JP5544704B2

JP5544704B2 - 経時性硬化材料の打設方法

Info

Publication number: JP5544704B2
Application number: JP2008285852A
Authority: JP
Inventors: 竜介上村; 良広高野; 孝範木村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2028-11-06
Also published as: JP2010112081A

Description

本発明は、基礎部分に対する経時性硬化材料の打設方法に関する。

一般に、設備基礎上面における設備設置面の施工方法は、基礎部分を所定の高さで仕上げた後、基礎部分表面の粗面化処理と設備設置面のレベル出し用のパッドグラウト打設を行い、その後、基礎部分上方に設備を設置するための設備取合い金物を設置して、設備取合い金物と設備基礎上面の空隙に流動性の高いグラウトを充填するという方法がとられている。しかし、この方法は、施工が何段階にもなり、施工手間および施工時間を要すという課題があった。

そこで、以下に説明するような設備基礎における設備設置面の施工方法が行われることとなった。図１は、従来一般的に行われている設備基礎における設備設置面の施工方法の説明図である。図１に示すように、基礎部分１００の上部に基礎金物１０１および基礎用鉄筋１０２が設置され、また、基礎部分１００の側方には、基礎部分１００の側面を囲むように型枠１０３が配置される。このとき、型枠１０３の上端部は、基礎金物１０１および基礎用鉄筋１０２が設置された位置より上方とされる。また、基礎部分１００の側面は必ずしも平滑ではないため、型枠１０３と基礎部分１００の側面の間には、基礎部分１００の側面の凹凸によって生ずる隙間を埋めるシール材１０４が設けられる。このように型枠１０３と基礎部分１００の側面の間を埋めるシール材１０４の一例として、特許文献１では、発泡性分解性プラスチックからなる経時性硬化材料が提案されている。

そして、基礎部分１００に基礎金物１０１および基礎用鉄筋１０２と、型枠１０３を設置した後、型枠１０３内に、例えばコンクリートやグラウト等の経時性硬化材料Ａが充填される。この場合、経時性硬化材料Ａは、基礎用鉄筋１０２を埋設させ、基礎金物１０１の高さまで充填され、基礎金物１０１の上面は、経時性硬化材料Ａの上面に沿うように配置される。

特開２００３−２６８９７５号公報

しかしながら、基礎部分の側面は必ずしも平滑ではなく、複雑な形状である場合もある。また、長期間使用したコンクリート構造物等からなる基礎部分の側面には、凹凸が生じている場合もある。このため、シール材によって隙間を完全に塞ぐことは困難である。加えて、基礎部分の側面全周に渡ってシール材を設ける作業は手間がかかり、施工コストと作業時間を要してしまう。

一方、基礎部分の上面に流動性の低い経時性硬化材料を充填することにより、型枠と基礎部分側面との間における経時性硬化材料の漏出を妨げることも考えられる。しかし、流動性の低い経時性硬化材料を用いた場合、基礎金物や基礎用鉄筋が設置された状態で基礎部分の上面全体に経時性硬化材料を充填することが困難となり、充填むらが発生してしまう。また、経時性硬化材料の表面平坦性を確保することも困難である。特に、高炉のような大型設備の改修工事を行う場合にはこれらの問題が顕著となる。

本発明の目的は、型枠と基礎部分側面との間における経時性硬化材料の漏出を容易に防止できる打設方法を提供することにある。

本発明によれば、基礎部分の上面に経時性硬化材料を平坦に打設する方法であって、側面が型枠で囲まれた前記基礎部分の上面にスランプフロー（ＪＩＳＡ１１５０）が３００ｍｍ〜７５０ｍｍであり、ブリーディング量（ＪＩＳＡ１１２３）は０．３ｃｍ ^３／ｃｍ ^２以下である第１の経時性硬化材料を打設し、前記第１の経時性硬化材料の上面に、前記第１の経時性硬化材料の硬化前に連続して、前記第１の経時性硬化材料より流動性の高い第２の経時性硬化材料を打設する、経時性硬化材料の打設方法が提供される。かかる本発明にあっては、基礎部分の上面に先ずスランプフローの低い第１の経時性硬化材料を打設することによって、型枠と基礎部分側面との間における経時性硬化材料の漏出を回避する。そして、このように経時性硬化材料の漏出を回避した状態で、第１の経時性硬化材料より流動性の高い第２の経時性硬化材料を打設することにより、基礎金物や基礎用鉄筋が設置された基礎部分の上面全体に経時性硬化材料をむらなく充填させる。

この打設方法において、前記第２の経時性硬化材料のスランプフロー（ＪＩＳＲ５２０１）は２５０ｍｍ〜４００ｍｍであり、２０℃におけるＪ１４漏斗（ＪＳＣＥ−Ｆ５４１）は１０ｓｅｃ〜２５ｓｅｃであり、ブリーディング量（ＪＳＣＥ−Ｆ５２２）は０．３ｃｍ^３／ｃｍ^２以下である。また、例えば、前記第１の経時性硬化材料はコンクリートであり、前記第２の経時性硬化材料はモルタルまたはグラウトである。

なお、本発明の打設方法は、例えば高炉の設備基礎を対象とする。

本発明によれば、型枠と基礎部分側面との間における経時性硬化材料の漏出を容易に防止でき、シール材の施工作業を低減できる。また、高炉のような大型設備であっても、基礎部分の上面全体に経時性硬化材料をむらなく、かつ表面を平坦に充填できるようになる。

以下、本発明の実施の形態の一例を、高炉の設備基礎１の改修に適用した場合について、図面を参照にして説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、高炉の設備基礎１の改修手順の説明図であり、（ａ）は、基礎部分１０の上方に、設備取合い金物１１および基礎用鉄筋１２を設置した状態を示し、（ｂ）は、基礎部分１０の上面に第１の経時性硬化材料Ｂ１を打設した状態を示し、（ｃ）は、第１の経時性硬化材料Ｂ１の上面に第２の経時性硬化材料Ｂ２を打設した状態を示している。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

基礎部分１０は、例えば、長年使用された高炉における既設の設備基礎１、あるいは、既設の設備基礎の上部を切断したものである。例えば、高炉の改修工事では、既設の設備基礎上部を切断し、設備基礎１の高さを低くして炉容を下方に拡張させることが行われている。

先ず、図２（ａ）に示されるように、基礎部分１０の上方において、設備取合い金物１１および基礎用鉄筋１２が所定の位置に配置される。

また一方で、図２（ａ）に示されるように、基礎部分１０の側面に沿って、型枠１５が設置される。こうして、基礎部分１０の上面が型枠１５で囲まれ、型枠１５の内方に、設備取合い金物１１と基礎用鉄筋１２が設置された状態となる。

次に、図２（ｂ）に示されるように、型枠１５の内方において、基礎部分１０の上面に第１の経時性硬化材料Ｂ１が打設される。この場合、第１の経時性硬化材料Ｂ１は、設備取合い金物１１（アンカー１３）と基礎用鉄筋１２の下部を埋める位置まで、型枠１５の内方に充填される。これにより、基礎部分１０の上面全体が第１の経時性硬化材料Ｂ１で覆われ、充填された第１の経時性硬化材料Ｂ１の上方に、設備取合い金物１１と基礎用鉄筋１２の上部が突出した状態となる。

ここで、第１の経時性硬化材料Ｂ１は、基礎部分１０の上面において、設備取合い金物１１（アンカー１３）と基礎用鉄筋１２の下部の周りに隙間なく充填されるように、十分な自己充填性を備えている必要があり、第１の経時性硬化材料Ｂ１には、ある水準以上の流動性が求められる。一方で、基礎部分１０と型枠１５の間に生じた空隙等から第１の経時性硬化材料Ｂ１が漏洩しないように、第１の経時性硬化材料Ｂ１には、一定水準以上の非漏洩性が求められる。そのため、第１の経時性硬化材料Ｂ１は、スランプフロー（ＪＩＳＡ１１５０）が３００ｍｍ〜７５０ｍｍであるコンクリートが望ましい。また、第１の経時性硬化材料Ｂ１の表面強度低下の防止と第２の経時性硬化材料との打ち継ぎ面の一体性を確保するために、ブリーディング量（ＪＩＳＡ１１２３）は０．３ｃｍ^３／ｃｍ^２以下であることが望ましい。

次に、図２（ｃ）に示されるように、第１の経時性硬化材料Ｂ１の上面に、第２の経時性硬化材料Ｂ２が充填される。この場合、第２の経時性硬化材料Ｂ２は、基礎用鉄筋１２が完全に埋設され、設備取合い金物１１の上面が第２の経時性硬化材料Ｂ２の上面と同じ高さとなるまで充填される。これにより、充填された第２の経時性硬化材料Ｂ２の上面に設備取合い金物１１の上面が露出し、設備取合い金物１１の下部（アンカー１３）と基礎用鉄筋１２が、第１の経時性硬化材料Ｂ１および第２の経時性硬化材料Ｂ２の内部に埋め込まれた状態となる。

ここで、第２の経時性硬化材料Ｂ２は、先に充填された第１の経時性硬化材料Ｂ１の上面全体に広がって、設備取合い金物１１の下部（アンカー１３）と基礎用鉄筋１２の周りに隙間なく充填されなければならない。また、充填された第２の経時性硬化材料Ｂ２の上面と設備取合い金物１１の上面とが同一な水平面となるように、第２の経時性硬化材料Ｂ２には、優れた流動性が求められる。このため、第２の経時性硬化材料Ｂ２には、第１の経時性硬化材料Ｂ１よりも流動性の高いコンクリート等が用いられる。第２の経時性硬化材料Ｂ２は、例えばスランプフロー（ＪＩＳＲ５２０１）が２５０ｍｍ〜４００ｍｍであり、２０℃におけるＪ１４漏斗（ＪＳＣＥ−Ｆ５４１）が１０ｓｅｃ〜２５ｓｅｃであり、ブリーディング量（ＪＳＣＥ−Ｆ５２２）は０．３ｃｍ^３／ｃｍ^２以下であるコンクリート等が望ましい。また、第２の経時性硬化材料Ｂ２には、流動性が高い例えばモルタルやグラウト等が用いられる。なお、このように第２の経時性硬化材料Ｂ２には、第１の経時性硬化材料Ｂ１よりも流動性の高いコンクリート等が用いられるが、第２の経時性硬化材料Ｂ２の下方には第１の経時性硬化材料Ｂ１が既に充填されているため、第２の経時性硬化材料Ｂ２については、基礎部分１０と型枠１５の間からの漏洩は問題とはならない。

そして、第１の経時性硬化材料Ｂ１および第２の経時性硬化材料Ｂ２が硬化すると、基礎部分１０の側面に設置されていた型枠１５が除去される。こうして、基礎用鉄筋１２によって補強された上面に設備取合い金物１１が設置された設備基礎１が得られる。これらの工程によれば、基礎部分１０と型枠１５の間から第１の経時性硬化材料Ｂ１が漏洩することなく、また、上面にむらなく第２の経時性硬化材料Ｂ２をさせた設備基礎１を得ることができる。

また、基礎部分１０の上面に打設する充填材料を流動性の低いもの（第１の経時性硬化材料Ｂ１）と流動性の高いもの（第２の経時性硬化材料Ｂ２）に分けることで、高価である流動性の高い硬化材料の使用量が削減される。このため、施工コストを低く抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施の形態においては、本発明を高炉の設備基礎１の改修に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば圧延機等の種々の大型装置の設備基礎において、基礎部分の上方に経時性硬化材料を打設する場合等にも同様に適用することができる。なお、前記第１の経時性硬化材料と第２の経時性硬化材料の流動性は、基礎部分の上面の面積や設備取合い金物および基礎用鉄筋の配置などに応じて適宜変更することが好ましい。また、施工面積が小さい場合や強度が要求されない場合などには、基礎用鉄筋１２あるいは設備取合い金物１１を省略することも考えられる。

また、打設材料として、主にコンクリートを挙げて説明したが、本発明においては異なる流動性を有する経時性硬化材料を、下層に流動性が比較的低い経時性硬化材料を充填し、上層に流動性が比較的高い経時性硬化材料を充填すれば足り、コンクリートに限定されるものではない。例えば、モルタルといったコンクリートより流動性の高い経時性硬化材料を用いる場合にも本発明は適用される。

本発明者らは、経時性硬化材料の流動性の違いにより、その充填性にどれほどの違いが発生し、また、異なる流動性を持つ経時性硬化材料のそれぞれがどの程度の充填性を有するのかについて調べる流動試験を行った。以下に図面を参照して実施例を説明する。

図３（ａ）、（ｂ）は、流動試験を行った試験体２０の平面図および断面図である。試験体２０の内部は空洞になっており、試験体２０の天井面には、３箇所に試験体２０の上面から垂直に支持される堰２２が設けられている。各堰２２は、いずれも試験体２０の高さより短い板形状となっており、各堰２２の下方において、試験体２０の内部が連通した状態になっている。試験体２０の上面には２つの打設口２１ａ、２１ｂが設けられており、これら打設口２１ａ、２１ｂのうち、試験体２０の端部近傍に設置された一方の打設口２１ａから経時性硬化材料を打設した。また、他方の打設口２１ｂは予備とした。試験体２０は、図３（ｂ）に示すように、基礎コンクリート構造体２５の上に支持されており、試験体２０の大きさは、幅１．８ｍ、長さ７．０ｍ、深さ（高さ）０．４ｍであり、３箇所の堰２２は等間隔に配置されている。

経時性硬化材料は、試験例１として高流動モルタル、試験例２として高流動コンクリート、試験例３として高流動コンクリートおよび超高流動モルタルを用いた。試験例１および試験例２では、一種類の経時性硬化材料によって、試験体２０の深さ０．４ｍまで充填を行った。試験例３では、高流動コンクリートを深さ２５ｃｍ、超高流動モルタルを深さ１５ｃｍの割合で充填を行った。

図４〜６は、試験例１〜３の時間経過と充填状況の関係を示す説明図である。経過時間ごとの充填度合いを図中の試験体２０内部に線グラフとして示した。図４に示すように、試験例１の場合、打設口２１ａから試験体２０中央部付近の堰２２の近傍までは、ほぼ均一に高流動モルタルの充填が行われたが、それよりも遠い部分については十分に充填がされず、途中で経時性硬化材料（高流動モルタル）が硬化してしまった（図４中の２１分のグラフ線参照）。また、図５に示すように、高流動コンクリートを使用した試験例２についても、試験例１と同様に十分な経時性硬化材料の充填が行われない部分が存在した。

一方、図６に示すように、試験例３として、先に高さ２５ｃｍ程度まで高流動コンクリートを充填させ、その上方空間に超高流動モルタルを充填させた場合、試験体２０内部全体に超高流動モルタルをほぼ均一に充填させることができた。

本発明は、例えば、高炉の設備基礎や種々の大型装置の設備基礎の改修などにおける経時性硬化材料の打設方法に適用できる。

従来の設備設置面の施工方法の説明図である。高炉の設備基礎の改修手順の説明図であり、（ａ）は基礎部分の上方に設備取合い金物および基礎用鉄筋を設置した状態を示し、（ｂ）は基礎部分の上面に第１の経時性硬化材料を打設した状態を示し、（ｃ）は第１の経時性硬化材料の上面に第２の経時性硬化材料を打設した状態を示している。流動試験を行った試験体の平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。試験例１の時間経過と充填状況の関係を示す試験結果である。試験例２の時間経過と充填状況の関係を示す試験結果である。試験例３の時間経過と充填状況の関係を示す試験結果である。

符号の説明

１…設備基礎
１０…基礎部分
１１…設備取合い金物
１２…基礎用鉄筋
１３…アンカー
１５…型枠
１６…境界面
２０…試験体
２１…打設口
２２…堰
２５…基礎コンクリート構造体
１００…基礎部分
１０１…基礎金物
１０２…基礎用鉄筋
１０３…型枠
１０４…シール材

Claims

基礎部分の上面に経時性硬化材料を平坦に打設する方法であって、
側面が型枠で囲まれた前記基礎部分の上面にスランプフロー（ＪＩＳＡ１１５０）が３００ｍｍ〜７５０ｍｍであり、ブリーディング量（ＪＩＳＡ１１２３）は０．３ｃｍ ^３／ｃｍ ^２以下である第１の経時性硬化材料を打設し、
前記第１の経時性硬化材料の上面に、前記第１の経時性硬化材料の硬化前に連続して、前記第１の経時性硬化材料より流動性の高い第２の経時性硬化材料を打設し、
前記第２の経時性硬化材料のスランプフロー（ＪＩＳＲ５２０１）は２５０ｍｍ〜４００ｍｍであり、２０℃におけるＪ１４漏斗（ＪＳＣＥ−Ｆ５４１）は１０ｓｅｃ〜２５ｓｅｃであり、ブリーディング量（ＪＳＣＥ−Ｆ５２２）は０．３ｃｍ ^３／ｃｍ ^２以下である、経時性硬化材料の打設方法。
前記第１の経時性硬化材料はコンクリートであり、前記第２の経時性硬化材料はモルタルまたはグラウトである、請求項１に記載の経時性硬化材料の打設方法。
高炉の設備基礎を対象とする、請求項１または２に記載の経時性硬化材料の打設方法。