図１（ｂ）に示すように、ＲＣ部２の上面および下面に沿って一列に並べて配設されている。また、各主鉄筋２２の一端は一方の柱Ｐに定着し、他端は他方の柱Ｐに定着している。

せん断補強鉄筋２３は、図１（ｂ）に示すように、梁１０の、主鉄筋２２の配設方向と直交する方向に切断した断面の矩形よりも、コンクリートのかぶりの分だけ一回り小さい矩形環状に形成され、全ての主鉄筋２２と芯部１が内側を通るように等間隔に複数配設されている。なお、梁１０のせん断補強鉄筋の配設数は、従来の鉄筋コンクリート部材が必要とした数よりも少なくなっている。これは、芯部１によって梁１０のせん断応力に対する耐力が高められているためである。以下、主鉄筋２２とせん断補強鉄筋２３とを区別しない場合には、鉄筋２２，２３と表記する。

〔鉄筋コンクリート部材の荷重変位特性〕
次に、上記梁１０の荷重変位特性について説明する。
まず、梁１０の両端部を図示しない測定装置の台に乗せ、梁１０の上面中央部に下向きの荷重をかけていき、梁１０中央部の下方への変位（変形）量を測定した。そのときの荷重と変位の関係をグラフにしたものが図２（ａ）である。

図２（ａ）に示すように、梁１０の中央部に大きさＰ１の荷重が作用すると、コンクリート２１の下部にひび割れが生じ、梁１０の中央部がＤ１だけ下方に変位する。すると、芯部１とコンクリート２１との付着が切れる。これ以降、最大荷重Ｐ２に達するまでは、荷重が大きくなるにつれて変位も大きくなっていき、最大荷重Ｐ２に達したところで、ＲＣ部２のコンクリート２１が曲げ破壊またはせん断破壊する。このとき、芯部１とコンクリート２１との付着は切れている上、芯部１を形成する結合材１１の強度は極めて高いので、芯部１にＲＣ部２の破壊は殆ど影響しない。コンクリート２１が破壊された後は、梁１０の耐力が低下し、最大荷重Ｐ２に満たない大きさの荷重が作用するだけでも変位量Ｄ２を超えて変位するようになる。破壊が最も進行した状態では、最大荷重Ｐ２を大きく下回る荷重Ｐ３が作用するだけで、変位量がＤ３まで達するようになる。

しかし、変位量がＤ３まで達した後は、芯部１と主鉄筋２２とで荷重を受け持つようになるため、梁１０の耐力が再び回復し、場合によっては最大荷重Ｐ２を超える荷重Ｐ４を受け持つことができるようになる。
なお、本発明では、芯部１の表面の状態を特に指定していない。これは、芯部１の表面をなだらかにすることで、芯部１とＲＣ部２の付着強度は低下するが、表面が粗い場合と同等の効果が得ることができると考えられるためである。
また、ここで示したグラフは一例であり、芯部１の材料、長さ、断面寸法、表面の粗さ、配設位置、配設個数等の設計を変更することにより、梁１０の荷重変位特性（曲線が描く極値の位置）は適宜調節可能である。

〔鉄筋コンクリート部材の製造方法〕
次に、上記梁１０の製造方法について説明する。図３は、梁１０の製造工程を示したものである。
本実施形態の梁１０は、設計工程Ｓ１、芯部製造工程Ｓ２、鉄筋・芯部配設工程Ｓ３、コンクリート充填工程Ｓ４を経ることにより製造される。

（設計・型枠製造工程Ｓ１）
初めの設計・型枠製造工程Ｓ１では、まず、これから製造しようとする梁１０の設計を行う。この工程は、通常、梁１０を構成要素とするコンクリート構造物全体を設計する際に行う。具体的には、所望の荷重変位特性を得る（どこにＲＣ部２の破壊ピークを持ってくるか決める）ために必要な、芯部１の材料、長さ、断面寸法、表面の粗さ、配設位置（せん断応力が最も大きく作用する領域）、配設個数、鉄筋２２，２３の数などを計算により求める。そして、得られた計算結果に基づいて、芯部用の型枠３（図３（ａ）参照）、ＲＣ部用の型枠４（図３（ｂ）参照）、必要な数量の材料を用意する。

（芯部製造工程Ｓ２）
材料や型枠３，４を用意した後は、芯部製造工程Ｓ２に移る。芯部製造工程Ｓ２では、まず、芯部用の型枠３に骨材１２を詰める。そして、型枠３に結合材１１を流し込む。結合材１１が固化したら、図３（ａ）に示すように、芯部１の完成となる。

（鉄筋・芯部配設工程Ｓ３）
芯部１を製造した後は、鉄筋・芯部配設工程Ｓ３に移る。鉄筋・芯部配設工程Ｓ３では、まず、図３（ｂ）に示すように、ＲＣ部用の型枠４内に、ＲＣ部２の下部に位置することになる主鉄筋２２を、モルタル製或いはコンクリート製のスペーサー５を用いて、型枠４の底面および主鉄筋２２配設方向に沿う側面から離間するように配設するとともに、主鉄筋２２の両端を型枠４の側壁に形成された鉄筋通し孔（図示省略）に通す。なお、図示は省略するが、主鉄筋２２を配設する際、後で型枠４の側壁や、スペーサー５が邪魔にならないよう、予め主鉄筋２２にせん断補強鉄筋２３をくぐらせておく。そして、図３（ｃ）に示すように、配設した主鉄筋２２の上方に、芯部１を、モルタル製或いはコンクリート製のスペーサー６を用いて、配設済みの主鉄筋２２から離間するようにかつ、主鉄筋２２の配設方向に沿うように配設する。そして、図３（ｄ）に示すように、せん断補強鉄筋２３とＲＣ部２の上部に位置することになる主鉄筋２２を組む。

（コンクリート充填工程Ｓ４）
芯部１を型枠内の所定位置に配設し、鉄筋２２，２３を組んだ後は、コンクリート充填工程Ｓ４に移る。コンクリート充填工程Ｓ４では、型枠４内に所定量のコンクリート２１を流し込む。すると、図３（ｅ）に示すように、芯部１および鉄筋２２，２３がコンクリートに埋没する。その後、コンクリート２１を養生し、固化させる。コンクリート２１が固化することで、スペーサー５，６はＲＣ部２の一部となる。コンクリート２１が固化したら、型枠４を分解し、梁１０の完成となる。

以上のように、本実施形態では、型枠４内に、コンクリート２１よりも引張強度が高い材料（結合材１１）で形成され、かつ、所定以上のコンクリート２１の変形により、コンクリート２１との付着が切れる芯部１を、主鉄筋２２に沿って、かつ、型枠４の内壁から離間するように配設し、その後、型枠４内に、コンクリート２１を、主鉄筋２２および芯部１が埋没するまで流し込んで固化させるようにして鉄筋コンクリート梁１０を製造している。
こうすることにより、この鉄筋コンクリート梁１０に応力が作用すると芯部とコンクリートとの付着が切れるので、それ以降、芯部は応力を受け持たなくなり、周辺部のコンクリートと主鉄筋とで構成される鉄筋コンクリート部で応力を受け持つようになる。そして、さらに応力（変形）が大きくなると、鉄筋コンクリート部が破壊し始め荷重を負担できなくなるので、鉄筋コンクリート部材の耐力が徐々に低下し、鉄筋コンクリート部材が変形していく。しかし、鉄筋コンクリート部材の変形がある大きさまで達したところで、引張強度の大きい芯部が荷重を受け持つようになるため、鉄筋コンクリート部材の耐力の低下が食い止められるようになる。その結果、この鉄筋コンクリート部材に接合される他の部材の変位が大きくなるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、骨材を集めたものに、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料を流し込んで固化させることにより、芯部を形成するようにしている。
こうすることにより、予めこれらの材料の何れかを固化させたものを型枠に配置して、そこにコンクリートを充填するだけで芯部を形成することができる。

また、本実施形態では、製造しようとする鉄筋コンクリート部材が所望の荷重変位特性を発揮するのに必要な芯部の材料、長さ、断面寸法、表面の粗さ、配設位置、配設個数の何れかを算出し、算出結果に基づいて芯部を形成し、配設するようにしている。
こうすることにより、鉄筋コンクリート部材の荷重変位特性を、構築しようとするコンクリート構造物に最適なものとし、コンクリート構造物をより強靭なものとすることができる。
また、破壊が生じ易い箇所に集中して芯部を形成できるので、より破壊の生じにくい鉄筋コンクリート部材を製造することができる。
更に、比較的破壊の生じにくい箇所に芯部を形成する必要がなくなるので、鉄筋コンクリート構造物の製造コストを下げることができる。

＜第１発明第２実施形態＞
次に、第１発明の第２実施形態について説明する。
ここでは、第１実施形態と相違する点のみ説明することとし、共通する点については説明を省略する。

〔鉄筋コンクリート部材の構造〕
まず、本実施形態における鉄筋コンクリート部材である、鉄筋コンクリート梁（以下、梁１０Ａ）の構造について説明する。図４は、梁１０Ａを、一部のコンクリートのみ切り取って示した図である。
梁１０Ａは、図４に示すように、芯部の構造が第１実施形態と異なっている。芯部１Ａは、コンクリート１３と、コンクリート１３内に主鉄筋２２に沿って配設されたＨ形鋼１４と、コンクリート１３の表面を覆うテフロン（登録商標）シート１５とで、第１実施形態の芯部１と同形状に形成されている。芯部１Ａに用いるコンクリート１３は、ＲＣ部２のコンクリート２１と同じものであっても良いし、異なるものを用いても良い。
芯部１Ａは、梁１０Ａに応力が作用していない状態では、ＲＣ部２のコンクリート２１とある程度付着しているが、僅かに応力が作用することでこの付着が切れるようになっている。

〔鉄筋コンクリート部材の製造方法〕
次に、上記梁１０Ａの製造方法について説明する。
第２実施形態は、芯部１Ａを変更したことに伴い、芯部製造工程が第１実施形態と異なっている。

（芯部製造工程Ｓ１２）
本実施形態の芯部製造工程Ｓ１２では、まず、芯部用の型枠３内に、Ｈ形鋼１４を、モルタル製或いはコンクリート製のスペーサーを用いて、型枠３の内面から離間するように配設する。そして、型枠３にコンクリート１３を流し込む。その後、コンクリート１３を養生し、固化させる。コンクリート１３が固化したら、型枠３を分解して、鉄骨コンクリートを取り出す。そして、鉄骨コンクリートの表面全体にテフロンシート１５を貼り付ける。こうして、芯部１Ａの完成となる。

以上のように、本実施形態で用いる芯部１Ａは、コンクリート１３（第２のコンクリート）と、コンクリート１３内に主鉄筋２２に沿って配設されたＨ形鋼１４（鋼材）と、コンクリート１３の表面を覆い、コンクリート２１とコンクリート１３とを隔てるテフロンシート（被覆部）とで形成されたものとなっているので、第１実施形態の梁１０と同様に、変形がある大きさまで達したところで、耐力の低下が食い止められるようになるのは勿論、テフロンシート１５以外は、通常の鉄骨コンクリートと同じ材料なので、樹脂等を用いた場合に比べ低コストで梁１０Ａを製造することができる。

＜第２発明＞
以下、第２発明の実施形態について説明する。
本発明は、第１発明と同様に鉄筋コンクリート部材に係るものであるが、製造方法が第１発明と異なっている。このため、ここでは、第１発明と相違する点のみ説明することとし、共通する点については説明を省略する。

〔鉄筋コンクリート部材の製造方法〕
まず、本実施形態の鉄筋コンクリート部材である梁１０Ｂの製造方法について説明する。図５は、梁１０Ｂの製造工程を示したものである。
本実施形態の梁１０Ｂは、設計・型枠製造工程Ｓ２１、骨材・鉄筋配設工程Ｓ２２、コンクリート充填工程Ｓ２３、結合材注入工程Ｓ２４を経て製造される。すなわち、本実施形態の梁１０Ｂの製造方法は、ＲＣ部２を先に形成し、後から芯部１を形成する点で第１発明と異なっている。

（設計・型枠製造工程Ｓ２１）
本実施形態の設計・型枠製造工程Ｓ２１は、梁１０Ｂの設計、材料、ＲＣ部２用の型枠４の用意までは第１発明と同様であるが、ここでは、芯部用の型枠を用意する必要はない。

（鉄筋・骨材配設工程Ｓ２２）
材料や型枠４を用意した後は、鉄筋・骨材配設工程Ｓ２２に移る。鉄筋・骨材配設工程Ｓ２２では、まず、図５（ａ）に示すように、形成しようとする芯部１よりも一回り大きな網状の袋や容器に骨材１２を詰める。本実施形態では、網状の袋や容器の一例として、蛇籠７ａ（金属製の籠）を用いている。そして、蛇籠７ａに詰められた骨材１２（以下、集合体７）を、図５（ｂ）に示すように、型枠４内に配置し、鉄筋２２，２３を組む。集合体７の配設の仕方は、第１発明の芯部１の配設の仕方と同様であり、鉄筋２２，２３の組み方も第１発明と同様である。鉄筋２２，２３を組んだ後は、図５（ｃ）に示すように、集合体７の複数個所にパイプ８の一端を差し込む。このパイプ８を差し込まれた集合体７が、内部に空間を有するとともに、開口が設けられた部材ということになる。パイプ８の長さや差込位置は、後でパイプ８の他端を型枠４の上端辺りまで持ってくることのできるように調節しておく。

（コンクリート充填工程Ｓ２３）
鉄筋２２，２３を組み、集合体７を配設した後は、コンクリート充填工程Ｓ２３に移る。コンクリート充填工程Ｓ２３では、型枠４にコンクリート２１を所定量、パイプ８の他端が埋没しないように流し込む。すると、集合体７および鉄筋２２，２３がコンクリート２１に埋没するとともに、パイプ８の上端部がコンクリート２１の上に出る。このとき、コンクリートのモルタル或いはセメントペーストが集合体７の表層部の空隙に入り込むが、これらの粘性は高いので、集合体７の中心部までは届かず、集合体７の中心部には空隙が残る。また、パイプ８によって集合体７内の空隙とコンクリート２１の外側とが連通する。そして、コンクリート２１を養生し、固化させる。

（結合材注入工程Ｓ２４）
コンクリートが固化した後は、結合材注入工程Ｓ２４に移る。結合材注入工程Ｓ２４では、図５（ｄ）に示すように、コンクリート２１の表面から出たパイプ８の他端から結合材１１を流し込む。本実施形態では、パイプ８の上端に結合材１１の入った容器（図示省略）を接続するとともに、その容器をパイプ８の上方に配置することにより、結合材１１を、その重みによって集合体７の空隙にゆっくりと充填していく。すると、結合材１１が集合体７内の空隙に入り込み芯部１が形成される。前述したように、集合体７を形成するのに用いた蛇籠７ａは、形成しようとする芯部１よりも一回り大きくしているので、集合体７の表層部にセメントが入り込んでも、必要な大きさの芯部１Ｂが形成される。

以上のように、本実施形態では、型枠４内に、内部に空間を有するとともに、空間に通じる開口が設けられた部材（集合体７およびパイプ８）を、主鉄筋２２に沿って、かつ、型枠４の内壁から離間するように配設し、その後、型枠４にコンクリート２１を、開口（パイプ８の上端）を閉塞しないように流し込み、その後、開口からエポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料を注入し、空間内を充填するようにしたので、第１発明とほぼ同様の、コンクリート２１内に、コンクリートよりも引張強度が高い材料で形成されるとともに、主鉄筋２２に沿って配設された芯部１Ｂを備え、所定以上のコンクリート２１の変形により、芯部１とコンクリート２１との付着が切れる鉄筋コンクリート部材を製造することができる。
また、内部の空間を残したままコンクリート構造物を構築した後、すなわち、コンクリート部材の外周部を先に形成した後に芯部を形成するといったことも可能となる。

また、本実施形態では、空間を有するとともに、空間と開口が設けられた部材として、複数の骨材を、内部に空隙が出来るように集めて形成した集合体７に、パイプ８の一端を差し込んだものを用い、型枠４に、コンクリート２１を、パイプ８の他端が埋没しないように流し込み、パイプ８の他端からエポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料（結合材１１）を注入し、集合体７内の、コンクリート２１が浸入せずに残った空隙を充填するようにしたので、コンクリート２１を流し込む際に、コンクリート２１を骨材１２が支えるので、空間がつぶれてしまうのを防ぐことが出来る。
また、骨材を用いた分だけこれらの材料の使用量が抑えられるので、鉄筋コンクリート部材の製造コストを下げることができる。
特に、エポキシ樹脂または熱硬化性樹脂の場合は、固化する際の収縮が問題となるが、このようにすれば、樹脂の収縮の程度が、芯部を全て樹脂で形成した場合に比べて小さくなるので、コンクリートと芯部との間に大きな隙間が生じ、鉄筋コンクリート部が破壊された後の芯部の荷重を受け持つ機能が低下してしまうのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、複数の骨材を網状の袋または容器に詰めることにより、集合体を形成するようにしたので、骨材同士を接着する場合等に比べ、集合体を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、開口にエポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料の入った容器を接続するとともに、容器を開口よりも上方に配置し、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料を、その重みを利用して注入するようにしたので、圧入するための装置が不要となるだけでなく、低圧でゆっくりと注入されることで、より確実に空隙を充填することができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明を梁に適用した場合について説明したが、コンクリート構造物の柱や床スラブ、脚柱、杭などの他の鉄筋コンクリート部材に適用しても良い。
また、上記実施形態では、芯部１の、主鉄筋２２の延設方向と直行する方向に切断したときの断面形状を矩形としたが、この断面形状は、梁を同方向に切断したときの断面形状と相似しているのが好ましく、例えば、梁の断面形状を円形とした場合には、芯部１の断面形状も円形にするとよい。
また、上記実施形態では、芯部１を結合材１１と骨材１２とで構成したが、梁１０が小さく、コストの負担増加や、結合材１１の収縮によるＲＣ部２への影響が小さい場合には、骨材を用いずに構成するようにしても良い。また、製造条件（固化させる際の温度、骨材の湿潤の程度など）に応じて他の結合材を使用するようにしても良い。
また、上記実施形態では、芯部１ＡにＨ形鋼を用いたが、山形鋼や鉄筋など他の鋼材を用いても良い。
また、上記実施形態では、テフロンシート１５でコンクリート１３の表面全体を覆ったが、ＲＣ部２のコンクリート２１と芯部１Ａのコンクリート１３とを接着するようなもので無ければ他の材料で覆うようにしても良い。また、全体でなく一部のみを覆うようにしてもよい。
また、上記実施形態では、型枠４内に集合体７を配置後、直ちにコンクリート２１を流し込んだが、コンクリート２１を流し込む前に，例えば、集合体７の表面にモルタルを吹き付ける等して、集合体７の空隙部をあらかじめ小さくする処理を行っておくようにしてもよい。
また、上記実施形態では、結合材１１の重み（重力）を利用して結合材１１を注入したが、所定の装置を用いて圧入するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、骨材の集合体でコンクリートの内部に空隙を形成するようにしたが、予め有底筒状（角筒状や円筒状）のＲＣ部を形成し、その開口から骨材を充填し、結合材１１を注入するようにしても良い。
また、上記実施形態は何れも、鉄筋コンクリート部材をプレキャストのものとした場合について説明をしたが、第１，第２発明の製造方法は、コンクリートを現場打ちする場合にも応用することが出来る。すなわち、ＲＣ部用の型枠４を、施工現場で柱などの型枠と一体に組み、梁１０をコンクリート現場打ちし、梁１０と柱などの他の鉄筋コンクリート部材と同時に形成することもできる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 鉄筋コンクリート梁（鉄筋コンクリート部材）
１，１Ａ，１Ｂ 芯部
１１ 結合材
１２ 骨材
１３ コンクリート（第２のコンクリート）
１４ Ｈ形鋼（鋼材）
１５ テフロンシート（被覆部）
２ 鉄筋コンクリート部
２１ コンクリート
２２ 主鉄筋
２３ せん断補強鉄筋
４ ＲＣ部用の型枠（型枠）
７ 集合体
８ パイプ

Claims (5)

1. 固化したコンクリート内に、前記コンクリートの一端から他端にかけて主鉄筋が配設された鉄筋コンクリート部材であって、
   前記コンクリート内に、前記コンクリートよりも引張強度が高い材料で形成され、前記主鉄筋に沿って配設され、かつ表面がなだらかな芯部を備え、
   前記コンクリートにひび割れが生じた時点で、前記芯部と前記コンクリートとの付着が切れるようになっていることを特徴とする鉄筋コンクリート部材。
2. 前記芯部は、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料を固化させたものであることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート部材。
3. 前記芯部は、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、または高靭性セメント複合材料に骨材を混入させたものであることを特徴とする請求項２に記載の鉄筋コンクリート部材。
4. 前記芯部は、第２のコンクリートと、前記第２のコンクリート内に前記主鉄筋に沿って配設された鋼材と、前記第２のコンクリートの表面を覆い、前記コンクリートと前記第２のコンクリートとを隔てる被覆部とで形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート部材。
5. 前記コンクリート内に、前記主鉄筋の配設方向と直交する方向に沿って配設されたせん断補強鉄筋を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の鉄筋コンクリート部材。

Images