JP2019093702A - 海中コンクリート構造物の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 コンクリート構造物をつりさげるような大型クレーン船を必要とせず、緊張材によるメカニカルプレストレスを導入でき、海中での使用に問題のない型枠を実現し、型枠材はコンクリート製であり、構造物の表面材となるので、型枠の撤去作業も不要となる海中コンクリート構造物を実現することを課題とするものである。【解決手段】上部又は側部の少なくとも一部が開口されたコンクリート製中空構造体の対面する側壁部をアバットとするコンクリート製アバット型枠に、緊張材による機械的ストレスを導入し、該型枠内にコンクリートを充填し、固化させて製造することを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。【選択図】 図1

Description

本発明は、海中に設置するためのコンクリート構造物であり、特にコンクリート製のアバット型枠でプレストレストコンクリートを製造し、硫酸イオン、あるいは硫酸イオンを含む海水を練り混ぜ水に使用した海中コンクリート構造物の製造方法に関する。

海中でのコンクリート構造物としては、岸壁に設置される消波ブロックが広く用いられている。また、コンクリートによる人口漁礁なども海底に設置されている。

近年、海洋発電が注目され、海岸より洋上に5kmから10km程度で水深20m〜50m程度で比較的平坦な海域に洋上風力発電装置用の重力式基礎構造物や潮力発電用基礎構造物などが沈設されている。

特開2006−322400公報では、洋上風力発電装置の重力式基礎において、陸上ヤード等で予め製作されるプレキャストの円錐台形状のケーソンを船で搬送し、クレーンで海底に沈め、ケーソン内には高比重材料などの中詰材を充填し、重力式基礎とするものである。

また、従来より、機械的特性(圧縮強度、曲げ強度等)に優れるセメント系材料にプレストレスを導入してなるコンクリートの開発が行なわれている。

従来のプレストレストコンクリートにおいて、プレテンション方式の場合は、プレストレスを導入する緊張材として高張力鋼材(PC鋼材)を使用し、PC鋼線や2〜3本撚りPC鋼撚り線をロングライン方式または型枠定着方式によって緊張しながらコンクリートを打設し、養生硬化後にこれらのPC鋼線を切断してプレストレストコンクリートを製造している。

近年、高強度を有するガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などにより一方向に強化した繊維素材によるロッドを利用したプレストレスト緊張材が使用され、防蝕性に勝れたプレストレストコンクリートとして注目されている。

プレストレストコンクリートの高い引張強度やせん断強度を発現する技術として特開2004−155623号が開示されている。

連続繊維強化プラスチック複合材によるプレストレストコンクリート緊張材の技術として、特開2002−326285号が開示されている。

このように、プレストレストコンクリートは、コンクリートの最大の弱点である、圧縮には強いが引張には弱いという問題を克服する目的で開発されたものであり、荷重が作用する前にコンクリート部材に圧縮力がかかった状態(プレストレス)とし、荷重を受けた時にコンクリートに引張応力が発生しないようにする、もしくは引張応力を制御するもので、通常の鉄筋コンクリートに比べ、引張応力によるひび割れを防ぐことができるものである。

また、近年、東北の被災地復旧工事等で、建設資材が足りないため、海水を練り混ぜ水に用いたコンクリートが開発されている。

例えば、特開2015−20925号公報では、200mm以上500mm以下の大きさに破砕されたコンクリート殻を粗骨材とするプレパックドコンクリート工法、又は、ポストパックドコンクリート工法に使用される注入用モルタルであって、結合材及び細骨材を練り混ぜる練り混ぜ水として海水を用いるコンクリートの製造方法が開示されている。

練り混ぜ水に海水を用いることで初期強度を向上させ、脱型までの期間の短縮を目的とするものであり、十分な強度を確保させ、製造効率が高く、ブリーディング抑制にも寄与するというものである。

また、特開2005−281112号公報では、鉄筋により構成される鉄筋構造体をコンクリート型枠内に配置した後に、アルミナセメントと海水と細骨材と粗骨材をを練り混ぜて流動体状のフレッシュコンクリートを生成し、このフレッシュコンクリートを型枠内に充填して鉄筋構造体を埋設して硬化させた海水配合型アルミナセメントコンクリートが開示されている。

鉄筋の腐食防止効果があり、プレストレストコンクリートのPC鋼材の腐食防止にも適応可能とされている。

このように、従来、海水は塩分を含むため、鉄筋を錆びさせてしまうため、コンクリートの製造において種々の規制がされていたものであるが、使用方法によっては、初期強度の向上や鉄筋の腐食防止などに活用されるようになってきている。

特開2006−322400公報 特開2004−155623号公報 特開2002−326285号公報 特開2015−20925号公報 特開2005−281112号公報

海中でのコンクリート構造物は、重量物であることから他の鋼製構造物などと比較して、潮流や波の影響が少なく、安価に製造できる点で優れている。

しかしながら、従来、海中にコンクリート構造物を設置するためには、陸上でコンクリート構造物を製造し、大型クレーンを有する船で所定の場所まで搬送し、クレーンで海中に沈める必要がある。

あるいは、所定の場所までコンクリートの原材料を運び、船上でコンクリート構造物を製造して、クレーンで沈めるなどの方法がある。

また、船上でコンクリート構造物の型枠を組み立て、該型枠を海中に沈めて設置し、コンクリートを充填し、固化させて製造することも考えられるが、陸上で広く使用されている型枠材である木材、樹脂などは、浮力の問題があり使用できない。鋼製型枠もあるが、海中では腐食の問題がある。さらに、固化後には型枠を撤去する必要があるなど多くの問題があり、実用化されていないのが現状である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、コンクリート構造物をつりさげるような大型クレーン船を必要とせず、緊張材によるメカニカルプレストレスを導入でき、海中での使用に問題のない型枠を実現し、型枠材はコンクリート製であり、構造物の表面材となるので、型枠の撤去作業も不要となる海中コンクリート構造物を実現することを課題とするものである。

また、練り混ぜ水に海水を使用することができるので、コンクリートの強度を向上させ、緊張材の付着力を向上させることができる。

陸上又は船上で、コンクリート構造物の型枠を組み立て、組み立てた型枠を海中に沈めて設置し、該型枠にコンクリートを充填し、固化させてコンクリート構造物を製造する方法を提供するものである。

本発明は諸課題を解決するために、請求項1は、上部又は側部の少なくとも一部が開口されたコンクリート製中空構造体の対面する側壁部をアバットとするコンクリート製アバット型枠に、緊張材による機械的ストレスを導入し、該型枠内にコンクリートを充填し、固化させて製造することを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該コンクリート製中空構造体は、コンクリート製で形成された中空構造の構造体であればいずれでも良く、立方体や球体、ドーム型などの他、非定型形状であっても内部に空洞があり、上部又は側部の一部が開口している構造体であればいずれでも良い。

そして、その中空構造体は充填するコンクリートの型枠であるとともに、対面する側壁部をアバット(反力台)とし、その中空構造体内すなわち、型枠内に緊張材を張り、緊張力を与えた後に、コンクリートを充填して固化し、プレストレストコンクリート構造物とするものである。

また、緊張材の配置は、型枠の内側あるいは外側のいずれでも良い。

該緊張材による機械的ストレスとは、各種の高強度線材を緊張材としてコンクリートにあらかじめ機械的な引張応力を導入できるものであればいずれでもよく、プレテンション方式あるいはポストテンション方式のいずれの方式によるプレストレスの導入方式でも良い。

請求項2は、前記のコンクリート製中空構造体が箱状のコンクリート製箱板であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該箱状のコンクリート箱板がコンクリートの型枠となるとともに、対面する側壁部がアバット(反力台)として機能するものである。

すなわち、箱板形状である型枠がアバット(反力台)となり、この型枠内に緊張材を張り、緊張力を与えた後に、コンクリートを充填して固化し、プレストレストコンクリート構造物とするものである。

また、緊張材の配置は、型枠の内側あるいは外側のいずれでも良い。

該箱板型枠の形状は、コンクリートを充填して固化できるものであればいずれの形状のものでも良く、方形、多角形、円形、扇形などいずれの形状でも良い。

該緊張材による機械的ストレスとは、各種の高強度線材を緊張材としてコンクリートにあらかじめ機械的な引張応力を導入できるものであればいずれでもよく、プレテンション方式あるいはポストテンション方式のいずれの方式によるプレストレスの導入方式でも良い。

請求項3は、前記のコンクリート製アバット型枠が緊張材による機械的ストレスが導入されたプレストレスコンクリート製であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法である。

前記のコンクリート製中空構造体及び箱状のコンクリート製箱板によるコンクリート製アバット型枠の製造時において、該アバット型枠の枠自体の内部に緊張材が配置され、緊張力を与えた後、固化してプレストレストコンクリート製の型枠としたものである。

緊張材は、PC鋼線材を用いることができるが、難錆性材料を用いることにより、かぶり厚を小さくでき、コンクリート製枠厚を薄くすることが可能となる。例えば、ステンレス鋼などの難錆性金属や、樹脂材、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維などが使用できる。

請求項4は、前記のコンクリート製アバット型枠を複数台組み合わせ、緊張材による機械的ストレスを導入し、該型枠内にコンクリートを充填し、固化させて製造することを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該コンクリート製アバット型枠は、任意に複数組み合わせて使用でき、緊張材による機械的プレストレスにより、圧着固定させるものである。複数組み合わせたコンクリート製アバット型枠の両端の型枠のみをアバットとして機能させるようにしてもよい。

方形の前記コンクリート製アバット型枠を複数接合しても良く、扇型の前記コンクリート製アバット型枠を接合して円形に構成しても良い。また、不定形の前記コンクリート製中空構造体によるアバット型枠を複数組み合わせて種々の形状を形成するようにしても良い。

また、緊張材の配置は、各型枠の内側あるいは外側のいずれでも良い。

請求項5は、前記の型枠内に充填するコンクリートの練り混ぜ水に硫酸イオンを混合することを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該練り混ぜ水とは、セメントなどの結合材、及び砂利や砂などの骨材を練り混ぜるための水であり、従来、上水道水などの真水が使用されているが、真水に硫酸イオンを混合して使用するものである。

該練り混ぜ水は、前記のコンクリート製アバット型枠の製造に用いる練り混ぜ水、或いは前記アバット型枠で製造する海中コンクリート構造物の製造に用いる練り混ぜ水のいずれでも良い。

本発明に使用する硫酸イオン(SO42-)は、練り混ぜ水中で硫酸イオンとなるものであればいずれでも良い。例えば、水溶性の硫酸塩など、硫酸ナトリウム(Na2SO4)などでも良い。

請求項6は、前記の練り混ぜ水に混合する硫酸イオンとして海水を用いることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

海水は、海から採取される自然海水であり、水を主成分とし、3.5%程度の塩、微量金属から構成されており、硫酸イオン(SO42-)は、0.2649質量%程度が含まれている。(海域により含有量は異なる。)

一般に、コンクリートの材料としてポルトランドセメントを用いた鉄筋コンクリートやPC鋼材を用いたプレストレストコンクリートの場合、コンクリート内部はアルカリ性となっており、鉄筋PC鋼材などの表面には、20〜60マイクロメートル程度の厚さの鉄の水酸化物(γ−Fe2O3・nH2O、nは自然数)の薄い皮膜(以下、「不動態皮膜」という。)が形成されているため電気化学的に安定であり、鋼材は腐食しにくくなっている。

しかし、コンクリート構造物は塩化物イオン(Cl-)がコンクリート内部に浸透すると、これに伴い鋼材表面の不働態被膜が破壊され、鋼材の腐食を生じるという問題があるため、練り混ぜ水に海水を使用することは一般的にはほとんどなかった。

該海水は、海から採取した海水をそのまま使用しても良く、好ましくは、フィルターなどでごみなどを除去した海水が良く、表層海水ではなく、ごみなどの少ない一定程度の深さの海水をくみ上げて使用しても良い。

請求項7は、前記の緊張材は、難錆性線材であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該難錆性線材は、コンクリート打設後において、緊張材の錆びによる膨張によってコンクリートが破裂する恐れのない線材であればいずれでも良く、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル合金、クロム合金、モリブデン合金、タングステン合金などの難錆性金属や、樹脂材、植物繊維材などの非金属材を用いても良い。

請求項8は、前記の緊張材は、連続繊維補強線材であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該連続繊維補強線材とは、線状の連続繊維補強材であり、連続的に線状に成形された強化繊維補強材によるPC緊張材である。連続繊維補強材は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維などをエポキシ樹脂などでバインドしたものの総称である。

該強化繊維補強材は、軽量、高強度、高弾性、耐食性、非電導、非磁性など、鉄筋よりも優れた物性(引張強度、弾性率)と鉄筋にはない優れた耐食、電磁気的特性とを有しているものである。

線状とは、断面形状が丸形、矩形など線材、異形(リブ、インデンテッド表面)ロッド、組紐状ロッド、撚り線状ストランド、格子状等、概して線形形状またはその形状単位からの2次元または3次元組立て形状を意味するものである。

請求項9は、前記の連続繊維補強線材は、金属繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維から選ばれた1種又は2種以上の繊維による強化繊維線材であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

請求項10は、前記の練り混ぜ水に含まれる硫酸イオンは、練り混ぜ水の単位質量当たり、1000〜5000ppmの比率で含有されていることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該練り混ぜ水中の硫酸イオンは、セメント水和時に生成されるエトリンガイトの量が膨張効果に十分な生成量となるものであれば良い。

練り混ぜ水中の硫酸イオンの比率が1000ppm以下では、エトリンガイトの生成が不十分であり好ましくない。5000ppm以上では、エトリンガイトの生成量が多くなりすぎるため、膨張効果が過剰となり、ひび割れの要因となるため好ましくない。

好ましくは、1500〜4000ppm、さらに好ましくは、1800〜3000ppm程度が良い。

請求項11は、前記の練り混ぜ水に用いる海水は、練り混ぜ水全重量に対して、50〜200重量%であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該練り混ぜ水に用いる海水の量は、50重量%以下では、海水中の硫酸イオンが少なく、セメント硬化体を膨張させる膨張材となるエトリンガイト(3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O)の生成量が少なく、膨張効果が期待できない。好ましくは、60〜150重量%が良く、さらに好ましくは、80〜120重量%が良い。

海水を濃縮した濃縮海水を使用する場合の海水の量は、濃縮する前の自然海水の重量で換算するものとする。

請求項12は、前記の海水に含まれる硫酸イオンは、海水の単位質量当たり、1500〜3000ppmの比率で含有されていることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

自然海水中の硫酸イオンは、概ね2000〜2800程度とされており、通常のフィルターにより、ごみ等を除去した場合には、若干の変動があるが、どこの海水を使用しても、1500〜3000ppmの範囲内となる。

請求項13は、コンクリート打設時において、コンクリートに不連続繊維補強材を混入したことを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

該不連続繊維補強材は、不連続状態の繊維補強材であればいずれでも良い。

繊維の寸法は、配合物中におけるこれら繊維の材料分離の防止や硬化後の曲げ強度や靭性の向上の点から、直径0.005〜1.0mm、長さ2〜30mmが好ましく、さらに好ましくは、直径0.01〜0.5mm、長さ5〜25mmが良い。また、炭素繊維のアスペクト比(繊維長/繊維直径)は20〜200が好ましく、30〜150がより好ましい。

配合量は、配合物中の体積百分率で、0.2〜5.0%が適当であり、0.5〜3.0%が好ましく、0.8〜2.0%がより好ましい。この配合量が0.2%未満では曲げ強度や靭性を高めることは期待できない。一方、この配合量が5.0%を超えると、流動性等を確保するために単位水量が増大するうえ、配合量を増やしても繊維の増強効果が向上しないため、経済的でなく、さらに混練物中にいわゆるファイバーボールを生じ易くなるので、好ましくない。

請求項14は、該不連続繊維補強材は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、樹脂繊維から選ばれた1種又は2種以上の繊維による強化繊維材であることを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法とするものである。

本発明は以下の効果を奏する。
1)コンクリート製中空構造体をアバット型枠とすることにより、型枠にアバット(反力台)の機能をもたせることができ、プレストレストコンクリート製構造物のためのコンクリート製のアバット型枠を実現できる。

2)箱型のコンクリート箱板をアバット型枠とすることにより、型枠にアバット(反力台)の機能をもたせることができ、プレストレストコンクリート製構造物のためのコンクリート製のアバット型枠を実現できる。

3)コンクリート製アバット型枠がプレストレスコンクリート製であるので、該型枠の枠壁の厚さを薄くできる。

4)型枠材は海中でも問題なく使用でき、かつ表面材となるので、型枠の撤去作業が不要となる。

5)アバット型枠の形状は任意の形状とできる。

6)アバット型枠を組み合わせて構成できるので、種々の形状のコンクリート構造物を製造できる。

7)アバット型枠のみを海中に沈設するため、大型のクレーンを必要としない。(コンクリート構造物本体を搬送する必要がない。)
8)コンクリートの練り混ぜ水に硫酸イオンを使用することにより、セメント水和時に膨張材であるエトリンガイトを生成するため、その膨張作用により、機械的プレストレスの導入における緊張材とコンクリートの付着力を高めることができる。

9)コンクリートの練り混ぜ水に海水を使用することにより、海水中の硫酸イオンにより、セメント水和時に膨張材であるエトリンガイトを生成するため、その膨張作用により、機械的プレストレスの導入における緊張材とコンクリートの付着力を高めることができる。

10)上記の付着力の強化により、機械的プレストレス時の滑りを防止でき、強力でかつ信頼性の高いプレストレスを実現できる。

11)上記の付着力の強化により、機械的プレストレスの緊張材の有効範囲を大きく広げることができる。

12)練り混ぜ水に海水を使用することにより、その膨張作用により、機械的プレストレスの影響しにくい部分をケミカルストレスとしてカバーすることができる。

13)コンクリート中に不連続繊維補強材が混入されていると、コンクリートの曲げ強度を向上させることができ、膨張材の効果を高め、付着力を高めることができる。

14)船上での型枠組み立てや海中での型枠設置が可能となり、自由度の高いデザインの海中コンクリート構造物を実現できる。

本発明の箱型のコンクリート箱板を用いたアバット型枠を示す図である。 本発明の箱型のコンクリート箱板を用いたアバット型枠の組み合わせ状態を示す図である。 本発明による海中コンクリート構造物の製造方法を示す概略フロー図である。 本発明のアバット型枠を用いた波力発電装置の実施例を示す概略縦断面図である。 本発明のコンクリート製中空構造体を用いたアバット型枠による波力発電装置用の波力誘導構造物の実施例を示す縦断面図である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図1は、本発明の箱型のコンクリート箱板を用いたアバット型枠を示す図である。
コンクリート製の箱板1a(上段)、1b(下段)の内部の4隅の角部に垂直方向の緊張材2が挿通される縦枠部6が設けられている。

相対する側壁面4、5の内面側に、水平方向の緊張材3が挿通される横枠部7が設けられている。

この箱板は2段重ねの状態であり、緊張材2による緊張力により上段1aと下段1bの箱板が圧着された状態で一体化させるものである。圧着部分は、凹凸状の嵌め合わせ構造としても良い。

該コンクリート箱板を用いたアバット型枠は、緊張材2を垂直方向に緊張力を与え、緊張材3に水平方向の緊張力を与えた状態で、海中に設置し、該アバット型枠内に水中コンクリート等を充填し、固化させることで海中コンクリート構造物とすることができる。

緊張材に難錆性材料を使用し、水中コンクリートとして、海水を練り混ぜ水に使用したコンクリートを使用できる。

なお、このアバット型枠1a、1bの箱板自体は、炭素繊維による緊張材8が設けられ、薄い板厚となっており、垂直方向に緊張力がかけられているプレストレストコンクリート製である。
図2は、本発明のアバット箱板型枠の組み合わせ状態を示す図である。

コンクリート製の箱板1が水平方向に8台連なっている状態で圧着され、一体化しているものである。

本実施例では、水平方向に緊張材を挿通させるためのシース管2aが設けられており、そのシース管2a内に緊張材2を挿通し、緊張力をかけ、圧着して一体化させるものである。

図3は、本発明による海中コンクリート構造物の製造方法を示す概略フロー図である。

本フロー図は、洋上風力発電装置の重力式基礎構造物に本発明の海中コンクリート構造物の製造方法を用いた場合のを示す。

(1)陸上において、プレストレストコンクリート製のケーソンとなるアバット型枠10を製作する。

(2)クレーン船11でアバット型枠10を釣り上げ搬送する。

(3)アバット型枠10を所定の海底にクレーン船11で沈設する。

(4)アバット型枠10内に、コンクリートミキサー船12でコンクリート13を充填する。

(5)アバット型枠10内のコンクリート13が固化したら、上部に風力発電装置14を設置する。

このように、アバット型枠による海中コンクリート構造物の製造方法によると、コンクリート構造物本体を搬送する必要がないため、大型の輸送船、大型のクレーン船は必要とせず、小型のクレーン船で設置可能となる。

また、アバット型枠は比較的軽量であるので、船上でアバット型枠を組み立てることも可能である。

また、アバット型枠は、海中でも腐食などの問題がなく、かつ、コンクリート製の表面材でもあるため、型枠の撤去作業の必要がなく、工期を短縮できる。

また、充填するコンクリートの練り混ぜ水に海水を使用すると、洋上まで水を運ぶ必要もなくなる。

また、充填するコンクリートの練り混ぜ水に海水を使用することでプレストレスによる緊張材の付着力が高まり、強度を向上させることができる。

図4は、本発明のアバット型枠を用いた波力発電装置の実施例を示す概略縦断面図である。

本実施例は、海岸の波打ち際近辺に設置され、波を集中させ、波力でプロペラを回転させ、その回転で発電機を駆動して、発電する波力発電装置である。

波を誘導して集中させる為の波力誘導構造物20の波の流路の出口側21に発電装置22のプロペラ23が配置されている。

該波力誘導構造物20は、中心部分が空洞となったかまぼこ状の形状となった構造体であり、軸方向に中心部分に円形状の波の流路24が設けられ、入口側25から徐々に口径が小さくなり、中央部35が最も口径が小さく、その後は少し口径が広くなり、発電装置22のプロペラ23部分より後半部分から出口21までは同じ口径となっているものである。

波の流路24の口径が小さくなることで、波力が集中させ、その後やや口径を広くすることで、波の流速、流量を調整し、安定した発電ができるようにしたものである。

また、波力誘導構造物20の入り口側25は、波が押し寄せることで、浮き上がる力が働くが、入り口側25の上部には、波力の補助誘導翼26が設けられており、大きな波の場合、この誘導翼26内に波が勢いよく押し込まれ、誘導翼26の奥に設けられた排出口27より、下方向に押し出される。これにより、波力誘導構造物20の入口側25は、下方向に押しつけられ、浮き上がりを防止する構造となっている。

本波力誘導構造物20は、海岸の海中に設置されるが、海底面28は平坦ではなく、凹凸状であるため、本構造物の底面29にはコンクリートの漏出孔30が設けられ、該構造物20の打設時にその漏出孔からコンクリートを海底面28の凹凸部に漏出させて固化することで、海底に本波力誘導構造物20を確実に固定することができる。

図5は、本発明のコンクリート製中空構造体を用いたアバット型枠による波力発電装置用の波力誘導構造物の実施例を示す縦断面図である。

本波力誘導構造物20は、コンクリート製中空構造体を用いたアバット型枠であり、図に示すように、第1構造物31と第2構造物32と第3構造物33の3つに分割して製造される。

図に示すように、各々の構造物は、厚さが50mm以下で製造されたプレストレストコンクリート製の型枠であり、中空構造となっている。

第1構造物31は、波力誘導構造物20の波の入り口部25の構造物であり、上部に波力の補助誘導翼26が設けられている。

(1)は、波の入口側25から見た第1構造物31の外観図である。

第2の構造物32は、波の流路24を狭くし、波力を集中させる為の構造部である。

(2)は、波の入口側25から見た第2構造物32の外観図である。

第3の構造物は、プロペラ式の発電機21を設置する部分であり、出口側21の構造部である。

(3)は、波の入口側25から見た第3構造物33の外観図である。

これらの3つのコンクリート製中空構造物を工場で製作し、海岸の海底に連結して組み立て設置し、中空部分に水中コンクリートを充填し、固化させる。また、工場以外、現場サイト、船上で製造してもよい。

該波力誘導構造物20の第1の構造物31、第2の構造物32、第3の構造物33の底板29には、コンクリートの漏出孔30が設けられており、アバット型枠内にコンクリートを充填すると、漏出孔30よりコンクリートが漏出し、海底の凹凸部分をコンクリートで埋め、海底40と波力誘導構造物20の底部とが固定される。

(4)は、(1)のA−A部における縦断面を右側から見た図である。緊張材34の配置状況を示す。

該波力誘導構造物20の第1の構造物31、第2の構造物32、第3の構造物33は、(1)から(4)に示すように、緊張材34が底部の長手方向に4本、左右に2本配置されており、緊張材には予め緊張力が導入された後に、コンクリートを充填して固化することで、プレストレストコンクリート製の波力誘導構造物20となる。また、緊張材用のシース管を配置し、緊張材を緊張させポストテンションを導入しても良い。

本実施例では、第1の構造物31と第3の構造物33とがアバット(反力台)として機能し、プレストレストコンクリート製の波力誘導構造物20を実現できるものである。

このように、大型の波力誘導構造物においても、コンクリート製中空構造体のアバット型枠とすることにより、工場で分割して製造するため、大型トラックを必要とせず、また、中空型枠であり軽量であるため、大型クレーンを用いた設置工事を必要としない。

また、一般的なクレーンを備えた船舶が使用でき、その船上でアバット型枠を組み立て、海中に設置し、コンクリートを充填し固定させることができる。

海水を練り混ぜ水に使用したコンクリートとすると、セメント水和時に膨張材であるエトリンガイトを生成するため、その膨張作用により、機械的プレストレスの導入における緊張材とコンクリートの付着力を高めることができ、プレストレストコンクリートの強度を高めることができる。

中空型枠がコンクリ−ト製であるため、固化後は構造物の表面材としてそのまま使用できる為、鋼製型枠などのように、錆の問題もなく、固化後に撤去する工事も必要ない。

また、コンクリート製型枠とすると、曲面や凹凸面など任意の形状に容易に成形することができ、従来の型枠では、不可能であった様々なデザインを可能とするものである。

1a、1b アバット型枠
2 垂直方向の緊張材
2a 水平方向のシース管
3 水平方向の緊張材
6 縦枠部
7 横枠部
8 炭素繊維による緊張材
10 アバット型枠によるケーソン
11 クレーン船
12 コンクリートミキサー船
13 コンクリート
14 風力発電装置
20 波力誘導構造物
21 波力誘導構造物の出口側
22 発電装置
23 プロペラ
24 波の流路
25 波力誘導構造物の入口側
26 波力の補助誘導翼
27 排出口
28 海底面
29 波力誘導構造物の底面
30 漏出孔
31 第1の構造物
32 第2の構造物
33 第3の構造物
34 緊張材
35 中央部
40 海底

Claims (14)

  1. 上部又は側部の少なくとも一部が開口されたコンクリート製中空構造体の対面する側壁部をアバットとするコンクリート製アバット型枠に、緊張材による機械的ストレスを導入し、該型枠内にコンクリートを充填し、固化させて製造することを特徴とする海中コンクリート構造物の製造方法。
  2. 前記のコンクリート製中空構造体が箱状のコンクリート製箱板であることを特徴とする請求項1に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  3. 前記のコンクリート製アバット型枠は緊張材による機械的ストレスが導入されたプレストレスコンクリート製であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  4. 前記のコンクリート製アバット型枠を複数台組み合わせ、緊張材による機械的ストレスを導入し、該型枠内にコンクリートを充填し、固化させて製造することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  5. 前記の型枠内に充填するコンクリートの練り混ぜ水に硫酸イオンを混合することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  6. 前記の練り混ぜ水に混合する硫酸イオンとして海水を用いることを特徴とする請求項5に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  7. 前記の緊張材は、難錆性線材であることを特徴とする請求項1から請求項6までの何れか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  8. 前記の緊張材は、連続繊維補強線材であることを特徴とする請求項1から請求項7までの何れか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  9. 前記の連続繊維補強線材は、金属繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリ−p−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維から選ばれた1種又は2種以上の繊維による強化繊維線材であることを特徴とする請求項8に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  10. 前記の練り混ぜ水に含まれる硫酸イオンは、練り混ぜ水の単位質量当たり、1000〜5000ppmの比率で含有されていることを特徴とする請求項5から請求項9までのいずれか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  11. 前記の練り混ぜ水に用いる海水は、練り混ぜ水全重量に対して、50〜200重量%であることを特徴とする請求項5から請求項10までのいずれか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  12. 前記の海水に含まれる硫酸イオンは、海水の単位質量当たり、1500〜3000ppmの比率で含有されていることを特徴とする請求項5から請求項11でのいずれか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  13. コンクリート打設時において、コンクリートに不連続繊維補強材を混入したことを特徴とする請求項1から請求項12までの何れか1項に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
  14. 該不連続繊維補強材は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、樹脂繊維から選ばれた1種又は2種以上の繊維による強化繊維材であることを特徴とする請求項13に記載の海中コンクリート構造物の製造方法。
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