JP6365401B2 - レンガ積層用スペーサーおよびレンガ積み工法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉のレンガ壁を組み立てる際のレンガ積み工法とその際に用いるレンガ積層用スペーサーに関する。

コークス炉とは、石炭を蒸し焼きにし、コークスとするための炉である。そして、コークス炉は、一般に、炭化室という、装入された石炭を蒸し焼きにしてコークスとする室と、燃焼室という、燃料ガスを燃焼させることによって炭化室を高温に保つ室とからなっている。

これら炭化室と燃焼室とは、交互に配置されていて、燃焼室は多数のレンガによって構成され、炭化室との仕切り壁を形成している。
よって、コークス炉の築炉に際しては、多数のレンガを用いて、レンガ壁を組み立てる必要がある。

そして、コークス炉のレンガ壁を組み立てる際、一般に、モジュールブロックと呼ばれる、１〜１０トンクラスの予め組み立てたレンガの集合体を用いる。
このようなモジュールブロックを積層する場合、積層上部のモジュールブロックと積層下部のモジュールブロックの間には、モルタルが充填される目地と呼ばれる隙間、継ぎ目が形成されるが、これらの隙間、継ぎ目は、一定の間隔を保って積層される必要がある。

この要求に対して、特許文献１には、小さなスペーサーもしくは丸棒状のスペーサーを予め目地の間に設置することで、レンガを積層しても目地間隔を一定に保つことが可能になる技術が開示されている。

特開昭６２−２５６６０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来技術を、特に、大重量のモジュールブロック積みに適用すると、以下のような問題点がある。
ここで、従来のスペーサーの施工状況の模式図を図１に示す。
図１に示したように、従来の形状のスペーサー（１）を用いた場合、積層上部のモジュールブロック（２）を積層下部のモジュールブロック（３）に積載すると、図１（ｂ）に示したように、モルタル（４）が外側に流れ出す。そのため、図１（ｃ）に矢印で示したように、余剰分のモルタル（４）がスペーサー（１）を外側へ押し出す方向に流れ、スペーサー（１）の設置位置が所望の位置からずれる、という現象が起こる。さらには、スペーサー（１）が目地の間からはみ出したり落下したりしてしまい、所望の積層部の間隔を維持することができなくなる、という問題が発生する。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、大重量のレンガ相互の間隔を形成するために設置したスペーサーに、モジュールブロックを積載する際に生じるスペーサーの位置ズレを防止できるレンガ積層用スペーサーと、そのレンガ積層用スペーサーを用いて、レンガを積載したレンガ壁を精度良く組み立てると共に、レンガ壁の施工工期の短縮を図り、ひいては工事費のコストダウンが可能となるコークス炉のレンガ壁の施工方法とを提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．一方のレンガのダボと他方のレンガのホゾ穴を介してレンガを積み重ねる際に、該レンガ相互の間隔を保持するためのスペーサーであって、該スペーサーは、前記レンガ相互の間隔を形成する板状部と、該板状部の厚み方向に突出しホゾ穴と係合する凸部と、を有するレンガ積層用スペーサー。

２．前記凸部が、先細り形状を有する前記１に記載のレンガ積層用スペーサー。

３．前記凸部が、ダボに相似の凹面とホゾ穴に相似の凸面を対向面として有する前記１に記載のレンガ積層用スペーサー。

４．前記板状部の厚みが、３〜７ｍｍの範囲である前記１〜３のいずれかに記載のレンガ積層用スペーサー。

５．前記板状部が、先細り形状を有する前記１〜４のいずれかに記載のレンガ積層用スペーサー。

６．前記スペーサーが熱により融解して周囲の硬化物質と一体化する物質からなる前記１〜５のいずれかに記載のレンガ積層用スペーサー。

７．前記スペーサーが硬化物質と同一物質で、予め硬化させたものである前記１〜６のいずれかに記載のレンガ積層用スペーサー。

８．前記１〜７のいずれかに記載のレンガ積層用スペーサーを用いたレンガ積み工法であって、レンガを積層するに当たり、
スペーサーの凸部をホゾ穴と係合する位置に設置し、次いで硬化物質を充填し、さらに積層上部のレンガを載せるレンガ積み工法。

本発明によれば、モジュールブロック等の目地部を精度良く組み立てることが可能となるので、レンガ壁の施工工期の短縮が図れ、ひいては工事費のコストダウンが可能となる。

（ａ）〜（ｃ）は、従来のスペーサーの上レンガ積載時モルタル流れを示す図である。 本発明のスペーサー構造を示す図であり、（ａ）は、小片タイプ、（ｂ）は、ダボ・ホゾ穴フィットタイプを示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明のスペーサーを用いた施工例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、ダボ・ホゾ穴フィットタイプの設置例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、小片タイプスペーサーの設置例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、小片タイプスペーサーの上レンガ積載時モルタル流れを示す図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のスペーサーは、一方のレンガのダボと他方のレンガのホゾ穴を介してレンガを積み重ねる際に、レンガ相互の間隔を保持するためのスペーサーである。
このスペーサーは、レンガ相互の間隔を形成する板状部を有するとともに、該板状部の厚み方向に突出しホゾ穴と係合する凸部とを有する。
そして、この凸部は、ホゾ穴と係合することによって、モジュールブロックを積載する際に生じるスペーサーの位置ズレを効果的に防止することができるので、結果、積層上部のモジュールブロックを積層下部のモジュールブロックに積載する構造のレンガ壁を精度良く組み立てることができる。

ここで、本発明における板状部の厚みは、３〜７ｍｍの範囲が好ましい。通常の施工での目地の厚さが５ｍｍ程度であるため、調整シロと強度を考慮しているからである。

ここで、板状部の形状は、図２（ｂ）に示したような長方形といった単純形状も可能であるが、ダボおよびホゾ穴から離れるレンガの壁面方向に行くほど細くなる先細り形状が好ましい。また、図２（ａ）に示した板状部のように、途中まで直線的な形状とし、次いでレンガの壁面方向に行くほど細くなる先細り形状としてもよい。

本発明のスペーサーの凸部は、ホゾ穴と係合することができれば、特に、その形状は限定されないが、先細り形状を有するものが好ましく、図２（ａ）に示すように、円弧状の先細り形状を有するものがより好ましい。なぜなら、後述するモルタルの流れを効果的に避けることができるからである。
また、三角形状や、台形形状等で先細り形状とすることもできる。
なお、この形状の凸部を有するスペーサーは、本発明で小片タイプ（５）と称する。

また、図２（ｂ）に示すように、凸部を、ダボに相似の凹面とホゾ穴に相似の凸面を対向面として有するものとすることもできる。このスペーサーは、本発明でダボ・ホゾ穴フィットタイプ（６）と称する。

このタイプの凸部は、具体的に、図４（ｂ）に示すように、ダボに相似の凹面とホゾ穴に相似の凸面を有し、ホゾ穴と係合する形状のことをいう。また、下レンガがホゾ穴を有している場合は、逆向きに用いて、ホゾ穴と係合する形状とすれば良い。

また、本発明では、スペーサーと熱により融解して一体化するモルタル等の硬化物質を充填し、硬化物質とスペーサーとを一体化することができる。なお、この場合のスペーサーの素材は、モルタルやキャスタブルレンガ等、従来の目地部に用いられる硬化物質と一体化することができる素材であれば特に限定されない。
より好ましくは、上記スペーサーを、硬化物質と同一物質で、予め硬化させたものとすることである。

ついで、スペーサーの設置数：Ｎの決め方について説明する。
上レンガの質量Ｗ（ｋｇ）とすると、スペーサーの許容応力をσｙ（Ｎ／ｍｍ^２）として、スペーサーの設置数：Ｎは、受圧面積：Ａ（ｍｍ^２）と以下の関係式（式１）が成立するように調整される。
Ｎ・Ａ・σｙ ≧ Ｗ ・・・（式１）

なお、図２中、小片タイプ（５）として示したスペーサーの受圧面積をＡ（ｍｍ^２）とすると、図中の距離ｒ（ｍｍ）、距離ｂ（ｍｍ）を用いて、
Ａ＝πｒ^２ ／２ ＋２ｂｒ
で求められる。

このように、積層上部のモジュールブロック（本発明では、単に上レンガともいう）の重量に耐えられる設置数：Ｎを予め求めて、使用することで、上レンガ、積層下部のモジュールブロック（本発明では、単に下レンガともいう）およびスペーサーに損傷を与えることなく、精度良く組み合わせて、コークス炉のレンガ壁を施工することができる。

また、ダボ・ホゾ穴フィットタイプ（６）は、スペーサー射影面積を受圧面積として考えることが可能である。すなわち、受圧面積：Ｂを、図２（ｂ）に示したように、Ｂ＝ｂｗとすることで、小片タイプに比べて大きく採ることが可能なので、スペーサーの設置数：Ｎを大幅に減少させることで、設置回数等が少なくて済むという利点がある。

次に、本発明のレンガ積層用スペーサーを用いたレンガ積み工法について説明する。
本発明では、スペーサーの凸部をホゾ穴と係合する位置に設置し、次いで硬化物質を充填し、さらに積層上部のレンガを載せる手順で、レンガを積層する。

図３および５は、図２（ａ）のスペーサーを用いて、２つのモジュールブロックを接合する例を示したものである。
図３（ａ）で示すように、モジュールブロック下段（８）の上面に本発明の小片タイプスペーサーを設置する。この時、スペーサーの受圧面積をＡ（ｍｍ^２）とした場合、設置数：Ｎ個の調整手段は、前述したとおり、上レンガの質量Ｗ（ｋｇ）とすると、スペーサーの許容応力をσｙ（Ｎ／ｍｍ^２）として、スペーサーの設置数：Ｎは、受圧面積：Ａ（ｍｍ^２）と、例えば、前述したように、以下の関係式（式１）が成立するようになされる。
Ｎ・Ａσｙ ≧ Ｗ ・・・（式１）
なお、この接合要領は、受圧面積を前掲したＢ（ｍｍ^２）を用いる以外、ダボ・ホゾ穴フィットタイプも同様である。

さらに、図３（ａ）に示すように、本発明に従うスペーサーを設置するに際しては、凸部を用い、モジュールブロックのホゾ穴に係合する位置に設置する。この際、下レンガがホゾ穴の場合は、ホゾ穴に係合する位置に設置し、上レンガがダボの場合は、ホゾ穴に係合する位置を予め求めておいてから設置すればよい。

ついで、図３（ｂ）に示すように、スペーサー周囲にスペーサーの高さ以上にモルタルなどの硬化物質を隙間無く塗りつける。

さらに、図３（ｃ）に示すように、上レンガを降ろして所定の位置に設置する。この時のスペーサーの設置状態を拡大したものを、図４および５に示しているが、本発明に従うスペーサーは、スペーサーの位置ズレを効果的に防止する方向にモルタルが流れるので、その方向に力が効果的に作用する。

すなわち、図３（ａ）に示すように、ダボ付きのレンガ（８）に本発明のスペーサー（５）を設置し、図３（ｂ）に示すようにモルタル（４）を充填して、図３（ｃ）に示すように、ホゾ穴付きのレンガ（７）を一体化する。かかる手順を採用することで、ダボとホゾ穴が組み合わさる際のガタツキが減り、設置精度と施工スピードが併せて向上するという本発明の効果が得られる。

ここで、上レンガ（７）を降ろした際のモルタルの流れを図６に模式的に示す。本発明に従うスペーサー（５）は、モルタル（４）の流れがスペーサーをダボ側に押す方向に生じるので、スペーサーをダボ側に押す方向に力が働く（図６（ｃ）（上面図）および（ｄ）（側面図））ことが分かる。そして、本発明に従うスペーサー（５）の凸部が、ダボに密着することでスペーサーの位置ズレを防止していることが分かる。
すなわち、本発明では、この作用を利用することによって、スペーサーが所定の位置から動くこと無く、かつ目地の隙間も安定させて維持することができる。

さらに、スペーサー上面から流れるモルタルの流動性が悪いと、凸部が上レンガの降下に対して反力を示すので、目地の間を一定にするために、モルタルを除去しながら上レンガの降下をするなどの追加の作業が発生するおそれがある。
本発明では、このような場合、スペーサーを、図６（ｄ）に示すように上からのモルタルがスペーサーを避けた方向にスムースに流れる形状にすることができる。かかる形状を採ることで、モルタルによる反力等を受けることなく目地の隙間を簡単に安定させることができるからである。

本発明は、特に、モジュールブロックを用いるコークス炉の築炉に効果的に適用することができるが、その他、土木・建築分野において、レンガを大量に積層するレンガ積み工法であれば、応用が可能である。

１ 従来の形状のスペーサー
２ 積層上部のモジュールブロック（上レンガ）
３ 積層下部のモジュールブロック（下レンガ）
４ モルタル
５ 小片タイプのスペーサー
６ ダボ・ホゾ穴フィットタイプのスペーサー
７ 積層上部のモジュールブロック（上レンガ）
８ 積層下部のモジュールブロック（下レンガ）

Claims (8)

1. コークス炉のレンガ壁の組み立てにおいて、一方のレンガのダボと他方のレンガのホゾ穴を介してレンガを積み重ねる際に、該レンガ相互の間隔を保持するためのスペーサーであって、該スペーサーは、前記レンガ相互の間隔を形成する板状部と、該板状部の厚み方向に突出しホゾ穴と係合する凸部と、スペーサーの位置ズレを防止するための硬化物質を受ける面とを有するレンガ積層用スペーサー。
2. 前記凸部が、先細り形状を有する請求項１に記載のレンガ積層用スペーサー。
3. 前記凸部が、ダボに相似の凹面とホゾ穴に相似の凸面を対向面として有する請求項１に記載のレンガ積層用スペーサー。
4. 前記板状部の厚みが、３〜７ｍｍの範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンガ積層用スペーサー。
5. 前記板状部が、先細り形状を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンガ積層用スペーサー。
6. 前記スペーサーが熱により融解して周囲の硬化物質と一体化する物質からなる請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンガ積層用スペーサー。
7. 前記スペーサーが硬化物質と同一物質で、予め硬化させたものである請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンガ積層用スペーサー。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンガ積層用スペーサーを用いたレンガ積み工法であって、レンガを積層するに当たり、
   スペーサーの凸部をホゾ穴と係合する位置に設置し、次いで硬化物質を充填し、さらに積層上部のレンガを載せるレンガ積み工法。

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