JP4969627B2

JP4969627B2 - 高温タンクの基礎構造及び基礎工法

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Publication number: JP4969627B2
Application number: JP2009223664A
Authority: JP
Inventors: 一成佐々木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP2011074567A

Description

本発明は、高温流体が貯留される高温タンクの基礎構造及び基礎工法に関する。

一般に、地盤上にタンクを設置するための基礎構造は、コンクリート基礎上にアスファルトサンドを敷設したものが多く採用されている。しかし、高温流体が貯留される高温タンクにおいては、高温タンクの熱がコンクリート基礎に伝わってコンクリートが熱の影響により、亀裂やひび割れが発生してしまうため、高温タンクの基礎構造にはコンクリートを使用することができなかった。

図５に、コンクリートを使用していない高温タンクの基礎構造を示す。
この基礎構造は、高温タンク５０が設置される地盤５１を地盤改良し、この改良地盤５２上にＲＣリング基礎５３を立設し、ＲＣリング基礎５３で囲まれた内側に砂５４を充填して形成される。地盤改良には、例えば、粘土層を強制圧密させ、粘土内の間隙水を除去し、支持力を増加させる方法が用いられる。

また、特許文献１（特公平３−３０６５３号公報）には、地盤を良質土と置換した基礎層と、その上に敷設したアスファルト散布層又は耐熱性防水シートと、その上に打設されたパーライトコンクリート層と、さらにその上に敷設された乾燥砂層よりなる高温タンクの基礎構造が開示されている。

特公平３−３０６５３号公報

しかしながら、図５に示される基礎構造は、地盤の強制圧密に数ヶ月単位の時間を要するため、工期が長くなってしまうという問題があった。また、流動性を有する砂を用いているためタンクが沈下する可能性があり、沈下を常時観測する必要があった。
また、特許文献１に開示される基礎構造は、図５に示される基礎構造と同様に、砂を用いているためタンクが沈下する可能性がある。また、パーライトコンクリートは耐熱性が高くなく、高温タンクとパーライトコンクリートの間に砂を充填させるのみでは、高温タンクからの伝熱によりパーライトコンクリートに不具合が生じる惧れがある。砂のみで十分な断熱効果を発揮させるには砂層を厚くしなければならず、基礎構造が大型化してしまう。

したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、堅固でかつ高温に耐えることができる高温タンクの基礎構造及び基礎工法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の高温タンクの基礎構造は、高温流体を貯留する高温タンクの基礎構造において、前記高温タンクが設置される地盤上に設けられたコンクリート基礎と、前記コンクリート基礎上に耐火レンガが複数段積層され、耐火レンガ間の目地に耐火モルタルが充填された耐火レンガ層と、前記耐火レンガ層の上面と前記高温タンクの底面との間に介装された腐食防止層とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート基礎上に耐火レンガを複数段積層しているため、耐火レンガの断熱作用によりコンクリート基礎の温度上昇を防止でき、コンクリート基礎に亀裂やひび割れが発生することを防止できる。
また、本発明の基礎構造は、比較的圧縮強度の高い耐火レンガとコンクリート基礎とを主要構成としているため、高温タンク内に流体が充填され基礎構造に荷重がかかる場合であっても、沈下することを防止できる。特に、積層した耐火レンガの目地は耐火モルタルで充填されているため、耐火レンガが固定され堅固な基礎構造とすることができる。

また、前記耐火レンガ層は、前記コンクリート基礎と前記耐火レンガ層との接触面が５０℃以下となる段数、前記耐火レンガが積層されていることが好ましく、これによりコンクリート基礎が熱の影響で亀裂やひび割れが発生することを防止できる。

また、前記腐食防止層が、開粒度アスファルトの空隙にセメントミルクを浸透させたアスファルトサンドであることが好ましい。
開粒度アスファルトの空隙にセメントミルクを浸透させたアスファルトサンドは、半たわみ性舗装に用いられる材料であり、耐熱性が高く、かつ圧密や流動に対して優れた抵抗性を発揮するものである。したがって、上記したアスファルトサンドを用いることにより、高温タンクの熱や荷重により腐食防止層に不具合が生じることを防止できる。

さらに、前記コンクリート基礎が底面と側面とを有し、前記コンクリート基礎の前記底面及び前記側面で覆われるように前記耐火レンガ層が配置されていることが好ましい。
このように、底面と側面により形成される枠状のコンクリート基礎の中に耐火レンガを積層することにより、耐火レンガが崩れることを防止し、堅固な基礎構造とすることができる。

さらにまた、前記地盤に埋設され、前記コンクリート基礎を支持する杭を備えることが好ましく、これにより、地盤が不安定な場所にも高温タンクを安定して設置することが可能となる。

また、高温流体を貯留する高温タンクの基礎工法において、前記高温タンクが設置される地盤にコンクリート基礎を打設する工程と、前記コンクリート基礎の上面に、目地に耐火モルタルを充填しながら耐火レンガを複数段積層して耐火レンガ層を形成する工程と、前記耐火レンガ層の上面に腐食防止層を敷設する工程とを備えることを特徴とする。

本発明の工法により製造された基礎構造は、コンクリート基礎上に耐火レンガを複数段積層しているため、耐火レンガの断熱作用によりコンクリート基礎の温度上昇を防止でき、コンクリート基礎に亀裂やひび割れが発生することを防止できる。
また、上記基礎構造は、比較的圧縮強度の高い耐火レンガとコンクリート基礎とを主要構成としているため、高温タンク内に流体が充填され基礎構造に荷重がかかる場合であっても、沈下することを防止できる。
さらに、本発明の工法によれば、地盤改良を必要としないため工期を短くすることができる。

さらに、前記耐火レンガ層を形成する工程では、前記コンクリート基礎と前記耐火レンガ層との接触面が５０℃以下となる段数、前記耐火レンガを積層することが好ましく、これによりコンクリート基礎が熱伸びして亀裂やひび割れが発生することを防止できる。

さらにまた、前記コンクリート基礎を打設する工程で、前記地盤に杭を打った後、前記杭で支持されるように前記コンクリート基礎を打設することが好ましく、これにより、地盤が不安定な場所にも高温タンクを安定して設置することが可能となる。

本発明によれば、コンクリート基礎上に耐火レンガを複数段積層しているため、耐火レンガの断熱作用によりコンクリート基礎の温度上昇を防止でき、コンクリート基礎に亀裂やひび割れが発生することを防止できる。
また、本発明の基礎構造は、比較的圧縮強度の高い耐火レンガとコンクリート基礎とを主要構成としているため、高温タンク内に流体が充填され基礎構造に荷重がかかる場合であっても、沈下することを防止できる。

本発明の実施形態に係る高温タンクの基礎構造の断面図である。レンガの配列を示す側面図である。レンガの配列を示す平面図であり、（ａ）は１段目の平面図、（ｂ）は２段目の平面図、（ｃ）は３段目の平面図、（ｄ）は４段目の平面図である。本発明の実施形態に係る高温タンクの基礎工法を説明する図である。従来の高温タンクの基礎構造の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本発明の実施形態に係る高温タンクの基礎構造の断面図である。
高温タンクの基礎構造は、主に、高温タンク１が設置される地盤１０上に設けられたコンクリート基礎２と、コンクリート基礎２上に形成された耐火レンガ層５と、耐火レンガ層５の上面と高温タンク１の底面との間に介装された腐食防止層８とにより構成される。

高温タンク１は、高温流体が貯留されるタンクであり、好適には２００℃以上の高温流体が貯留される。さらに好適には、高温流体は２００℃以上の固化点を有する高融点油とし、例えばＳＤＡピッチ（石油残渣物）が挙げられる。
コンクリート基礎２は、少なくとも底面３を有する。好適には、底面３と側面４とにより、上部が開放した枠状に形成される。また、コンクリート基礎２は、地盤１０に打ち込まれた杭９により支持されるようにしてもよい。コンクリート基礎２を杭９により支持させることで、耐火レンガ層５が崩れることを防止し、堅固な基礎構造とすることができる。

耐火レンガ層５は、略水平方向及び鉛直方向に配列された耐火レンガ６と、隣接する耐火レンガ６同士を接合する耐火モルタル７とにより構成される。
耐火レンガ６は、耐火性能を有するレンガのことであり、断熱性も併せ持つ。なお、耐火レンガ６は、耐火断熱レンガと呼ばれるものを含む。
耐火レンガ６は、例えば９００℃以上で焼成することにより製造されるため、圧縮強度が３ＭＰａ以上のものもあり、高い圧縮強度を有する。したがって、この耐火レンガを基礎構造に用いることで、基礎構造が、断熱性に加えて高い圧縮強度を有することとなり、重量の大きい高温タンクの基礎構造に適している。耐火レンガ６は、例えば、シリカ系耐火物、アルミナ系耐火物、マグネシア系耐火物等が用いられる。具体的には、シリカを主成分としてアルミナ、鉄を含む珪藻土などが用いられる。

耐火レンガ層５は、以下の条件を満たすように形成されている。
（１）高温タンクの幅Ｗ_１と耐火レンガ層５の幅Ｗ_２は以下の式を満たす。
Ｗ_１＜Ｗ_２
（２）耐火レンガ層５の鉛直方向の積層段数（積層高さＨ）は、コンクリート基礎２の底面３と耐火レンガ層５との接触面が８０℃以下、好適には５０℃以下となる段数とする。
（３）耐火レンガ層５の側面と高温タンク１の外周面との水平方向距離Ｗ_３は、コンクリート基礎２の側面４と耐火レンガ層５との接触面が８０℃以下、好適には５０℃以下となる距離とする。
但し、（１）において、耐火レンガ層５又は高温タンク１が円柱（円筒）形状の場合、幅Ｗ_１、Ｗ_２は直径を示し、耐火レンガ層５又は高温タンク１が角柱（角筒）形状の場合は、水平方向の一辺の長さを示す。（３）についてはコンクリート基礎２が側面４を有する場合にのみ適用される。

また、耐火レンガ層５を形成する耐火レンガ６は、１種類で形成されていてもよいし、大きさや形状又は材料が異なる２種類以上の耐火レンガを組み合わせて形成されていてもよい。
一例として、耐火レンガ層５における耐火レンガ６の配列を図２及び図３に示す。尚、耐火レンガ層５は円柱状に形成されているものとする。
図２は耐火レンガ層５の側面図であり、図３（ａ）は耐火レンガ層５の平面図（１段目他）であり、（ｂ）は耐火レンガ層５の平面図（２段目他）であり、（ｃ）は耐火レンガ層５の平面図（３段目他）であり、（ｄ）は耐火レンガ層５の平面図（４段目他）である。

図２に示すように、耐火レンガ層５の側面は、直方体形状の耐火レンガ６の長手面６ａが見えるように配置された段と、耐火レンガ６の小口面６ｂが見えるように配置された段とが交互に積層されている。
図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、上下に隣接する段において、耐火レンガ６の水平面上の向きが４５°ずつずれるように耐火レンガ６が配置されている。このように、１種類の直方体状の耐火レンガ６を、上下に隣接する段において水平面上の向きが異なるように積層することにより、耐火レンガ層５の強度を向上させることができる。

耐火モルタル７は、例えば、多孔性粘土質軽量骨材、パーライト質骨材をベースにした軽量キャスタブルで形成される。
また、耐火モルタル７は、耐火レンガ層５と後述する腐食防止層８との間に配置されていてもよく、これにより耐火レンガ層５内部に水が浸入することを防止できる。
さらに、耐火レンガ６の種類に応じて耐火モルタル７の種類を選択することが好ましく、これにより耐火レンガ６同士の接合性を向上させることができる。

腐食防止層８は、高温タンク１の底面に密着させて敷設され、高温タンク１の底面と耐火レンガ５との間に水が浸入して底面が腐食することを防止する。腐食防止層８は、例えばアスファルトサンドが用いられる。また、腐食防止層８は、開粒度アスファルトの空隙にセメントミルクを浸透させたアスファルトサンドで形成することが好ましい。通常のアスファルトサンドでは高温タンク１の温度が高温に達した場合、融けて流れ出す可能性がある。開粒度アスファルトの空隙にセメントミルクを浸透させたアスファルトサンドは、半たわみ性舗装と呼ばれ、耐熱性が高く、かつ圧密や流動に対して優れた抵抗性を発揮するものである。したがって、上記したアスファルトサンドを用いることにより、高温タンク１の熱や荷重により腐食防止層８に不具合が生じることを防止できる。

本実施形態に係る高温タンクの基礎構造によれば、コンクリート基礎２上に、耐火レンガ６が複数段積層された耐火レンガ層５が形成されているため、耐火レンガ層５の断熱作用によりコンクリート基礎２の温度上昇を防止でき、コンクリート基礎２に亀裂やひび割れが発生することを防止できる。
また、本実施形態に係る高温タンクの基礎構造は、比較的圧縮強度の高い耐火レンガ層５とコンクリート基礎２とを主要構成としているため、高温タンク１内に流体が充填され基礎構造に荷重がかかる場合であっても、沈下することを防止できる。

次に、図４を参照して、本実施形態に係る高温タンク１の基礎工法を説明する。
最初に、図４（ａ）に示すように、地盤１０を掘削して基礎構造を設置するための穴１１を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、穴１１の底部に杭９を打ち込む。杭９の上部は穴１１の内部に露出させる。地盤１０が安定している場合等、杭９が不要な場合はこの工程を省略することができる。図４（ｃ）に示すように、穴１１に型枠２１を設置して、コンクリート基礎２の材料を流し込み、コンクリート基礎２を固化させた後に型枠２１を取り外す。このとき、コンクリート基礎２の中に杭９の上部が埋設されるように型枠２１を設置する。

図４（ｄ）に示すように、コンクリート基礎２上に耐火レンガ６を複数段積層する。このとき、耐火レンガ６同士の目地を耐火モルタル７で充填しながら耐火レンガ６を積層する。コンクリート基礎２の側面４の上端まで耐火レンガ６を積層して耐火レンガ層５を形成したら、図４（ｅ）に示すように耐火レンガ層５の上面に腐食防止層８を敷設する。このようにして施工された基礎構造において、高温タンク１は腐食防止層８の上面に載置される。

本実施形態の工法により製造された基礎構造は、コンクリート基礎２上に、耐火レンガ６が複数段積層された耐火レンガ層５が形成されているため、耐火レンガ層５の断熱作用によりコンクリート基礎２の温度上昇を防止でき、コンクリート基礎２に亀裂やひび割れが発生することを防止できる。
また、上記基礎構造は、比較的圧縮強度の高い耐火レンガ層５とコンクリート基礎２とを主要構成としているため、高温タンク１内に流体が充填され基礎構造に荷重がかかる場合であっても、沈下することを防止できる。
さらに、本実施形態の工法によれば、地盤改良を必要としないため工期を短くすることができる。

１高温タンク
２コンクリート基礎
３底面
４側面
５耐火レンガ層
６耐火レンガ
７耐火モルタル
８腐食防止層
９杭
１０地盤
１１穴
２１型枠

Claims

高温流体を貯留する高温タンクの基礎構造において、
前記高温タンクが設置される地盤上に設けられたコンクリート基礎と、
前記コンクリート基礎上に耐火レンガが複数段積層され、耐火レンガ間の目地に耐火モルタルが充填された耐火レンガ層と、
前記耐火レンガ層の上面と前記高温タンクの底面との間に介装された腐食防止層とを備えることを特徴とする高温タンクの基礎構造。
前記耐火レンガ層は、前記コンクリート基礎と前記耐火レンガ層との接触面が５０℃以下となる段数、前記耐火レンガが積層されていることを特徴とする請求項１記載の高温タンクの基礎構造。
前記腐食防止層が、開粒度アスファルトの空隙にセメントミルクを浸透させたアスファルトサンドであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高温タンクの基礎構造。
前記コンクリート基礎が底面と側面とを有し、前記コンクリート基礎の前記底面及び前記側面で覆われるように前記耐火レンガ層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高温タンクの基礎構造。
前記地盤に埋設され、前記コンクリート基礎を支持する杭を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高温タンクの基礎構造。
高温流体を貯留する高温タンクの基礎工法において、
前記高温タンクが設置される地盤にコンクリート基礎を打設する工程と、
前記コンクリート基礎の上面に、目地に耐火モルタルを充填しながら耐火レンガを複数段積層して耐火レンガ層を形成する工程と、
前記耐火レンガ層の上面に腐食防止層を敷設する工程とを備えることを特徴とする高温タンクの基礎工法。
前記耐火レンガ層を形成する工程では、前記コンクリート基礎と前記耐火レンガ層との接触面が５０℃以下となる段数、前記耐火レンガを積層することを特徴とする請求項６記載の高温タンクの基礎工法。
前記コンクリート基礎を打設する工程で、前記地盤に杭を打った後、前記杭で支持されるように前記コンクリート基礎を打設することを特徴とする請求項６又は７に記載の高温タンクの基礎工法。