JP5260106B2 - プレキャストコンクリート製品の製法、該プレキャストコンクリート製品における製品内面の粗度係数の改善方法 - Google Patents
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Description
この発明はプレキャストコンクリート製品の製法と該プレキャストコンクリート製品における製品内面の粗度係数の改善方法、特にプレキャストコンクリート製暗渠内面またはプレキャストコンクリート製開渠内面の粗度係数の改善方法に関するものである。
コンクリート面の粗度係数は一般的に0.013と言われており、計画流量から決定するプレキャストコンクリート製暗渠内空断面の計算には、粗度係数0.013が用いられるため、内面を樹脂材料（一般に粗度係数は0.010）などで被覆した場合に比べ、断面を大きくする必要がある。
断面が大きくなると、部材厚を厚くする必要があり、製品重量が増すことにより運搬コストが増え、施工用のクレーン能力も大きくなるので、工事コストが増大する。
下水道管や合流管などの腐食性環境で使用する場合、コンクリートの腐食が問題となるため、鉄筋のかぶりを増やすことや擦減り代を設けるなどの防食対策を施して耐久性を高める必要がある。これにより部材厚が厚くなるので、工事コストが増大することとなる。
そこで、例えば特許文献１に示されるようにコンクリート面に樹脂材料などを被覆して、粗度係数の低減や耐久性の向上を図るが、製造された製品への被覆や、施工現場で据付けられた製品への被覆は作業手間が掛かり、また熱可塑性樹脂などからなるライニング板をアンカー突起とコンクリート充填などにより水路内面に固定することから、水路内空断面が狭くなり、水路流量が低下するなどの課題がある。
一方、コンクリート面の防水層に関して、外防水用プレシートが開発されている（例えば特許文献２参照）。この外防水用プレシートは、コンクリートと接する面にコンクリートやモルタルの水和反応からの水酸化物と反応して水和生成物を生成する無機粒子の微細フックを有する表面コーティングが形成されており、コンクリートとの永久的な付着力を生み出している。
この外防水用プレシートは、水平スラブコンクリートや鉛直壁などの外防水に用いられ、またコンクリートが打設される前に施工される先やり工法用として用いられている。従って、従来においては、外防水用プレシートを現場打ちコンクリートの外面型枠に貼り付け、コンクリートを打設し、コンクリートの外面に防水層を形成している。プレキャストコンクリート製品の製造時にプレキャストコンクリート製品の表面に外防水用プレシートを直接貼り付けることは行っていなかった。
従来のプレキャストコンクリート製品の防水は、現場納入前にコンクリート面に防水材を塗布または貼付けを行っているが、塗布や貼付けの作業手間が掛かる。あるいはプレキャストコンクリート製品を施工現場にて据付けた後、コンクリート面に防水材を塗布または貼付けを行っているが、塗布や貼付けの作業手間が掛かる。
このような作業手間を無くすべく、プレキャストコンクリート製品の防水に上記の外防水用プレシートを利用し、プレキャストコンクリート製暗渠内面に外防水用プレシートを取付ける場合、コンクリート打設用の鋼製型枠の内型枠面にシート状の材料を固定するため、型枠内面において接合部の処理を行う必要があり、型枠内面にシート状の材料を簡単かつ確実に固定するのが困難である。
この発明の課題は、プレキャストコンクリート製品へシートを被覆一体化する作業の簡素化、プレキャストコンクリート製品の粗度係数の低減、プレキャストコンクリート製品の耐薬品性、耐摩耗性等の耐久性の向上、内型枠面へのシートの固定作業の簡略化等を図ることにある。
本発明の一つは、水路を構成するプレキャストコンクリート製品の製造時に該プレキャストコンクリート製品の内面のコンクリート面に、樹脂シートからなる防水層と接着剤またはエラストマーからなる付着層と微細フック層を有する粗度係数改良シートを一体的に形成し、前記コンクリート面を内側から外側に向かって順に、水に接する前記防水層、前記付着層、コンクリートと結合する前記微細フック層を有する粗度係数改良シート層で被覆して前記内面の粗度係数を低減することを特徴とするプレキャストコンクリート製品における製品内面の粗度係数の改善方法である（請求項３）。
この発明の方法を用いることにより、コンクリート面に、粗度係数改良シート層が形成され、前記改良シート層は水に接する防水層と、コンクリート面に接する付着層を有している粗度係数を改善したプレキャストコンクリート製品が得られる。プレキャストコンクリート製品の製造時に型枠面に改良シート層の防水層表面を添接し、コンクリートを打設することにより、改良シート層の付着層とコンクリートが一体化し、プレキャストコンクリート製品のコンクリート面に粗度係数改良シート層が一体的に貼り付けられる。
この発明の方法を用いることにより、コンクリート面に、粗度係数改良シート層が形成され、前記改良シート層は水に接する防水層と、コンクリート面に接する付着層を有している粗度係数を改善したプレキャストコンクリート製品が得られる。プレキャストコンクリート製品の製造時に型枠面に改良シート層の防水層表面を添接し、コンクリートを打設することにより、改良シート層の付着層とコンクリートが一体化し、プレキャストコンクリート製品のコンクリート面に粗度係数改良シート層が一体的に貼り付けられる。
本発明の一つは、前記水路を構成するプレキャストコンクリート製品が、プレキャストコンクリート製暗渠またはプレキャストコンクリート製開渠であることを特徴とする請求項３に記載のプレキャストコンクリート製品における製品内面の粗度係数の改善方法である（請求項４）。
本発明の改善方法は、水路を構成する暗渠や開渠などのプレキャストコンクリート製品の内面に有効に適用される。プレキャストボックスカルバート等の製造時に内型枠面に改良シート層の防水層表面を添接し、コンクリートを打設することにより、改良シート層の付着層とコンクリートが一体化し、プレキャストボックスカルバート等の内面に粗度係数改良シート層が一体的に貼り付けられる。
本発明の改善方法は、水路を構成する暗渠や開渠などのプレキャストコンクリート製品の内面に有効に適用される。プレキャストボックスカルバート等の製造時に内型枠面に改良シート層の防水層表面を添接し、コンクリートを打設することにより、改良シート層の付着層とコンクリートが一体化し、プレキャストボックスカルバート等の内面に粗度係数改良シート層が一体的に貼り付けられる。
改良シート層の水に接する防水層は樹脂シートからなり、コンクリートに接する付着層は、接着剤またはエラストマーからなり、かつ、コンクリートと結合する微細フックを有する、粗度係数の低減・防水性の向上・付着力の向上・耐久性（耐薬品性・耐磨耗性）の向上等を図れる改良シート層を用いる。また、微細フックは、コンクリートまたはモルタルの水和反応からの水酸化物溶液と反応して水和生成物を生成する無機粒子を用いるのが好ましい。
即ち、特許文献２に開示されている外防水用プレシートを本発明の改良シート層に利用するのが好ましい。具体的には、各部材に例えば以下の材料を用いることができる。
（1）樹脂シート…ポリエチレン（高密度ポリエチレンが好ましい）等の柔軟性シート
（2）接着剤（感圧防水性接着剤が好ましい）またはエラストマー（ゴム状の弾性体）…ゴム変性ビチューメン、または、ブチルゴム、ポリイソブチレン、アクリル、ビニルエーテル、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン及びエチレン−プロピレン−ジエンモノマーより成る群から選ばれる合成接着剤
（3）無機粒子（硬化促進剤、強度促進剤等を含む）…(a)酸化アルミニウム三水和物;(b)二酸化ケイ素(silica dioxide);(c)フライアッシュ;(d)噴射炉スラグ(blast furnace slag)、(e)シリカヒューム(silica fume);(f)アルカリ若しくはアルカリ土類金属亜硝酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、水酸化物、カルボン酸塩、ケイ酸塩又はアルミン酸塩あるいはそれらの混合物
本発明の改良シート層の具体的な構造としては、図７に例示されるように、樹脂シートと、そのコンクリート面側に設けられる接着剤またはエラストマーの層と、この層の表面に埋設される無機粒子の層の３層構造、あるいは、図８に例示されるように、無機粒子の表面に水溶性等のコーティング層をコーティングした４層構造などがある。
本発明の一つは、水路を構成するプレキャストコンクリート製品の製法であって、内型枠として内側にしぼり込める構造のものを用い、防水層と付着層と微細フック層を有する粗度係数改良シートを、前記防水層が内側に微細フック層が外側にくるように、かつ、周長が内型枠周長よりも短くなるようにして筒状にし、前記内型枠を内側にしぼり込んで内型枠の周長が短くなったところで前記粗度係数改良シートを取付けて前記内型枠を筒状の前記粗度係数改良シートの内部にセットした後にしぼり込んだ前記内型枠を元の形状に戻すことにより前記粗度係数改良シートを張って前記内型枠面に固定することにより前記内型枠の表面に前記粗度係数改良シートの前記防水層の表面を添接し、外型枠と前記内型枠の間にコンクリートを打設することにより前記付着層の表面の前記微細フック層とコンクリートを一体化し、前記プレキャストコンクリート製品の内面に前記粗度係数改良シートを一体的に貼り付けることを特徴とするプレキャストコンクリート製品の製法である（請求項１）。
また、本発明の一つは、前記内型枠には補助型枠が設けられており、前記セットにおいて、前記内型枠から前記補助型枠をはずし、前記内型枠をしぼり込んで前記内型枠の周長が短くなったところで前記粗度係数改良シートを取付け、取り外した前記補助型枠を再び前記内型枠に戻して前記内型枠を伸展させ所定の内型枠寸法にセットし、前記粗度係数改良シートを張って前記内型枠面に固定することにより前記内型枠の表面に前記粗度係数改良シートの前記防水層の表面を添接することを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート製品の製法である（請求項２）。
上記の通り、本発明のプレキャストコンクリート製品の製法の特徴は、改良シートを筒状に形成し、内型枠周長よりも短めに製作し、そのシートを張ることにより内型枠面に固定する製法である。即ち、内型枠は、内側にしぼり込める構造とし、この内型枠を筒状の改良シートの内部にセットした後、内型枠を元の形状に戻すことにより、改良シートを張ることで固定できるようにしたことである。
また、本発明の一つは、前記内型枠には補助型枠が設けられており、前記セットにおいて、前記内型枠から前記補助型枠をはずし、前記内型枠をしぼり込んで前記内型枠の周長が短くなったところで前記粗度係数改良シートを取付け、取り外した前記補助型枠を再び前記内型枠に戻して前記内型枠を伸展させ所定の内型枠寸法にセットし、前記粗度係数改良シートを張って前記内型枠面に固定することにより前記内型枠の表面に前記粗度係数改良シートの前記防水層の表面を添接することを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート製品の製法である（請求項２）。
上記の通り、本発明のプレキャストコンクリート製品の製法の特徴は、改良シートを筒状に形成し、内型枠周長よりも短めに製作し、そのシートを張ることにより内型枠面に固定する製法である。即ち、内型枠は、内側にしぼり込める構造とし、この内型枠を筒状の改良シートの内部にセットした後、内型枠を元の形状に戻すことにより、改良シートを張ることで固定できるようにしたことである。
(1) プレキャストコンクリート製品内面へシートを被覆一体化する作業の簡素化を図ることができる。
(2) プレキャストコンクリート製品内面の粗度係数を低減することができ、断面を縮小することができる。
(3) プレキャストコンクリート製品内面の耐久性（耐薬品性・耐磨耗性等）の向上を図ることができる。
(4) プレキャストコンクリート製品の防水性を確保することができる。
(5) プレキャストコンクリート製品とシートの付着力の向上を図ることができる。
(6) シートでコンクリート表面を覆われて蒸気養生後の脱型時にコンクリート中の水分の蒸発を抑えるので、製品の乾燥収縮を防ぐことができる。
(7) シートを筒状にすることで、接合処理を省略することが可能となる。内型枠周長よりもプレプルーフ周長を短めに製作し、シートを張ることで、内型枠面に固定するため、シートの損傷が防げる。さらに、シートのヨレが防げ、表面の滑らかさが確保できる。
(8) 以上により水路性能に優れたプレキャストコンクリート製品の全体工事コストの低減が可能となる。
図１に示すように、プレキャストコンクリート製暗渠等の製造時に、プレキャストコンクリート製暗渠等の内面を、内側から順に防水層Ａ・付着層Ｂ・微細フック層Ｃを有する粗度係数改良シート層１により被覆する。
被覆に際しては、図１、図３、図５に示すように、内型枠２の表面に改良シート層１の防水層Ａの表面を添接し、外型枠と内型枠の間にコンクリートを打設することにより、付着層Ｂの表面の微細フック層Ｃとコンクリートが一体化し、プレキャストコンクリート製暗渠等の内面に改良シート層１が一体的に貼り付けられる。内型枠２の表面に改良シート層１を取付けることで、コンクリート打設と同時に被覆作業が行える。
改良シート層１は、図２に示すように、筒状にする。その際、内型枠周長よりも周長を短めに製作する。また、内型枠２は、内側にしぼり込める構造とし、この内型枠２を筒状の改良シート層１の内部にセットした後、内型枠を元の形状に戻すことにより、改良シート層１を張ることで固定できるようにする。図４の実施形態では、内型枠２と補助型枠３を用いており、セットする場合、内型枠２の補助型枠３をはずす。内型枠２を内側にしぼり込む。内型枠２の周長が短くなったところで改良シート層１を取付ける。取り外した補助型枠３を再びセットして型枠２を伸展させ所定の内型枠寸法にセットする。内型枠を所定の形状にセットするときに、筒状の改良シート層も一緒に張ることで、内型枠面に固定する。
改良シート層１は特許文献２に記載されている外防水用プレシートを利用する。この外防水用プレシートは、通常は地下防水材として外防水先やり工法に使用されている。このシートの特徴は、図３、図７、図８に示すように、複数層構造となっており、厚さ1.0〜1.2ｍｍであり、水と接する面即ち防水層Ａを高密度ポリエチレン等の樹脂シート１１、コンクリートと接する面即ち付着層Ｂをアクリル等の接着剤またはエラストマー１２、付着層Ｂの表面の微細フック層Ｃを例えば50〜100μｍの酸化アルミニウム三水和物等の無機粒子１３から構成し、コーティングによる科学的に設計された微細なフックによりノンアンカーながら永久的な付着力を生み出していることである。
図７の実施形態では、高密度ポリエチレン等の樹脂シート１１の表面に感圧防水性接着剤またはエラストマー１２が設けられ、その表面にコンクリートまたはモルタルの水和反応からの水酸化物溶液と反応して水和生成物を生成する無機粒子１３による微細フック層が設けられている。
図８の実施形態では、無機粒子１３の層の上にコーティング層１４が設けられている。このコーティング層１４は、水溶性材料（例えばエチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール）、アルカリ−可溶性材料（例えばラテックス）、又は改良シート層１に対してキャストされる水硬セメント性組成物と接触するように粒子が拡散できる他の材料から構成される。無機粒子１４を感圧防水性接着剤またはエラストマー１２の層に付着させることができる。
上記シートを内面被覆材として利用し、粗度係数（水路表面の粗さによる流量に関する係数）を改善できれば、ボックスカルバート等の水路部材に対して内空断面を小さくすることが可能となる。また、腐食性環境で使用する場合は、コンクリートよりも耐久性の高いシート層の効果により耐久性の向上が期待できる。以上のことから、外防水用プレシートを使用した製品を実現すべく、基礎試験、製造試験を行った。粗度係数は、コンクリート水路で0.013であり、外防水用プレシートにより粗度係数は0.010となり、カルバート断面は、10％程度小さくすることが可能となる。このため、大きい断面ほど全体工事費の低減効果が発揮できる。
１…粗度係数改良シート層
２…内型枠
３…補助型枠
Ａ…防水層
Ｂ…付着層
Ｃ…微細フック層
１１…樹脂シート
１２…接着剤またはエラストマー
１３…無機粒子
１４…コーティング層
２…内型枠
３…補助型枠
Ａ…防水層
Ｂ…付着層
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Claims (4)
- 水路を構成するプレキャストコンクリート製品の製法であって、内型枠として内側にしぼり込める構造のものを用い、防水層と付着層と微細フック層を有する粗度係数改良シートを、前記防水層が内側に微細フック層が外側にくるように、かつ、周長が内型枠周長よりも短くなるようにして筒状にし、前記内型枠を内側にしぼり込んで内型枠の周長が短くなったところで前記粗度係数改良シートを取付けて前記内型枠を筒状の前記粗度係数改良シートの内部にセットした後にしぼり込んだ前記内型枠を元の形状に戻すことにより前記粗度係数改良シートを張って前記内型枠面に固定することにより前記内型枠の表面に前記粗度係数改良シートの前記防水層の表面を添接し、外型枠と前記内型枠の間にコンクリートを打設することにより前記付着層の表面の前記微細フック層とコンクリートを一体化し、前記プレキャストコンクリート製品の内面に前記粗度係数改良シートを一体的に貼り付けることを特徴とするプレキャストコンクリート製品の製法。
- 前記内型枠には補助型枠が設けられており、前記セットにおいて、前記内型枠から前記補助型枠をはずし、前記内型枠をしぼり込んで前記内型枠の周長が短くなったところで前記粗度係数改良シートを取付け、取り外した前記補助型枠を再び前記内型枠に戻して前記内型枠を伸展させ所定の内型枠寸法にセットし、前記粗度係数改良シートを張って前記内型枠面に固定することにより前記内型枠の表面に前記粗度係数改良シートの前記防水層の表面を添接することを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート製品の製法。
- 水路を構成するプレキャストコンクリート製品の製造時に該プレキャストコンクリート製品の内面のコンクリート面に、樹脂シートからなる防水層と接着剤またはエラストマーからなる付着層と微細フック層を有する粗度係数改良シートを一体的に形成し、前記コンクリート面を内側から外側に向かって順に、水に接する前記防水層、前記付着層、コンクリートと結合する前記微細フック層を有する粗度係数改良シート層で被覆して前記内面の粗度係数を低減することを特徴とするプレキャストコンクリート製品における製品内面の粗度係数の改善方法。
- 前記水路を構成するプレキャストコンクリート製品が、プレキャストコンクリート製暗渠またはプレキャストコンクリート製開渠であることを特徴とする請求項３に記載のプレキャストコンクリート製品における製品内面の粗度係数の改善方法。
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