(57)【要約】【課題】護床工に使用した場合において、水流に対して安定しているとともに十分な耐力を有し、なおかつ、底部が洗掘されるおそれが少ないコンクリートブロックを提案する。【解決手段】中空部２を有する立方体状のコンクリートブロック１であって、中空部２は、ブロック底面１１を除く五つの外面（ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…）のそれぞれからコンクリートブロック１の中心部に向けて延在する同一直径の円柱状の空洞が組み合わされた形状を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有する立方体状のコンクリートブロックであって、
前記中空部は、底面を除く五つの外面のそれぞれからブロック中心部に向けて延在する同一直径の円柱状の空洞が組み合わされた形状を有していることを特徴とする、コンクリートブロック。
【請求項２】
前記中空部は、前記底面からブロック中心部に向けて延在する円柱状の空洞がさらに組み合わされた形状を有しており、当該空洞の直径は、他の前記空洞の直径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のコンクリートブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川等の護床等の形成に使用可能なコンクリートブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川等では、流水による河床の洗掘防止を目的として、護床工が設置される場合がある。護床工には、河床にコンクリートを打設する工法、籠状部材の内部に自然石や砕石などを詰め込んだ、いわゆる蛇籠やふとん籠等を河床に敷設する工法、プレキャスト製のコンクリートブロックを河床に敷設する工法等がある。ところが、現場打ちコンクリートは、型枠工、コンクリートの打ち込み、養生等に手間と時間がかかる。また、蛇籠やふとん籠を利用する工法も、所定の位置に設置した籠状部材内に石を詰め込む等、施工に手間がかかる。さらに、コンクリートブロックは、重量が大きいため、運搬および設置に手間がかかる。
そのため、特許文献１には、比較的軽量で、取り扱い易い立方体からなるプレキャスト製のコンクリートブロックが開示されている。このコンクリートブロックは、コンクリート硬化後に取り外し可能な分割中子を用いて六つの外面全てに連通した中空部を備えている。特許文献１のコンクリートブロックでは、同一外形の円柱状の分割中子をその軸線方向が直交及び一致するように配置することで中空部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０５０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のコンクリートブロックは、重心がブロックの中心部に位置しているため、水流によって回転するおそれがある。また、コンクリートブロックは、中空であるとともに各面に大きな開口が形成されているため、水流が強い場所等においてコンクリートブロックに作用する応力に対して十分な耐力を有しているか否かが懸念される。さらに、コンクリートブロックには、中空部と連通する同一形状の開口が六面全てに形成されているため、中空部に流入した水流によって底面の開口からコンクリートブロックの下方の河床等が洗掘されるおそれがある。
このような観点から、本発明は、護床工に使用した場合において、水流に対して安定しているとともに十分な耐力を有し、なおかつ、河床等が洗掘されるおそれが少ないコンクリートブロックを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、中空部を有する立方体状のコンクリートブロックであって、前記中空部は、底面を除く五つの外面のそれぞれからブロック中心部に向けて延在する同一直径の円柱状の空洞が組み合わされた形状を有していることを特徴とする。なお、前記中空部は、前記底面からブロック中心部に向けて延在する円柱状の空洞がさらに組み合わされた形状を有していてもよい。このとき、当該空洞の直径は他の前記空洞の直径よりも小さいことを特徴とする。
かかるコンクリートブロックによれば、底部には開口が無い、あるいは、他の部分に比べて開口が小さいため、重心がブロック中心よりも下側（底部側）にあり、水流に対して安定している。また、底部の開口を無くす、あるいは小さくすることで、底部の強度が高まるため、特許文献１のコンクリートブロックに比べて、作用応力に対する耐力の向上を図ることができる。さらに、底部の開口を無くす、あるいは小さくすることで、コンクリートブロックの下方の河床等が洗掘され難い。なお、当該コンクリートブロックは、護床工に限定されるものではなく、例えば根固めブロックとして使用することも可能である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のコンクリートブロックによれば、護床工に使用した場合において、水流に対して安定しているとともに十分な耐力を有し、かつ、河床等が洗掘されるおそれが少ない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第一の実施形態に係るコンクリートブロックを示す斜視図である。
【図２】型枠と中子の組立状況を示す図であって、(ａ）は斜視図、（ｂ）断面図である。
【図３】中子と撤去状況を示す斜視図である。
【図４】解析モデルを示す斜視図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例である。
【図５】第二の実施形態に係るコンクリートブロックを示す斜視図である。
【図６】型枠と中子の組立状況を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、河川の護床を形成するために使用するコンクリートブロック１について説明する。コンクリートブロック１を河床に複数並設すると、護床が形成される。
図１に示すように、コンクリートブロック１は、中空部２を有する立方体状を呈している。中空部２は、コンクリートブロック１の底面（ブロック底面１１）を除く五つの外面（ブロック上面１２およびブロック側面１３）に連通している。すなわち、コンクリートブロック１は、ブロック底面１１以外の五つの面（ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…）にそれぞれ開口３が形成されている。中空部２は、ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…からコンクリートブロック１の中心部に向けて延在する同一直径の円柱状の空洞が五つ組み合わされた形状を有している。したがって、ブロック上面１２および四つのブロック側面１３，１３，…に形成された開口３，３，…は、全て同サイズの円形である。
【０００９】
本実施形態では、ブロック側面１３の開口３の周囲には中空部２に通じる貫通孔４が形成されている。各ブロック側面１３に形成された貫通孔４は、当該ブロック側面１３に対して垂直である。貫通孔４は、図示しない連結部材を挿通することが可能な内径を有している。コンクリートブロック１は、貫通孔４を挿通させた連結部材を介して、隣接する他のコンクリートブロック１と連結可能である。なお、貫通孔４の数および配置は限定されるものではない。また、貫通孔４は必要に応じて形成すればよい。さらに、貫通孔４は、ブロック底面１１やブロック上面１２に形成してもよい。
【００１０】
コンクリートブロック１を製造する際には、まず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、立方体状の空間を有する型枠５を組み立てるとともに、当該型枠５内に分割可能な中子６を配置する。
本実施形態の型枠５は、せき板５１を組み合わせることにより立方体状を呈している。
中子６は、主中子６１と、４つの副中子６２，６２，…とを組み合わせることにより形成されている。
主中子６１は、開口３と同一の直径を有する円柱状部材であって、コンクリートブロック１の１辺の長さよりも短い長さを有している。本実施形態の主中子６１の下端面は平面を呈している。主中子６１は、型枠５の中央部に立設するように配設する。このとき、主中子６１の上端面が型枠５の上端面と面一となるように配設することで、主中子６１の下端面と型枠５の底部のせき板５１の内面との間に隙間（底版のとして必要な厚さを確保できる隙間）Ｓを設けておく。なお、本実施形態では、隙間Ｓの高さを、ブロック側面１３に形成された開口３２の下端から当該ブロック側面１３とブロック底面１１との角部までの長さとしている。また、主中子６１は型枠５の側面に配設された対向する一対のせき板５１，５１に横架するように配設してもよい。この場合には、主中子６１の長さをコンクリートブロック１の一辺の長さと同一とし、主中子６１の両端面をせき板５１の内面に当接させる。
４つの副中子６２，６２，…は、開口３（主中子６１）と同一の直径を有する円柱状部材であって、主中子６１の側面中央部に設置される。副中子６２の主中子６１側の端面は、主中子６１の外面形状に応じて円筒面（上面視円弧状）に窪んでいる（図３参照）。一方、副中子６２の主中子６１と反対側の端面は平面である。４つの副中子６２，６２，…は、それぞれ主中子６１の中心軸と直交するように、四方に向けて延出させる。各副中子６２の先端面（主中子６１と反対側の端面）は、型枠５の側面に設けられたせき板５１の内面に当接させる。
【００１１】
型枠５内に中子６を配置したら、型枠５内（せき板５１と中子６との隙間）にコンクリートを流し込む。
そして、コンクリートに所定の強度が発現したら、型枠５を脱型するとともに、中子６を取り除く。中子６を取り除く際には、図３に示すように、各副中子６２をそれぞれブロック側面１３の開口３から抜き出した後、主中子６１をブロック上面１２の開口３から抜き出す。
【００１２】
以上、本実施形態のコンクリートブロック１によれば、ブロック底面１１（底部）には開口が無いため、重心がコンクリートブロック１の中心よりも下側（ブロック底面１１側）にある。そのため、水流に対して安定していて、回転または移動し難い。また、ブロック底面１１に開口が無いため、底部の強度が高まり、作用応力に対する耐力の向上を図ることができる。さらに、ブロック底面１１に開口が形成されていないため、中空部２に入り込んだ水流によってコンクリートブロック１の下方の河床等が洗掘されることがない。したがって、安定性に優れている。
【００１３】
続いて、３次元ＦＥＭ解析によりコンクリートブロック１に生じる応力状態を推定した結果を示す。
本解析では、図４（ａ）に示すように、各辺が１２００ｍｍの立方体状で、ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…にそれぞれ９００ｍｍの開口３が形成されているコンクリートブロック１に対して、上流側から水流が作用した場合の応力状態を解析した。また、比較例として、図４（ｂ）に示すように、各辺が１２００ｍｍの立方体状で、全面（ブロック底面１１１、ブロック上面１１２およびブロック側面１１３）にそれぞれ９００ｍｍの開口１０３が形成されているコンクリートブロック１００の応力状態についても解析を行った。表１に解析に使用したコンクリートブロック１，１００の材料定数を示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
解析は、コンクリートブロック１に自重を載荷した状態で、コンクリートブロック１，１００の上流側のブロック側面１３，１１３に一様の分布荷重が作用した場合ついて行う。分布荷重は計１００ｋＮ（０．１２４Ｎ／ｍｍ２＝１００×１０３／（１２００２−π×（９００／２）２）の圧力）とした。このとき、鉛直方向の支持は、剛表面との接触支持とした。また、河川上下流方向の支持は下流側に貫通孔４に設置された連結部材を介して他のコンクリートブロックを連結することを想定し、各貫通孔４の位置に設けられた四つの支圧プレート７，７，…により支持する。
解析結果（引張応力および圧縮応力）を表２に示す。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
表２に示すように、引張応力比は０．８６（＝３．２／３．７）、圧縮応力比は０．８３（＝−５．８／−７．０）となった。したがって、本実施形態のコンクリートブロック１によれば、ブロック底面１１１に開口１０３を有する従来のコンクリートブロック１００と比べて、概ね１５％程度の応力緩和を見込むことができる。
【００１８】
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態では、第一の実施形態と同様に、河川の護床を形成するために使用するコンクリートブロック１について説明する。
図５に示すように、コンクリートブロック１は、中空部２を有する立方体状を呈している。中空部２は、コンクリートブロック１の各面（ブロック底面１１、ブロック上面１２およぼブロック側面１３，１３，…）に連通している。したがって、コンクリートブロック１の６つの面には、それぞれ開口３，３，…が形成されている。中空部２は、各面（ブロック底面１１、ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…）からコンクリートブロック１の中心部に向けて延在する円柱状の空洞が組み合わされた形状を有している。ブロック底面１１からコンクリートブロック１の中心部に向けて延在する空洞は、その他の外面（ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…）から延在する空洞に比べて、小さい直径を有している。一方、ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…から延在する空洞は、全て同じ直径である。すなわち、ブロック底面１１に形成された開口３１の直径は、ブロック上面１２およびブロック側面１３，１３，…に形成された開口３２，３２，…の直径よりも小さい。
この他のコンクリートブロック１の詳細は、第一の実施形態で示したコンクリートブロック１と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００１９】
コンクリートブロック１を製造する際には、まず、立方体状の空間を有する型枠５を組み立てるとともに、図６に示すように、当該型枠５内に分割可能な中子６を配置する。
本実施形態の型枠５は、せき板５１を組み合わせることにより立方体状を呈している。
本実施形態の中子６は、主中子６１と、４つの副中子６２，６２，…とを組み合わせることにより形成されている。なお、副中子６２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。
主中子６１は、円柱状の本体部分６３と、本体部分６３の下端に形成された円柱状の底部分６４とを有している。本体部分６３は、ブロック上面１２に形成された開口３２と同じ直径を有していて、コンクリートブロック１の１辺の長さよりも短い長さを有している。底部分６４は、ブロック底面１１に形成された開口３１と同じ直径（本体部分６３の直径よりも小さい直径）を有していて、コンクリートブロック１の１辺の長さから本体部分６３の長さを差し引いた長さを有している。すなわち、主中子６１の全長は、コンクリートブロック１の１辺の長さと同一である。なお、本実施形態では、底部分６４の長さを、ブロック側面１３に形成された開口３２の下端から当該ブロック側面１３とブロック底面１１との角部までの長さとしている。
本実施形態では、主中子６１を型枠５の中央部に立設するように配置する。このとき、主中子６１（底部分６４）の下端面は、型枠５の底部に配設されたせき板５１の内面に当接させる。
【００２０】
型枠５内に中子６を配置したら、型枠５内（せき板５１と中子６との隙間）にコンクリートを流し込む。
そして、コンクリートに所定の強度が発現したら、型枠５を脱型するとともに、中子６を取り除く。中子６を取り除く際には、４つの副中子６２，６２，…をコンクリートブロック１の各ブロック側面１３から抜き出した後、主中子６１をコンクリートブロック１の上面から抜き出す。
【００２１】
以上、本実施形態のコンクリートブロック１によれば、ブロック底面１１（底部）に形成された開口３１がその他の開口３２よりも小さいため、重心がコンクリートブロック１の中心よりも下側（ブロック底面１１側）にある。そのため、水流に対して安定していて、回転または移動し難い。また、ブロック底面１１の開口３１が小さいため、コンクリートブロック１の底部の強度が高まり、作用応力に対する耐力の向上を図ることができる。さらに、ブロック底面１１の開口３１が小さいため、中空部２に入り込んだ水流によってコンクリートブロック１の下方が洗掘され難い。したがって、安定性に優れている。
【００２２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
例えば、コンクリートブロック１の用途は護床工に限定されるものではない。例えば根固めブロックとして使用することもできる。
また、中子６の部材点数や、中子６を構成する主中子６１や副中子６２の長さ等は限定されるものではなく、適宜形成すればよい。
【符号の説明】
【００２３】
１    コンクリートブロック
１１  ブロック底面
１２  ブロック上面
１３  ブロック側面
２    中空部
３，３１，３２  開口
４    貫通孔
５    型枠
５１  せき板
６    中子
６１  主中子
６２  副中子
６３  本体部分
６４  底部分
７    支圧プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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