JP4918176B1 - コンクリート構造物の養生方法および養生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート構造物の養生において適切な温度管理と湿潤管理を行うことにより、コンクリートのひび割れ等を抑制し、高品質なコンクリート構造物を製作する。
【解決手段】ケーソン１０の外壁側と内壁側にそれぞれ給水器４０、４２と給水器５４、５６を設け、打設後のコンクリートに向けて給水を行う。給水器４０、４２と給水器５４、５６から給水される水は、 それぞれ水温調節装置５０と水温調節装置６０を用いて個別に温度調節が可能であり、水温調節装置５０は外壁側温度計６２によって測定された水温に基づいて、給水器４０、４２から給水される水の温度を調節し、水温調節装置６０は内壁側温度計６４によって測定された水温に基づいて、給水器５４、５６から給水される水の温度を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造物の養生に関し、特に、コンクリート構造物の外壁側および内壁側の気温差を考慮した湿潤養生に関する。

コンクリート構造物の施工は、最初に型枠を組むことに始まり、次に型枠にフレッシュコンクリートを打設し、その後、締固め、仕上げを経て最後に養生となる。この養生期間においては温度管理および湿度管理が重要である。気温の高い夏場などはコンクリートの反応が早まるため、急速に硬化が進行した結果、コールドジョイントや壁面の亀裂などの問題が発生しやすい。逆に冬場は凍結による膨張という問題がある。従って、養生期間中はコンクリートが十分に硬化するまでの間、一定以上の温度を維持するとともに規定の水分含有量が保たれる必要がある。

コンクリート養生期間中の湿潤管理には、湛水養生、給水養生、湿砂養生の他に養生マットや水密マットによる被覆養生などの手法があり、施工条件に応じて選択的に用いられている。一方、温度管理については、寒中であれば保温断熱、給熱などが施され、暑中であれば給水や日覆いなどが施されてる。このうち特に夏場および冬場の温度管理に用いられる手法として、ケーソンの内壁面に冷水または温水を散布するという技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開平１０−２６６１５７号公報

ケーソンは港湾工事において広く用いられる大型コンクリート構造物である。ケーソンは運搬の利便性から岸壁やバックヤードなど施工箇所の近傍で製作されることがほとんどであるが、このような場所は風を遮るものが少ない平地であることが多く、ケーソン製作中は強風・寒風の影響を非常に受けやすい。特に型枠として鋼製のメタルフォームを使用した場合、直接風を受けることで温度が低下し、コンクリートの熱が奪われやすくなることから、打設後のコンクリートを養生に適した温度に維持することが品質管理上の課題となっている。またケーソンは、外気に晒される外壁と、外壁に囲まれた閉鎖空間に面する内壁とでは外気温が異なるのが通常である。この外気温差は外壁側のコンクリートと内壁側のコンクリートの強度発現に必要な水和反応の進行速度の差となって表れ、コンクリート構造物の品質や特性に悪影響を与えることがある。

本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、コンクリート構造物の養生において適切な温度管理と湿潤管理を行うことにより、コンクリートのひび割れ等を抑制し、高品質なコンクリート構造物を製作することができる養生方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の養生方法は、打設後のコンクリート構造物の外壁に向けて給水する工程と、前記打設後のコンクリート構造物の内壁に向けて給水する工程と、前記外壁に沿って落下してきた水の温度を前記外壁の下端近傍で測定する工程と、前記内壁に沿って落下してきた水の温度を前記内壁の下端近傍で測定する工程と、前記外壁において測定した水の温度に基づいて前記外壁に向けて給水する水の温度を調節する工程と、前記内壁において測定した水の温度に基づいて前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する工程、を含む。

本発明のコンクリート構造物は、ケーソンに限らず擁壁や橋脚など、コンクリートが用いられた土木構造物を含む概念である。また外壁および内壁は、コンクリート構造物の全体もしくは部分であって、コンクリート壁の外と内が観念できるものであればその全てを含む概念である。また給水は、散水や噴霧など供給する水の物理的形状や供給手段を問わない概念である。

本発明の養生方法では、コンクリート打設後のコンクリート構造物の外壁および内壁に給水することにより、コンクリートの温度管理と湿潤管理を行うことができる。温度管理については、内外壁で水の温度をそれぞれ個別に調節可能な水温調節機能を持たせたことにより、内外壁の温度差を考慮した温度管理を行うことができる。内外壁の温度差は外壁および内壁の下端近傍で壁面に沿って降りてきた水の温度を測定することにより、壁面自体の温度に接近した状態の水温の差として検出することができる。この検出結果を水温調節にフィードバックすることにより、内外壁の温度差に対応した精密な温度管理が実現できる。

本発明の養生方法では、コンクリート構造物は型枠を装着したままの状態もしくは脱枠した状態の何れであってもよい。型枠を装着したままの状態であれば、給水は型枠の温度調節が主要な機能となる。給水される水の一部を最上部の打継ぎ面の乾燥を防止するために用いることにより、湿潤機能を併せ持たせることも可能である。脱枠後のコンクリート構造物については、外気に晒される内外壁面の乾燥を防止するとともに、コンクリートの強度発現に必要な水和反応を持続するための水分を供給することによる湿潤管理、および温度管理が給水の主要な機能となる。

本発明の養生方法は、コンクリート構造物がコンクリートの打継ぎによって製作される場合にあっては、型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する工程と、型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する工程と、型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する工程と、型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する工程と、前記外壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する工程と、前記内壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する工程と、前記外壁において測定した水の温度に基づいて前記外壁に向けて給水する水の温度を調節する工程と、前記内壁において測定した水の温度に基づいて前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する工程、を含むように構成することもできる。

コンクリート構造物がコンクリートの打継ぎによって製作される場合、下段から上段に向けて一段ずつ打継ぎが行われるが、下段の先打ちコンクリート部に対して脱枠後も給水を行うことにより、水分の蒸散による内外壁面の乾燥を防止するとともに、コンクリートの強度発現に必要な水和反応を持続するための水分を供給することができる。

また本発明の養生方法は、前記外壁において測定した水の温度と前記内壁において測定した水の温度とが所定の温度以上となるように前記外壁に向けて給水する水の温度および前記内壁に向けて給水する水の温度を調節するように構成することもできる。

このような給水温度調節機能を持たせることにより、特に冬季において水和反応を促進し、コンクリートの温度を強度発現に必要な温度に維持することができる。

さらに本発明の養生方法は、前記外壁において測定した水の温度と前記内壁において測定した水の温度とが同一の温度となるように前記外壁に向けて給水する水の温度および前記内壁に向けて給水する水の温度を調節するように構成することもできる。

このような給水温度調節機能を持たせることにより、コンクリート構造物の全体を略均一な温度に維持することができるようになり、完成後の品質や特性の向上を図ることができる。

本発明の養生装置は、型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する手段と、型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する手段と、型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する手段と、型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する手段と、前記外壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する手段と、前記内壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する手段と、前記外壁において測定した水の温度に基づいて前記外壁に向けて給水する水の温度を調節する手段と、前記内壁において測定した水の温度に基づいて前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する手段、を備える。

本発明によれば、コンクリート打設後の養生期間において、コンクリート構造物の内外壁の温度差を考慮した温度管理を行うことができるため、内外壁の温度差に起因する水和反応の進行速度の差を緩和することができる。また脱枠後の水分の蒸散による内外壁面の乾燥を防止するとともに、コンクリートの強度発現に必要な水和反応を持続するための水分を供給することができる。これにより壁面の脱落やひび割れ等の発生を抑制することができ、品質と強度に優れたコンクリート構造物の製作を実現することができる。

本発明の実施の形態の養生装置をケーソン製作に適用した例を示す図 図１の２−２断面図

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１および図２はケーソンの製作において本発明の養生装置を適用した例を示している。ケーソン１０は、基礎部１２と、函の外枠を形成する側壁部１４と、函の内部空間を区画する隔壁部１６によって構成されている。ケーソン１０はコンクリートの打ち継ぎによって下から上へと段階的に製作され、図１においては、基礎部１２の上に先打ちコンクリート部１８が打ち継がれ、その上に後打ちコンクリート部２０が打ち継がれている。後打ちコンクリート部２０にはフレッシュコンクリートの打設時に使用された型枠２２、２４が装着されたままの状態となっている。型枠２２は側壁部１４のうちケーソン１０の外側に面する外壁側に装着されており、型枠２４は側壁部１４のうちケーソン１０の内側に面する内壁側と隔壁部１６の両側に装着されている。

ケーソン１０の周囲には側壁部１４の外壁と所定の距離をおいて作業用の足場３０が構築されている。またケーソン１０の内側にも足場３２、３４が構築されている。足場３２、３４は４面の型枠２４の上端寄りの位置と下端寄りの位置の２箇所にそれぞれ構築されている。

足場３０には側壁部１４の外壁と対向する位置に給水器４０、４２が設けられている。給水器４０は型枠２２の上端より高い位置でケーソン１０の幅方向に均等な間隔で配置されている。給水器４２は給水器４０の下方に型枠２２の下端と略同じ高さの位置に設けられており、給水器４０と同じくケーソン１０の幅方向に均等な間隔で配置されている。

給水器４０、４２は、足場３０を構成する単管に這わせるように設けられた給水管４４により、ケーソン１０の外側に置かれた貯水槽４６と接続されている。給水管４４には加圧ポンプ４８が設置されており、加圧ポンプ４８の作動により、貯水槽４６に貯留された水は給水管４４を通って揚水され、給水器４０、４２に供給される。給水管４４には水温調節装置５０が設置されており、給水器４０、４２に供給される水は水温調節装置５０によって所定の温度に管理される。

貯水槽４６には給水管４４とは別系統の給水管５２も接続されている。給水管５２は４面の型枠２４によって囲まれた空間の略中央を通ってケーソン１０の内側まで延伸されている。給水管５２には２つの給水器５４、５６が接続されている。給水器５４は上段の足場３２の下方に設けられ。給水器５６は下段の足場３４の下方に設けられている。給水管５２には加圧ポンプ５８が設置されており、加圧ポンプ５８の作動により、貯水槽４６に貯留された水は給水管５２を通って揚水され、給水器５４、５６に供給される。給水管５２には水温調節装置６０が設置されており、給水器５４、５６に供給される水は水温調節装置６０によって所定の温度に管理される。

側壁部１４の先打ちコンクリート部１８の下端には、外壁側および内壁側にそれぞれ温度計６２（外壁側温度計６２）、温度計６４（内壁側温度計６４）が設けられている。外壁側温度計６２は、給水器４０および給水器４２から給水された水が外壁を伝わって先打ちコンクリート部１８の下端まで降下してきたときの水温を測定する。内壁側温度計６４は、給水器５４および給水器５６から給水された水が内壁を伝わって先打ちコンクリート部１８の下端まで降下してきたときの水温を測定する。

本発明の実施の形態の養生装置は、前述した給水器４０、４２、５４、５６、給水管４４、５２、貯水槽４６、加圧ポンプ４８、５８、水温調節装置５０、６０、外壁側温度計６２、内壁側温度計６４により構成される。給水器４０は、側壁部１４の後打ちコンクリート部２０の上端部の打ち継ぎ面７０と外壁側に装着されたままとなっている型枠２２に向けて給水を行う。給水器４０から給水された水には、型枠２２の略全面を上から下にわたって濡らすことにより、型枠２２が接触している後打ちコンクリート部２０の温度を外壁側から調節する機能がある。

給水器４０の下方に設けられた給水器４２は、側壁部１４の先打ちコンクリート部１８と後打ちコンクリート部２０の境界部に向けて給水を行う。給水器４２から供給された水には、先打ちコンクリート部１８の外壁を上から下にわたって濡らし、先打ちコンクリート部１８の外壁面の湿潤養生を行うとともに、先打ちコンクリート部１８の温度を外壁側から調節する機能がある。

一方、ケーソン１０の内側に設けられた給水器５４は、４面の型枠２４の略中央の位置から四方に向けて給水を行う。給水器５４から給水された水には、４面の型枠２４の略全面を上から下にわたって濡らすことにより、型枠２２が接触している後打ちコンクリート部２０の温度を内壁側から調節する機能がある。

給水器５４の下方に設けられた給水器５６は、側壁部１４の先打ちコンクリート部１８と後打ちコンクリート部２０の境界部に向けて給水を行う。給水器５６から供給された水には、先打ちコンクリート部１８の内壁を上から下にわたって濡らし、先打ちコンクリート部１８の内壁面の湿潤養生を行うとともに、先打ちコンクリート部１８の温度を内壁側から調節する機能がある。

給水器４０および給水器４２から給水された水は型枠２２の表面および外壁面を伝わって降下する。外壁側温度計６２は、この降下してきた水が先打ちコンクリート部１８の下端に到達したときの温度を測定する。外壁側温度計６２で測定された温度データは水温調節装置５０に送信される。水温調節装置５０は、予め設定された温度データ（設定値）と外壁側温度計６２から送信された温度データ（測定値）とを比較し、測定値が設定値を上回っている場合は水温を下げ、測定値が設定値を下回っている場合は水温を上げる水温調整制御を行う。

給水器５４および給水器５６から給水された水は型枠２４の表面および内壁面を伝わって降下する。内壁側温度計６４は、この降下してきた水が先打ちコンクリート部１８の下端に到達したときの温度を測定する。内壁側温度計６４で測定された温度データは水温調節装置６０に送信される。水温調節装置６０は、予め設定された温度データ（設定値）と内壁側温度計６４から送信された温度データ（測定値）とを比較し、測定値が設定値を上回っている場合は水温を下げ、測定値が設定値を下回っている場合は水温を上げる水温調整制御を行う。

以上の説明のとおり、本実施の形態の養生装置は、ケーソン１０の側壁部１４のコンクリート打設後の養生期間において、外壁側および内壁側にそれぞれ個別に水温調節を行った水を供給することにより、湿潤管理および温度管理を同時に行うことができる。特に側壁部１４の場合、外気に晒される外壁側と半ば閉鎖空間となる内側に面する内壁側では大きく気温が異なるため、それぞれに異なる温度に調節された水を供給することにより、内外壁の温度差に起因する水和反応の進行速度の差を緩和することができる。また、コンクリートの温度調節を給水によって行うことにより、脱枠後の水分の蒸散による内外壁面の乾燥を防止するとともに、コンクリートの強度発現に必要な水和反応を持続するための水分を供給することができる。これにより内外壁面の脱落やひび割れ等の発生を抑制することができ、品質と強度に優れたケーソン１０の製作を実現することができる。

１０ ケーソン
１４ 側壁部
１６ 隔壁部
１８ 先打ちコンクリート部
２０ 後打ちコンクリート部
２２ 型枠（外壁側）
２４ 型枠（内壁側）
４０、４２ 給水器（外壁側）
４４ 給水管（外壁側）
４６ 貯水槽
４８ 加圧ポンプ（外壁側）
５０ 水温調節装置（外壁側）
５２ 給水管（内壁側）
５４、５６ 給水器（内壁側）
５８ 加圧ポンプ（内壁側）
６０ 水温調節装置（内壁側）
６２ 外壁側温度計
６４ 内壁側温度計

Claims (5)

1. 打設後のコンクリート構造物の外壁に向けて給水する工程と、
   前記打設後のコンクリート構造物の内壁に向けて給水する工程と、
   前記外壁に沿って降下してきた水の温度を前記外壁の下端近傍で測定する工程と、
   前記内壁に沿って降下してきた水の温度を前記内壁の下端近傍で測定する工程と、
   前記外壁において測定した水の温度に基づいて前記外壁に向けて給水する水の温度を調節する工程と、
   前記内壁において測定した水の温度に基づいて前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する工程、
   を含む、コンクリート構造物の養生方法。
2. 型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する工程と、
   型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する工程と、
   型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する工程と、
   型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する工程と、
   前記外壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する工程と、
   前記内壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する工程と、
   前記外壁において測定した水の温度に基づいて前記外壁に向けて給水する水の温度を調節する工程と、
   前記内壁において測定した水の温度に基づいて前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する工程、
   を含む、コンクリート構造物の養生方法。
3. 前記外壁において測定した水の温度と前記内壁において測定した水の温度とが所定の温度以上となるように前記外壁に向けて給水する水の温度および前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記外壁において測定した水の温度と前記内壁において測定した水の温度とが同一の温度となるように前記外壁に向けて給水する水の温度および前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する、請求項１乃至３の何れかに記載の方法。
5. 型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する手段と、
   型枠を装着したままの状態の後打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する手段と、
   型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の外壁に向けて給水する手段と、
   型枠を脱枠した状態の先打ちコンクリート部の内壁に向けて給水する手段と、
   前記外壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する手段と、
   前記内壁に沿って降下してきた水の温度を前記先打ちコンクリート部の下端近傍で測定する手段と、
   前記外壁において測定した水の温度に基づいて前記外壁に向けて給水する水の温度を調節する手段と、
   前記内壁において測定した水の温度に基づいて前記内壁に向けて給水する水の温度を調節する手段、
   を備えた、コンクリート構造物の養生装置。

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