(57)【要約】【課題】波力等に対する安定性や構造強度を低下させずに、従来のブロックと比べて空隙率を大幅に増加させることができるコンクリートブロックを提供する。【解決手段】脚部２の外周部において、複数の直状のカット部４を脚部２の軸線周りに均等に配置してなるものであって、一つのカット部４の大きさを表す角度（脚部の軸線を基準とする角度）θの値が、３０〜５５°の範囲に設定され、脚部の垂直断面において、脚部の軸線からカット部４の最深部までの寸法が、その断面における脚部の最大半径の０．５倍以上、ｃｏｓ（θ／２）以下となるように設定した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚部の外周部において、複数のカット部を当該脚部の軸線周りに均等に配置してなるコンクリートブロックであって、
一つのカット部の大きさを表す、前記脚部の軸線を基準とする角度θの値が、３０〜５５°の範囲に設定され、
前記脚部の垂直断面において、前記軸線から当該カット部の最深部までの寸法が、その断面における脚部の最大半径の０．５倍以上、ｃｏｓ（θ／２）以下となるように設定され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】
請求項１に記載のコンクリートブロックを製作するための方法であって、
着脱自在なように内型枠を内面に取り付けてなる型枠を用いて成型することを特徴とするコンクリートブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、港湾、漁港、海岸、河川等における消波工、被覆工、根固工等に用いられるコンクリートブロック、及び、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消波ブロックには、（１）波力等に対し、安定性を十分に有していること、（２）外力（波力や衝突等）やブロックの自重に対し、十分な構造強度を有していること、及び、（３）波のエネルギーを減殺できるように、積み上げた際、適度の空隙率が得られること、が要求される。これらの性能は、ブロックの形状によって定まるものであり、これまでに様々な形状のブロックが開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
波力等に対して高い安定性を有するブロックを設計しようとする場合、ブロック同士の「かみ合わせ」が重要な要素となる。テトラポッド（登録商標）等の四脚ブロックは、ブロック間において非常に良好なかみ合わせ状態を得ることができるので、高い安定性を有している。
【０００４】
また、構造強度を確保しようとする観点から、外力によるモーメントが大きくなる脚の付け根に向けて断面を太くする（つまり、先細りの形状にする）、といった工夫がなされることが多い。
【０００５】
一方、経済性の観点からは、空隙率は大きい方が望ましい。使用するコンクリートの量を節減できるからである。このため、内部を一部空洞にしたブロックなども開発されている。
【０００６】
また、脚の基端部（付け根部分）の形状は、通常、ブロックのかみ合わせの効果にはあまり影響を与えないので、その部分が太くならないように（逆に細くなるように）設計することによって、使用するコンクリートの量を節減しようとする技術も実施されている。
【０００７】
しかしながら、上記のような従来方法によって使用するコンクリートの量を節減しようとすると、ブロックの構造強度が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、波力等に対する安定性や構造強度を低下させずに、如何にしてブロックの空隙率を増大させるか、という課題を解決すべく、従来の代表的な四脚ブロックの構造を取り上げて、部材諸元を詳細に調べ、安定性や構造強度を確保する上で有効に作用していない部分を見出すとともに、そのような部分へのコンクリート使用量を抑えることによって、従来のブロックと比べて空隙率を大幅に増加させることができるコンクリートブロック、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンクリートブロックは、脚部の外周部において、複数の直状のカット部を当該脚部の軸線周りに均等に配置してなるものであって、一つのカット部の大きさを表す角度（脚部の軸線を基準とする角度）θの値が、３０〜５５°の範囲に設定され、脚部の垂直断面において、脚部の軸線から当該カット部の最深部までの寸法が、その断面における脚部の最大半径の０．５倍以上、ｃｏｓ（θ／２）以下となるように設定されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のコンクリートブロックの製造方法は、上記のようなコンクリートブロックを、着脱自在なように内型枠を内面に取り付けてなる型枠を用いて成型することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明に係るコンクリートブロックの好適な実施形態について説明する。本発明に係るコンクリートブロック１は、コンクリートによって一体的に成型された四脚ブロックであり、図１（本発明に係るコンクリートブロック１の斜視図）に示されているように、同一形状の四つの脚部２（２ａ〜２ｄ）によって構成されている。
【００１２】
本実施形態のコンクリートブロック１は、従来の代表的な四脚ブロックであるテトラポッド（登録商標）を基本形状とし、その脚部の一部をカットしたような形状となっており、これにより、空隙率を好適に増加させ、使用するコンクリートの量を節減できるように構成されている。
【００１３】
尚、脚部の一部を単純にカットするのではなく、その方法を工夫することによって、安定性、及び、構造強度についても、基本とするテトラポッドと比べて遜色のないものとなっている。以下、テトラポッドと比較しながら、このコンクリートブロック１の詳細について説明する。
【００１４】
テトラポッドの各脚部は、軸線に対し外周面が傾斜しており、基端部から先端部にかけて次第に幅（断面積）が小さくなる形状（即ち、先細りの形状）となっている。本実施形態のコンクリートブロック１においても、各脚部２は、図２（軸線Ｘに沿った脚部２ａの断面図）に示すように、軸線Ｘに対して外周面が傾斜しており、先細りの形状となっている。尚、図２において補助線Ｐは、軸線Ｘと平行な線であり、角度αは、軸線Ｘに対する脚部２ａの外周面の傾斜角度を表している。
【００１５】
本実施形態においては、外周面の傾斜角度αは、テトラポッドと同様に、「１１．６°」に設定されている。尚、必ずしもこの値に限定される必要はなく、他の値に設定することもできる。但し、２°よりも小さいと、据え付けが容易でなくなり、また、３０°よりも大きいと、脚部同士が十分に深くかみ合わず、安定性が低下してしまうことになるため、傾斜角度αの値は、２〜３０°の範囲内で適宜設定することが好ましい。
【００１６】
テトラポッドの各脚部は円錐形状をしており、基端部付近であっても、先端部付近であっても、その垂直断面（軸線と直交する断面）は円形となるのに対し、本実施形態におけるコンクリートブロック１の各脚部２は、円錐形状を基本としつつ、図３（図１に示した脚部２ａのＡＡ線による断面図）の（１）に示すように、異形断面を呈する複合的な形状となっている。
【００１７】
具体的には、このコンクリートブロック１の各脚部２は、基本形状となる円錐に直状の切欠を複数（本実施形態においては６条）設けることによって、外周面が、６つの凸状の曲面（凸部３）と６つの凹状の曲面（カット部４）とによって構成されるような形状となっている。
【００１８】
これら６つの凸部３（３ａ〜３ｆ）は、図３からも判るように、いずれも同じ大きさ、かつ、同一形状で、軸線Ｘ周りにそれぞれ等間隔（６０°間隔）に配置されている。また、６つのカット部４（４ａ〜４ｆ）も、それぞれが同大、同一形状であり、凸部３とカット部４は、交互に配置される構成となっている。
【００１９】
垂直断面形状においては、凸部３を構成する凸状の曲線は、図３の（２）に示すように、軸線Ｘを中心とする仮想円Ｂ（基本形状となるテトラポッド脚部の円形断面）と一致する。一方、カット部４を構成する凹状の曲線は、半径が、仮想円Ｂの半径（Ｒ）のａ倍の仮想円Ｃ（図３（２）において一点鎖線で示す円）に、最深部が接するような曲線となっている。
【００２０】
垂直断面における一つの凸部３、及び、一つのカット部４の大きさ（幅）は、軸線Ｘを中心とする仮想円Ｂの半径（Ｒ）に比例する。つまり、脚部２の基端部付近の垂直断面形状も、また、先端部付近の垂直断面形状も、図３（１）に示した異形断面の相似形となる。
【００２１】
従って、垂直断面における一つの凸部３、及び、一つのカット部４の大きさは、軸線Ｘを基準とする角度によって表現することができる。また、前述したように、一つの脚部２が有する６つの凸部３は、いずれも同大、同一形状で、同様に、カット部４もそれぞれ同大、同一形状であるので、一つの凸部３と一つのカット部４とを合計すると、軸線Ｘを基準とする角度は６０°ということになる。従って、一つのカット部４の大きさ（角度）がθであるとすると、一つの凸部３の大きさは（６０°−θ）ということになる。
【００２２】
本実施形態においては、角度θの値は、「４９°」に設定されているが、必ずしもこの値には限定されない。但し、角度θの値が３０°より小さいと、カットされる部分が少なくなり、空隙率の増加が望めなくなる。一方、角度θの値が５５°より大きいと、カットされた残りの部分（凸部３）が極端に小さくなり、十分な構造強度を確保することができず、「欠け」等による破損が生じやすくなる。従って、角度θの値は、３０〜５５°の範囲内で適宜設定されることが好ましい。
【００２３】
また、係数ａ（凸部３が一致する仮想円Ｂの半径（Ｒ）と、カット部４の最深部が接する仮想円Ｃの半径との比を表す係数）の値については、本実施形態においては「０．８」に設定されているが、必ずしもこの値には限定されない。但し、係数ａがｃｏｓ（θ／２）の値を超えてしまうと、外側に湾曲することになり、あまり「空隙率の増加」を期待することができない。一方、係数ａが０．５未満となると、空隙率は増大するものの、深く断面をカットすることになり、型枠の脱型が困難となってしまう。従って、係数ａは、０．５以上、ｃｏｓ（θ／２）以下に設定することが好ましい。
【００２４】
本実施形態のコンクリートブロック１は、以上のような構成に係るものであるところ、テトラポッドと比較して空隙率が増加しており、使用するコンクリートの量を好適に節減でき、経済性に優れたものとなっている。
【００２５】
より具体的に説明すると、図３（２）に示した仮想円Ｂは、基本形状となるテトラポッド脚部の円形断面と一致しているため、テトラポッドに対し、本実施形態のコンクリートブロック１は、同図に示した斜線部分について、空隙率が増加していることになる。つまり、その分、コンクリート使用量を節減できたことになる。
【００２６】
そして、脚部の一部を単純にカットするのではなく、その方法を工夫することによって、安定性、及び、構造強度についても、基本とするテトラポッドと比べて遜色のないものとなっている。この点についてより詳細に説明する。
【００２７】
テトラポッドのように脚部２’が円形断面である場合、図４に示すように、ブロック相互は、点で接してかみ合うことになる。従って、一つの脚部２’の外周部分のうち、想定される２つの接触点よりも内側の部分（この図において斜線で示す部分）をカットしても、ブロック相互間の「かみ合わせ」に悪影響を与えることはないと考えられる。
【００２８】
但し、カットする範囲をあまりに大きな角度とすると（例えば、図４に示す角度θの値を５５°以上とした場合等）と、構造強度の低下を引き起こすことになる。そこで、本発明に係るコンクリートブロック１は、上述したように、カットする部分を適切な形状及び大きさに定め、波力等に対する安定性、及び、構造強度を低下させずに、空隙率を増大させることができるようになっている。
【００２９】
尚、本実施形態においては、カット部４の形状が、内側へ湾曲した滑らかな曲面（垂直断面においては、滑らかな曲線）によって構成されているが、必ずしもこの形状には限定されず、例えば台形等のように、複数の平面を多角的に組み合わせた多面的な構成（垂直断面においては、折れ線が現れるような構成）、又は、平面と曲面を組み合わせた構成（垂直断面においては、直線或いは折れ線と、曲面が現れるような構成）とすることもできる。
【００３０】
また、隣接する凸部３同士を一つの平面で接続するような構成（垂直断面においては、図５（１）に示すように、カット部４の断面として直線が現れるような構成）とすることもできる。この場合も、テトラポッドに対し、図５（２）に示す斜線部分について、空隙率が増加していることになる。つまり、その分、コンクリート使用量を節減できたことになる。尚、図５に示したような構成とした場合、係数ａは「ｃｏｓ（θ／２）」となる。
【００３１】
次に、図１に示したような本発明のコンクリートブロック１の製造方法の実施形態について説明する。まず、テトラポッドの成形用型枠（完全互換性のある４枚のシェル、及び、３枚の端板）を用意する。そして、４枚のシェルの内部に、所定の形状の内型枠を所定の位置にそれぞれ取り付ける。尚、これらの内型枠は、断面が、図３（２）の斜線部分のような形状となるものである。
【００３２】
そして、内型枠を取り付けた４枚のシェルを組み、３枚の端板を取り付けて、内部に生コンクリートを打設し、所定の養生期間を経て脱型すると、図１に示したようなコンクリートブロック１が成型される。
【００３３】
ここで使用される内型枠は、コンクリート施工時等の制約がない限り、自由に形状を選択することができる。また、本実施形態においては、内型枠はシェルに対してビス（ボルト）止めによって取り付けられているので、必要に応じて適宜取り外すことができる。但し、点溶接、接着剤の使用など、種々の方法によって、取り付けることも可能である。また、本発明のコンクリートブロックは、必ずしもこの方法によって製造される必要はなく、新規に専用の型枠を製作し、これを使用して成型することもできる。
【００３４】
【実施例】
ここで、本発明に係るコンクリートブロックの実施例を説明する。まず、本発明に係るコンクリートブロックとして、数種類のブロック模型を用意し、更に、比較例として、本発明のコンクリートブロックの基礎としたブロック、即ち、脚部についてカットを行っていない、円錐状脚部のブロック（従来の代表的な四脚ブロックであるテトラポッド）の模型（円錐モデル）を用意した。
【００３５】
尚、本発明に係るコンクリートブロックとして用意した数種類のブロック模型は、いずれも角度αを１１．６°、角度θを４９°に設定し、係数ａを０．５〜０．９の範囲内で様々な値に設定して製作した。そして、これらのブロック模型を積んで堤体のモデルを作り、空隙率を計測し、解析を行った。その結果を「表１」に示す。
【００３６】
【表１】
2004332475.tif 000003
【００３７】
空隙率の解析結果を示す上記グラフからも明らかなように、比較例として用意したテトラポッド（円錐モデル）の空隙率が５０．０％であったのに対し、本発明のコンクリートブロックの空隙率は、いずれも高い数値（例えば、係数ａを０．８に設定した場合、空隙率は５９．３％）が得られることが確認された。
【００３８】
また、上記各ブロック模型について構造強度の解析を行った。その結果を「表２」に示す。尚、構造強度は、同一の荷重に対して発生する応力度（応力度が小さいほど構造強度は大きい。）を比較したもので、表２においては、テトラポッドの応力度を１とする比の値（応力度比）を示している。
【００３９】
【表２】
2004332475.tif 000004
【００４０】
このグラフからも判るように、応力度比の変化は少なく、テトラポッド（円錐モデル）とほぼ同等の構造強度を保っていることが確認された。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係るコンクリートブロックは、安定性および構造強度を低下させずに、所望の空隙率（６５％程度以下）を確保できる。従って、安定性及び構造強度に関する設計を、代表的な四脚ブロックと同様に行うことができ、空隙率が大きく、使用するコンクリートの量を節減することができるため、経済性が向上する。
【００４２】
尚、本発明に係るコンクリートブロックは、従来の四脚ブロックともかみ合わせが良好であるため、本発明に係るコンクリートブロックと、従来の四脚ブロックとを混ぜて、同時に使用することも可能である。
【００４３】
また、本発明かかるコンクリートブロックは、小型の四脚ブロック（１２．５ｔ以下）に適用することが望ましいが、中型、大型の四脚ブロックに適用することもできる。更に、四脚ブロック以外の消波ブロックに適用することも可能である。
【００４４】
一方、本発明に係るコンクリートブロックの製造方法によれば、新規に型枠を製作する場合に比べ、はるかに経済的であり、省資源化にも寄与する。また、内型枠を着脱自在なように構成した場合には、従来の四脚ブロックの型枠としても使用できることから、１種類の型枠をベースに、他種類のブロックの型枠とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリートブロック１（第１の実施形態）の斜視図。
【図２】軸線Ｘに沿った脚部２ａの断面図。
【図３】図１に示した脚部２ａのＡＡ線による断面図。
【図４】従来の四脚ブロックの脚部２’のかみ合わせ状態の説明図。
【図５】本発明に係るコンクリートブロック１（第２の実施形態）の脚部２の断面図。
【符号の説明】
１：コンクリートブロック、
２，２’：脚部、
３：凸部、
４：カット部
【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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