JP2020060059A - プレキャストコンクリート部材の製造方法および型枠 - Google Patents

Abstract

【課題】型枠によってコンクリートを拘束すること無く、凹部を有するプレキャストコンクリート部材を製造できるプレキャストコンクリート部材の製造方法等を提供する。【解決手段】面型枠３と、面型枠３に設置され、弾性を有し面型枠３とは別体である突起型枠５と、を有する型枠１を用い、面型枠３の突起型枠５側にコンクリート１７を打設する。コンクリート１７の硬化後、面型枠３と突起型枠５を脱型する。突起型枠５は、プレキャストコンクリート部材の製造過程におけるコンクリート１７の収縮や移動に応じて変形、移動する。【選択図】図５

Description

本発明は、プレキャストコンクリート部材の製造方法およびこれに用いる型枠に関する。

道路橋などでは、縦横２方向のリブで囲まれた凹部を下面に有するワッフル型の床版が用いられる。特許文献１、２にはワッフル型の床版としてプレストレスを導入したプレキャストコンクリート部材を用いることが記載されている。

ところで、凹部のない一般的なプレキャスト床版の製造時には、コストと製造サイクルの最適化の観点から鋼製型枠を繰り返し転用することが多い。これをワッフル型の床版に応用する場合、床版の凹部に対応した凸部を有する鋼製型枠を用いることが考えられる。

特開2014-141784号公報 特開2016-17269号公報

しかしながら、凸部を有する鋼製型枠を用いる場合、凸部がコンクリートを拘束する拘束体となってしまい、床版の製造過程におけるコンクリートの収縮、プレストレスの導入に伴う移動等を妨げ、ひび割れ等の原因となる恐れがある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、型枠によってコンクリートを拘束すること無く、凹部を有するプレキャストコンクリート部材を製造できるプレキャストコンクリート部材の製造方法等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、凹部を有するプレキャストコンクリート部材の製造方法であって、面型枠と、前記凹部を形成するため前記面型枠に設置され、弾性を有し前記面型枠とは別体である突起型枠と、を備える型枠を用い、前記面型枠の前記突起型枠側にコンクリートを打設する工程（ａ）と、前記コンクリートの硬化後、前記面型枠を脱型する工程（ｂ）と、を具備することを特徴とするプレキャストコンクリート部材の製造方法である。

本発明では、弾性を有する突起型枠を面型枠に設置した状態でコンクリートを打設する。これにより、コンクリートが製造過程において収縮する際に突起型枠がコンクリートに追随して変形するので、突起型枠がコンクリートの収縮を妨げることがない。また、突起型枠の形状や配置を変更することで、面型枠を転用しつつ多彩な設計が可能になり、設計の自由度が増え、且つプレキャストコンクリート部材の製造コストも低減できる。

前記工程（ａ）において、前記面型枠の前記突起型枠側に緊張材を配置し、前記緊張材を緊張した状態で前記コンクリートを打設し、前記工程（ｂ）において、前記コンクリートの硬化後、前記緊張材の緊張を解除し、前記突起型枠が前記コンクリートの移動に応じて移動することが望ましい。
プレキャストコンクリート部材にプレテンション方式でプレストレスを導入するようなケースでは、緊張材の緊張解除時にコンクリートが移動する。本発明では、コンクリートが移動する際に突起型枠がコンクリートに追随して移動することで、突起型枠がコンクリートの移動を妨げることがない。

前記工程（ａ）において、前記突起型枠は前記面型枠に固定され、前記工程（ｂ）において、前記緊張材の緊張を解除する前に、前記面型枠への前記突起型枠の固定を解除することが望ましい。
本実施形態では、突起型枠の固定とその解除を行う工程（手段）を設けることで、コンクリート打設時には突起型枠が確実に固定され、緊張材の緊張解除時には突起型枠が確実に移動する。

前記面型枠は内部に空間を有し、前記突起型枠は、前記空間と外部を連通させる前記面型枠の孔を塞ぐように設置され、前記面型枠への前記突起型枠の固定と固定の解除が、前記空間内の空気圧の調整によって行われることが望ましい。また前記空間は仕切りによって複数の室に平面上分割され、前記孔は、前記室ごとに設けられることが望ましい。
このように、面型枠の内部に空間を設け、空間内の空気圧を調整することにより、面型枠への突起型枠の固定とその解除を容易に行うことができる。面型枠の内部の空間を複数の室に分割すれば、各室の空気圧を迅速に変化させることができ、不要な室では空気圧の調整を行わないで済む。

前記突起型枠は前記面型枠に電磁石を用いて固定され、前記面型枠への前記突起型枠の固定と固定の解除が、前記電磁石への通電と非通電によって行われることも望ましい。
これによっても、面型枠への突起型枠の固定とその解除を容易に行うことができる。

前記工程（ｂ）において、前記突起型枠を前記コンクリートに残置することも望ましい。
本発明では、軽量の突起型枠をコンクリートに残置したまま製品とすることもできる。この場合、突起型枠の形状が、突起型枠が脱型可能であるかどうかにより制限されなくなるので、設計の自由度が更に向上し、経済性を追求した任意形状のプレキャストコンクリート部材を製造できる。

第２の発明は、凹部を有するプレキャストコンクリート部材を製造するための型枠であって、面型枠と、前記凹部を形成するため前記面型枠に設置され、弾性を有し、前記面型枠とは別体である突起型枠と、を具備することを特徴とする型枠である。

本発明により、型枠によってコンクリートを拘束すること無く、凹部を有するプレキャストコンクリート部材を製造できるプレキャストコンクリート部材の製造方法等を提供することができる。

型枠１を示す図。 面型枠３を示す図。 PCa部材１９を示す図。 PCa部材１９の製造方法を示す図。 コンクリート１７の移動と収縮を示す図。 PCa部材１９を示す図。 型枠１、１’、突起型枠５’を示す図。 型枠１ａ、１ａ’を示す図。 型枠１ｂを示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（１．型枠１）
図１は本発明の第１の実施形態に係る型枠１を示す図であり、型枠１の厚さ方向の断面を見たものである。

型枠１はプレキャストコンクリート部材（以下、PCa部材という）を製造するためのものであり、図１に示すように面型枠３と突起型枠５を有する。

面型枠３は鋼製であり剛性を有する。面型枠３は、上面３６、下面３７、および側面３８によって箱型に構成され、内部に空間を有する。当該空間は、上下方向の仕切り３１によって複数の室２に平面上分割される。

図２は面型枠３を分解して示す斜視図である。面型枠３の平面は略長方形状であり、仕切り３１は平面において格子状に設けられる。なお、図１は面型枠３の短辺方向の断面を示している。

面型枠３の上面３６には孔３２が設けられる。面型枠３内の空間は当該孔３２を介して外部と連通する。孔３２はそれぞれの室２ごとに設けられる。

突起型枠５は、四角錐台状の弾性を有する部材であり、面型枠３と一体で無く別体として構成される。突起型枠５は、EPS（expanded polystyrene）などの発泡スチロールやゴム等を用いて製作される。突起型枠５は、孔３２を塞ぐように面型枠３の上面３６に設置される。

突起型枠５は、面型枠３に対し着脱可能である。突起型枠５の面型枠３への固定および固定の解除（着脱）は、バルブ等の空気圧調整手段（不図示）を用いて面型枠３内の空間の各室２の空気圧を調整することによって行われる。

すなわち、室２内が大気圧よりも減圧されている場合には、突起型枠５は面型枠３側に吸着され、面型枠３の上面３６に固定される。一方、室２内が常圧（大気圧）または大気圧よりも加圧されている場合には、突起型枠５は面型枠３に固定されない。

（２．PCa部材１９）
図３は、型枠１を用いて製造されるPCa部材１９を示す斜視図であり、PCa部材１９の下面を見たものである。PCa部材１９は例えば道路橋などに使用されるワッフル型の床版であるが、これに限ることはない。

図３に示すように、PCa部材１９はコンクリートにより形成された略長方形状の矩形板状の部材であり、縦横２方向のリブ２３に囲まれた凹部２１を下面に有する。凹部２１は前記の突起型枠５により形成され、縦横に複数配置される。ここで、縦とはPCa部材１９の長辺方向をいい、横とはPCa部材１９の短辺方向を言うものとする。

本実施形態では縦方向のリブ２３に沿って緊張材１５が埋設され、緊張材１５の緊張によるプレストレスがPCa部材１９に導入される。図の点線は、PCa部材１９に埋設される緊張材１５を、一部の緊張材１５について図示したものである。

（３．PCa部材１９の製造方法）
次に、型枠１を用いたPCa部材１９の製造方法について説明する。

本実施形態では、まず図４（ａ）に示すように、作業ヤードに設置された固定ポスト９ａと緊張枠９ｂの間に型枠１を配置し、面型枠３の周囲に側枠７を配置する。面型枠３には突起型枠５が設置され、前記したように面型枠３内の各室２を減圧して負圧とすることで突起型枠５が面型枠３に固定される。

また、緊張材１５を面型枠３の上方（突起型枠５側）に通して配置する。緊張材１５の一端は緊張枠９ｂに取付けられ、緊張材１５の他端は固定ポスト９ａに固定する。

緊張材１５を配置したら、ジャッキ１１を用いて緊張枠９ｂを移動させて緊張材１５に所定の大きさの緊張力を加える。そして、図４（ｂ）に示すように、面型枠３の上方の側枠７で囲まれた部分にコンクリート１７を打設する。

コンクリート１７の硬化後、面型枠３への突起型枠５の固定を解除し、図４（ｃ）に示すように面型枠３の周囲の側枠７を取り外して緊張材１５の一端から緊張を解除する。突起型枠５の固定の解除は、前記したように面型枠３内の各室２を常圧とするか又は各室２を加圧して正圧とすることによって行われる。後者の場合、コンクリート１７と面型枠３の縁を切って後述するコンクリート１７の移動や収縮を確実に行うことができる。

図５は、図４（ｃ）の右側のコンクリート１７の右端部を拡大して示す図であり、打設時のコンクリート１７の位置を点線で示している。

前記したように緊張材１５の一端から緊張を解除すると、図５に示すように、緊張材１５の短縮によりコンクリート１７が面型枠３上を矢印Ａに示すように緊張材１５の他端側（図５の左側）に移動する。また、コンクリート１７内に導入されるプレストレスによる弾性的な短縮、クリープやコンクリート１７の乾燥収縮などによってコンクリート１７自体も収縮する。

突起型枠５は、面型枠３への固定が解除されているので、矢印Ａに示すコンクリート１７の移動に追随して面型枠３上を移動する。また、突起型枠５は弾性を有するので、矢印Ｂで示すコンクリート１７の収縮に追随して変形する。

その後、図６に示すようにコンクリート１７の両側で緊張材１５を切断し、面型枠３と突起型枠５をコンクリート１７から脱型する。これにより、リブ２３で囲まれた凹部２１を有し、緊張材１５がコンクリート１７に埋設されたPCa部材１９が製造される。

このように、第１の実施形態では、PCa部材１９の凹部２１を形成するための弾性を有する突起型枠５を面型枠３に設置した状態でコンクリート１７を打設する。これにより、コンクリート１７が収縮する際に突起型枠５がコンクリート１７に追随して変形するので、突起型枠５がコンクリート１７の収縮を妨げることがない。

また、本実施形態の型枠１は構造が簡単なので型枠１にかかるコストが小さい。また故障のリスクも低く清掃やメンテナンスも容易であり、作業時間の低減、使用頻度（転用回数）の増加を実現できる。

また、本実施形態ではPCa部材１９にプレテンション方式でプレストレスを導入しており、前記した緊張材１５の一端からの緊張解除時にコンクリート１７が移動する。本実施形態では、コンクリート１７が移動する際に突起型枠５がコンクリート１７に追随して移動することで、突起型枠５がコンクリート１７の移動を妨げることもない。

また本実施形態では、突起型枠５の固定とその解除を行う工程（手段）を設けることで、コンクリート打設時に突起型枠５が打設圧等により移動すること無く確実に固定され、緊張材１５の緊張解除時には突起型枠５が確実に移動する。

特に本実施形態では、面型枠３の内部に空間を設け、空間内の空気圧を調整することにより、面型枠３への突起型枠５の固定とその解除を容易に行うことができる。また、面型枠３の内部の空間を複数の室２に分割することで、各室２の空気圧を迅速に変化させることができる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば本実施形態ではPCa部材１９に緊張材１５によるプレストレスを導入するが、緊張材１５を省略することも可能である。この場合も、コンクリート１７は乾燥などにより収縮し、突起型枠５はこの収縮に追随して変形する。

また第１の実施形態では、面型枠３の上面３６の全ての孔３２を突起型枠５で塞いだが、図７（ａ）に示すように、PCa部材の凹部の配置に応じて、一部の孔３２のみに突起型枠５を設置してもよい。PCa部材の製造時には突起型枠５に対応する室２の空気圧のみを調整すれば良く、不要な室２では空気圧の調整を行わないで済み、空気圧の調整を行う室２を必要最小限にすることができる。また、PCa部材の凹部の配置に応じた突起型枠５の設置等をロボットによって自動化したシステムとすることも可能である。

また、本実施形態では格子状の仕切り３１で面型枠３内の空間を仕切ったが、図７（ｂ）の型枠１’に示すように仕切り３１を省略することも可能である。この場合も、面型枠３内の空間の空気圧の調整により突起型枠５の固定とその解除を行うことができる。突起型枠５で塞がない孔３２がある場合、当該孔３２は蓋３５によって別途塞ぐことになる。

また、本実施形態では、１つの突起型枠５でPCa部材１９の１つの凹部２１を形成する構成となっているが、図７（ｃ）に示すようにシート状の基部５１の一方の面に複数の突起部５２を設けた突起型枠５’を用い、複数の凹部２１を１つの突起型枠５’で形成することもできる。突起型枠５’は面型枠３の上面３６に設置して複数の孔３２を塞ぐことができ、また孔３２のない位置に突起部５２を配置してPCa部材の凹部を形成することもできる。

また本実施形態では、型枠１の面型枠３の周囲に側枠７を設置して略長方形状のPCa部材１９を製造しているが、側枠７の位置を適宜変更すれば、同じ面型枠３を用いて様々なサイズおよび形状のPCa部材を製造することができる。突起型枠５の形状も四角錐台状に限定されず、突起型枠５を所望の形状として意匠性に優れたPCa部材を製造することも可能である。

このように、突起型枠５の配置や形状、側枠７の配置等を変更することで、面型枠３を転用しつつ多彩な設計が可能になり、設計の自由度が増え、且つPCa部材の製造コストも低減できる。

以下、本発明の別の例について、第２、第３の実施形態として説明する。各実施形態はそれまでに説明した実施形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。また、第１の実施形態も含め、各実施形態で説明する構成は必要に応じて組み合わせることができる。

［第２の実施形態］
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る型枠１ａを示す図である。この型枠１ａは、面型枠３ａが内部に空間を有しない板状部材である点、面型枠３ａに対する突起型枠５ａの固定と固定の解除を電磁石４１の通電の制御により行う点で、第１の実施形態と主に異なる。

面型枠３ａは鋼製の板状部材であり、所定の箇所に電磁石４１が設けられる。

突起型枠５ａの下面には磁石４２が設けられる。突起型枠５ａは、面型枠３ａの電磁石４１に磁石４２が重なるように設置される。

本実施形態では、不図示の通電手段により電磁石４１に通電することにより面型枠３ａに突起型枠５ａが固定され、非通電とすると突起型枠５ａの固定が解除される。なお磁石４２の代わりに鋼板を設けることも可能である。

PCa部材の製造方法は、突起型枠５ａの固定とその解除方法を除けば第１の実施形態と同様であり、本実施形態でも第１の実施形態と同様の効果が得られる。また本実施形態では面型枠３ａに空気圧調整用の内部空間が不要なので、面型枠３ａを薄厚とし構造をより簡単にできる。また第１の実施形態では空気圧の調整により突起型枠５の固定とその解除を行うため，面型枠３内の室２にゴミなどが吸い込まれる恐れがあるが、本実施形態ではその心配もない。

なお、図８（ｂ）に示す型枠１ａ’の面型枠３ａ’のように電磁石４１を省略することも可能である。この場合も、緊張材１５の一端からの緊張力解除時にコンクリート１７の移動に伴って突起型枠５ａを移動させることは可能であり、突起型枠５ａの固定を解除する工程を省略できる。

［第３の実施形態］
図９（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る型枠１ｂを示す図である。型枠１ｂは、突起型枠５ｂの形状において第１の実施形態と異なる。

図９（ａ）に示すように、突起型枠５ｂは、面型枠３側に凸部５３を有することで、面型枠３側（下端側）の幅が反対側（上端側）の幅より狭くなった部分を有する。型枠１ｂでは、凸部５３が面型枠３の上面３６の孔３２に重なるように、突起型枠５ｂが設置される。

PCa部材の製造方法は、突起型枠５ｂの形状を除けば第１の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では面型枠３のみ脱型し、突起型枠５ｂをコンクリート１７内に残置して図９（ｂ）に示すPCa部材１９ｂを製造する。

本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られるのに加え、軽量の突起型枠５ｂをコンクリート１７に残置することにより、突起型枠５ｂの形状が、突起型枠５ｂが脱型可能であるかどうかにより制限されなくなる（例えば図９（ａ）（ｂ）の突起型枠５ｂは通常脱型できない）ので、設計の自由度が更に向上し、構造上重要でないコンクリート部分を省くなどして経済性を追求した任意形状のPCa部材を製造できる。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１'、１ａ、１ａ'、１ｂ：型枠
２：室
３、３ａ、３ａ'：面型枠
５、５'、５ａ、５ｂ：突起型枠
７：側枠
１５：緊張材
１７：コンクリート
１９、１９ｂ：PCa部材
２１：凹部
２３：リブ
３１：仕切り
３２：孔
３５：蓋
４１：電磁石
４２：磁石
５１：基部
５２：突起部
５３：凸部

Claims (8)

1. 凹部を有するプレキャストコンクリート部材の製造方法であって、
   面型枠と、前記凹部を形成するため前記面型枠に設置され、弾性を有し前記面型枠とは別体である突起型枠と、を備える型枠を用い、前記面型枠の前記突起型枠側にコンクリートを打設する工程（ａ）と、
   前記コンクリートの硬化後、前記面型枠を脱型する工程（ｂ）と、
   を具備することを特徴とするプレキャストコンクリート部材の製造方法。
2. 前記工程（ａ）において、前記面型枠の前記突起型枠側に緊張材を配置し、前記緊張材を緊張した状態で前記コンクリートを打設し、
   前記工程（ｂ）において、前記コンクリートの硬化後、前記緊張材の緊張を解除し、前記突起型枠が前記コンクリートの移動に応じて移動することを特徴とする請求項１記載のプレキャストコンクリート部材の製造方法。
3. 前記工程（ａ）において、前記突起型枠は前記面型枠に固定され、
   前記工程（ｂ）において、前記緊張材の緊張を解除する前に、前記面型枠への前記突起型枠の固定を解除することを特徴とする請求項２記載のプレキャストコンクリート部材の製造方法。
4. 前記面型枠は内部に空間を有し、
   前記突起型枠は、前記空間と外部を連通させる前記面型枠の孔を塞ぐように設置され、
   前記面型枠への前記突起型枠の固定と固定の解除が、前記空間内の空気圧の調整によって行われることを特徴とする請求項３記載のプレキャストコンクリート部材の製造方法。
5. 前記空間は仕切りによって複数の室に平面上分割され、
   前記孔は、前記室ごとに設けられることを特徴とする請求項４記載のプレキャストコンクリート部材の製造方法。
6. 前記突起型枠は前記面型枠に電磁石を用いて固定され、
   前記面型枠への前記突起型枠の固定と固定の解除が、前記電磁石への通電と非通電によって行われることを特徴とする請求項３記載のプレキャストコンクリート部材の製造方法。
7. 前記工程（ｂ）において、前記突起型枠を前記コンクリートに残置することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のプレキャストコンクリート部材の製造方法。
8. 凹部を有するプレキャストコンクリート部材を製造するための型枠であって、
   面型枠と、
   前記凹部を形成するため前記面型枠に設置され、弾性を有し、前記面型枠とは別体である突起型枠と、
   を具備することを特徴とする型枠。

Images