JP2005264574A - ポストテンション方式pc構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ノーブリージング型超高流動性(超低粘性)グラウトを使用可能にするポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法を提供する。
【解決手段】 ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へグラウトを注入する際、ケーブルシースのグラウト排出側に真空ポンプを接続し、前記真空ポンプを稼働しつつケーブルシースのグラウト注入側に接続した注入ポンプにより前記ケーブルシース内にグラウトを充填する真空引き工程を含むポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウト材を、注入ポンプによって大きな吐出量で注入する。
【選択図】 図1
【解決手段】 ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へグラウトを注入する際、ケーブルシースのグラウト排出側に真空ポンプを接続し、前記真空ポンプを稼働しつつケーブルシースのグラウト注入側に接続した注入ポンプにより前記ケーブルシース内にグラウトを充填する真空引き工程を含むポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウト材を、注入ポンプによって大きな吐出量で注入する。
【選択図】 図1
Description
ポストテンション方式によるプレストレストコンクリート(以下PCという)構造物のプレストレス導入用鋼製緊張材(以下PC鋼材という)が挿通するシース内へ、セメントミルクのグラウトを注入・充填するポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法に関する。
ポストテンション方式のPC構造物におけるグラウトは、PC鋼材とケーブルシースとの間の空隙に充填されてPC鋼材とコンクリート構造体との一体化を図るとともに、PC鋼材の防食作用をも果たしており、ポストテンション方式PC構造物の強度と耐久性を保つ重要な役割を担っている。しかし、このグラウトも、透明材のシースを使った外ケーブルを除き、一般的には不透明な黒色シースやコンクリート構造体に隠されて充填中の状況や硬化後の状況が視認できず、ケーブルシース内に未注入部を残すことなく完全に充填されたかどうかの確認が困難であり、これがポストテンション方式PC構造物の構築における最大の課題となっている。
ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内に挿通されたPC鋼材を緊張・定着後にケーブルシース内に注入されるグラウトは、セメントと水と混和剤との混合物であり、その注入・充填が効果的に行われるためには流動性がよいこと、また注入から硬化するまでの間に水とセメントとが分離しないことが求められる。
しかし、水とセメントとの間に比重差が存在することから、ケーブルシース内でグラウトが硬化する間に、セメントが下側に沈降分離して上側に水分が残り(ブリージング水)、その水が蒸発して空気溜まりを生じることがある。そしてこの空気溜まりには、長年月の間に外部水が侵入してPC鋼材を腐食させ、その結果PC鋼材を断線させる恐れをはらんでいる。近年、このような空気溜まりによるグラウト未充填箇所でのPC鋼材の腐食や破断が散見されるようになり、その防止を目指してのグラウト材料、グラウトの製造・注入・管理機器、グラウト注入工法、また硬化後の非破壊検査法の研究・開発が世界的に精力的に進められている。
ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内に挿通されたPC鋼材を緊張・定着後にケーブルシース内に注入されるグラウトは、セメントと水と混和剤との混合物であり、その注入・充填が効果的に行われるためには流動性がよいこと、また注入から硬化するまでの間に水とセメントとが分離しないことが求められる。
しかし、水とセメントとの間に比重差が存在することから、ケーブルシース内でグラウトが硬化する間に、セメントが下側に沈降分離して上側に水分が残り(ブリージング水)、その水が蒸発して空気溜まりを生じることがある。そしてこの空気溜まりには、長年月の間に外部水が侵入してPC鋼材を腐食させ、その結果PC鋼材を断線させる恐れをはらんでいる。近年、このような空気溜まりによるグラウト未充填箇所でのPC鋼材の腐食や破断が散見されるようになり、その防止を目指してのグラウト材料、グラウトの製造・注入・管理機器、グラウト注入工法、また硬化後の非破壊検査法の研究・開発が世界的に精力的に進められている。
現在わが国で最も多用されているグラウトは、ノーブリージング型高粘性グラウトである。例えば、株式会社ポゾリス物産製の混和剤「GF1720」(商品名)をセメントにその重量の1%添加し、これを水セメント比(W/C)42.5〜45%(標準的には45%)で混練した、流動性がJPロート流下時間で14〜26秒のものである。
このグラウトは、土木学会規準JSCE−F532に基づく試験(ポリエチレン袋法)ではブリージングの発生は見られない。しかし、実際にケーブルシース内へ注入を行うとブリージングが生じる。これはケーブルシース内でのグラウトに作用する圧力、挿通された複数のPC鋼材相互間やPC鋼材として使用するPC鋼より線の各素線間に存在する隙間によって生じるふるい作用や毛細管現象、さらには灯芯作用(ろうそくの芯が溶けた蝋を吸い上げるような作用)が生じてグラウトのセメントと水との分離が引き起こされるためで、従前よりはかなり減少したとはいえ皆無にはなっていない。
このグラウトは、土木学会規準JSCE−F532に基づく試験(ポリエチレン袋法)ではブリージングの発生は見られない。しかし、実際にケーブルシース内へ注入を行うとブリージングが生じる。これはケーブルシース内でのグラウトに作用する圧力、挿通された複数のPC鋼材相互間やPC鋼材として使用するPC鋼より線の各素線間に存在する隙間によって生じるふるい作用や毛細管現象、さらには灯芯作用(ろうそくの芯が溶けた蝋を吸い上げるような作用)が生じてグラウトのセメントと水との分離が引き起こされるためで、従前よりはかなり減少したとはいえ皆無にはなっていない。
わが国で多用されている前記グラウトのもう一つの問題点は、粘性が高いことにある。注入速度を上げようとすると高粘性のため流動性が悪く、多くの場合注入圧力を注入ポンプとケーブルシースとの間を繋ぐ注入用ホースやその結合部の耐圧能力の限界付近の1.5〜2.0MPaまで上げなくてはならず、真空引き工程を併用したとしても多少改善される程度にすぎない。
また、グラウトの注入速度(流速)は、ケーブルシース内に挿通された複数のPC鋼材相互間の隙間やPC鋼材としてのPC鋼より線の各素線間の隙間にグラウトが侵入し、その隙間を埋める前に注入中のグラウトの先端がその場所を行き過ぎ、前記隙間に空気が取り残されて閉じ込められてしまう現象(エントラッピング)が生じない程度の速度が好ましいとされてきた。高粘性グラウトでは前記隙間へのグラウト侵入速度が必然的に遅く、したがってグラウトの注入速度は低速にならざるを得ず、真空引き工程を併用したとしても注入時間は多少短縮される程度にすぎなかった。
また、グラウトの注入速度(流速)は、ケーブルシース内に挿通された複数のPC鋼材相互間の隙間やPC鋼材としてのPC鋼より線の各素線間の隙間にグラウトが侵入し、その隙間を埋める前に注入中のグラウトの先端がその場所を行き過ぎ、前記隙間に空気が取り残されて閉じ込められてしまう現象(エントラッピング)が生じない程度の速度が好ましいとされてきた。高粘性グラウトでは前記隙間へのグラウト侵入速度が必然的に遅く、したがってグラウトの注入速度は低速にならざるを得ず、真空引き工程を併用したとしても注入時間は多少短縮される程度にすぎなかった。
さらに、長いPCケーブルにおいては、高粘性のグラウトを一挙にケーブルシースの注入側から排出側まで注入することが困難な場合もでてくる。このような場合には、注入区間を分割し、グラウト注入口を順次移動して区間ごとに注入作業を実施する工法(盛替えという)が採られる。その際には、排出側の真空ポンプは移動する必要はないが、注入側のグラウトミキサ、注入ポンプ等グラウト注入に要する装置・機材の移動、もしくは注入用ホースの延長(この場合は注入圧の損失が増大する)が伴い、工事期間が長引き、経費が嵩む原因にもなっている。
真空引き工程を含むPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法としては、特開2002−309777号公報で公示されたものがある。この発明は、ケーブルシースのグラウト排出側に接続された真空ポンプを連続運転してケーブルシース内を減圧し、ケーブルシース内の気圧が設定負圧以下の真空状態下でのみ注入ポンプを運転してグラウトを断続的に繰り返し充填する工法で、長いケーブルシースでも確実にグラウトが充填でき、また高粘性型のグラウトの注入においても高真空を適用することによって確実なグラウト充填が可能になるとしている。もし仮にケーブルシース内にグラウトの不充填箇所が発生したとしても、そこに残留する希薄な空気は、圧入されるグラウトによって圧縮され極く微小な空隙の発生にとどまることになるとしている。
またこの発明は、グラウトのケーブルシース内への充填が不完全になりやすいPCケーブルの曲がり部分や高位置部分に、先端の閉じた透明な素材で構成された真空パイプを、その先端がコンクリート構造物の外部に突出するよう装着し、真空ポンプの運転により低下した該真空パイプ内の気圧に対応して上昇してくるグラウトを目視することで、その部分でのグラウトの充填状況を確認する構造をとっており、グラウトが完全に充填されたPCケーブルを提供できるとしている。
特開2002−309777号公報
またこの発明は、グラウトのケーブルシース内への充填が不完全になりやすいPCケーブルの曲がり部分や高位置部分に、先端の閉じた透明な素材で構成された真空パイプを、その先端がコンクリート構造物の外部に突出するよう装着し、真空ポンプの運転により低下した該真空パイプ内の気圧に対応して上昇してくるグラウトを目視することで、その部分でのグラウトの充填状況を確認する構造をとっており、グラウトが完全に充填されたPCケーブルを提供できるとしている。
前記高粘性グラウトの問題点解決の一つの動きとして、ノーブリージング型超高流動性(超低粘性)グラウトの開発がある。例えば太平洋セメント株式会社製プレミックス型グラウト材「ハイジェクター」(商品名)、あるいは株式会社ポゾリス物産製混和剤「GF−1820」(商品名)を添加したグラウトで、水セメント比(W/C)が30〜42%(好ましくは38%以下、ただしGF−1820添加グラウトはW/C40%以下では使用できない)で混練した、流動性がJPロート流下時間で2〜8秒のものである。
この超低粘性グラウトは、流動性が高いため従来より低い圧力で注入でき、また従来と同一注入圧ならば従来より長い距離の注入ができるので、長いPCケーブルのケーブルシース内へも盛替えなしに注入が可能となり、また、前記シース内に挿通された複数のPC鋼材相互間の隙間やPC鋼材であるPC鋼より線の素線間の隙間にも侵入しやすく、高粘性グラウトの注入速度を高める制約となっていたエントラッピングの防止に役立ち、さらに、真空引き工程を併用すればシース内の空気圧は大気圧より約0.1MPa負となるので、グラウトの隙間への侵入はよりしやすくなり、より良好な充填が得られるばかりでなく、PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入時間の短縮も期待できる。
しかし、このグラウトの超低粘性という長所を活かすためには、大きな吐出量(毎秒30〜100リットル)の注入ポンプを用いて高速注入する必要があるが、わが国で使用されている注入ポンプのほとんどが、その吐出量が毎分15リットル以下のものであり、吐出量が不足する。従来の注入ポンプの吐出量が少なかったのは、コンクリート構造体に太い注入用ホースが多数埋め込まれることに対する弊害が多いと考えられ、ケーブルシースの注入側に繋ぐ注入用ホースの内径を19mm以下と規定されていたことによる。このような比較的細い内径の注入ホースでは、超低粘性のグラウトを用いない限り、注入ポンプによって注入圧2.0MPa以下での大吐出量、高速のグラウト注入は不可能である。
この超低粘性グラウトは、流動性が高いため従来より低い圧力で注入でき、また従来と同一注入圧ならば従来より長い距離の注入ができるので、長いPCケーブルのケーブルシース内へも盛替えなしに注入が可能となり、また、前記シース内に挿通された複数のPC鋼材相互間の隙間やPC鋼材であるPC鋼より線の素線間の隙間にも侵入しやすく、高粘性グラウトの注入速度を高める制約となっていたエントラッピングの防止に役立ち、さらに、真空引き工程を併用すればシース内の空気圧は大気圧より約0.1MPa負となるので、グラウトの隙間への侵入はよりしやすくなり、より良好な充填が得られるばかりでなく、PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入時間の短縮も期待できる。
しかし、このグラウトの超低粘性という長所を活かすためには、大きな吐出量(毎秒30〜100リットル)の注入ポンプを用いて高速注入する必要があるが、わが国で使用されている注入ポンプのほとんどが、その吐出量が毎分15リットル以下のものであり、吐出量が不足する。従来の注入ポンプの吐出量が少なかったのは、コンクリート構造体に太い注入用ホースが多数埋め込まれることに対する弊害が多いと考えられ、ケーブルシースの注入側に繋ぐ注入用ホースの内径を19mm以下と規定されていたことによる。このような比較的細い内径の注入ホースでは、超低粘性のグラウトを用いない限り、注入ポンプによって注入圧2.0MPa以下での大吐出量、高速のグラウト注入は不可能である。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、前記ノーブリージング型超高流動性(超低粘性)グラウトを使用可能にするポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を下記の手段により解決した。
(1)ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へグラウトを注入する際、ケーブルシースのグラウト排出側に真空ポンプを接続し、前記真空ポンプを稼働しつつケーブルシースのグラウト注入側に接続した注入ポンプにより前記ケーブルシース内にグラウトを充填する真空引き工程を含むPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウト材を、注入ポンプによって大きな吐出量で注入することを特徴とするポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(1)ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へグラウトを注入する際、ケーブルシースのグラウト排出側に真空ポンプを接続し、前記真空ポンプを稼働しつつケーブルシースのグラウト注入側に接続した注入ポンプにより前記ケーブルシース内にグラウトを充填する真空引き工程を含むPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウト材を、注入ポンプによって大きな吐出量で注入することを特徴とするポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(2)前記グラウト材が、水セメント比(W/C)が 30〜42%(好ましくは38%以下)で、かつ流動性がJPロートによるフロー値で2〜8秒、ASTM C939フローコーン法によるフロー値で10〜40秒のものであることを特徴とする前項(1)に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(3)前記注入ポンプによるグラウト材の注入が、毎分30〜100リットルの吐出量であることを特徴とする前項(1)又は(2)に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(4)前記真空ポンプによる減圧が、PC構造物のケーブルシース、ケーブルシースの排出側に繋がれた排出用ホース、排出グラウト貯蔵容器のみならず、注入ポンプとケーブルシースを繋ぐ注入用ホースを含むグラウト流入部分の全域にわたって行われることを特徴とする前項(1)〜(3)のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(5)前記真空ポンプによる減圧が、ケーブルシース内の真空度を−0.05〜−0.1MPaの範囲に保持されてなることを特徴とする前項(1)〜(4)のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(6)真空引き工程を含むポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、注入ポンプとケーブルシースのグラウト注入口との間にグラウト注入圧測定用の圧力センサと、注入グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計とを配設し、また、前記真空ポンプとケーブルシースのグラウト排出口との間にケーブルシース内の真空度を測定する負圧センサを配設し、そして前記圧力センサ、負圧センサ、流量計及び積算流量計から時々刻々出力される測定データを収集・記録・保存する情報管理装置と、前記情報管理装置に収集・記録される前記測定データの時間的推移を実時間でグラフ表示する手段を有するディスプレイとを備え、前記ディスプレイに表示される各種データの時間的推移を監視しつつ、ケーブルシース内へのグラウト注入を行うことを特徴とする前項(1)〜(5)のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
(7)真空引き工程を含むポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、注入ポンプとケーブルシースのグラウト注入口との間にグラウト注入圧測定用の圧力センサと、注入グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計とを配設し、また、前記真空ポンプとケーブルシースのグラウト排出口との間にケーブルシース内の真空度を測定する負圧センサと、排出グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計とを配設し、そして注入側と排出側の流量計及び積算流量計から時々刻々出力される測定データを前記情報管理装置に収集・記録するとともに、前記情報管理装置に収集・記録された前記測定データの時間的推移を前記ディスプレイに実時間でグラフ表示し、表示された注入グラウト及び排出グラウトの流量の時間的推移を監視しつつ、ケーブルシース内へのグラウト注入を行うことを特徴とする前項(1)〜(5)のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
本発明により次のような効果が発揮される。
(ア)低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウトを使用し、かつ真空引き工程を併用するので、グラウトのケーブルシース内への注入圧が従来に比べて小さくてすみ、また従来と同一注入圧を加えれば従来より長い距離の注入が可能となり、さらに注入時間の短縮も図れる。
(ア)低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウトを使用し、かつ真空引き工程を併用するので、グラウトのケーブルシース内への注入圧が従来に比べて小さくてすみ、また従来と同一注入圧を加えれば従来より長い距離の注入が可能となり、さらに注入時間の短縮も図れる。
(イ)超高流動性(超低粘性)のグラウトを大吐出量の注入ポンプによって一気に大容量注入するので、PCケーブルのケーブルシース内に挿通された複数のPC鋼材相互間の隙間やPC鋼材としてのPC鋼より線の素線間の隙間にもグラウトが急速・容易に充填され、さらに真空引き工程を併用してケーブルシース内の真空度を−0.05〜−0.1MPaの範囲に保持されるので、グラウトの先流れによって後方に残される空隙への空気閉じ込め現象(エントラッピング)の発生が抑止できる。
(ウ)前記(ア)の効果により、長いPCケーブルもグラウト注入が盛替えなしに、あるいは盛り替え回数を減少して行えるので、施工性が向上し、作業管理の簡素化が図れ、工期の短縮も図れる。
(エ)ケーブルシースの途中にグラウト注入を確認するための鉛直管を設ける場合も、低粘性グラウトの使用と真空引き工程の併用とによって、グラウトがコンクリート構造体の上面にまで延伸された前記鉛直管の上部まで確実・容易に侵入してくるため、その部分におけるケーブルシース内へのグラウト注入を、目視によって確認できる。
(オ)真空ポンプによる減圧が、PC構造物のケーブルシース、ケーブルシースの排出側に繋がれた排出用ホース、排出グラウト貯蔵容器のみならず、注入ポンプとケーブルシースを繋ぐ注入用ホースを含むグラウト流入部分の全域に及ぶよう前記真空ポンプが配設されるので、真空引きの効果がより向上する。
(カ)グラウトの注入・充填作業時に、注入ポンプの注入圧力、ケーブルシース内の真空度、グラウトの単位時間当たりの注入量、及びその時間経過に伴う積算注入量の推移がディスプレイ上に実時間でグラフ表示されるので、グラウト注入作業の進捗状況や異常の有無が実時間でかつ一目で監視・把握でき、異常時への対応も迅速に行える。
(キ)情報管理装置に予めグラウトの水セメント比、ケーブルシースの長さ、内径等から求められるグラウトの最終充填量などのグラウト注入作業に係わる条件を入力し、該作業条件に基づく注入グラウトの積算量の推移や前記注入圧力、ケーブルシース内の真空度等の設定値を入力してディスプレイ上に表示させることにより、グラウト注入の遅速やグラウト注入時の注入圧力、真空度と設定値との差異が実時間で観測され、必要に応じてグラウト注入条件を修正することが可能になる。
(ク)排出側にも流量計及び積算流量計を配設して排出グラウトの単位時間当たりの流量及びその積算流量を測定し、そのデータを情報管理装置に入力することにより、ケーブルシースの排出口から排出されるグラウトの量が実時間で把握でき、グラウト注入管理に役立つ。
本発明のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法では、ケーブルシースのグラウト排出側に真空ポンプを接続し、前記真空ポンプを稼働しつつケーブルシースのグラウト注入側に接続した注入ポンプにより前記ケーブルシース内に低水セメント比(W/C=30〜42%、好ましくは38%以下)で、かつ超高流動性(超低粘性、JPロートによるフロー値2〜8秒、ASTM C939フローコーン法によるフロー値10〜40秒)のグラウトを、注入ポンプによって大きな吐出量(毎分30〜100リットル)で注入する。注入ポンプにはスクイーズ式とスネーク式とがあるが、本発明には注入圧の脈動がなく大吐出量のものが得られるスネーク式が好ましい。
また、前記真空ポンプは、PC構造物のケーブルシース、ケーブルシースの排出側に繋がれた排出用ホース、排出グラウトタンクのみならず、注入ポンプとケーブルシースを繋ぐ注入用ホースを含むグラウト流入部分の全域にわたって減圧できるよう配設され、ケーブルシース内の真空度を−0.05〜−0.1MPaの範囲に保持するよう作動される。
また、前記真空ポンプは、PC構造物のケーブルシース、ケーブルシースの排出側に繋がれた排出用ホース、排出グラウトタンクのみならず、注入ポンプとケーブルシースを繋ぐ注入用ホースを含むグラウト流入部分の全域にわたって減圧できるよう配設され、ケーブルシース内の真空度を−0.05〜−0.1MPaの範囲に保持するよう作動される。
本発明のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法による注入作業は、注入ポンプとケーブルシースのグラウト注入口との間に配設されたグラウト注入圧測定用の圧力センサ、注入グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計、前記真空ポンプとケーブルシースのグラウト排出口との間に配設されたケーブルシース内の真空度を測定する負圧センサ、排出グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計、そして前記圧力センサ、負圧センサ、流量計及び積算流量計から時々刻々出力される測定データを収集・記録・保存する情報管理装置、前記情報管理装置に収集・記録される前記測定データの時間的推移を実時間でグラフ表示する手段を有するディスプレイにより、測定・管理され、かつ前記ディスプレイに表示される各種データの時間的推移を監視しつつ注入圧力を制御して行われる。
さらに、前記情報管理装置に、注入するグラウトの水セメント比、ケーブルシースの長さや内径等から求められるグラウトの最終充填量等のグラウト注入作業に係わる条件を入力して前記ディスプレイ上に表示しておき、前記圧力センサ、負圧センサ、流量計及び積算流量計等から時々刻々出力される測定データの時間的推移のグラフを、前記作業条件の表示と比較することにより、グラウト注入の遅速やグラウト注入時の注入圧力、ケーブルシース内の真空度等の設定値からの差異を実時間で観測し、必要に応じてグラウト注入圧力を制御することも好ましい。
なお、本発明の低水セメント比で超高流動性のグラウトを、真空引き工程を併用しつつ大吐出量の注入ポンプで注入する工法の効果を確認する実験では、外径15.2mmのPC鋼より線12本を内径80mmのケーブルシースに挿通した100mのPCケーブルを5%の登り勾配で配設し、内径19mm(規定値)の注入用ホースを用いてケーブルシース内のグラウトを注入し、注入圧0.8MPaで毎分12〜15mの注入速度が得られ、しかもトラッピングのない良好なグラウト充填が実現された。
本発明の実施の形態を実施例の図に基づいて説明する。
図1は本願発明のPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法における基本的な機器・装置の配置構成図、図2はグラウトの注入圧、注入流量、及びケーブルシース内の気圧を測定・収集記録し、実時間表示を可能とした本願発明のPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法における機器・装置の配置構成図、図3は図2の機器・装置の配置構成に排出グラウトの流量を測定・記録・表示する装置を加えた本願発明のPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法における機器・装置の配置構成図である。
図において1はコンクリート構造体、2はPCケーブル、2aはケーブルシース、2bはPC鋼材、3は注入ポンプ、4は真空ポンプ、5aは注入側バルブ、5bは排出側バルブ、6aは注入用ホース、6bは排出用ホース、7aは圧力センサ、7bは負圧センサ、8aは注入側の流量計及び積算流量計、8bは排出側の流量計及び積算流量計、9は情報管理装置、10はディスプレイ、11は排出グラウトタンク、12はグラウトミキサである。
図1は本願発明のPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法における基本的な機器・装置の配置構成図、図2はグラウトの注入圧、注入流量、及びケーブルシース内の気圧を測定・収集記録し、実時間表示を可能とした本願発明のPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法における機器・装置の配置構成図、図3は図2の機器・装置の配置構成に排出グラウトの流量を測定・記録・表示する装置を加えた本願発明のPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法における機器・装置の配置構成図である。
図において1はコンクリート構造体、2はPCケーブル、2aはケーブルシース、2bはPC鋼材、3は注入ポンプ、4は真空ポンプ、5aは注入側バルブ、5bは排出側バルブ、6aは注入用ホース、6bは排出用ホース、7aは圧力センサ、7bは負圧センサ、8aは注入側の流量計及び積算流量計、8bは排出側の流量計及び積算流量計、9は情報管理装置、10はディスプレイ、11は排出グラウトタンク、12はグラウトミキサである。
本発明によるポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法は、図1に示したような基本的な機器・装置の配置・構成によって実現できる。すなわち、コンクリート構造体1に配設されたPCケーブル2のケーブルシース2aのグラウト注入側に注入ポンプ3を、排出側に真空ポンプ4を、それぞれ注入側バルブ5a、排出側バルブ5bを介して接続した後、前記注入側バルブ5aを閉じ、排出側バルブ5bを開放して前記真空ポンプ4により前記ケーブルシース2a内を真空度−0.1MPaまで減圧する。この際、注入側バルブ5aと圧力センサ7aは可能な限り注入ポンプ3に近づけて配設し、注入ポンプ3とケーブルシース2aを繋ぐ注入用ホース6aを可能な限り短くして、前記同注入用ホース6aの中まで前記ケーブルシース2a内の真空度に可能な限り近い値まで減圧されるようにすることが好ましい。
前記ケーブルシース2a内が真空度−0.1MPaまで減圧された後、真空ポンプ4を稼働させたまま、前記注入側バルブ5aを開放するとともに前記注入ポンプ3を運転して、前記ケーブルシース2a内に低水セメント比(W/C=30〜42%、好ましくは38%以下)で、かつ超高流動性(超低粘性、JPロートによるフロー値2〜8秒、ASTM C939フローコーン法によるフロー値10〜40秒)のグラウト材を注入する。なお、ここで前記低水セメント比・超低粘性グラウト材を注入するのに使用する注入ポンプ3は、毎分30〜100リットルの吐出能力を有することが必要である。
また、前記真空ポンプ4は、PC構造物のケーブルシース2a、ケーブルシース2aの排出側に繋がれた排出用ホース6b、排出グラウトタンク11のみならず、注入ポンプ3とケーブルシース2aを繋ぐ注入用ホース6aを含むグラウト流入部分の全域にわたって減圧できる位置、すなわち排出側の最終端に配設される必要がある。
また、前記真空ポンプ4は、PC構造物のケーブルシース2a、ケーブルシース2aの排出側に繋がれた排出用ホース6b、排出グラウトタンク11のみならず、注入ポンプ3とケーブルシース2aを繋ぐ注入用ホース6aを含むグラウト流入部分の全域にわたって減圧できる位置、すなわち排出側の最終端に配設される必要がある。
ブリージング発生の要因の他の一つにグラウト中でのセメント粒子の凝集がある。これを抑えるには、セメントの粒子がグラウト内で凝集することなく均一に分散している必要がある。したがって、本発明のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法で使用するグラウトミキサ12も、グラウト中のセメント粒子の凝集を解離するのに有効な回転羽根の回転数が高いものが望ましい。わが国で得られるグラウトミキサ12の最大回転数は1800rpmであるが、米国では3000rpmのものが得られており、さらに欧米では粒子をせん断する機構を備えたものもあるので、これらを導入することも好ましい。
本発明の第2の実施例は、図2に示すとおり、前述した実施例1の基本的な機器・装置の配置・構成に加え、注入ポンプ3のグラウト出力側に接続された注入側バルブ5aとケーブルシース2aの注入口とを繋ぐ注入用ホース6aの中間に、グラウトの注入圧を測定する圧力センサ7aと、注入グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計8aとが配設され、また、前記真空ポンプ4とケーブルシース2aのグラウト排出口との間にケーブルシース2a内の真空度を測定する負圧センサ7bが配設され、そして前記圧力センサ7a、負圧センサ7b、流量計及び積算流量計8aから時々刻々出力される測定データを収集・記録・保存する情報管理装置9と、前記情報管理装置9に収集・記録される前記測定データの時間的推移を実時間でグラフ表示する手段を有するディスプレイ10とが備えられており、前記ディスプレイ10に表示される各種データの時間的推移を監視しつつ、ケーブルシース2a内へのグラウト注入が行えるというものである。
グラウト注入作業中にグラウトの注入圧、グラウトの単位時間当たりの流量及び積算流量、さらにケーブルシース内の真空度の経時変化が実時間で前記ディスプレイ10上に視認しやすいグラフとして表示されるので、予め策定した注入計画に基づくグラウト注入圧、グラウト流量、ケーブルシース内の真空度と比較しつつ作業が進められ、またその記録が保存されるので注入作業完了後記録を読み出すことによってグラウト注入の良否判定も可能になる。
グラウト注入作業中にグラウトの注入圧、グラウトの単位時間当たりの流量及び積算流量、さらにケーブルシース内の真空度の経時変化が実時間で前記ディスプレイ10上に視認しやすいグラフとして表示されるので、予め策定した注入計画に基づくグラウト注入圧、グラウト流量、ケーブルシース内の真空度と比較しつつ作業が進められ、またその記録が保存されるので注入作業完了後記録を読み出すことによってグラウト注入の良否判定も可能になる。
本発明の第3の実施例は、図3に示すとおり、前述した実施例2の機器・装置の配置・構成に加え、排出用ホース6bの中間に排出グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計8bが配設されたものである。
注入圧力の制御は、前記真空ポンプ4の吸引圧力を測定する負圧センサ7bの測定データと、注入ポンプ3によって注入されるグラウトの注入量及び注入速度を測定する流量計9aの測定データの変化に基づいてなされ、前記負圧センサ7bと流量計8bの測定データが一定に保たれるように前記注入ポンプ3の出力を制御してなされる。
注入圧力の制御は、前記真空ポンプ4の吸引圧力を測定する負圧センサ7bの測定データと、注入ポンプ3によって注入されるグラウトの注入量及び注入速度を測定する流量計9aの測定データの変化に基づいてなされ、前記負圧センサ7bと流量計8bの測定データが一定に保たれるように前記注入ポンプ3の出力を制御してなされる。
1:コンクリート構造体
2:PCケーブル
2a:ケーブルシース
2b:PC鋼材
3:注入ポンプ
4:真空ポンプ
5a:注入側バルブ
5b:排出側バルブ
6a:注入用ホース
6b:排出用ホース
7a:圧力センサ
7b:負圧センサ
8a:注入側の流量計及び積算流量計
8b:排出側の流量計及び積算流量計
9:情報管理装置
10:ディスプレイ
11:排出グラウトタンク
12:グラウトミキサ
2:PCケーブル
2a:ケーブルシース
2b:PC鋼材
3:注入ポンプ
4:真空ポンプ
5a:注入側バルブ
5b:排出側バルブ
6a:注入用ホース
6b:排出用ホース
7a:圧力センサ
7b:負圧センサ
8a:注入側の流量計及び積算流量計
8b:排出側の流量計及び積算流量計
9:情報管理装置
10:ディスプレイ
11:排出グラウトタンク
12:グラウトミキサ
Claims (7)
- ポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へグラウトを注入する際、ケーブルシースのグラウト排出側に真空ポンプを接続し、前記真空ポンプを稼働しつつケーブルシースのグラウト注入側に接続した注入ポンプにより前記ケーブルシース内にグラウトを充填する真空引き工程を含むPC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、低水セメント比で、かつ超高流動性(超低粘性)のグラウト材を、注入ポンプによって大きな吐出量で注入することを特徴とするポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
- 前記グラウト材が、水セメント比(W/C)が 30〜42%(好ましくは38%以下)で、かつ流動性がJPロートによるフロー値で2〜8秒、ASTM C939フローコーン法によるフロー値で10〜40秒のものであることを特徴とする請求項1に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
- 前記注入ポンプによるグラウト材の注入が、毎分30〜100リットルの吐出量であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
- 前記真空ポンプによる減圧が、PC構造物のケーブルシース、ケーブルシースの排出側に繋がれた排出用ホース、排出グラウト貯蔵容器のみならず、注入ポンプとケーブルシースを繋ぐ注入用ホースを含むグラウト流入部分の全域にわたって行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
- 前記真空ポンプによる減圧が、ケーブルシース内の真空度を−0.05〜−0.1MPaの範囲に保持されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
- 真空引き工程を含むポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、注入ポンプとケーブルシースのグラウト注入口との間にグラウト注入圧測定用の圧力センサと、注入グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計とを配設し、また、前記真空ポンプとケーブルシースのグラウト排出口との間にケーブルシース内の真空度を測定する負圧センサを配設し、そして前記圧力センサ、負圧センサ、流量計及び積算流量計から時々刻々出力される測定データを収集・記録・保存する情報管理装置と、前記情報管理装置に収集・記録される前記測定データの時間的推移を実時間でグラフ表示する手段を有するディスプレイとを備え、前記ディスプレイに表示される各種データの時間的推移を監視しつつ、ケーブルシース内へのグラウト注入を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
- 真空引き工程を含むポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法において、注入ポンプとケーブルシースのグラウト注入口との間にグラウト注入圧測定用の圧力センサと、注入グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計とを配設し、また、前記真空ポンプとケーブルシースのグラウト排出口との間にケーブルシース内の真空度を測定する負圧センサと、排出グラウトの単位時間当たりの流量を測定する流量計及びその時間経過に伴う積算量を測定する積算流量計とを配設し、そして注入側と排出側の流量計及び積算流量計から時々刻々出力される測定データを前記情報管理装置に収集・記録するとともに、前記情報管理装置に収集・記録された前記測定データの時間的推移を前記ディスプレイに実時間でグラフ表示し、表示された注入グラウト及び排出グラウトの流量の時間的推移を監視しつつ、ケーブルシース内へのグラウト注入を行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポストテンション方式PC構造物のケーブルシース内へのグラウト注入工法。
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- 2004-03-18 JP JP2004079099A patent/JP2005264574A/ja active Pending
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