(57)【要約】【課題】コストを考慮した合理的なコンクリート構造体を提供する。【解決手段】コンクリート部材１０と、コンクリート部材１０に埋設されたシース管２０と、シース管２０に挿入された線材と、シース管２０と線材との隙間に注入された注入材４０とを備えるコンクリート構造体１であって、注入材４０は、コンクリート部材１０の第一領域１１のシース管２０に注入された第一注入材４１と、それ以外の部分である第二領域１２のシース管に注入された第二注入材４２とを有し、第一注入材４１の強度は第二注入材４２の強度よりも高い強度である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート部材と、
前記コンクリート部材に埋設されたシース管と、
前記シース管に挿入された線材と、
前記シース管と前記線材との隙間に注入された注入材と、を備えるコンクリート構造体であって、
前記注入材は、前記コンクリート部材の第一領域の前記シース管に注入された第一注入材と、それ以外の部分である第二領域の前記シース管に注入された第二注入材と、を有し、
前記第一注入材の強度は、前記第二注入材の強度よりも高い強度であることを特徴とする、コンクリート構造体。
【請求項２】
前記注入材は、前記第二領域の前記シース管のうち、前記第一領域に隣接する部分に注入された、第三注入材をさらに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構造体。
【請求項３】
前記第一領域は、柱梁接合部を含むように設定された領域であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のコンクリート構造体。
【請求項４】
前記第一領域は、柱脚部を含むように設定された領域であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のコンクリート構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造や鉄筋コンクリート構造のプレキャスト工法で使用されるシース内には、ＰＣ鋼材や鉄筋等の防錆を目的として、グラウト材が注入されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
シース内に注入されるグラウト材には、セメントペースト系のグラウト材であって、圧縮強度が２０〜４０Ｎ／ｍｍ２程度のものを使用するのが一般的である。
また、グラウト材は、シース内全長にわたって注入するのが一般的である。
【０００４】
一方、コンクリートの技術開発に伴い、設計基準強度が１００Ｎ／ｍｍ２以上の高強度コンクリートが普及されつつあり、１５０〜２００Ｎ／ｍｍ２の超高強度コンクリートの適用事例も増えつつある。
【０００５】
そのため、プレストレストコンクリート構造のコンクリート部材においても高強度コンクリートが採用される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２０７７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、ポストテンション方式の柱梁接合部に高強度コンクリートを採用した場合、定着具一式（スパイラルシース（登録商標）、トランペットシース、スパイラル筋、支圧板、アンカーヘッド、鋼管スリーブ等）が柱の断面積に対して２０％以上占有することになる場合がある。このとき、シース内に普通強度のグラウト材を注入すると、その分だけ耐力が不足し、断面欠損した場合と同様の状態となってしまう。
【０００８】
そのため、シース内に対して、母材コンクリート（高強度コンクリート）と同等以上の強度を有するグラウト材を注入することが考えられるが、高強度のグラウト材は非常に高価であり、高コストとなる。
【０００９】
また、普通強度のグラウト材を使用することによる耐力の不足分を補うことを目的として、柱の断面積を大きくすることも考えられるが、高コストになるとともに、小断面化を目的として高強度コンクリートを採用した場合にはその目的に反することになる。
【００１０】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、コストを考慮した合理的なコンクリート構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明のコンクリート構造体は、コンクリート部材と、前記コンクリート部材に埋設されたシース管と、前記シース管に挿入された線材と、前記シース管と前記線材との隙間に注入された注入材とを備えるものであって、前記注入材は、前記コンクリート部材の第一領域の前記シース管に注入された第一注入材とそれ以外の部分である第二領域の前記シース管に注入された第二注入材とを有し、前記第一注入材の強度は、前記第二注入材の強度よりも高い強度であることを特徴としている。なお、第一領域は、例えば、柱梁接合部や柱脚部分を含むように設定された領域である。
【００１２】
かかるコンクリート構造体によれば、高い強度を有する第一注入材を必要な部分のみに対して注入するため、経済的である。また、高強度の第一注入材が注入された部分においてコンクリート部材の耐力が低下することがないため、合理的なコンクリート構造体を構築することができる。
【００１３】
前記注入材が、前記第二領域の前記シース管のうち、前記第一領域に隣接する部分に注入された第三注入材をさらに有していれば、第一注入材の注入範囲を設定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コストを考慮した合理的なコンクリート構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るコンクリート構造体の概要を示す立面図である。
【図２】第一の実施形態に係るコンクリート構造体の一部を示す平断面図である。
【図３】同コンクリート構造体の一部を示す縦断面図である。
【図４】第二の実施形態に係るコンクリート構造体の一部を示す縦断面図である。
【図５】第三の実施形態に係るコンクリート構造体の一部を示す縦断面図である。
【図６】第四の実施形態に係るコンクリート構造体の一部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、図１に示すように、ＲＣ構造の柱２，２にＰＣ構造の梁（コンクリート部材１０）３を横架する場合について説明する。
【００１７】
本実施形態のコンクリート構造体１は、図２に示すように、コンクリート部材１０と、コンクリート部材１０に埋設されたシース管２０と、シース管２０に挿入された線材３０（図３参照）と、シース管２０と線材３０との隙間に注入された注入材４０とを備えている。なお、図２では、線材３０の図示を省略している。
【００１８】
コンクリート部材１０は、高強度コンクリート（本実施形態では、設計基準強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ２）により構成された第一領域１１と、普通コンクリート（本実施形態では、２０〜４０Ｎ／ｍｍ２程度）により構成された第二領域１２とにより構成されている。
【００１９】
第一領域１１は、いわゆる柱梁接合部（パネルゾーン）であって、線材（ＰＣ鋼材又は高強度鉄筋）３０の定着域を構成している。図示は省略するが、第一領域１１には、柱主筋およびフープ筋が配筋されている。第二領域１２は、左右の柱２，２の間に配設された梁３の本体部分である。
なお、第一領域１１と第二領域１２の範囲は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
【００２０】
コンクリート部材１０には、梁３の軸方向に沿ってシース管２０が埋設されている。シース管２０には、線材３０（図３参照）が挿通される。
【００２１】
シース管２０は、一般部２１と、定着部２２とを備えている。
一般部２１は、いわゆるスパイラルシース（登録商標）により構成されていて、その大部分が第二領域１２に埋設されている。一般部２１の両端部は、第一領域１１，１１に埋設されている。なお、一般部２１は、必ずしもスパイラルシースである必要はない。
【００２２】
定着部２２は、柱梁接合部（第一領域１１）内に埋設されている。
定着部２２は、一般部２１に連結されたトランペットシース２３と、支圧板２５を介してトランペットシース２３に連結された鋼管スリーブ２４とを備えている。
【００２３】
トランペットシース２３の一端は、一般部２１に連結されており、トランペットシース２３の他端は支圧板２５に当接している。
トランペットシース２３は、一般部２１から支圧板２５に近づくにしたがって拡径する円錐台状に形成されている。
【００２４】
鋼管スリーブ２４は、筒状に形成された鋼管である。鋼管スリーブ２４の一端は支圧板２５に当接していて、鋼管スリーブ２４の他端は柱２（柱梁接合部）の側面において開口している。
【００２５】
支圧板２５は、線材３０の頭部（アンカーヘッド３１）を係止するための部材である。支圧板２５は、トランペットシース２３の拡径部分の断面形状および鋼管スリーブ２４の断面形状よりも大きな面積を有している。また、支圧板２５の中央には、一般部２１の内径より大きな内径を有した貫通孔が形成されている。当該貫通孔には線材３０が挿通される。
トランペットシース２３の周囲にはスパイラル筋２６が配筋されている。
【００２６】
線材３０は、ＰＣ鋼材により構成されている。線材３０にはプレストレスが導入されている。図３に示すように、線材３０の両端（図面では、一端のみを記載している）は、アンカーヘッド３１を介して支圧板２５に係止されている。なお、線材３０を構成する材料は限定されるものではなく、例えばＰＣ鋼棒やＰＣ鋼線、高強度鉄筋等であってもよい。
【００２７】
スパイラル筋２６は、螺旋状に形成された補強筋である。スパイラル筋２６は、必要に応じて配筋すればよく、省略してもよい。
【００２８】
本実施形態の注入材４０は、第一注入材４１と、第二注入材４２と、第三注入材４３とを備えている。
【００２９】
第一注入材４１は、図２に示すように、第一領域１１において、シース管２０内に注入されたグラウト材である。すなわち、第一注入材４１は、第一領域１１のシース管２０である一般部２１の端部、トランペットシース２３および鋼管スリーブ２４に注入されている。
【００３０】
第一注入材４１は、第一領域１１を構成する母材コンクリート（高強度コンクリート）と同等以上の強度（本実施形態では、設計基準強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ２）であって、第二注入材４２の強度よりも高い強度を有している。
【００３１】
第二注入材４２は、第二領域１２のシース管２０のうち、第三注入材４３が注入されていない部分に注入されたグラウト材である。
第二注入材４２には、第一注入材４１および母材コンクリートよりも低い強度（本実施形態では、２０〜４０Ｎ／ｍｍ２程度）のものを使用する。
【００３２】
第三注入材４３は、図３に示すように、第二領域１２のシース管２０のうち、第一領域１１に隣接する部分に注入されたモルタルである。
第三注入材４３には、第一注入材４１および母材コンクリートよりも低い強度（本実施形態では、２０〜４０Ｎ／ｍｍ２程度）のものを使用する。
【００３３】
第三注入材４３には、注入に必要な充填性と流動性を備えるとともに、注入後のフレッシュ時の形状保持性を備えたものを使用する。このような性状の第三注入材４３を使用すると、シース管２０内の第一領域１１と第二領域１２との境界部分に密実な境界部が形成される。
【００３４】
フレッシュ時の形状保持性を備えたモルタルとしては、粘性型モルタルを使用してもよいし、粘性型あるいは非粘性型のモルタルに形状保持性を付与したものを使用してもよい。形状保持性の付与方法としては、有機繊維または無機繊維を混入したり、増粘材を加えたりすることにより行えばよい。また、ベントナイト等のチクソトロピー性を高める材料を加えたモルタルを使用してもよい。
なお、第三注入材４３には、モルタルの代りに、注入時の充填性と流動性、および、注入後の形状保持性を有する樹脂材料を使用してもよい。
【００３５】
次に、本実施形態のグラウト材注入方法について説明する。
本実施形態のグラウト材注入方法は、線材３０が配設されたシース管２０内に、塞ぎモルタルとして第三注入材４３を注入し、その後、第一注入材４１および第二注入材４２を注入する、というものである。
【００３６】
第三注入材４３は、第二領域１２の端部（第一領域１１に隣接する部分）のシース管２０に連通する注入口５１から注入する。
【００３７】
第三注入材４３の注入状況の確認は、第三注入材４３の注入範囲の前後に連通する確認口５２，５２を利用して行う。具体的には、一方の確認口５２から空気を送り込み、他方の確認口５２から空気の流出状況により判断すればよい。つまり、他方の確認口５２からの空気の流出がなくなったら、シース管２０内が第三注入材４３で遮蔽されたと判断できる。なお、注入状況の確認方法は限定されるものではなく、例えば、内視鏡等を確認口５２から挿入して目視により確認してもよいし、一方の確認口５２からシース管２０内に向けて放出した光を他方から検知することにより行ってもよい。
なお、第三注入材４３の充填が不十分な場合には、確認口５２から第三注入材４３を注入するとよい。
【００３８】
第三注入材４３の硬化状況の確認は、施工時に注入したモルタルを別途採取しておき、注入箇所近傍で養生した場合の凝結始発を貫入抵抗により判断する。
【００３９】
本実施形態では、梁３の上面からシース管２０に至る注入口５１および確認口５２を形成する場合について説明したが、注入口５１および確認口５２の位置や向きは限定されるものではなく、例えば梁３の側面に形成してもよい。
【００４０】
第一注入材４１は、第一領域１１に形成された鋼管スリーブ２４側から一般部２１およびトランペットシース２３に圧入する。
なお、第一注入材４１の注入は、柱２の側面からシース管２０に至るように形成した注入口から行ってもよいし、支圧板２５に設けた注入口から行ってもよい。また、柱２側に連通する確認口５２から行ってもよい。
【００４１】
第一注入材２５を一般部２１とトランペットシース２３に注入したら、鋼管スリーブ２４内にも第一注入材４１を充填する。
【００４２】
第二注入材４２は、梁３の本体部に形成された注入口（図示せず）、または、シース管２０の梁側に連通する確認口５２から圧入する。
【００４３】
本実施形態のコンクリート構造体１によれば、高強度コンクリートにより形成された第一領域１１に対しては、高強度コンクリートと同等以上の強度を有した第一注入材４１をシース管２０に注入するため、コンクリート構造体１の耐力が低下することがない。
また、第一注入材４１の注入範囲を第一領域１１のみに限定しているため、シース管２０の全長に第一注入材４１を注入する場合に比べて安価である。
【００４４】
第一領域１１と第二領域１２との境界部分に第三注入材４３が予め注入されているため、第一注入材４１の注入を計画通りに行うことができる。そのため、第一注入材４１の注入量の増加による材料費の高騰を防止できる。
【００４５】
第三注入材４３の注入範囲の両側に確認口５２が形成されているため、第三注入材４３のシース管２０での片流（左右均等に第三注入材４３が広がらないこと）を確認することができる。また、片流があった場合には、いずれか一方の確認口５２から第三注入材４３を補充すればよい。
【００４６】
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態のコンクリート構造体１は、第三注入材４３を備えていない点で、第一の実施形態のコンクリート構造体と異なっている。
【００４７】
第二の実施形態では、第一注入材４１として、注入に必要な充填性と流動性を備えるとともに、注入後のフレッシュ時の形状保持性を備えたグラウト材を使用している。
この他の第一注入材４１の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００４８】
フレッシュ時の形状保持性を備えたグラウト材としては、粘性型グラウト材を使用してもよいし、粘性型あるいは非粘性型のグラウトに形状保持性を付与したものを使用してもよい。形状保持性の付与方法としては、有機繊維または無機繊維を混入したり、増粘材を加えたりすることにより行えばよい。また、ベントナイト等のチクソトロピー性を高める材料を加えたグラウト材を使用してもよい。
【００４９】
この他の第二の実施形態のコンクリート構造体１の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００５０】
次に、第二の実施形態のグラウト材注入方法について説明する。
第二の実施形態のグラウト材注入方法では、まず、線材３０が挿入されたシース管２０のうち、コンクリート部材１０の第一領域１１に埋設された部分に第一注入材４１を注入し、その後、第二領域１２に埋設された部分に第二注入材４２を注入する。
【００５１】
第一注入材４１の注入は、図４に示すように、柱２の側面からトランペットシース２３に至る注入口５１を利用して行う。
第一注入材４１の注入状況は、第一領域１１と第二領域１２との境界部に形成された確認口５２を利用して確認する。
【００５２】
第一注入材４１は、フレッシュ時の形状保持性を備えているため、所定範囲に注入することができる。そのため、塞ぎモルタル（第三注入材４３）等により境界部を塞がなくとも、強度の異なるグラウト材（第一注入材４１、第二注入材４２）を、第一領域１１と第二領域１２とで打ち分けることができる。
【００５３】
また、高強度コンクリートにより形成された第一領域１１内のシース管２０に対しては、高強度コンクリートと同等以上の強度を有した第一注入材４１を注入するため、コンクリート構造体の耐力が低下することがない。
また、第一注入材４１の注入範囲を第一領域１１のみに限定しているため、シース管２０全長に第一注入材４１を注入する場合に比べて安価である。
【００５４】
＜第三の実施形態＞
第三の実施形態のコンクリート構造体１は、図５に示すように、コンクリート部材１０と、コンクリート部材１０に埋設されたシース管２０と、シース管２０に挿入された線材３０と、シース管２０と線材３０との隙間に注入された注入材４０とを備えている。
【００５５】
コンクリート部材１０は、柱２と、柱２の側面に左右から接続する梁３，３とにより構成されている。
柱梁接合部（第一領域１１）は、高強度コンクリートにより形成されている。
【００５６】
梁３は、プレキャスト部材からなる。梁３は、目地部４を介して柱２の側面に接合されている。
本実施形態では、プレキャスト部材からなる梁３を柱２の側面に圧着する場合について説明するが、梁３は現場打ち工法により構築してもよい。
【００５７】
シース管２０は、左右の梁３，３および柱２の各々に埋設されている。柱２と梁３との目地部４では、目地モルタルの浸入を防止するための浸入防止パッド２７がシース管２０の開口端に周設されている。
【００５８】
シース管２０内に注入された注入材４０は、第一領域１１（柱梁接合部）においてシース管２０内に注入された第一注入材４１と、第二領域１２（梁３）においてシース管２０内に注入された第二注入材４２とを備えている。
【００５９】
本実施形態の第一注入材４１の詳細は、第二の実施形態で示した第一注入材４１と同様なため詳細な説明は省略する。
また、第二注入材４２の詳細は、第一の実施形態の第二注入材４２と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００６０】
第三の実施の形態では、第一注入材４１を第一領域１１のシース管２０に注入した後、第二注入材４２を第二領域１２のシース管２０に注入する。
【００６１】
第一注入材４１のシース管２０への注入は、柱２の横方向の中間部に形成された注入口５１から行う。
本実施形態では、注入口５１の左右に、それぞれ複数の確認口５２，５２を形成しておき、第一注入材４１の注入時に、第一注入材４１の注入状況が確認できるようにしておく。なお、第一注入材４１の片流が生じた場合には、確認口５２から第一注入材４１の注入を行えばよい。
【００６２】
第一注入材４１は、フレッシュ時の形状保持性を備えているため、所定範囲に注入することができる。そのため、強度の異なるグラウト材を、第一領域１１と第二領域１２とで打ち分けることができる。
【００６３】
また、高強度コンクリートにより形成された第一領域１１に対しては、高強度コンクリートと同等以上の強度を有した第一注入材４１を注入するため、コンクリート構造体１の耐力が低下することがない。
また、第一注入材４１の注入範囲を第一領域１１のみに限定しているため、シース管２０の全長に第一注入材４１を注入する場合に比べて安価である。
【００６４】
＜第四の実施形態＞
第四の実施形態のコンクリート構造体１は、図６に示すように、コンクリート部材１０（柱２）と、柱２の軸方向に沿って柱２に埋設されたシース管２０と、シース管２０に挿入された線材３０と、シース管２０と線材３０との隙間に注入された注入材４０とを備えている。
【００６５】
コンクリート部材１０は、柱脚部のヒンジ領域（柱せいに対して１．０倍〜１．５倍の範囲）を含むように設定された第一領域１１と、その他の領域である第二領域１２とにより構成されている。
【００６６】
柱２の下端部には、注入口５１が形成されている。また、第一領域１１と第二領域１２との境界部には、排出口５３が形成されている。さらに、排出口５３の上方にも注入口５１が形成されている。
【００６７】
柱脚部では、大きな応力変動が生じるおそれがあるため、柱主筋とグラウト材およびコンクリートが一体的に荷重に抵抗する必要があり，柱主筋とグラウト材の十分な付着抵抗力が必要となる。一方、それ以外の応力変動の少ない部分である第二領域１２は、第一の実施形態の場合（図２参照）と異なり、柱断面に対してシース内の主筋を除くグラウト材部の占める割合が少なく、応力変動も少ないため、柱主筋とグラウト材の付着抵抗力は大きな問題とならない。
【００６８】
線材３０は、鉄筋により構成されている。線材３０の下端は、基礎Ｋに定着している。なお、線材３０を構成する材料は限定されるものではない。
【００６９】
注入材４０は、第一注入材４１と、第二注入材４２とを備えている。
第一注入材４１は、第一領域１１に埋設されたシース管２０内に注入されたグラウト材であって、第一領域１１を構成する母材コンクリート（高強度コンクリート）と同等以上の強度（本実施形態では、設計基準強度が１５０〜２００Ｎ／ｍｍ２）を有している。ただし、設計条件によっては、必ずしも母材強度と同等でなくても良く、例えば、母材コンクリートが２００Ｎ／ｍｍ２でグラウト材強度が１００Ｎ／ｍｍ２というケースもある。
【００７０】
第二注入材４２は、第二領域１２に埋設されたシース管２０内に注入されたグラウト材であって、第一注入材４１よりも低い強度（本実施形態では、２０〜４０Ｎ／ｍｍ２程度）を有している。
【００７１】
次に、本実施形態のコンクリート構造体１のグラウト材注入方法について説明する。
注入材４０の注入は、柱２の下部から順次進めていく。こうすることで、第一領域１１と第二領域１２との間に塞ぎモルタル等を注入することなく、異なるグラウト材（第一注入材４１および第二注入材４２）を打ち分けることができる。
【００７２】
第一注入材４１の注入は、柱２の下端部に形成された注入口５１から圧入し、排出口５３から流出するまで行う。
【００７３】
第一注入材４１の注入後、第一注入材４１の硬化が開始した段階で、第二注入材４２を注入する。第二注入材４２の注入は、排出口５３の上方に形成された注入口５１から圧入することにより行う。
【００７４】
本実施形態の高強度コンクリートにより形成されたコンクリート構造体１によれば、第一領域１１に対しては、高強度コンクリートと同等以上の強度を有したグラウト材または比較的高強度のグラウト材である第一注入材４１を注入するため、コンクリート構造体の耐力が低下することがない。
また、第一注入材４１の注入範囲を第一領域１１のみに限定しているため、シース管２０全長に第一注入材４１を注入する場合に比べて安価である。
【００７５】
第四の実施形態では，一つの同一強度のコンクリートで形成されたプレキャスト柱部材内でのグラウトの打ち分け方法を示したが、建物高さ方向で層ごとに柱のコンクリート強度が異なる場合において、それぞれの層柱のコンクリート強度にグラウト材強度を揃えて、連続するシース内で強度の異なるグラウト材を打ち分けても良い。
【００７６】
以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【００７７】
例えば、コンクリートの強度や、注入材の強度は、前記各実施形態で示した強度に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
また、コンクリート部材は、梁や柱に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７８】
１    コンクリート構造体
２    柱
３    梁
１０  コンクリート部材
１１  第一領域
１２  第二領域
２０  シース管
３０  線材
４０  注入材
４１  第一注入材
４２  第二注入材
４３  第三注入材
【図１】
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【図２】
2014084621.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014084621.tif 000007
【図６】
2014084621.tif 000008