JP2010189896A - コンクリートの打設方法、及び打設装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気溜りや気泡といった欠陥を発生させずに閉空間に対してコンクリートを充填させる打設技術を提供する。
【解決手段】閉空間ＶにコンクリートＣを充填させるコンクリートの打設装置１０であって、閉空間Ｖにつながる第１孔部２１に接続する第１接続端１４を有しコンクリートＣをこの閉空間Ｖに圧入する第１輸送管１１と、閉空間Ｖにつながる第２孔部２２に接続する第２接続端１５を有し閉空間Ｖを流動してこの第２孔部２２から吐出するコンクリートＣを回収する第２輸送管１２と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、閉空間にコンクリートを打設する技術に関する。

近年、原子力プラント等の大型プラントの建設においては、モジュール工法が広く採用されている。このモジュール工法とは、あらかじめ重量鉄骨の躯体に、内外装・各種設備・配管類を遠隔地の工場で一体的に製造し、このように製造された重量構造物を、プラントの建設現場まで船輸送してから敷地に据え付ける工法である。
このモジュール工法に基づく重量構造物は、輸送時の負担を軽減するために、ルームモジュールの外側を形成するコンクリート製の壁体及び床体は、ルームモジュールが敷地に据え付けられた後にコンクリート打設されることになる。

このようなルームモジュールの壁体及び床体のコンクリート打設は、複数本が並べられた鉄骨を鋼板が挟むように対向配置して区画した閉空間に、コンクリートを注入することにより行われる。そして、コンクリートの充填を確実にするために、この閉空間に、空気抜き穴を設けたり、振動を付与するバイブレータを挿入するための大きな穴を設けたりして、固化後のコンクリートに空気溜りや気泡等の欠陥が生じないようにしていた（例えば、特許文献１）。
さらに、このような空気溜りや気泡等の欠陥の発生を防止するために、骨材の粒子を小さくして流動性を向上させたコンクリート（グラウト材）を用いたり、閉空間への充填に圧入を用いたりすることが行われてきた。

特開平１０−３０６５８４号公報

しかし、そのようなグラウト材（コンクリート）を閉空間に圧入すると、その低流動性により、前記した空気抜き穴からグラウト材が噴出してしまう。そうすると、ルームモジュールの床面がコンクリートで埋没したり、設置されている機器にコンクリートが付着して汚染されたりする問題がある。
特に、原子力発電所に施工される水圧制御ユニット（ＨＣＵ：Hydraulic Control Unit）が格納されているルームモジュールのように、多数の機器が複雑に入り組んで取り付けられている場合、充填を確実にするコンクリート打設が困難である問題があった。

本発明は、係る問題を解決することを課題とし、空気溜りや気泡といった欠陥を発生させずに閉空間に対してコンクリートを確実に充填させる打設技術を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために本発明は、閉空間にコンクリートを充填させるコンクリートの打設方法であって、前記閉空間につながる第１孔部に前記コンクリートを圧入する段階と、圧入された前記コンクリートが前記閉空間を流動し第２孔部から吐出する段階と、吐出した前記コンクリートを回収し再び前記第１孔部に圧入する段階と、を含むことを特徴とする。

このように発明が構成されることにより、第１孔部から圧入されたコンクリートは、閉空間を充填させた後に、第２孔部から回収されるために、コンクリートが閉空間の外側（意図しない場所）に溢れ出すことがない。
一方、圧入の初期は、空気の巻き込みが多いために、充填されたコンクリートに気泡が多く含まれる場合がある。しかし、一旦、閉空間の外に吐出したコンクリートは、巻き込んだ空気を分離して再び閉空間に戻ることになる。そして、この循環を繰り返すことにより、無駄にコンクリートの使用量を増加させることなく、閉空間に充填されるコンクリートの気泡混入を低減することができる。

本発明によれば、空気溜りや気泡といった欠陥を発生させずに閉空間に対してコンクリートを確実に充填させる打設技術が提供される。

本発明を適用して施工させるルームモジュールの一例を示す斜視図である。 図１に示すルームモジュールのＡ−Ａ断面を示す断面図である。 本発明に係るコンクリートの打設装置の実施形態を示す縦断面図であり、（ａ）〜（ｃ）は、この打設装置を用いて閉空間にコンクリートを打設する手順が示される。 （ａ）は第２輸送管を通過するコンクリートの経路を示す模式図であり、（ｂ）は実施形態に係る打設装置のコンクリートの輸送管の接続部分の拡大図である。 本発明に係るコンクリートの打設方法の実施形態を示すフローチャートである。

本発明に係るコンクリートの打設方法、及び打設装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１の斜視図は、本発明を適用して施工させるルームモジュール２０の一例を示している。ルームモジュール２０は、その内部空間を形成する複数の鋼板２６と、その全体の機械的強度を支持するために水平方向・垂直方向にのびる支持鉄骨２８ａ，２８ｂとから構成されている。

そして、ルームモジュール２０は、図１のＡ−Ａ断面である図２に示されるように、側面を形成する壁体２４と底面を形成する床体２５とから構成されている。
床体２５は、縦又は横方向に複数本が並べられた鉄骨２８ｃを一対の鋼板２６ａ，２６ｂが挟むように対向配置して区画された閉空間Ｖ１に、コンクリートが注入されることにより形成される。同様に壁体２４も、そのように区画された閉空間Ｖ２に、コンクリートが注入されることにより形成される。
そして、これら壁体２４や床体２５の内側には、符号が省略されて記載されているプラント重要機器や、配管、ダクト等が、基礎ボルトにより固定されている。

ルームモジュール２０は、工場内において、これら鉄骨２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、鋼板２６ａ，２６ｂ及び機器・配管等が組み立てられる。このように組み立てられたルームモジュール２０は、コンクリートを打設する前は、大型クレーン等で吊り上げて船等の移送手段に積載させることができる程度に軽量に構成されている。
そして、施工現場に移送されたルームモジュール２０は、敷地に据え付けられてから閉空間Ｖ１，Ｖ２にコンクリート打設され、壁体２４及び床体２５が形成されることになる。

本発明の適用は、コンクリート打設によりルームモジュール２０の壁体２４及び床体２５を形成する場合に限定されるわけではないが、以下において、その床体２５の形成に適用した場合を例にとり説明を続ける。
図３（ａ）の縦断面図は、床体２５（図２参照）の打設を行うために設置されたコンクリートの打設装置１０の実施形態を示している。
コンクリートの打設装置１０（以下、単に「打設装置１０」と記載する）は、第１輸送管１１と、第２輸送管１２と、回収部１３と、供給部１７と、ポンプ１８とから構成されている。このように構成される打設装置１０は、一方の鋼板２６に設けられた第１孔部２１及び第２孔部２２を通して閉空間ＶにコンクリートＣを充填させるものである。

供給部１７は、図示しないコンクリートミキサー車から（もしくは公知の手段により）、流動状態のコンクリートＣの供給を受けて収容するものである。そして、この供給部１７に収容されているコンクリートＣは、接続されるポンプ１８により第１輸送管１１に圧送されることになる。

第１輸送管１１は、閉空間Ｖにつながる第１孔部２１に接続する第１接続端１４を先端に有している。そして第１輸送管１１は、その基端がポンプ１８に接続され、供給部１７に収容されているコンクリートＣをこの閉空間Ｖに圧入するものである。
さらに、第１輸送管１１は、ポンプ１８の切り替えによって回収部１３に収容されているコンクリートＣを閉空間Ｖに圧入することもできる。

第２輸送管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）は、閉空間Ｖにつながる第２孔部２２に接続する第２接続端１５を先端に有し、その基端側は回収部１３に連通している。そして、第２輸送管１２は、第１孔部２１から注入され閉空間Ｖを流動し第２孔部２２から吐出するコンクリートＣを、回収部１３に回収するものである。
このように、第２孔部２２から吐出して回収されたコンクリートは、再び第１輸送管１１により第１孔部２１に圧入され再利用されることになる。
また、第２輸送管１２は、閉空間Ｖにおけるコンクリートの流動解析の結果、設けられた第２孔部２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の全てに設けられることになる。つまり、第２輸送管１２及び第２孔部２２の設けられる数及び位置は、空気溜りのできやすそうな場所に関連付けられ、コンクリートの充填が空気溜りや気泡の混入のない確実なものになるよう最適に設定される。

回収部１３は、第２輸送管１２を通過する経路により、第２孔部２２から吐出したコンクリートＣを回収し収容するものである。このように、回収された直後のコンクリートＣは、空気が巻き込まれているが、重力の作用により分離される。
また、回収部１３は、図３（ｂ）に示されるように内部を大気開放して、ポンプ１８の送圧のみによりコンクリートＣを回収するように構成してもよいが、回収部１３から出る空気を供給部１７に送り、コンクリートＣを押し出すことにより、コンクリート充填を迅速化させてもよい。更に、第２輸送管１２に負圧を付与する吸引機（図示せず）を回収部１３に設けてもよい。このような吸引機が回収部１３に設けられることにより、閉空間Ｖのコンクリート充填が迅速化されるとともに、混入した気泡の除去も促進される。
そして、回収部１３に回収されたコンクリートＣは、ポンプ１８の動作により、適宜、第１輸送管１１に送られることになる。

なお、このポンプ１８の動作は、回収部１３及び供給部１７に収容されているコンクリートＣを、任意の割合で混合して第１輸送管１１に送ることができることが望ましい。これにより、閉空間ＶにおけるコンクリートＣの充填の進行状況に応じて、混合割合を変化させることにより、効率よく打設することができる。特に、コンクリートＣの充填がほぼ完了した図３（ｃ）に示される状態においては、供給部１７からの供給を停止して、回収部１３を経由してコンクリートＣを、閉空間Ｖに循環させることにより、残存する気泡を減少させることができる。

図４（ａ）の模式図は第２輸送管１２を通過するコンクリートの経路の全体を示したものであり、図４（ｂ）の拡大図は、第２輸送管１２の先端部分を拡大したものである。
閉空間Ｖの外殻を形成する鋼板２６には、この閉空間Ｖと外界とを貫通させる第２孔部２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と、第１孔部２１（図示略）とが設けられている。これら第２孔部２２及び第１孔部２１には、ホースニップルのような継手部材２３を螺入させるためのねじ山が切られている。そして、第２孔部２２と回収部１３とを結ぶ第２輸送管１２が通過する経路上には、検知手段３１と、絞り弁３２とが設けられている。

継手部材２３は、図４（ｂ）に示されるように、基端が第２孔部２２に螺合するとともに、先端が第２輸送管１２の第２接続端１５の中空部分に着脱自在に挿入されるように構成されている。
同様に、継手部材２３は、基端が第１孔部２１（図３参照）に螺合するとともに、先端が第１輸送管１１の第１接続端１４の中空部分に着脱自在に挿入されるようにも構成されている。
そして、継手部材２３には、周面から延出するフランジ部２３ａが設けられている。このフランジ部２３ａは、継手部材２３を第２孔部２２（又は第１孔部２１）に螺入する際に、鋼板２６との間でシール部材２７を挟持して、密閉性を確保するように作用する。つまり、シール部材２７は、第２孔部２２（又は第１孔部２１）と継手部材２３との隙間から毛細管現象によりコンクリートが漏れ出さないように機能する。
なお、第２孔部２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）及び第１孔部２１のそれぞれに配置される継手部材２３の口径は、閉空間Ｖを充填するコンクリートＣの流動が最適化するように適宜設定される。

このように継手部材２３が構成されることにより、コンクリートの打設作業時のみ、必要最低限の数の継手部材２３を設け、打設装置１０の装着を容易にすることができる。そして、打設作業の終了後は、この継手部材２３を簡単に取り外し、閉空間Ｖに充填したコンクリートが凝固したのち、第１孔部２１及び第２孔部２２をパテで埋め、表面を平面にする。

検知手段３１は、第２輸送管１２を通過するコンクリートＣの経路に設けられ、コンクリートＣが第２孔部２２から吐出したことを検知するものである。つまりコンクリートＣが第２輸送管１２を通過したり、回収部１３に到達したりすると、検知手段３１はそのことを検知するわけである。
この検知手段３１は、全ての第２輸送管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）に設けられている。そして、図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ）の順番で、閉空間ＶのコンクリートＣの充填が進行するにつれて、検知手段３１も、符号３１ａ，符号３１ｂ，符号３１ｃの順番で検知反応することになる。

これにより、複数設置される検知手段３１の検知反応を追っていくことにより、コンクリートＣの充填の進行状況を把握でき、全てが検知反応を示したところで充填が完了したとみなしてコンクリートの圧入を停止させる。
さらに、検知手段３１が、閉空間Ｖから排出されて検知手段３１を通過する内部気体の体積を算出する機能を積算流量計を備えて実現すれば、この閉空間Ｖの体積が既知であることを前提に、コンクリートＣの充填度を認識することができる。

絞り弁３２は、第２輸送管１２の経路を絞ってコンクリートＣの流動抵抗を調整により可変するものである。当然に、この流動抵抗を無限大に調整して、コンクリートＣの通過を停止させることもできる。
つまり、複数設けられている第２孔部２２（２２ａ）のうちコンクリートＣの吐出が検知されたものについては、その経路を絞って流動抵抗を上げて、他の未検知の第２孔部２２（２２ｂ，２２ｃ）の方向にコンクリートＣの流れを誘導する。これにより、閉空間Ｖにおいて、空気溜りのないコンクリートＣの充填を短時間で達成させることができる。

図５のフローチャートは、コンクリートの打設方法の実施形態を示している。このフローチャートと他の図面を適宜参照して閉空間にコンクリートを充填させる手順の説明を行う。
ルームモジュール２０（図２）を所定の位置に据え付けた後、継手部材２３（図４（ｂ））を第１孔部２１及び第２孔部２２に取り付ける（Ｓ１１）。そして、打設装置１０（図３）を床面に設置したのち、第１輸送管１１及び第２輸送管１２の先端の接続端１４，１５をこの継手部材２３に接続する（Ｓ１２）。
そして、外部からコンクリートＣを打設装置１０の供給部１７に供給するとともに、ポンプ１８を動作させて、閉空間Ｖにつながる第１孔部２１にコンクリートＣを圧入する（Ｓ１３）。

このように圧入されたコンクリートＣは、図３（ａ）に示されるように閉空間Ｖを流動し、図３（ｂ）に示されるように第１接続端１４に直近の第２孔部２２ａから吐出する（Ｓ１４）。そのことを検知手段３１ａ（図４（ａ））が検知すると、絞り弁３２ａが動作して第２輸送管１２ａの経路を絞って流動抵抗を増加させる（Ｓ１５）。すると、コンクリートＣは、閉空間Ｖの空気溜りを充填する方向に流動し、引き続いて図３（ｃ）に示されるように第２孔部２２ｂ，２２ｃから吐出し、対応する検知手段３１ｂ，３１ｃが反応し、絞り弁３２ｂ，３２ｃが動作する（Ｓ１４，Ｓ１５）。

一方において、吐出して回収部１３に回収されているコンクリートＣは、ポンプ１８の動作により、第１輸送管１１に送られて再び第１孔部２１に圧入され、再利用されることになる（Ｓ１６）。
そして、複数設けられている第２孔部２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の全てからコンクリートＣが吐出していることを確認したところで、充填が完了したとみなし、ポンプ１８を停止して第１孔部２１へのコンクリートＣの圧入を停止する（Ｓ１７）。なお、しばらくの間、コンクリートＣを回収部１３と閉空間Ｖとの間で循環させて含まれる気泡を取り除いてもよい。
そして、打設装置１０及び継手部材２３を取り除き（Ｓ１８）、コンクリートＣが凝固した後に、第１孔部２１及び第２孔部２２をパテ埋めして、一連のコンクリートの打設作業が終了する。

以上説明したように、本発明によれば、閉空間Ｖに圧入したコンクリートＣが、外部に噴出することがないので、その外部周辺をコンクリートＣにより汚染することがない。さらに、閉空間Ｖを充填するのに余分なコンクリートＣを消費しないので、経済的で環境にもやさしい。また、閉空間Ｖに充填されたコンクリートＣに、空気溜りや気泡が生じにくいので、高品質のコンクリート打設が可能になる。
また、充填を確実にするために閉空間Ｖに空気穴を多数設けたり、バイブレータを使用したりする必要がないので、施工期間の短縮にもつながる。

以上の説明において、ルームモジュール２０の床体２５を施工する場合についての発明の実施形態について記載したが、本発明の適用は、この記載された実施形態に限定されることはく、ルームモジュール２０の壁体２４にも適用することができる。
また、このようなルームモジュール２０以外の閉空間のコンクリート打設にも適用することができ、例えばペデスタル（原子炉圧力容器の台座）等に適用することができる。

１０ 打設装置
１１ 第１輸送管
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 第２輸送管
１３ 回収部
１４ 第１接続端
１５ 第２接続端
１７ 供給部
１８ ポンプ
２０ ルームモジュール
２１ 第１孔部
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 第２孔部
２３ 継手部材
２３ａ フランジ部
２４ 壁体
２５ 床体
２６，２６ａ，２６ｂ 鋼板
２７ シール部材
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 鉄骨
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 検知手段
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 絞り弁
Ｃ コンクリート
Ｖ，Ｖ１，Ｖ２ 閉空間

Claims (6)

1. 閉空間にコンクリートを充填させるコンクリートの打設方法であって、
   前記閉空間につながる第１孔部に前記コンクリートを圧入する段階と、
   圧入された前記コンクリートが前記閉空間を流動し第２孔部から吐出する段階と、
   吐出した前記コンクリートを回収し再び前記第１孔部に圧入する段階と、を含むことを特徴とするコンクリートの打設方法。
2. 複数設けられている前記第２孔部の全てから前記コンクリートが吐出していることを確認したところで前記第１孔部への前記コンクリートの圧入を停止する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの打設方法。
3. 前記閉空間が対向する鋼板で区画され、充填された前記コンクリートがモジュールルームの床体又は壁体を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリートの打設方法。
4. 閉空間にコンクリートを充填させるコンクリートの打設装置であって、
   前記閉空間につながる第１孔部に接続する第１接続端を有し前記コンクリートをこの閉空間に圧入する第１輸送管と、
   前記閉空間につながる第２孔部に接続する第２接続端を有し前記閉空間を流動してこの第２孔部から吐出する前記コンクリートを回収して再利用に供する第２輸送管と、を備えることを特徴とするコンクリートの打設装置。
5. 前記第２輸送管を通過する前記コンクリートの経路に設けられ前記コンクリートが前記第２孔部から吐出したことを検知する検知手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のコンクリートの打設装置。
6. 複数設けられている前記第２孔部のうち前記コンクリートの吐出が検知されたものに接続する前記第２輸送管の経路を絞る絞り弁が設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のコンクリートの打設装置。

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