特許ウォッチ

公開番号2024161793
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-20
出願番号2023076822
出願日2023-05-08
発明の名称3Dプリンターを用いたコンクリート部材及びPC部材の製造方法
出願人オリエンタル白石株式会社
代理人個人,個人
主分類B28B 1/30 20060101AFI20241113BHJP(セメント,粘土,または石材の加工)
要約【課題】大スパン構造物を構築するために大きなプレストレスに対抗可能なPC部材を製造できる3Dプリンターを用いたPC部材の製造方法を提供する。
【解決手段】3Dプリンターを用いてPC部材を製造する3Dプリンターを用いたPC部材1の製造方法において、3Dプリンターのコンクリート用又はモルタル用のノズルからコンクリート又はモルタルを吐出して部材本体部2及び緊張力を付与する緊張材を挿通するための緊張材用空洞30を構築するとともに、前記緊張材用空洞の長手方向の両端部に、セラミック用又は金属用のノズルからセラミック又は金属を吐出して前記緊張材の定着具を受け止める定着部40を形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
３Ｄプリンターを用いてコンクリート部材を製造する３Ｄプリンターを用いたコンクリート部材の製造方法であって、
前記３Ｄプリンターの製造方向においてコンクリート用又はモルタル用のノズルとセラミック用又は金属用のノズルを交互に動作して、コンクリートとセラミック又は金属の接合箇所に隙間を作らずにコンクリートを充填すること
を特徴とする３Ｄプリンターを用いたコンクリート部材の製造方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
３Ｄプリンターを用いてＰＣ部材を製造する３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法であって、
３Ｄプリンターのコンクリート用又はモルタル用のノズルからコンクリート又はモルタルを吐出して部材本体部及び緊張力を付与する緊張材を挿通するための緊張材用空洞を構築するとともに、
前記緊張材用空洞の長手方向の両端部に、セラミック用又は金属用のノズルからセラミック又は金属を吐出して前記緊張材の定着具を受け止める定着部を形成すること
を特徴とする３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法。
【請求項３】
前記３Ｄプリンターの製造方向において前記コンクリート用又はモルタル用のノズルと前記セラミック用又は金属用のノズルを交互に動作して、定着部の外周表面に、定着部を構成する同一のセラミック又は金属からなる突起を形成すること
を特徴とする請求項２に記載の３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法。
【請求項４】
前記突起が定着部の外周表面に沿ってスパイラル状に配列されるように形成すること
を特徴とする請求項３に記載の３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法。
【請求項５】
前記緊張材用空洞に外套管を挿通し、前記外套管の周りに充填材を充填すること
を特徴とする請求項２又は３に記載の３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法。
【請求項６】
３Ｄプリンターを用いてＰＣ部材を製造する３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法であって、
３Ｄプリンターのコンクリート用又はモルタル用のノズルからコンクリート又はモルタルを吐出して部材本体部及びせん断応力が発生する箇所に抵抗するための金属製の部材を形成すること
を特徴とする３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法。
【請求項７】
前記３Ｄプリンターの製造方向において前記コンクリート用又はモルタル用のノズルと前記セラミック用又は金属用のノズルを交互に動作して、せん断キーの外周表面に、定着部を構成する同一のセラミック又は金属からなる突起を形成すること
を特徴とする請求項６に記載の３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンターを用いたコンクリート部材及びＰＣ部材の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、引張力に弱いというコンクリート構造物の弱点を補って大スパン構造物（数１０ｍ～１００ｍｍを超えるスパンの構造物）を構築可能とするため、荷重によってコンクリートに生ずる引張応力を打ち消す目的で予め圧縮力を付与したＰＣ（プレストレストコンクリート：Prestressed Concrete）部材が知られている。また、近年、コンクリートや繊維材料を用いて３Ｄプリンティング装置にて三次元造形物を製造することが行われている。なお、スパンとは、柱芯間距離など、荷重を支持する鉛直構造部材の芯－芯距離を指している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、３Ｄプリンティング装置を用いて、セルロースなどの繊維状物質を繊含む三次元造形用組成物の層を形成する層形成工程と、前記層に硬化性を有する結着液を付与する結着液付与工程とを含む一連の工程を繰り返し三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法が記載されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項９、図面の図１、図２等参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の三次元造形物の製造方法で製造される三次元造形物は、繊維状物質がセルロース等であり強度が足りず、大規模な構造物とすることはできないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２には、型枠内に三次元（立体）繊維構造が成形された繊維製のセル構造体を形成する工程と、該型枠内にコンクリートを充填し、該セル構造体とともに固化させ、繊維製セル構造体をコンクリートの筋繊維構造とした繊維製セル構造コンクリートの製造方法が記載され、繊維製セル構造体にプレストレスを導入した後に、コンクリートを打設すること、及び維製セル構造体を３Ｄプリンターにより製作することが記載されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、８、１１、図面の図８、図９等参照）。
【０００６】
特許文献２には、３Ｄプリンターのプログラム制御により、強度を必要とする部位の繊維線材の配置を密にし、その他の部分の繊維線材の配置を粗く配置することが記載されている（特許文献２の明細書の段落［０１２８］参照）。また、特許文献２には、繊維材がコンクリートを遮断するように密に配置して管状に形成し、プレストレスのための緊張材を通すシース管部を形成し、セメント固化後に、ポストテンションによる機械的プレストレスを導入することも記載されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項９、明細書の段落［００５６］参照）。
【０００７】
しかし、特許文献２に記載の繊維製セル構造コンクリートの製造方法では、繊維材を密に吐出するだけで緊張材を挿通する管部を形成できるか不明な上、繊維材を密に配置するだけでは、繊維材同士の接着力や繊維材とコンクリートとの付着力が足りず、大きなプレストレスを掛けることができず、大スパン構造物には適用することができないという問題がある。
【０００８】
プレキャスト製ポストテンションＰＣ桁において、ブロック部材をプレストレスにより連結するＰＣ桁などでは、ブロック部材間に発生するせん断力に抵抗する鋼製のせん断キーを設ける。したがって、この鋼製のせん断キーにおいてもコンクリート部材と鋼製のせん断キー部材が確実に一体化されている必要があるが、付着力が足りず、桁高を小さくして対応するしかなく、ブロック部材を連結するＰＣ部材の製造に３Ｄプリンターを適用するには課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１５－２１２０６０号公報
特開２０１７－１８５７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、大スパン構造物を構築するために大きなプレストレスに対抗可能なＰＣ部材を製造できる３Ｄプリンターを用いたＰＣ部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許