(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一時的に流動性を有し、時間の経過と共に固形化する性質を持つ材料中に、または一部が材料の表面に露出してその材料が流動性を有している間に埋め込まれ、固形化と共に材料中に空洞を形成する型枠であり、閉じた複数の環要素が互いに線要素で連結された形をし、全体の軸方向に伸縮自在で、収縮時に隣接する環要素が互いに密着し、伸長時に隣接する環要素が互いに分離して前記固形化した材料から離脱する空洞形成用転用型枠。
【請求項２】
線要素は収縮状態から伸長状態に復元し得る弾性を有している請求項１記載の空洞形成用転用型枠。
【請求項３】
線要素は収縮状態からある温度のときに伸長するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形されている請求項１記載の空洞形成用転用型枠。
【請求項４】
線要素は伸長状態から収縮状態に復元し得る弾性を有している請求項１記載の空洞形成用転用型枠。
【請求項５】
線要素は伸長状態からある温度のときに収縮するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形されている請求項１記載の空洞形成用転用型枠。
【請求項６】
線要素は伸長状態からたるむことにより収縮する請求項１記載の空洞形成用転用型枠。
【請求項７】
環要素は固形化した材料からの離脱時に変形した状態から復元し得る弾性を有している請求項１から請求項６までのいずれかに記載の空洞形成用転用型枠。
【請求項８】
環要素は固形化した材料からの離脱時に変形した状態からある温度のときに復元するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形されている請求項１から請求項６までのいずれかに記載の空洞形成用転用型枠。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はコンクリートやモルタル等のセメント系材料の他、プラスチックや石膏、粘土、金属等のように一時的に流動性を有し、時間の経過と共に固形化する性質を持つ材料中に空洞を形成する目的で使用され、繰り返して使用可能な空洞形成用転用型枠に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば中空スラブ等、内部に中空部を有するプレキャストコンクリート部材や現場打ちコンクリート部材、または構造物を製造、構築する場合、中空部は筒状の型枠を配置した状態でコンクリートを打設することにより形成されるが、型枠の端部が部材等の表面側に位置していても、コンクリートの硬化後にはコンクリートの付着によって型枠を回収することができないため、型枠はコンクリート中に埋殺しされるしかなく、型枠が構造材として利用できなければ材料の無駄が生じる。
【０００３】
型枠の表面に剥離剤等を塗布しておけば回収することは不可能ではないが、中空部形成のための型枠は単体で軸方向に連続した形をし、表面の全面がコンクリートに接することから、引抜き時の抵抗が大きいため、材料によっては破損し易く、繰り返して使用可能な状態で回収することは容易ではない。
【０００４】
中空部が部材や構造物の表面に面して形成される場合にも、中空部がＴ字形の断面をする場合等、部材等の表面の開口の面積が中空部奥の面積より小さい形状をする場合にはコンクリート硬化後の脱型が不可能であるか困難であるため、そのまま残せる場合以外、回収するには型枠を破壊することが必要になり、型枠の役目はその部材や構造物限りとなる。
【０００５】
この発明は例えばコンクリート部材において空洞を形成する場合で、型枠が構造材として利用できない場合や型枠を部材中に残せない場合に、部材の製造や構築後に繰り返して使用することが可能な型枠を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では請求項１に記載のように環状に閉じた複数の環要素が互いに線要素で連結された形に型枠を形成し、型枠全体として軸方向に伸縮自在にし、隣接する環要素を収縮時に互いに密着させ、伸長時に互いに分離させることにより、コンクリート部材その他の部材や製品の製造や構築後に型枠を繰り返して使用できる状態で回収することを可能にする。なお、１ピッチで周回する複数の環要素がコイル状に連続した形の型枠は本発明の基本形であり、以下では「本発明の基本形」と記載する。
【０００７】
型枠は一時的に流動性を有し、時間の経過と共に固形化する性質を持つ材料中に、または一部が材料の表面に露出してその材料が流動性を有している間に収縮した状態で埋め込まれ、材料の固形化後に、型枠が形成すべき空洞に連通してその材料の表面側に位置する軸方向の一端側から引っ張られ、伸長することで固形化した材料から離脱し、脱型される。
【０００８】
脱型時には型枠の軸方向の一端が引っ張られることにより図１，図２に示すようにその側から順次、環要素がそれに隣接する環要素から分離し、本発明の基本形の場合は１ピッチの環要素が、請求項１の場合は１本の環要素が残りの環要素から独立して離脱する。
【０００９】
この結果、固形化している材料から型枠が受ける脱型時の抵抗は全環要素が離脱し終えるまで常に１ピッチや１本の環要素が受ける抵抗のみになるため、筒状の型枠程の抵抗を受けることはなくなり、必ずしも型枠表面に剥離剤や離型剤等を塗布しておかなくとも型枠を破損させることなく回収することが可能になる。すなわち繰り返して使用可能な状態で型枠の回収が行え、中空部形成のための材料費が節減される。本発明では型枠表面に剥離剤等を塗布することを必要としないが、塗布することを排除する趣旨ではない。
【００１０】
特に本発明の基本形において環要素に収縮状態から伸長状態に復元し得る弾性を与える、または環要素を収縮状態からある温度のときに伸長するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形すれば、型枠の軸方向の一端に離脱の契機を与えるのみで型枠自身が固形化している材料から自動的に離脱しようとするため、回収を一層容易に行うことが可能になる。
【００１１】
同様に請求項１において請求項２に記載のように線要素に収縮状態から伸長状態に復元し得る弾性を与えることにより、または請求項３に記載のように線要素を収縮状態からある温度のときに伸長するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形することにより、請求項１の型枠の回収が一層容易になる。
【００１２】
環要素が収縮状態から伸長状態に復帰しようとする本発明の基本形、及び請求項２，３の型枠は固形化する材料中には軸方向に圧縮させられ、拘束された状態で埋設される。
【００１３】
逆に脱型後の配置作業への移行の効率を上げる上では、本発明の基本形において環要素に伸長状態から収縮状態に復元し得る弾性が与えられる。または本発明の基本形において環要素が伸長状態からある温度のときに収縮するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形される。前者の場合、型枠は環要素の復元力によって、後者の場合は材料自体の復元によって脱型後に収縮状態に復帰する。
【００１４】
同様に請求項１において請求項４に記載のように線要素に伸長状態から収縮状態に復元し得る弾性が与えられることにより、または請求項５に記載のように線要素が伸長状態からある温度のときに収縮するように形状記憶された形状記憶合金、もしくは形状記憶プラスチックで成形されることにより脱型後の転用効率が上がる。
【００１５】
請求項４の場合、型枠は線要素の復元力によって、請求項５の場合は材料自体の復元によって脱型後に収縮状態に復帰する。これらの場合、型枠は線要素が軸方向に収縮、もしくは屈曲等することにより収縮状態を維持し、軸方向に引張力を受けたときに線要素が伸長することにより隣接する環要素が分離しながら型枠全体が伸長する。
【００１６】
環要素が線要素で連結された請求項１の場合はまた、請求項６に記載のように線要素が伸長状態からたるむことによっても収縮状態に復帰する。この場合、線要素は紐状、もしくは糸状で、曲げ剛性を有せず、軸方向に引張力を受けたときに線要素が伸びる（張る）ことにより隣接する環要素が分離しながら型枠全体が伸長する。
【００１７】
環要素がコイル状に連続した本発明の基本形の場合、固形化した材料からの離脱時には軸方向に引っ張られることで、各環要素が曲げ変形と捩じり変形を生じ、形状を変えることにより隣接する環要素が分離しながら伸長する。
【００１８】
本発明の基本形の場合、図５−(b) に示すように伸長した状態での型枠の軸に直交する断面積Ａ’は(a) に示す、収縮している状態での断面積Ａより小さくなるため、固形化した材料からは実質的に付着がなければ抵抗なく離脱でき、付着があっても容易に離脱できる。
【００１９】
このことから、例えば錐形が結合した形や壺形のように、環要素の形状が軸方向に変化し、型枠の軸方向中間部の断面積が端部寄りの断面積より大きい場合にも、本発明の基本形の型枠は固形化した材料から離脱できる。
【００２０】
環要素が線要素で連結された請求項１〜６の場合には、線要素の収縮と伸長によって型枠全体の収縮状態と伸長状態が切り換わるため、環要素は型枠の収縮状態と伸長状態のいずれのときにも特に形状を変えないが、固形化した材料からの抵抗を小さくし、離脱を容易にするために、必要により環要素には曲げ変形や捩じり変形を起こせる変形能力が与えられる。
【００２１】
具体的には請求項７に記載のように環要素に固形化した材料からの離脱時に変形した状態から復元し得る弾性が与えられる。または請求項８に記載のように環要素が固形化した材料からの離脱時に変形した状態からある温度のときに復元するように形状記憶された形状記憶合金や形状記憶プラスチックで成形される。
【００２２】
請求項７，８の型枠は環要素が変形能力を有することで、伸長時には収縮時より型枠の断面積を小さくできるため、本発明の基本形と同様に環要素の形状が軸方向に変化し、型枠の軸方向中間部の断面積が端部寄りの断面積より大きい場合も固形化した材料から離脱できる。
【００２３】
以上により本発明の基本形、請求項７，８の場合、全環要素の形状が同一の場合と各環要素の形状が軸方向に変化する場合のいずれの場合も、固形化する材料に形成される空洞の一端から材料の表面までには、環要素が変形し得る範囲で空洞の一端から外部に抜け出せる程度の大きさの開口があればよく、空洞としての空間が固形化する材料の表面まで連続している必要はない。
【００２４】
空洞が固形化する材料の表面まで連続していなくとも型枠の脱型が可能であることで、コンクリート部材や構造物等に中空部を形成する上で、部材等の表面の開口の面積が中空部奥の面積より小さい形状をする場合を含め、中空部から開口までの形状に関係なく、型枠を繰り返して使用することが可能になる。
【００２５】
型枠全体は円（楕円を含む）柱形、円錐形、円錐台形、角柱形、角錐形、角錐台形、もしくはこれらのいずれかの形が複合した形や壺形等、規則的な立体形状の他、環要素を連ねたときの型枠全体の軸線が屈曲した、あるいは捩じれた形等、任意の、または不規則な立体形状に形成される。いずれの形も型枠の全体形状に応じ、隣接する環要素は互いに軸方向に密着し得る形に形成される。
【００２６】
型枠の適用対象となる材料は流動性を有する状態から凝結、もしくは凝固して固形化した状態へ移行する材料で、固形化する材料中に空洞が形成され、空洞の少なくとも一端が開放して外部に連通する構造物や部材、製品であれば問われない。
【００２７】
例えば対象とする材料に応じて化学的、もしくは電気的に安定させ、耐熱性や耐蝕性、耐候性等を持たせた素材を型枠に使用することで、コンクリートやモルタル、ソイルセメント等の部材や構造物、プラスチックや石膏の製品、粘土製品やガラス製品の他、鋼やアルミニウム、鋳物等の金属製品等に対して使用することができる。
【００２８】
一方、型枠が全体的に軸方向に伸縮自在であることに加え、上記耐熱性や耐蝕性等を持てば、型枠の素材自体の材料も問われず、鋼やアルミニウム、鉛、形状記憶合金その他の金属材料の他、プラスチック等が使用される。コンクリート部材や構造物等のようにコンクリート打設時の荷重を負担する条件下で使用される場合には収縮状態で荷重に抵抗し得る強度と剛性が与えられる。
【００２９】
また流動性を有する材料の粘性が低く、型枠を構成する環要素が互いに密着している状態で、型枠の内部への流動物質の流入や浸透が問題なる場合には密着状態での環要素の表面に防水性等を有する被覆剤や剥離剤、離型剤等が塗布される。または型枠の素材自身に防水性等を有する材料が使用される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１，図３に１ピッチで周回する複数の環要素２がコイル状に連続した形をした本発明の基本形の空洞形成用転用型枠（以下型枠）１の製作例を、図２，図４に閉じた複数の環要素２が互いに線要素３で連結された形をした請求項１の型枠１の製作例を示す。図１，図２は型枠１の軸に直交する断面が円形の場合、図３，図４は四角形の場合であるが、型枠１の軸に直交する断面形状、すなわち環要素２の形状は一切問われない。
【００３１】
いずれの型枠１も全体的に軸方向に伸縮自在で、収縮時に隣接する環要素２，２が互いに密着し、伸長時に隣接する環要素２，２が互いに分離する。
【００３２】
本発明の基本形の型枠１は図５−(a) ，(b) に示すように環要素２自身の弾性によって軸方向に伸縮自在になり、請求項１の型枠１は図６に示すように線要素３の弾性によって、もしくはたるみと伸びによって軸方向に伸縮自在になる。図５，図６では環要素２自身の断面を円形にしているが、型枠１の収縮時に隣接する環要素２，２が互いに密着できれば、環要素２の断面形状は問われない。
【００３３】
また環要素２の断面形状が環要素２の周方向に一定である必要はなく、型枠１の軸線が屈曲した、あるいは捩じれた形等、型枠１が不規則な立体形状をする場合は環要素２の断面上の幅や厚さが周方向に不均一になる。
【００３４】
図６は請求項１の型枠１が収縮した状態から伸長しようとするときの様子を示すが、線要素３が弾性によって伸縮する場合、線要素３には軸方向に伸縮するコイルスプリングや図示するような屈曲する針金状のバネ等が使用され、両端が隣接する環要素２，２に接続される。たるみと伸びによって伸縮する場合は剛性のない紐状や糸状の素材が使用される。
【００３５】
線要素３の両端は固形化する材料との付着を小さくすることと、流動性を有している材料が隣接する環要素２，２間から浸透することを抑制する上では図６に示すように環要素２の内周側に接続されることが好ましいが、環要素２の外周側に塗布される、防水性等を有する被覆剤や剥離剤、離型剤等によって、または環要素２自身が防水性等を有する材料で製作されることで付着や浸透が問題にならなければ環要素２の外周側に接続される場合もある。
【００３６】
図７は本発明の基本形の型枠１の他の形状例を示す。(a) は円錐形、(b) は円錐台形、(c) は四角錐形、(d) は四角錐台形、(e) は壺形に形成した場合であるが、前記の通り、本発明の基本形、請求項１の型枠１はこの他、用途や対象とする空洞の形状に応じて任意の立体形状に形成される。
【００３７】
図８は図12，図13に示すようにプレストレストコンクリート部材４中にＰＣ鋼材５を配置するためにシース６によって形成される挿通孔７に隣接して円形断面の空洞８を形成するために使用される本発明の基本形の型枠１の例を示す。この場合はプレストレストコンクリート部材４のコンクリートが本発明の固形化する材料に当たる。
【００３８】
このシース６に隣接する空洞８はＰＣ鋼材５の配置後に、シース６内に充填されるグラウト材９の充填状況を確認する目的で形成される。この場合、空洞８の断面積、すなわち型枠１の断面積は後述の超小型カメラ13を挿入できる程度の大きさがあればよく、空洞８はプレストレストコンクリート部材４のいずれかの表面まで連続して形成される。
【００３９】
図８に示す型枠１は図９，図10に示すようにシース６に沿って配置され、シース６に対し、図11に示すようなバンド10によって拘束された状態でプレストレストコンクリート部材４中に埋設される。
【００４０】
シース６の型枠１側には軸方向に間隔を隔てて部分的にグラウト材９の充填状況を検査するための検査孔6aが明けられており、型枠１はこの検査孔6aに密着した状態で、または図９，図10に示すようにパッキン11を挟んだ状態でバンド10によってシース６に止められる。
【００４１】
コンクリートが打設直後の流動性を有しているときに、型枠１の内部へののろの浸透が生じないような素材で型枠１が製作されている場合、またはのろの浸透が生じない被覆剤等が型枠１の表面に塗布されている場合は型枠１は直接コンクリート中に埋設されてもよいが、図面では安全のために型枠１のコンクリートの打設側にのろの浸透を阻止するカバー12を被せている。
【００４２】
図12は型枠１を埋設した状態でコンクリートを打設して製作されたプレストレストコンクリート部材４の断面を、図13はその一部を拡大して示す。型枠１はプレストレストコンクリート部材４の製作後に回収され、型枠１を埋設した位置に空洞８が形成される。
【００４３】
型枠１の回収後、挿通孔７内にＰＣ鋼材５が挿通させられ、シース６内にグラウト材９が充填される。その後、空洞８内には図示するようにファイバースコープやＣＣＤカメラ等の超小型カメラ13が挿入される。超小型カメラ13は検査孔6aの位置からシース６の内部を撮影し、その映像はパソコン14のディスプレイやモニターの画面に表示される。
【００４４】
図８〜図13の場合、型枠１によってシース６に沿った空洞８が形成されることで、空洞８を通じてグラウト材９の充填状況が直接的に目視によって確認できるため、充填不良の空隙があればその位置の特定が容易に行える。
【００４５】
充填不良箇所が発見されれば、空洞８を通じ、検査孔6aからグラウト材９の追加充填が行われる。空洞８はグラウト材９の追加充填後、必要によりグラウト材９によって埋められる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１では環状に閉じた複数の環要素が互いに線要素で連結された形に型枠を形成し、型枠全体として軸方向に伸縮自在にし、収縮時に隣接する環要素を互いに密着させ、伸長時に分離させることで固形化した材料から離脱させるため、部材や製品等の製造や構築後に型枠を繰り返して使用することが可能になり、固形化する材料への中空部形成のための材料費が節減される。
【００４７】
脱型時には軸方向の一端が引っ張られることによりその側から順次、１本の環要素が残りの環要素から独立して離脱するため、固形化している材料から受ける抵抗が小さく、型枠表面に剥離剤等を塗布しておかなくとも型枠を破損させることなく回収することができ、繰り返して使用可能な状態で型枠の回収が行える。
【００４８】
請求項２では線要素に収縮状態から伸長状態に復元し得る弾性を与え、請求項３では線要素を収縮状態からある温度のときに伸長するように形状記憶された合金やプラスチックで成形するため、型枠の回収を一層容易に行うことができる。
【００４９】
請求項４では線要素に伸長状態から収縮状態に復元し得る弾性を与え、請求項５では線要素を伸長状態からある温度のときに収縮するように形状記憶された合金やプラスチックで成形するため、脱型後の配置作業への移行効率を上げることができる。
【００５０】
請求項７，８では環要素に曲げ変形や捩じり変形を起こせる変形能力が与えられることで、離脱時に環要素の変形によって型枠の断面積が減少するため、本発明の基本形と同じく、対象とする固形化する材料には環要素が変形し得る範囲で空洞の一端から外部に抜け出せる程度の大きさの開口があればよい。
【００５１】
このため、請求項７，８ではコンクリート部材や構造物に中空部を形成する上で、部材等の表面の開口の面積が中空部奥の面積より小さい形状をする場合を含め、中空部から開口までの形状に関係なく対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本形の型枠の製作例を示した斜視図である。
【図２】請求項１の型枠の製作例を示した斜視図である。
【図３】本発明の基本形の型枠の他の製作例を示した斜視図である。
【図４】請求項１の型枠の他の製作例を示した斜視図である。
【図５】(a) は本発明の基本形の型枠の収縮状態を示した立面図、(b) は伸長状態を示した立面図である。
【図６】請求項１の型枠の収縮状態と伸長状態を示した立面図である。
【図７】(a) 〜(e) は本発明の基本形の型枠の他の製作例を示した斜視図である。
【図８】プレストレストコンクリート部材に使用される本発明の基本形の型枠を示した斜視図である。
【図９】図８の型枠とシースの関係を示した斜視図である。
【図１０】(a) は図８の型枠の使用状態を示した立面図、(b) はその断面図である。
【図１１】図８の型枠とバンド及びカバーの関係を示した斜視図である。
【図１２】型枠を使用して製作したプレストレストコンクリート部材を示した断面図である。
【図１３】図12の一部拡大図である。
【符号の説明】
１……空洞形成用転用型枠、２……環要素、３……線要素、４……プレストレストコンクリート部材、５……ＰＣ鋼材、６……シース、6a……検査孔、７……挿通孔、８……空洞、９……グラウト材、10……バンド、11……パッキン、12……カバー、13……超小型カメラ、14……パソコン。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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