JP2013125007A - コンクリート強度試験用型枠 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリートの強度試験を行う際にコンクリートが充填されて当該コンクリートが硬化される型枠において、破断治具の変形を効果的に抑えることができるようにし、また型枠の耐衝撃性や形状安定性を向上させる。
【解決手段】 型枠は、一端が開口である円筒部１と、円筒部１の他端を閉塞した底板部５とを有し、強化剤としてガラス繊維を添加した樹脂で全体が形成されている。円筒部１の外面には、軸方向に沿って複数の脆弱部３が線状に延びており、各脆弱部３は、円筒部１の外面に形成された一対の凸壁４で挟まれている。対を成す凸壁４の離間間隔は、破断治具９の棒部９３の幅よりも少し小さい。各対の凸壁４には、破断治具９の棒部９２，９３が外方に撓むのを規制するストッパ部４１が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本願の発明は、コンクリートの強度試験に用いられる型枠に関するものである。

コンクリートの強度については、ＪＩＳにおいて各種の試験方法が規定されている（例えばJIS A 1108コンクリートの圧縮強度試験）。試験は、コンクリートを硬化させて一定の形状の構造体を作り、この構造体の強度を測定することで行われるが、この構造体（以下、供試体という）の作り方についても、JIS A 1132等として規定されている。
供試体は、試験されるコンクリートを型枠に充填し、硬化後に型枠を取り外すことで製作される。ＪＩＳでは、供試体の形状は円筒状とするとされており、その高さは直径の２倍とするとされている。したがって、型枠もこの規定を満足するものが使用される。型枠については、非吸水性でセメントに犯されない材料であるとか、漏水がないようにするとかいった規定はあるものの、供試体の寸法精度が維持される限り、その他の細かな規定は特にない。したがって、形状が若干異なる幾つかのタイプの型枠が市販されている。

このうち、図５及び図６は、特許文献１に開示された従来の型枠について示した図であり、図５は斜視概略図、図６は供試体の取り出しのための型枠の破断について示した正面概略図である。
硬化後に型枠を破断することなく供試体を取り出せれば、同じ型枠を再度使用できる可能性もあるが、通常は、硬化後のコンクリートががっしり食い込んでいるため、型枠を破断せずに供試体を取り出すことは困難である。このため、従来から、型枠を破断して供試体を取り出すことを前提に型枠の形状が考案されている。

図５に示す従来の型枠は、この破断の容易さが特徴点となっている。図５に示す型枠は、一端が開口１０である円筒部１と、円筒部１の他端を閉塞した底板部５とを有している。円筒部１の一端開口１０の周縁にフランジ部２が形成されており、このフランジ部２には、治具用の貫通孔（以下、治具孔）２０が形成されている。治具孔２０は、１８０度間隔で２箇所設けられている。
図５に示すように、破断のために用いる治具（以下、破断治具）９は、全体がＵ字状であり、板状部９１と、板状部９１の両端から板状部９１に対して垂直に延びるようにして形成された一対の棒部９２とから成る形状である。図５に示すように、両側の棒部９２は、先端部分の幅は狭いが、板状部９１に近づくに従って幅が大きくなっており、最太部９３では、治具孔２０よりも少し幅が大きい。

従来の型枠を使用した供試体の製作においては、コンクリートの硬化後、破断治具９を使用して型枠を破断させる。即ち、図５に示すように、破断治具９の各棒部９２を治具孔２０にそれぞれ挿通させ、破断治具９を下方に押し込むようにする。そうすると、各棒部９２の最太部９３が各治具孔２０に無理矢理押し込まれる状態となり、各治具孔２０が開いてフランジ部２が二つに破断する。
図５（１）に示すように、型枠の円筒部１の外面には、各治具孔２０の下方の位置にそれぞれ一対の凸壁４が形成されている。対を成す凸壁４の間隔は、破断治具９の最太部９３の幅よりも少し狭くなっている。したがって、上記のように破断治具９の各棒部を押し込んだ際、最太部９１は凸壁４を押し広げる状態となり、より大きな力が作用するため、より破断がし易くなる。

また、型枠の円筒部１の外面には、軸方向（高さ方向）に延びる脆弱部３が形成されている。脆弱部３は、溝を形成して肉厚を部分的に薄くした部位である。脆弱部３は、各治具孔２０の下方の位置に形成されており、対を成す凸壁４に挟まれた位置である。
上述したように破断治具９を押し込んでフランジ部２を二つに破断させると、その際の力は円筒部１にも及ぶ。そして、脆弱部３が形成されているため、図６に示すように、円筒部１は脆弱部３に沿って二つに破断していく。このため、内部の供試体を容易に取り出すことができる。

特許第４０６４３７４号公報

しかしながら、発明者の研究によると、特許文献１に開示された型枠の形状では、破断治具に変形が生じ易い問題があることが判明した。この点について図７を使用して説明する。図７は、従来の型枠の問題点について示した斜視概略図である。
従来の型枠を使用した場合の供試体の取り出しにおいて、型枠自体は一度使用するものが再利用されることはなく廃棄されるが、破断治具９は繰り返し使用される。しかしながら、破断治具９を何回か使用していくと、図７に示すように、各棒部９２が塑性変形して外側に広がってしまうことが避けられない。この理由は、各治具孔２０に各棒部９２を押し込んだ際、内側には型枠の円筒部１が存在しているので、各棒部９２は内側への変形は規制されているものの、外側には何ら規制する部材が存在していないので、押し込みの際に生ずる内部応力の影響で各棒部９２が外側に塑性変形し易いことによるものと推測される。

このような各棒部の変形が僅かであれば、型枠の破断に再び使用することができるが、変形が大きくなると、各棒部９２を同時に治具孔２０に押し込むことができなくなり、使用不可となってしまう。この場合、新しい破断治具９を用意しなければならず、破断治具９の使用個数が多くなってコストが上昇してしまう。
また、各棒部９２が外側に広がるようにして変形すると、最太部９３も変形し、凸壁４を押し広げる力が弱まってしまう。このため、型枠の破断が不十分になり易く、破断治具９を使用した後に手で無理矢理破断させるといった面倒な作業が必要になり易い。
本願発明の目的の一つは、このような課題を解決することであり、破断治具の変形を効果的に抑えることができる形状の型枠を提供することである。

本願発明の別の目的は、型枠の耐衝撃性や形状安定性を向上させることである。従来の型枠は、コストを考慮してポリプロピレンのような安価なプラスチック材料で形成されている。一方、供試体の製作においては、コンクリートを型枠に流し込んだ後、型枠内で空洞や隙間を生じることなく均一にコンクリートが充填された状態とするため、型枠の側面を木槌等で叩くことがある。
従来のポリプロピレン製の型枠では、木槌等で叩いた際、僅かではあるが変形したり、ひびが入ったりすることがある。このような変形やひびのため、供試体の製作が上手くいかなかったり、製作された供試体の寸法精度や形状精度が低下したりする可能性があった。
本願発明の別の目的は、このような課題を解決することであり、コストの大幅な上昇を招くことなく対衝撃性や形状安定性に優れた型枠を提供することである。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、コンクリートの強度試験を行う際にコンクリートが充填されて当該コンクリートが硬化される型枠であって、
一端が開口となっている円筒部と円筒部の他端を閉塞した底面部とを有しており、
円筒部の外面には、円筒部の軸方向に沿って脆弱部が線状に延びて形成されており、この脆弱部は、円筒部の一端から他端まで延びているとともに、円筒部の周方向において間隔をおいて少なくとも二つ形成されており、
円筒部の外面には、各脆弱部について一対の凸壁が形成されており、各対の凸壁は、脆弱部を挟んで対向するとともに脆弱部に沿って円筒部の一端開口から少なくとも円筒部の途中の高さの所まで延びており、
コンクリートの硬化後に型枠を破断する際に破断治具の棒部が差し込まれることで押し広げられるよう、対を成す凸壁の離間間隔は、棒部の幅よりも少し小さいものとなっており、
各対の凸壁は、円筒部から見て外側の端部にストッパ部を有しており、ストッパ部は、向かい合う相手の凸壁に向けて突出した突起であり、コンクリートの硬化後の型枠の破断の際に破断治具の棒部が外方に撓むのを規制する寸法及び形状を有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、請求項１の構成において、強化剤としてガラス繊維を添加した樹脂から成るという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の請求項１記載のコンクリート強度試験用型枠によれば、ストッパ部があるため、破断治具の棒部が外側に向けて開くように変形するのが規制される。このため、破断治具が繰り返し使うことができなくなってしまったり、破断の力が不十分になってしまったりするのが防止される。
また、請求項２記載のコンクリート強度試験用型枠によれば、上記効果に加え、ガラス繊維強化のＰＢＴ樹脂で形成されているので、木槌等で叩いた場合でも変形したりひびが入ったりすることがなく、寸法精度等において誤りのない供試体を製作することができる。

本願発明の実施形態に係るコンクリート強度試験用型枠の斜視概略図である。 凸壁及び脆弱部の断面形状について示した平面断面概略図である。 枠体の底部の構造を示した断面概略図である。 ストッパ部について示した平面断面概略図である。 従来の型枠の斜視概略図である。 供試体の取り出しのための型枠の破断について示した正面概略図である。 従来の型枠の問題点について示した斜視概略図である。

次に、本願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係るコンクリート強度試験用型枠の斜視概略図である。
図１に示す型枠は、一端が開口１０となっている円筒部１と円筒部１の他端を閉塞した底面部５とを有しており、一端開口１０にはフランジ部２が形成されている。フランジ部２は、円筒部１の一端開口１０の縁に沿って周状に形成された鍔状の部位である。
フランジ部２には、二つの治具孔２０が形成されている。治具孔２０は、フランジ部２において１８０度間隔に設けられており、円筒部１の中心軸に対して対称の位置である。治具孔２０は、ほぼ方形である。尚、フランジ部２は、各治具孔２０が形成された部分において少し幅が大きくなっている。

円筒部１の外面には、脆弱部３が形成されている。脆弱部３は、本実施形態では、円筒部１の外面に溝を形成することで肉厚を部分的に薄くした部位である。脆弱部３は、各治具孔２０の下方の位置に形成されており、対を成す凸壁４に挟まれた位置である。したがって、脆弱部３は、円筒部１において二箇所設けられている。これら脆弱部３は、円筒部１の一端開口１０の縁から他端の底板部５まで延びている。
また、図１に示すように、円筒部１の外面には、各脆弱部３を挟んで対向するようにしてそれぞれ一対の凸壁４が形成されている。凸壁４は、円筒部１の外面から外側に突出した壁状の部位である。図１に示すように、凸壁４は、上端がフランジ部２に連続しており、円筒部１の途中の高さの位置まで延びている。尚、図１において、破断治具の図示は省略されているが、対を成す凸壁４の離間間隔は、破断治具の棒部の最太部の幅よりも少し狭くなっている。

図２は、凸壁４及び脆弱部３の断面形状について示した平面断面概略図である。図２に示すように、脆弱部３は、溝を二段階の深さで形成することにより設けられている。即ち、脆弱部３は、一対の凸壁４の間の位置において円筒部１の外面に溝を形成したものであり、溝は、一対の凸壁４の間のちょうど真ん中に位置する最深部３１と、最深部３１の両側の浅い深さの底浅部３２とから成っている。
二つの脆弱部３は、円筒部１の中心軸に対して対称な位置（１８０度間隔の位置）にある。厳密には、溝の最深部３１が対称な位置にあり、円筒部１の径方向の同一直線上にある。

また、脆弱部は、枠体の底板部５にも設けられている（以下、この脆弱部を底部脆弱部と呼ぶ）。図３は、枠体の底部の構造を示した断面概略図である。
図３に示すように、底部脆弱部６は、底板部５の下面に溝を形成することで設けられている。溝の断面形状は、図２に示す脆弱部３と同様であり、最深部６１と、最深部６１の両側の底浅部６２とから成っている。但し、底部脆弱部６は、二段階の溝とされずに一定の深さの溝とされることもある。尚、図１に破線で示すように、底部脆弱部６は、径方向に直線状に延びており、円筒部１の両側の脆弱部３と端部において連続する（厳密には、双方の最深部３１，６１が連続し、双方の底浅部３２，６２が連続する）よう設けられている。

このような構成を有する本実施形態の型枠は、前述した破断治具９の変形を防止する効果的な形状を有している。具体的に説明すると、各対の凸壁４は、円筒部１から見て外側の端部にストッパ部４１を有している。図４は、ストッパ部４１について示した平面断面概略図であり、図２より少し高い位置での平面断面概略図となっている。
図１及び図４に示すように、ストッパ部４１は、向かい合う相手の凸壁４に向けて突出した突起であり、各凸壁４の端部をお互いが向かい合う側に折り曲げるようにして形成した部位となっている。尚、図１に示すように、ストッパ部４１は、各凸壁４の上端部分（フランジ部２との連続部分）から延びるものの、各凸壁４の全長に亘っては形成されておらず途中の高さの位置まで延びたものとなっている。但し、各凸壁４の全長に亘って延びるものとしても良い。

このような本実施形態の型枠は、樹脂製であり、例えば射出成型によって一体に製作されるものである。したがって、上記ストッパ部４１も、他の部位と一緒に一体に成型されるものとなっている。射出成型による場合、上述した脆弱部３や底部脆弱部６は、ウエルドラインによって構成することもできる。
樹脂製ではあるものの、本実施形態の型枠は、耐衝撃性や形状安定性を考慮した材料が選定されている。即ち、本実施形態の型枠は、強化剤としてガラス繊維を添加したポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂から成っている。

ガラス繊維で強化したグレードのＰＢＴ樹脂は、耐衝撃性や形状安定性に優れており、コンクリート強度試験用型枠の材料として好適である。加えて、このようなＰＢＴ樹脂は、自動車や電機部品、電子部品等で多く使われており、リサイクルの過程で再利用可能な廃材として多く産出される。したがって、コストも高くはない。よりコストを下げるには、炭酸カルシウムのような無機フィラーを添加することが効果的で、例えば炭酸カルシウムを５％程度添加すると良い。

また、本実施形態の型枠は、底板部５を補強した状態で用いられることが好ましい。ガラス繊維強化ＰＢＴ樹脂が使用されているとはいえ、コンクリートを充填した際、補強がされていないとコンクリートの重量で底板部５が湾曲し、製作される供試体の底面が膨らんだ状態となってしまうおそれがあるからである。補強は、通常、底板部５の上面に補強板を固定することで行われる。補強板は、スチール製で、底板部５に合わせた円形の板とされ、接着材等で底板部５に固定される。

このような本実施形態の型枠の使用方法は、図５に示す従来のものと基本的に同様である。コンクリートを充填し、木槌で叩くなどしながらコンクリートを均一にした後、一定期間放置して養生する。この際、円筒部の一端開口１０は、専用の蓋等で閉じられる。一定期間の後、コンクリートが硬化したら、破断治具９を使用し、型枠を破断させる。この際、破断治具９の棒部９２の最太部９３において外側に向けて開くような応力が加わったとしても、ストッパ部４１があるため、外側に向けて開くような塑性変形が規制される。このため、同じ破断治具９を繰り返し使用することができ、多数の破断治具９を用意する必要がないので、コストが安くできる。

また、破断治具９が塑性変形せずに弾性変形するものであっても、ストッパ部４１は効果がある。即ち、前述したように、破断治具９の棒部９２が弾性変形して外側に大きく開いてしまうと、最太部９３も外側に変形するのが避けられず、両側の凸壁を押し開く作用が弱まってしまう。このため、フランジ部２や円筒部１を十分に破断できなくなってしまう可能性もある。ストッパ部４１が設けられていると、このような問題はない。
また、型枠はガラス繊維強化のＰＢＴ樹脂で形成されているので、木槌等で叩いた場合でも変形したりひびが入ったりすることがなく、寸法精度において誤りのない供試体を製作することができる。

尚、本実施形態では、凸壁４は円筒部１の一端開口１０から円筒部１の途中の高さまで延びたものであったが、特許文献１に示すように一端開口１０から他端（下端）まで延びたものであっても良い。但し、他端まで延びていなくとも、破断治具９による破断の力を円筒部１に伝えることは可能であり、実施形態のように途中の高さまでにしておくと、材料を節約できるのでコストを安くすることができる。
また、脆弱部３は、円筒部１について周方向に三つ以上設けても良い。この場合は、円筒部１は三つ以上に破断されることになる。尚、供試体の取り出しに際しては、円筒部１は完全に分割される必要が無い場合もあり、部分的に破断するだけで取り出せる場合もある。
尚、ストッパ部４１は、凸壁４等の他の部位と一緒に一体に成型される構成の他、凸壁４に対して固定される別の部材であっても良い。例えば、金属片を凸壁４の端部にネジ止めして固定する構成が考えられる。但し、ストッパ部４１が凸壁４と一体に成型されたものである場合、製作が容易である他、同一の材料から成るので、廃棄やリサイクルが容易であるという効果もある。

また、ガラス繊維強化のＰＢＴ樹脂を使用することで上記のように耐衝撃性や形状安定性の点で優れた型枠となるが、上記ストッパ部４１による破断治具９の変形防止の効果は、ガラス繊維で強化していない樹脂で形成された型枠であっても得られる。例えば、ポリプロピレン等の樹脂である。但し、ガラス繊維強化樹脂を使用した場合、上記ストッパ部４１もガラス繊維強化樹脂ということになるので、破断治具９が変形しようとして押し当てられた際の強度としてはより好適ということになる。尚、ガラス繊維強化樹脂としては、前述したＰＢＴ以外にも各種のものを用いることができる。
尚、本願発明において、「コンクリート」の語義は広義に解される必要がある。モルタルは、セメントに砂利を混ぜないで硬化させるもので、コンクリートとは区別されているが、本願発明の型枠の構造はモルタルの強度試験にも使用できるものであり、「コンクリート」にはモルタルも含まれる。

以上説明したように、本願発明のコンクリート強度試験用型枠によれば、破断治具の変形が抑えられたり、製作される供試体の寸法精度が向上したりする効果があり、その産業上の利用可能性は著しい。

１ 円筒具
１０ 一端開口
２ フランジ部
２０ 治具孔
３ 脆弱部
４ 凸壁
４１ ストッパ部
５ 底板部
６ 底部脆弱部
９ 破断治具

Claims (2)

1. コンクリートの強度試験を行う際にコンクリートが充填されて当該コンクリートが硬化される型枠であって、
   一端が開口となっている円筒部と円筒部の他端を閉塞した底面部とを有しており、
   円筒部の外面には、円筒部の軸方向に沿って脆弱部が線状に延びて形成されており、この脆弱部は、円筒部の一端から他端まで延びているとともに、円筒部の周方向において間隔をおいて少なくとも二つ形成されており、
   円筒部の外面には、各脆弱部について一対の凸壁が形成されており、各対の凸壁は、脆弱部を挟んで対向するとともに脆弱部に沿って円筒部の一端開口から少なくとも円筒部の途中の高さの所まで延びており、
   コンクリートの硬化後に型枠を破断する際に破断治具の棒部が差し込まれることで押し広げられるよう、対を成す凸壁の離間間隔は、棒部の幅よりも少し小さいものとなっており、
   各対の凸壁は、円筒部から見て外側の端部にストッパ部を有しており、ストッパ部は、向かい合う相手の凸壁に向けて突出した突起であり、コンクリートの硬化後の型枠の破断の際に破断治具の棒部が外方に撓むのを規制する寸法及び形状を有していることを特徴とするコンクリート強度試験用型枠。
2. 強化剤としてガラス繊維を添加した樹脂から成ることを特徴とする請求項１記載のコンクリート強度試験用型枠。

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