(57)【要約】【課題】鋼製構造材と鋼製構造材周囲のコンクリートとを容易かつ確実に一体化することができるようにする。【解決手段】  鋼製構造材（鋼桁１１）を、膨張材を添加したコンクリート１４で被覆することにより、コンクリートが膨張し、鋼製構造材の周囲に密実に充填され、また鋼製構造材の表面を押し付ける。さらに、コンクリート１４に繊維を添加することにより、鋼製構造材を被覆するコンクリート１４が、鋼製構造材から離れる方向に膨張しようとする際に、この膨張を繊維が拘束する。さらに、鋼製構造材に複数の貫通孔１５を形成することにより、貫通孔１５内にもコンクリート１４が充填され、コンクリート１４と鋼製構造材との付着性を高める。これらにより、コンクリート１４と鋼製構造材を確実に一体化することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製構造材と、鋼製構造材を被覆するコンクリートとを備えた構造部材であって、
前記コンクリートに膨張材が添加されていることを特徴とする構造部材。
【請求項２】
前記コンクリートに繊維が添加されていることを特徴とする請求項１に記載の構造部材。
【請求項３】
鋼製構造材に複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の構造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、橋梁の主桁や橋脚、建築物の梁や柱等の構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の主桁や橋脚、建築物の梁や柱等の構造部材は、略水平あるいは鉛直に配置された鉄骨等の鋼製構造材を被覆するようにして、コンクリートが打設されて形成される場合がある。このような構造部材を形成するに際しては、表面の平坦な鋼製構造材と鋼製構造材周囲のコンクリートとの付着が問題となる。例えば、水平な構造部材を形成するに際しては、鉄骨と鉄骨直上のコンクリートとの付着がほとんど期待できない。そのため、何らかの対策を施して鉄骨と鉄骨直上のコンクリートを一体化させる必要があった。
【０００３】
従来における鉄骨と鉄骨直上のコンクリートとの一体化は、鉄骨上部にスタッドを溶接したり、鉄骨上部にジベル筋を配筋したりして、スタッドやジベル筋と鉄骨直上のコンクリートとを付着させることにより行っていた（例えば、非特許文献１）。
【非特許文献１】社団法人土木学会編「第四版土木工学ハンドブック」技報堂出版、１９９３年１１月２０日、ｐ．１００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記した従来の方法においては、スタッドを溶接したり、ジベル筋を配筋したりする手間が大きかった。
【０００５】
本発明の課題は、鋼製構造材と鋼製構造材周囲のコンクリートとを容易かつ確実に一体化することができる構造部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、鋼製構造材（鋼桁１１）と、鋼製構造材を被覆するコンクリート（１４）とを備えた構造部材（コンクリート桁１０）であって、前記コンクリートに膨張材が添加されていることを特徴とする。
【０００７】
このように、コンクリートに膨張材が添加されているので、コンクリートが膨張し、鋼製構造材の周囲に密実に充填され、また鋼製構造材の表面を押し付けるため、コンクリートと鋼製構造材を容易かつ確実に一体化することができる。
【０００８】
なお、膨張材としては、粉体状のもので水分の供給によって膨張する性質の物質が挙げられる。例えば、セメントおよび水とともに練り混ぜた場合、水和反応によってエトリンガイドまたは水酸化カルシウム等を生成し、コンクリートを膨張させる作用のある混和材が挙げられる。
【０００９】
また、構造部材としては、例えば、橋梁の主桁、橋脚や、建築物の梁、柱等が挙げられる。また、鋼製構造材としては、例えば、Ｈ形鋼等の形鋼や、鋼板からなる構造材、それらを例えばトラス状に組み立てたもの等が挙げられる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の構造部材（コンクリート桁１０）において、前記コンクリート（１４）に繊維が添加されていることを特徴とする。
【００１１】
このように、コンクリートに繊維が添加されているので、鋼製構造材を被覆するコンクリートの膨張を繊維が拘束し、膨張効果がコンクリートの内部圧縮応力に置き換えられることにより、コンクリートと鋼材との一体化をより確実にすることができる。また、コンクリートのひび割れ抵抗性が向上し、コンクリートと鋼製構造材の一体化を保つことができる。
【００１２】
なお、繊維としては、例えば、繊維素材を長さ数ミリから数十ミリに切断したもので、材質が鋼、ガラス、炭素、有機系等様々なものが挙げられる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１または２に記載の構造部材（コンクリート桁１０）において、前記鋼製構造材（鋼桁１１）に複数の貫通孔１５が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このように、複数の貫通孔を鋼製構造材に形成することにより、コンクリートが貫通孔内にも充填され、コンクリートと鋼製構造材との付着性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鋼製構造材を、膨張材が添加されたコンクリートで被覆することにより、コンクリートが膨張し、鋼製構造材の周囲に密実に充填され、また鋼製構造材の表面を押し付けるため、コンクリートと鋼製構造材を容易かつ確実に一体化することができる。さらに、コンクリートに繊維を添加することで、鋼製構造材を被覆するコンクリートの膨張を繊維が拘束し、膨張効果がコンクリートの内部圧縮応力に置き換えられることにより、コンクリートと鋼材との一体化をより確実にすることができる。また、コンクリートのひび割れ抵抗性が向上し、コンクリートと鋼製構造材の一体化を保つことができる。さらに、鋼製構造材に複数の貫通孔を形成することにより、貫通孔内にもコンクリートが充填され、コンクリートと鋼製構造材との付着性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
本実施の形態においては、図１に示すような鉄道の橋梁のコンクリート桁１０を構造部材の例として説明する。このコンクリート桁１０は、鉄道の橋梁の工事桁として用いられていた鋼桁１１をコンクリート１４で被覆するように補強して、本設利用されるものである。
【００１７】
本実施の形態に係るコンクリート桁１０は、鋼桁１１（鋼製構造材）、補強桁１２、プレキャストコンクリート型枠１３、コンクリート１４等を備えて概略構成されている。
【００１８】
鋼桁１１は、鉄道橋梁の主桁として用いられていたものであり、上下フランジ１１ａ、１１ｂとウェブ１１ｃを有する断面Ｈ形状の鋼材である。
【００１９】
補強桁１２も上下フランジ１２ａ、１２ｂとウェブ１２ｃを有する断面Ｈ形状の鋼材であり、上フランジ１２ａは、鋼桁１１の下フランジ１１ｂに図示しないボルトによって固定されている。補強桁１２は、鋼桁１１に連結されることで鋼桁１１を補強し、また、鋼桁１１を被覆した状態に打設されるコンクリート１４の下型枠となるものである。
【００２０】
プレキャストコンクリート型枠１３は、繊維材等が混入されたモルタルによって平板状に形成されたものであり、所定の強度を有し、打設されたコンクリート１４に一体化してコンクリート桁１０の一部を構成する。プレキャストコンクリート型枠１３は、鋼桁１１の両側方に配設されて鋼桁１１を被覆した状態に打設されるコンクリート１４の側型枠となるものであり、下端が補強桁１２の下フランジ１２ｂの端部に図示しないボルト等によって固定されている。
【００２１】
ここで、本発明の特徴として、鋼桁１１を被覆した状態に現場打設されるコンクリート１４には膨張材が添加されている。膨張材を添加したコンクリート１４は、膨張して鋼桁１１の周囲に密実に充填され、また鋼桁１１の上下フランジ１１ａ，１１ｂやウェブ１１ｃの表面を押し付ける。さらに、このコンクリート１４には繊維が添加されており、鋼桁１１を被覆するコンクリート１４の膨張を繊維が拘束し、膨張効果がコンクリートの内部圧縮応力に置き換えられることにより、コンクリート１４と鋼桁１１との一体化をより確実にする。また、コンクリートのひび割れ抵抗性が増すことにより、コンクリート１４と鋼桁１１の一体化を保つ。このようにして、鋼桁１１とコンクリート１４との一体化を容易かつ確実に図ることができる。
【００２２】
また、別の実施例として、前記コンクリート桁１０と同様の構成において、図２に示すように、鋼桁１１の上フランジ１１ａに所定間隔で複数の貫通孔１５を形成するようにしてもよい。この貫通孔１５内に前記のコンクリート１４が充填され、鋼桁１１とコンクリート１４との付着力が高まる。
【００２３】
以下、鉄道橋梁の工事桁として用いられている鋼桁１１を、膨張材、繊維を含むコンクリート１４で被覆して補強して、本発明に係るコンクリート桁１０を施工する方法について説明する。なお、鉄道橋梁の鋼桁１１は、鉄道車両が走行することによって振動が発生している状態である。
【００２４】
先ず、鋼桁１１に補強桁１２を固定する。補強桁１２の鋼桁１１に対する固定は、補強桁１２の上フランジ１２ａが鋼桁１１の下フランジ１１ｂに図示しないボルトによって連結することで行う。なお、鋼桁１１の上フランジ１１ａに貫通孔１５を形成する場合は、予め穿孔機を用いて所定間隔で複数箇所穿孔しておく。
【００２５】
次に、プレキャストコンクリート型枠１３を、その下端を補強桁１２の下フランジ１２ｂの端部に図示しないボルト等によって固定することで配設する。
【００２６】
次に、膨張材、繊維を添加して練り混ぜたコンクリート１４を現場打設する。コンクリート１４を鋼桁１１の上フランジ１１ａより上方で、プレキャストコンクリート型枠１３の上端より下方の所定高さまで打設し、所定期間養生する。
【００２７】
これにより、鋼桁１１直上のコンクリート１４ａと鋼桁１１とが一体化している。この際、従来のように鋼桁１１上部に、スタッドを溶接したり、配筋したりすることを必要としない。
【００２８】
補強桁１２は鋼桁１１に固定され、プレキャストコンクリート型枠１３は補強桁１２に固定されているので、鋼桁１１が振動を受けている場合でも、補強桁１２及びプレキャストコンクリート型枠１３が鋼桁１１と同様に振動を受けることとなり、鋼桁１１と補強桁１２及びプレキャストコンクリート型枠１３との振動差が小さくなる。したがって、プレキャストコンクリート型枠１３内に打設されたコンクリート１４と、このコンクリート１４に被覆された鋼桁１１との間に空隙が生じることが防止され、これらが確実に一体化させることができる。これにより、列車を通しながら工事桁をそのまま本設桁に利用できる。
【００２９】
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態においては、構造部材を鉄道の橋梁のコンクリート桁として説明しているが、本発明に係る構造部材は、建築物等における、内部に鉄骨等の鋼製構造材が埋設されて一体形成される柱、梁等にも適用されることは勿論である。
【００３０】
また、膨張材も任意であり、コンクリートに練り混ぜてコンクリートを膨張させる作用を有するものであればよい。同様に、繊維も任意であり、コンクリートに練り混ぜてコンクリートのひび割れ抵抗性を向上させ、コンクリートを補強するものであればよい。
【００３１】
また、鋼製構造材に形成する貫通孔１５の位置、形状、数量等も、コンクリートと構成構造材との付着を十分に確保できるものであればよく、例えば上フランジ１１ａだけでなくウェブ１１ｃに形成してもよい。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した一実施の形態であるコンクリート桁を示す断面図である。
【図２】本発明を適用した別の実施の形態であるコンクリート桁を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  コンクリート桁（構造部材）
１１  鋼桁（鋼製構造材）
１２  補強桁
１３  プレキャストコンクリート型枠
１４  膨張材、繊維を含むコンクリート
１４ａ  鋼桁直上の、膨張材、繊維を含むコンクリート
１５  貫通孔
【図１】
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【図２】
2005273207.tif 000004