JP2013199783A - コンクリート構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑えつつ必要な強度を確保することが可能であり、且つ異なるコンクリートの接合箇所において高い一体性を確保できるコンクリート構造体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】このコンクリート構造体は、例えば杭１上に設けられた基礎フーチング２であり、この基礎フーチング２は、第１強度のＦｃ６０のコンクリートと当該第１強度よりも低い第２強度のＦｃ３０のコンクリートとがコールドジョイントすることなく積層されて成り、上記Ｆｃ６０のコンクリートは上記Ｆｃ３０のコンクリートの打設領域に加わる応力よりも高い応力が加わる領域に打設されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、基礎や梁などのコンクリート構造体およびその製造方法に関する。

特許文献１には、梁の断面内で垂直方向に異なるコンクリートを用いる方法が開示されている。この方法では、梁の断面内で下側に位置するＰＣａ部には強度の高いコンクリートを用い、上側に位置する後打ち部では強度の低い安価な床コンクリートを用いる。また、特許文献２には、分岐した供給経路の途中で補強繊維材や急結材などの添加材を加えることで、部材断面内でコンクリート類の配合比を異ならせる方法が開示されている。

特開２００９−２５６９６５号公報 特開２０００−２１３１１６号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、プレキャスト部材と未硬化のフレッシュコンクリートとを一体化させるので、両者の接合部分の一体性や止水性などに問題が発生しやすい。一方、特許文献２の技術によって得られるコンクリート構造体は、水平断面内において配合比が異なるのであり、配合比が異なるコンクリートが積層される構造は得られない。さらに、複数の供給経路が必要であるなど、施工現場のコンクリート供給システムが複雑である。また、配合比が異なるコンクリートの分離打設のためにセパレータが必要になる。

この発明は、上記の事情に鑑み、製造コストを抑えつつ必要な強度を確保することが可能であり、且つ異なるコンクリートの接合箇所において高い一体性を確保できるコンクリート構造体およびその製造方法を提供することを課題とする。

この発明のコンクリート構造体は、上記の課題を解決するために、少なくとも第１強度のコンクリートと当該第１強度よりも低い第２強度のコンクリートとがコールドジョイントすることなく積層されて成り、上記第１強度のコンクリートは上記第２強度のコンクリートの打設領域に加わる応力よりも高い応力が加わる領域に打設されていることを特徴とする。

上記の構成であれば、第２強度のコンクリートは第１強度のコンクリートに比べて一般に低価格であるので、全てを第１強度のコンクリートで製造する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。そして、上記第１強度のコンクリートは上記第２強度のコンクリートの打設領域に加わる応力よりも高い応力が加わる領域に打設されるので、構造物において必要となる十分な強度を確保することが可能である。また、強度の異なるコンクリートはコールドジョイントすることなく積層されるので、接合箇所においても高い一体性を確保できる。

上記コンクリート構造体は、上記第１強度のコンクリートの上に上記第２強度のコンクリートが打設されたコンクリート基礎であってもよい。また、上記コンクリート構造体は、下側となる上記第１強度のコンクリートの上に上記第２強度のコンクリートが打設され、この第２強度のコンクリートの上に上側となる上記第１強度のコンクリートが打設されたコンクリート梁であってもよい。

また、この発明のコンクリート構造体の製造方法は、上記第１強度のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打設し、打重ねの時間間隔として少なくとも１時間をおき且つコールドジョイントすることのないように上記第２強度のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打重ねることを特徴とする。

上記方法であれば、上記第１強度のコンクリートに対して上記第２強度のコンクリートがコールドジョイントするのを防止できるとともに、打重ねの時間間隔として少なくとも１時間をおくので、上記第２強度のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを上記第１強度のコンクリートの上に打重ねたときに第２強度のコンクリートが第１強度のコンクリートの表面より下に過剰に入り込んでしまうのを防止することができる。

上記方法において、コールドジョイントすることのないように打重ねの時間間隔を４時間以内とするのがよい。

本発明であれば、製造コストを抑えつつ必要な強度を確保することが可能であり、且つ異なるコンクリートの接合箇所において高い一体性を確保できる等の諸効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るコンクリート構造体としての基礎フーチングを示した図であって、同図（Ａ）は支圧応力の考え方を示した説明図であり、同図（Ｂ）はコンクリートの設計基準強度Ｆｃ６０Ｎ／ｍｍ²のコンクリートの打設高さを算定する説明図である。 図１の基礎フーチングにおいて生じる水和熱の移動を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係るコンクリート構造体としてのコンクリート梁を示した説明図である。

次に、この発明の実施形態に係るコンクリート構造体およびその製造方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係るコンクリート構造体およびその製造方法は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

図１に示しているように、円筒状の杭１がその頭部を基礎地から突出させて設けられており、基礎フーチング（鉄筋コンクリート基礎）２は上記杭１の頭部上に設けられる。上記基礎フーチング２の縦横の寸法は例えば３，０００ｍｍ×４，５００ｍｍであり、高さは例えば２，６５０ｍｍである。また、上記杭１の有効面積を２９３，９０４ｍｍ²とし、杭軸力を５，２８０ｋＮとすると、杭接合部支圧応力σｃは、５，２８０×１０^３／２９３，９０４＝１７．９７Ｎ／ｍｍ²となる。ここに、Ｆｃ＝３０Ｎ／ｍｍ²であり、これを３で除算した値である１０Ｎ／ｍｍ²をコンクリート許容圧縮応力度ｆｃとすると、ｆｃ＝１０＜σｃ＝１７．９７Ｎ／ｍｍ²となり、必要とされる強度は充足されないことになる。

そこで、支圧面については例えばコンクリート強度をＦｃ６０とすることにより、ｆｃ＝６０／３＝２０＞１７．９７Ｎ／ｍｍ²とする。そして、Ｆｃ６０のコンクリートを、支圧応力がＦｃ＝３０Ｎ／ｍｍ²以下となる高さよりも上の方の位置まで打設し、その上にＦｃ３０のコンクリートを上記の高さ２，６５０ｍｍとなる位置まで打設する。計算上の上記Ｆｃ６０のコンクリートの基礎下からの打設高さは２００ｍｍである。しかしながら、未だ十分に固まらないＦｃ６０のコンクリートの上にＦｃ３０のフレッシュコンクリートが打設されると、Ｆｃ３０のコンクリートがＦｃ６０のコンクリートに入り込むので、この実施形態では上記の入り込みを考慮し、Ｆｃ６０のコンクリートの基礎下からの打設高さを設定している。例えば、Ｆｃ３０のコンクリートがＦｃ６０のコンクリートに入り込んだ深さを差し引いても上記設計上の打設高さである２００ｍｍが確保されるようにする場合、Ｆｃ６０のコンクリートの基礎下からの打設高さは例えば４５０ｍｍとなる。

このように、上記基礎フーチング２は、第１強度のコンクリートであるＦｃ６０のコンクリートと、第１強度より低い第２強度のコンクリートであるとＦｃ３０のコンクリートとがコールドジョイントすることなく積層されて成り、上記Ｆｃ６０のコンクリートは上記Ｆｃ３０のコンクリートの打設領域に加わる応力よりも高い応力が加わる領域に打設された構造を有する。

上記Ｆｃ３０のコンクリートは、上記Ｆｃ６０のコンクリートに比べて一般に低価格であるので、全てを上記Ｆｃ６０のコンクリートで製造する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。そして、上記Ｆｃ６０のコンクリートは上記Ｆｃ３０のコンクリートの打設領域に加わる応力よりも高い応力が加わる領域に打設されるので、上記基礎フーチング２において必要となる十分な強度を確保することができる。また、上記Ｆｃ３０のコンクリートと上記Ｆｃ６０のコンクリートはコールドジョイントすることなく積層されるので、接合箇所において高い一体性を確保できる。

上記基礎フーチング２を現場製造するとき、上記Ｆｃ６０のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打設し、打重ねの時間間隔として少なくとも１時間をおき且つコールドジョイントすることのないように上記Ｆｃ３０のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打重ねる。

上記の製造方法であれば、上記Ｆｃ６０のコンクリートと上記Ｆｃ３０のコンクリートがコールドジョイントするのを防止できるとともに、打重ねの時間間隔として少なくとも１時間をおくので、上記Ｆｃ３０のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを上記Ｆｃ６０のコンクリートに上に重ね打ちしたときに上記Ｆｃ３０のコンクリートが上記Ｆｃ６０のコンクリートの表面より下に過剰に入り込んでしまうのを防止することができる。なお、打重ねの時間間隔としてどれだけの時間をおくのがよいかを決定するために、施工試験を行っておくのがよい。例えば、１ｍ×１ｍ×１ｍ程度の立方体型枠内に異なる強度のコンクリートを、打重ね時間の間隔を変化させて打重ねて（例えば、１時間、１．５時間、２時間等）作製した試験体を、後で解体することで強度の低いコンクリートが高強度区域にどれだけ入っているかを検証し、打重ね時間の間隔を決定する。

上記Ｆｃ３０のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打設するときの打設用ホースの筒先については、上記基礎フーチング２のハカマ筋内部へ入れて打ち込み高さを上記立方体試験体作製時の打ち込み高さ以下に抑えておくのが、上記過剰な入り込みを防止する上で望ましい。また、上記１本杭構造の場合には筒先（打設ポイント）を杭頭上に位置させることになるが、２本杭構造の場合は、筒先を杭頭から遠ざけるのが望ましい。このような打ち込み高さについても、上記と同様の施工試験を行っておくのがよい。

コールドジョイントすることのないように打重ねの時間間隔を４時間以内とするのがよい。また、打設時の気温にもよるが、望ましくは、打重ねの時間間隔を、１．５時間〜２．５時間の範囲とするのがよい。なお、打重ねの時間間隔は先に打ち込むコンクリート（例えば、上記Ｆｃ６０のコンクリート）の打ち込み終了から打ち重ねるコンクリート（例えば、上記Ｆｃ３０のコンクリート）の打ち込み開始までの時間間隔である。

コールドジョイントすることのない打重ねタイミングを時間計測によって管理することに限るものではなく、打設した上記Ｆｃ６０のコンクリートの例えば電気伝導率を計測することにより当該コンクリートの凝結の進行度合いを把握して上記Ｆｃ３０のコンクリートの適切な打重ねタイミングを判断するようにしてもよい。この場合、上記コールドジョイントすることのない範囲内で先のコンクリートの凝結をできるだけ進行させて、後のコンクリートを打設することも考えられる。

ところで、コンクリートに関して、水和熱と構造体の関係を実験的に求める研究報告があり、水和熱で高温になればなるほどコンクリート構造体の実際の強度は低下するとされる（桝田佳寛ほか、高強度コンクリートの構造体中での強度発現性と調合強度：日本建築学会構造系論文集、2000.11、pp.13-20参照）。また、一般に高強度のコンクリートの方が低強度のコンクリートよりも水和熱によって高温になる。

上記基礎フーチング２については、図２に示しているように、上記Ｆｃ６０のコンクリートから上記Ｆｃ３０のコンクリートへ高い水和熱の移動が生じる一方、上記Ｆｃ３０のコンクリートから上記Ｆｃ６０のコンクリートへは低い水和熱の移動が生じる。このため、上記Ｆｃ６０のコンクリートは、上記Ｆｃ３０のコンクリートの存在によって、本来の水和熱による温度よりも低温になる。このため、構造体の実際の強度は高くなり、通常のＦｃ６０のコンクリートよりも低い配合強度のコンクリートを上記基礎フーチング２の下部側（部材断面において応力が大きい部位）に打設できる可能性がある。

一方、上記Ｆｃ３０のコンクリートは、上記Ｆｃ６０のコンクリートの存在によって、本来の水和熱による温度よりも高温になる。このため、構造体の実際の強度は低くなり、上記基礎フーチング２の上部側にはＦｃ３０のコンクリートよりも高い配合強度のコンクリートを打設する必要が生じる可能性がある。しかし、コンクリート構造体全体を上記Ｆｃ６０のコンクリートで製造する場合に比べて、コンクリートの水和熱が低下するため、コンクリート構造体の温度やひび割れの抑制効果が得られる。この効果は、上記Ｆｃ３０のコンクリートの全体に占める体積比が大きくなるほど顕著となる。

以上の説明では、コンクリート構造体として基礎フーチング２を示したが、これに限らない。図３に示しているように、例えば、１：１：１の割合で、下側となる第１強度のコンクリート３の上にこれよりも低強度の低い第２強度のコンクリート４が打設され、この第２強度のコンクリート４の上に上側となる上記第１強度のコンクリート５が打設されたコンクリート梁６とすることも可能である。また、高強度のコンクリートとして上記Ｆｃ６０のコンクリートを示し、低強度のコンクリートとして上記Ｆｃ３０のコンクリートを示したが、これらに限るものではない。

１ 杭
２ 基礎フーチング（コンクリート構造体）
３ 下側の第１強度のコンクリート
４ 第２強度のコンクリート
５ 上側の第１強度のコンクリート
６ コンクリート梁（コンクリート構造体）

Claims (5)

1. 少なくとも第１強度のコンクリートと当該第１強度よりも低い第２強度のコンクリートとがコールドジョイントすることなく積層されて成り、上記第１強度のコンクリートは上記第２強度のコンクリートの打設領域に加わる応力よりも高い応力が加わる領域に打設されていることを特徴とするコンクリート構造体。
2. 上記第１強度のコンクリートの上に上記第２強度のコンクリートが打設されたコンクリート基礎である請求項１に記載のコンクリート構造体。
3. 下側となる上記第１強度のコンクリートの上に上記第２強度のコンクリートが打設され、この第２強度のコンクリートの上に上側となる上記第１強度のコンクリートが打設されたコンクリート梁である請求項１に記載のコンクリート構造体。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコンクリート構造体を製造する方法であって、上記第１強度のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打設し、打重ねの時間間隔として少なくとも１時間をおき且つコールドジョイントすることのないように上記第２強度のコンクリートとなるフレッシュコンクリートを打重ねることを特徴とするコンクリート構造体の製造方法。
5. 請求項４に記載のコンクリート構造体の製造方法において、コールドジョイントすることのないように打重ねの時間間隔を４時間以内とすることを特徴とするコンクリート構造体の製造方法。

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