(57)【要約】  応力分散鍔をコンクリート補強用棒状剛材に間隔をあけて複数設けるという簡単な構造でひび割れを防止可能なコンクリート応力分散構造とコンクリート応力分散システムとコンクリート構造物施工方法を提供することを目的とする。  コンクリート補強用棒状剛材１ａと、このコンクリート補強用棒状鋼材１ａの周面から垂直方向に設けられる応力分散鍔３とを有し、この応力分散鍔３は、前記コンクリート補強用棒状鋼材１ａの長手方向に間隔をあけて複数設けられることを特徴とするコンクリート応力分散構造７ａである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート補強用棒状剛材と、このコンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に設けられる応力分散鍔とを有し、この応力分散鍔は、前記コンクリート補強用棒状鋼材の長手方向に間隔をあけて複数設けられることを特徴とするコンクリート応力分散構造。
【請求項２】
前記応力分散鍔の外縁部は、コンクリートのひび割れを誘発するために、前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面近傍の中央部分の厚みよりも薄肉に形成されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項３】
前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対のナット部を備えて、前記応力分散鍔は前記一対のナット部に挟着され前記コンクリート補強用棒状鋼材に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項４】
前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対のナット部と、この一対のナット部と前記応力分散鍔の間に，テーパ部を備えて前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対の補強部材とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項５】
前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成するナット部を有し、前記応力分散鍔はテーパ部を備えて接合され、前記応力分散鍔又はテーパ部の内周面には前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項６】
前記応力分散鍔を前記コンクリート補強用棒状鋼材に固定するためのグラウト材又は接着剤を注入するために、前記ナット部又は前記補強部材は、その外表面から前記コンクリート補強用棒状鋼材の雄ねじ部まで貫通する孔が穿設されることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項７】
前記コンクリート補強用棒状鋼材および応力分散鍔に使用される材料のヤング率は、応力分散に供されるコンクリートのヤング率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造を複数組み合わせて構成され、隣り合う前記コンクリート応力分散構造に設けられた前記応力分散鍔は、千鳥配置として、隣り合う前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に交互に配置されることを特徴とするコンクリート応力分散システム。
【請求項９】
コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程と、前記型枠部内に請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載されるコンクリート応力分散構造を形成させる工程と、前記型枠部内にコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴とするコンクリート構造物施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の補強を可能とするコンクリート応力分散構造とコンクリート応力分散システムとコンクリート構造物施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートに発生するひび割れは、鋼材の腐食による耐久性の低下や水密性・気密性の低下などの原因となるため従来からその補修作業を行ったり、ひび割れ自体の抑制や制御を行うなどの対策が講じられてきた。
また、このひび割れに対する許容値は、例えば土木学会コンクリート標準示方書などで、構造物の使用目的、環境条件あるいは部材の条件などを考慮して定めることが原則として定められており、コンクリート構造物に対する安全性を考慮して管理されている。
そもそもコンクリートに発生するひび割れの原因には様々なものがあるが、地震などの外力のみならず温度や乾燥に起因する内部応力によって発生する。【０００３】
大阪住友セメント株式会社の資料（非特許文献１）によれば、温度に起因する内部応力によって発生するひび割れは、温度ひび割れと呼ばれ、セメントの水和熱によって発生するものである。セメントの水和熱に伴うコンクリートの温度上昇又は温度低下による部材の自由変形が拘束されることによって内部拘束応力及び外部拘束応力が発生し、これらの引張応力によって温度ひび割れが発生するものである。この温度ひび割れは、部材軸と垂直方向に直線状のひび割れがほぼ等間隔で規則的に発生する特徴を備えている。【０００４】
また、非特許文献１によれば、乾燥に起因する収縮によって発生するひび割れは、乾燥収縮ひび割れと呼ばれ、セメントゲル細孔中の水分の蒸発に伴って、セメントペースト部分が収縮するが、この自由収縮がコンクリート中の骨材や鉄筋、あるいは接合部材によって拘束されることによる引張応力を生じ、コンクリートに乾燥収縮ひび割れが発生するものである。この乾燥収縮ひび割れも部材の長手方向とほぼ垂直に規則性のある直線状の貫通ひび割れとして現れる。
これらの温度や乾燥に起因するひび割れにおいては、特にひび割れが局所化し、ひび割れ幅が大きくなった場合は、前述のとおりその部位での鉄筋の腐食が急速に進み、構造物の耐久性に問題が生じる。
ひび割れの原因のうち、外力に対するひび割れの局所化は、異形鉄筋の開発により大幅に改善されてきた。しかし、その一方で温度や乾燥による内部応力による「ひび割れの局所化」を防ぐ具体的な対処法は見出されていないのが現状である。【０００５】
コンクリートに発生するひび割れは、鉄筋とコンクリートの付着が高いほど、また、鉄筋の量を増やすほど、その幅が小さくなることが知られている。また、低熱セメントや膨張剤、収縮低減剤といった混和剤の使用によって、コンクリートの収縮現象そのものを抑制することも提案されている。しかし、低熱セメントやコンクリートに膨張剤を混入する方法は、多額の経費がかかる対策である。【０００６】
以下に、これらの既往のひび割れ対策について説明する。
図１４に一般的な鉄筋コンクリート構造に使用されるコンクリート補強用棒状剛材の形状と、コンクリート構造物における配置に関する従来技術の内容を示す。（ａ）は、従来技術に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に符号Ｃ−Ｃ線で示される部分の矢視断面図である。
図１４において、従来のコンクリート構造物では、コンクリート部材１１中にコンクリート補強用棒状剛材１０を配置する構造が採用され、このような補強構造では、コンクリート補強用棒状剛材の付着力と剛性により、発生するひび割れ幅と、ひび割れ間隔が変化する。そこで、このときの鉄筋比（コンクリート断面積に対する鉄筋断面積の比）と発生するひび割れの幅の関係を示したものもある（非特許文献２）。【０００７】
特開昭６３−２５２９号公報（特許文献１）に鉄筋コンクリート用棒鋼の製造方法が示されている。これは、鉄筋とコンクリートの付着力を高めることで、コンクリート構造物の開口部の隅角部に発生するひび割れを防止することを目的とした棒鋼の製造に関するものである。
コンクリートの硬化時の温度応力によるひび割れ対策として低熱セメントを用いる工法は、経費が通常の約４０％程度増加するが、効果は大きいと言われている。また、コンクリートの収縮現象に対しては膨張剤や収縮低減剤を添加することにより、収縮分を相殺することでひび割れを防止する手法も提案されている。膨張剤の量と膨張量の関係については、膨張剤製造販売会社が示している（非特許文献３）。さらに、直接ひび割れを抑制する材料として、鋼繊維、ガラス繊維、炭素繊維、ポリプロピレン繊維等の短繊維材料を混ぜる方法も提案されている。しかし、これら方法を用いても大型のコンクリート構造物では、局所的にひび割れが発生している現状がある。【０００８】
通常鉄筋コンクリート構造に使用される鉄筋は、特公昭３６−２１２３４号公報（特許文献２），特公昭３７−６６７９号公報（特許文献３），特公昭３８−２１５７６号公報（特許文献４），特公昭４２−７１０４号公報（特許文献５），特公昭４４−１５５３８号公報（特許文献６），特開平05-5341号公報（特許文献７）等に、これまで様々な形状が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２５２９号（第２図）
【特許文献２】特公昭３６−２１２３４号（第１図）
【特許文献３】特公昭３７−６６７９号（第１図）
【特許文献４】特公昭３８−２１５７６号（第１図）
【特許文献５】特公昭４２−７１０４号（第１図）
【特許文献６】特公昭４２−１５５３８号（第１図）
【特許文献７】特開平０５-５３４１号（図１）
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】住友大阪セメント株式会社資料（http://www.soc.co.jp/cement/gijutsu/pdf/hibiware.pdf）
【非特許文献２】コンクリート標準示方書施工偏（土木学会）2002年、p.44
【非特許文献３】太平洋マテリアル製品カタログ、太平洋マテリアル株式会社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
現在ではＪＩＳＧ３１１２に鉄筋コンクリート用棒鋼の形状・寸法が規定されており、異形鉄筋の場合、凹凸の高さも規定されているが、これは、コンクリートと鉄筋の付着力を高めることを目的としたものである。【００１２】
また、上記の非特許文献や特許文献に開示されるコンクリートに発生するひび割れに関する技術は、ひび割れ対策として鉄筋量を増やしたり、各種短繊維を混ぜ込む手法であり、これらの技術では、経費がかかるという課題があったり、ひび割れ抑制の性能について十分な結果が得られていないという課題も残っている。
また、膨張剤を使用した場合についても、大型のコンクリート部材内では均一な膨張性が懸念されることや、高価であると言った課題があり、これらの材料を用いても有害なひび割れを防止できない場合がある。【００１３】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状剛材に間隔をあけて複数設けるという簡単な構造でひび割れを防止可能なコンクリート応力分散構造とコンクリート応力分散システムとコンクリート構造物施工方法を提供することを目的とする。
本発明では部材内膨張応力の均等化すること、換言すれば、コンクリート内の応力を局所化させないことで、通常、コンクリートに発生する局所的なひび割れを小さなものに分散させることを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるコンクリート応力分散構造は、コンクリート補強用棒状剛材と、このコンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に設けられる応力分散鍔とを有し、この応力分散鍔は、前記コンクリート補強用棒状鋼材の長手方向に間隔をあけて複数設けられるものである。
鉄筋コンクリートのひび割れ間隔やひび割れ幅は、通常、内部が均一な断面の場合、配置された鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）量やコンクリート強度によって変化することが知られているが、このように構成される発明においては、このひび割れ間隔を、コンクリート補強用棒状鋼材に配置した応力分散鍔の間隔にコントロールするとともに、そのひび割れ幅も内部の鉄筋を腐食させる水が浸入しない程度に小さくするように作用する。
また、コンクリート部材が収縮により応力の高い場所でひび割れようとするとき、この場所を応力分散鍔の位置へとコントロールし、これによりひび割れを分散して高応力場所でのひび割れ集中を抑制する作用を有する。
さらに、応力分散鍔を設けることで、コンクリート部材が曲げを受ける場合には、コンクリート部材の曲げ耐力の向上に作用し、せん断を受ける場合には、コンクリート部材のせん断耐力の向上に作用する。【００１５】
また、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のコンクリート応力分散構造において、前記応力分散鍔の外縁部は、コンクリートのひび割れを誘発するために、前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面近傍の中央部分の厚みよりも薄肉に形成されるものである。
このように構成されるコンクリート応力分散構造においては、請求項１に記載の発明の作用に加え、応力分散鍔の外縁部がコンクリート補強用棒状鋼材の周面近傍の中央部分よりも薄肉に形成されるため、応力分散鍔の外縁部での応力が局所的に大きくなり、その結果、コンクリート部材全体における個々のひび割れの幅を一層小さくするように作用する。従って、請求項１の発明の作用を促進するように作用するものである。【００１６】
請求項３に記載の発明においては、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造において、前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対のナット部を備えて、前記応力分散鍔は前記一対のナット部に挟着され前記コンクリート補強用棒状鋼材に固定されるものである。
このように構成されるコンクリート応用分散構造においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、コンクリート補強用棒状剛材と一対のナット部がそれぞれ雄ねじ部と雌ねじ部を有して螺合することでネジ作用を発揮する。その際に応力分散鍔を一対のナット部の間に挟着することで、応力分散鍔を固定するように作用する。【００１７】
請求項４に記載の発明においては、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造において、前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対のナット部と、この一対のナット部と前記応力分散鍔の間に，テーパ部を備えて前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対の補強部材とを備えることを特徴とするものである。
このように構成されるコンクリート応用分散構造においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、コンクリート補強用棒状剛材が雄ねじ部を有し、一対のナット部と補強部材が雌ねじ部を有して螺合することでネジ作用を発揮する。すなわち、応力分散鍔を挟む左右一対のナット部と補強部材のコンクリート補強用棒状剛材への螺合による摩擦力で応力分散鍔を固定するように作用する。また、補強部材にはテーパ部が設けられており、これによって径の異なるコンクリート補強用棒状剛材との間で応力分散鍔を強固に固定するように作用する。【００１８】
請求項５に記載の発明においては、請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造において、前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成するナット部を有し、前記応力分散鍔はテーパ部を備えて接合され、前記応力分散鍔又はテーパ部の内周面には前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を形成することを特徴とするものである。
このように構成されるコンクリート応力分散構造においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、コンクリート補強用棒状剛材が雄ねじ部を有し、ナット部の雌ねじ部と、応力分散鍔又はテーパ部の雌ねじ部が螺合することでネジ作用を発揮する。すなわち、ナット部と、応力分散鍔又はテーパ部のコンクリート補強用棒状剛材への螺合による摩擦力で応力分散鍔を固定するように作用する。また、応力分散鍔にはテーパ部が接合されており、これによって径の異なるコンクリート補強用棒状剛材との間で応力分散鍔を強固に固定することができる。【００１９】
請求項６に記載の発明においては、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造において、前記応力分散鍔を前記コンクリート補強用棒状鋼材に固定するためのグラウト材又は接着剤を注入するために、前記ナット部又は前記補強部材は、その外表面から前記コンクリート補強用棒状鋼材の雄ねじ部まで貫通する孔が穿設されるものである。
このように構成されるコンクリート応用分散構造においては、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、貫通する孔が、グラウト材又は接着剤のコンクリート補強用棒状鋼材の雄ねじ部までの注入を促すように作用する。【００２０】
請求項７に記載の発明においては、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造において、前記コンクリート補強用棒状鋼材および応力分散鍔に使用される材料のヤング率は、応力分散に供されるコンクリートのヤング率よりも大きいものである。
このように構成されるコンクリート応用分散構造においては、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、応力分散が効果的となる作用を有する。【００２１】
請求項８に記載の発明においては、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造を複数組み合わせて構成され、隣り合う前記コンクリート応力分散構造に設けられた前記応力分散鍔は、千鳥配置として、隣り合う前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に交互に配置されるコンクリート応力分散システムである。
このように構成されるコンクリート応力分散システムにおいては、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、隣り合うコンクリート応力分散構造における応力分散鍔を千鳥配置とすることで、ひび割れの分散を促進させたり、ひび割れ幅を小さくするように作用する。【００２２】
請求項９に記載の発明においては、コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程と、前記型枠部内に請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載されるコンクリート応力分散構造を形成させる工程と、前記型枠部内にコンクリートを打設する工程と、を有するコンクリート構造物施工方法である。
このように構成されるコンクリート構造物施工方法においては、コンクリート補強用棒状剛材の長手方向に間隔をあけて複数応力分散鍔を設けたコンクリート応力分散構造を型枠部内に形成させ、その中にコンクリートを打設させることで、施工されたコンクリート構造物内部に発生するひび割れの発生をコントロールし、また、そのひび割れを分散させるように作用する。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の請求項１記載のコンクリート応力分散構造においては、コンクリート補強用棒状剛材に応力分散鍔を、間隔をあけて複数設けることによって、この応力分散鍔の間隔にひび割れの発生を分散させるようにコントロールすることができる。従って、高応力が発生する箇所でのひび割れの集中を防止することができるとともに、ひび割れ幅を小さくして内部鉄筋の腐食を防止することができる。【００２４】
本発明の請求項２記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項１に記載の発明の効果に加えて、応力分散鍔の外縁部の薄肉形状が、その周囲のコンクリートに応力集中を引き起こすことから、よりひび割れの幅を小さくしながら、ひび割れの発生を促進させることができる。【００２５】
本発明の請求項３記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、一対のナット部によるため、固定のための溶接を不要とし、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状鋼材に容易かつ確実に応力分散作用を保持した上で所望の位置に固定することができる。従って、多様なコンクリート応力分散構造の製造に関して対応が可能であり、量産性に適しているという効果を有する。【００２６】
本発明の請求項４記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、固定が一対のナット部と補強部材によるため、溶接をすることなく、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状鋼材に容易かつ確実に応力分散作用を保持した上で所望の位置に固定することができる。また、テーパ部を有する補強部材を用いることで、応力分散鍔と径が異なるコンクリート補強用棒状剛材の間で径の変化を徐々に変化させることが可能であり、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状剛材に対して強固に固定可能である。
また、ナット部によってコンクリート補強用棒状剛材のいずれの位置でも固定可能であることから、多様なコンクリート応力分散構造の製造に関して対応が可能であり、量産性に適しているという効果を有する。【００２７】
本発明の請求項５記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、固定がナット部と応力分散鍔又はテーパ部によるため、溶接をすることなく、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状鋼材に容易かつ確実に応力分散作用を保持した上で所望の位置に固定することができる。また、テーパ部を応力分散鍔に接合することで、応力分散鍔と径が異なるコンクリート補強用棒状剛材の間で径の変化を徐々に変化させることが可能であり、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状剛材に対して強固に固定可能である。
さらに、ナット部によってコンクリート補強用棒状剛材のいずれの位置でも固定可能であることから、多様なコンクリート応力分散構造の製造に関して対応が可能であり、量産性に適しているという効果を有する。【００２８】
本発明の請求項６記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、グラウト材又は接着剤によってナット部あるいは補強部材をコンクリート補強用棒状鋼材に、より強固に固着させることができるため、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状剛材により強固に固着させることができる。
また、ナット部あるいは補強部材の外周面からグラウト材あるいは接着剤を注入可能であることから、コンクリート補強用棒状剛材に挿通させる前にナット部の内周面に塗布できたグラウト材等がコンクリート補強用棒状剛材と螺合させるうちに剥離してしまうような不具合がない。さらに、コンクリート補強用棒状剛材にナット部を挿通させた後に生じる、既に螺合している内周面には塗布しづらいといった不具合もない。従って、応力分散鍔をコンクリート補強用棒状鋼材に対して緩むことなく容易かつ確実に固定させることができる。【００２９】
本発明の請求項７記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、コンクリート補強用棒状剛材および応力分散鍔の材料として、使用されるコンクリートのヤング率より大きなヤング率を有する材料を使用することで、コンクリート内の応力に抗して、この応力を分散させることができる。コンクリートのヤング率は、通常２０−４０ＧＰａであり、例えば、２００ＧＰａ程度以上の通常の鉄鋼はこの条件を十分に満たす。一方、ヤング率が１０ＧＰａ以下の通常のプラスチックは、本発明に使用するコンクリート補強用棒状剛材および応力分散鍔の材料としては不適切である。【００３０】
本発明の請求項８記載のコンクリート応力分散システムにおいては、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、複数のコンクリート応力分散構造を千鳥配置に組み合わせることで、個々のコンクリート応力分散構造における効果をより強く発揮させることができる。すなわち、よりひび割れの集中を防止することができ、ひび割れ幅も小さくすることができる。【００３１】
本発明の請求項９記載のコンクリート構造物施工方法においては、コンクリート応力分散構造によって、ひび割れの発生箇所をコントロールすることができ、しかもそのひび割れ発生の幅を小さくすることができるコンクリート構造物を施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）は、本発明の実施例１に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に符号Ａ−Ａ線で示される部分の矢視断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施例２に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に符号Ｂ−Ｂ線で示される部分の矢視断面図である。
【図３】（ａ），（ｃ），（ｅ）は、それぞれ本発明の実施例１及び実施例２に係るコンクリート応力分散構造の応力分散鍔の変形例１乃至変形例３の正面形状を示す概念図であり、（ｂ），（ｄ），（ｆ）は同じく応力分散鍔の変形例１乃至変形例３の側面形状を示す概念図である。
【図４】実施例３に係るコンクリート構造物施工方法の工程を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、供試体の外部を示す正面図であり、（ｂ）は同じく側面図であり、（ｃ）は応力分散鍔を備えていない供試体の内部構造を示す正面概念図であり、（ｄ）は同じく側面概念図であり、（ｅ）はコンクリート応力分散構造の応力分散鍔を千鳥配置（配列）とした供試体の内部構造を示す正面概念図であり、（ｆ）は同じく側面概念図であり、（ｇ）はコンクリート応力分散構造の応力分散鍔を並列配置（配列）とした供試体の内部構造を示す正面概念図であり、（ｈ）は同じく側面概念図である。
【図６】（ａ）は供試体に設置されている応力分散鍔の断面概念図であり、（ｂ）はその側面概念図である。
【図７】図５，６に示す供試体に対して引張試験を実施した際の構成を示す概念図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ引張試験後の各供試体のひび割れ発生状況のスケッチ図を示す。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれの供試体における引張試験後の荷重−供試体伸び関係を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、応力分散鍔を備えていないプレーンな供試体の内部構造を示す概念図であり、（ｂ）は同じく側部端面を示す概念図であり、（ｃ）は応力分散鍔を備えた供試体の内部構造を示す概念図であり、（ｄ）は同じく側部端面を示す概念図である。
【図１１】（ａ）は、曲げ試験に供した試験装置を示す概念図であり、（ｂ）は試験の供試体底面におけるひずみ測定場所を示す概念図である。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、曲げ試験後の各供試体の両側面のひび割れ状況を示すスケッチ図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は各供試体（Ｃ−１，Ｃ−２，Ｄ−１，Ｄ−２）の供試体底面で測定した曲げ試験におけるひずみの計測結果を示すグラフである。
【図１４】（ａ）は、従来技術に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを示す概念図であり、（ｂ）は（ａ）に符号Ｃ−Ｃ線で示される部分の矢視断面図である。
【図１５】本発明の実施例４に係るコンクリート応力分散構造の側面形状を示す概念図である。
【図１６】本発明の実施例４の変形例１に係るコンクリート応力分散構造の側面形状を示す概念図である。
【図１７】本発明の実施例４の変形例２に係るコンクリート応力分散構造の側面形状を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施の形態に係るコンクリート応力分散構造及びそれを採用したコンクリート応力分散システムについて説明する。
以下、図面に基づいて本発明に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムの実施例について説明する。
なお、以下の実施例では、コンクリート補強用棒状剛材および応力分散鍔の材質としてはすべて鉄鋼を使用したときの例である。しかし、鉄鋼に限らず、ヤング率として５０ＧＰａ以上、好ましくは１００ＧＰａ以上の材質であれば、コンクリート中の応力に抗しうる剛性を有することから、本発明の応力分散鍔の効果を得ることができる。
【実施例１】
【００３４】
図１（ａ）は、本発明の実施例１に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを示す概念図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に符号Ａ−Ａ線で示される部分の矢視断面図である。
図１（ａ），（ｂ）において、実施例１に係るコンクリート応力分散構造７ａ及びコンクリート応力分散システム８ａでは、コンクリート部材２中に、２本のコンクリート補強用棒状剛材１ａ（コンクリート応力分散構造７ａ）が、コンクリートの内部でかつ中心寄りの部分に並列配置されている。２本のコンクリート補強用棒状剛材１ａの各々には略矩形状の応力分散鍔３が等間隔に周設されており、２本のコンクリート補強用棒状剛材１ａ間の応力分散鍔３の位置は、コンクリート補強用棒状剛材１ａ方向、すなわちコンクリート部材２の長手方向に沿って一致している。本実施例では、このような応力分散鍔３付きのコンクリート補強用棒状剛材１ａを１つのユニットとしてコンクリート応力分散構造７ａと呼んでおり、このコンクリート応力分散構造７ａがコンクリート部材２内部で複数配置されたものをコンクリート応力分散システム８ａと呼んでいる。
なお、応力分散鍔３の間隔は例えば２５ｃｍが挙げられ、また、この応力分散鍔３はコンクリート補強用棒状剛材１ａに対して、溶接やネジ締めなどにより剛結合されている。さらに、本実施例では応力分散鍔３を等間隔に配置しているが、コンクリート構造物の形状やコンクリート部材２における位置によっては、間隔を適宜延ばしたり狭めたりしてもよい。【００３５】
実施例１に示されるコンクリート応力分散構造７ａ及びコンクリート応力分散システム８ａでは、コンクリート補強用棒状剛材１ａに矩形状の応力分散鍔３が等間隔に設けられているため、コンクリート構造物に発生するひび割れをその応力分散鍔３の位置に誘導させる作用を有する。前述の通り、コンクリート補強用棒状剛材１ａおよび応力分散鍔３の材料は、コンクリート中の応力に抗することができる剛性を持った材料にて製作されており、コンクリート構造物に発生するひび割れの間隔を、コンクリート補強用棒状鋼材１ａに配置した応力分散鍔３の間隔にコントロールすることができる。
なお、コンクリート中の応力は、主にコンクリート内部の中心寄りの部分で大きくなるから、応力分散用鍔３は、この応力の大きい部分に設置するのが効果的である。したがって、応力分散用鍔３がコンクリートの表面に接することは、本発明の本来の目的には適していない。
また、応力分散鍔３の間隔は、所望の値に設定することができることから、ひび割れが一箇所に集中して大きくなってしまうこともなく、個々のひび割れ幅を小さくすることができ、コンクリート構造物内部のコンクリート補強用棒状剛材１ａを腐食させる水が浸入しない程度に小さくすることができる。
さらに、コンクリート部材２が曲げを受ける場合には、応力分散鍔３はコンクリート部材２の曲げ耐力の向上に寄与し、せん断を受ける場合には、コンクリート部材２のせん断耐力の向上に寄与するものである。
【実施例２】
【００３６】
次に、図２（ａ），（ｂ）を参照しながら本発明に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムの実施例２について説明する。図２（ａ）は、本発明の実施例２に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを示す概念図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に符号Ｂ−Ｂ線で示される部分の矢視断面図である。実施例２において実施例１と同一の構成については同一の符号を付してその構造に関する説明は省略する。
図２（ａ），（ｂ）において、実施例２に係るコンクリート応力分散構造７ｂ及びコンクリート応力分散システム８ｂでは、２本のコンクリート補強用棒状剛材１ｂに設けられる応力分散鍔３を千鳥配置にしたものである。従って、２本それぞれのコンクリート補強用棒状剛材１ｂに設けられる応力分散鍔３は、コンクリート補強用棒状剛材１ｂ方向、すなわちコンクリート部材２の長手方向に沿って交互に配置されている。
なお、コンクリート補強用棒状剛材１ｂそれぞれの応力分散鍔３は等間隔であり、２本のコンクリート補強用棒状剛材１ｂも互いに等間隔に設けられているが、これらの間隔も実施例１と同様に適宜変更することも可能である。
このように構成される実施例２に係るコンクリート応力分散構造７ｂ及びコンクリート応力分散システム８ｂにおいても実施例１と同様の作用や効果を発揮することが可能であるが、本実施例では、コンクリート補強用棒状剛材１ｂ（コンクリート応力分散構造７ｂ）が千鳥配置されていることから、コンクリート応力分散システム８ｂの構造強度が高く、コンクリート補強用棒状剛材１ｂにおける単位長さ当たりの応力分散鍔３の結合個数を減らすことが可能であり、効率的に応力集中やひび割れの集中を抑制することができる。このことに関する試験を実施しており、その結果については後述する。【００３７】
次に、図３（ａ）〜（ｆ）を参照しながら本発明に係るコンクリート応力分散構造に採用される応力分散鍔の変形例について説明する。図３（ａ），（ｃ），（ｅ）は、それぞれ本発明の実施例１及び実施例２に係るコンクリート応力分散構造の応力分散鍔の変形例１乃至変形例３の正面形状を示す概念図であり、図３（ｂ），（ｄ），（ｆ）は同じく応力分散鍔の変形例１乃至変形例３の側面形状を示す概念図である。
図３（ａ），（ｂ）において、応力分散鍔の変形例１では、実施例１及び実施例２に係るコンクリート応力分散構造の応力分散鍔３ａの外縁部５ａの肉厚を、コンクリート補強用棒状剛材１の周面６と接合されている中央部４ａの肉厚よりも薄く形成するものである。この薄肉とした外縁部５ａは、図３（ｂ）に示されるように、その先端の断面が鋭角（例えば３０°）に尖った楔形状を形成している。コンクリート部材２は、圧縮強度に比較して引張強度が弱い脆性材料であることからコンクリート部材２内では鋭角な欠損での応力が最大となる。従って、この外縁部５ａの周囲ではコンクリート部材２に応力集中が生じやすく、積極的にひび割れ現象を誘発させることが可能なのである。【００３８】
図３（ｃ），（ｄ）に示される応力分散鍔の変形例２においては、応力分散鍔３ｂの形状が略円形となっているものであるが、変形例１と同様に応力分散鍔３ｂの外縁部５ｂの肉厚をコンクリート補強用棒状剛材１の周面６と接合されている中央部４ｂの肉厚よりも薄く形成するものである。この応力分散鍔３ｂにおいても応力分散鍔３ａと同様に、鋭角を形成する外縁部５ｂの周囲のコンクリート部材２では、コンクリートの材料的な特性から応力集中が生じやすく積極的にひび割れ現象を誘発させることが可能である。【００３９】
さらに、図３（ｅ），（ｆ）に示される変形例３に係る応力分散鍔３ｃでは、変形例１及び変形例２においては、応力分散鍔３ａ，３ｂの厚み側、すなわち、側面を正面視した場合に薄肉として鋭角部が確認可能に形成されているが、変形例３においては、応力分散鍔３ｃを正面視した際の外縁部５ｃの周方向、あるいは応力分散鍔３ｃが接合されるコンクリート補強用棒状剛材１の長手方向に対する周方向にも鋭角に形成される部分を形成して、より先端部を尖らせることで周囲のコンクリート部材２により応力集中を生じさせてひび割れ現象のより積極的な誘発を促進させる構造となっている。もちろん、図３（ｆ）より明らかなとおり、応力分散鍔３ｃの中央部４ｃよりも外縁部５ｃの肉厚を薄肉に形成し、その先端の断面が鋭角に尖った楔形状をなしているのは変形例１及び変形例２と同様である。
以上のような変形例によれば、応力分散鍔３ａ，３ｂ，３ｃが存在することによるひび割れの発生箇所のコントロールを可能とするだけでなく、それを積極的かつ容易に発生させることによって、個々のひび割れ幅を小さくして、大きな亀裂や剥離などが生じる前の段階でひび割れ現象を抑止することが可能となる。また、そのようなひび割れ現象の抑止によって、コンクリート構造物の内部に配設されているコンクリート補強用棒状剛材の腐食防止も可能となるのである。
なお、本実施例の変形例においては、応力分散鍔３ａ〜３ｃがコンクリート補強用棒状剛材１ａの外周面に接合されているので、その応力分散鍔３ｂの外縁部５ｂの肉厚をコンクリート補強用棒状剛材１の周面６と接合されている中央部４ｂの肉厚よりも薄く形成するが、以下の実施例の中にはコンクリート補強用棒状剛材の周面に接合されないものもある。その場合でも、外縁部は、コンクリート補強用棒状剛材の周面近傍における応力分散鍔の中央部の肉厚よりも薄く形成されるようにすることで、同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００４０】
次に、図４を参照しながら本発明に係るコンクリート応力分散構造を用いるコンクリート構造物施工方法の実施例３について説明する。図４は、本実施例３に係るコンクリート構造物施工方法の工程を示すフローチャートである。
図４において、ステップＳ１は、コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程である。工事の現場において、木材などで型枠を形成させて、それをコンクリートを打設する箇所の周囲に型枠部として設置するか、あるいはコンクリートを打設する箇所で型枠部を木材を用いて直接形成させてもよい。【００４１】
次に、ステップＳ２では、その型枠部の内部に実施例１及び実施例２で説明したコンクリート応力分散構造、あるいは実施例の変形例として説明した変形例１乃至変形例３に係る応力分散鍔を備えたコンクリート応力分散構造を張る工程である。この場合、打設されるコンクリート量の大小によってコンクリート応力分散構造の数を決定して十分な強度が担保できるようにする。
また、複数のコンクリート応力分散構造を形成させる場合には、それぞれのコンクリート補強用棒状剛材に設置されている応力分散鍔の位置関係に留意して並列あるいは千鳥配列などを選択しながら配置していく。いずれの配列を選択するかは、施工されるコンクリート構造物の大小や形状に基づいて決定するとよい。【００４２】
最後に、ステップＳ３では、型枠部内部へのコンクリート打設工程である。コンクリート応力分散構造を配置した型枠内部へコンクリートを流し込んで打設する工程である。
このような工程を備えた本実施例に係るコンクリート構造物施工方法においては、すでに説明したコンクリート応力分散構造やコンクリート応力分散システムがコンクリート構造物内に形成されるため、実施例１及び実施例２、変形例１乃至変形例３の内容について説明したとおりの構成が形成されるため、それに基づく作用や効果を発揮することが可能である。
すなわち、ひび割れの局所化を防止して、応力分散鍔毎に小さなひび割れを発生させるようにコントロール可能とすることで大きな亀裂などの発生を防止することが可能である。また、このようなコンクリート応力分散構造やコンクリート応力分散システムでは、ひび割れ予測も可能となるものと考えられ、補修工事や改修工事などのタイミングを予測することも可能となるので、本実施例に係るコンクリート構造物施工方法では、そのようなコンクリート構造物を提供することができる。【００４３】
次に、本願発明者は上述の実施の形態に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムのひび割れの分散性に関する有効性を実証すべく以下のとおり引張試験を実施して、結果を得たのでこれについて説明する。
図５（ａ）〜（ｈ）に引張試験において用いた供試体を示す。図５（ａ）は、供試体の外部を示す正面図であり、（ｂ）は同じく側面図であり、（ｃ）は応力分散鍔を備えていない供試体の内部構造を示す正面概念図であり、（ｄ）は同じく側面概念図であり、（ｅ）はコンクリート応力分散構造の応力分散鍔を千鳥配置（配列）とした供試体の内部構造を示す正面概念図であり、（ｆ）は同じく側面概念図であり、（ｇ）はコンクリート応力分散構造の応力分散鍔を並列配置（配列）とした供試体の内部構造を示す正面概念図であり、（ｈ）は同じく側面概念図である。
図６（ａ）は供試体に設置されている応力分散鍔の断面概念図であり、（ｂ）はその側面概念図である。【００４４】
図５（ａ）〜（ｈ）に示されるとおり、供試体は、３００×２００ｍｍの断面矩形のコンクリート構造物であり、その内部には、両端部にアンカーボルトが４本ずつ設けられており、両端の２本ずつのアンカーボルトにコンクリート補強用棒状剛材が１本両端で接続されている。従って、コンクリート補強用棒状剛材は、供試体毎に２本設けられている。アンカーボルトのコンクリート補強用棒状剛材が接続されていない端部を曲げ試験、引張り試験を行うためのアクチュエータにヒンジを介して接続する。
コンクリート構造物の外周部には正面からは見えない１箇所も含めて４点にコンクリートひずみゲージが設置されており、これによって試験時の軸力導入時の軸力バランスを確認することができる。また、内部のコンクリート補強用棒状剛材にもそれぞれコンクリート構造物の内部中央において１点ずつ設置されている。
供試体は、表１に示されるとおり、応力分散鍔が設置されていないもの（呼び名：プレーン）が１個、図５（ｅ），（ｆ）に示される千鳥配置のものが鍔径を４ｃｍ、６ｃｍ、８ｃｍの３種類として３個、図５（ｇ），（ｈ）に示される並列配置のものが鍔径を６ｃｍの１種類として１個用いられている。【００４５】
【表１】
2010098401.tif 000003
【００４６】
また、図５（ｅ）と（ｇ）を比較すると明らかであるが、千鳥配置の応力分散鍔の数は、並列配置の応力分散鍔の半分となっており、いわゆる間引いた状態となっている。並列配置では応力分散鍔の間隔が１５ｃｍピッチである一方、千鳥配置では、３０ｃｍピッチとなっている（表１参照）。なお、応力分散鍔は図５（ｆ），（ｈ）及び図６に示されるとおり、厚みが５ｍｍの円形状に形成されており、コンクリート補強用棒状剛材の直径は１６ｍｍである。また、応力分散鍔の外縁部の径方向寸法も５ｍｍである。【００４７】
図７は、図５，６に示す供試体に対して引張試験を実施した際の構成を示す概念図である。アクチュエータと反力壁の間で供試体を引張し、その間の供試体の伸びを変位計（１／１００ｍｍ）によって測定する。
表２に供試体別の引張試験後のひび割れ本数とひび割れ平均間隔を示す。【００４８】
【表２】
2010098401.tif 000004
【００４９】
また、図８（ａ）〜（ｅ）に各供試体のひび割れ発生状況のスケッチ図を示す。（ａ）はプレーンに関し、（ｂ）は千鳥配置で鍔径が４ｃｍ、（ｃ）は千鳥配置で鍔径が６ｃｍ、（ｄ）は千鳥配置で鍔径が８ｃｍ、（ｅ）は並列配置で鍔径が６ｃｍの場合の結果を示している。図中、白丸で示される数字は、それぞれひび割れを計数している様子を表現するものである。
表２及び図８より明らかなように、応力分散鍔を千鳥配置した場合は、応力分散鍔の直径が６ｃｍの場合が最も多くのひび割れが生じた。ひび割れ平均間隔は、評点距離（１５００ｍｍ）をひび割れ本数＋１で除したものである。【００５０】
図９（ａ）〜（ｅ）は、それぞれの供試体における荷重−供試体伸び関係を示すグラフである。（ａ）〜（ｅ）の対応は、図８と同様である。
以上、引張試験を実施した結果から、
１）引張試験では、応力分散鍔のサイズや間隔によって、ひび割れ分散性能が変化することが確認できた。
２）応力分散鍔のサイズについては、直径が大きくなるに従って、ひび割れが分散するかと思われた。しかし、確かに４ｃｍより６ｃｍの方がひび割れ分散性能は高かったが、直径８ｃｍでは逆に低下する結果となった。
３）この要因としては、今回実験したコンクリートの強度が高かったことが考えられる。このことはコンクリート構造物のひび割れ幅とひび割れ間隔には、コンクリート強度が影響するとしている既往の研究成果に一致するものである。
４）並列配置で応力分散鍔の径が６ｃｍの供試体で、最もひび割れは分散した。
引張試験では、並列配置の方が千鳥配置よりもひび割れの分散性が高く出たが、応力分散鍔の数を考慮すれば、千鳥配置の方が少ない応力分散鍔で、効率的にひび割れを分散させる効果を発揮しているともいえる。【００５１】
本願発明者は、引張試験の他に、上述の実施の形態に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムのひび割れの分散性に関する有効性を実証すべく、コンクリート構造物を供試体として、曲げ試験を以下のとおり実施して、結果を得たのでこれについて説明する。【００５２】
図１０（ａ）、（ｂ）に曲げ試験において用いた供試体を示す。図１０（ａ）は、応力分散鍔を備えていないプレーンな供試体の内部構造を示す概念図であり、（ｂ）は同じく側部端面を示す概念図であり、（ｃ）は応力分散鍔を備えた供試体の内部構造を示す概念図であり、（ｄ）は同じく側部端面を示す概念図である。
また、表３に試験条件を示す。曲げ試験では、呼び名に示されるとおり条件の異なる４つの供試体について試験を実施した。応力分散鍔を有するコンクリート補強用棒状剛材では、応力分散鍔の間隔を２００ｍｍとした（図１０（ｃ）参照）。また、コンクリート補強用棒状剛材には、ねじ切り鉄筋（東京鐵鋼株式会社製  ネジテツコンＤ１６（ＳＤ３４５））を使用した。コンクリートの圧縮強度は、膨張材を混ぜたコンクリートが３０．１（Ｎ／ｍｍ２）、そうでないコンクリートが３０．７（Ｎ／ｍｍ２）である。使用したコンクリートの配合は表４に示す。それぞれの材料の質量比を％で表示している。【００５３】
【表３】
2010098401.tif 000005
【００５４】
【表４】
2010098401.tif 000006
【００５５】
図１１（ａ）は、曲げ試験に供した試験装置を示す概念図であり、（ｂ）は試験の供試体底面におけるひずみ測定場所を示す概念図である。
せん断スパンと有効高さの比は３．０とし、せん断破壊を起こしやすい状況下で４点曲げ試験を行った。図１１（ａ）、（ｂ）に示されるとおり、載荷点下とスパン中央での変位を計測すると共に、引張鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）及び供試体底面の７箇所でコンクリートのひずみを計測した。図１１（ｂ）に示される白丸数字はそのひずみ測定点を示すものである。【００５６】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、曲げ試験後の各供試体の両側面のひび割れ状況を示すスケッチ図である。
応力分散鍔を配置した供試体（Ｄ−１，Ｄ−２）では、応力分散鍔のない供試体（Ｃ−１，Ｃ−２）に比較してひび割れが多く発生していることが確認できる。また、応力分散鍔を配置した供試体（Ｄ−１，Ｄ−２）ではせん断破壊を起こしたが、応力分散鍔のない供試体では、鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）に沿った衝撃的な付着割裂破壊を起こした。
各供試体の最大荷重を表５に示す。【００５７】
【表５】
2010098401.tif 000007
【００５８】
表５によれば、応力分散鍔の有無にかかわらず、膨張剤を付与した場合には、供試体の強度が向上している。供試体Ｄ−１，Ｄ−２については、せん断破壊を起こしたために、最大荷重は応力分散鍔を設置しない場合に比較して小さくなっている。【００５９】
図１３（ａ）〜（ｄ）は各供試体（Ｃ−１，Ｃ−２，Ｄ−１，Ｄ−２）の供試体底面で測定したひずみの計測結果を示すグラフである。図１３において、多くのひずみの値が約１０ｋＮから２０ｋＮ付近でひび割れの発生によって、引張から圧縮側に減衰している様子が確認できる。
供試体Ｃ−１，Ｃ−２では、中央付近に配置したひずみゲージが約１０ｋＮから２０ｋＮ付近で大きく伸びており、ひび割れが局所化した様子が現われている。一方で、Ｄ−１,Ｄ−２では引張ひずみは最大２００μ程度に留まっており、応力の分散が確認できる。【００６０】
以上、曲げ試験を実施した結果から、
１）応力分散鍔を有する供試体と応力分散鍔のない供試体の比較により、ひび割れの分散性の相違が確認できた。
２）応力分散鍔を有する供試体と応力分散鍔のない供試体で、その破壊モードは明らかに異なり、応力分散鍔のない供試体では、付着割裂破壊を起こしたが、応力分散鍔を有する供試体では、せん断破壊を起こした。
３）膨張剤の有無については、応力分散鍔のあるなしに係わらず、膨張剤を添加することによるケミカルプレストレスの効果から曲げせん断耐力の向上が確認できた。【００６１】
以上、本願発明者は、引張試験と曲げ試験を、本実施の形態に係るコンクリート応力分散構造及びコンクリート応力分散システムを備えたコンクリート構造物を供試体として実施して、応力分散鍔を配置することで、ひび割れが分散して発生し易くなることを確認した。これは、内部に配置した応力分散鍔がコンクリート内部の応力の局所化を妨げる効果があることによるものである。換言すると、応力を分散することができることの結果としての効果と考えられる。
応力分散鍔のサイズや配置間隔によって、その効果は異なり、今回の引張試験では６ｃｍ径の応力分散鍔を配置した供試体が最も効果が大きかったが、ひび割れ分散性は、その部材の断面寸法、コンクリート強度、母材となる鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）の種類（強度や径）といった条件にも依存することから、最も効果的な分散性を発揮させるためには、部材の条件にあった適切なサイズと配置間隔での使用が求められる。
この応力分散鍔を有する鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）の効果的な使用法としては、温度応力や乾燥収縮応力といったコンクリート特有の非弾性ひずみに対する対策が考えられる。従って、マスコンクリートの温度応力や乾燥収縮といったひび割れ発生の危険性が高い構造物に適用することによって、そこに発生するひび割れを分散し、ひび割れを無害なサイズに抑制する効果が期待される。【００６２】
なお、これまで鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）への応力分散鍔の固定方法として、溶接によるものを主に述べてきたが、固定方法としては何らこれに限定されるものではない。すなわち応力分散鍔に応力が加わった時に、コンクリート補強用棒状剛材に固定された応力分散鍔がこの応力に抗しうる剛性を有すれよい。以下、実施例４として溶接以外のコンクリート補強用棒状剛材への応力分散鍔の固定方法について説明する。
【実施例４】
【００６３】
図１５乃至図１７を参照しながら本発明に係るコンクリート応力分散構造の実施例４について説明する。本実施例では、雄ねじ部を備えたねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材（例えば東京鐵鋼株式会社製  ネジテツコンＳＤ型やＵＳＤ型）を採用することで、溶接以外の固定法を実現している。
図１５は、本発明の実施例４に係るコンクリート応力分散構造の側面形状を示す概念図であり、図１６及び図１７は、それぞれ本発明の実施例４の変形例１及び変形例２に係るコンクリート応力分散構造の側面形状を示す概念図である。
図１５において、本実施例におけるコンクリート補強用棒状剛材１ｃは、その外周面に雄ねじ部１５が形成されており、いわゆるねじ切り付きのコンクリート補強用棒状剛材１ｃとなっている。また、応力分散鍔３ｂの両側には、内周面に図示しない雌ねじ部を形成する一対のナット部材１２が設けられ、コンクリート補強用棒状剛材１ｃと螺合しつつ、応力分散鍔３ｂを左右から挟持しながら互いに逆方向に絞めることでコンクリート補強用棒状剛材１ｃに固定している。
ナット部材１２には、グラウト材やエポキシ樹脂系接着剤などの充填材ないしは接着剤を、ナット部材１２とねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃとの間に注入するための注入口１３がナット部材１２の外表面からコンクリート補強用棒状剛材１ｃの外周面に貫通するように設けられている。【００６４】
このように構成される本実施例４のコンクリート応力分散構造では、ナット部材によってコンクリート補強用棒状剛材のいずれの位置でも、左右一対のナット部材１２を互いに逆向きに締め付けることで間に挟持される応力分散鍔３ｂを強固に固定可能であることから、多様で柔軟なコンクリート応力分散構造の製造に関して対応が可能であり、量産性に適しているという効果を有する。また、注入口１３を備えているので、充填材ないしは接着剤をナット部材１２とコンクリート補強用棒状剛材１ｃの間に注入することが可能であり、注入後の硬化により、応力分散鍔３ｂのねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃへの固定が、より強固になると共に、経時的緩みの防止にも役立つ。従って、ナット部材１２には、注入口１３を設けておくことが望ましい。
なお、応力分散鍔３ｂのコンクリート補強用棒状剛材１ｃ周面近傍の中央部内周面には、雌ねじ部を設けても設けなくてもよい。また、注入口１３からの充填材ないしは接着剤の注入時に、１−１０気圧程度で加圧して注入することにより、ナット部材１２とねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃとの間への円滑な充填が促進され、応力分散鍔３ｂのねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃへの固定をさらに強固にすることができる。【００６５】
次に、図１６を参照しながら、本発明の実施例４の変形例１について説明する。
図１６において、変形例１に係るコンクリート応力分散構造は、雄ねじ部１５をその外周面に形成するコンクリート補強用棒状剛材１ｃに対して、応力分散鍔３ｂと一対のナット部材１２との間に、テーパ部を有する補強部材１４ａ，１４ｂを一対設けたものである。ナット部材１２の内周面には図示しない雌ねじ部が形成されている。また、この補強部材１４ａ，１４ｂは符号１４ａがテーパ部として形成され、符号１４ｂが平たん部として形成されている。また、補強部材１４ｂには、実施例４と同様の注入口１３が穿設されている。
このテーパ部を有する補強部材１４ａ，１４ｂは一体成型又は接合によって一体に製作されている。本実施例４の変形例１においては、補強部材１４ａ，１４ｂは、一体製作後内側に図示しない雌ねじ部を形成させる加工を施しているが、補強部材１４ａ，１４ｂは、雌ねじ部が内周面に形成された一対のナット部材１２によって応力分散鍔３ｂと共に挟持されているため、補強部材１４ａ，１４ｂ自体は、そのいずれか一方に雌ねじ部が形成されてもよいし、両方とも形成されなくともよい。
なお、補強部材１４ａ，１４ｂの少なくとも一方の内周面に雌ねじ部を形成する場合には、一対の補強部材１４ａ，１４ｂによって応力分散鍔３ｂを挟持可能であるため、ナット部材１２を設けなくともよい。
変形例１では、応力分散鍔３ｂは、両側のこの補強部材１４ａ，１４ｂ及びナット部材１２によりねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃに螺合して、右側の補強部材１４ａ，１４ｂ及びナット部材１２と左側の補強部材１４ａ，１４ｂ及びナット部材１２が互いに逆向きに締め付けられることで強固に固定されている。補強部材１４ａ，１４ｂに雌ねじ部が形成されていない場合は、ナット部材１２の雌ねじ部のみによってコンクリート補強用棒状剛材１ｃに螺合される。【００６６】
このように構成される実施例４の変形例１では、実施例４において発揮される効果の他、テーパ部を有する補強部材１４ａが使用されるため、特に、ねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃの直径が、応力分散鍔３ｂの直径に対し大幅に小さい時（例えば１／５以下）に、応力分散鍔３ｂとナット部材１２の間に働く応力を緩和させることが可能である。充填材ないしは接着剤の注入については、図１５に示される実施例４がナット部材１２に穿設される一方、本変形例１では補強部材１４ｂに穿設されるが、その作用及び効果は全く同様である。【００６７】
次に、図１７を参照しながら、本発明の実施例４の変形例２について説明する。
図１７において、変形例２に係るコンクリート応力分散構造は、応力分散鍔３ｂとテーパ部を有する補強部材１４ａとを予め溶接などで接合し一体化した後に、雄ねじ部１５を有するいわゆるねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃに固定したものである。本変形例２においては、応力分散鍔３ｂの両面に補強部材とナット部材を設ける構成ではなく、一面にのみ設けている。なお、ナット部材１２の内周面には図示しない雌ねじ部が形成されており、一体化されている補強部材１４ａあるいは応力分散鍔３ｂの少なくとも一方の内周面にも図示しない雌ねじ部を形成する。また、注入口１３がナット部材１２に穿設されている。図示しないが、補強部材１４ａにも注入口１３を穿設してもよい。【００６８】
このように構成される実施例４の変形例２においては、補強部材１４ａとナット部材１２が応力分散鍔３ｂの片面にのみ設けられている点で、実施例４やその変形例１と異なるが、その効果は実施例４と同様である。すなわち、ナット部材１２の内周面に形成された雌ねじ部と、少なくとも補強部材１４ａあるいは応力分散鍔３ｂの一方の内周面に形成された雌ねじ部との両方が、コンクリート補強用棒状剛材１ｃの外周面の雄ねじ部１５と螺合し、互いに逆向きに締め付けることが可能であり、そのいずれの位置でも固定可能であることから、多様なコンクリート応力分散構造の製造に関して対応が可能であり、量産性に適しているという効果を有する。また、ナット部材１２は注入口１３を備えているので、充填材ないしは接着剤をナット部材１２とコンクリート補強用棒状剛材１ｃの間に注入することが可能であり、注入後の硬化により、応力分散鍔３ｂのねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃへの固定が、より強固になると共に、経時的緩みの防止にも役立つものである。
また、変形例１と同様の効果も発揮することができる。すなわち、テーパ部を有する補強部材１４ａが使用されるため、特に、ねじ切り付のコンクリート補強用棒状剛材１ｃの直径が、応力分散鍔３ｂの直径に対し大幅に小さい時（例えば１／５以下）に、応力分散鍔３ｂとナット部材１２の間に働く応力を緩和させることが可能である。
さらに、応力分散鍔３ｂの片面にのみ補強部材１４ａを介してナット部材１２を接合することから、省資源に資することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したように、請求項１乃至請求項９に記載された発明は、一般的なコンクリート構造物に採用することができるので、建築、土木、建設産業に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１      コンクリート補強用棒状剛材
１ａ    コンクリート補強用棒状剛材
１ｂ    コンクリート補強用棒状剛材
１ｃ    コンクリート補強用棒状剛材
２      コンクリート部材
３      応力分散鍔
３ａ    応力分散鍔
３ｂ    応力分散鍔
３ｃ    応力分散鍔  
４ａ    中央部
４ｂ    中央部
４ｃ    中央部  
５ａ    外縁部
５ｂ    外縁部
５ｃ    外縁部  
６      周面  
７ａ    コンクリート応力分散構造
７ｂ    コンクリート応力分散構造  
８ａ    コンクリート応力分散システム
８ｂ    コンクリート応力分散システム  
１０    コンクリート補強用棒状剛材  
１１    コンクリート部材
１２    ナット部材
１３    注入口
１４ａ  補強部材
１４ｂ  補強部材  
１５    雄ねじ部
【図１】
2010098401.tif 000008
【図２】
2010098401.tif 000009
【図３】
2010098401.tif 000010
【図４】
2010098401.tif 000011
【図５】
2010098401.tif 000012
【図６】
2010098401.tif 000013
【図７】
2010098401.tif 000014
【図８】
2010098401.tif 000015
【図９】
2010098401.tif 000016
【図１０】
2010098401.tif 000017
【図１１】
2010098401.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
2010098401.tif 000020
【図１４】
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【図１５】
2010098401.tif 000022
【図１６】
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【図１７】
2010098401.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート部材に埋設されるコンクリート応力分散構造であって、コンクリート補強用棒状剛材と、このコンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に設けられる応力分散鍔とを有し、この応力分散鍔は、前記コンクリート補強用棒状鋼材の長手方向に、前記コンクリート部材の全長に亘って、前記コンクリート部材の両端部及びその間に少なくとも１つ間隔をあけて複数設けられることを特徴とするコンクリート応力分散構造。
【請求項２】
前記応力分散鍔の外縁部は、コンクリートのひび割れを誘発するために、前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面近傍の中央部分の厚みよりも薄肉に形成されることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項３】
前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対のナット部を備えて、前記応力分散鍔は前記一対のナット部に挟着され前記コンクリート補強用棒状鋼材に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項４】
前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対のナット部と、この一対のナット部と前記応力分散鍔の間に，テーパ部を備えて前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成する一対の補強部材とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項５】
前記コンクリート補強用棒状剛材は、その外周面に雄ねじ部を備え、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を内周面に形成するナット部を有し、前記応力分散鍔はテーパ部を備えて接合され、前記応力分散鍔又はテーパ部の内周面には前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項６】
前記応力分散鍔を前記コンクリート補強用棒状鋼材に固定するためのグラウト材又は接着剤を注入するために、前記ナット部又は前記補強部材は、その外表面から前記コンクリート補強用棒状鋼材の雄ねじ部まで貫通する孔が穿設されることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項７】
前記コンクリート補強用棒状鋼材および応力分散鍔に使用される材料のヤング率は、応力分散に供されるコンクリートのヤング率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のコンクリート応力分散構造を複数組み合わせて構成され、隣り合う前記コンクリート応力分散構造に設けられた前記応力分散鍔は、千鳥配置として、隣り合う前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に交互に配置されることを特徴とするコンクリート応力分散システム。
【請求項９】
コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程と、前記型枠部内に請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載されるコンクリート応力分散構造を形成させる工程と、前記型枠部内にコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴とするコンクリート構造物施工方法。
【請求項１０】
コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程と、前記型枠部内に請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載されるコンクリート応力分散構造を形成させる工程と、前記型枠部に打設されるコンクリートに膨張材を配合する工程と、前記型枠部内に前記膨張材を配合したコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴とするコンクリート構造物施工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
課題を解決するための手段
［００１４］
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明であるコンクリート応力分散構造は、コンクリート部材に埋設されるコンクリート応力分散構造であって、コンクリート補強用棒状剛材と、このコンクリート補強用棒状鋼罪の周面から垂直方向に設けられる応力分散鍔とを有し、この応力分散鍔は、前記コンクリート補強用棒状鋼材の長手方向に、前記コンクリート部材の全長に亘って、前記コンクリート部材の両端部及びその間に少なくとも１つ間隔をあけて複数設けられるものである。
鉄筋コンクリートのひび割れ間隔やひび割れ幅は、通常、内部が均一な断面の場合、配置された鉄筋（コンクリート補強用棒状剛材）量やコンクリート強度によって変化することが知られているが、このように構成される発明においては、このひび割れ間隔を、コンクリート補強用棒状鋼材に配置した応力分散鍔の間隔にコントロールするとともに、そのひび割れ幅も内部の鉄筋を腐食させる水が浸入しない程度に小さくするように作用する。
また、コンクリート部材が収縮により応力の高い場所でひび割れようとするとき、この場所を応力分散鍔の位置へとコントロールし、これによりひび割れを分散して高応力場所でのひび割れ集中を抑制する作用を有する。
さらに、応力分散鍔を設けることで、コンクリート部材が曲げを受ける場合には、コンクリート部材の曲げ耐力の向上に作用し、せん断を受ける場合には、コンクリート部材のせん断耐力の向上に作用する。
［００１５］
また、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のコンクリート応力分散構造において、前記応力分散鍔の外縁部は、コンクリートのひび割れを誘発するために、前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面近傍の中央部分の厚みよりも薄肉に形成されるものである。
このように構成されるコンクリート応力分散構造においては、請求項１に記載の発明の作用に加え、応力分散鍔の外縁部がコンクリート補強用棒状鋼材の周面近傍の中央部分よりも薄肉に形成されるため、応力分散鍔の外縁部での応力が局所的に大きくなり、その結果、コンクリート部材全体における個々のひび割れの幅を一層小さくするように作用する。従って、請求項１の発明の作用を促進するように作用するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記コンクリート応力分散構造に設けられた前記応力分散鍔は、千鳥配置として、隣り合う前記コンクリート補強用棒状鋼材の周面から垂直方向に交互に配置されるコンクリート応力分散システムである。
このように構成されるコンクリート応力分散システムにおいては、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、隣り合うコンクリート応力分散構造における応力分散鍔を千鳥配置とすることで、ひび割れの分散を促進させたり、ひび割れ幅を小さくするように作用する。
［００２２］
請求項９に記載の発明においては、コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程と、前記型枠部内に請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載されるコンクリート応力分散構造を形成させる工程と、前記型枠部内にコンクリートを打設する工程と、を有するコンクリート構造物施工方法である。
このように構成されるコンクリート構造物施工方法においては、コンクリート補強用棒状剛材の長手方向に間隔をあけて複数応力分散鍔を設けたコンクリート応力分散構造を型枠部内に形成させ、その中にコンクリートを打設させることで、施工されたコンクリート構造物内部に発生するひび割れの発生をコントロールし、また、そのひび割れを分散させるように作用する。
請求項１０に記載の発明においては、コンクリートを打設するための型枠部を構成する工程と、前記型枠部内に請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載されるコンクリート応力分散構造を形成させる工程と、前記型枠部に打設されるコンクリートに膨張材を配合する工程と、前記型枠部内に前記膨張材を配合したコンクリートを打設する工程と、を有することを特徴とするコンクリート構造物施工方法である。
発明の効果
［００２３］
以上説明したように、本発明の請求項１記載のコンクリート応力分散構造においては、コンクリート補強用棒状剛材に応力分散鍔を、間隔をあけて複数設けることによって、この応力分散鍔の間隔にひび割れの発生を分散させるようにコントロールすることができる。従って、高応力が発生する箇所でのひび割れの集中を防止することができるとともに、ひび割れ幅を小さくして内部鉄筋の腐食を防止することができる。
［００２４］
本発明の請求項２記載のコンクリート応力分散構造においては、請求項１に記載の発明の効果に加えて、応力分散鍔の外縁部の薄肉形状が、その周囲のコンクリートに応力集中を引き起こすことから、よりひび割れの幅を小さくしながら、ひび割れの発生を促進させることができる。
【国際調査報告】
2010098401.tif 000025
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