(57)【要約】【課題】コンクリート床面の施工現場において、熟練技能者に頼ることなく、硬化前のコンクリートを比較的短時間で締め固め、その表面を平準化することのできる表面処理技術を提供する。【解決手段】表面処理装置１０は、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面に接地させる均し部材１１と、均し部材１１に振動を付与する振動部１２と、均し部材１１に取り付けられたコ字状の操作ハンドル１３と、を備え、均し部材１１の静止接地圧が１．５〜２．０ｇ／ｃｍ2、振動部１２の振動数が６０〜１２０Ｈｚ、加振力が７．０〜１０．０ｋＮであって、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面上において振動部１２の加振力により振動する均し部材１１が周期的な浮上・着地動作を継続可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面に接地させる均し部材と、前記均し部材に振動を付与する振動部と、前記均し部材に取り付けられた操作ハンドルと、を備え、
前記均し部材の静止接地圧が１．５〜３．０ｇ／ｃｍ2、前記振動部の振動数が６０〜１２０Ｈｚ、加振力が７．０〜１０．０ｋＮであって、
スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面上において前記振動部の加振力により振動する前記均し部材が周期的な浮上・着地動作を継続可能であることを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記コンクリート表面上において周期的な浮上・着地動作を継続中の前記均し部材を前記コンクリート表面に沿って移動させるのに要する力が４９Ｎ未満である請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記コンクリート表面上において周期的な浮上・着地動作を継続中の前記均し部材の中心位置と側端部との最大変位を１ｃｍ未満とした請求項１または２記載の表面処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理装置を用いて、スランプ値が５〜１５の硬化前のコンクリート表面を平準化する表面処理方法であって、
前記表面処理装置の均し部材を前記コンクリート表面に接地させ、前記均し部材の静止接地圧を１．５〜３．０ｇ／ｃｍ2、前記振動部の振動数を６０〜１２０Ｈｚ、加振力を７．０〜１０．０ｋＮとし、
前記コンクリート表面上において前記振動部の加振力による振動で周期的な浮上・着地動作を継続する前記均し部材を前記コンクリート表面に沿って移動させることを特徴とする表面処理方法。
【請求項５】
前記均し部材の移動速度が０．１〜０．３ｍ／ｓである請求項４記載の表面処理方法。
【請求項６】
前記コンクリート表面上において周期的な浮上・着地動作を継続する前記均し部材の中心部と側端部との最大変位が１ｃｍ未満である請求項４または５記載の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート床の建設工事現場などにおいて、床面に打設された硬化前のコンクリート表面を平準化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートやモルタルなどを用いて建築物の床面を施工する場合、施工現場に打設された生コンクリート表面を平準化するための「床均し作業」が行われている。従来の「床均し作業」においては、まず、床面に打設された硬化前のコンクリートの表面に対して、「かき棒」を用いて荒均しを行った後、レーザーレベル装置を用いて水平基準点を設け、この後、鏝を用いて「当たり」出しが行われる。次に、アルミ定木を用いて、前記「当たり」に合わせてコンクリート表面を水平に均す。そして、操作ハンドルを備えた長い板材などを用いて、コンクリート表面を均すように押さえ込むことにより、コンクリート表面に露出している小石などを沈める。
【０００３】
このような「床均し作業」は、打設されたコンクリートが硬化する前に完了させる必要があるため、施工の際には複数の熟練技能者が必要であり、作業者中の肉体的負担も大である。そこで、原動機などによって作動する表面処理装置を用いて硬化前のコンクリート表面を平準化する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７３４５３号公報
【特許文献２】特開２００２−２１３０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のタンパーは、タンパー本体がコンクリート面に接地した状態で振動する方式であるため、比較的軟らかいコンクリート表面を平準化することはできるが、スランプ値５〜１５のコンクリート表面の凹凸を均したり、締め固めたりすることは困難である。また、エンジン部分に内蔵された振り子を偏心的に揺動させてタンパー本体を振動させる方式であるため、振り子が発生する強い振動によってエンジン自体も大きく振動し、エンジンの駆動軸やシリンダなどが短時間のうちに損傷して、運転不能となる。
【０００６】
一方、特許文献２記載のタンピング機は、打設後、１〜２時間経過して表面が硬化したコンクリートをタンピングする装置であり、ベースプレートの接地圧が大きく設定されているため、コンクリートを締め固める機能は優れている。しかしながら、前記タンパーと同様、ベースプレートはコンクリート表面に接地した状態で振動する方式であり、接地圧も大であるため、硬化前のコンクリート表面で使用すると、コンクリート表面に沿ってベースプレートを移動させる前に、振動するベースプレートがコンクリート中へ徐々に沈下していく。従って、特許文献２記載のタンピング機を用いて、硬化前のコンクリート表面を平準化することはできない。
【０００７】
このように、エンジンなどで振動する板状部材をコンクリート表面に沿って移動させながら当該コンクリート表面を処理する装置は特許文献１，２などで開示されているが、コンクリートを締め固める機能と、コンクリート表面を平準化する機能とを兼備し、且つ耐久性を備えた表面処理装置は実用化されていない。このため、コンクリート床の施工現場では、現在も、熟練技能者による手作業に頼らざるを得ないのが実状である。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、コンクリート床面の施工現場において、熟練技能者に頼ることなく、硬化前のコンクリートを比較的短時間で締め固め、その表面を平準化することのできる表面処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述したように、振動発生手段によって振動する平板状部材を硬化前のコンクリート表面に沿って移動させることによってコンクリート表面を平準化する装置は、比較的容易に製作することができるため、従来、多種多様の方式が提案されているが、いずれの装置も実用化に至っていない。その理由は、例えば、コンクリートを強烈な振動で叩けばコンクリートを締め固めることはできるが、コンクリート表面は荒れてしまい、逆に振動が弱いとコンクリート表面は綺麗になるが締め固める作用が不足するなど、作用効果が互いに対立する構成要件が多いことにある。
【００１０】
そこで、本発明者は、均し部材の材質、形状、サイズ、重量、振動発生手段の種類、振動の強弱、取付機構などの様々な構成要件について長年に渡って研究、実験を行い、試行錯誤を重ねた結果、コンクリートを締め固める作用とコンクリート表面を平準化する作用とが両立する条件を発見し、本発明の完成に至ったものである。
【００１１】
本発明の表面処理装置は、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面に接地させる均し部材と、前記均し部材に振動を付与する振動部と、前記均し部材に取り付けられた操作ハンドルと、を備え、
前記均し部材の静止接地圧が１．５〜３．０ｇ／ｃｍ2、前記振動部の振動数が６０〜１２０Ｈｚ、加振力が７．０〜１０．０ｋＮであって、
スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面上において前記振動部の加振力により振動する前記均し部材が周期的な浮上・着地動作を継続可能であることを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすれば、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面上において振動部の加振力により振動する均し部材が周期的な浮上・着地動作を継続するため、コンクリートを締め固めるとともに、コンクリート表面を平準化することができる。従って、コンクリート床面の施工現場において、熟練技能者に頼ることなく、硬化前のコンクリートを比較的短時間で締め固め、その表面を平準化することができる。
【００１３】
なお、前記均し部材の静止接地圧が１．５ｇ／ｃｍ2より小さくなるとコンクリート締め固め作用が低下し、３．０ｇ／ｃｍ2より大きくなると均し部材は振動しながらコンクリート表面に沈下していくため、前記１．５〜３．０ｇ／ｃｍ2が好適範囲である。また、振動部の振動数が６０Ｈｚより小さかったり、１２０Ｈｚより大きかったりすると、均し部材が周期的に浮上・着地動作しなくなるので、前記６０〜１２０Ｈｚが好適範囲である。さらに、加振力が７．０ｋＮより小さくなると均し部材が周期的に浮上・着地動作せず、１０．０ｋＮを超えると均し部材の叩打力が過大となり、コンクリート表面が荒れるため、前記７．０〜１０．０ｋＮが好適範囲である。
【００１４】
ここで、前記コンクリート表面上において周期的な浮上・着地動作を継続中の前記均し部材を前記コンクリート表面に沿って移動させるのに要する力が４９Ｎ未満であることが望ましい。このような構成とすれば、作業性が大幅に向上し、作業者の負担も軽減することができる。
【００１５】
また、前記コンクリート表面上において周期的な浮上・着地動作を継続中の前記均し部材の中心位置と側端部との最大変位を１ｃｍ未満とすれば、コンクリートを締め固める作用を維持しつつ、コンクリート表面を平滑に仕上げることができる。
【００１６】
次に、本発明の表面処理方法は、前記表面処理装置を用いて、スランプ値が５〜１５の硬化前のコンクリート表面を平準化する表面処理方法であって、
前記表面処理装置の均し部材を前記コンクリート表面に接地させ、前記均し部材の静止接地圧を１．５〜３．０ｇ／ｃｍ2、前記振動部の振動数を６０〜１２０Ｈｚ、加振力を７．０〜１０．０ｋＮとし、
前記コンクリート表面上において前記振動部の加振力による振動で周期的な浮上・着地動作を継続する前記均し部材を前記コンクリート表面に沿って移動させることを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、コンクリート床面の施工現場において、熟練技能者に頼ることなく、硬化前のコンクリートを比較的短時間で締め固め、その表面を平準化することができる。
【００１８】
また、前述した表面処理方法においては、前記均し部材の移動速度が０．１〜０．３ｍ／ｓとすることが望ましく、さらに、前記コンクリート表面上において周期的な浮上・着地動作を継続する前記均し部材の中心部と側端部との最大変位が１ｃｍ未満とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、コンクリート床面の施工現場において、熟練技能者に頼ることなく、硬化前のコンクリートを比較的短時間で締め固め、その表面を平準化することのできる表面処理技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である表面処理装置を示す斜視図、図２は図１に示す表面処理装置の部分斜視図、図３は図１に示す表面処理装置の使用状態を示す斜視図、図４は図３に示す表面処理装置の一部拡大側面図である。なお、以下の説明において「前」、「後」、「左」、「右」を用いて表現している語句は表面処理装置を操作する作業者を基準にした方向をいう。
【００２１】
図１，２に示すように、本実施形態の表面処理装置１０は、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面に接地させる均し部材１１と、均し部材１１に振動を付与する振動部１２と、均し部材１１に取り付けられたコ字状の操作ハンドル１３と、を備え、均し部材１１の静止接地圧が１．５〜３．０ｇ／ｃｍ2、振動部１２の振動数が６０〜１２０Ｈｚ、加振力が７．０〜１０．０ｋＮであって、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面上において振動部１２の加振力により振動する均し部材１１が周期的な浮上・着地動作を継続可能である。
【００２２】
均し部材１１は、平面視形状が略矩形状であり、その上面外周に沿って補強用の前縁リブ１１ｆ、後縁リブ１１ｒ、右側縁リブ１１ｍ及び左側縁リブ１１ｈが互いに連続して設けられている。また、均し部材１１上面の長辺方向Ｌの中央付近には、前縁リブ１１ｆと後縁リブ１１ｒとを繋ぐように一対の補助リブ１１ａ，１１ａが短辺方向Ｓに設けられ、これらの補助リブ１１ａ，１１ａを挟んだ位置に一対の補助リブ１１ｂ，１１ｂが設けられている。均し部材１１の底面１１ｐは平面状をなし、その外周部分の滑らかな凸曲面部１１ｃを介して周縁部分（前縁リブ１１ｆ、後縁リブ１１ｒ、右側縁リブ１１ｍ及び左側縁リブ１１ｈ）に連続している。
【００２３】
補助リブ１１ａ，１１ａ上の後縁リブ１１ｒ寄りの部分にエンジン１２ａが配置され、前縁リブ１１ｆ寄りの部分に振動発生機１２ｂが配置され、エンジン１２ａの回転軸１２ａｘに装着されたプーリ１２ａｐと、振動発生機１２ｂの回転軸１２ｂｘに装着されたプーリ１２ｂｐとの間にベルト１２ｃが掛けられている。振動発生機１２ｂのケーシング１２ｂｃ内には回転軸１２ｂｘと連動する偏心回転体（図示せず）が収納され、エンジン１２ａの回転によりベルト１２ｃを介して回転軸１２ｂｘとともに偏心回転体（図示せず）が回転することによって振動発生機１２ｂが振動する。
【００２４】
振動発生機１２ｂは、その下方に延設された左右一対の金属製の支持部材１２ｄをそれぞれ複数のネジＮ１で補助リブ１１ａ，１１ａ上に締め付けることによって固定されている。エンジン１２ａの回転軸１２ａｘの突出部付近に設けられた左右一対の支持部材１２ｅは、複数のネジＮ２を用いて、振動発生機１２ｂ後方の補助リブ１１ａ，１１ａ上に固着された金属製の固定プレート１２ｆ上に取り付けられている。固定プレート１２ｆと支持部材１２ｅとの間には複数の防振部材１２ｇが配置され、複数のネジＮ２はそれぞれ防振部材１２ｇを貫通した状態で締め付けられている。
【００２５】
振動部１２を挟んで均し部材１１の長辺方向Ｌの対称位置には円筒状をした一対の係止部１４が斜め後方に向かって突設され、コ字状の操作ハンドル１３の両端部分をそれぞれの係止部１４に着脱可能に挿入することによって固定されている。これにより、操作ハンドル１３は均し部材１１と略平行な操作部１３ａと、その両側に位置する傾斜部１３ｂと、を構成している。左側の傾斜部１３ｂには、エンジン１２ａの回転数を変化させるためのスロットルレバー１６が配置されている。
【００２６】
均し部材１１は四隅部分を滑らかな曲線状に丸めた平面視形状が矩形状の部材であり、長辺方向Ｌの長さＬ１は約２５００ｍｍ、短辺方向Ｓの長さＳ１は約３００ｍｍ、外周部分の厚さＴ１は約５０ｍｍであり、表面処理装置１０の総重量は約１５ｋｇである。従って、表面処理装置１０をコンクリート表面上に載置したときに、均し部材１１の底面１１ｐがコンクリート表面に与える静止接地圧は約２ｇ／ｃｍ2程度であるが、これに限定するものではない。また、均し部材１１は、桐材の外面にグラスファイバーを貼着し、その外面にエポキシ系塗料を塗布して形成しているが、これに限定しないので、非吸水性であって、反ったり、変形したりしない材質であれば、アルミニウムなどの軽金属、合成樹脂、防水加工した木材などで形成することもできる。
【００２７】
次に、図３，図４に基づいて、表面処理装置１０を用いたコンクリート床面処理作業について説明する。施工現場である床面に生コンクリートが打ち込まれると、その表面に対し、長さ１．２ｍ程度のかき棒で荒均しを行った後、レーザーレベル器を用いて約２ｍ間隔で水平基準点を設ける。この後、鏝を用いて当たり出しを行い、その当たりに合わせて、長さ２．５ｍ程度のアルミ定木を用いてコンクリート表面を水平に均す。
【００２８】
次に、図３に示すように、表面処理作業の対象である、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面Ｃ１に表面処理装置１０を載置し、エンジン１２ａを始動させ、作業者（図示せず）は操作ハンドル１３の後方に立って均し部材１１に対向する起立姿勢をとり、スロットルレバー１６を操作してエンジン１２ａの回転数を徐々に上げていく。そして、振動発生機１２ｂの振動によって均し部材１１がコンクリート表面Ｃ１上で周期的な浮上・着地動作を継続する状態にセットする。この場合、スロットルレバー１６を操作してエンジンの回転数を徐々に上げていくと均し部材１１が激しく振動し、コンクリート表面Ｃ１上で周期的な浮上・着地動作を開始するポイントがあるので、作業者は比較的容易に最適な振動状態にセットすることができる。
【００２９】
本実施形態では、表面処理装置１０を構成する均し部材１１の静止接地圧を２．０ｇ／ｃｍ2、振動部１２の振動数を８５Ｈｚ、加振力を９．０ｋＮに設定しているため、スランプ値５〜１５の硬化前のコンクリート表面Ｃ１上において振動部１２の加振力により振動する均し部材１１は周期的な浮上・着地動作を継続することができる。
【００３０】
均し部材１１が適切な振動状態にセットされたら、操作ハンドル１３の操作部１３ａを両手で握った作業者がそのまま矢印Ｒ方向に後退すると、図４に示すように、均し部材１１は、凸曲面部１１ｃを含む後縁部分が、前縁部分よりも浮き上がった傾斜姿勢を保ちながら、矢印Ｒ方向に後退する。このとき、周期的に浮上・着地動作を反復する均し部材１１はコンクリート表面Ｃ１上に浮いた状態で滑動するので、コンクリート表面Ｃ１に沿って移動させるのに要する力は４９Ｎ未満である。従って、操作ハンドル１３の操作部１３ａを軽く引っ張るだけで、表面処理装置１０全体をスムーズに矢印Ｒ方向に後退させることができ、作業は極めて容易であり、作業者の肉体的負担も小さい。
【００３１】
このような均し部材１１の周期的な浮上・着地動作により、コンクリート表面Ｃ１の凹凸が速やかに平準化され、不陸がなくなるため、コンクリート表面Ｃ１を比較的短時間で均一なコンクリート表面Ｃ２に均すことができる。また、図４に示すように、均し部材１１の周期的な浮上・着地動作により、コンクリート表面Ｃ１に露出している小石１５や不純物などはコンクリート層内に埋没されるとともに、セメント成分がコンクリート表面Ｃ２に浮いてくるので、コンクリートは適度に締め固められ、コンクリート表面Ｃ２の強度を大幅に高めることができる。このため、施工後のコンクリート床面のクラック発生防止に極めて有効である。
【００３２】
このように、コンクリート床面の施工現場において表面処理装置１０を使用することにより、硬化前のコンクリートを比較的短時間で締め固め、その表面Ｃ１を平準化することができる。また、均し部材１１の作業幅Ｐ１は、その長辺方向Ｌの長さＬ１（図１参照）に等しく、約２．５ｍ程度あるため、作業速度が速く、作業効率も良好である。
【００３３】
なお、コンクリート表面Ｃ１上において周期的な浮上・着地動作を継続中の均し部材１１の中心位置と左右側端部（左側縁リブ１１ｈ及び右側縁リブ１１ｍの各側端部）との最大変位が１ｃｍ未満になるように設定しているため、均し部材１１をコンクリート表面Ｃ１に沿って滑動させたとき、コンクリート表面Ｃ２に均し部材１１の痕跡が残ることがない。また、エンジン１２ａを作動させながら、操作ハンドル１３を矢印Ｒの方向に軽く引っ張っていくだけで均し作業を行うことができるので、作業は極めて容易であり、熟練技能者は不要である。さらに、作業方向の転換は、操作ハンドル１３を掴んだ状態で、均し部材１１をコンクリート表面Ｃ１上で任意の支点を中心にして水平旋回させるだけで行うことができるため、極めて簡単である。なお、表面処理装置１０は、操作ハンドル１３を矢印Ｒの方向に引いて均し作業を行うが、作業方向は限定しないので、操作ハンドル１３を軽く下方に下げた状態で矢印Ｒと逆方向に押して滑動させても、前述と同様の均し作業を行うことができる。
【００３４】
表面処理装置１０においては、振動部１２を均し部材１１の長辺方向Ｌの中央部に配置しているため、均し部材１１全体がムラ無く均一に振動する。表面処理装置１０の振動部１２は、均し部材１１の長辺方向Ｌの中央部であって、且つ、均し部材１１の重心上に配置されているため、均し部材１１全体をムラ無く均一に振動させることができる。また、作業者（図示せず）が操作ハンドル１３を握って後退する場合の安定性が良好であり、方向転換時における均し部材１１全体の水平旋回も容易に行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、均し部材１１がコンクリート表面Ｃ１に与える荷重を約２ｇ／ｃｍ2程度に設定しているため、コンクリート表面Ｃ１上に表面処理装置１０を載置したとき、均し部材１１がコンクリート表面Ｃ１に沈み込むことがない。従って、作業者が手で操作ハンドル１３を持って軽く引っ張るだけで、浮上、着地動作を反復する均し部材１１はコンクリート表面Ｃ１を極めてスムーズに滑動する。このため、操作ハンドル１３を強い力で引っ張ることなく、コンクリート表面Ｃ１を容易に均すことが可能であり、作業者の肉体的負担も軽減する。
【００３６】
一方、振動発生機１２ｂの支持部材１２ｄは補助リブ１１ａ，１１ａ上に固定され、エンジン１２ａの支持部材１２ｅは、複数の防振部材１２ｇを介して、固定プレート１２ｆ上に取り付けられている。従って、振動発生機１２ｂの加振力は、効率良く、均し部材１１に伝えられるとともに、均し部材１１からエンジン１２ａへの振動伝達は防振部材１２ｇにより抑制される。また、エンジン１２ａはベルト１２ｃを介して振動発生機１２ｂを駆動しているため、振動発生機１２ｂからエンジン１２ａへの振動伝達も抑制される。従って、振動発生機１２ｂや均し部材１１の振動によりエンジン１２ａが損傷することがなく、耐久性も優れている。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る表面処理技術は、コンクリート床面の施工現場などにおいて広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態である表面処理装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す表面処理装置の部分斜視図である。
【図３】図１に示す表面処理装置の使用状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す表面処理装置の一部拡大側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  表面処理装置
１１  均し部材
１１ａ，１１ｂ  補助リブ
１１ｃ  凸曲面部
１１ｆ  前縁リブ
１１ｈ  左側縁リブ
１１ｍ  右側縁リブ
１１ｐ  底面
１１ｒ  後縁リブ
１２  振動部
１２ａ  エンジン
１２ａｐ，１２ｂｐ  プーリ
１２ａｘ，１２ｂｘ  回転軸
１２ｂ  振動発生機
１２ｂｃ  ケーシング
１２ｃ  ベルト
１２ｄ，１２ｅ  支持部材
１２ｆ  固定プレート
１２ｇ  防振部材
１３  操作ハンドル
１３ａ  操作部
１３ｂ  傾斜部
１４  係止部
１５  小石
１６  スロットルレバー
Ｃ１，Ｃ２  コンクリート表面
Ｌ  長辺方向
Ｌ１  長辺方向の長さ
Ｎ１，Ｎ２  ネジ
Ｐ１  作業幅
Ｒ  矢印
Ｓ  短辺方向
Ｓ１  短辺方向の長さ
Ｔ１  外周部分の厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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