JPH08300340A

JPH08300340A - 遠心成型中空コンクリート製品の内面平滑化方法及びその装置

Info

Publication number: JPH08300340A
Application number: JP2327796A
Authority: JP
Inventors: Iwao Uchisaki; 巌内崎
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】従来、遠心成型法による中空コンクリート円
形管の内面は粗面をなし下水管のような水を通過させる
ものでは管の直径を大きくする必要があり、材料費や埋
設費が高価となるのを避けるため、粗面を平滑化するに
はセメントと珪砂の混合物に水を混ぜてモルタル化する
必要があり、その際の粉塵による環境悪化を防止する。【構成】遠心成型法により中空コンクリート円形管８
のコンクリートの締め固め終了後、中空コンクリート円
形管８の内面上に超音波振動体１１を軽く当て、円形管
８が所要の厚さとなるまで削り、その内面が平滑化する
まで長手方向に往復動させ、円形管８を内面全体が平滑
となるように回転させる方法と、超音波振動体１１また
は円形管８の内面の周速度より速い周速度で回転する先
端部を截頭円錐形とした回転超音波振動体を油圧シリン
ダ１３のピストンロッド１４の先端に取付け、シリンダ
１３を自動制御走行台車１０に取付けた装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、遠心成型法で成型し
た場合に、中空コンクリート管等の内壁に生じる粗面を
緻密な平滑面とする中空コンクリート管等の遠心成型コ
ンクリート製品の内面を平滑化する方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンクリートの表面を緻密な平滑
面に仕上げる方法としては、通常円筒形の型枠内にコン
クリートを投入し、型枠を回転させて遠心力を発生さ
せ、この遠心力によってコンクリートを型枠面に圧接さ
せることによって締め固める遠心成型法が知られてい
る。

【０００３】この、遠心成型法によつて生産されたコン
クリート製品の断面は、外側の表面は滑らかであるが、
内側にはその表面の凹凸を規制する型枠も何もないの
で、その表面は粗面をなしたままの状態で使用されてい
る場合が多い。したがって、その用途としては主として
杭又は中空部を利用しない管等に使用されているが、中
空部内に水を通過させる必要がある場合は、粗面では抵
抗が大きいため流れが悪くなり、内表面が滑らかなもの
と比べると、同一の量を通過させるためには管の直径を
大きくする必要があり、そのため管の製造に多量の材料
が必要となり製造価格が高くなり、トンネル工事その他
管の埋設工事においては管を埋設するための掘削土量が
多量となる欠点があった。

【０００４】前記の欠点をなくすためには、中空内面を
平滑にすればよいが、遠心成型法において中空内面を平
滑に仕上げるには、従来は、次に示すような工程で仕上
げる方法が行われていた。すなわち、遠心力による締め固めが終了した後、余剰水を排出
させる。製造中のコンクリート管を低速で回転させながら、
セメントと珪砂との乾燥混合物をスコップですくってコ
ンクリート管の内部に投入する。コンクリート管中の前記乾燥混合物にホースで水を
注入する。作業者が、よくしなる細い棒を管の端面から挿入し
て内側表面に押し当て、管内部で山盛りになっている乾
燥混合物と水とを混合させ、これを前記の棒で移動させ
混合物を削りながら、コンクリート管の奥から手前に向
かって平滑になるように仕上げる。この作業は一度では一定厚さに仕上げることができ
ないので、削り工程を数回繰り返す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の方法では、
(1) セメントと珪砂の乾燥混合物の投入作業は、粉塵が
舞い上がり珪肺病の原因となるなど作業者にとって著し
く環境が悪化する。(2)作業者ばかりでなく作業場や工
場の周辺の環境をも著しく悪化させる。(3) 細い棒で簡
単に変形させる必要から、管の内部の混合物と水とは、
管体のコンクリートよりも水分を多く含むモルタルとす
る必要があり、管の内側表面の品質が外側の品質より劣
る。(4) 作業が人力を主体として行われるので品質の管
理が難しい等の欠点がある。

【０００６】この発明は、前記の欠点を解消し、乾燥混
合粉体を使用せず、管体の品質を落すことがなく、従来
の人力で仕上げたものより表面が滑らかで、そのため通
水管として用いる場合管の直径が小さいもので済み、品
質管理が容易で、人力の使用を大幅に省けるようにした
遠心成型中空コンクンリート製品の内面平滑化方法及び
その装置を提供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めにこの発明は、（１）遠心成型法により中空コンクリ
ート円形管のコンクリートの遠心締め固めが終了した
後、余剰水を排出させ、つぎに前記円形管の内面上に超
音波振動体を軽く当てるとともに、円形管の長手方向に
往復移動させて、円形管が所要の厚さとなり、その全内
面が平滑となるまで削られるように、円形管を円周方向
に回転させるようにした遠心成型中空コンクリート製品
の内面平滑化方法、（２）超音波の振幅は２〜２５μ
ｍ、振動数は１５〜５０ＫＨｚ、超音波振動体の接触圧
力は０．０５Ｋｇ／ｃｍ² 〜０．５Ｋｇ／ｃｍ² 、その
移動速度は１０ｍ／分程度である前記の遠心成型中空コ
ンクリート製品の内面平滑化方法、（３）中空コンクリ
ート円形管の約１／２以上の長さの油圧シリンダのピス
トンロッドの先端に、超音波振動体を前記円形管の直径
方向に調節可能に取付けて前記円形管内を往復移動可能
とした遠心成型中空コンクリート製品の内面平滑化装
置、（４）中空コンクリート円形管の長手方向と同方向
のレール上に前記のピストンロッドの先端に超音波振動
体を取付けた油圧シリンダを固定した自動制御走行台車
を載置した遠心成型中空コンクリート製品の内面平滑化
装置、（５）遠心成型法により中空コンクリート円形管
のコンクリートの遠心締め固めが終了した後、余剰水を
排出させ、つぎに前記円形管を回転させた状態におい
て、その内面上に回転超音波振動体を円形管の内面の周
速度よりも速い周速度で同方向に回転するように押し当
てるとともに、円形管の長手方向に移動させて円形管が
所要の厚さとなるようにその表面を削り取り、その内面
が平滑となるようにした遠心成型中空コンクリート製品
の内面平滑化方法、（６）中空コンクリート円形管の長
手方向と同方向に走行する走行台車に、先端部を截頭円
錐形とし、その円錐面の角度を中空コンクリート円形管
の内方の平坦な表面と一致させた回転超音波振動体を内
蔵した支持体を、油圧シリンダのピストンロッドを介し
て固着した遠心成型中空コンクリート製品の内面平滑化
装置からなる手段を講じるものである。

【０００８】

【実施例及び作用】この発明の実施例及びその作用につ
いて図面を参照して説明する。中空コンクリート円形管
を製造する場合、第１実施例においては、図１に示すよ
うに、直径１．５ｍ、長さ３．５ｍの円筒形型枠１を、
台盤２上の数個の支持ローラ３を有しその端部に回転駆
動ローラ４を取付けた２本の回転支持体５上に載置し、
この回転駆動ローラ４を円筒形型枠１の被駆動体６に圧
接させ、回転駆動ローラ４を駆動する台盤２上のモータ
７の回転によって円筒形型枠１を回転するようにされて
いる。この円筒形型枠１内に、下記の表１に示すように
調合したコンクリートを５．３７トン投入し、円筒形型
枠１を１分間に１９５回転させ、コンクリートに最大加
速度３０Ｇに達するように遠心力を１２分間作用させ
た。

【表１】（単位：Ｋｇ／ｍ
³ ）この工程を経たコンクリートは、その表層、すなわち円
筒形型枠１に接していない内面には直径５ｍｍ以下の細
骨材だけが現れ粗骨材は表面に出ることはないが粗面を
なしており、遠心成型後の内側表面のコンクリート中の
水セメント比は２９％と水分が少なくなり（ただし、こ
の数値は温度その他種々の条件によってある程度変動す
るもので確定的なものではない）、通常の方法では表面
を平滑化することは困難な状態であり、内径１．２ｍ、
厚さ０．１５ｍの中空コンクリート円形管８が得られ
た。

【０００９】つぎに、第１実施例に用いた装置としては
図１の右側に示すように、レール９上を走行する自動制
御走行台車１０に上下動調節可能に取付けた超音波振動
体１１が中空コンクリート円形管８の内部に侵入できる
ように設けられている。超音波振動体１１を上下動可能
に取付けた部材１２は中空コンクリート円形管８の長さ
の少なくとも約１／２以上の長さを有する長尺の油圧シ
リンダ１３中を前後動するピストンロッド１４の先端に
取付けるようにすることにより、人力を使用することな
く超音波振動体１１を中空コンクリート円形管８の長さ
の約半分だけ往復移動させることができるので、図１の
左側にもこれと同様な超音波振動体１１の往復動装置を
設けるか、または台盤２を１８０°回転させて内部が平
滑化されていない部分が右側になるようにして往復動さ
せることにより中空コンクリート円形管の内面のコンク
リートを削り平滑とすることができる。なお、超音波振
動体１１は適宜のものとすることができるが、この実施
例では図２に示すように、超音波振動体１１の底辺は直
径１．２ｍの円弧１５の一部をなし、厚さは３９ｍｍの
もので、正面から見ると高さ１２６ｍｍ、長さ１５８ｍ
ｍの長方形のステンレス製のものを用いたが、これらの
数値は中空コンクリート円形管８の大きさ及び超音波振
動体１１の材質と振動数により適宜変更する必要があ
る。

【００１０】遠心成型コンクリートによる中空コンクリ
ート円形管８の内面を平坦に仕上げるには、前記図１に
示す円筒形型枠１内に前記表１に示すコンクリートを投
入して得た中空コンクリート円形管８の内部に溜った余
剰水を台盤２を傾けて円形管８外へ排出するとともに、
超音波振動体１１をその振幅を１１μｍ、振動数を１
９．５ＫＨｚとし、接触圧力は０．０５Ｋｇ／ｃｍ² と
して中空コンクリート円形管８を３０回／分の回転速度
で回転させながら、その表面に軽く押し当て、移動速度
１０ｍ／分で回転中心軸方向に往復移動させ、超音波振
動体１１の前面又は後面に蓄積された削り屑１６は中空
コンクリート円形管８の管端１７へ送り出した。その状
態は図３において拡大して示されている。このようにし
て前記円形管８の内面を平滑とした後、この円形管８を
円周方向に少し回転させて平滑化操作を行い、この操作
を繰り返して内面全体を平滑化させる。

【００１１】第２実施例の装置として、超音波振動体１
１を図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように底辺は直径１．
２ｍの円弧の一部をなす点では第１実施例のものと同じ
であるが、その高さを２０ｍｍ、厚さを６８ｍｍ、長さ
を５８０ｍｍとした平面図で見て長方形をなすジュラル
ミン製のものを用いた。これを操作するには長方形の超
音波振動体１１の長手方向に往復させるようにする。

【００１２】第３実施例の装置として、図４（Ｃ）及び
（Ｄ）に示すように、平面図で見て１端が５０ｍｍ、他
端が８５ｍｍのように一端より他端が長い傾斜した辺を
有する長い台形のものを使用した。これを操作するに
は、台形の超音波振動体１１の長手方向を中空コンクリ
ート円形管８の長手方向と一致させて長手方向に往復移
動させることにより、長手方向に移動させるに伴い削り
屑１６が傾斜した長い台形の幅の狭い方に自然に集まる
作用がある。

【００１３】第４実施例においては、遠心成型の方法、
中空コンクリート円形管８の形状、コンクリートの組成
は第１実施例と同一であるが、中空コンクリート円形管
８の内部表面の平滑化の方法及び装置において明確な相
違がある。すなわち、遠心成型によって中空コンクリー
ト円形管８を成型後、余剰水を排出させ、円形管８の長
手方向と、回転超音波振動体１１ａの回転中心軸１１ｃ
が平行となるようにするとともに、油圧シリンダ１３に
よってピストンロッド１４を前後に動かすことによって
円形管８の長手方向の面と截頭円錐形１１ｂの表面が平
行に接するようにその角度を定め、円形管８を３０回／
分の回転速度で回転させながら、先端部が截頭円錐形１
１ｂをなした回転超音波振動体１１ａの先端部の外面の
周速度を前記円形管８の内面の周速度より１０％〜２０
％速い周速度で同一方向に回転させ、１０ｍ／分の移動
速度で円形管８の長手方向に移動させて、截頭円錐形１
１ｂの円錐面が中空コンクリート円形管８の凹凸の粗面
をなした内面を押圧しながら、回転する円形管８の内面
の周速度よりも早い周速度で回転することによって超音
波で流動化した凸部を削り取り、この削り取った削り屑
を円周方向に移動させて円形管８の凹部に押し付けて付
着させて凹部を埋める。その際、削り屑は回転超音波振
動体１１ａから剥ぎ取られた状態で回転し、凹部を埋め
て余った分だけが円形管８から排出されるので削り屑の
排出量は著しく少なくなる。このようにして、円形管８
の内周面全体の凸部を削りながら回転超音波振動体１１
ａを走行台車１０ａによって円形管８の長手方向に移動
させるので、水セメント比がきわめて少ないのにもかか
わらず超音波振動によって削り取った面が滑らかな状態
で平面化することができるとともに、削り屑の量が著し
く少ないので作業能率を向上させることができる。

【００１４】回転超音波振動体１１ａは円筒状の支持体
１８の底部に固着されたモータ１９によって支持体１８
内でボールベアリング２０を介して回転される円筒２１
の先端部に固定されている。すなわち、円筒２１内に
は、その底部に設けられたスリップリング２２によって
走行台車１０ａ内などに設けられた電源に接続する超音
波の発振回路２３が組み込まれ、その前方の超音波振動
変換機２４の先端に回転超音波振動体１１ａが固着され
ている。この回転超音波振動体１１ａはその先端が截頭
円錐形１１ｂをなし、この円錐面と円形管８の内面とが
接する状態で操作されるので、円筒２１を内蔵する支持
体１８、支持体１８の後部に取りつけられたピストンロ
ッド１４、ピストンロッド１４の油圧シリンダ１３は水
平面に対して約２０度程度斜め上に向かって傾斜してい
る。

【００１５】前記の各実施例においては、人力を軽減す
ることを目的としない場合は必ずしも前記の装置を使用
する必要はなく、比較的小型で前記円形管８の内部上に
載置しただけで０．０５Ｋｇ／ｃｍ² の接触圧力となる
程度に軽量な超音波振動体１１を中空コンクリート円形
管８の内面上に載置し、作業者が前後方向に移動させる
ようにすることも可能である。また、前記の各実施例で
は超音波振動体１１の振幅を１１μｍ、振動数を１９．
５ＫＨｚ、としたが、超音波の振幅は２〜２５μｍ、振
動数は１５〜５０ＫＨｚ程度まで実施することができ、
接触圧力は０．０５Ｋｇ／ｃｍ² に限定されるものでは
なく０．５Ｋｇ／ｃｍ² 程度押圧してもよく、平滑作用
を行う際の円形管の回転数は３０回／分でなく２０回／
分〜６０回／分程度でも実施することができ、移動速度
も１０ｍ／分に限定されるものではなく適宜前後の数値
を採用しても十分実施できるものである。

【００１６】これら各実施例においては、コンクリート
が硬化後の表面は、人力仕上げに比べて格段に平滑であ
り、その質はきわめて緻密で、表面に水滴を垂らしたと
ころ、超音波振動処理を行わないものでは３０分以内に
吸収されるのに対して、各実施例のものは１時間以上経
過しても滲み込まずに残っていた。

【００１７】上記各実施例における遠心成型コンクリー
トによる中空コンクリート円形管８の内面を平滑化でき
る理由は、表面の砂粒子は加速度１７．０００Ｇで振動
している超音波振動体に接触して衝突によるエネルギー
を受け取るので、この粒子は飛び跳ね隣接する粒子に衝
突して同様の運動量を伝え、この粒子がさらにその周囲
の粒子に衝突して同様の運動量を伝え、この砂粒子間の
衝突の連鎖が微小な変位をコンクリートに拡大する結
果、砂粒子を囲むセメントペースト中の水分に繰り返し
砂粒子によるせん断変形が働き、砂粒子間にある水の圧
力が高まり砂粒子間の固定力が減少して流動化するため
に、水の量が減少しても砂粒子間の結合力が少なくな
り、水セメント比が小さいにも拘らず水の量が多いモル
タルと同様な平滑化を行うことができるものと考えられ
る。

【００１８】

【発明の効果】請求項１及び請求項２の発明は、遠心成
型法によって製造される中空コンクリート円形管の内面
を平滑にするのに、(1) 従来のようにセメントと珪砂と
の乾燥混合物を使用しないので、粉塵が飛散せず作業場
や工場の周辺の環境を悪化させることがなく、(2) 従来
のように細い棒を人力によって操作し管体の内面にモル
タルを使用する必要がないので、中空コンクリート円形
管の内部表面の品質を損なうことがなく、コンクリート
の品質管理が容易であり、(3) 内部表面が平滑かつ緻密
であるので下水管等の流水管に使用する場合、管の直径
を小さくしても流水量は同一にできるので経済的であ
り、(4) トンネル工事その他地下埋設工事において掘削
土量が低減するので工期を短縮することができる。

【００１９】また、請求項３の発明は、(5) 中空コンク
リート円形管の直径に応じて超音波振動体の位置を調節
しピストンロッドを伸縮させる油圧シリンダによって超
音波振動体の往復移動を制御することにより中空コンク
リート円形管の内面を平滑化させることができ、請求項
４の発明は、自動制御走行台車を走行させることによっ
て超音波振動体を中空コンクリート円形管内を往復移動
させることができ、これらの発明はいずれも人的労力を
使用しないので作業者の労力を著しく軽減することがで
き、さらに、(6) 超音波振動体における超音波の振幅、
振動数及び振動体の接触圧力を適当に調節するだけで人
力ではできなかった遠心成型中空コンクリート円形管の
内面の平滑化だけでなく緻密化をも行うことができる。

【００２０】請求項５及び請求項６の発明は、(7) 回転
超音波振動体の外面の周速度が中空コンクリート円形管
の内面の周速度より速く、回転超音波振動体の円錐形の
部分が円形管の内表面と平行になるようにして操作する
ので、円形管の凸部を削った削り屑を円筒形状の回転超
音波振動体の回転により、その下面で円形管側に押し付
けて付着させ、回転超音波振動体から剥ぎ取られた状態
で回転し、削り屑の大部分は円形管の内表面の凹部の平
滑化に使用する。そのため円形管から排出される削り屑
の量は著しく少なく超音波振動による円形管の内面の流
動化作用の影響と関連して滑らかな平滑面が得られ、ま
た請求項６の発明は、(8) 回転超音波振動体の円錐面の
角度を、中空コンクリート円形管の内面に接する状態で
小さい角度とすることによって、ピストンロッドや油圧
シリンダを含む全体の高さを低くすることができるの
で、円形管の直径が小さい場合でもその内部に接触する
ことがなく、容易に長手方向に移動することができるの
で便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すもので、全体の斜
視図である。

【図２】同じく超音波振動体の１例を示す拡大斜視図で
ある。

【図３】同じく超音波振動体の作用を示す拡大断面図で
ある。

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はいずれも超音波振動体の第
２実施例を示す平面図及び側面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は
いずれも第３実施例を示す平面図及び側面図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は第４実施例を示すもので
（Ａ）は一部を切断した正面図、（Ｂ）はその１部の拡
大図である。

【符号の説明】

８中空コンクリート円形管９レール１０自動制御走行台車１０ａ走行台車１１超音波振動体１１ａ回転超音波振動体１１ｂ截頭円錐形１３油圧シリンダ１４ピストンロッド１８支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠心成型法により中空コンクリート円形
管（８）のコンクリートの遠心締め固めが終了した後、
余剰水を排出させ、つぎに前記円形管（８）の内面上に
超音波振動体（１１）を軽く当てるとともに、円形管
（８）の長手方向に往復移動させて、円形管（８）が所
要の厚さとなり、その全内面が平滑となるまで削られる
ように、円形管（８）を円周方向に回転させるようにし
た遠心成型中空コンクリート製品の内面平滑化方法。
【請求項２】超音波の振幅は２〜２５μｍ、振動数は
１５〜５０ＫＨｚ、超音波振動体（１１）の接触圧力は
０．０５Ｋｇ／ｃｍ² 〜０．５Ｋｇ／ｃｍ²、その移動
速度は１０ｍ／分程度である請求項１に記載の遠心成型
中空コンクリート製品の内面平滑化方法。
【請求項３】中空コンクリート円形管（８）の約１／
２以上の長さの油圧シリンダ（１３）のピストンロッド
（１４）の先端に、超音波振動体（１１）を前記円形管
（８）の直径方向に調節可能に取付けて前記円形管
（８）内を往復移動可能とした遠心成型中空コンクリー
ト製品の内面平滑化装置。
【請求項４】中空コンクリート円形管（８）の長手方
向と同方向のレール（９）上に請求項３に記載のピスト
ンロッド（１４）の先端に超音波振動体（１１）を取付
けた油圧シリンダ（１３）を固定した自動制御走行台車
（１０）を載置した遠心成型中空コンクリート製品の内
面平滑化装置。
【請求項５】遠心成型法により中空コンクリート円形
管（８）のコンクリートの遠心締め固めが終了した後、
余剰水を排出させ、つぎに前記円形管（８）を回転させ
た状態において、その内面上に回転超音波振動体（１１
ａ）を円形管（８）の内面の周速度よりも速い周速度で
同方向に回転するように押し当てるとともに、円形管
（８）の長手方向に移動させて円形管（８）が所要の厚
さとなるようにその表面を削り取り、その内面が平滑と
なるようにした遠心成型中空コンクリート製品の内面平
滑化方法。
【請求項６】中空コンクリート円形管（８）の長手方
向と同方向に走行する走行台車（１０ａ）に、先端部を
截頭円錐形（１１ｂ）とし、その円錐面の角度を中空コ
ンクリート円形管（８）の内方の平坦な表面と一致させ
た回転超音波振動体（１１ａ）を内蔵した支持体（１
８）を、油圧シリンダ（１３）のピストンロッド（１
４）を介して固着した遠心成型中空コンクリート製品の
内面平滑化装置。