(57)【要約】【課題】せん断耐力を確保しつつ施工不良が生じ難いコンクリート部材を提供する。【解決手段】コンクリート部材（柱部材１２）は、繊維補強されたコンクリート２２を用いて形成されたコア部材２０と、コア部材２０を被覆し、コア部材２０を形成するコンクリート２２より流動性が高いコンクリート３６を用いてコア部材２０の外殻を構成した外殻部材３０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維補強されたコンクリートを用いて形成されたコア部材と、
前記コア部材を被覆し、前記コア部材を形成するコンクリートより流動性が高いコンクリートを用いて前記コア部材の外殻を構成した外殻部材と、
を備えたコンクリート部材。
【請求項２】
前記外殻部材には、前記コア部材に混入された補強繊維より長さが短い補強繊維が混入されている、請求項１に記載のコンクリート部材。
【請求項３】
前記外殻部材には主筋及びせん断補強筋が埋設されている、請求項１または請求項２に記載のコンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、柱に架け渡された梁の端部において、梁主筋及びあばら筋を繊維補強コンクリートで被覆した構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９０１０２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のように、梁主筋やあばら筋を配筋したコンクリート部材を繊維補強すると、コンクリート部材のせん断耐力が向上する。しかし一方で、コンクリートの流動性が低くなることや鋼繊維が配筋と干渉することにより、コンクリートを打設し難く施工不良が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮して、せん断耐力を確保しつつ施工不良が生じ難いコンクリート部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１のコンクリート部材は、繊維補強されたコンクリートを用いて形成されたコア部材と、前記コア部材を被覆し、前記コア部材を形成するコンクリートより流動性が高いコンクリートを用いて前記コア部材の外殻を構成した外殻部材と、を備えている。
【０００７】
請求項１に記載のコンクリート部材は、コア部材を形成するコンクリートが繊維補強されている。このため繊維補強されていないコンクリートを用いる場合と比較してコンクリート部材の引張耐力及びせん断耐力が高くなる。また、コア部材を被覆する外殻部材は、コア部材を形成するコンクリートより流動性が高いコンクリートを用いて形成されている。これによりコンクリートを打設し易く施工不良が生じ難い。
【０００８】
請求項２のコンクリート部材は、請求項１に記載のコンクリート部材において、前記外殻部材には、前記コア部材に混入された補強繊維より長さが短い補強繊維が混入されている。
【０００９】
請求項２に記載のコンクリート部材では、外殻部材のコンクリートが繊維補強されている。このため外殻部材のコンクリートが繊維補強されていないコンクリート部材と比較して引張耐力及びせん断耐力が高い。また、外殻部材に混入された補強繊維はコア部材に混入された補強繊維より長さが短いため、外殻部材を形成するコンクリートはコア部材を形成するコンクリートより高い流動性を維持できる。
【００１０】
請求項３のコンクリート部材は、請求項１または請求項２に記載のコンクリート部材において、前記外殻部材には主筋及びせん断補強筋が埋設されている。
【００１１】
請求項３に記載のコンクリート部材では、コア部材を形成するコンクリートより流動性が高いコンクリートで形成された外殻部材に、主筋及びせん断補強筋が埋設されている。このため、主筋及びせん断補強筋がコア部材に埋設されている場合と比較して、主筋及びせん断補強筋と補強繊維とが干渉し難く、主筋及びせん断補強筋とコンクリートとの付着強度を確保し易い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、せん断耐力を確保しつつ施工不良が生じ難いコンクリート部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）は発明の実施形態に係るコンクリート部材の一例を示す立断面図であり、（Ｂ）は平断面図であり、（Ｃ）はコア部材と外殻部材の境界部を示す部分拡大断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施形態に係るコンクリート部材に水平力が作用した状態を示す立断面図及びモーメント図であり、（Ｂ）はコンクリート部材の断面図、当該断面における歪み状態及び応力状態を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係るコンクリート部材に水平力が作用した状態を示すせん断応力図である。
【図４】本発明の実施形態に係る補強繊維とコンクリートのバリエーションを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るコンクリート部材について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。なお、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。また、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１５】
（コンクリート部材）
図１（Ａ）には、本発明の実施形態に係るコンクリート部材の一例としての柱部材１２が示されている。柱部材１２は、仕口部１４に剛接合された鉄筋コンクリート製の構造躯体としての柱であり、コア部材２０と、外殻部材３０と、を備えて形成されている。仕口部１４には、梁部材１６が接合されている。これらの柱部材１２、仕口部１４及び梁部材１６とで、鉄筋コンクリート製の柱梁架構が形成されている。
【００１６】
（コア部材、外殻部材）
図１（Ｂ）には、柱部材１２の断面図が示されている。この図に示すように、柱部材１２は、コア部材２０及び外殻部材３０を備えている。コア部材２０は断面視で角型（四角形状）とされ、枠状の外殻部材３０によって被覆されている。換言すると、外殻部材３０は、コア部材２０の外周部の全周に亘って配置されている。
【００１７】
外殻部材３０には、柱部材１２における主筋３２及びせん断補強筋としてのフープ筋３４が配筋されている。また、外殻部材３０はプレキャストコンクリート製とされている。外殻部材３０を形成するためには、まず、外殻部材３０の外周面３０Ａ及び内周面３０Ｂとなる位置に枠状の型枠（不図示）を配置し、この型枠間に主筋３２及びフープ筋３４を配筋する。そして、この型枠間にコンクリート３６を打設する。主筋３２及びフープ筋３４は、外殻部材３０の幅方向（フープ筋３４の配設方向と略直交する方向）の中央部に配置されている。なお、外殻部材３０の幅は、コア部材２０の幅より小さく形成されている。
【００１８】
なお、外殻部材３０の内周面３０Ｂとなる位置に配置する型枠は、ラス型枠とすることが好ましい。ラス型枠はコンクリート３６の打設後、撤去せず残置する。ラス型枠を用いて形成したコンクリート面は、目荒らしされた状態となる。また、ラス型枠は撤去する必要がないため、撤去する必要がある型枠を用いる場合と比較してコンクリート３６の打設後の作業工程を少なくすることができる。
【００１９】
外殻部材３０の内側には、コア部材２０を形成するコンクリート２２が打設される。コンクリート２２は、工場等で製作された外殻部材３０を現場に搬入し所定の位置に設置後、外殻部材３０を型枠として打設される。外殻部材３０の内周面３０Ｂはラス型枠によって目荒らしされた状態となっているため、コア部材２０を形成するコンクリート２２と外殻部材３０を形成するコンクリート３６とは、互いに応力を伝達することができる。
【００２０】
（補強繊維）
図１（Ｃ）には、コア部材２０と外殻部材３０との境界面の部分拡大図が示されている。この図に示すように、コア部材２０を形成するコンクリート２２には鋼製の補強繊維２２Ａが混入され（練り混ぜられ）、外殻部材３０を形成するコンクリート３６には鋼製の補強繊維３６Ａが混入されている。
【００２１】
補強繊維２２Ａは、補強繊維３６Ａより長さが長い。例えば、補強繊維２２Ａは６０ｍｍ程度とされ、補強繊維３６Ａは３０ｍｍ程度とされている。また、補強繊維２２Ａの体積（コンクリート２２の単位体積に混入されている補強繊維２２Ａの体積）は、補強繊維３６Ａの体積（コンクリート３６の単位体積に混入されている補強繊維３６Ａの体積）と略同一とされている。
【００２２】
ここで、鋼製の補強繊維は、長さが長いほどコンクリートとの付着力が大きくなり、コンクリートの架橋効果が大きくなる。これにより、コンクリートの強度（引張強度及びせん断強度）が大きくなる。一方で、鋼製の補強繊維は、長さが長いほど補強繊維同士が絡み付き易くなり、コンクリートの流動性が低くなる。
【００２３】
本実施形態においては、コンクリート２２とコンクリート３６とを形成するそれぞれのフレッシュコンクリートの強度（設計基準強度）並びに流動性（スランプ値）は、補強繊維２２Ａ及び補強繊維３６Ａを含まない状態では、略同一とされている。なお、設計基準強度は、施工性の観点から、少なくとも１５０Ｎ／ｍｍ２未満とされ、６０Ｎ／ｍｍ２未満とすることが好適である。
【００２４】
コンクリート２２は、上述の通り補強繊維２２Ａが混入されているため、補強繊維３６Ａが混入されたコンクリート３６より、強度が大きく流動性が低い。
【００２５】
（作用・効果）
図２（Ａ）には、柱部材１２に水平力Ｐが作用した際のモーメント図が示されている。柱部材１２の上下端は仕口部１４に剛接合されているため、モーメントは柱部材１２の上下端において最も大きい。
【００２６】
図２（Ｂ）には、水平力Ｐが作用している柱部材１２の断面図と、歪み分布と、応力分布と、が示されている。この断面図は、図２（Ａ）の柱部材１２において、右側端に圧縮力が、左側端に引張力が作用している部分のうち、何れかの部分の断面図である。
【００２７】
この断面図には、中立軸（圧縮力も引張力も作用しない部分）の位置が一点鎖線で示されている。中立軸の右側（紙面右側）には圧縮力が作用し、中立軸の左側には引張力が作用している。
【００２８】
断面図の下方に描かれた歪み分布において、中立軸の右側は、圧縮方向の歪み量を示しており、中立軸の左側は、引張方向の歪み量を示している。なお、この「歪み量」とは、コンクリート２２、３６の変形量である。
【００２９】
歪み分布の下方に描かれた応力分布において、中立軸の右側にはコンクリート２２、３６に発生する圧縮応力が矢印Ｃ１で示されており、主筋３２に発生する圧縮応力が矢印Ｃ２で示されている。
【００３０】
中立軸の左側には、コンクリート２２に発生する引張応力が曲線Ｔ１で示されており、また、コンクリート３６に発生する引張応力が曲線Ｔ２で示されており、主筋３２に発生する引張応力が矢印Ｔ３で示されている。
【００３１】
この歪み分布及び応力分布に示すように、コンクリート２２は、引張方向の歪み量が所定値になると降伏し、所定値を超えると塑性変形し始める。塑性変形に伴って、コンクリート２２の内部では補強繊維２２Ａが引張力に抵抗し、大きな内部応力が発生する。
【００３２】
同様に、コンクリート３６は、引張方向の歪み量が所定値になると降伏し、所定値を超えると塑性変形し始める。塑性変形に伴って、コンクリート３６の内部では補強繊維３６Ａが引張力に抵抗し、内部応力が発生する。但し、補強繊維３６Ａは補強繊維２２Ａと比較して短いため、コンクリートとの付着効果が補強繊維２２Ａと比較して小さい。
【００３３】
このように、柱部材１２においては、コンクリート２２、３６が補強繊維２２Ａ、３６Ａで補強されている。このため、主筋３２だけでなく、コンクリート２２、３６が引張力に抵抗することができる。このため、コンクリート２２、３６が繊維補強されていない構成と比較して、柱部材１２の引張耐力が高い。
【００３４】
図３には、柱部材１２に水平力Ｐが作用した際に想定されるひび割れ面の一例が破線で示されている。また、柱部材１２の内部に発生するせん断応力分布がひび割れ面を起点として矢印で示されている。このせん断応力のうち、フープ筋３４に発生するせん断応力を矢印Ｑ１、コンクリート２２に発生するせん断応力を矢印Ｑ２、コンクリート３６に発生するせん断応力を矢印Ｑ３として示している。
【００３５】
コンクリート２２のせん断変形に伴って、コンクリート２２の内部では補強繊維２２Ａがせん断力に抵抗し、内部応力が発生する。同様に、コンクリート３６のせん断変形に伴って、コンクリート３６の内部では補強繊維３６Ａがせん断力に抵抗し、内部応力が発生する。但し、補強繊維３６Ａは補強繊維２２Ａと比較して短いため、コンクリートとの付着効果が補強繊維２２Ａと比較して小さい。
【００３６】
このように、柱部材１２においては、図１（Ｃ）に示すように、コンクリート２２、３６が補強繊維２２Ａ、３６Ａで補強されているため、フープ筋３４だけでなく、コンクリート２２、３６がせん断力に抵抗することができる。このため、コンクリート２２、３６が繊維補強されていない構成と比較して、柱部材１２のせん断耐力が高い。これにより、例えばフープ筋３４のピッチを大きくすることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、補強繊維３６Ａは補強繊維２２Ａと比較して短いため、コンクリート３６におけるフレッシュコンクリートの流動性は、コンクリート２２におけるフレッシュコンクリートの流動性より高い。このため、外殻部材３０には、隙間なくコンクリートを充填し易い。
【００３８】
また、図１（Ｂ）に示すように、外殻部材３０には、幅方向の中央部に主筋３２及びフープ筋３４が配置されている。このため、例えば幅方向の内側（コア部材２０側）に主筋３２及びフープ筋３４を配置する構成と比較して、補強繊維はフレッシュコンクリートの打設時に主筋３２及びフープ筋３４と干渉し易い。しかし、本実施形態においては補強繊維３６Ａが補強繊維２２Ａより短く形成されているため、補強繊維２２Ａの長さ以上の補強繊維を用いる場合と比較して、主筋３２及びフープ筋３４がフレッシュコンクリートの流動性に与える影響が小さい。
【００３９】
また、補強繊維３６Ａは短いため、柱部材１２の角部（出隅部）に近い位置を含んで混入することができる。これにより柱部材１２の角部の強度が他の部分と比較して小さくなり難い。このため、割れ、剥離等を抑制できる。
【００４０】
また、本実施形態においては、外殻部材３０がプレキャストコンクリートとされ、この外殻部材３０に主筋３２及びフープ筋３４が埋設されている。このため、主筋３２及びフープ筋３４を現場で配筋する必要がなく、現場の工期を短縮できる。また、コア部材２０のコンクリート２２を形成するフレッシュコンクリートを打設する際に、コンクリート２２を構成する補強繊維２２Ａと主筋３２及びフープ筋３４とが干渉しない。このため、コンクリート２２の打設作業が容易である。
【００４１】
（その他の実施形態）
本実施形態においては、外殻部材３０を形成するコンクリート３６をプレキャストコンクリートとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば外殻部材３０を形成するコンクリート３６を現場で打設してもよい。現場で打設することで施工誤差を吸収し易い。この場合、外殻部材３０を形成後、コア部材２０を形成する。
【００４２】
また、本実施形態においては、コア部材２０を形成するコンクリート２２を現場打ちとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばコア部材２０を形成するコンクリート２２をプレキャストコンクリートとしてもよい。これにより現場におけるコンクリート工事を削減し現場の工期を短縮できる。
【００４３】
また、本実施形態においては、柱部材１２を、断面視で角型のコア部材２０と枠状の外殻部材３０で形成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばコア部材２０を断面視で円形状等としてもよい。外殻部材３０はコア部材２０を被覆する形状とすればよい。コア部材２０を円形状とする場合、外殻部材３０のコンクリート３６は、例えば周方向に沿って回転させながら硬化させることで円筒状に（内周面３０Ｂが円形に沿うように）形成することができる。
【００４４】
また、本実施形態においては外殻部材３０の内周面３０Ｂをラス型枠で形成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばラス型枠に代えて、凹凸が付いた型枠を用いてもよい。凹凸が付いた型枠を用いれば、外殻部材３０とコア部材２０との間で応力を伝達できる。なお、凹凸が付いていない型枠を用いた場合でも、コンクリート３６の硬化後に内周面３０Ｂを目荒らしすることで凹凸を成形してもよい。
【００４５】
また、本実施形態においては、補強繊維が鋼製とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば鋼以外の金属繊維や、炭素繊維、硝子繊維等を用いてもよい。これらの繊維を用いても、コンクリート２２、３６のせん断耐力及び引張耐力を向上できる。
【００４６】
なお、コア部材２０を形成するコンクリート２２、外殻部材３０を形成するコンクリート３６においては、図４に示した表の（Ｂ）行に示すように、補強繊維２２Ａの長さが補強繊維３６Ａの長さより長く、補強繊維２２Ａの体積を補強繊維３６Ａの体積と略同一としたが、本発明の実施形態はこれに限らない。
【００４７】
例えば図４に示した表の（Ａ）行に示すように、補強繊維２２Ａの長さが補強繊維３６Ａの長さより長く、補強繊維２２Ａの体積を補強繊維３６Ａの体積より大きくしてもよい。
【００４８】
または図４に示した表の（Ｃ）行に示すように、補強繊維２２Ａの長さと補強繊維３６Ａの長さとを略同一とし、補強繊維２２Ａの体積を補強繊維３６Ａの体積より大きくしてもよい。
【００４９】
あるいは図４に示した表の（Ｄ）行に示すように、コンクリート２２には補強繊維２２Ａを混入する一方、コンクリート３６には補強繊維を混入しない構成としてもよい。
【００５０】
また更に、図４の（Ｅ）行に示すように、補強繊維２２Ａと補強繊維３６Ａの長さ及び体積を等しくする一方、コンクリート３６を形成するフレッシュコンクリートの流動性を、コンクリート２２を形成するフレッシュコンクリートの流動性より大きくしてもよい。
【００５１】
つまり、本発明においては、補強繊維３６Ａを含むフレッシュコンクリートの流動性が、補強繊維２２Ａを含むフレッシュコンクリートの流動性より高ければよく、補強繊維の長さ、体積、フレッシュコンクリートの流動性は適宜調整することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、外殻部材３０における幅方向の中央部に主筋３２及びフープ筋３４を配置しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば主筋３２及びフープ筋３４は、外殻部材３０における幅方向の内側（コア部材２０側）、一例としてコア部材２０の境界部に配置してもよい。
【００５３】
この場合、外殻部材３０を形成するコンクリート３６は、略全体がかぶりコンクリートとされ、外殻部材３０の幅方向中央部に主筋３２及びフープ筋３４を配置する場合と比較して幅が狭く（例えば４０ｍｍ）形成される。しかし、このような場合においても、補強繊維３６Ａが補強繊維２２Ａより短く形成されているため、例えば補強繊維２２Ａの長さ以上の補強繊維を用いる場合と比較して、コンクリート３６を打設し易い。
【００５４】
さらに、外殻部材３０には、必ずしも主筋３２及びフープ筋３４を配筋しなくてもよい。このような場合においても、コンクリート３６に補強繊維２２Ａより短い補強繊維３６Ａを混入することで、コア部材２０より幅が小さい外殻部材３０の型枠内へフレッシュコンクリートを打設し易い。
【００５５】
また、本実施形態においては、コンクリート部材の一例として構造躯体としての柱部材１２の構成を示したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば柱部材１２は、間柱等の非構造躯体としてもよい。あるいはコンクリート部材は、梁、杭等としてもよい。このように、本発明は様々な態様で実施できる。
【符号の説明】
【００５６】
１２    柱部材（コンクリート部材）
２０    コア部材
２２    コンクリート
２２Ａ  補強繊維
３０    外殻部材
３６    コンクリート
３６Ａ  補強繊維
３２    主筋
３４    フープ筋（せん断補強筋）
【図１】
2020159069.tif 000003
【図２】
2020159069.tif 000004
【図３】
2020159069.tif 000005
【図４】
2020159069.tif 000006