JP4947571B2 - セメント含有硬化材料を用いた土木・建築工法、及び土木・建築構造物 - Google Patents

Description

本発明は、セメント含有硬化材料を用いた土木・建築工法、及び土木・建築構造物に関し、特に粗石を有効に利用して、経済性、施工性及び耐久性を大幅に改善した土木・建築工法、及び土木・建築構造物に関する。

近年、自然環境への配慮やコスト縮減等の要請から、建設廃棄物処理への対処、現地の自然素材を活かす構造物構築工法などが注目されている。特に、山間部での、土木構造物構築においては、建設資材の運搬コストが嵩んだり、コンクリート製造プラント等のインフラが整備されていない等、現地材料を用いた施工方法が望まれている。

そこで近年では、砂防堰堤などの土木構造物の構築に際して、現地発生土砂を有効に活用する工法が行われており、そのひとつとしてＣＳＧ（Cemented Sand and Gravel）工法（以下ＣＳＧ工法と総称する）が実施されている。

このＣＳＧ工法は、現地発生土砂に対してセメントおよび水を所定の配合量で練り混ぜてＣＳＧ材を生成し、これを施工現場に投入・敷均してから転圧して締固め、これらの工程を繰り返すことで段階的に高さを増大させていく工法であり、これにより、現地発生土砂の有効活用と、これに伴うコスト縮減・環境負荷の軽減を図ることができる。

また従来において、現地発生土砂にも含まれている比較的礫径の大きい粗石を利用する工法としては、在来工法としての粗石コンクリート工法（非特許文献１）や新粗石コンクリート工法（非特許文献２）が提案されている。

在来工法としての粗石コンクリート工法は、打設したコンクリートの中に粗石を適切に配置し、粗石周囲をバイブレーターで入念に締固め、コンクリートと粗石の一体化を図ると共に、上部のコンクリートを下層の粗石が完全に埋まるように打設し、これらの作業を繰り返して構造物を構築するといった手順で実施する。ここで、粗石の適切な配置とは、コンクリート打設後に、粗石の長軸方向の２／３程度をコンクリート中に埋め込み（粗石の１／３程度が打設面より突出）、その上層の粗石は下層と比較して鉛直方向に千鳥状となるように配置される。なお、粗石相互の間は、粗石同士が相互に接触しないように１０ｃｍ以上の間隔を隔てるものとされている。

また新粗石コンクリート工法は、８０〜５００ｍｍの粗石を建設機械で敷き詰め、その間に流動性の高いコンクリートを流し込んで構造物を構築する工法であり、敷き詰める粗石は洗浄しないで使用することも許容されている。また、この工法に使用される高流動コンクリートは、充填度が重要であることから、強度で配合を限定するのではなく、フロー値、最大骨材寸法、及び水セメント比（Ｗ／Ｃ）が配合条件とされている。

更に、モルタルに粗骨材を充填するコンクリートの打設方法は特許文献1（特公平２−４１６２８号公報）に記載されているが、この公報に記載された打設方法で使用される粗骨材は粒径が５〜８０ｍｍである。よって、この特許文献に記載されている打設方法は、即ち施工場所においてコンクリートを製造しているに過ぎない。
特公平２−４１６２８号公報 矢野義男、谷口敏雄、谷勲ら著「砂防施工法」、山海堂出版、昭和３５年、１２５頁 湯沢砂防事務所、"新粗石コンクリート工法"、［online］、［平成１７年１０月２７日検索］、インターネット〈URL：http://www.yuzawasabo.net/xvd/movies/movie05.htm〉

前記ＣＳＧ工法は、現地発生土砂を有効に利用するものではあるが、この工法で活用される現地発生土砂は、一般には80mmよりも小さい礫径のものであるため、河床砂礫の約50%以上を占める80mm以上の粗石・巨石などの材料は、このＣＳＧ工法では有効活用し得ないものとなっている。

この点、前記在来工法としての粗石コンクリート工法や新粗石コンクリート工法では、現地発生土砂にも含まれている比較的礫径の大きい粗石を利用することができるが、これら工法は以下の課題を有する。

先ず、在来工法としての粗石コンクリート工法における課題は、以下の通りである。
（１−Ａ）施工性の観点で、粗石を適切に配置（千鳥状など）しなければならないことから、人力での作業が必要になり、その為に施工性が低い。
（１−Ｂ）経済性の観点で、人件費の高騰により、在来コンクリート工法に比べ割高になるケースもある。

また、新粗石コンクリート工法における課題は、以下の通りである。
（２−Ａ）汎用性の観点で、高流動コンクリートは特殊なコンクリートで、一般的なものでないことから、生産工場が限定される。
（２−Ｂ）高流動コンクリートは特殊なコンクリートで養生などにおいて特別な管理が要求され、品質確保が容易でない。
（２−Ｃ）粗石投入後に高流動コンクリートを投入することから、粗石の接点などへの充填具合を確認するのが困難である。

そこで本発明は、上記在来工法としての粗石コンクリート工法や、新粗石工法における課題を解決する土木・建築工法及び土木・建築構造物を提供するものである。

また本発明は、従来におけるＣＳＧ工法において使用に適さないとされる８０ｍｍ以上の礫径を有する粗石を含んでいる現地発生土砂でも、有効に活用し、建設残土の発生量を少しでも低減することのできる土木・建築工法及び土木・建築構造物を提供するものである。

更に本発明は、セメント含有硬化材料を用いる土木・建築工法において、粗石を有効に活用することで、施工性及び経済性の少なくとも何れかを向上させることのできる土木・建築工法及び土木・建築構造物を提供するものである。

上記課題を解決するべく、本発明者らは、コンクリート、モルタル又はセメントミルクなどのセメント含有硬化材料を打設した後、コンクリート骨材以上の粒径を有する粗石材を充填することで前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、前記課題を解決する為に、本発明では、第一の土木・建築工法として、少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料を用いて土木・建築構造物を形成する土木・建築工法であって、前記セメント含有硬化材料として、コンクリート、モルタル又はセメントミルクなどが使用されており、前記セメント含有硬化材料を打設する打設工程、及び打設したセメント含有硬化材料に、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含んでいる粗石材を充填する粗石材充填工程を含む土木工法又は建築工法を提供する。

上記セメント含有硬化材料としては、コンクリート、モルタル及びセメントミルク等の少なくとも何れかを使用することができ、即ち、セメントを含有する材料を使用することができる。特に、セメント及びコンクリート骨材を含有するコンクリートを使用することにより、前記課題の少なくとも何れかを、より確実に解決することができる。よって、特に望ましい態様において、本発明に係る土木工法又は建築工法は、少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料を用いて土木・建築構造物を形成する土木・建築工法であって、前記セメント含有硬化材料として、セメント及びコンクリート骨材を含有するコンクリートが使用されており、前記コンクリートを打設する打設工程、及び打設したコンクリートに、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含んでいる粗石材を充填する粗石材充填工程を含む、土木・建築工法とすることができる。

上記本発明にかかる第一の土木・建築工法では、セメント含有硬化材料として既往の生コン工場からでも購入できる一般的なコンクリートなどを使用できることから、従前における新粗石コンクリート工法と比較しても大幅な経費の削減を実現することができ、また汎用性に富んだ工法とすることができる。更に、生産工場で製造される一般的なコンクリートなどを使用することにより、構築される構造物も事業者に拘らず一定の品質を確保することができる。

また、コンクリートを打設した後に、建設機械を用いて粗石材を充填することにより、施工性を向上させ且つ使用コンクリート量を削減することができる。更に、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含んでいても、粗石材として有効にコンクリート中に充填することができるので、現地発生土砂の有効利用を図ることができ、建設残土の発生量を最大限低減することができる。

また本発明では、前述の課題を解決する為に、第二の土木・建築工法として、少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料を用いて土木・建築構造物を形成する土木・建築工法であって、前記セメント含有硬化材料を打設する打設工程、打設したセメント含有硬化材料に、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含んでいる粗石材を投入する粗石材投入工程、及び投入した粗石材に振動を加えながら、粗石材をセメント含有硬化材料中に充填する粗石材充填工程を含む、土木工法又は建築工法を提供する。

この第二の土木・建築工法では、セメント含有硬化材料の打設後に投入される、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含む粗石材に振動を加えることで、前記課題を解決するものであり、特に当該粗石材充填工程では、投入した粗石材に直接振動を加えながら粗石材をセメント含有硬化材料中に充填する事が望ましく、更に望ましくは投入した粗石材に対して上部から直接振動を加えると共に、重力方向に圧力を加えながら粗石材をセメント含有硬化材料中に充填する。

投入した粗石材に対して直接振動を加えることで、粗石がセメント含有硬化材料中で回転すると共に、粗石同士間で反発し合い、粗石同士が適度に分離した状態でコンクリート中に補填され、これにより粗石間には確実にコンクリートなどのセメント含有硬化材料を充填することができる。更に、粗石に直接振動を与えることで、粗石周辺にコンクリート中のペースト分が集中し、粗石とセメント含有硬化材料との一体化をより確実にすることができる。また、粗石材の充填を強制的に行うことにより、粗石の充填率を高め、セメント含有硬化材料の使用量を削減して、材料費を大幅に削減することができる。

特に、この第二の土木・建築工法において使用することのできるセメント含有硬化材料としては、前述のコンクリートのみならず、モルタルやセメントミルクなど、セメントを含有する各種の硬化材料を使用することができる。ただし、構築した構造物の強度などを考慮すれば、望ましくはコンクリートが使用される。

また、粗石に振動を加える手段としては、汎用性のある建設機械を使用することができ、例えばトラッククレーンに各種の加振機を設置したり、バックホウに各種のアタッチメントを設置したものを使用することができる。

そして上記第一及び第二の土木・建築工法では、更に以下に示す要件を伴うことができる。

即ち、前記土木・建築工法において、前記セメント含有硬化材料の打設工程から粗石材充填工程までを単位工程として、当該単位工程が複数回行われ、第一回目の単位工程を行った後に行われる第二回目の単位工程は、第一回目の単位工程におけるセメント含有硬化材料の硬化の前後を問わず行われる土木工法又は建築工法とすることができる。

この工法では、第一回目の単位工程を行った後、セメント含有硬化材料の硬化を待たずに第二回目の単位工程を行うことができることから、作業効率を大幅に向上させることができる。特に、この工法において、セメント含有硬化材料としてコンクリートを用い、リフト高などを在来コンクリートと同一の打設規制とすることで、温度ひび割れなどの発生する危険性を極めて低くすることができ、構造物の品質をより優れたものとすることができる。

また前記土木・建築工法では、更に望ましくは、前記粗石材充填工程又は粗石材投入工程で使用する粗石材を、その使用に先立って水で洗浄する粗石材洗浄工程を含むものとする。粗石材の洗浄は、採取した粗石を高圧水で洗浄するか、採取時に洗浄したものを天日干ししておいて、投入直前に再洗浄しても良い。ただし、セメント含有硬化材料との密着性をより向上させるためには、セメント含有硬化材料に投入される粗石は、その表面が濡れている事が望ましい。

粗石洗浄工程を伴うことで、粗石の表面に付着しているシルト質や粘土分などの微細粒分及び有機物成分を極力除去することができ、これにより粗石とセメント含有硬化材料との一体性を向上させることができる。

また、前記土木・建築工法では、セメント含有硬化材料として、ＪＩＳ Ａ １１０１で測定されるスランプ値が約５ｃｍ以上のものと同等のコンシステンシー（consistency：即ち、流動性あるいは固体性の程度、練り混ぜ直後の練り具合、又は水量の多少による軟らかさの程度のことであり、固化していない状態における材料の性質）を有するセメント含有硬化材料を使用することが望ましい。このようなセメント含有硬化材料を使用することにより、粗石の充填作業を効率的に行うことができ、且つ構造物内におけるエントラップトエアの発生を大幅に減少することができる。本発明において使用するセメント含有硬化材料の前記スランプ値は、約５ｃｍ以上であることが望ましいが、同値が４ｃｍのものや、３ｃｍのものを積極的に排除するものではなく、セメント骨材以上の寸法を有する粗石を充填し得るものであれば、特に制限なく使用することができる。また、特に望ましく使用されるセメント含有硬化材料の当該スランプ値は、８ｃｍ以上であり、また１５ｃｍ以下、特に１２ｃｍ以下であることが望ましい。

そして前記土木・建築工法では、この工法に使用される粗石材として、少なくとも礫径８０ｍｍ以上の粗石を含んでいる粗石材を使用することが望ましい。

既述のとおり、現地発生土砂を有効利用する際、約80mmよりも小さい礫径のものはＣＳＧ工法で有効に利用することができ、ＣＳＧ工法では利用し難い礫径の現地発生土砂を有効に利用できるようにするためである。また、現地で発生する約80mm以上の粗石・巨石のうち、約500mm以上1,000mm未満の巨石は、練石積み・張りコンクリートや巨石コンクリートなどとして土木・建築工事の中で有効に活用されていることを考慮すれば、本発明にかかる工法は、従前において有効に活用されていなかった礫径約80ｍｍ以上約500mm未満の粗石の有効活用を図る工法としても利用することもできる。この場合、本発明において使用される粗石材が、礫径約80ｍｍ以上約500mm未満の粗石が大半を占める現地発生土砂であると、より顕著な効果を奏することができる。

そして本発明では、前記課題を解決するものとして、以下の土木・建築構造物を提供する。

即ち、第一の土木・建築構造物として、少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料と、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含む粗石材とからなる土木・建築構造物であって、当該土木・建築構造物における、セメント含有硬化材料と粗石材とが混在する領域の圧縮強度は、JIS A 1108に準拠する試験方法において、コンクリートと同等以上、望ましくは当該領域から採取した供試体が１８Ｎ／ｍｍ^２以上の値を示す圧縮強度に形成されている、土木構造物又は建築構造物を提供する。

本発明を利用した構造物は、上記のような圧縮強度を有し、コンクリートと同等の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を確保できることから、コンクリート構造物と同程度の安定性・安全性を確保でき、凍結融解や摩耗などの耐久性に関する問題を解消することができる。

更に本発明では、前記課題を解決する第二の土木・建築構造物として、少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料と、コンクリート骨材以上の寸法を有する粗石を含む粗石材とからなる土木・建築構造物であって、前述の本発明にかかる土木・建築工法で構築されている、土木構造物又は建築構造物を提供する。

かかる土木・建築構造物によれば、その製造過程において、前述した工法に由来する効果を享受することができ、更にセメント含有硬化材料としてコンクリートを使用し、これに充填する粗石材をコンクリートの補填材料と位置づけて、在来コンクリート工法と同一の打設規制とすることで、コンクリート構造物と同程度以上の品質（特に、圧縮強度及び単位体積重量）を確保することができ、更に汎用的なコンクリートを使用することにより、特異性を極力排除し、どの施工業者が実施しても目標とする品質の土木・建築構造物を構築することができる。

以下、図面に基づいて本発明にかかる土木・建築工法、及び土木・建築構造物の好適な実施の形態を説明する。
先ず図１は、本実施の形態にかかる土木・建築工法における各工程を手順を追って示している工程略図であり、この工法では最初に、本工法によって構築される構造物を形成するための型枠10を設置し（図１Ａ）、この型枠10内に、コンクリート20を50cm程度の層厚で投入する（図１Ｂ）。予め設置する型枠10は、地上に盛り上げて構築したものでも、地下に掘り下げて構築したものでもよく、また地中部の施工の場合は土砂型枠であっても良い。なお、本実施の形態に示す型枠10ではセパ鉄筋12を配置しているが、これは必ずしも必要というものではなく、使用する型枠や構築物の用途等に応じて適宜選択すれば良い。このセパ鉄筋12は、外部保護コンクリート部を形成することが要求された場合に、粗石の未補填ゾーン（別名『かぶり』）を設けることを期待するものであるが、このようなセパ鉄筋12を設けなくとも、構造物表面に所定の厚さ（例えば約１ｍ）の外部コンクリート20を同時打設することにより行うこともできる。このような粗石材が配合されていない外部コンクリート部を形成することにより、構造物表面の品質に対する粗石材配合による影響をなくすことができる。

また、地中部や凍結融解作用・摩耗作用が構造物に影響を及ぼさない場合には、外部コンクリート等の保護材は不要であり、構造物表面まで本発明にかかる工法で施工することもできる。

そして、型枠10に投入したコンクリート20上に、あらかじめ採取・洗浄しておいた、礫径約80ｍｍ以上、約500mm未満の粗石を多く含んでいる粗石材30を投入する（図１Ｃ）。この粗石材の投入に際しては、型枠10に影響を与えない範囲（領域）に投入することが望ましく、またこの粗石材30の投入に際しては、当該投入に先立って粗石の表面を水で濡らし、コンクリートとの密着性を向上させることが望ましい。なお、このような粗石材の投入は、図示するバックホウ40の他、運搬車輌を含む各種の建設機械を用いて行うことができる。

その後、本工法では振動（載荷）機械50を用いて粗石に直接振動を加え、粗石材30をコンクリート20の中に強制的に押込むように補填する（図１Ｄ）ことになるが、コンクリート20を打設した後に粗石30を投入する本工法では、この粗石30に直接振動を加えて充填する点が重要である。即ち、セメント含有硬化材料（コンクリート20など）と粗石とを混合する際、何れか一方を打設した後に他方を打設する工法では、セメント含有硬化材料（20）と粗石30との境界面における密着性やエントラップトエアの発生が大きな問題になるが、本工法のように粗石30に直接振動を加えることにより、粗石相互間を振動が伝播して何れの粗石30も振動し、また各粗石同士が反発し合いながら回転し、これにより各粗石周辺にセメント含有硬化材料20のペースト分が集中して、セメント含有硬化材料20と粗石30との密着性やエントラップトエアの発生の問題を大幅に改善することができる（図２参照）。

かかる粗石材30に対する振動の付加は、例えば図３に示すような汎用的な建設機械で行うことができる。即ち、バックホウ40に、振動コンパクタ42（図３Ａ）や削岩機44（図３Ｂ）などの振動を発生させる各種のアタッチメントを設置して行う他、トラッククレーン41に、ハンドガイド式振動ローラ43（図３Ｃ）、バイブロコンパクタ45（図３Ｄ）或いはバイブロハンマ47（図３Ｅ）等の振動を発生させる加振機を設置して行うことができる。特にバックホウ40を用いた施工は打設エリアが地表部付近や地中部に存在する場合に好適であり、地表部以上の高い打設エリアではトラッククレーン41による施工が適している。これらは作業効率や作業時の安全性の観点に基づくものである。

そして、以上の工程（図１Ｂ〜Ｄ）までを単位工程とし、これを所望のリフト高になるまで繰り返して行う。特に本実施の形態では、在来コンクリート工法と同じ打設規制の下で行っていることから、１回の単位工程あたり、50cm程度の層厚でコンクリート20を投入して粗石材30を充填し、1.5〜2.0mのリフト高になるまで、単位工程を複数回繰り返して行う。なお、粗石材30が充填されていないコンクリート20だけの領域には、バイブレータで通常のコンクリートと同様に締固めを行う。特に粗石30が充填されている領域との境界部には入念に締固めを行うものとするが、粗石補填ゾーン内にはバイブレータ締固めを行わなくとも良い。

そして所定のリフト高になった後や、所望の構造物を構築した後においては、通常のコンクリート構造物と同じように養生し、コンクリート20を硬化させる（図１Ｅ）。

本実施例は、本発明にかかる土木・建築工法について、（１）施工可能性の検証、（２）発現品質の検証、及び（３）経済性の検証を行うために実施した。より具体的には、以下の通りである。
〔試験内容〕
（１）施工可能性

本発明にかかる土木・建築工法について、経済性・施工性を重視せず、ただ単純に施工が可能かどうかを判断する。施工可能性判定は、施工者などを含め施工に立ち会った当業者が協議を行い判定するものとする。この判定時の着目点のひとつとして、後述する「作業安全性」が重要である。
（２）発現品質の検証

発現品質は、コンクリートと同程度の品質の確保を目標とする。すなわち、圧縮強度σ₂₈＝19.5N/mm²,単位体積重量23.04kN/m³（何れの値も関東地方整備局におけるコンクリート構造物に関する基準値）を目標とした。

従って、試験施工構造体からコアサンプリングを行いコア状況を確認するとともに、圧縮強度及び単位体積重量を測定するものとする。なお、試験施工に使用する２種のコンクリートの基本品質の把握を目的に、使用コンクリートを対象とし供試体を作製し、圧縮強度並びに単位体積重量を測定するものとする。発現品質の確認のための試験内容を表−１に示す。
（３）施工性・経済性の検証

本発明にかかる工法の実用化にあたっては、在来工法と比較した施工性・経済性等の評価が必要である。そこで試験施工中に、試験施工状況を確認するとともに施工時間の測定（バイブレータによるコンクリート締固め4〜8m³/hと比較）、粗石の充填率・充填状況の確認を行い施工性検証を行うものとする（表−２参照）。ここで、粗石の充填率及び充填状況は、サンプリングコアから直接的に測定・把握するものとした。

また、試験施工結果に基づき、標準的な使用機械を選定するとともにサイクルタイムを設定し、施工費を算定し、粗石コンクリート工法が実施されていない現状を考慮し、在来コンクリート及び新粗石コンクリートと経済性比較を行うものとする
〔試験内容〕

上記試験施工の目的及び試験内容・検討方針を踏まえ、本実施例における試験施工条件を表−３にまとめる。
〔使用したコンクリート及び粗石〕

本実施例で使用したコンクリートを表−４に示し、また使用した粗石を表−５に示す。ここで使用したコンクリートは関東地方整備局で通常砂防工事に使用する設計基準強度σ₂₈=19.5N/mm²、W/C≦60%を満足することを原則とし、粗石が補填しやすく、かつ粗石間にコンクリートが充填しやすいように、コンシステンシー及び最大礫径に配慮したコンクリートとした。なお、このコンクリートは生コン工場から容易に入手できるコンクリートである。
〔試験施工ヤード〕

本実施例で行った１ヤードあたりの試験施工の形状をコンクリート投入後及び粗石補填後に区分して図４に示す。試験施工に使用する型枠の形状が１枚H0.3m×B1.5mであることや砂防施設の打設におけるコンクリートの一般的リフト高が1.5mであることなどを考慮し、試験施工のヤード形状は図４(a)，(b)には一辺を6.0m(４枚)とし、試験施工ヤードの高さは1.5m(型枠５段)とする。また、外側1.5mは型枠のセパ設置も考慮し、外部保護コンクリートとなる未補填ゾーン（別名『かぶり』）を設ける。なお、粗石の補填率は、従来における新粗石コンクリートの粗石混入率が45〜55%程度であることを参考に、本実施例にかかる工法でも20〜50%程度を想定する。

以下の表−６に１ヤード当たり及び全体の試験施工概算数量をまとめて示す。
〔実施例〕

本実施例では、コンクリート中に粗石を補填する工法の施工可能性を確認することを目的としていることから、本発明にかかる工法を施工可能な、コンクリート，粗石等の材料条件並びに型枠等の施工条件について行った。今回の試験施工で実施した各実施例は表−７に示すとおりであり、それぞれの実施例ごとに、以下に示す施工手順で土木・建築工法を実施した。
〔施工手順〕

本施工手順を図５を参照しながら詳述する。
・打設前
（１）試験施工ヤードを整地し、型枠を設置する。なお型枠内部には必要に応じてコンクリートの投入量の目安となるように予めマーキング(型枠の継ぎ目も含む)しておくものとする。（型枠形状は図4参照）
（２）使用粗石は採取・洗浄・天日干ししておくものとする。
（３）使用機械や試験機具、人員などを準備するとともにコンクリートの手配を行っておくものとする。
・打設中（図５参照）
（４）１層目としてコンクリートを型枠内に50cm程度なるように投入し、表面をならす。（なお、500mm内外の粗石を使用する試験施工ヤード３はコンクリートを75cm層厚程度で１層投入する。）
（５）１層目の粗石補填ゾーンのコンクリート上にバックホウにより粗石を投入する。投入量は粗石の沈下状況を考慮して適切に対応（一度にたくさん投入し一括で締固めを行うか、少量投入し随時締固めを行うか）する。投入中は投入時間を測定するものとする。
（６）一定量粗石投入後、振動コンパクタ及びバイブロハンマで粗石の補填を行う。補填量及び時間は粗石の補填状況をみて適切に判断（粗石が容易に補填できる場合は補填を続けるが、補填できない又は押し込みにくくなった時点で終了する）する。なお、補填中には補填時間を測定するとともに、コンクリートの飛散状況について確認するものとする。
（７）粗石補填完了後、粗石補填量及び率の基礎資料となるよう平均的な打設面の高さを測定し、粗石補填による体積増加量を測定する。
（８）未補填ゾーン（かぶり）及びかぶりと粗石境界には通常のコンクリート締固めと同じようにバイブレータによる加振・エア抜きを行う（今回は粗石補填状況の確認を目的とした試験施工であることを考慮し、バイブレータによる加振・エア抜きは省略した。）
（９）２層目（試験施工ヤード３は２層目なし）においても（４）〜（９）の作業を繰り返す。なお、２層目のコンクリート投入層厚は１層目の粗石補填後の層厚を考慮して適切に設定（２層目施工後が概ね1.5m程度となるように設定する）する。粗石の補填は粗石のコンクリートへの埋没が困難な時点を持って終了する。なお作業のトータルの時間についても測定しておくものとする。
（１０）使用コンクリートの品質管理試験として供試体による圧縮強度並びに単位体積重量の測定及びスランプ、空気量測定を行うものとする。
・打設後
（１１）打設完了後、コンクリート工法と同様な養生を行う。
・硬化後
（１２）硬化後（材齢25日程度）でコアサンプリングを行い粗石補填状況の確認（コアとコンクリートの境界部の接着状況の確認など）や粗石補填率の測定を行い、そのコアを用いて材齢28日のコアの強度及び単位体積重量の測定を行う。
（１３）試験施工時に作成した供試体の圧縮強度及び単位体積重量を測定し、コアの強度・単位定積重量と対比するものとする。
〔結果〕
・本実施例にかかる土木・建築工法の施工可能性

本実施例にかかる試験施工では、試験施工ヤードが広く作業の行いやすい環境下であったこともあり、1日作業（実作業時間6.7h，作業員数９人）で169m³（内純コンクリート124m³）の打設が完全に行えた。また、後述する発現品質、経済性、施工性等からも、本発明にかかる土木・建築工法は施工可能性が高いことが確認された。
・本実施例に係る工法及びそれによって構築された構造物の発現品質

本実施例では、80〜500mmの粗石をコンクリート中に打設段階で補填していることから、その発現品質はサンプリングコアにより評価し、サンプリングしたコア供試体による圧縮強度試験結果や単位容積質量測定結果等に基づき、本実施例に示す工法及びそれによって構築された構造物の発現品質について評価する。

試験施工ヤードにおけるコアサンプリング位置は、図６に示すとおりであり、コアサンプリングは、礫径80〜500mmの粗石を補填した試験施工ヤード1及び２において行うものとし、粗石補填箇所で各２本(天端から底まで)、粗石が充填されていない純コンクリート箇所で各50cm×２本のコアを採取した。なお、粗石補填部では、粗石の硬さにより掘削が困難となった場合には、状況に応じて中止した。

先ず、サンプリングしたコアの写真を図７に示す。このうち図７（Ａ）は試験施工ヤード１で採取したコア１、（Ｂ）は試験施工ヤード１で採取したコア２、（Ｃ）は試験施工ヤード２で採取したコア１、（Ｄ）は試験施工ヤード２で採取したコア２、（Ｅ）及び（Ｆ）は試験施工ヤード1で採取した純コンクリートコア、（Ｇ）及び（Ｈ）は試験施工ヤード２で採取した純コンクリートコアをそれぞれ示している。

そして、本実施例で採取したコアを目視し、「粗石間には確実にコンクリートが廻っており、未充填部は認められないこと」、「一部コンクリートとの密着度の低い粗石も認められるがその頻度は低く、相対的にはコンクリートと粗石の密着は高いと判断できること」、「エントラップトエアは僅かに認められるものの、内部コンクリートとしては問題ない程度であること」を確認した。
・コア供試体の圧縮強度と単位体積重量

粗石補填部から採取したコア供試体（以下、単に「コア」と称する）の圧縮強度及び単位体積重量測定結果を表−８に示す。

このコアの単位体積重量と圧縮強度(コア強度)の関係を図８に示す。図８は、試験施工ヤード1及び２における粗石が充填されたコンクリート（以下、粗石充填コンクリート）領域から採取したコアの単位体積重量と圧縮強度の関係を示している。

この表−８より、個別のコア強度は19.5Ｎ／ｍｍ^２の純コンクリート管理基準値となる設計基準強度の85％以上を全て満たし、平均値で設計基準強度を満足することが確認された。従って、砂防施設における必要強度が小さいことを考慮しても、十分な強度を発現していることが確認されたといえる。また、単位体積重量は23.04ｋＮ／ｍ³以上を示し、重力式構造物への適用が効果的であることが確認された。

以上の実験結果に基づく、本実施例にかかる粗石充填コンクリートの品質に関して考察すると次の通りである。

即ち、粗石充填コンクリートの圧縮強度は、粗石の補填状況などの影響も受けて多少のばらつきはあるものの、概ね純コンクリートと同程度の強度の発現が期待できる。また粗石充填コンクリートの単位体積重量は、粗石の補填状況などの影響も受けて多少のばらつきはあるものの、純コンクリートよりも大きな値を発現することが期待できる。更に、単位体積重量の発現状況から、19.5-5-40BBよりも19.5-8-25BBの方が粗石を補填させやすいことが確認できた。

そして、図９に実施例におけるサンプリングコアの粗石補填状況を示すとともに、表−９に各サンプリングコアにおける粗石補填率を示す。また、表−１１には、試験施工中に確認した粗石投入範囲に基づく粗石充填コンクリート中の粗石補填率の概略値を示す。

なお、図９に示したスケッチは、サンプリングコア中の粗石状況をトレーシングペーパーを用いて直接的に投影したものである。

これらの図及び表より、粗石補填に関し、19.5-5-40BB及び19.5-8-25BBのコンクリートともに粗石補填率は50%以上が確認され、振動機による粗石補填が効率的であることが検証できた。また、19.5-5-40BB及び19.5-8-25BBのコンクリートを比較した場合、粗石の個数等から19.5-8-25BBの方が粗石補填しやすいことが検証された。
・粗石充填コンクリートの経済性及び施工性

以上の実施例について、土木工事積算標準単価に基づいて、この土木・建築工法に関する単価試算を行った結果（表−１１）、本工法における単価は、在来工法に比べ非常に安価な値とすることができる。

19.5-5-40BBといった相対的に硬いコンクリートの場合は、粗石1m³当たりの補填性（時間）が劣る、19.5-8-25BB使用時に比べて施工性が劣る(約40〜50%低下)ことが確認された。更に、セパ鉄筋の密集する箇所(試験施工ヤード４)では、粗石補填率も低くなる上、粗石1m³当たりの補填性（時間）が劣ることが検証され、そのような条件下での本粗石充填コンクリートの工法の適用性は低いことが確認された。よって、施工性（サイクルタイム）と粗石補填率を勘案すれば、今回の試験施工では、試験施工ヤード２の19.5-8-25BBのケースが最も効率的であると判断できた。

本実施の形態にかかる土木・建築工法を示す工程略図 本工法で粗石に直接振動を加えている状態を示す略図 粗石材に対する振動の付加手段を示す略図 本実施例で行った１ヤードあたりの試験施工の形状を示す略図 本実施例における施工手順を示す工程略図 試験施工ヤードにおけるコアサンプリング位置を示す略図 サンプリングしたコアを示す写真 粗石充填コンクリート領域から採取したコアの単位体積重量と圧縮強度(コア強度)の関係を示すグラフ 実施例におけるサンプリングコアの粗石補填状況を示すスケッチ

符号の説明

10 型枠
12 セパ鉄筋
20 コンクリート
30 粗石材
40 バックホウ
41 トラッククレーン
42 振動コンパクタ
43 ハンドガイド式振動ローラ
44 削岩機
45 バイブロコンパクタ
47 バイブロハンマ

Claims (5)

1. 少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料を用いて土木・建築構造物を形成する土木・建築工法であって、
   前記セメント含有硬化材料として、コンクリート、モルタル又はセメントミルクなどが使用されており、
   前記セメント含有硬化材料を打設する打設工程、及び、
   打設したセメント含有硬化材料に、少なくとも礫径８０ｍｍ以上の寸法を有する粗石を含んでいる粗石材を充填する粗石材充填工程を含む、土木・建築工法。
   
2. 少なくともセメントを含有するセメント含有硬化材料を用いて土木・建築構造物を形成する土木・建築工法であって、
   前記セメント含有硬化材料を打設する打設工程、
   打設したセメント含有硬化材料に、少なくとも礫径８０ｍｍ以上の寸法を有する粗石を含んでいる粗石材を投入する粗石材投入工程、及び
   投入した粗石材に振動を加えながら、粗石材をセメント含有硬化材料中に充填する粗石材充填工程を含む、土木・建築工法。
   
3. 前記土木・建築工法は、前記セメント含有硬化材料の打設工程から粗石材充填工程までを単位工程として、当該単位工程が１回又は複数回行われ、
   第一回目の単位工程を行った後に行われる第二回目の単位工程は、第一回目の単位工程におけるセメント含有硬化材料の硬化の前後を問わず行われる、請求項１又は２に記載の土木・建築工法。
   
4. 更に、前記粗石材充填工程又は粗石材投入工程で使用する粗石材を、その使用に先立って水で洗浄する粗石材洗浄工程を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の土木・建築工法。
   
5. 前記セメント含有硬化材料として、ＪＩＳ Ａ １１０１で測定されるスランプ値が５ｃｍ以上のものと同等のコンシステンシー（consistency）を有するセメント含有硬化材料が使用される請求項１〜４の何れか一項に記載の土木・建築工法。