JPH06193268A - 乾燥硬化性流動体の施工方法及び鏝 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コンクリート、セメント、モルタル、漆喰、壁
土、その他の乾燥硬化性流動体の施工方法及び鏝に関
し、乾燥硬化性流動体の施工に当たって、その表面を容
易に美麗に仕上げることができるとともに、表面の強度
を向上させることのできる施工方法及びその施工方法に
用いて好適な鏝を提供することを目的とする。 【構成】鏝２は、平面状の鏝台座１１、鏝台座の上面に
取り付けられた超音波振動子１２、超音波振動子からの
縦波を横波に変換するための薄い金属板からなるキール
部材１３、及び把手１４から構成され、水分を含んだ硬
化前の流動体の表面を、超音波により振動する鏝台座１
１により押さえて均し、仕上げを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート、セメン
ト、モルタル、漆喰、壁土、その他の乾燥硬化性流動体
の施工方法及び鏝に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、コンクリート工事は、ビ
ルディング、劇場、競技場、道路、滑走路、その他種々
の土木建築工事において施工されている。また、コンク
リートによる壁材、建材、その他種々の構造部材が、工
場において生産されている。

【０００３】一般にコンクリート工事においては、結合
材としてのセメント、砂及び小石などの骨材、水、及び
各種の混和材料などが適当な割合で混合された生コンク
リートが、所定の場所に運搬された後、打込み、締固
め、表面仕上げ、養生などの施工を経て固められる。

【０００４】従来において、例えばコンクリート工事に
おける締固め又は表面仕上げ工程では、打込まれた生コ
ンクリートの表面が鏝（左官鏝）によって押さえながら
均され、硬化後のコンクリートの表面が光沢のある平面
となるように仕上げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の表面仕上げ作業
では、鏝によって押さえと均し（又は撫で）との異なっ
た方向、つまり施工面（表面）に対して垂直方向（押さ
え）と水平方向（均し又は撫で）の動作が行われるが、
作業者においては、押さえ力による鏝と施工面との間の
摩擦力と鏝を水平方向へ移動させる力との反比例的な力
の入れ具合が難しく、その意味で専門手法を習得し熟練
することによってのみ得られる巧みな技術を必要として
いた。

【０００６】また、従来の表面仕上げ作業は、コンクリ
ートの表面を美麗に仕上げることに重点が置かれてお
り、一種の単なる皺延ばし作業に過ぎなかった。すなわ
ち、従来の施工方法では、打込みの行われた生コンクリ
ートの内部において細かく重いものが重力により沈下
し、大きく軽いものが表面近くに集まってくることとな
り、コンクリート表面に結合材であるセメントが不足
し、その結果、表面が強度的に弱くなってひび割れなど
の生じ易い状態となっていた。また、生コンクリートに
混合された水が沈下して表面において不足し、鏝によっ
て表面を単に美麗に仕上げることも容易ではなかった。

【０００７】換言すれば、従来の施工方法では、生コン
クリートの内部に沈下したクラスター（塊群）を、その
形状、疎密度、粗細度によって、表面から厚さ方向又は
深さ方向に分散、配列、整塊させることは全く不可能で
あった。

【０００８】なお、生コンクリートの締固め工程におい
て機械的な振動機が用いられているが、これはコンクリ
ートを単に締固めするために用いられているものであ
り、クラスターの分散などを行い得ないことは同様であ
る。

【０００９】本発明は、上述の問題に鑑み、生コンクリ
ートなど乾燥硬化性流動体の施工に当たって、その表面
を容易に美麗に仕上げることができるとともに、表面の
強度を向上させることのできる施工方法、及びその施工
方法に用いて好適な鏝を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、上述の課題を解決するため、水分を含んだ硬化前
の流動体に超音波による振動を与え、前記流動体に篩い
効果を生じさせた後に当該流動体を硬化させる。

【００１１】請求項２の発明に係る方法は、水分を含ん
だ硬化前の流動体の表面を、超音波により振動する平面
により押さえて均し、仕上げを行う。請求項３の発明に
係る鏝は、平面状の鏝台座と、前記鏝台座の上面に直接
的又は間接的に取り付けられた超音波振動子と、前記鏝
台座に直接的又は間接的に取り付けられた把手とを有し
て構成される。

【００１２】請求項４の発明に係る鏝では、前記鏝台座
には、前記超音波振動子からの縦波を横波に変換するた
めの、薄い金属板からなるキール部材が取り付けられて
構成される。

【００１３】

【作用】流動体に超音波による振動を与えることによ
り、流動体に篩い効果が生じ、水分及び細かい粒子が表
面へ向かって移動する。流動体の表面を超音波により振
動する平面で押さえることにより、水分及び細かい粒子
が表面に叩き出されるとともに、粒子間の間隙をぬって
振動と揚水の逆作用によって表面に水が上がり、表面が
滑らかに仕上げられる。

【００１４】鏝においては、超音波振動子の超音波振動
が鏝台座に伝播され、鏝台座によってそれに接触する流
動体に振動が与えられる。鏝台座の面が広く厚さが薄い
場合には、キール部材によって超音波振動子の振動が鏝
台座の面全体に均一に伝播される。

【００１５】

【実施例】図１は本発明に係る鏝２の断面正面図、図２
は図１の鏝２の要部を拡大して示す図、図３は図１の I
II−III 線矢視断面図、図４は鏝２の斜視図である。な
お、図４においてはカバー１５の表示を省略してある。

【００１６】鏝２は、平面状の鏝台座１１、鏝台座１１
の上面に取り付けられた超音波振動子１２、鏝台座１１
に取り付けられたキール部材１３、キール部材１３の上
面に取り付けられた把手１４及びカバー１５などから構
成されている。

【００１７】鏝台座１１は、従来から左官鏝の鏝台座と
して用いられているものとほぼ同様のものであり、ステ
ンレス鋼板又は硬質の薄銅板などからなって適当にしな
やかに撓む弾性を有するものである。鏝台座１１は、下
面１１ａによって生コンクリートの表面を押し又は均す
とともに、鏝台座１１が超音波により振動することによ
って、下面１１ａに接触する物質に弾性波を伝達して振
動駆動するためのものである。

【００１８】超音波振動子１２は、例えばＰＺＴ系の圧
電セラミックス板１２ａと金属板１２ｂとをはり合わせ
た円盤状のものであり、駆動電力を供給することにより
径方向に振動し、例えば４０〜５０ｋｈｚの超音波を発
する。超音波振動子１２は、鏝台座１１と弾性結合する
ように、構造用接着剤（例えば３Ｍ社のアルミナ構造用
接着剤スコッチウエルド）又は銀ろう付けなどによる接
着層１６によって、金属板１２ｂの下面が鏝台座１１の
上面に強固に取り付けられている。

【００１９】キール部材１３は、鏝台座１１とほぼ同様
な板厚のステンレス鋼板などからなり、超音波振動子１
２を取り巻く円環状部１３ａ、及び円環状部１３ａの両
側から径方向に突出する直線部１３ｂ，１３ｃを有し、
上述の超音波振動子１２と同様な接着層１６ａによって
鏝台座１１の上面に強固に取り付けられている。

【００２０】キール部材１３は、超音波振動子１２から
の縦波を横波にモード変換し、鏝台座１１の全面に縦波
及び横波の両方による振動を有効に生じさせるためのも
のである。

【００２１】つまり、鏝台座１１は、面の広さに比べて
厚さが薄いため、通常の超音波振動の弾性結合による全
体的な弾性波の振動面を構成することが不可能である。
そのため、振動のモード変換構造を付帯させ、鏝台座１
１の長さの方向には縦振動を行わせ、長さ方向に延び縮
みする歪みを幅方向に連結させる形で横波を発生させ、
接触面での超音波振動が長さ方向へ継続して弾性波が伝
播している活性面を具備させるためのものである。

【００２２】把手１４は、キール部材１３の表面に固着
された金具１４ａ，１４ａ、棒状の握り部１４ｂ、これ
らを貫通して一体的に固定するためのボルト部材１４ｃ
からなっている。

【００２３】金具１４ａは、鏝台座１１及びキール部材
１３の振動にとって負荷とならないように、キール部材
１３の振動の節の部分に、弾性結合固定又は半接着浮遊
クッション構造による緩衛嵌合によって取り付けられて
いる。

【００２４】把手１４には、後述する駆動装置１９から
の駆動電力をオンオフするためのスイッチ１７、及び駆
動装置１９との接続のためのコネクタ１８が取り付けら
れている。また、超音波振動子１２を含む電気接続のた
めの配線が棒状の握り部１４ｂ内を通過している。

【００２５】カバー１５は、超音波振動子１２を保護す
るためのものであり、合成樹脂などからなる有底円筒状
のものであり、キール部材１３の円環状状部１３ａの上
面に取り付けられている。

【００２６】図５は駆動装置１９の回路図である。駆動
装置１９は、整流器４１、充電器４２、充電可能な電池
４３、電源切替えスイッチＳＷ１、掃引回路４４、ＶＣ
Ｏ４５、周波数補正器４６、直流増幅回路４７、パルス
駆動回路４８、比較回路４９、及び出力トランス５０な
どからなっている。

【００２７】駆動装置１９は、超音波振動子１２に所定
の周波数及び電力の駆動電力を供給するためのものであ
り、超音波振動子１２の負荷の音響インピーダンスの相
違に起因する駆動電力の変化を自動追尾し、常に最良の
電力供給が行えるようになっている。

【００２８】駆動装置１９の動作を簡単に説明すると、
パルス駆動回路４８の出力電流が設定値と比較回路４９
によって比較され、その差に応じてＶＣＯ４５の発振周
波数が決定される。掃引回路４４は、負荷の変動などに
より追従が外れた場合に、ＶＣＯ４５への制御電圧を初
期化した後、下限設定周波数から上限設定周波数に向け
て発振するように掃引する。掃引の間において、最適の
周波数で安定する。詳細については特開昭６１−１４４
９０１号公報を参照のこと。

【００２９】なお、駆動装置１９には、超音波振動子１
２に供給する駆動電力の強弱を調整するための回路が設
けられている。次に、鏝２の使用方法及び作用につい
て、図７をも参照して説明する。

【００３０】鏝２は、原理的には超音波振動を利用する
照射型の鏝である。つまり、被処理媒質の超音波振動に
よる弾性の相違を利用した駆動用弾性波の応用である。
鏝２と駆動装置１９とをコネクタ１８及び適当なケーブ
ルなどを利用して電気的に接続し、棒状の握り部１４ｂ
を手で握り、指先でスイッチ１７をオンする。これによ
って、超音波振動子１２に駆動電力が供給されて超音波
振動が発生し、鏝台座１１には縦波及び横波の両方の弾
性波による振動が生じる。

【００３１】すなわち、鏝台座１１にはキール部材１３
が弾性結合されているため、円盤状の超音波振動子１２
は、構造的に波長λより長い長さ方向の構造長さ寸法に
起因する長さ方向の縦波振動に変換され、図６（ａ）に
示すような縦波の長さ方向の振動を発生する。

【００３２】しかるに、キール部材１３は、その長さ方
向の寸法に対し幅寸法及び厚さ寸法を小さくし、長さ方
向に能率よく延び縮みする縦波振動の弾性体とされてお
り、これによって鏝台座１１に能率良く均一な面振動を
生じる。

【００３３】もしキール部材１３がなく、鏝台座１１に
超音波振動子１２を取り付けたのみでは、鏝台座１１の
部分的な長さと幅の間で延び縮みする単なる屈曲振動に
なり、屈曲振動の連続振動による反射逆位相の振動など
で基本波との間で履歴（ヒステリシス）が発生し、干渉
波、定在波のため損失が大で一様に機械的振動を接触被
処理媒質に弾性波を作用させることは能率的に不利とな
る。しかも、振動を止める方向に損失として作用する把
手１４が存在する。

【００３４】鏝２においては、細長いキール部材１３に
超音波振動子１２も弾性結合し、能率のよい縦波の基本
振動を作用させ（ｙ）、鏝台座１１の接触露呈面に縦波
の弾性結合による面の振動として横波が能率よく伝播す
る長さ対幅の構造的に振動が発生しやすい寸法の比率
（ポアソン比）を考慮してｘの幅方向振動に変換するも
ので、作業負荷として接触面は長さ方向に端末開放の形
になるので振動は先端端末へと振動を繰り返し伝播し、
長さ振動から幅→面への振動とモード変換された形で使
用の目的を達するのである。

【００３５】このような２次元的超音波振動のモード変
換においては、縦波（ｙ波）→ｘの変換において、それ
ぞれ腹の振動の合成として（Ｓ）なる進行波が振動面に
発生し（図６参照）、送り振動として滑り効果、摩擦軽
減作用に加えて接触媒質の水分を通じて起る水の波動振
動により、加圧、疑集、分散、充沈、脱気、混合作用を
連動させ、目的の整塊作用と重畳した有効な効果を発生
する特長がある。（ｙ−ｘ−Ｓ）の関係は木工用カンナ
の原理でもある。カンナの刃を加力して刃を出すか、カ
ンナ台の先端部を叩いてひっこめるか、後端部を叩いて
刃を出すか、という力の加える方向と反動力の作用にも
類似する作用である。

【００３６】さて、超音波振動子１２に駆動電力を供給
した状態で、鏝台座１１を用いて生コンクリートの表面
仕上げを行う。鏝台座１１の下面１１ａを生コンクリー
トの表面に接触させて押すと、鏝台座１１の超音波振動
駆動による弾性波が生コンクリートに作用し、生コンク
リートの水の成分が多いほど即ち水そのものに近いほど
水に振動が弾性結合する性質を利用して、水に溶解され
た細かい粒子から粗密関係に大小を整えさせる水と水の
弾性波を介在させて溶解物に篩い作用による層間均一に
よる整塊効果を発生させる。表皮表面に近いほど水分そ
のものを振動の追出し効果で水を上層へと叩き出すこと
により、鏝台座１１の接触面に密着結合を行わせ、且つ
表皮表面の細密均一化を誘導固定化する。薄層整塊は結
果として硬化後に硬度補強を司ることとなる。

【００３７】ここで篩い効果について説明すると、生コ
ンクリートＦＭＣを打込み〔図７（ａ）〕、生コンクリ
ートＦＭＣの表面を超音波振動する鏝台座１１により押
さえ、撫で又は均す左官作業を行う〔図７（ｂ）〕。振
動面のせん断摩擦による活性面の露呈を通じ、水に弾性
波を結合させると、揚水作用による水の表面叩き出しを
通じて生コンクリートＦＭＣの上層表面に整塊層Ｌ１を
形成する〔図７（ｃ）（ｄ）（ｅ）〕。

【００３８】これは、超音波振動→水の介在→水溶塊→
弾性波の発生、による一種の篩い効果であり、超音波振
動は接触による水の介在により水溶物の密度ρに起因す
る音速伝播の差Ｃとの間でＺ＝ρＣｏ（ρ：密度：Ｃ
ｏ：音速）なる物量物質の弾性の違いが、連動、固定、
半振動、吸収、逆流などの一種の篩い効果を発生し、均
一的な同種の選択層を形成する。これがまさしく目的と
する均一化された補強対策となり、且つ仕上りが美麗と
なり、ひび割れの防止のアイロン効果となるのである。
さらに、上述した接触そのものが振動面の露呈による活
性面であり、振動の動力的利用の点で摩擦増大にともな
う滑り効果を連動し、軽く滑る様に振動し、手動作業者
への力の軽減が図られるのである。

【００３９】因みに、上述の篩い効果に類する自然界の
天然現象として、海岸の砂浜で、打ち寄せる海水の波と
それによって撫で洗われている砂浜においては、水の波
動による繰返し効果によって、砂の粒子は水の波動と砂
粒の粗密の相違による重力作用により、深さ方向（厚さ
方向）に深いほど粗く、浅いほど細かく、直接水で撫で
られる水の波動作用表面は密の粒子に篩い効果のため整
塊作用が生じ、しかも結果として、砂粒子群塊の表面締
固めが行われているばかりか、水の波動速度と砂粒子の
重力との相関に対して粒子塊の均質層の形成を行ってい
る。

【００４０】なお、鏝２によって接触面に有効な作用を
成立させるためには、超音波振動子１２によって鏝台座
１１に有効な振動を発生させることと、その振動が把手
１４によって妨害されないことが必要である。そのた
め、基本的には、超音波振動子１２の鏝台座１１への取
り付けによって鏝台座１１の長さ方向と幅方向へ振動が
弾性振動する弾性結合の変換構成を作用させることに鑑
み、縦波と横波の両方を振動として利用すると、鏝台座
１１の面に押え撫しに具合のよい弾性波が発生する。

【００４１】上述の実施例の鏝２は、超音波振動子１２
を駆動することなく、従来の左官鏝と同様な使い方も可
能である。その場合には、コネクタ１８には何も接続せ
ず、又は接続した場合でもスイッチ１７をオンすること
なく、棒状の握り部１４ｂを手で握って左官作業を行え
ばよい。

【００４２】上述したように、本実施例の鏝２は、従来
の左官鏝の道具的な簡便さを保持し、人為的作業に適し
た構造をそのままを保存した形で、超音波振動の発生源
となる振動用素子を実装着させることによって両用性を
兼えた構造となっている。つまり、手動による左官作業
用と、超音波振動によるアイロン効果及び表面層部分の
整塊均一化による補強層の形成用とを兼ね備えているこ
とが特長である。

【００４３】図８は本発明に係る他の実施例の鏝２ａを
示す平面図である。鏝２ａは、広い面積を有する鏝台座
１１の上面に、多数の超音波振動子１２が配置されて固
着されたものである。これらの超音波振動子１２は、図
の矢印の方向に順次掃引駆動されることによって鏝台座
１１に弾性波振動を生じさせ、鏝台座１１の長さ方向に
振動を配分して弾性波を有効に伝播させる。このような
鏝２は、例えば両端部に把手を付けておき、それを２人
の作業者によって持って生コンクリートＦＭＣの広い表
面を押さえて均しながら移動するように使用する。

【００４４】図９は本発明に係る乾燥硬化性流動体の施
工方法の他の例を示す図である。図９（ａ）（ｂ）は、
狭い間隔部分の充沈密着のための押え鏝２ｂ，２ｃであ
り、ハンドガンタイプである。押え鏝２ｂは、超音波振
動子ＴＤに取り付けられたホーンの先端部に疎隔対応ネ
ジが設けられている。図９（ｃ）の浸透振動型の鏝２ｄ
は、ボルト締めランジュバン振動子などを使用して、連
続、間欠による衝撃波駆動を特徴とする。

【００４５】上述の実施例による効果を列挙すると次の
通りである。 鏝台座１１と生コンクリートＦＭＣとの接触面が振
動による弾性振動面であるため滑り効果が生じ、媒質の
粘性及び流動体のスラリーの付着が生じないばかりか、
鏝自身が接触摩擦により自走する形でよく滑らかににす
べる。 厚さ深さの深度方向に溶材の水を通じて波動が浸透
し、媒質の材料と水それぞれの振動に対する音速及び被
振動粒子の密度の違いにより一定なる整塊層を形成す
る。超音波振動による篩い効果が生じ結果的に締め固め
作用が連動付帯する。 水で混合された生コンクリート及びモルタルにおい
ては、振動を表面から作用されることにより、内部厚み
深さ方向に充沈している水分を振動方向の逆方向すなわ
ち表面へと水を叩き出す凝集作用と振動による、水の波
動による篩い効果によって、上述を活性化すると同
時に、表面へ密なる粒子を分散させ、仕上げ効果を美麗
にし且つ表皮の補強を硬化後に形成する。 構造が簡単且つ軽量であり、駆動電力を供給するこ
となく通常の手動用左官鏝としても使用可能である。 工業用の広い面積を処理し又は施工するために、ロ
ボットなどに取り付けることが可能である。脱着、蝶
螺、構造を通じて自動処理施工が可能である。 左官作業者が単独で鏝作業を行う以外に、複数の人
員による面施工処理が可能である。

【００４６】上述の実施例において、超音波振動子１２
として、ランジュバン型のものなど種々のものを使用す
ることができる。超音波振動子１２をキール部材１３の
表面に固着してもよい。駆動装置１９として上述以外の
種々の回路を用いることができる。鏝２の構造、形状、
寸法、材質などは、本発明の主旨に沿って種々変更する
ことができる。

【００４７】なお、鏝２は、生コンクリートＦＭＣなど
の乾燥硬化性流動体の施工以外に、冷凍肉など硬化性で
ない食品に超音波振動を与え、脂質、肉汁、水分のエマ
ルジョン化を行い、食品の加水分解性を良くして味を美
味しくさせるのに用いることができる。さらには、容器
に溜めた水の表面又は水の中に配置してその水中に浸さ
れた物体の超音波洗浄を行うなど、鏝２は、超音波振動
駆動機としてその他の種々の用途に適用することができ
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によると、生コンクリートなど乾
燥硬化性流動体の施工に当たって、その表面を容易に美
麗に仕上げることができるとともに、表面の強度を向上
させることができる。

【００４９】請求項２の発明によると、流動体中の水が
表面に叩き出され、これとともに結合剤などの細かい粒
子が表面に凝集し、表面の仕上げが一層美麗になるとと
もに、表面に強度の大きい表皮を形成することが可能と
なる。

【００５０】請求項３の発明によると、構造が簡単であ
り且つ軽量であるにも係わらず、流動体の表面を容易に
美麗に仕上げることができる。特に、鏝台座の下面と流
動体との接触面に滑り効果が生じ、且つ流動体の付着が
生じないので、鏝が流動体の表面に対して良く滑り、施
工が容易である。また、駆動電力を供給することなく通
常の手動用左官鏝としても使用可能である。

【００５１】請求項４の発明によると、超音波振動子の
振動が鏝台座の全面に均一に伝播される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鏝の断面正面図である。

【図２】図１の鏝の要部を拡大して示す図である。

【図３】図１の III−III 線矢視断面図である。

【図４】鏝の斜視図である。

【図５】駆動装置の回路図である。

【図６】鏝の振動の状態を説明するための図である。

【図７】鏝による生コンクリートの施工状態を示す図で
ある。

【図８】本発明に係る他の実施例の鏝を示す平面図であ
る。

【図９】本発明に係る乾燥硬化性流動体の施工方法の他
の例を示す図である。

【符号の説明】

２，２ａ 鏝 １１ 鏝台座 １２ 超音波振動子 １３ キール部材 １４ 把手 ＦＭＣ 生コンクリート（乾燥硬化性流動体）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水分を含んだ硬化前の流動体に超音波によ
   る振動を与え、前記流動体に篩い効果を生じさせた後に
   当該流動体を硬化させることを特徴とする乾燥硬化性流
   動体の施工方法。
2. 【請求項２】水分を含んだ硬化前の流動体の表面を、超
   音波により振動する平面により押さえて均し、仕上げを
   行うことを特徴とする乾燥硬化性流動体の施工方法。
3. 【請求項３】平面状の鏝台座と、 前記鏝台座の上面に直接的又は間接的に取り付けられた
   超音波振動子と、 前記鏝台座に直接的又は間接的に取り付けられた把手と
   を有してなることを特徴とする鏝。
4. 【請求項４】前記鏝台座には、前記超音波振動子からの
   縦波を横波に変換するための、薄い金属板からなるキー
   ル部材が取り付けられてなることを特徴とする請求項３
   記載の鏝。