JP6773285B2 - コンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法に関する。

従来、土木工事のコンクリート打設では、ダム建設等の大規模な打設現場でコンクリート配管が設置できない場合や、コンクリート配管で打設できない配合等のコンクリートを使用する場合において、コンクリートバケットを使用している。
このようなコンクリートバケットとしては、一般的に耐久性、耐摩耗性、メンテナンス性を考慮して一般構造用圧延鋼材（通称ＳＳ材）を加工して製作している。

ここで、コンクリートバケットを使用して多量のコンクリート打設を行うダム建設工事では、コンクリートプラントで製造したコンクリートをトランスファーカでバケット投入位置に運搬し、トランスファーカからコンクリートバケットにコンクリートを投入して、そのコンクリートバケットをケーブルクレーンによって打設現場まで搬送し、コンクリートバケットからコンクリートを投下する（例えば、特許文献１参照）。この場合、コンクリートバケットの底部には開閉ゲートが設けられており、この開閉ゲートが開かれるとコンクリートが投下される。

特開平９−２７８３５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来のコンクリートバケットでは、以下のような問題があった。
すなわち、クレーンの１回当たりの運搬量は揚重能力により限られ、また、従来のＳＳ材により形成されるコンクリートバケットは大重量であった。そのため、一回にバケットに積載できるコンクリートの量が制限され、１回当たりのコンクリートの運搬量を少なくせざるを得なかった。その結果、コンクリート打設による生産性を向上するためには、コンクリートの打設間隔の圧縮や作業時間の延長等といった対策を行っていた。

また、従来のコンクリートバケットは、ＳＳ材で形成されているが、打設する度にコンクリート投入時にコンクリートがバケット内面に衝突したり、コンクリート排出時におけるバケット内面に沿ってコンクリートが流動することによる摩擦や衝撃を受けて板厚が薄くなったり、破損するため、定期的に補修を行っている。このようなコンクリートバケットの補修には、溶接が必要となり、手間と時間を要していた。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、軽量化を図ることでコンクリート打設における生産性の向上を図ることができるとともに、耐摩耗性を高めることで補修作業に要する時間を低減できるコンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリートバケットは、下端に開閉ゲートを備えたバケット本体と、前記バケット本体の上縁部から上方に延ばされた嵩上げ部と、前記バケット本体の前記上縁部から下方に向けて延びるとともに、下端同士が円周方向に連結された補強部材と、を備え、 前記バケット本体、前記嵩上げ部、及び補強部材は、少なくとも一般構造用圧延鋼材よりも耐摩耗性を有する鋼材により形成され、前記バケット本体は、上から下に向かうに従って先細る逆台形状部と、該逆台形状部の上端から径方向の外側に突出する前記上縁部と、を有し、前記上縁部に前記補強部材と前記嵩上げ部が設けられ、前記嵩上げ部が前記逆台形状部の板厚よりも薄肉に形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係るコンクリートバケットを用いたコンクリート打設方法は、上述したコンクリートバケットを用いたコンクリート打設方法であって、前記コンクリートバケットの前記開閉ゲートを閉じた前記バケット本体にコンクリートを投入する投入工程と、 前記コンクリートバケットを吊り上げて所定のコンクリート打設位置へ移動させる移動工程と、前記コンクリート打設位置で、前記開閉ゲートを開いて前記バケット本体内のコンクリートを排出する打設工程と、を有することを特徴としている。

本発明では、バケット本体、嵩上げ部及び補強部材が耐摩耗性を有する鋼材により形成されているので、耐久性及び摩耗性を向上させつつ、それぞれの板厚を薄くすることができる。そのため、従来の一般構造用圧延鋼材から形成されるコンクリートバケットよりも軽量化を図ることができる。そして、例えば、ダムのコンクリート打設のように、コンクリートバケットを吊る揚重機の吊荷重を変更できない場合には、コンクリートバケットを軽量にすることでコンクリートの積込み量を増大させることができ、つまりコンクリートバケットを使用した１回あたりのコンクリート運搬量（打設量）を増加させることが可能となり、サイクルタイムを短縮することができ、コンクリート打設における生産性の向上を図ることができる。
しかも、本発明では、バケット本体、嵩上げ部及び補強部材が耐摩耗性を有する鋼材により形成されているので、従来の一般構造用圧延鋼材から形成されるコンクリートバケットに比べて摩耗が小さくなり、補修にかかる手間や時間を低減することができる。

この場合には、嵩上げ部はコンクリート投入時や排出時にコンクリートから受ける衝撃等が少ないため、嵩上げ部の板厚をバケット本体よりも薄くすることができ、コンクリートバケット全体の重量をより軽量化させることができる。

また、本発明に係るコンクリートバケットは、前記耐摩耗性の鋼材は、前記一般構造用圧延鋼材に比べて、強度が３倍以上、かつ耐摩耗性が７倍以上の材料特性を有することが好ましい。

このような構造によれば、従来の一般構造用圧延鋼材から形成されるコンクリートバケットの１／３の板厚で同等の強度を確保することができ、コンクリートバケットの重量を効果的に低減できる。これにより、上述したように吊荷重を変更させずに、１回あたりのコンクリート運搬量（打設量）を増やすことができ、コンクリート打設にかかる生産性をより向上させることができる。

本発明の鉄骨補強構造、及び鉄骨補強方法によれば、軽量化を図ることでコンクリート打設における生産性の向上を図ることができるとともに、耐摩耗性を高めることで補修作業に要する時間を低減できる。

本発明の実施の形態によるコンクリートバケットの構成を示す側面図であって、開閉ゲートを閉じた状態の図である。 図１とは異なる方向から見た側面図である。 コンクリートバケットを上方から見た平面図である。 図１に対応するコンクリートの構成を示す側面図であって、開閉ゲートを開けた状態の図である。 （ａ）〜（ｃ）は、実施例によるダムのコンクリート打設方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態によるコンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法について、図面に基づいて説明する。

図１乃至図４に示すように、本実施の形態のコンクリートバケット１は、大規模なダム工事等でコンクリート配管を使用した打設が困難で大容量のコンクリートを打設する際に使用される。

コンクリートバケット１は、下端に開閉ゲート２１を備えたバケット本体２と、バケット本体２の上縁部２ａから上方に延ばされ、バケット本体２の板厚よりも薄肉に形成された嵩上げ筒３（嵩上げ部）と、バケット本体２の上縁部２ａから下方に向けて延びるとともに、下端同士が円周方向に連結された補強部材４と、を備えている。

バケット本体２は、上面視で円形断面をなし、かつ側面視で逆台形状をなし、分割不能で一体的に形成されている。バケット本体２は、上端が開口するとともに、底部に上述した開閉ゲート２１が取り付けられた排出口２２（図４参照）が設けられている。上端の開口は、コンクリートが投入口であり、バケット本体２内のコンクリートが排出口２２から排出される。バケット本体２の厚さは、例えば４ｍｍに設定することができ、バケット本体２全体で均一となっている。バケット本体２の上縁部２ａには、吊り材２４を係止するための係止穴２３ａを有し、径方向に対向する一対の吊り板２３が設けられている。
なお、バケット本体２の容量は、コンクリートバケット１におけるコンクリートの積み込み可能容量となる。

開閉ゲート２１は、一方向（以下、長手方向）に長く形成されるとともに、側面視で円弧状に湾曲した左右一対の鋼製の可動板２１１と、各可動板２１１の長手方向両端部に固定された扇形状の支持板２１２と、各可動板２１１に開閉動作をさせる左右一対の油圧シリンダ２１３と、を備えている。この支持板２１２は、閉状態の可動板２１１から上側に延びており、その上端がバケット本体２に設けられ可動板２１１の長手方向（前後方向）と平行な回動軸２１４の周りに回動可能に支持されている。これにより、左右一対の可動板２１１、２１１は、互いに接近する方向に回動して排出口２２を閉じ、互いに離間する方向に回動して排出口２２を開く。

また、左右一対の油圧シリンダ２１３は、吊り板２３に揺動可能に支持されており、油圧シリンダ２１３のピストン２１３Ａの先端は可動板２１１の幅方向（可動板２１１の長手方向に直交する方向）の一端部に回動可能に連結されている。このため、油圧シリンダ２１３のピストン２１３Ａがシリンダ２１３Ｂから押し出されると、可動板２１１が下側へ回動して排出口２２を閉じる動作をし、油圧シリンダ２１３のピストン２１３Ａがシリンダ２１３Ｂに引き込まれると、可動板２１１が上側へ回動して排出口２２を開く動作をする。

嵩上げ筒３は、バケット本体２の上縁部２ａより上方に所定の高さで延ばされ、その厚さがバケット本体２よりも薄く設定されている。嵩上げ筒３の厚さは、例えば３ｍｍに設定することができ、嵩上げ筒３全体で均一となっている。嵩上げ筒３は、バケット本体２の上縁部２ａに対して溶着されている。

補強部材４は、バケット本体２の上縁部２ａから下方に向けて延び、周方向に間隔をあけて配置される複数の縦材４１と、各縦材４１の下端４１ａ同士を周方向に連結する環状部材４２と、を有している。環状部材４２は、開閉ゲート２１よりも下方に位置しており、接地させることができる。縦材４１の上端は、バケット本体２の上縁部２ａに対して溶着されている。縦材４１の厚さは、例えば４．５ｍｍに設定することができ、縦材４１全体で均一となっている。

そして、バケット本体２、嵩上げ筒３、及び補強部材４は、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）に比べて強度が３倍以上、かつ耐摩耗性が７倍以上である耐摩耗性を有する鋼材により形成されている。具体的に、耐摩耗性を有する鋼材として、ＨＡＲＤＯＸ（登録商標、スウェーデン・スティール社製）を採用することができる。
さらに具体的には、例えば上述した嵩上げ筒３の場合には、ＨＡＲＤＯＸ４５０で板厚３ｍｍのものを使用できる。この場合の化学成分としては、Ｃ（炭素）が０．２１％以下、Ｓｉ（ケイ素）が０．７％以下、Ｍｎ（マンガン）が１．６％以下、Ｐ（リン）が０．０２５％以下、Ｓ（硫黄）が０．０１％以下、Ｃｒ（クロム）が０．２５％以下、Ｎｉ（ニッケル）が０．２５％以下、Ｍｏ（モリブデン）が０．２５％以下、Ｂ（ホウ素）が０．００４％以下である。また、ＨＡＲＤＯＸ４５０で板厚２０ｍｍの機械的特性として、引張試験による降伏強さが１２００Ｎ／ｍｍ²、引張強さが１４００Ｎ／ｍｍ²、伸び１０％であり、シャルピー衝撃試験による吸収エネルギー４０Ｊである。

次に、上述したコンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の形態のコンクリートバケット１を用いたコンクリート打設方法としては、図２に示すように、コンクリートバケット１の開閉ゲート２１を閉じたバケット本体２にコンクリートを投入する投入し（投入工程）、コンクリートバケット１をケーブルクレーン等の揚重機械によって吊り上げて所定のコンクリート打設位置へ移動させ（移動工程）、図４に示すように、コンクリート打設位置で開閉ゲート２１を開いてバケット本体２内のコンクリートを排出口２２から排出させて打設する（打設工程）方法となる。

図１、図２、及び図４に示すように、バケット本体２、嵩上げ筒３及び補強部材４の縦材４１が耐摩耗性を有する鋼材により形成されているので、耐久性及び摩耗性を向上させつつ、それぞれの板厚を薄くすることができる。そのため、従来の一般構造用圧延鋼材から形成されるコンクリートバケットよりも軽量化を図ることができる。とくに、本実施の形態では、バケット本体２、嵩上げ筒３及び補強部材４の縦材４１を上述したＨＡＲＤＯＸの材料を採用して形成されるので、従来の一般構造用圧延鋼材から形成されるコンクリートバケットの１／３の板厚で同等の強度を確保することができ、コンクリートバケット１の重量を効果的に低減できる。

具体的には、上記投入工程において、バケット本体２の内面に投入されるコンクリートの衝撃を受けたり、打設時にバケット本体２内のコンクリートが排出口２２から排出させる際のコンクリートがバケット本体２の内面を滑り落ちる際の摩擦を受けても、耐摩耗性を有する鋼材であるから、従来の一般構造用圧延鋼材に比べて摩耗量を小さく抑えることができ、耐久性を向上させることができる。

また、本実施の形態のようなダム工事におけるコンクリート打設のように、コンクリートバケット１を吊る揚重機の吊荷重を変更できない場合には、コンクリートバケット１を軽量にすることでコンクリートＣの積込み量を増大させることができ、つまりコンクリートバケットを使用した１回あたりのコンクリート運搬量（打設量）を増加させることが可能となり、サイクルタイムを短縮することができ、コンクリート打設における生産性の向上を図ることができる。

しかも、本実施の形態では、バケット本体２、嵩上げ筒３及び補強部材４の縦材４１が耐摩耗性を有する鋼材により形成されているので、従来の一般構造用圧延鋼材から形成されるコンクリートバケットに比べて摩耗が小さくなり、補修にかかる手間や時間を低減することができる。

上述のように本実施の形態によるコンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法では、軽量化を図ることでコンクリート打設における生産性の向上を図ることができるとともに、耐摩耗性を高めることで補修作業に要する時間を低減できる。

次に、上述した実施の形態によるコンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法の効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。

（実施例）
本実施例では、上述の実施の形態によるコンクリートバケット１（図１参照）を使用した実施例と、従来のコンクリートバケットを使用した比較例とをコンクリートダム現場においてコンクリート打設を実施し、実施例及び比較例のサイクルタイムや打設量を確認した。
比較例で使用するコンクリートバケットは、５ｍ³の一般構造用圧延鋼材から形成され、バケット重量が３．２ｔのものである。
実施例で使用するコンクリートバケットは、５．５ｍ³バケットでＨＡＲＤＯＸ４５０から形成され、図１に示す上述の実施の形態と同様に、バケット本体２の板厚を４ｍｍ、嵩上げ筒３の板厚を３ｍｍ、補強部材４の縦材４１の板厚を４．５ｍｍとした。バケット重量が１．９５ｔであり、比較例のコンクリートバケットに比べて１．２５ｔが軽量化されたものである。

コンクリート打設方法は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、トランスファーカ５と打設箇所Ｐとなるダムの堤体上との間をケーブルクレーン（図示省略）で吊られたコンクリートバケット１、１０（符号１０は比較例によるコンクリートバケット）を往復させる。つまり、トランスファーカ５からコンクリートバケット１、１０にコンクリートＣを投入し、コンクリートバケット１、１０を所定の打設箇所Ｐまでケーブルクレーンで移動させ、開閉ゲート２１を開いてバケット内のコンクリートＣを排出口２２から排出する。そして、空になったコンクリートバケット１、１０を再びトランスファーカ５による投入位置へ移動させる。そして、このような打設工程を繰り返す。

このような手順によりコンクリート打設を施工した結果、比較例では、１日の打設時間が８時間１８分となり、時間当たりの平均打設量が６３．９ｍ³／ｈとなった。一方、実施例では、１日の打設時間が７時間１９分となり、時間当たりの平均打設量が７０．９ｍ³／ｈとなった。これにより実施例は、比較例に比べて打設時間が約１３％短縮することができ、打設量が約１０％増加となった。

以上、本発明によるコンクリートバケット、及びこれを用いたコンクリート打設方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、バケット本体２、嵩上げ筒３及び補強部材４の縦材４１の耐摩耗性を有する鋼材として、ＨＡＲＤＯＸを採用しているが、これに限定されることはなく、他の耐摩耗性を有する鋼材を採用することも可能である。例えば、ＡＢＲＥＸ（アブレックス）（登録商標、新日鐵住金社製）、ＥＶＥＲＨＡＲＤ（エバーハード）（登録商標、ＪＦＥスチール社製）、ＷＥＬＨＡＲＤ（ウェルハード）（登録商標、新日鐵住金社製）、ＳＵＭＩＨＡＲＤ（スミハード）（登録商標、新日鐵住金社製）等が挙げられる。
また、耐摩耗性を有する鋼材の種類や、使用目的に応じてバケット本体２、嵩上げ筒３及び補強部材４の縦材４１の板厚を適宜変更することができる。

また、コンクリートバケット１の形状、大きさ、排出口を開閉する開閉機構などの構成についても本実施の形態に限定されるものではなく、適宜、設定することができる。

さらに、本実施の形態のコンクリートバケット１は、ダム工事のコンクリート打設に用いられるものを対象としているが、ダム工事に限定されることはなく、他の用途や施工の使用に適用することが可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１、１０ コンクリートバケット
２ バケット本体
２ａ 上縁部
３ 嵩上げ筒（嵩上げ部）
４ 補強部材
５ トランスファーカ
２１ 開閉ゲート
２２ 排出口
４１ 縦材
４１ａ 下端
４２ 環状部材

Claims (3)

1. 下端に開閉ゲートを備えたバケット本体と、
   前記バケット本体の上縁部から上方に延ばされた嵩上げ部と、
   前記バケット本体の前記上縁部から下方に向けて延びるとともに、下端同士が円周方向に連結された補強部材と、を備え、
   前記バケット本体、前記嵩上げ部、及び補強部材は、少なくとも一般構造用圧延鋼材よりも耐摩耗性を有する鋼材により形成され、
   前記バケット本体は、上から下に向かうに従って先細る逆台形状部と、該逆台形状部の上端から径方向の外側に突出する前記上縁部と、を有し、
   前記上縁部に前記補強部材と前記嵩上げ部が設けられ、前記嵩上げ部が前記逆台形状部の板厚よりも薄肉に形成されていることを特徴とするコンクリートバケット。
2. 前記耐摩耗性の鋼材は、前記一般構造用圧延鋼材に比べて、強度が３倍以上、かつ耐摩耗性が７倍以上の材料特性を有することを特徴とする請求項１に記載のコンクリートバケット。
3. 請求項１又は２に記載のコンクリートバケットを用いたコンクリート打設方法であって、
   前記コンクリートバケットの前記開閉ゲートを閉じた前記バケット本体にコンクリートを投入する投入工程と、
   前記コンクリートバケットを吊り上げて所定のコンクリート打設位置へ移動させる移動工程と、
   前記コンクリート打設位置で、前記開閉ゲートを開いて前記バケット本体内のコンクリートを排出する打設工程と、
   を有することを特徴とするコンクリートバケットを用いたコンクリート打設方法。

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