(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの中空の球欠部を有する球欠部接合体と、球欠部接合体の外周を囲むように球欠部接合体の表面から突出した環状部を有する粗骨材本体とを有する金属製のコンクリート用粗骨材であって、環状部が、矩形の角部を上方又は下方に屈曲させた形状であるコンクリート用粗骨材。
【請求項２】
環状部の隣り合う角部が、互い違いに上方又は下方に屈曲している請求項１記載のコンクリート用粗骨材。
【請求項３】
環状部の角部が、互い違いに上方又は下方に屈曲した折れ片を有する請求項１記載のコンクリート用粗骨材。
【請求項４】
請求項１記載のコンクリート用粗骨材の製造方法であって、矩形の金属板に対してプレス加工を行うことにより、底部に矩形のフランジを有するフランジ付き球欠部を形成し、２つのフランジ付き球欠部の底部同士を対向させるように配置し、プレス加工により２つのフランジ付き球欠部のフランジ同士を圧着すると共に矩形の環状部の角部を上方又は下方に屈曲させるコンクリート用粗骨材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート用粗骨材に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、通常、セメントに、水と粗骨材（砕石や砂利）と細骨材(砂)とを混合して得る所謂生コンクリートを、水とセメントとの水和反応に基づいて固化させたものであり、建築資材として広く使用されている。
【０００３】
コンクリートは、圧縮強度に比して引張強度や曲げ強度が非常に低いという欠点を有する。この様な欠点を補うため、コンクリート中に縦横にマトリックス状に組んだ鉄筋を配設することが一般的であるが、生コンクリート中に強化繊維としてプロピレン繊維を含有させること（特許文献１）や、有機繊維、異形鋼繊維等を含有させること（特許文献２）、鉄片、鋼片、高張力炭素繊維、ガラス繊維等の補強材を膨張頁岩等からなる人工骨材形成物から突出させること（特許文献３）が知られている。また、粗骨材自体の形状により圧縮強度や引張強度を高めようとするものとして、金属板の圧出による半球状の成形物を２つ対向させて接合することにより得られる鍔付きの球体同士が幅狭の連結部で連設している粗骨材（特許文献４、５）、金属パイプの両端を互い違いに閉じた形状を有する粗骨材等が提案されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１７８７５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２２０２０１号公報
【特許文献３】特開昭６３―２０６３３７号公報
【特許文献４】実公昭４５―７６７４号公報
【特許文献５】実公昭４５―７６７５号公報
【特許文献６】特許第６４８５９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載のように生コンクリートに強化繊維を混入させる場合、強化繊維が全体に均一に分散されずに凝集することがあり、コンクリート構造物の各種強度が場所により相違するため、相対的に強度の弱い箇所に応力が集中し、コンクリートにクラックが発生しやすくなるという問題があった。また、強化繊維は従前より使用されているコンクリートの必須の構成成分ではないため、その使用により、所定のコンクリート特性を得るためのコンクリートの構成成分の配合調整が難しくなることが懸念された。
【０００６】
一方、特許文献３〜６に記載の粗骨材によれば、砕石や砂利からなる従前の粗骨材に代えて使用することができるので、コンクリートの構成成分の配合を容易に調整することができ、さらに特許文献４〜６に記載の金属製粗骨材は、従前の粗骨材に比して引張強度を高めることができる。しかしながら、特許文献４〜６に記載の粗骨材は生コンクリート内で沈降しやすく、粗骨材が均一に分散したコンクリートが得られにくいという問題がある。また、圧縮強度と引張強度をさらに高めることも望まれていた。
【０００７】
このような従来技術の問題点に対し、本発明は、コンクリートの必須の構成成分の一つである粗骨材として使用することができ、コンクリートの圧縮強度と引張強度をより向上させることができ、生コンクリート内で沈降しにくく、生産性よく低コストに得ることのできる新たな材料の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、球または球に類する形状（以下、球形状と略する）を粗骨材本体にもたせると、球形状はいずれの方向の圧縮や引っ張りに対しても強いことから、この粗骨材本体を用いたコンクリートは圧縮強度と引張強度が向上すること、球形状は２つの球欠部の接合等により容易に製造できること、球形状の粗骨材を製造するにあたり、球形状の外周を囲むように環状部を突出させ、環状部の形状を矩形とすると、この矩形の環状部を有する球形状は、金属板や金属パイプのプレス加工により極めて容易に、かつ抜き滓を生じさせること無く製造できることを想到し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、第１の本発明は、２つの中空の球欠部を有する球欠部接合体と、球欠部接合体の外周を囲むように球欠部接合体の表面から突出した環状部を有する粗骨材本体とを有する金属製のコンクリート用粗骨材であって、環状部が矩形であるコンクリート用粗骨材を提供する。
【００１０】
第２の本発明は、２つの中空の球欠部を有する球欠部接合体と、球欠部接合体の外周を囲むように球欠部接合体の表面から突出した環状部を有する粗骨材本体とを有する金属製のコンクリート用粗骨材であって、環状部が、矩形の角部を上方又は下方に屈曲させた形状であるコンクリート用粗骨材を提供する。
【００１１】
また、第１の本発明のコンクリート用粗骨材の製造方法として、金属パイプのプレス加工により球状部接合体及び矩形の環状部を形成するコンクリート用粗骨材の製造方法を提供する。
【００１２】
また、第１、第２本発明のコンクリート用粗骨材の製造方法として、矩形の金属板に対してプレス加工を行うことにより、底部に矩形のフランジを有するフランジ付き球欠部を形成し、２つのフランジ付き球欠部の底部同士を対向させるように配置し、プレス加工により２つのフランジ付き球欠部のフランジ同士を圧着して矩形の環状部を形成するか、あるいはこのプレス加工時に矩形の環状部の角部を上方又は下方に屈曲させるコンクリート用粗骨材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンクリート用粗骨材の粗骨材本体は、球欠部接合体が、球または球に類する形状を有するので、いずれの方向の圧縮や引っ張りに対しても強い強度を発揮する。
【００１４】
また、本発明のコンクリート用粗骨材の粗骨材本体では、球欠部接合体の外周を囲むように球欠部接合体の表面から環状部が突出しているので、粗骨材本体とコンクリートのモルタル部分との付着力が向上する。
【００１５】
さらに、この環状部は矩形又は矩形の角部が屈曲した形状であるため、金属板又は金属パイプから、粗骨材をプレス成形するにあたり、くず片がでず、金型の作成も容易になる。したがって、高い生産率で安価に製造することができ、大量消費される建築資材として有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】図１Ａは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの断面図である。
【図２】図２は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの製造方法の説明図である。
【図３】図３は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの原料となる金属板の平面図である。
【図４】図４は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｂの製造方法の説明図である。
【図５】図５は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｃの斜視図である。
【図６】図６は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｄの斜視図である。
【図７】図７は、実施例のコンクリート用粗骨材１Ｅの斜視図である。
【図８】図８は、溶融金属滴を溶着させた金属骨材の表面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のコンクリート用粗骨材を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表す。
【００１８】
（粗骨材の形状）
図１は、本発明の一実施例のコンクリート用粗骨材１Ａの斜視図であり、図１Ｂはその断面図である。この粗骨材１Ａは金属製であり、２つの中空の球欠部２からなる球欠部接合体３を有している。ここで、球欠とは、球を割平面で分割して得られる形状であり、球欠部とはそのような形状を有する粗骨材の部分をいう。
【００１９】
本実施例において、各球欠部２はその形状に、好ましくは１／２球以上の球欠を含んでいる。本実施例の粗骨材１Ａでは、対向する２つの球欠部２の形状が半球であり、各球欠部２の球の半径Ｒと球欠部２の高さＨが等しい。また、２つの球欠部２は、各球欠部２の底面２ｇを挟んで対称に接合されている。したがって、この球欠部接合体３の外形は球体となり、粗骨材全体の外形も概略球体となり、外形が多面体や不定形の立体形状を有する粗骨材に比して、いずれの方向から平面荷重が加えられても圧裂荷重が加えられても高い強度を発揮する。なお、図１Ｂにおいて符号Ｏ1は球の中心を表し、符号Ｏ2は球欠部２の底面２ｇの中心を表し、本実施例の粗骨材１Ａではこれらは重なっている。
【００２０】
粗骨材１Ａには、球欠部２の底部を囲むように球欠部接合体３の表面から突出した、平面視が矩形の環状部５が形成され、球欠部接合体３と環状部５で粗骨材１Ａが構成されている。この環状部５は、各球欠部の底面２ｇの外周に形成した矩形の環状のフランジ４同士を接合したものである。環状部５は球欠部接合体３の全周にわたって形成されているため、粗骨材１Ａは概略土星型になっている。このように環状部５が突出していることにより、粗骨材１Ａをモルタルと混合した場合の粗骨材１Ａとモルタルとの付着力が強くなる。よって、外形が概略球形であることによる上述の強度の向上効果と相俟って、従来の粗骨材に代えてこの粗骨材１Ａを用いたコンクリートは、圧縮強度及び引張強度が顕著に向上する。
【００２１】
なお、本実施例の粗骨材１Ａでは環状部５の平面視を正方形としているが、本発明において環状部５の平面視の外形は正方形に限られず、長方形でもよい。
【００２２】
図２に示すように、粗骨材１Ａは、金属板をプレス加工して球欠部２を成形し、そうして得られる矩形のフランジ４付き球欠部のフランジ４同士をプレス加工で接合することにより得られる。この場合、フランジ４の平面視が矩形であるため、図３に２点鎖線で示すように、１個分のフランジ付き球欠部となる部分６0を金属板６からプレス加工で打ち抜く場合に、抜き滓の発生を最小限に押さえることができ、生産性も向上し、量産性に優れた粗骨材となる。また、フランジ４の平面視を矩形とすることにより、１個分のフランジ付き球欠部を打ち抜くためのプレスヘッドも簡便に得ることができる。
【００２３】
（粗骨材の大きさ）
粗骨材１Ａを配合した生コンクリートをホースに通すポンプ圧送を可能とするため、球欠部２の球の半径Ｒとし、環状部５の突出長さ（最大長）をＬとした場合に、球欠部接合体３の最大径（(Ｒ＋Ｌ)×２）を、従来の粗骨材である砂利や砕石と同程度の大きさにすることが好ましい。具体的には、粗骨材１Ａの最大径（(Ｒ＋Ｌ)×２）をＪＩＳ  Ａ  ５３０８に規定される粒度と粒形の範囲とすることが好ましく、通常、球欠部２の球の直径２ｒを１０ｍｍ〜３０ｍｍとすることが好ましく、環状部５の突出長さＬを、球欠部２の球の半径ｒの２／５〜１倍とすることが好ましい。これに対し環状部５の突出長さＬが小さすぎると球欠部２の底部の外側に形成されているフランジ４同士を接合して環状部５を形成する場合に、フランジ同士を強固に接合することが困難となる。また、粗骨材の製造方法により、球欠部の圧着による球欠部接合体の形成とワイヤーの挟み込みを同時に行わない場合には、球欠部接合体３が過度に転がりやすくなり、取り扱い性が劣る。
【００２４】
本発明では、球欠部接合体３の外形に球またはそれに類する形状をもたせる点から、球欠部２の高さＨを球欠部２の球の半径Ｒ以上とすることが好ましく、本実施例の粗骨材１Ａでは球欠部２の高さＨと球欠部２の球の半径Ｒが等しい。
【００２５】
（球欠部の肉厚）
球欠部２の肉厚ｔは、当該粗骨材１Ａを構成する金属の種類、球欠部の形状の形成方法、当該粗骨材を用いるコンクリートの用途等に応じて定めることができる。例えば、放射能遮蔽用の重量コンクリートで使用する粗骨材とする場合には、球欠部２の肉厚ｔを厚くして粗骨材の比重を大きくすることが好ましく、肉厚ｔに特に上限はない。この場合、球欠部２は熱間プレスにより製造することができる。
【００２６】
一方、通常のコンクリート向けの粗骨材とする場合において、球欠部を冷間プレスにより形成するときは、球欠部２の肉厚ｔが厚すぎるとプレス加工で球欠部を形成しにくくなり、薄すぎると粗骨材を通常のコンクリートに用いる場合でも強度が不足する。したがって、球欠部２の肉厚ｔは１ｍｍ〜６ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
（粗骨材の構成金属）
本発明の粗骨材１Ａを構成する金属としては、鉄、アルミニウム、チタン、銅、ステンレススチール等をあげることができ、コンクリートの用途に応じて選択することができる。例えば、原子力施設等で放射能の遮蔽に使用する重量コンクリートの粗骨材とする場合には、Ｘ線、γ線などを遮蔽する点から密度が高い鉄等の金属を使用することが好ましい。粗骨材１Ａ自体や、粗骨材１Ａを含む各種コンクリート製品の製造時や搬送時等に電磁石を利用してそれらの作業を行えるようにする場合には、粗骨材を鉄等の磁性体から形成することが好ましい。
【００２８】
（粗骨材の製造方法）
粗骨材１Ａの製造方法としては、まず、金属板のプレス加工により底部にフランジ４を有する球欠部２（即ち、フランジ付き球欠部）を形成する。次に、図２に示すように、フランジ付き球欠部２を一対対向させ、プレス加工により対向するフランジ４同士を圧着し、溶着する。こうして粗骨材１Ａは容易に製造することができる。フランジ４の溶着は、その全周にわたって行うことが好ましい。一方、フランジ４同士の溶着に代えてカシメによりフランジ４同士を接合しても良い。
【００２９】
（粗骨材の形状の変形態様）
本発明の粗骨材は金属製であって、２つの球欠部を有する球欠部接合体と、球欠部接合体の外周に形成された矩形の環状部を有する限り、種々の形状をとることができる。例えば、図４に示すように、金属パイプをカットした小片１１を金型１２でプレス加工することにより、球欠部接合体３と環状部５からなる粗骨材１Ｂを得ても良い。図４に示したように金属パイプをプレスして粗骨材１Ｂを製造する方法は、まず、金属板のプレスによりフランジ付き球欠部を製造し、次にフランジ付き球欠部同士を圧着させて製造する方法に比して高い生産性で粗骨材を量産することができる。
【００３０】
図５に示した粗骨材１Ｃは、図１Ａに示した粗骨材１Ａにおいて、球欠部接合体３の両方の頂部に球状のプレスヘッドを押し付けることにより、球欠部接合体３の頂部に半球状の凹部を形成したものである。このように球欠部接合体３の頂部に凹部３ａを形成することにより粗骨材１Ｃへのモルタルの付着力をより向上させることができる。また、このような球欠部接合体３の頂部のプレス加工も、一対のフランジ４のプレス加工と同時に行うことができるので、粗骨材の生産性が低下することはない。
【００３１】
なお、凹部３ａの深さｄは球欠部接合体３の半径Ｒの１／３〜１／２とすることが好ましい。
【００３２】
図６に示した粗骨材１Ｄは、図１Ａに示した粗骨材１Ａにおいて、矩形の環状部５の角部を交互に上下に折り曲げたものである。このように環状部５の角部を折り曲げることにより、粗骨材１Ｄへのモルタルの付着力をより向上させることができる。また、環状部５の折り曲げは、一対のフランジ４を圧着するプレス加工時に同時に行うことができるので、粗骨材１Ｄの生産性が低下することはない。
【００３３】
図７に示した粗骨材１Ｅは、図１Ａに示した粗骨材１Ａにおいて、矩形の環状部５の角部に、互い違いに上方又は下方に屈曲した折れ片５ｐ、５ｑを形成したものである。より具体的いは、矩形の環状部５の各角部の頂点から粗骨材の中心方向に切れ目５ｘを入れ、その両側を上下に折り曲げたものである。このように環状部５に切れ目を入れて折り曲げることによっても粗骨材１Ｅへのモルタルの付着力をより向上させることができる。また、このような環状部５の切れ目との折り曲げも、一対のフランジ４のプレスによる圧着時に同時に行うことができるので、粗骨材１Ｅの生産性が低下することはない。
【００３４】
（粗骨材本体の表面加工）
本発明において、粗骨材本体にはモルタルの付着性を向上させるため、その表面の一部又は全部、好ましくは全部に各種溶接のスパッタ現象により生じる溶融金属滴を溶着させ、表面を表面に溶着した金属粒で荒らすことができる。この方法によれば、単に粗骨材の表面に電子ビーム等を照射して表面を荒らす場合に比して電極棒の溶融により生じた金属滴が粗骨材本体の表面に付着し、粗骨材本体の肉厚を減少させないので、粗骨材本体の強度を落とすこと無く、モルタルの粗骨材本体への付着性を向上させることができる。
【００３５】
中でも、粗骨材本体の表面に、電極を用いてアーク放電を行い、好ましくは加熱し、電極から生じる溶融金属滴を加熱下で溶着させることが好ましい。これにより、図８に示す金属表面のように粗骨材本体の表面全体を溶融金属滴の溶着物で荒らすことができる。なお、アーク放電により粗骨材本体の表面に溶融金属滴を溶着させることは高い生産性で安価に行うことができる。
【００３６】
また、上述のように粗骨材本体にアーク放電を行って電極棒の溶融金属滴を溶着させることに代えて、粗骨材の製造時に使用する金属板、金属パイプ又は金属棒に予めアーク放電等を行い、電極棒の溶融金属滴を溶着させておいてもよい。
【００３７】
なお、上述した本発明の変更態様は適宜組み合わせることができる。
【００３８】
（粗骨材の適用例）
本発明のコンクリート用粗骨材は、従来のコンクリートの配合組成における粗骨材の一部又は全部に代替することができる。本発明のコンクリート用粗骨材の好ましい適用例としては、コンクリートプレキャスト製品において、例えば、中空の本発明の粗骨材を使用し、圧縮や引張に対して強い軽量鉄筋コンクリート板を製造することができる。また、鉄筋を使用しないコンクリート構造物（例えば、ダム壁、地面に直に敷設される道路、建造物のベタ基礎、舗装広場等）にも好ましく適用できる。特殊な適用例としては、地面から離れた位置に設置される高速道路の鉄筋コンクリート床版等に好ましく適用できる。また、本発明のコンクリート用粗骨材を磁性材料から構成した場合には、パネルを電磁石に引きつけて搬送、設置、撤去することが可能となり、作業性が向上する。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、  粗骨材
２  球欠部
２ｇ  球欠部の底面
３  球欠部接合体
３ａ  凹部
４  フランジ
５  環状部
５ｐ、５ｑ  折れ片
５ｘ  切れ目
６  金属板
１１  金属パイプの小片
１２  金型
ｄ  凹部の深さ
Ｈ  球欠部の高さ
Ｌ  環状部の突出長さ（最大長）
Ｒ  球欠部の球の半径
ｔ  球欠部の肉厚
Ｏ1  球の中心
Ｏ2  底面の中心
【要約】
【課題】コンクリートの圧縮強度と引張強度を向上させることができ、生コンクリート中で沈降しにくい粗骨材を提供する。
【解決手段】金属製のコンクリート用粗骨材１Ａが、２つの中空の球欠部２を有する球欠部接合体３と、球欠部接合体３の外周を囲むように球欠部接合体３の表面から突出した環状部５を有する。環状部５の外形は矩形であり、好ましくは矩形の角部が上方又は下方に屈曲している。
【選択図】図１Ａ【図１Ａ】
0006741327.tif 000002
【図１Ｂ】
0006741327.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006741327.tif 000007
【図６】
0006741327.tif 000008
【図７】
0006741327.tif 000009
【図８】
0006741327.tif 000010