JP2006307596A

JP2006307596A - 鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置

Info

Publication number: JP2006307596A
Application number: JP2005134132A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Miyamoto; 重信宮本; Shigeyuki Matsui; 繁之松井
Original assignee: Fukui Prefecture
Current assignee: Fukui Prefecture
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】融雪用放熱管を埋設した鉄筋コンクリート床版橋であって、建設費用の高騰もたらすことなく効率的に舗装面の融雪を行うことが出来る鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置の提供。
【解決手段】鉄筋を埋着した下コンクリート層Ｂと融雪用放熱管を埋着した上コンクリート層Ａを積層した構造とし、上コンクリート層Ａは熱伝導率の高いコンクリートで構成し、下コンクリート層Ｂは熱伝導率の低いコンクリートを用いている。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄筋コンクリート床版橋において、埋設した放熱管から放出される熱が下方へ伝わることを抑制すると共に、上方への熱伝達を向上した融雪装置に関するものである。

融雪装置に関する従来技術は数多く存在している。最も一般的な融雪装置は、放熱管を舗装層に埋設し、放熱管から放出する熱が舗装面に伝わって融雪することが出来る。上記放熱管を流れる水はボイラーなどで加熱することも出来るが、地熱を利用して温めることも可能である。すなわち、地中深く打ち込んだ杭と放熱管を水が循環するように構成し、地熱で温められた水が放熱管を流れることで融雪することが出来る。

例えば、特開２００３−３０１４０７号に係る「路面融雪装置」は、燃料費が不要で、地盤沈下を起こすことなく路面の雪を融かすことが出来るものであり、内部に不凍液を循環させて地中熱を採取する熱交換器を地中に埋設し、採取した熱を循環パイプを介して路面を形成するコンクリート盤に埋設した放熱管に送り、その放熱管から放出して路面上の雪を融かすことが出来る。

特開２００３−３０１４３４号に係る「地中熱利用融雪装置」も上記特開２００３−３０１４０７号に係る「路面融雪装置」と同じように地中熱を利用したものである。これら融雪装置は道路に限らず鉄筋コンクリート床版橋にも適用することは可能であり、橋面の積雪も同じように融かすことが出来る。しかし、一般道路とは異なり、鉄筋コンクリート床版橋の場合は気温の低下に伴って冷える為に、橋面の積雪を融かすことが容易でない。放熱管から放出される熱は上部の橋面のみならず、下側へ伝わってしまう。

図４は従来の鉄筋コンクリート床版橋の断面構造を示している。同図の(イ)は舗装層、(ロ)は床版層、(ハ)は主桁を表しており、舗装層(イ)はアスファルトにて構成され、内部には融雪用放熱管(ホ)、(ホ)・・が一定間隔で埋設されている。そして床版層(ロ)はコンクリートで構成され、内部には補強用の上側主鉄筋(ヘ)、(ヘ)・・、下側主鉄筋(ト)、(ト)・・、及びこれら各鉄筋に対して垂直方向に配力鉄筋(チ)、(チ)・・が一定間隔で配置さている。

又、舗装層(イ)と床版層(ロ)の間には防水シート(リ)が介在している。同図に示すように床版層(ロ)の上に融雪用放熱管(ホ)、(ホ)・・を設置し、その上にアスファルト(ニ)にて舗装を施工しての融雪装置となっている。そして、この舗装層(イ)は将来において融雪用放熱管(ホ)、(ホ)・・を損傷することなく舗装を取り壊しできるように該融雪用放熱管(ホ)、(ホ)・・は舗装面(ヌ)から６０ｍｍ以上下方に埋設されている。

すなわち、融雪用放熱管(ホ)、(ホ)・・の上部には６０ｍｍ以上の厚さを有すアスファルト層が形成されている為に、融雪用放熱管(ホ)、(ホ)・・から舗装面(ヌ)までの熱抵抗が大きくなり、高温の熱源でなければ素速く舗装面(ヌ)の積雪を融かすことが出来なくて、降雪は積もる一方となる。また、寒冷地では鉄筋コンクリート床版橋の床版層(ロ)側への放熱が多くなり、舗装面(ヌ)に積る雪を効率よく融かすことが出来ない。加熱ボイラーやヒートポンプを用いた高温熱融雪装置を用いる場合であっても、それら加熱装置から発生する熱が下側へ無駄に放熱されてしまう。
特開２００３−３０１４０７号に係る「路面融雪装置」特開２００３−３０１４３４号に係る「地中熱利用融雪装置」

このように、橋の融雪や凍結防止では、橋梁としての機能を保持しながら、地中熱などの低温で自然の熱を用いて安価に舗装面での融雪能力を高め、合わせて下面断熱を行うことが実用的には出来なかった。本発明が解決しょうとする課題はこの問題点であり、橋梁としての特性を活かして建設費用の高騰もたらすことなく効率的に舗装面の融雪を行うことが出来る鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置を提供する。

本発明に係るコンクリート床版橋は上層と下層に分離し、各層は異なる材料のコンクリートにて構成している。そしてアスファルト舗装は用いず、上層のコンクリート表面が舗装される。ここで、上コンクリート層は鋼繊維，膨張材，乾燥収縮低減材などを混入したコンクリートが用いられ、その為にヒビ割れを抑制し、強度と耐摩耗性を高めることができる。又、鋼繊維補強の場合、表面の鋼繊維が錆びて酸素を捕捉するなどで、融雪用放熱管や鉄筋へは酸素が供給されず、その為に腐食が抑制される。

このようなコンクリートを用いることで、構造面と腐食面での耐久性を損なうことなく、融雪用放熱管を表面浅くに設置することが可能となる。そして上層の鋼繊維補強コンクリートの一部を舗装層すなわち摩耗層とみなし、この層はアスファルトやコンクリートに比べて高い摩耗耐久性を有することから、従来の８０ｍｍ程のアスファルト舗装に比べて摩耗耐久性を有することから、１５ｍｍ程度に縮小することが可能となり、その為に死荷重を削減出来る。また床版と一体に施工出来るので工事費の削減を図ることも出来る。

このように、本発明では上コンクリート層に鋼繊維を混入することで、コンクリートの熱伝導は３０％程良くなり、融雪能力は向上する。必要に応じて上層のみを熱伝導率の高い珪石やカンラン石の骨材を用いて更に高熱伝導化することも可能である。従って、従来から多用されている比較的低い自然の地中熱を利用した融雪手段であっても、鉄筋コンクリート床版橋に積った雪を融雪することが出来る。

一方、下コンクリート層は床版用の普通のコンクリートもしくは軽量コンクリートが用いられる。後者の軽量コンクリートは断熱性があり、下方への無駄な放熱が抑制されると共に橋の死荷重が減少し、その為に建設費が縮減される。このように、融雪用放熱管の位置を舗装面に近づけ、下方への放熱を断熱コンクリートで減らし、融雪用放熱管の周囲とその上コンクリート層を高熱伝導とすることで、融雪効率を著しく向上させることが出来る。

この方法では舗装の厚さが薄くなる為に死荷重が減り、また床版コンクリートへの防水シートなどが不要となる為に、上コンクリート層に鋼繊維を入れても床版として建設費は縮減される。また、床版の鉄筋に融雪用放熱管を固定出来るために、該融雪用放熱管は所定の位置に正しく設置され、融けムラのない融雪を行い得る。

以下、本発明に係る鉄筋コンクリート床版橋の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は鉄筋コンクリート床版橋の断面を表しているが、同図の１は舗装層、２は床版層、３は主桁を表しており、床版は鋼繊維補強コンクリートで構成している上コンクリート層Ａと普通又は軽量コンクリートで構成している下コンクリート層Ｂが積層して構成している。

舗装層１は鋼繊維補強コンクリートから成る上コンクリート層Ａの上部に設けられ、上コンクリート層内部には融雪用放熱管４，４・・が一定間隔で埋設されている。上記舗装層１は上コンクリート層Ａの上側一部であり、融雪用放熱管４と舗装面５までの層である。そして床版層２は、普通または軽量コンクリートから成る下コンクリート層Ｂと、その上部に積層した鋼繊維補強コンクリートから成る上コンクリート層Ａの下側一部で構成され、内部には補強用の上側主鉄筋６，６・・、下側主鉄筋７，７・・、及びこれら各鉄筋に対して垂直方向に配力鉄筋８，８・・が一定間隔で配置さている。

ところで鋼繊維補強コンクリートから成る上コンクリート層Ａと普通又は軽量コンクリートから成る下コンクリート層Ｂを打設する場合、下コンクリート層Ｂを打設した後2時間以内に上コンクリート層Ａを打設することで、コールドジョイントにならないようにすることが出来る。すなわち、両コンクリート層Ａ，Ｂの打設作業をほぼ連続して行うことが出来る。

ここで、上記上コンクリート層Ａとして、高熱伝導の骨材である珪石骨材を混入した鋼繊維補強コンクリートを使用した場合、熱伝導率は３．１Ｗ／ｍｋであり、下コンクリート層Ｂとして軽量コンクリートを使用した場合には熱伝導率は０．６３Ｗ／ｍｋ、普通コンクリートの場合には熱伝導率は１．５Ｗ／ｍｋとなる。そして、融雪用放熱管４から舗装面５までの距離を４５ｍｍとし、舗装層１の厚さは１５ｍｍとすることが出来る。

これに対して、前記図４で示したアスファルト層を用いた従来の床版橋の場合、融雪用放熱管から舗装面(ヌ)までの距離が７０ｍｍの場合、熱伝導率は１．８Ｗ／ｍｋであり、本発明によって熱抵抗は極めて小さく成ることが分かる。例えば、気温−８℃，橋の上面は風速２．９ｍ／ｓ，床版下面はその６５％の風速が与られ、放熱管の一経路を１０ｍ²として放熱管を融けムラのないようにＵターンさせて，水温１０℃の水を０．６Ｌ／min・ｍ²の水量で流したとする。

その結果、図２に示すように、従来の融雪能力は１１２Ｗ／ｍ²であったが、本発明によって２２３Ｗ／ｍ²にまで向上し、下面への無駄な放熱量も従来の６０Ｗ／ｍ²であったが、本発明によって４１Ｗ／ｍ²にまで縮減される。このように、本発明では、熱伝導率の高い上コンクリート層Ａを使用することで融雪能力は高く成り、舗装面５へ伝わる熱量は多くなる。一方、アスファルトを使用している従来の床版では熱伝導率が低く、舗装面への伝達熱量は抑制される。一方、下面へ伝わる熱量は本発明では少なく、従来では大きく成っている。

図３は本発明の鉄筋コンクリート床版橋を表す他の実施例である。同図の１１は上コンクリート層、１２は床版を表し、上コンクリート層１１は前記実施例の場合と同じく、鋼繊維補強コンクリートから成っている。そして内部には融雪用放熱管４，４・・が埋設されている。床版１２はプレキャストされた部材が用いられ、その材質は熱伝導率の低い普通又は軽量コンクリートが用いられている。

本発明に係る鉄筋コンクリート床版橋の断面図。本発明の床版橋と従来の床版橋との融雪能力の比較。本発明の鉄筋コンクリート床版橋を示す他の実施例。従来の鉄筋コンクリート床版橋を示す断面図。

符号の説明

１舗装層
２床版層
３主桁
４融雪用放熱管
５舗装面
６上側主鉄筋
７下側主鉄筋
８配力鉄筋
９鋼繊維強化コンクリート
10 普通又は軽量コンクリート
11 上コンクリート層層
12 床版

Claims

融雪用放熱管を埋設した鉄筋コンクリート床版橋において、鉄筋を埋着した下コンクリート層と融雪用放熱管を埋着した上コンクリート層を積層した構造とし、上コンクリート層は熱伝導率の高いコンクリートで構成し、下コンクリート層は熱伝導率の低いコンクリートを用いたことを特徴とする鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置。
融雪用放熱管から舗装面までの距離を５０ｍｍ以内とした請求項１記載の鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置。
上記上コンクリート層を鋼繊維補強コンクリートにて構成した請求項１、又は請求項２記載の鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置。
上記下コンクリート層を普通又は軽量コンクリートにて構成した請求項１、請求項２、又は請求項３記載の鉄筋コンクリート床版橋の融雪装置。