JP4866939B2 - コンクリートの養生方法および養生設備 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルやボックスカルバート等の連続体を施工した新設コンクリートのひび割れを防止するためのコンクリート養生の設備・方法に関するものである。

施工したコンクリートの養生方法は、一般にマット養生、散水養生、湛水養生、ムシロ養生、シート養生、養生剤散布等が実施されている。一般コンクリート構造物の養生は、コンクリート打設後、型枠を取り外した後に７２時間から１６８時間程度かけて実施され、コンクリートのひび割れ発生を防いでいる。
しかしながら、トンネル二次覆工コンクリートやボックスカルバート等の連続体を施工したコンクリート構造物は、型枠の取り外し後に、その坑内の空間を材料搬出入や掘削土砂・岩の積み出し等で使用するため、コンクリートの養生は行われていないのが現状である。その結果、これらのコンクリートにはひび割れが発生している。このひび割れは、施工したコンクリート構造物の引渡し時には、ひび割れ幅が増大してエポキシ樹脂等で補修を実施しており、その補修工程や費用が多く必要となっている。また、ひび割れ幅０．２ミリメートル以下は補修を実施しないで完成とし引渡しを行う。前記のひび割れが進行してさらにひび割れ幅が増大すると、コンクリートの剥離・剥落の原因となっている。

特開２００１−２４８３９８号公報（審査時引用文献） 特開２０００−７３６９６号公報（審判時引用文献）

前記したトンネル二次覆工コンクリートやボックスカルバートのひび割れを防止する方法としてコンクリート養生を行うに当たっては、次のような問題点がある。
「イ」坑内は、コンクリート養生中も通路として開放しなければならない。
「ロ」コンクリート養生設備は、その組み立てと設置、取り外しが簡便でなければならない。
「ハ」コンクリート表面の内側を覆う防水位置は、４００ｍｍ以内でなければならない。
「ニ」散水した養生水は、坑内の通路に落としてはいけない。
「ホ」養生の前記覆いは、コンクリート表面を湿潤状態に保つことができなければならない。
「ヘ」冬季においては、散水温度を調節できることが必要である。

本発明は上記した「イ」〜「ヘ」のような問題を解決するためになされたもので、トンネル二次覆工コンクリートやボックスカルバート等の新設コンクリートのひび割れを防止する養生方法として、移動式のコンクリート養生設備と同設備を用いた養生方法を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するために、請求項１に記載した発明に係るコンクリートの養生方法は、トンネルやボックスカルバート等の連続体を施工したコンクリートの養生方法において、
コンクリートを打設し型枠を取り外した後、直ぐに、
前記コンクリート５又は６の表面から一定寸法離れた内側位置に、支保部材１ａ、１ｂで前記コンクリート５又は６の表面に沿って前記連続体の長手方向に長い門形状フレームを１スパン相当のコンクリート打設施工長さに組み立て、前記門形状フレームの脚部に車輪４ａ又は４ｂを取り付け、前記門形状フレームの支保部材に散水設備３として散水用スプリンクラーを設けて水を霧状にして回転しながら散水する構成とし、前記支保部材１ａ、１ｂによる門形状フレームのコンクリート面側全面を防水シート２で覆い、同門形状フレームの長手方向両端の妻部にもコンクリート表面と接する防水シートを設けて成る養生設備を設置すること、
前記散水設備３でコンクリート表面への散水を開始して２４時間〜７２時間連続散水すること、
養生設備は、コンクリートの打設施工の１スパン毎に前記養生設備を順次移動させて養生を行うことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したコンクリートの養生方法において、
養生設備の門形状フレームはコンクリートの表面から１００〜３００ミリメートル離れた内側位置に、長手方向の長さをコンクリートフォーマーによるコンクリート施工の１スパン相当の長さに合わせた長さとし、コンクリートフォーマーを用いたコンクリート施工の１スパン毎に養生設備を１スパン移動させて順次に養生を行うことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載したコンクリートの養生方法において、
散水設備としての散水用スプリンクラーは１ｍ〜３ｍの間隔で設け、コンクリート表面に散水する水の温度は、施工したコンクリートの温度が低く、水の温度が低いときは散水温度を１０℃〜２０℃の温水に加温して散水することを特徴とする。

請求項４に記載した発明に係るコンクリートの養生設備は、トンネルやボックスカルバート等の連続体を施工したコンクリートの養生を行う散水設備において、
打設されたコンクリート５又は６の表面から一定寸法離れた内側位置に、支保部材１ａ、１ｂで同コンクリートの表面に沿って前記連続体の長手方向に長い門形状フレームが１スパン相当のコンクリート打設施工長さに組み立てられ、
前記門形状フレームの脚部に車輪が取り付けられ、
前記門形状フレームを構成する支保部材１ａ、１ｂに、散水設備３としての散水用スプリンクラーを設けて水は霧状にして回転しながら散水する構成とされ、
前記支保部材１ａ、１ｂで組み立てた門形状フレームのコンクリート面側全面が防水シート２で覆われ、更に同門形状フレームの長手方向両端の妻部にもコンクリート表面と接する防水シートが設けられており、
前記散水設備３でコンクリート表面への散水を霧状に行い、コンクリート表面に当たった水は前記防水シート２の外面を伝って門形状フレームの両側下部へ流れ落ちる構成としたことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項４に記載したコンクリートの養生設備において、
養生設備の門形状フレームはコンクリートの表面から１００〜３００ミリメートル離れた内側位置に、長手方向の長さをコンクリートフォーマーによるコンクリート施工の１スパン相当の長さに組み立て、散水設備３としての散水用スプリンクラーは１ｍ〜３ｍの間隔で設け、施工したコンクリート５又は６の温度が低く、水の温度も低い場合に散水温度を１０℃〜２０℃の温水に温める加温装置を備えていることを特徴とする。

本発明の移動式散水養生設備を使用したコンクリートの養生方法および養生設備は、以下に説明するように実施され、次の効果を得ることができる。
「イ」トンネルやボックスカルバート等の連続体に施工したコンクリートのひび割れを防止することができ、養生効果に優れる。
「ロ」移動式で、かつトンネル坑内に通路の空間を確保できる散水養生設備を使用するため、他の関連工事に悪影響を与えないで実施できる。
「ハ」移動式散水養生設備の組み立てや取り外しが簡単で容易であるため、その時間や費用が少なくなる。
「ニ」移動式散水養生設備の部材や器具は別工事にも数回にわたり使用でき、廃棄するものがないため環境に優しい養生方法になる。
「ホ」従来のひび割れ補修に比べて工期が短く、費用をコストダウンできる。

本発明の養生方法を実施したＡトンネル試験およびＢトンネル試験について養生時間とトンネル二次覆工コンクリートひび割れ長さ合計の関係を示した図である。 Ａ、Ｂは本発明の養生設備を示した正面図と側面図である。 Ａ、Ｂは上記の養生設備をトンネル二次覆工コンクリートに実施した例を示した正面図と側面図である。 Ａ、Ｂはボックスカルバートコンクリートに実施した養生設備の実施例を示した正面図と側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
［コンクリートの初期ひび割れ対策］
コンクリートは、水とセメントが水和反応を起こし、水和熱が発生することにより硬化が始まり、材齢２８日で所要の強度に達する。コンクリートの硬化過程の極く初期の段階において水和熱が発生し、コンクリートの表面と中心部で温度差が生じ、この温度差による温度応力（熱応力）と、コンクリートそのものが持っているその時点の引張応力とを比べて、コンクリートの引張応力が小さい時にひび割れが発生する。この極く初期において、コンクリート表面を外気に触れないように覆い、さらに散水することにより乾燥しないようにすれば、コンクリート表面と中心部の温度差が小さくなり、ひび割れの発生する確率が小さくなる。
また、コンクリート表面が乾燥状態となった場合には、乾燥によるひび割れが発生する。このひび割れを防止するためコンクリートの表面に散水を実施している。
これらの散水養生は、一般のコンクリート構造物で実施されている。しかしながら、これまでトンネル二次覆工コンクリートやボックスカルバート等の連続体でコンクリート施工を継続する構造物については、養生として何も実施していない。このためコンクリートにひび割れが発生している。
本発明は、「コンクリートは養生を行うこと」の基本に基づき、コンクリートの表面を乾燥させないように極く初期の一定期間覆い、更にスプリンクラー方式で水を霧状にして回転させながら散水することによりひび割れを防止する養生方法である。

［本発明の設備］
本発明の養生設備は、トンネル坑内の覆工コンクリート表面から１００〜３００ミリメートル離れた内側位置に支保部材で門形状フレームを組む。前記の間隔が１００ミリメートルより狭いと、散水用器具の設置間隔が狭くなりすぎ、散水器具の材料費や取り付け費等が多く必要となり、不経済となる。また、３００ミリメートルよりも間隔を拡大すると、トンネル坑内を作業車等が通過するために必要な、コンクリート表面より４００ミリメートルの車両限界を守れなくなる。前記門形状フレームに散水用のスプリンクラーを１〜３ｍ間隔で設ける。門形状フレームの外周のコンクリート表面側を防水シートで覆う。門形状フレームにおいてトンネルコンクリート打設毎の１スパンに相当するトンネル方向両端の妻部にもコンクリート表面に接する防水シートで覆って散水空間を仕切る。
こうして仕切られた密閉空間（散水空間）内では、セメントの水和熱により同空間中の湿度は９０％以上に保たれ、この空間には風（外気）も入らない。コンクリート表面に散水し当たった水は、防水シートの外周面を伝わり両側下部に流れ落ち、坑内の通路には落ちない。
本発明による散水養生の１回当たりの長さは、トンネル覆工コンクリートのフォーマーの１スパン相当のコンクリート打設施工長さに随時合わせて行うことができ、長さの調整は容易に実施できる。また、曲線部の対応は、トンネルリング方法により、１本毎の支保部材の該当位置を曲線に合わせることにより可能となる。
門形状に組み立てた支保部材の下部には、レール式の車輪、またはタイヤ式の車輪を装着し、トンネル覆工コンクリートを施工する１スパン毎に簡便に移動できる設備として構成している。

［散水時間］
散水する水は、コンクリートの品質に悪影響を及ぼさない水であれば、工業用水、地下水、水道水等いずれでも適用できる。また、冬季施工でコンクリート温度が低く、散水用水の温度が低い場合は、散水温度を１０〜２０℃の温水にする加温設備を有する構成にもできる。
下記の表１に、実トンネル（Ａトンネル）で試験した散水時間とひび割れ長さ合計比率の関係を示す。
この試験結果から明らかなように、従来の養生時間が無い場合を１００％とし、これに比べて、養生の散水時間が２４時間では、ひび割れ長さ合計は約２０％に減り、４８時間で１１％に、７２時間で４％、９６時間で４％に減っている。
別の試験結果を示す図１では、特に▲印で示すＢトンネル試験を見ると、２４時間で約１０％に減少し、４８時間では約３％に、７２時間と９６時間ではひび割れが発生していないことを示している。
通常のトンネル二次覆工コンクリートの打設サイクルは、２日に１回である。この打設サイクルを踏まえて、二次覆工コンクリートの打設後、翌日に型枠を取り外し、直ぐに本発明の養生設備を設置して散水を開始し、連続７２時間実施するのがよい。
散水量は、スプリンクラー方式で回転しながら０．１〜５リットル／分／個所が望ましい。

図１に、Ａトンネルの試験、およびＢトンネルの試験について、本発明方法による養生時間とトンネル二次覆工コンクリートのひび割れ長さ合計との関係図を示す。

［支保部材］
本発明の門形状フレームを構成するトンネルリング方向の支保部材１ａは、Ｈ鋼材またはアルミ軽金属等でもよく、トンネル構造物の形状に合わせて、工場で加工し現場に搬入し組み立てる。トンネル坑方向の支保部材１ｂも、Ｈ鋼材またはアルミ軽金属等で形成するとよい。門形状フレームは、図３Ａ、Ｂ又は図４Ａ、Ｂのように、施工したコンクリート（トンネル二次覆工コンクリート５，ボックスカルバートコンクリート６）の内側表面から１００〜３００ミリメートル離れた内側位置に組み立て、設置する（図３Ａ）。１回当たりの養生が可能なトンネル方向長さは、標準長さは３ｍ〜１２ｍであるが、トンネルリング方向の支保部材１ａの本数と、トンネル坑方向の支保部材１ｂの長さに合わせて随時調整できる。

［防水シート］
防水シート２は、上記のように組み立てた門形状フレームのコンクリート側前面を覆うもので、散水した水がトンネル坑内の通路（門形状フレームの内側）に落ちなければよく、その材質は一般に用いられているポリエチレンシート系（トンネルの防水シート）、通常のオレフィン系化学合成シート、ゴム系シート等のいずれでもよい。

［散水器具］
散水器具３については、スプリンクラー方式はコンクリート表面に均一に散水できるため最も適している。散水器具３の回転は３６０度行えるものがよい。散水器具３は、養生設備のフレームに、１ｍ〜３ｍの間隔で設ける。
散水量は、施工したコンクリート（トンネル二次覆工コンクリート５、ボックスカルバートコンクリート６）の厚さやコンクリートの温度により適切な量が異なる。コンクリートの厚さが３００ｍｍでコンクリート温度が１０℃と低い場合には、１個所当たり０．１〜２リットル／分の範囲がよい。コンクリート厚さが５００ｍｍでコンクリート温度が３０℃と高い場合には、１箇所当たり１〜５リットル／分の範囲がよい。

［移動式車輪］
養生設備を移動するための車輪４ａ（図２、図３）は、レール１０に合わせた鋼材式の丸型とし、その直径は１０〜１５ｃｍがよい。タイヤ式（図４）の場合は、ゴム系でその直径はレール式と同様に１０〜１５ｃｍが適している。

［本発明に係る養生方法によるひび割れ対策効果］
図１と表１に、本発明の養生方法によるひび割れ対策効果の一例を示したとおり、トンネル二次覆工コンクリートについて、本発明の養生方法を実施すると、散水時間を２４時間から９６時間実施したところ、トンネル二次覆工コンクリートのひび割れは極めて減少していることが明らかになった。その散水時間は２４時間〜７２時間が適している結果である。

［トンネル二次覆工コンクリートに実施する例］
図３Ａ、Ｂに示したように、トンネル二次覆工コンクリート５の内側に、坑内通路を確保するため、支保部材１ａおよび支保部材１ｂによる門形状フレームを組み立て、同フレームの脚部に車輪４ａを取り付ける。
次に、前記支保部材１ａ、１ｂに散水器具３を設置する。この後に、前記支保部材１ａおよび支保部材１ｂによる門形状のフレームの外周面を防水シート２で覆い、前記散水器具３の噴水口は防水シート２を破断して外方へ露出させる。
トンネル二次覆工コンクリート５を打設し、型枠（コンクリートフォーマー）を取り外し前進移動させた後へ、直ぐに上記構成の門形状フレームを組み立て（又は前進させ）位置決めした後に散水器具３により散水を開始する。散水時間は、開始から２４時間〜７２時間継続する。

［ボックスカルバートに実施する例］
図４Ａ、Ｂに示したとおり、施工したボックスカルバートコンクリート６の内側に、支保部材１ａおよび支保部材１ｂによる門形状フレームを組み立て、同フレームの脚部にはタイヤ式車輪４ｂを取り付ける。底盤コンクリートが施工されているからである。
次に、前記支保部材１ａ、１ｂに散水器具３を設置する。この後に、前記支保部材１ａおよび支保部材１ｂによる門形状フレームの外周面を防水シート２で覆い、前記散水器具３の噴水口は防水シート２を破断して外方へ露出させる。
ボックスカルバートコンクリート６を打設し、型枠を取り外した後、直ぐに組み立てた上記門形状フレームの散水器具で散水を開始する。散水時間は、開始から２４時間〜７２時間継続する。

１ａ、１ｂ・・・支保部材
２・・・防水シート
３・・・散水器具
４ａ、４ｂ・・・車輪
５・・・トンネル二次覆工コンクリート
６・・・ボックスカルバートコンクリート

Claims (5)

1. トンネルやボックスカルバート等の連続体を施工したコンクリートの養生方法において、
   コンクリートを打設し型枠を取り外した後、直ぐに、
   前記コンクリートの表面から一定寸法離れた内側位置に、支保部材で前記コンクリートの表面に沿って前記連続体の長手方向に長い門形状フレームを１スパン相当のコンクリート打設施工長さに組み立て、前記門形状フレームの脚部に車輪を取り付け、前記門形状フレームの支保部材に散水設備として散水用スプリンクラーを設けて水を霧状にして回転しながら散水する構成とし、前記支保部材による門形状フレームのコンクリート面側全面を防水シートで覆い、同門形状フレームの長手方向両端の妻部にもコンクリート表面と接する防水シートを設けて成る養生設備を設置すること、
   前記散水設備でコンクリート表面への散水を開始して２４時間〜７２時間連続散水すること、
   養生設備は、コンクリートの打設施工の１スパン毎に前記養生設備を順次移動させて養生を行うことを特徴とするコンクリートの養生方法。
2. 養生設備の門形状フレームはコンクリートの表面から１００〜３００ミリメートル離れた内側位置に、長手方向の長さをコンクリートフォーマーによるコンクリート施工の１スパン相当の長さに合わせた長さとし、コンクリートフォーマーを用いたコンクリート施工の１スパン毎に養生設備を１スパン移動させて順次に養生を行うことを特徴とする、 請求項１に記載したコンクリートの養生方法。
3. 散水設備としての散水用スプリンクラーは１ｍ〜３ｍの間隔で設け、コンクリート表面に散水する水の温度は、施工したコンクリートの温度が低く、水の温度が低いときは散水温度を１０℃〜２０℃の温水に加温して散水することを特徴とする、請求項１又は２に記載したコンクリートの養生方法。
4. トンネルやボックスカルバート等の連続体を施工したコンクリートの養生を行う散水設備において、
   打設されたコンクリートの表面から一定寸法離れた内側位置に支保部材で同コンクリートの表面に沿って前記連続体の長手方向に長い門形状フレームが１スパン相当のコンクリート打設施工長さに組み立てられ、
   前記門形状フレームの脚部に車輪が取り付けられ、
   前記門形状フレームを構成する支保部材に、散水設備としての散水用スプリンクラーを設けて水は霧状にして回転しながら散水する構成とされ、
   前記支保部材で組み立てた門形状フレームのコンクリート面側全面が防水シートで覆われ、更に同門形状フレームの長手方向両端の妻部にもコンクリート表面と接する防水シートが設けられており、
   前記散水設備でコンクリート表面への散水を霧状に行い、コンクリート表面に当たった水は前記防水シートの外面を伝って門形状フレームの両側下部へ流れ落ちる構成としたことを特徴とする、コンクリートの養生設備。
5. 養生設備の門形状フレームはコンクリートの表面から１００〜３００ミリメートル離れた内側位置に、長手方向の長さをコンクリートフォーマーによるコンクリート施工の１スパン相当の長さに組み立て、散水設備としての散水用スプリンクラーは１ｍ〜３ｍの間隔で設け、施工したコンクリートの温度が低く、水の温度も低い場合に散水温度を１０℃〜２０℃の温水に温める加温装置を備えていることを特徴とする、請求項４に記載したコンクリートの養生設備。
   

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