JP7680974B2 - コンクリート敷均装置及びコンクリート敷均方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートを敷き均すコンクリート敷均装置、及びコンクリート敷均方法に関する。

施工対象路面にコンクリートを敷き均すコンクリート敷均装置は、特開２０１４－６２４３２号公報（特許文献１）に記載されるように、左右方向に延びるスクリードによって１工程でコンクリートを路面に敷き均している。ここで、特許文献１に記載のコンクリート敷均装置では、コンクリートの密度を高めて仕上がりを良好にするために、スクリードに取り付けられた振動装置を作動させつつコンクリートを敷き均している。

特開２０１４－６２４３２号公報

ところで、コンクリートは、主成分としてのモルタル（セメント）及び骨材（石、砕石、砂など）を適宜混合して生成されている。このようなコンクリートを路面に敷き均すとき、スクリードが振動することによって、コンクリートの密度を向上させている。しかしながら、過剰な振動によってコンクリートに含まれるモルタル成分が表面に過剰に浮いてしまう。この状態でコンクリートが硬化すると、骨材の上にモルタル層が形成されて強度が低下し、所要の強度が得られなくなるおそれがあった。

そこで、本発明は、施工対象路面に敷き均されるコンクリートの強度低下を抑制することができる、コンクリート敷均装置及びコンクリート敷均方法を提供することを目的とする。

コンクリート敷均装置は、フレームと、フレームを走行させる走行装置と、フレームに取り付けられた複数のスクリードと、フレームの走行方向の最前方に位置するスクリードに取り付けられた振動装置と、複数のスクリードの後方に取り付けられた仕上げコテと、を備えている。ここで、複数のスクリードは、フレームの走行方向に対して左右方向に延びつつ、走行方向の離間した位置に配置されている。また、振動装置は、アクチュエータによって回転するアンバランスウェイトによって振動を発生させる。さらに、仕上げコテは、フレームの走行方向と平行に延びつつ、フレームの走行方向に対して左右方向に往復動する。

また、コンクリート敷均方法では、上記のように構成されたコンクリート敷均装置を使用して、走行装置によってフレームを走行させて、フレームの走行方向の最前方に位置するスクリードに取り付けられた振動装置を作動させつつコンクリートを施工対象路面に敷き均した後、他のスクリードによってコンクリートを施工対象路面に更に敷き均す。

本発明によれば、施工対象路面にコンクリートを路面に敷き均すとき、コンクリートに含まれるモルタル成分が表面に浮くことを抑制して、コンクリートの強度低下を抑制することができる。

コンクリート敷均装置の一例を示す上面図である。 コンクリート敷均装置の一例を示す正面図である。 コンクリート敷均装置の一例を示す側面図である。 仕上げコテの一例を示す拡大図である。 仕上げコテを折り曲げた状態の説明図である。 仕上げコテを展開した状態の説明図である。 コンクリートを敷き均す手順の一例を示すフローチャートである。 仕上げコテに作用する荷重の説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１～図３は、施工対象路面にコンクリートを敷き均すコンクリート敷均装置１００の一例を示している。コンクリート敷均装置１００によって施工対象路面に敷き均されるコンクリートは、主成分としてのモルタル（セメント）及び骨材（石、砕石、砂など）、並びに水及び若干の空気泡を適宜混合して生成されている。なお、コンクリートとしては、例えば、滑走路などの高温に晒される路面で使用される、耐熱性を有するコンクリートを含んでいてもよい。

コンクリート敷均装置１００は、フレーム２００と、フレーム２００を一方向（図１に示す一例では上方）に走行させる走行装置３００と、フレーム２００に取り付けられた第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００と、を備えている。第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００は、フレーム２００の走行方向に対して垂直な左右方向に延びている。そして、第１のスクリード４００は、フレーム２００の走行方向に関して、第２のスクリード５００の前方に配置されている。また、コンクリート敷均装置１００は、上記の構成に加えて、第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００のうち、フレーム２００の走行方向の最前方に位置する第１のスクリード４００の離間した２位置に取り付けられた２つの振動装置６００を備えている。ここで、第１のスクリード４００に取り付けられた振動装置６００は、２つに限らず、例えば、振動特性、施工対象路面の幅などに適合した任意の個数とすることができる（以下同様）。

なお、以下で説明するコンクリート敷均装置１００は、第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００という２つのスクリードを備えているが、３つ以上のスクリードを備えていてもよい。この場合、振動装置６００は、複数のスクリードのうち、フレーム２００の走行方向の最前方に位置するスクリードに取り付けられていればよい。

フレーム２００は、複数の鋼管を適宜接合して構成されており、平面視で矩形形状の骨組みを有するメインフレーム２２０と、メインフレーム２２０に対して上下動可能に取り付けられたサブフレーム２４０と、を含んで構成されている。

メインフレーム２２０は、材軸が上下方向に延びる４つの垂直部材２２２と、材軸が左右方向に延びる２つの第１の横架部材２２４と、材軸が前後方向に延びる２つの第２の横架部材２２６と、材軸が前後方向に延びる２つの連結サポート２２８と、垂直部材２２２の下端部に連結された４つの脚部材２３０と、材軸が前後方向に延びる２つの連結バー２３２と、材軸が前後方向に延びる複数、例えば、５つの補強部材２３４と、を含んで構成されている。

垂直部材２２２は、その長さを任意に変更可能な２つの鋼管からなり、平面視で矩形形状の骨組みの四隅に夫々配置されている。第１の横架部材２２４は、垂直部材２２２の中間部の所定箇所において、左右方向に沿って配置された２つの垂直部材２２２を連結するように配置されている。第２の横架部材２２６は、垂直部材２２２の中間部の所定箇所において、前後方向に沿って配置された２つの垂直部材２２２を連結するように配置されている。連結サポート２２８は、垂直部材２２２の上部の所定箇所において、前後方向に沿って配置された２つの垂直部材２２２を連結するように配置されている。脚部材２３０は、下面が開口する平面視で矩形形状をなす箱型形状の鋼製部材であって、その長辺が前後方向に延びた状態で垂直部材２２２の下端部に配置されている。連結バー２３２は、脚部材２３０の上面の所定箇所において、前後方向に沿って配置された２つの脚部材２３０を連結するように配置されている。補強部材２３４は、第１の横架部材２２４の離間した複数の所定箇所において、前後方向に沿って配置された２つの第１の横架部材２２４を連結するように配置されている。

サブフレーム２４０は、材軸が左右方向に延びる第１の部材２４２と、材軸が左右方向に延びて第１の部材２４２よりも全長が若干長い第２の部材２４４と、材軸が前後方向に延びて離間した複数箇所において第１の部材２４２と第２の部材２４４とを連結する複数の横架部材２４６と、材軸が斜めに延びて第１の部材２４２の一端部とここから左右方向に突出した第２の部材２４４の一端部とを連結する斜向部材２４８と、を含んで構成されている。ここで、第１の部材２４２は、フレーム２００の走行方向に関して、第２の部材２４４の前方に配置されている。また、サブフレーム２４０は、上記の構成に加えて、フレーム２００の走行方向の後方に位置する第２の部材２４４と一体化されて、後述する仕上げコテ８００を左右方向にスライド可能にするレール部材２５０を備えている。

そして、サブフレーム２４０は、メインフレーム２２０の離間した２位置に取り付けられた、スプリングを内蔵した２つの吊下装置２６０を介して、メインフレーム２２０に対して水平状態で弾性的に吊り下げられている。ここで、吊下装置２６０としては、スプリングによって吊下対象物を弾性的に吊り下げるものに限らず、例えば、電動モータ及び減速機からなるアクチュエータ、油圧シリンダなども使用することができる。

走行装置３００は、フレーム２００の脚部材２３０の内部空間に配置されたクローラ３２０と、クローラ３２０を駆動する走行アクチュエータ３４０と、走行アクチュエータ３４０の出力軸の回転速度を減速する減速機３６０と、を含んで構成されている。そして、走行アクチュエータ３４０は、減速機３６０を介して、フレーム２００の脚部材２３０の所定箇所に取り付けられている。なお、走行装置３００としては、クローラ３２０に限らず、例えば、鉄製の車輪、ゴム製の車輪などの周知の手段を使用することもできる。

第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００はそれぞれ、サブフレーム２４０の離間した２位置に取り付けられた２つの支持装置７００（一部不図示）を介して、サブフレーム２４０に対して左右方向にスライド可能に取り付けられている。また、第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００は、サブフレーム２４０の所定箇所、例えば、第１の部材２４２に取り付けられた差動機構７２０によって、互いに異なる位相で左右方向に往復動するようなっている。具体的には、差動機構７２０は、サブフレーム２４０の第１の部材２４２に取り付けられた電動モータなどの差動アクチュエータ７２２と、差動アクチュエータ７２２の出力軸の回転速度を減速する減速機７２４と、減速機７２４の両側面から夫々突出する出力軸に固定された円板部材７２６と、円板部材７２６の周縁部と第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００の上面の所定箇所とを相対回転可能に連結する連結部材７２８と、を含んで構成されている。ここで、各円板部材７２６に対する連結部材７２８の連結箇所を適宜異ならせることで、第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００は、互いに異なる位相で左右方向に往復動する。

振動装置６００は、例えば、電動モータなどのアクチュエータによって回転するアンバランスウェイトを内蔵し、これが回転することで所定周波数の振動を発生させる。そして、振動装置６００は、第１のスクリード４００を介して、このように発生させた振動を施工対象路面に供給されたコンクリートに伝達する。

また、コンクリート敷均装置１００は、フレーム２００、走行装置３００、第１のスクリード４００、第２のスクリード５００及び振動装置６００に加えて、第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００によって施工対象路面に敷き均されたコンクリートの平坦度を高める仕上げコテ８００を更に備えている。

仕上げコテ８００は、図３及び図４に示すように、サブフレーム２４０のレール部材２５０に対して、その延設方向である左右方向にスライド可能に取り付けられている。具体的には、仕上げコテ８００は、平面視で矩形形状をなす支持フレーム８１０と、支持フレーム８１０の先端部に相対回転可能に取り付けられた垂下フレーム８２０と、垂下フレーム８２０の下端部に取り付けられたコテ８３０と、コテ８３０の高さを調整する高さ調整機構８４０と、を含んで構成されている。ここで、支持フレーム８１０及び垂下フレーム８２０は、取付フレームの一例として挙げられる。

支持フレーム８１０の基端部は、レール部材２５０の上面及び下面を挟んで固定する上下一対のローラ８１２を介して、サブフレーム２４０に対して片持ち状態で取り付けられている。また、支持フレーム８１０の基端部の上面には、サブフレーム２４０に対して仕上げコテ８００を左右方向にスライドさせるための駆動力を発生する、電動モータなどのアクチュエータ８１４が取り付けられている。アクチュエータ８１４の出力軸には、図示しない減速機を介して、サブフレーム２４０の上面に固定されたラック２５２と噛み合うギア８１６が取り付けられている。従って、アクチュエータ８１４を作動させると、その出力軸の回転速度が減速機によって減速されつつギア８１６に伝達され、これに噛み合うラック２５２を介して、サブフレーム２４０に対して仕上げコテ８００を左方又は右方へとスライドさせることができる。

垂下フレーム８２０は、左右方向に延びる回転軸周りに相対回転可能なように、支持フレーム８１０の先端部に取り付けられている。

コテ８３０は、施工対象路面に敷き均されたコンクリートの仕上げを行うコテ本体８３２と、コテ本体８３２の上面の離間した２位置から上方に向かって延びる一対のブラケット８３４と、一対のブラケット８３４に対して左右方向に延びる回転軸周りに相対回転可能に連結された直線状の第１の部材８３６及び第２の部材８３８と、を含んで構成されている。第１の部材８３６及び第２の部材８３８の先端部は、左右方向に延びる回転軸周りに相対回転自由に連結され、その連結点が垂下フレーム８２０の下端部に連結されている。従って、仕上げコテ８００のコテ本体８３２は、フレーム２００に対して前後方向に延設された状態で固定されている。

また、コテ８３０の一対のブラケット８３４の一方、例えば、前方に位置するブラケット８３４の下端部は、コテ本体８３２の上面に対して前後方向に移動できない状態で固定されている。一方、コテ８３０の一対のブラケット８３４の他方、例えば、後方に位置するブラケット８３４の下端部は、コテ本体８３２の上面に対して前後方向に相対変位可能に固定されている。従って、垂下フレーム８２０に対するコテ８３０の連結点とコテ本体８３２の底面との距離が変化したとき、後方に位置するブラケット８３４がコテ本体８３２に対して変位することで、第１の部材８３６と第２の部材８３８とがなす角度が変化し、その距離変化に容易に対応することができる。

高さ調整機構８４０は、支持フレーム８１０の先端部に取り付けられたウィンチ８４２と、「く字形状」に屈曲したリンク部材８４４と、ウェイト８４６と、ローラ８４８と、を含んで構成されている。リンク部材８４４の屈曲部は、支持フレーム８１０の先端部近傍の上面から上方に突出する取付ブラケット８１８を介して、支持フレーム８１０に対して左右方向に延びる回転軸周りに相対回転可能なように、屈曲部が上方に位置する状態で取り付けられている。リンク部材８４４の一端部、具体的には、前方に位置する一端部には、左右方向に延びる回転軸周りに相対回転可能にウェイト８４６が取り付けられている。また、リンク部材８４４の他端部、具体的には、後方に位置する他端部には、左右方向に延びる回転軸周りに回転可能にローラ８４８が取り付けられている。そして、ウィンチ８４２に巻き回されたワイヤ８４２Ａの自由端は、リンク部材８４４のローラ８４８を介して、コテ本体８３２の所定箇所に連結されている。

従って、ウィンチ８４２を操作してワイヤ８４２Ａの長さを変えることで、支持フレーム８１０に対するコテ本体８３２の相対位置が変化してその高さを調整することができる。このとき、上述したように、第１の部材８３６と第２の部材８３８とがなす角度が変化し、垂下フレーム８２０に対するコテ８３０の連結点とコテ本体８３２の底面との距離変化に容易に対応することができる。

また、支持フレーム８１０の下部の所定箇所には、支持フレーム８１０の先端部に対して垂下フレーム８２０を前後方向に搖動させて、サブフレーム２４０に対してコテ８３０を前後方向に往復動させる往復動機構８５０が取り付けられている。往復動機構８５０は、回転駆動力を発生する電動モータなどのアクチュエータ８５２と、アクチュエータ８５２の出力軸の回転速度を減速しつつその回転方向を９０°変向する減速機８５４と、減速機８５４の出力軸に固定された円板部材８５６と、円板部材８５６の周縁部の所定箇所と垂下フレーム８２０の中間部とを左右方向に延びる回転軸周りに相対回転可能に連結する連結ロッド８５８と、を含んで構成されている。

従って、アクチュエータ８５２を作動させると、その回転軸の回転駆動力が減速機８５４を介して円板部材８５６に伝達されて、左右方向に延びる回転軸周りに円板部材８５６が回転する。円板部材８５６が回転すると、前後方向における連結ロッド８５８の位置が変化し、支持フレーム８１０の先端部に対して垂下フレーム８２０を前後方向に所定角度に亘って搖動させる。その結果、支持フレーム８１０に対するコテ８３０の位置が前後方向に変化し、コテ本体８３２の全長を超えた範囲内のコンクリートを仕上げることができる。このとき、支持フレーム８１０に対するコテ８３０の位置が前後方向に変化しても、垂下フレーム８２０の下端部に対する第１の部材８３６及び第２の部材８３８の連結角度が変化するので、コテ本体８３２の前後運動によって、コンクリートの表面からコテ本体８３２が離れたり必要以上に押し付けられたりすることを抑制することができる。

ところで、仕上げコテ８００は、フレーム２００のサブフレーム２４０から後方に向かって垂直に延びているので、例えば、コンクリート敷均装置１００の移送などに支障がでる可能性がある。そこで、図５に示すように、周知のリンク機構などを使用して、サブフレーム２４０に対して仕上げコテ８００を平行に折り曲げ可能にするように構成してもよい。このようにすれば、コンクリート敷均装置１００の移送時に仕上げコテ８００を折り曲げることで、サブフレーム２４０から後方に突出する仕上げコテ８００の長さが短くなり、例えば、トラックなどにコンクリート敷均装置１００を積載することができるようになる。なお、コンクリート敷均装置１００の移送が完了したら、図６に示すように、折り曲げておいた仕上げコテ８００を展開すればよい。

さらに、フレーム２００の所定箇所には、走行装置３００の走行アクチュエータ３４０、振動装置６００、差動アクチュエータ７２２、並びに仕上げコテ８００のアクチュエータ８１４及び８５２に駆動電流を供給する発電機（図示せず）、並びにこれらの動作を制御する制御盤（図示せず）が取り付けられている。そして、制御盤に取り付けられたスイッチなどを適宜操作することで、各種のアクチュエータ及び振動装置６００などが作動し、所要の目的を達成するための機能が発揮される。なお、発電機は、コンクリート敷均装置１００の外部に設置されていてもよい。また、各種のアクチュエータ及び振動装置６００などは、発電機に限らず、外部に設置された商用電源から駆動電流が供給されてもよい。

次に、このようなコンクリート敷均装置１００を使用して、施工対象路面にコンクリートを敷き均す方法の一例について説明する。図７は、コンクリートを敷き均す手順を表したフローチャートを示している。なお、図７に示す手順は、図示の順序に限らず、コンクリートを敷き均すことが可能な限度において適宜変更することもできる。

ステップ１０（図７では、「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、作用者などが、施工対象路面上に鉄筋を縦断方向に連続的に配置する。

ステップ１１では、作業者などが、鉄筋を配置した施工対象路面の端部にコンクリート敷均装置１００を設置する。

ステップ１２では、鉄筋を配置した施工対象路面であって、コンクリート敷均装置１００の走行方向の前方に位置する施工対象路面上に、作業者などが、例えば、バックホーなどを使用して硬化前のコンクリートを供給し始める。このとき、作業者などは、施工対象路面上に供給されたコンクリートをさらに広げるようにしてもよい。

ステップ１３では、作業者などがコンクリート敷均装置１００を操作して、各種のアクチュエータを作動させながら、コンクリート敷均装置１００を走行させる。

このようにすれば、施工対象路面に供給されたコンクリートは、コンクリート敷均装置１００の走行方向の最前方に位置する第１のスクリード４００が左右方向に往復動することで左右方向に敷き拡げられる。そして、このように敷き拡げられたコンクリートの表面上を第１のスクリード４００が通過することで、コンクリートの敷き均し厚さを目標厚さにある程度近づけることができる。このとき、第１のスクリード４００は振動装置６００によって振動するので、コンクリートに含まれる骨材をしっかりと押し付けることができ、コンクリートの密度を高めることができる。また、第１のスクリード４００によってコンクリートの敷き均しがすべて完了するわけでないので、振動装置６００による振動を強いものとする必要がなく、コンクリートの表面にモルタル成分が浮かんでその強度が低下することを抑制できる。

第１のスクリード４００によって敷き均されたコンクリートは、その後方に位置して左右方向に往復動する第２のスクリード５００によって更に敷き均される。このとき、第２のスクリード５００の両端部が、コンクリートの敷き均し高さを規定する型枠（図示せず）の上面を擦りながら移動することで、コンクリートの敷き均し高さを目標高さに更に近づけることができる。また、第２のスクリード５００は振動装置６００によって振動しないので、コンクリートに過度に振動を与えることがなく、コンクリートに含まれるモルタル成分が表面に浮かぶ心配がほとんどない。

第１のスクリード４００及び第２のスクリード５００によって施工対象路面に敷き均されたコンクリートは、これらの後方に位置する仕上げコテ８００が前後方向及び左右方向に往復動することで仕上げられる。このとき、垂下フレーム８２０に対してコテ８３０の第１の部材８３６及び第２の部材８３８が相対回転可能であるので、図８に示すように、垂下フレーム８２０を介してコテ本体８３２に伝達される荷重は、第１の部材８３６及び第２の部材８３８に沿って外方へと向かう。従って、コテ本体８３２からコンクリートへと過度な荷重が伝達されることが回避されて、コンクリート舗装面の平坦性を損なうことが抑制される。

なお、当業者であれば、上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。

その一例を挙げると、コンクリート敷均装置１００のフレーム２００は、上記の構成に限らず、所要の機能を発揮可能な任意の構成とすることもできる。また、コンクリート敷均装置１００のフレーム２００に関し、施工幅が異なる施工対象路面に対応可能とすべく、左右方向の幅を任意に調整可能な機構を備えるようにしてもよい。

１００ コンクリート敷均装置
２００ フレーム
２２０ メインフレーム
２４０ サブフレーム
２５０ レール部材
２５２ ラック
３００ 走行装置
４００ 第１のスクリード
５００ 第２のスクリード
６００ 振動装置
７２０ 差動機構
８００ 仕上げコテ
８１０ 支持フレーム（取付フレーム）
８１２ ローラ
８１４ アクチュエータ
８１６ ギア
８２０ 垂下フレーム（取付フレーム）
８３２ コテ本体
８３４ ブラケット
８３６ 第１の部材
８３８ 第２の部材
８５０ 往復動機構

Claims (5)

1. フレームと、
   前記フレームを走行させる走行装置と、
   前記フレームの走行方向に対して左右方向に延びつつ当該走行方向の離間した位置に配置され、かつ前記フレームに取り付けられた複数のスクリードと、
   前記フレームの走行方向の最前方に位置するスクリードに取り付けられた振動装置と、
   前記複数のスクリードの後方に取り付けられ、前記フレームの走行方向と平行に延びつつ、前記フレームの走行方向に対して左右方向に往復動する仕上げコテと、
   を備え、
   前記振動装置は、アクチュエータによって回転するアンバランスウェイトによって振動を発生させる、
   コンクリート敷均装置。
2. 前記複数のスクリードは、互いに異なる位相で左右方向に往復動する、
   請求項１に記載のコンクリート敷均装置。
3. 前記仕上げコテは、前記フレームの走行方向と平行に更に往復動する、
   請求項１又は請求項２に記載のコンクリート敷均装置。
4. 前記仕上げコテは、
   前記フレームの走行方向と平行に延びるコテ本体と、
   前記コテ本体の上面において、前記コテ本体の延設方向の離間した２位置から上方に向かって延びる一対のブラケットと、
   前記一対のブラケットの一方に相対回転可能に連結された第１の部材と、
   前記一対のブラケットの他方に相対回転可能に連結された第２の部材と、
   前記第１の部材の一端部と前記第２の部材の一端部とを相対回転可能に連結しつつ、前記第１の部材、前記第２の部材、及び前記一対のブラケットを介して、前記コテ本体を前記フレームに取り付ける取付フレームと、
   を備え、
   前記一対のブラケットの一方は、前記コテ本体の延設方向に関して所定範囲内でスライド可能になっている、
   請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のコンクリート敷均装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれか１つに記載のコンクリート敷均装置を使用して、前記走行装置によって前記フレームを走行させて、前記フレームの走行方向の最前方に位置するスクリードに取り付けられた振動装置を作動させつつコンクリートを施工対象路面に敷き均した後、他のスクリードによってコンクリートを施工対象路面に更に敷き均すとともに、前記仕上げコテによって前記施工対象路面に敷き均されたコンクリートの平坦度を高める、コンクリート敷均方法。