JP6450301B2 - コンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法に関する。

従来、特許文献１，２に記載されたような締固め装置が知られている。特許文献１に記載された締固め装置は、鋼殻内のコンクリートを密に充填する。この装置は、加振装置と、加振装置を鋼殻の外面の所定位置に固定する電磁石とを有する。特許文献２に記載された締固め装置は、簡易な構成でありながら振幅及び振動数を任意の値に制御できる。この装置は、型枠と基台との間に配置された振動機を備える。

特開昭６２−１３６５８号公報 実開平７−４０１０７号公報

特許文献１，２に記載された締固め装置では、未硬化のコンクリートに対して十分な振動が伝達されず、良好な締固め効果が得られない場合があり得る。

そこで、本発明は、良好な締固め効果が得られるコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法を提供する。

本発明の一形態は、鉄筋部材が配置された型枠内に打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置であって、型枠内に配置され、上端部がコンクリートから露出すると共に磁性材料で形成された磁界形成部材と、磁界形成部材の上端部に取り付けられる第１の磁界発生部と、型枠を挟んで磁界形成部材と対面するように型枠に取り付けられる第２の磁界発生部と、備え、第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部の少なくとも一方は、交流電源と、交流電源に接続された電磁石と、を含む。

このコンクリート締固め装置では、磁界形成部材が磁性材料で形成されているので、磁界形成部材が第１の磁界発生部により磁化され、第１の磁界発生部と磁界形成部材との周囲に磁界が形成される。この磁界は、磁界形成部材と対面するように型枠に取り付けられた第２の磁界発生部に起因する磁界と相互作用を起こす。ここで、第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部の少なくとも一方が、交流電源と電磁石とを含む。交流電源から電磁石に交流電流を供給すると、交流電源に接続された第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部の少なくとも一方において交番磁界が生じる。相互作用を起こす一方の磁界が交番磁界であるので、この相互作用によれば磁界形成部材と型枠とを互いに近接又は離間させる力が生じる。従って、磁界形成部材と型枠との間に打設されたコンクリートに対して十分な振動が与えられるので、良好な締固め効果を得ることができる。

コンクリート締固め装置において、第１の磁界発生部は、交流電源及び電磁石を含み、第２の磁界発生部は、永久磁石であってもよい。この構成によれば、磁界形成部材の周囲に発生する磁界の強度と周期を容易に制御することができる。また、永久磁石は簡易な構成であるので、型枠に対して容易に取り付けることが可能である。従って、締固め作業の作業性を向上させることができる。

コンクリート締固め装置において、磁界形成部材は、鉄筋部材であってもよい。この構成によれば、締固めのために追加の部材を型枠内に配置する必要がない。従って、締固めの作業性を向上させることができる。

本発明の別の形態は、鉄筋部材が配置された型枠内に打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め方法であって、型枠内に配置され、上端部がコンクリートから露出すると共に磁性材料で形成された磁界形成部材の上端部に第１の磁界発生部を取り付ける第１の工程と、型枠内にコンクリートを打設する第２の工程と、型枠を挟んで磁界形成部材と対面するように型枠に第２の磁界発生部を取り付ける第３の工程と、磁界形成部材及び型枠の少なくとも一方を振動させる第４の工程と、有し、第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部の少なくとも一方は、交流電源、及び、交流電源に接続された電磁石を含み、第４の工程では、交流電源から電磁石に交流電流を供給することにより交番磁界を発生させる。

このコンクリート締固め方法では、磁界形成部材が磁性材料で形成されているので、第１の工程により、磁界形成部材を磁化させて、第１の磁界発生装置と磁界形成部材との周囲に磁界を発生させることが可能になる。次に、第３の工程により、型枠を挟んで磁界形成部材と対面するように第２の磁界発生部を型枠に取り付けるので、磁界形成部材の磁界と相互作用する磁界が形成される。ここで、第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部の少なくとも一方が交流電源と電磁石とを含む。第４の工程では、交流電源から交流電流を供給する。そうすると、交流電源に接続された第１の磁界発生部及び第２の磁界発生部の少なくとも一方において交番磁界が生じる。相互作用を起こす一方の磁界が交番磁界であるので、この相互作用によれば磁界形成部材と型枠とを互いに近接又は離間させる力が生じる。従って、磁界形成部材と型枠との間に打設されたコンクリートに対して十分な振動が与えられるので、良好な締固め効果を得ることができる。

コンクリート締固め方法において、第３の工程では、第２の工程において打設された未硬化コンクリートの天端面よりも下方に位置するように第２の磁界発生部が型枠に取り付けられてもよい。この工程によれば、未硬化コンクリートの天端面付近を締固めすることができる。

本発明の一形態に係るコンクリート締固め装置及び本発明の別の形態に係るコンクリート締固め方法によれば、良好な締固め効果が得られる。

本実施形態に係るコンクリート締固め装置が配置された施工中のコンクリート壁を示す断面図である。 本実施形態に係るコンクリート締固め装置が配置された施工中のコンクリート壁を示す平面図である。 （ａ）はコンクリート型枠の施工工程を示す図であり、（ｂ）は本実施形態に係るコンクリート締固め方法における第１の工程を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は本実施形態のコンクリート締固め方法における第２の工程、第３の工程及び第４の工程を示す図である。 第２の工程、第３の工程及び第４の工程を繰り返し実施した後のコンクリート壁を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、コンクリート型枠１１は、躯体構築時に底盤１２上に側壁を構築するための型枠である。底盤と側壁の接合部にはハンチ部１３が構築される。コンクリート型枠１１は、ハンチ部型枠１４を含む。ハンチ部型枠１４は、ハンチ部１３を形成するため傾斜して設置される。コンクリート型枠１１内には、鉄筋１６が組まれている。鉄筋１６は、鉛直方向に沿う縦筋１７と水平方向に沿う横筋１８とを含む。さらに、鉄筋１６は、ハンチ部１３の最外縁鉄筋としてハンチ筋１９を更に含む。ハンチ筋１９は、ハンチ部１３の最外縁鉄筋としてハンチ部型枠１４の内側面に沿って斜めに延在する。これら縦筋１７、横筋１８、ハンチ筋１９は、針金などを用いて互いに結束される。

図１及び図２に示されるように、コンクリート締固め装置１は、コンクリート型枠１１内に打設された未硬化のコンクリートＣを締め固める。コンクリート締固め装置１は、縦筋（磁界形成部材）１７と、交番磁界発生装置（第１の磁界発生部）２と、永久磁石（第２の磁界発生部）３と、を有する。

縦筋１７は、いわゆる鉄筋コンクリート用棒鋼である。従って、縦筋１７は、磁性を帯びることが可能な磁性材料により形成される。縦筋１７の下端部１７ａは底盤１２に埋め込まれ、上端部１７ｂはコンクリートの打設時にコンクリートＣの天端面Ｃｓから露出する。

交番磁界発生装置２は、縦筋１７の周囲に磁界を発生させるものであり、縦筋１７の上端部１７ｂに把持機構１５を介して取り付けられる。交番磁界発生装置２は、交流電源４と磁界発生部６とを有する。交流電源４は、磁界発生部６に交流電流を提供するものであり、電流値と周波数とを任意の値に制御可能である。

磁界発生部６は、交流電源４から提供された交流電流に起因して交番磁界を発生させる。磁界発生部６は、ケース７と電磁石８と把持機構１５とを有する。ケース７は、電磁石８を収容すると共に電磁石８を縦筋１７に対して所定の位置に配置する。電磁石８は、鉄芯８ａ及びコイル８ｂを有する。電磁石８のコイル８ｂは、交流電源４と電気的に接続されている。磁界発生部６は、縦筋１７の周囲に交番磁界を発生させるものであるので、縦筋１７の上端側は電磁石８の磁界と重複する領域に配置されている。磁界発生部６において、鉄芯８ａは、縦筋１７に対して直接に接触していてもよいし、鉄芯８ａと縦筋１７との間に隙間があってもよい。把持機構１５は、縦筋１７の上端部１７ｂを把持し、振動を伝達させることができる。

永久磁石３は、コンクリート型枠１１の外側表面１１ａに取り付けられる。永久磁石３は、コンクリート型枠１１に対して着脱可能とされている。永久磁石３は、縦筋１７の周囲に発生する磁界と相互作用する別の磁界を生じさせる。この永久磁石３としては、例えば、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石又はネオジム磁石などが用いられる。

次に、コンクリート締固め方法について説明する。まず、図３（ａ）に示されるように、縦筋１７、横筋１８及びハンチ筋１９を組み合わせて鉄筋１６を形成する。続いて、コンクリート型枠１１を形成する。

続いて、図３（ｂ）に示されるように、交番磁界発生装置２を縦筋１７に取り付ける（第１の工程）。交番磁界発生装置２は、磁界発生部６のケース７を縦筋１７の上端部１７ｂに被せるようにして、縦筋１７に取り付けられる。

続いて、図４（ａ）に示されるように、コンクリート型枠１１の内部に未硬化のコンクリートＣを打設する（第２の工程）。この工程では、打設したコンクリートＣの天端面Ｃｓが底盤１２から所定の高さになるまでコンクリート型枠１１内に未硬化のコンクリートＣを打設する。続いて、永久磁石３をコンクリート型枠１１に取り付ける（第３の工程）。この工程では、交番磁界発生装置２を取り付けた縦筋１７に近いコンクリート型枠１１に永久磁石３を取り付ける。また、この工程では、未硬化のコンクリートＣの天端面近傍に取り付ける。

続いて、縦筋１７及びコンクリート型枠１１の少なくとも一方を振動させる（第４の工程）。この工程では、交流電源４から電磁石８に交流電流を提供する。交流電源４から電磁石８のコイル８ｂに電流が供給されると、電磁石８は磁界を発生する。この磁界は、コイル８ｂの巻き数、電流値、電流の向きによって、その強さや方向が決まる。コイル８ｂに提供される電流は交流電流であるので、磁界の向きは交流電流の周波数に対応して、周期的に変化する。

交番磁界発生装置２において交番磁界が発生されると、縦筋１７及びハンチ筋１９が磁化されて、電磁石８と縦筋１７とハンチ筋１９とを含む空間に交番磁界が形成される。この交番磁界が影響を及ぼす範囲には、永久磁石３の磁界が影響を及ぼす範囲と重複している。従って、これら磁界同士が相互作用を起こし、縦筋１７と永久磁石３との間、ハンチ筋１９と永久磁石３との間で力が発生する。そして、縦筋１７及びハンチ筋１９側の磁界が交番磁界であるので、縦筋１７と永久磁石３との間、及び、ハンチ筋１９と永久磁石３との間には互いに引き付けあう引力と、互いに反発しあう斥力とが発生する。永久磁石３は、コンクリート型枠１１に取り付けられているため、結果的に、縦筋１７とコンクリート型枠１１、及びハンチ筋１９とコンクリート型枠１１とが互いに近接及び離間を繰り返す。

縦筋１７とコンクリート型枠１１とは、互いに物理的な変形を生じ得る。例えば、縦筋１７よりもコンクリート型枠１１の方が高い強度を有する場合には、縦筋１７がコンクリート型枠１１に対して近接又は離間するように振動する。また、コンクリート型枠１１よりも縦筋１７の方が高い強度を有する場合には、コンクリート型枠１１が縦筋１７に対して近接又は離間するように振動する。また、縦筋１７とコンクリート型枠１１との強度が同程度である場合には、縦筋１７とコンクリート型枠１１とにおいて互いに近接又は離間するように振動する。

縦筋１７、ハンチ筋１９又はコンクリート型枠１１が振動することにより、縦筋１７又はコンクリート型枠１１との間、及び、ハンチ筋１９又はコンクリート型枠１１との間に存在する未硬化のコンクリートＣが振動させられる。この振動により、未硬化のコンクリートＣ中における気泡などが除去され、良好に締め固められる。

このコンクリート締固め装置１では、交番磁界発生装置２が取り付けられた縦筋１７と永久磁石３との間の未硬化のコンクリートＣが最も振動の影響を強く受ける。すなわち、コンクリート締固め装置１は、永久磁石３を取り付ける位置を変更することにより、集中的に締固めを行う領域を選択することが可能になる。

図４（ｂ）に示されるように、第３の工程の後、再び未硬化のコンクリートＣを打設する（第２の工程）。続いて、永久磁石３の場所を移動させて取り付ける（第３の工程）。ここで、第３の工程では、永久磁石３を、新たに打設した未硬化のコンクリートＣの天端面Ｃｓ近傍に取り付ける。具体的には、新たに打設したコンクリートＣの天端面Ｃｓと、締固めが完了したコンクリートＣｈの天端面Ｃｈｓとの間に取り付ける。そして、交流電源４から電磁石８に交流電流を提供し、新たに打設されたコンクリートＣの締固めを行う。そして、図５に示されるように、第２の工程、第３の工程、第４の工程を繰り返すことにより、良好な締固めがなされたコンクリート壁１００が得られる。

次に、比較例に係るコンクリート締固め装置の問題点について説明しつつ、本実施形態に係るコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法の作用効果について説明する。

比較例に係るコンクリート締固め装置として、縦筋の上端に取り付けたバイブレータを動作させることにより縦筋に対して直接に機械的振動を加える装置がある。しかし、この装置では、バイブレータが取り付けられた縦筋の上端から下端に向かうに従って振動が減衰する。従って、縦筋の上端に振動を加える装置では、適用できる高さに制限がある。一例として、この装置により締固めが可能な範囲は、縦筋の上端から６メートルである。そのうえ、未硬化のコンクリートに与える振動条件は、良好な締固め状態が得られる条件に基づいて設定される。従って、例えば、バイブレータの加振周波数を鉄筋の共振周波数に合致させるといった効率的な振動印加の側面から振動条件を設定することは好ましくない。また、加振源が縦筋の上端に制限されるので、締固めを必要とする箇所に対して集中的に振動を加えること、例えば、未硬化コンクリートの天端面付近に集中的に振動を加えることが難しい。従って、未硬化のコンクリートに対して良好な締固め効果を得ることが困難であった。

上述した比較例に係るコンクリート締固め装置は、構造部材である縦筋に対して機械的振動を加えた。この装置は、締固めのために鉄筋とは別に配置された振動伝達部材に対して機械的振動を加える場合もある。しかし、鉄筋が密に配置された領域において、鉄筋を避けつつ、且つ鉄筋に接触しないように振動伝達部材を配置することは困難である。また、振動伝達部材は直線状の棒体であるので、ハンチ部１３（図１参照）に配置することも困難である。従って、締固め作業の作業性を向上させることが困難であった。

また、別の比較例に係るコンクリート締固め装置として、型枠に取り付けたバイブレータを振動させることにより、型枠に対して機械的振動を加える装置がある。しかし、この装置では、型枠自体が振動するので、振動に耐え得る程度の強度を型枠が備える必要がある上に、繰り返し振動が加えられるので型枠の接続部が緩み易くなる。また、バイブレータの機械的振動を効率よく伝達するために、バイブレータを型枠に対して剛結する必要もある。そうすると、型枠とバイブレータとに剛結のための構造を設ける必要がある上に、取付作業にも労力を要する。そのうえ、バイブレータはコンクリートの打設に対応させて、取付位置を変更するので、その度に、取外作業と取付作業が発生する。従って、締固め作業の作業性を向上させることが困難であった。従って、比較例に係るコンクリート締固め装置では、未硬化のコンクリートに対して良好な締固め効果を得て、さらに締固め作業の作業性を向上させることが困難であった。

そこで、本実施形態に係るコンクリート締固め装置１では、縦筋１７が磁性材料で形成されているので、縦筋１７が交番磁界発生装置２により磁化され、縦筋１７と交番磁界発生装置２の周囲に磁界が形成される。この磁界は、交番磁界発生装置２が取り付けられた縦筋１７と対面するようにコンクリート型枠１１に取り付けられた永久磁石３に起因する磁界と相互作用を起こす。ここで、交番磁界発生装置２は交流電源４と磁界発生部６とを有し、磁界発生部６は電磁石８を含む。交流電源４から電磁石８に交流電流を供給すると、交流電源４に接続された電磁石８において交番磁界が生じる。相互作用を起こす一方の磁界が交番磁界であるので、この相互作用によれば縦筋１７とコンクリート型枠１１とが互いに近接又は離間する振動が生じる。従って、縦筋１７とコンクリート型枠１１との間に打設されたコンクリートに対して十分な振動が与えられるので、未硬化のコンクリートに対する良好な締固め効果を得ることができる。

また、交番磁界発生装置２は、交流電源４と電磁石８とを有する。この構成によれば、縦筋１７の周囲に発生する磁界の強度と周期を容易に制御することが可能になる。従って、コンクリートの性状に対応させて、より良好な締固め状態が得られる振動を発生させることができる。良好な締固め状態が得られる振動は、一般的に２００Ｈｚ以下とされている。

また、コンクリート型枠１１には、永久磁石３が取り付けられている。また、永久磁石３は簡易な構成であるので、コンクリート型枠１１に対して容易に取り付けることが可能である。従って、締固め作業の作業性を向上させることができる。

また、コンクリート締固め装置１では、交番磁界発生装置２を縦筋１７に取り付けている。この構成によれば、締固めのために追加の部材をコンクリート型枠１１内に配置する必要がない。従って、締固め作業の作業性を向上させることができる。さらに、縦筋１７にはハンチ筋１９が結束されているので、交番磁界発生装置２が取り付けられた縦筋１７と結束されたハンチ筋１９の周囲にも磁界が発生する。そうすると、ハンチ部１３に永久磁石３を配置することによりハンチ部１３に打設されたコンクリートＣに対しても集中的に振動を加えることが可能になる。従って、未硬化のコンクリートに対してより良好な締固め効果を得ることができる。

また、縦筋１７の周囲の磁界と永久磁石３の磁界の相互作用による振動発生機構によれば、永久磁石３の取付位置が容易に変更可能なので、締固め作業の作業性を向上させることができ、且つ、取付位置を変更することにより集中的に振動を与える箇所を選択することが可能になる。従って、未硬化のコンクリートに対して良好な締固め効果を得つつ、さらに締固め作業の作業性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係るコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法の一例を示すものである。本発明に係るコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法は、実施形態に係るコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係るコンクリート締固め装置及びコンクリート締固め方法を変形し又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、コンクリート締固め装置１は、縦筋１７の上端部１７ｂに永久磁石（第１の磁界発生部）を取り付けると共に、コンクリート型枠１１に交番磁界発生装置（第２の磁界発生部）を取り付ける構成であってもよい。この構成においても、上記実施形態に係るコンクリート締固め装置１と同様の効果を得ることができる。

また、例えば、コンクリート締固め装置１は、縦筋１７の上端部１７ｂに第１の交番磁界発生装置（第１の磁界発生部）を取り付けると共に、コンクリート型枠１１に第２の交番磁界発生装置（第２の磁界発生部）を取り付ける構成であってもよい。この場合には、第１の交番磁界発生装置に起因する磁界と、第２の交番磁界発生装置に起因する磁界とが、同相又は逆相になるように交流電流の周波数と位相とを制御してもよい。

また、例えば、コンクリート型枠１１は、鋼殻からなる型枠であってもよい。この場合には、コンクリート型枠１１側の磁界の発生領域を拡大することができる。また、磁界形成部材は、締固めのために鉄筋１６とは別に設けられたダミー鉄筋部材であってもよい。

１…コンクリート締固め装置、２…交番磁界発生装置、３…永久磁石、４…交流電源、６…磁界発生部、７…ケース、８…電磁石、８ａ…鉄芯、８ｂ…コイル、１１…コンクリート型枠、１２…底盤、１３…ハンチ部、１４…ハンチ部型枠、１６…鉄筋、１７…縦筋、１７ａ…下端部、１７ｂ…上端部、１８…横筋、１９…ハンチ筋、１００…コンクリート壁、Ｃ…コンクリート、Ｃｓ…天端面。

Claims (5)

1. 鉄筋部材が配置された型枠内に打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め装置であって、
   前記型枠内に配置され、上端部が前記コンクリートから露出すると共に磁性材料で形成された磁界形成部材と、
   前記磁界形成部材の前記上端部に取り付けられる第１の磁界発生部と、
   前記型枠を挟んで前記磁界形成部材と対面するように前記型枠に取り付けられる第２の磁界発生部と、
   を備え、
   前記第１の磁界発生部及び前記第２の磁界発生部の少なくとも一方は、交流電源と、前記交流電源に接続された電磁石と、を含む、コンクリート締固め装置。
2. 前記第１の磁界発生部は、前記交流電源及び前記電磁石を含み、
   前記第２の磁界発生部は、永久磁石である、請求項１に記載のコンクリート締固め装置。
3. 前記磁界形成部材は、前記鉄筋部材である、請求項１又は２に記載のコンクリート締固め装置。
4. 鉄筋部材が配置された型枠内に打設されるコンクリートの締固めを行うコンクリート締固め方法であって、
   前記型枠内に配置され、上端部が前記コンクリートから露出すると共に磁性材料で形成された磁界形成部材の上端部に第１の磁界発生部を取り付ける第１の工程と、
   前記型枠内にコンクリートを打設する第２の工程と、
   前記型枠を挟んで前記磁界形成部材と対面するように前記型枠に第２の磁界発生部を取り付ける第３の工程と、
   前記磁界形成部材及び前記型枠の少なくとも一方を振動させる第４の工程と、
   を有し、
   前記第１の磁界発生部及び前記第２の磁界発生部の少なくとも一方は、交流電源、及び、前記交流電源に接続された電磁石を含み、
   前記第４の工程では、前記交流電源から前記電磁石に交流電流を供給することにより交番磁界を発生させる、コンクリート締固め方法。
5. 前記第３の工程では、前記第２の工程において打設された未硬化コンクリートの天端面よりも下方に位置するように、前記第２の磁界発生部が前記型枠に取り付けられる、請求項４に記載のコンクリート締固め方法。

Images