(57)【要約】【課題】コンクリート型枠の脱型時期を簡易な構成で判定・通知できる脱型時期通知装置を提供し、また、係る脱型時期通知装置を用いたコンクリートの打設方法を提供する。【解決手段】温度差に基づき発電するゼーベック素子（熱電変換素子）６１０と、ゼーベック素子６１０による起電力で発光する発光装置６２０とを有し、コンクリート型枠５００内に打設されたコンクリートの内部温度と表面側の温度との温度差に基づきゼーベック素子６１０で起電力を発生させて発光装置６２０を点灯させ、温度差が所定温度差にまで低下したときに発光装置６２０の消灯によってコンクリート型枠５００の脱型時期を通知するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度差に基づき発電する熱電変換素子と、前記熱電変換素子による起電力で発光する発光装置とを有し、コンクリート型枠内に打設されたコンクリートの内部温度と表面側の温度との温度差に基づき前記熱電変換素子で起電力を発生させて前記発光装置を点灯させ、前記温度差が所定温度差にまで低下したときに前記発光装置の消灯によって前記コンクリート型枠の脱型時期を通知する、コンクリート型枠の脱型時期通知装置。
【請求項２】
前記熱電変換素子は前記コンクリート型枠内に配置される支持部材によって支持される、請求項１記載のコンクリート型枠の脱型時期通知装置。
【請求項３】
前記支持部材は中空部を有し、前記熱電変換素子は前記中空部に配置され、前記熱電変換素子による発電電力を前記中空部に挿通される電線によって前記コンクリート型枠の外部に取り出して前記発光装置に給電する、請求項２記載のコンクリート型枠の脱型時期通知装置。
【請求項４】
一端が前記コンクリート型枠内の前記支持部材の外側に周設され他端が前記中空部内の前記熱電変換素子にまで延設される熱伝達部材によって、前記コンクリート内部の熱と前記コンクリート表面側の熱との少なくとも一方を前記熱電変換素子に伝達する、請求項３記載のコンクリート型枠の脱型時期通知装置。
【請求項５】
前記中空部内に延設される前記熱伝達部材の外周が断熱材で被覆される、請求項４記載のコンクリート型枠の脱型時期通知装置。
【請求項６】
前記発光装置は、前記コンクリート型枠の外側に露出する前記支持部材の先端部に支持される、請求項２から請求項５のいずれか１つに記載のコンクリート型枠の脱型時期通知装置。
【請求項７】
前記支持部材は、前記コンクリート型枠を保持するセパレータである、請求項２から請求項６のいずれか１つに記載の脱型時期通知装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の脱型時期通知装置を備えるコンクリート型枠を構築する工程と、
前記コンクリート型枠内にコンクリートを打設する工程と、
前記コンクリートの養生中に前記発光装置の発光／消灯をモニタリングする工程と、
前記発光装置が消灯した後に前記コンクリート型枠を脱型する工程と、
を有する、コンクリートの打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート型枠の脱型時期通知装置及びコンクリートの打設方法に関し、詳しくは、養生中のコンクリートの内部温度が水和熱の蓄積によって上昇することを利用して脱型時期を通知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、型枠を用いて打設した覆工コンクリートの脱型時期を判定するために、覆工コンクリートの型枠内の任意の箇所のコンクリート温度を任意の時間毎に測定し、該測定温度から積算温度を算出し、該積算温度が任意の数値に達することで所望の圧縮強度に到達したと推定して脱型時期であると判定する、覆工コンクリート脱型時期判定方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、型枠内に打設されたコンクリートから放射される赤外線を赤外線放射温度計によって検知し、検知赤外線に基づく表面温度を積算して積算温度を算出し、当該積算温度に基づいて脱型時期を検出する、コンクリート打設時における脱型時期検出方法が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、トンネルの堀削壁面にコンクリートを打設・圧着して一時覆工を行う圧着コンクリート覆工用型枠装置の脱型を指示する装置が開示されており、当該脱型指示装置は、覆工コンクリートの温度を測定する温度センサと、型枠装置を用いて覆工コンクリートを打設している坑内周辺温度を測定する温度センサと、を備え、前記温度センサの数値データに基づいて積算温度を算出し、当該積算温度が予め設定された数値に達したときに脱型の指示信号を発するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２３１４９３号公報
【特許文献２】特公平７−４２８０４号公報
【特許文献３】特許第２５４２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コンクリート型枠を脱型したときにコンクリート表面温度が低下すると、コンクリート表面部と内部との温度差が生じることでひずみが生じ、コンクリート躯体にひび割れが発生する場合がある。
係るひび割れを抑制するには、保温性を有する型枠を用いたり、型枠の存置期間を長くしたりすることが考えられる。
【０００７】
しかし、保温性を有する型枠を用いる場合、型枠の材料費用が嵩むと共に、型枠の設置に手間がかかるという問題がある。
一方、型枠の存置期間を長くする方法では、施工工程の制約によって存置期間を長期に延長できない場合があり、また、無用に施工期間を長引かせる結果になる場合がある。
ここで、適切な脱型時期（存置期間）を検知できれば、ひび割れを抑制しつつ施工期間が無用に長引くことを抑制できる。
【０００８】
従来、脱型時期（存置期間）の検知方法としては、埋設した温度計の検出温度をモニタリングすることでコンクリート表面部と内部との温度差を確認する方法があった。
しかし、係る脱型時期の検知方法では、温度検出値の変動を逐次モニタリングする必要があるため手間がかかり、また、パソコンなどを用いて温度検出値のモニタリングを行わせる場合には脱型時期検知のための設備が大掛かりになってしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、本願発明は、コンクリート型枠の脱型時期を簡易な構成で判定・通知できる脱型時期通知装置を提供し、また、係る脱型時期通知装置を用いたコンクリートの打設方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのため、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、温度差に基づき発電する熱電変換素子と、前記熱電変換素子による起電力で発光する発光装置とを有し、コンクリート型枠内に打設されたコンクリートの内部温度と表面側の温度との温度差に基づき前記熱電変換素子で起電力を発生させて前記発光装置を点灯させ、前記温度差が所定温度差にまで低下したときに前記発光装置の消灯によって前記コンクリート型枠の脱型時期を通知するようにした。
【００１１】
また、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、前記熱電変換素子は前記コンクリート型枠内に配置される支持部材によって支持される。
また、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、前記支持部材は中空部を有し、前記熱電変換素子は前記中空部に配置され、前記熱電変換素子による発電電力を前記中空部に挿通される電線によって前記コンクリート型枠の外部に取り出して前記発光装置に給電する。
【００１２】
また、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、一端が前記コンクリート型枠内の前記支持部材の外側に周設され他端が前記中空部内の前記熱電変換素子にまで延設される熱伝達部材によって、前記コンクリート内部の熱と前記コンクリート表面側の熱との少なくとも一方を前記熱電変換素子に伝達する。
また、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、前記中空部内に延設される前記熱伝達部材の外周が断熱材で被覆される。
【００１３】
また、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、前記発光装置は、前記コンクリート型枠の外側に露出する前記支持部材の先端部に支持される。
更に、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置は、その一態様として、前記支持部材は、前記コンクリート型枠を保持するセパレータである。
一方、本発明に係るコンクリートの打設方法は、その一態様として、本発明に係る脱型時期通知装置を備えるコンクリート型枠を構築する工程と、前記コンクリート型枠内にコンクリートを打設する工程と、前記コンクリートの養生中に前記発光装置の発光／消灯をモニタリングする工程と、前記発光装置が消灯した後に前記コンクリート型枠を脱型する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、コンクリートの水和反応によって生じる内部温度と表面側の温度との温度差を利用して熱電変換素子で発電させて発光装置を点灯させ、水和反応の収束によって温度差が低下したときに発光装置を消灯させ、発光装置の消灯によって脱型時期を通知するよう構成されるので、コンクリート躯体におけるひび割れを抑制できる適切な脱型時期を簡便に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における脱型時期通知装置を備えたセパレータの断面図である。
【図２】本発明の実施形態における脱型時期通知装置を備えたセパレータ及び当該セパレータを用いて構築されたコンクリート型枠の断面図である。
【図３】本発明の実施形態における脱型時期通知装置のセパレータコーン付近の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるコンクリート内部温度及び表面側温度の時間変化を例示する図面である。
【図５】本発明の実施形態におけるコンクリート打設方法の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、図面を参照して、本発明に係るコンクリート型枠の脱型時期通知装置及びコンクリートの打設方法の一態様を説明する。
図１は、本発明に係る脱型時期通知装置の一態様として、脱型時期通知装置６００を一体的に備えたセパレータ１００の断面図であり、図２は、図１に示したセパレータ１００でコンクリート型枠５００を保持した状態を示す断面図であり、図３は、図１に示したセパレータ１００のセパレータコーン２００部分の拡大断面図である。
【００１７】
セパレータ１００は、向かい合う型枠の間隔を一定に保つために使用する部材であり、セパレータコーン２００、セパレータ軸３００を含んで構成され、セパレータコーン２００は、コーン本体２１０とプラグ体２２０とで構成される。
セパレータ軸３００の両端の外周には雄ネジ部３１０が形成され、セパレータコーン２００のプラグ体２２０には雌ネジ部２２１が形成され、雄ネジ部３１０と雌ネジ部２２１とを螺合させることで、セパレータ軸３００にセパレータコーン２００が連結される。
【００１８】
また、プラグ体２２０には、雌ネジ部２２１と同軸に雄ネジ部２２２が形成され、この雄ネジ部２２２を型枠板５１０に穿設した挿通孔５１１に挿通させ、型枠板５１０から突出する雄ネジ部２２２に取付ボルト４００の雌ネジ部４１０を螺合させることで、型枠板５１０がコーン本体２１０と取付ボルト４００との間に挟み込まれて固定される。
脱型時期通知装置６００は、ゼーベック素子（熱電変換素子）６１０、発光装置６２０、熱伝達部材６３１，６３２、断熱材６４０、電線６５１，６５２を含んで構成される。
【００１９】
ゼーベック素子６１０は、金属内部に温度差があると起電力を生じる現象であるゼーベック効果を利用して温度差発電を行う半導体素子（熱電変換素子）である。
発光装置６２０は、ＬＥＤなどの発光素子６２１や昇圧回路（図示省略）などを含んで構成され、ゼーベック素子６１０を電源とし、ゼーベック素子６１０からの電力が電線６５１，６５２によって給電されて発光する。
【００２０】
熱伝達部材６３１，６３２は、ゼーベック素子６１０が所定部位間の温度差で起電力を生じるようにゼーベック素子６１０に熱伝達を行うための部材であり、銅線やヒートパイプなどで形成される。
断熱材６４０は、発泡材などで形成され、熱伝達部材６３１，６３２による熱伝達の途中での吸熱、放熱を抑制するために、熱伝達部材６３１，６３２を被覆するように設けられる。
【００２１】
次に、脱型時期通知装置６００を支持部材としてのセパレータ１００に一体的に設ける構造を詳細に説明する。
セパレータ軸３００には、軸方向両端部の一方側に開放し、セパレータ軸３００の軸方向の中央付近（換言すれば、向かい合う型枠の双方から略同じ距離の位置付近。図２のＣＬ）を底部とする有底筒状の中空部３２０が形成される。
【００２２】
また、セパレータコーン２００のプラグ体２２０に形成される雌ネジ部２２１及び雄ネジ部２２２を貫通してプラグ体２２０の両端に開放されるように貫通孔２２３を形成してある。
そして、中空部３２０と貫通孔２２３とが連通してセパレータ１００の一端部に開放される脱型時期通知装置６００の収容空間が形成され、中空部３２０内には、ゼーベック素子６１０が配置される。
【００２３】
熱伝達部材６３１の一端は、セパレータ軸３００の中央付近（換言すれば、型枠板５１０から離れた箇所）の外周に螺旋状に巻き付けるようにして周設される。
熱伝達部材６３１が巻き付けられる部分の近傍の中空部３２０を囲む環状壁３２１には第１貫通孔３２２が形成され、熱伝達部材６３１の他端は、この第１貫通孔３２２に挿通されて中空部３２０内に延設されゼーベック素子６１０の一端に接続される。
係る構成によって、熱伝達部材６３１はコンクリート内部の熱をゼーベック素子６１０に伝達する。
【００２４】
また、熱伝達部材６３２の一端は、セパレータコーン２００の近傍（換言すれば、型枠板５１０に近い箇所）でセパレータコーン２００よりも内部寄りのセパレータ軸３００外周に螺旋状に巻き付けるようにして周設される。
熱伝達部材６３２が巻き付けられる部分の近傍の中空部３２０を囲む環状壁３２１には第２貫通孔３２３が形成され、熱伝達部材６３２の他端は、この第２貫通孔３２３に挿通されて中空部３２０内に延設されゼーベック素子６１０の他端に接続される。
係る構成によって、熱伝達部材６３１はコンクリート表面側の熱をゼーベック素子６１０に伝達する。
【００２５】
なお、熱伝達部材６３１，６３２は、例えば、セパレータ軸３００の外周にフィン状に設けたり、セパレータ軸３００の外周を面状に覆うように設けたりすることができ、螺旋状に巻き付ける構造に限定されない。
また、セパレータ軸３００と熱伝達部材６３１，６３２との間で熱の交換を抑制するために、セパレータ軸３００の熱伝達部材６３１，６３２が巻き付けられる外周面を断熱材で被覆し、当該断熱材の外側に熱伝達部材６３１，６３２を巻き付ける構成としたり、セパレータ軸３００を熱伝導率が低い樹脂などの材料で形成することができる。
【００２６】
ゼーベック素子６１０は、中空部３２０内の第１貫通孔３２２と第２貫通孔３２３とに挟まれる位置に設置される。
そして、中空部３２０内には断熱材６４０が充填され、熱伝達部材６３１，６３２は断熱材６４０で被覆される。これにより、熱伝達部材６３１，６３２によってゼーベック素子６１０に効率的に熱を伝達する。
【００２７】
なお、ゼーベック素子６１０を、セパレータ軸３００の中央寄り若しくはセパレータコーン２００寄りに設けることができる。
ゼーベック素子６１０をセパレータ軸３００の中央寄りに配置した場合は、ゼーベック素子６１０の受熱部の一端を中空部３２０の内周壁に密着させ、受熱部の他端に熱伝達部材によって表面側の熱が伝達される構造とすることができる。
また、ゼーベック素子６１０をセパレータコーン２００寄りに配置した場合は、ゼーベック素子６１０の受熱部の一端を中空部３２０の内周壁に密着させ、受熱部の他端に熱伝達部材によって内部側の熱が伝達される構造とすることができる。
【００２８】
ゼーベック素子６１０の起電力を発光装置６２０に供給するための電線６５１，６５２は、ゼーベック素子６１０から中空部３２０及び貫通孔２２３内を通ってプラグ体２２０の雄ネジ部２２２側の開放端２２４にまで延設される。
プラグ体２２０の貫通孔２２３の開放端２２４には、貫通孔２２３内に電線６５１，６５２の接続部６２２が臨むように発光装置６２０が配置される。
【００２９】
発光装置６２０は、本体部６２３を挟んで一方端に接続部６２２が設けられ、他方端に発光素子６２１が設けられている。
ここで、雄ネジ部２２２の先端は型枠板５１０の外表面から突出（露出）するから、発光素子６２１は型枠板５１０の外側に配設されることになって、型枠板５１０の外側から発光素子６２１の消灯／点灯を視認できる。
【００３０】
次に上記構成の脱型時期通知装置６００の作用を説明する。
セパレータ１００で型枠板５１０を保持してコンクリート型枠５００を構築し、コンクリート型枠５００内にコンクリート７００を打設した状態で、熱伝達部材６３１はコンクリート内部の熱をゼーベック素子６１０に伝達し、熱伝達部材６３１はコンクリートの表面側の熱をゼーベック素子６１０に伝達する。
なお、コンクリートの表面とは、コンクリート型枠５００の脱型後に露出するコンクリート躯体面であって、コンクリートの打設時（養生時）に型枠板５１０と接触するコンクリート面である。
【００３１】
コンクリートをコンクリート型枠５００内に打設すると、図４に示すように、水和熱が蓄積される結果コンクリート内の温度は上昇し、打設後にピークに達した内部温度は徐々に冷やされて低下するが、このときにコンクリート内部とコンクリート表面側との温度差が生じ、存置期間が長くなるにしたがって温度差が小さくなる。
ここで、ゼーベック素子６１０は、上記の温度差によって起電力を生じ、閾値以上の温度差のときに発光装置６２０の発光素子６２１が点灯し、温度差が前記閾値を下回るようになると発光装置６２０の発光素子６２１が消灯するよう構成してあり、更に、前記温度差の閾値は、コンクリート型枠５００の脱型時期として適切な温度差になるように設定してある。
【００３２】
つまり、コンクリート型枠５００の脱型を行っても温度ひび割れを十分に抑制できる時期（温度差）になったときに、発光素子６２１が点灯状態から消灯状態に切り替わるようにゼーベック素子６１０及び発光装置６２０の特性を適合させてあり、脱型時期通知装置６００は、発光素子６２１の消灯によってコンクリート型枠５００の脱型時期を作業者に通知する。
なお、部材厚などの条件に応じて異なるが、温度ひび割れを十分に抑制するためにはコンクリート内部の温度と外気温との温度差が１５〜２０℃以下のときが適切な脱型時期である。
【００３３】
そこで、脱型時期通知装置６００においては、前記閾値を例えば１５℃とし、コンクリート内部とコンクリート表面側との温度差が１５℃を上回るときに発光素子６２１が点灯し、温度差が１５℃を下回ったときに発光素子６２１が消灯するように構成することができる。
上記の脱型時期通知装置６００を一体的に備えるセパレータ１００を用いてコンクリート型枠５００を構築した場合、作業者は、コンクリート型枠５００内にコンクリートを打設した後に、発光素子６２１の点灯／消灯を目視で確認し、点灯から消灯に切り替わったときに、コンクリート型枠５００の脱型を行う適切な時期になったことを知ることができる。
【００３４】
図５は、脱型時期通知装置６００を用いたコンクリート打設方法の一態様としての手順（工程）を示す。
まず、第１工程として、脱型時期通知装置６００を一体的に備えるセパレータ１００で型枠板５１０を保持させてコンクリート型枠５００を構築する。
【００３５】
次いで、第２工程として、構築したコンクリート型枠５００内にコンクリートを打設する。
そして、第３工程として、作業者は、脱型時期通知装置６００の発光素子６２１の点灯／消灯をモニタリング（監視）する。
【００３６】
ここで、コンクリート打設後のコンクリート内部とコンクリート表面側との温度差が閾値を上回る状態では、脱型時期通知装置６００は、発光素子６２１を点灯させることで、脱型を実施した場合に温度ひび割れが発生する可能性がある温度差条件であること、換言すれば脱型時期に至っていないことを通知する。
一方、コンクリート打設後のコンクリート内部とコンクリート表面側との温度差が閾値以下になると、脱型時期通知装置６００は、発光素子６２１を消灯させることで、脱型を実施しても温度ひび割れの発生を十分に抑制できる温度差条件であること、換言すれば適切な脱型時期になったことを通知する。
【００３７】
なお、作業者による発光素子６２１の消灯確認は、日中の気温変化を考慮して、気温が最も低くなる早朝に行うことが好ましい。
第４工程として、作業者は、脱型時期通知装置６００の発光素子６２１の消灯を確認後に、コンクリート型枠５００の脱型を実施する。
なお、コンクリート型枠５００の脱型後は、セパレータコーン２００を発光装置６２０と共に取り外し、ゼーベック素子６１０を含むセパレータ軸３００はコンクリート内に残置させ、セパレータコーン２００を取り外した後のコーン孔にはモルタルなどを充填させる。
【００３８】
上記の脱型時期通知装置６００及びコンクリート打設方法によれば、コンクリート型枠５００を過剰に存置させることを抑制しつつ温度ひび割れの発生を十分に抑制できる温度差条件でコンクリート型枠５００の脱型を実施させることができる。
更に、上記の脱型時期通知装置６００及びコンクリート打設方法によれば、複数の温度センサを埋設しそれぞれの温度センサの検出値を逐次モニタリングする場合に比べて手間を省け、また、適切な脱型時期を検知するための設備を簡易にできる。
【００３９】
また、通常のセパレータに代えて脱型時期通知装置６００を一体的に備えるセパレータ１００を用いてコンクリート型枠５００を構築することで、工程を増やすことなく脱型時期通知装置６００を備えたコンクリート型枠５００を構築できる。
【００４０】
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、脱型時期通知装置６００を一体的に備えるセパレータ１００を、コンクリート型枠５００に１つ乃至複数用いることができる。
また、セパレータ１００（セパレータ軸３００）にゼーベック素子６１０を支持させる構造として、セパレータ軸３００の外周にゼーベック素子６１０を取り付ける構造とすることができる。
【００４１】
また、コンクリートの表面側の温度として外気温度をゼーベック素子６１０に熱伝導部材によって導く構成とすることができる。
更に、セパレータ１００に代えて型枠板５１０に片持ち状態で取付けた棒状支持部材の先端をコンクリート内部にまで到達させ、このコンクリート型枠５００内に配置される支持部材にゼーベック素子６１０や熱伝達部材６３１，６３２などを支持させることができる。つまり、ゼーベック素子６１０を支持する支持部材はセパレータ１００に限定されず、コンクリート型枠５００内に配置されてゼーベック素子６１０を支持する機能を有する部材であればよい。
【符号の説明】
【００４２】
１００…セパレータ（支持部材）、２００…セパレータコーン、３００…セパレータ軸、３２０…中空部、４００…取付ボルト、５００…コンクリート型枠、６００…脱型時期通知装置、６１０…ゼーベック素子（熱電変換素子）、６２０…発光装置、６３１，６３２…熱伝達部材、６４０…断熱材、６５１，６５２…電線
【図１】
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【図２】
2017106243.tif 000004
【図３】
2017106243.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017106243.tif 000007