JP2007146636A - コンクリート構造物の構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】普通コンクリートを使用しても十分にひび割れを抑えることができ、しかも配筋の邪魔をすることなく効率よく施工できるコンクリート構造物の構築工法を提供する。
【解決手段】コンクリート打設空間内に鉄筋１と複数のダクト（スパイラルダクト）２とを組込む。この場合、鉄筋１の組込みを優先させ、設計基準に従って必要数の鉄筋１を組込んだ後、該鉄筋１と干渉しないスペースを利用して複数のダクト２を組込む。次に、ダクト２の周りとダクト２の内部とに分けて２段階でコンクリート打設を行う。２段階でコンクリート打設を行うので、コンクリートとして普通コンクリート用いても、水和反応による総発熱量が低く抑えられ、ダクト２内のコンクリート層はもちろん、その周りのコンクリート層３における温度勾配が小さくなって、ひび割れが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物の構築工法に係り、より詳しくはひび割れを起こしやすい大断面のコンクリート構造物の構築に向けて有用な構築工法に関する。

例えば、土留め用擁壁や橋台としては、コンクリート厚が５０ｃｍ以上の大断面となるものが多い。このような大断面のコンクリート構造物を構築する場合、水和反応による発熱の影響で、コンクリート層の内外部に大きな温度勾配が生じ、この温度勾配に起因して表面にひび割れ（温度ひび割れ）が発生しやすくなる。このため、従来は、低熱セメントを配合した低発熱型コンクリートを使用したり、膨張材を添加してコンクリートの収縮量を低減させたり、あるいは骨材や練り混ぜ水を予め冷却するプレクーリング法やコンクリート内部に埋め込んだパイプに冷却水を通水して強制冷却するパイプクーリング法を利用する対策が一般的に採用されていた。しかし、低熱セメントは高価であるため、低発熱型コンクリートの使用は材料費の高騰を招き、一方、プレクーリング法やパイプクーリング法では、多くの付帯設備を必要とすることに加え、施工の準備に時間がかかるため、工事費用の増大および工事期間の延長が避けられない、という問題があった。

そこで、例えば、特許文献１には、コンクリート打設空間にコンクリートブロック（プレキャストコンクリート）を所定の間隔で組込み、その後、前記コンクリートブロックの間隙に高流動コンクリートを打設することが提案されている。そこでは、コンクリートの打設量が少ないので、発熱量が小さく、ひび割れの原因となる温度勾配が抑えられ、また、コンクリートブロックの製作に普通コンクリートを使用できるので、低発熱型コンクリートを使用する場合に比べて材料費が大幅に低減し、さらに、コンクリートブロックを積上げるだけなので、プレクーリング法やパイプクーリング法に比べて工事期間が短縮する、としている。
特開２００１−２６２８３１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の工法によれば、コンクリート打設空間内にわずかの間隙（５〜１５ｃｍ）でコンクリートブロックを積上げるため、コンクリート打設空間内に鉄筋を組込むためのスペースがほとんどなく、鉄筋の埋込みを必要とするコンクリート構造物への適用は不可能である。また、高流動コンクリートは、かなりの割高となっており、材料費の低減効果が不十分である。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、普通コンクリートを使用しても十分にひび割れを抑えることができ、しかも配筋の邪魔をすることなく効率よく施工できるコンクリート構造物の構築工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、コンクリート打設空間内に、鉄筋と共に１本または複数本の中空材を組込み、該中空材の周りとその内部との何れか一方に対するコンクリートの打設を行った後、他方に対するコンクリートの打設を行うことを特徴とする。

このように行うコンクリート構造物の構築工法においては、コンクリートの打設を中空材の周りとその内部とに分けて２段階で行うことで、水和反応による総発熱量が抑えられ、したがって、普通コンクリートを使用してもコンクリート層の内外部における温度勾配が小さくなって、ひび割れが抑制される。さらに、中空材は、内外２段階でコンクリートの打設を行う際の隔壁として機能するだけなので、その断面形状、口径、配列ピッチ等は、配筋に合せて自由に選択でき、したがって、鉄筋の組込みの障害になることはない。

本発明においては、上記中空材としては、突部付き中空材を用いるのが望ましい。このように突部付き中空材を用いる場合は、中空材とその周辺のコンクリート層との摩擦抵抗力が増し、コンクリート構造物の一体性は十分となる。この場合、突部付き中空材としては、安価に入手可能であることから、螺旋状のはぜ部を有するスパイラルダクトを用いるのが望ましい。

本発明に係るコンクリート構造物の構築工法によれば、普通コンクリートを使用しても十分にひび割れを抑えることができ、しかも配筋の邪魔をすることなく効率よく施工できるので、コスト面はもちろん、強度面、施工性の面で利するところ大なるものがあり、大断面のコンクリート構造物の構築工法として極めて有用となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。

図１および２は、本発明の第１の実施形態を示したものである。本第１の実施形態は、橋脚の構築に適用したもので、その構築に際しては、先ずコンクリート打設空間内に鉄筋１と複数のダクト（中空材）２とを組込む。この場合、鉄筋１の組込みを優先させ、設計基準に従って必要数の鉄筋１を組込んだ後、該鉄筋１と干渉しないスペースを利用して複数のダクト２を鉛直に組込む。ダクト２としては、ここでは鋼製のスパイラルダクトを用いている。このスパイラルダクト２は、側縁部をはぜ折り加工しながら帯状鋼板を螺旋状に巻いてなるもので、その外周面には、図３によく示されるように、はぜ部（突部）２ａが螺旋状に突出形成されている。

本第１の実施形態において、使用するダクト２の口径、本数、配列ピッチ等は、構築すべき橋脚の断面大きさに応じて適当に設定する。一例として、橋脚が縦２ｍ×横３ｍの矩形断面である場合、ダクト２として、口径４００ｍｍの大きさのもの選択し、図１に示すようにその６本を２列配置でコンクリート打設空間に組込む。

そして、上記したようにコンクリート打設空間内に鉄筋１とダクト２とを一緒に組込んだ後、コンクリート打設空間を型枠（図示略）で囲み、この型枠内にコンクリートを打設する。本第１の実施形態においては、コンクリートとして、普通ポルトランドセメントを配合した普通コンクリートを用いている。コンクリートの打設は、ダクト２の周りとダクト２の内部とに分けて２段階で行うようにする。この場合、コンクリートの打設順序は任意であり、ダクト２の周りに対するコンクリート打設を先行させても、ダクト２の内部に対するコンクリート打設を先行させてもよいが、ここでは、ダクト２の周りに対するコンクリート打設を先行させている。

図１および２中、３は、上記のように先行して打設されたコンクリート層（鉄筋コンクリート層）を表しており、このコンクリート層３は、打設終了後、３日程度で水和反応による発熱がピークに達し、その後、温度降下する。この場合、水和反応による発熱で、コンクリート層３の内外部に温度勾配が生じるが、このコンクリート層３は、ダクト２の周りに対する限定的なコンクリート打設により形成されるので、水和反応による総発熱量は、コンクリート打設空間の全域にコンクリートを打設する場合よりも低く抑えられる。また、ダクト２の内面からの放熱も進むので、コンクリート層３の内部に蓄積される熱も低減する。これらのことから、コンクリート層３の内外部における温度勾配は小さくなり、この結果、普通コンクリートを用いているにも拘わらずひび割れが抑制される。

次に、ダクト２の内部に対するコンクリート打設を行うが、このコンクリート打設は、先行して打設されたコンクリート層３の温度を考慮して、すなわちコンクリート層３との間の温度勾配ができるだけゆるやかになるタイミングで行う。この場合のコンクリート打設も限定的となっているので、水和反応による総発熱量は低く抑えられ、該ダクト２内のコンクリート層はもちろん、その周りのコンクリート層３におけるひび割れが抑制される。

なお、ダクト２の内部に対するコンクリート打設を先行させる場合も、上記したと同様に、ダクト２の内部のコンクリート層の温度を考慮して適切なタイミングでダクト２の周りに対するコンクリート打設を行う。このように打設順序を逆にしても、コンクリート打設が限定的となるため、水和反応による総発熱量が低く抑えられ、コンクリート層におけるひび割れが抑制される。

このようにしてひび割れの心配がない大断面の橋脚が完成するが、コンクリートとして安価な普通コンクリートを用い、また、ダクト２として安価なスパイラルダクトを用いているので、低発熱型コンクリートや高流動コンクリートの使用、膨張材の添加、あるいはプレクーリング法やパイプクーリング法の採用によるひび割れ対策に比べて工事費用は大幅に低減する。また、ダクト２は、鉄筋１の配筋領域を除くスペースを利用して組込むので、鉄筋１の配筋が設計基準から変更されることはなく、完成後の橋脚の強度保証も十分となる。本実施形態においては特に、ダクト２として、はぜ部（突部）２ａを有するスパイラルダクトを用いているので、ダクト２とその周りのコンクリート層３との摩擦抵抗力が増し、橋脚の一体性は向上する。

ここで、上記スパイラルダクト２は、外周面に加えて内周面にもはぜ部（突部）を有するものを用いてもよく、この場合は、ダクト２とその内部のコンクリート層との摩擦抵抗力も増して、橋脚の一体性はより一層向上する。なお、この中空材としてのダクト３は、所望により周面にはぜ部を有しないフラットなダクトに代えても、あるいは鋼管に代えてもよいものである。鋼管に代える場合は、単に隔壁としての機能を有していればよいので、薄肉鋼管の使用が可能である。また、この場合、鋼管として節付き鋼管を用いてもよいことはもちろんである。

図４および５は、本発明の第２の実施形態を示したものである。本第２の実施形態は、橋台の構築に適用したものである。橋台は、底版部（フーチング）１０と胸壁部１１とからなっており、その構築に際しては、底版部１０および胸壁部１１それぞれのコンクリート打設空間内に鉄筋１２と複数のダクト１３（１３Ａ，１３Ｂ）とを組込む。この場合、鉄筋１２の組込みを優先させ、設計基準に従って必要数の鉄筋１２を組込んだ後、該鉄筋１２と干渉しないスペースを利用して複数のダクト１３を組込むことは第１の実施形態と同様である。また、使用するダクト１３の口径、本数、配列ピッチ等は、構築すべき橋台の断面大きさに応じて適当に設定するが、ここでは、底版部１０のコンクリート打設空間（以下、底版用打設空間という）内に水平に２本のダクト１３Ａを、胸壁部１１のコンクリート打設空間（以下、胸壁用打設空間という）に鉛直に３本のダクト１３Ｂをぞれぞれ組込んでいる。

上記底版用打設空間に組込むダクト１３Ａについては、その長手方向の複数適所（ここでは、３箇所）に予め導管１４を接続しておく。この導管１４は、後述するようにダクト１３Ａの内部に対するコンクリート注入に利用するもので、各導管１４の先端部は当該コンクリート打設空間の上方へ延出される。一方、胸壁用打設空間に組込むダクト１３Ｂについては、その下端部が底版用打設空間内に挿入されている。なお、中空材としてのダクト１３として、ここではフラットなダクトを用いているが、これは、上記したスパイラルダクト２（図１）に代えても、あるいは鋼管または節付き鋼管に代えてもよい。

橋台の構築に際しては、上記したように底版用打設空間および胸壁用打設空間内に鉄筋１２と複数のダクト１３（１３Ａ，１３Ｂ）とを組込んだ後、各コンクリート打設空間を型枠（図示略）で囲み、この型枠内に、第１の実施形態と同様に普通コンクリートを打設する。このコンクリートの打設は、底版用打設空間と胸壁用打設空間とに分けて行うと共に、ダクト１３の周りとダクト１３の内部とに分けて行うが、このときの施工順序としては、図６〜８に示すような種々のパターンを選択できる。なお、図６〜８は、鉄筋１２を省略して示している。

図６に示す施工パターンは、ダクト１３の周りに対するコンクリート打設を先行させる場合であり、この場合は、先ず、底版用打設空間を型枠で囲んで（ただし、上部は開放）、ダクト１３Ａの周りにコンクリートを打設し（(a)）、続いて、胸壁用打設空間を型枠で囲んで、ダクト１３Ｂの周りにコンクリートを打設する（(b)）。図６中、１５Ａ，１５Ｂは、先行して打設されたコンクリート層（鉄筋コンクリート層）を表しており、このコンクリート層１５Ａ，１５Ｂは、底版部１０と胸壁部１１とに連続して一体に形成される。この場合、このコンクリート層１５Ａ，１５Ｂは、ダクト１３の周りに対する限定的なコンクリート打設により形成されるので、水和反応による総発熱量は低く抑えられ、また、ダクト１３の内面からの放熱も進むので、コンクリート層１５Ａ，１５Ｂの内部に蓄積される熱も低減する。これにより、第１の実施形態と同様にコンクリート層１５Ａ，１５Ｂの内外部における温度勾配は小さくなり、この結果、普通コンクリートを用いているにも拘わらずひび割れが抑制される。なお、この施工パターンにおいては、ダクト１３の周りにコンクリートを打設する際、ダクト１３内に送風、湛水、通水して強制的に冷却してもよく、この場合は、コンクリート層１５Ａ，１５Ｂの内部に蓄積される熱が大きく低減するので、コンクリート層１５Ａ，１５Ｂにおけるひび割れはより著しく抑制される。

次に、図６（ｃ）に示すように、ダクト１３（１３Ａ，１３Ｂ）の内部に対するコンクリート打設を行うが、このコンクリート打設は、第１の実施形態と同様に、先行して打設されたコンクリート層１５Ａ，１５Ｂの温度を考慮して適切なタイミングで行う。この際、床版用打設空間内のダクト１３Ａに対するコンクリート打設は、複数の導管１４（図４）のうちの１つを利用して行う。この場合、残りの導管１４は排気用となり、この排気によってダクト１３Ａ内にコンクリートを十分に充填することができる。各ダクト１３の内部に対するコンクリート打設によって橋台は完成するが、ダクト１３の内部に対するコンクリート打設も限定的となっているので、水和反応による総発熱量は低く抑えられ、該ダクト１３内のコンクリート層１６Ａ，１６Ｂはもちろん、その周りのコンクリート層１５Ａ，１５Ｂにおけるひび割れが抑制される。

図７に示す施工パターンは、ダクト１３の内部に対するコンクリート打設を先行させる場合であり、この場合は、先ず、底版用打設空間内のダクト１３Ａおよび胸壁用打設空間内のダクト１３Ｂの双方に対し各独立にコンクリートを打設する（(a)）。このとき、底版用打設空間内のダクト１３Ａについては、前記した導管１４（図４）を通じてコンクリート打設を行うことはいうまでもない。次に、底版用打設空間を型枠で囲んで（ただし、上部は開放）、ダクト１３Ａの周りにコンクリートを打設し（(b)）、続いて、胸壁用打設空間を型枠で囲んで、ダクト１３Ｂの周りにコンクリートを打設する（(ｃ)）。このようにダクト１３の内部に対するコンクリート打設を先行させる場合でも、コンクリート打設は限定的となるので、水和反応による総発熱量は低く抑えられ、各コンクリート層１５Ａ，１５Ｂ、１６Ａ，１６Ｂにおけるひび割れが抑制される。

図８に示す施工パターンは、底版部１０を完成させた後、胸壁部１１を完成させる場合であり、この場合は、先ず、底版用打設空間を型枠で囲んで（ただし、上部は開放）、ダクト１３Ａの周りにコンクリートを打設し（(a)）、続いて、該底版用打設空間内のダクト１３Ａの内部にコンクリートを打設する（(b)）。次に、胸壁用打設空間を型枠で囲んで、ダクト１３Ｂの周りにコンクリートを打設し（(ｃ)）、続いて、該胸壁用打設空間内のダクト１３Ｂの内部にコンクリートを打設する（(ｄ)）。なお、底版用打設空間内のダクト１３Ａに対するコンクリート打設を前記導管１４（図４）を通じて行うことは、上記したとおりである。このように底版部１０を完成させた後に胸壁部１１を完成させる場合でも、それぞれについて、ダクト１３（１３Ａ，１３Ｂ）の内外部で２段階にコンクリート打設を行うので、水和反応による総発熱量は低く抑えられ、各コンクリート層１５Ａ，１５Ｂ、１６Ａ，１６Ｂにおけるひび割れが抑制される。

図９は、本発明の第３の実施形態を示したものである。本第３の実施形態は、既設のコンクリート構造物である床版２０上への胸壁２１の増築に適用したものである。このような増築をひび割れ対策なしで行った場合は、胸壁２１の打設に用いたコンクリート（普通コンクリート）の水和反応による発熱の影響で既設の床版２０にひび割れが発生する危険がある。本第３の実施形態においては、胸壁２１のコンクリート打設空間内に、床版２０との接合面に近接してはぜ部（突部）２２ａを有するスパイラルダクト（中空材）２２を組込むようにする。この場合、ダクト２２には、予めコンクリート注入用および排気用の導管２３を接続する。なお、図では、鉄筋を省略しているが、胸壁２１のコンクリート打設空間内には、前述図４、５に示した態様で鉄筋が組込まれる。

胸壁２１の増築に際しては、先ずコンクリート打設空間内に図示を略す鉄筋とダクト２２とを組込み、その後、コンクリート打設空間を型枠（図示略）で囲み、この型枠内にコンクリート（普通コンクリート）を打設する。この場合、コンクリートの打設は、ダクト２２の周りに対するコンクリート打設を先行させても、ダクト２２の内部に対するコンクリート打設を先行させてもよい。何れを先行させる場合でも、上記したと同様に先行して打設したコンクリート層の温度を考慮して適切なタイミングで２段目のコンクリート打設を行う。このようにダクト２２の内外部に分けて２段階でコンクリートの打設を行うことで、水和反応による総発熱量が低く抑えられ、この結果、胸壁２１にはもちろん、その下側の既設の床版２０におけるひび割れが抑制される。

なお、上記した各実施形態においては、コンクリートとして、普通ポルトランドセメントを配合した普通コンクリートを用いたが、本発明は、普通ポルトランドセメントに代えて高炉セメントを用いてもよく、また、あまりコスト負担が増加しない範囲内で、普通ポルトランドセメントに低熱または中庸熱ポルトランドセメントを適当量配合してもよいものである。低熱または中庸熱ポルトランドセメントを適当量配合した場合は、水和反応による発熱そのものが抑えられるので、ひび割れ対策として、より万全となる。

橋脚の構築に適用した本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示した橋脚の断面図である。 本第１の実施形態で用いたスパイラルダクトの構造を、一部断面として示す側面図である。 橋台の構築に適用した本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 図４に示した橋台の断面図である。 本第２の実施形態における施工パターンの一例を示す模式図である。 本第２の実施形態における施工パターンの他の一例を示す模式図である。 本第２の実施形態における施工パターンの、さらに他の一例を示す模式図である。 胸壁の増築に適用した本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１、１２ 鉄筋
２ スパイラルダクト（中空材）
２ａ スパイラルダクトのはぜ部（突部）
３ 中空材の周りのコンクリート層
１０ 橋台の底版部（コンクリート構造物）
１１ 橋台の胸壁部（コンクリート構造物）
１３（１３Ａ，１３Ｂ） ダクト（中空材）
１４ コンクリート層
１５（１５Ａ，１５Ｂ） 中空材の周りのコンクリート層
１６（１６Ａ，１６Ｂ） 中空材の内部のコンクリート層
２０ 橋台の底版（既設コンクリート構造物）
２１ 橋台の胸壁（コンクリート構造物）
２２ スパイラルダクト（中空材）

Claims (4)

1. コンクリート打設空間内に、鉄筋と共に１本または複数本の中空材を組込み、該中空材の周りとその内部との何れか一方に対するコンクリートの打設を行った後、他方に対するコンクリートの打設を行うことを特徴とするコンクリート構造物の構築工法。
2. コンクリートとして、普通コンクリートを用いることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の構築工法。
3. 中空材として、突部付き中空材を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリート構造物の構築工法。
4. 突部付き中空材として、螺旋状のはぜ部を有するスパイラルダクトを用いることを特徴とする請求項３に記載のコンクリート構造物の構築工法。

Images