JP5634932B2

JP5634932B2 - コンクリート温度制御用パイプ及びこのパイプを用いたコンクリート温度の制御方法

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Publication number: JP5634932B2
Application number: JP2011077773A
Authority: JP
Inventors: 巧澤田
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012211475A

Description

本発明は、コンクリート内に配設して、コンクリートの打込み後に発生する温度ひび割れを制御するクーリングパイプなどのコンクリート温度制御用パイプ及びこのパイプを用いたコンクリート温度の制御方法に関するものである。

大規模なコンクリート構造物、例えばコンクリートダムや大型橋脚基礎、一般のマスコンクリート構造物などは、施工時において、打設されたコンクリートの硬化過程で発生する水和熱に起因する体積変化により、温度ひび割れが発生しやすくなる。

例えば、内部拘束型と呼ばれる温度ひび割れは、温度が上昇しやすい内部と、外気温の影響により温度が上昇しにくい表面部との温度差が原因である。

また、外部拘束型と呼ばれる温度ひび割れは、温度がほぼ一定の既設コンクリート構造物に隣接する形で壁状の新設コンクリートを打ち込む場合、新設コンクリートは水和熱により膨張した状態で硬化し、その後、温度降下過程で収縮しようとするが、その収縮が既設コンクリート構造物により拘束されることにより生ずる引張応力が原因である。

このような温度ひび割れを制御するために、図９に示すように、コンクリート構造物の施工時において、コンクリート１内に、複数の折り曲げ湾曲部２ａと、複数の直線部２ｂとを組み合わせて所望の配管経路を形成させたクーリングパイプ２を配設し、このパイプ２内に冷水または空気などの流体を流し、コンクリートの硬化過程で発生するコンクリート１内部の水和熱による温度上昇を低減させるものがある（特許文献１、非特許文献１）。

なお、２ｃは上記クーリングパイプ２の流体供給口、２ｄは上記クーリングパイプ２の流体排出口である。

また、非特許文献２に記載のように、コンクリート内に直線状のクーリングパイプを複数配設し、この各パイプ内に冷水を流し、コンクリートの硬化過程で発生するコンクリート内部の水和熱による温度上昇を低減させるものがある。

特開２００４−３６０３３３号公報

「マスコンクリートのひび割れ制御指針２００８」（社団法人日本コンクリート工学協会発行）「橋台施工における簡易なパイプクーリング工法の適用」（「土木学会平成２２年度全国大会第６５回年次学術講演会講演概要集」社団法人土木工学協会発行）

しかしながら、上記特許文献１や非特許文献１のクーリングパイプは、コンクリート構造物の施工時において、コンクリート打設前のコンクリート構造物構築用の型枠内で、鉄筋を組みながら、または鉄筋が組み上がった後に、この鉄筋の隙間を縫って、上記パイプ２の湾曲部２ａと直線部２ｂを挿入し、そして、上記パイプ２の湾曲部２ａと直線部２ｂを接続して、所望の配管経路を形成させたクーリングパイプ２を型枠内に配設する必要があるので、配設作業の手間がかかる。

また、現場でのパイプ接続作業は、パイプの接続精度を下げ、パイプの接続部からパイプ内にコンクリートが侵入し、パイプが閉塞してしまう可能性がある。また、パイプクーリング後にパイプ内に無収縮モルタル等を充填する作業の確実性も確保できないという問題があった。

また、上記非特許文献２においては、鉄筋を組み上げた後に、直線状のクーリングパイプを配設することができるので、配設の手間が少ないが、直線状のクーリングパイプ１本に対するクーリング効果が低く、所定のクーリング効果を上げるには、直線状クーリングパイプを複数用意し、密に配設しなければならないという問題点があった。

本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。

本発明のコンクリート温度制御用パイプは、コンクリート内に配設される、一端が開口し他端が閉塞している軸方向に伸びて螺旋状に巻回された外パイプと、この外パイプ内に挿入された一端及び他端が開口している内パイプとよりなり、流体を、上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか一方の開口部から供給することにより、上記流体が上記外パイプと上記内パイプのいずれか一方のパイプ内から他方のパイプ内に流れ、上記外パイプ周囲のコンクリートの温度を制御して、上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか他方の開口部から排出され、上記内パイプには、１または複数の孔が設けられていることを特徴とする。

また、本発明のコンクリート制御用パイプを用いたコンクリート温度の制御方法は、コンクリート内に配設される、一端が開口し他端が閉塞している軸方向に伸びて螺旋状に巻回された外パイプと、この外パイプ内に挿入された一端及び他端が開口している内パイプとよりなるコンクリート温度制御用パイプの上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか一方の開口部から流体を供給することにより、上記流体を上記外パイプと上記内パイプのいずれか一方のパイプ内から他方のパイプ内に流し、上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか他方の開口部から排出させ、上記外パイプ周囲のコンクリートの温度を制御し、上記内パイプには、１または複数の孔が設けられ、上記外パイプと上記内パイプのいずれか一方のパイプ内を流れる流体の一部が上記孔を介して上記外パイプと上記内パイプのいずれか他方のパイプ内に流れることを特徴とする。

また、本発明のコンクリート温度制御用パイプのコンクリート内への配設方法は、配設物が配設された、コンクリート構造物を構築しようとする場所内に、軸方向に伸びて螺旋状に巻回されたコンクリート温度制御用パイプを、上記配設物を避けるように回転しながら挿入して、上記場所内に上記パイプを配設することを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート構造物の施工時において、コンクリート打設前の型枠内でのパイプ接続作業が発生しないので、作業を大幅に省略化できるという大きな利益がある。

また、コンクリート打設前の型枠内において、鉄筋などの配設物が密に配設されていても、小さな隙間があれば、そこに螺旋状の外パイプを挿入することができるので、型枠内の所望の箇所にコンクリート温度制御用パイプを配設することができる。

また、工場で作製したパイプを用いるので、パイプの精度が高く、パイプクーリング後にパイプ内を例えば無収縮モルタル等で充填しても、負勾配となる箇所がなく、それにより未充填箇所の発生を防ぐことができる。

また、螺旋状のパイプを用いるので、鉛直状のクーリングパイプよりも冷却水の通過する経路が長いため、１本における冷却効果が高い。

本発明のコンクリート温度制御用パイプがコンクリート内に配設された状態を示す説明用斜視図である。本発明のコンクリート温度制御用パイプが鉄筋間に挿入された状態を示す説明用斜視図である。本発明のコンクリート温度制御用パイプの説明用一部縦断斜視図である。図３に示すＡ−Ａ拡大断面図である。冷却水循環装置に接続された本発明のコンクリート温度制御用パイプの説明用一部縦断側面図である。本発明の他の実施例のコンクリート温度制御用パイプの説明用一部縦断斜視図である。図６に示すＢ−Ｂ拡大断面図である。本発明の更に他の実施例のコンクリート温度制御用パイプがコンクリート内に配設された状態を示す説明用斜視図である。従来のクーリングパイプがコンクリート内に配設された状態を示す説明用斜視図である。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

図１〜図５は、本発明のコンクリート温度制御用パイプの第１の実施例を示し、３は、コンクリート構造物構築用のコンクリート打設型枠内に打設された、例えば、厚さ１ｍ以上の壁状のコンクリート、４はこのコンクリート３内に配設された鉄筋である。

また、５は、一端が開口し他端が閉塞している、軸方向に伸びて螺旋状に巻回された外パイプを示し、この外パイプ５は、上記コンクリート３内に配設されている。

また、図５に示すように、上記外パイプ５の一端開口部５ａは、上記コンクリート３の上面３ａから突出し、冷却水循環装置６の排水受入管６ａに接続されて、上記外パイプ５の一端開口部５ａから排出された排水は、上記排水受入管６ａを介して、上記冷却水循環装置６内に導入される。

なお、上記外パイプ５の螺旋径及びそのピッチは、コンクリートの形状、鉄筋の配設構造、及び要求される冷却効果により変わるが、例えば、螺旋径は１００ｍｍ〜１２００ｍであり、そのピッチは１００ｍｍ〜１２００ｍｍである。

また、上記パイプ５の径も、コンクリートの形状、鉄筋の配設構造、及び要求される冷却効果により変わるが、例えば、１０ｍｍ〜６０ｍｍである。

なお、上記外パイプ５の螺旋面における形状は、円形の他に、楕円形であってもい。また、多角形状のものであってもよい。

また、コンクリートの形状、鉄筋の配設構造、及び要求される冷却効果により、上記パイプの螺旋径、ピッチ、螺旋面の形状を、パイプの各部分において異なるようにしてもよい。また、外パイプの材質を場所によって異なるようにしてもよい。

なお、後述するように、上記螺旋状の外パイプ５を、コンクリート構造物構築用の型枠内に配設した鉄筋を避けながら、回転させて型枠内に挿入するが、上記螺旋状の外パイプ５の螺旋の軸が一直線状でないと、上記外パイプ５を型枠内で回転した時に、上記外パイプ５の回転半径が大きくなり、鉄筋にぶつかってしまう。そのため、上記外パイプ５の螺旋の軸は、一直線状であることが好ましい。但し、鉄筋の配設構造によっては、必ずしも、上記外パイプ５の螺旋の軸は一直線状でなくてもよい。

また、７は、一端及び他端が開口している内パイプを示し、この内パイプ７は、上記外パイプ５内に、その一端開口部５ａから他端閉塞部５ｂに至るまで挿入されている。

また、図５に示すように、上記内パイプ７の一端開口部７ａは上記冷却水循環装置６の冷却水供給管６ｂに接続され、上記冷却水循環装置６からの冷却水は、上記冷却水供給管６ｂを介して、上記内パイプ７の一端開口部７ａから上記内パイプ７内に供給される。

そして、上記外パイプ５と内パイプ７は、上記内パイプ７の一端開口部７ａから冷却水を供給することにより、上記冷却水が上記内パイプ７内を流れ、上記内パイプ７の他端開口部７ｂから上記外パイプ５の他端閉塞部５ｂ内に排出されて、その排出された冷却水は上記外パイプ５内を流れて、上記外パイプ５の一端開口部５ａから上記排水受入管６ａ内に排出されるように構成されている。

なお、上記外パイプ５の一端開口部５ａを上記冷却水循環装置６の冷却水供給管６ｂに接続し、上記内パイプ７の一端開口部７ａを上記排水受入管６ａに接続して、上記内パイプ７の一端開口部７ａから冷却水を供給する代わりに、上記外パイプ５の一端開口部５ａから冷却水を供給しても良い。

この場合には、上記冷却水が上記外パイプ５内を流れ、上記外パイプ５の他端閉塞部５ｂ内から上記内パイプ７の他端開口部７ｂ内に排出されて、その排出された冷却水は上記内パイプ７内を流れて、上記内パイプ７の一端開口部７ａから上記排水受入管６ａ内に排出される。

本発明の第１の実施例のコンクリート温度制御用パイプによれば、上記冷却水循環装置６を駆動して、この冷却水供給管６ｂから冷却水を上記内パイプ７の一端開口部７ａに供給すれば、上記冷却水が上記内パイプ７内を流れて、上記内パイプ７の他端開口部７ｂから上記外パイプ５の他端閉塞部５ｂ内に排出されるようになる。

そして、その冷却水は、上記外パイプ５と上記内パイプ７間内を上記外パイ５の他端閉塞部５ｂから一端開口部５ａに向かって流れて、上記外パイプ５周囲のコンクリートを冷やして、上記外パイプ５の一端開口部５ａから上記排水受入管６ａ内に排出される。

そして、この排水は上記排水受入管６ａを介して、上記冷却水循環装置６内に入り、冷却されて、再度、上記冷却水供給管６ｂを介して、上記内パイプ７の一端開口部７ａに供給され、これにより、上記冷却水は上記外パイプ５内と上記内パイプ７内と冷却水循環装置６とを循環するようになる。

次に、本発明の第１の実施例のコンクリート温度制御用パイプが配設された鉄筋コンクリート構造物の施工方法を説明する。

まず、コンクリート構造物を構築しようとする場所に、コンクリート構造物構築用のコンクリート打設型枠を配設し、この型枠内に鉄筋４を組み上げる。

上記鉄筋の組み上げ後に、例えば、上記型枠外の上方から型枠内に、図２に示すように、上記外パイプ５の他端閉塞部５ｂを上記鉄筋４を避けるように回転させながら、挿入する。これにより、上記鉄筋４が配設された型枠内に、螺旋状の外パイプ５を配設できるようになる。

なお、上記外パイプ５の一端開口部５ａは打設されるコンクリートに埋められないように、型枠外に配設されるようにする。

次に、上記外パイプ５内の一端開口部５ａから上記内パイプ７を挿入し、上記内パイプ７の他端開口部７ｂが上記パイプ５の他端閉塞部５ｂに位置するようにする。

そして、上記型枠内にコンクリートを打設する。

そして、上記内パイプ７の一端開口部７ａと上記冷却水循環装置６の冷却水供給管６ｂを接続すると共に、上記外パイプ５の一端開口部５ａを上記冷却水循環装置６の排水受入管６ａに接続する。これにより、上記冷却水循環装置６を駆動させれば、冷却水が上記外パイプ５内と内パイプ７内を循環するようになり、上記打設された上記外パイプ５周囲のコンクリートの温度を制御しながら、上記コンクリートを硬化させて、コンクリート構造物を施工する。

なお、上記内パイプ７は、上記外パイプ５を型枠内に挿入する前に、予め外パイプ５内に挿入して、その外パイプ５を上記型枠内に挿入するようにしてもよい。または、型枠内に外パイプ５を配設し、コンクリート打設後に、上記外パイプ５内に上記内パイプ７を挿入するようにしてもよい。

本発明のコンクリート温度制御用パイプによれば、コンクリート構造物の施工時において、型枠内でのパイプ接続作業が発生しないので、作業を大幅に省略化できるという大きな利益がある。

また、鉄筋が密に配設されていても、小さな隙間があれば、そこに螺旋状の外パイプ５を挿入することができるので、型枠内の所望の箇所にコンクリート温度制御用パイプを配設することができる。

なお、本発明の第１の実施例においては、コンクリートに対して、鉛直方向に上記螺旋状の外パイプ５を配設した例を示したが、螺旋状の外パイプ５を水平方向に配設するようにしてもよい。

また、冷却水の他に、温水または空気などの流体を上記パイプ５、７内に供給するようにしてもよい。これにより、給熱養生が必要な寒中コンクリートにも使用できる。

また、上記第１の実施例においては、鉄筋コンクリート構造物の例を示したが、無筋コンクリート構造物にも適用でき、型枠内の各種の配設物を避けて螺旋状の外パイプを型枠内に配設することができる。

また、型枠内に、例えば、縦方向に螺旋状の外パイプを配設し、その後に、横方向に螺旋状の外パイプを配設するなど、複数の螺旋状のパイプを複雑に組み合わせて、コンクリート内に配設することもできる。

なお、上記外パイプ５内を流れる冷却水は、外パイプ５周囲のコンクリートを冷やすに従って、徐々に温められ、外パイプ５の他端閉塞部５ｂより一端開口部５ａにおける冷却水の方が温かくなる。

そこで、図６及び図７に示すように、上記外パイプ５内に挿入された内パイプ７の側壁に、線方向に所望の間隔で、貫通孔８を１または複数設ける。これにより、上記内パイプ７を流れる温度の低い冷却水の一部が、上記孔８を通じて、上記外パイプ５内に流れ、上記外パイプ５を流れる冷却水を冷やすようになり、上記外パイプ５内を流れる冷却水の温度勾配の設定をしやすくできる。

図８は、本発明のコンクリート温度制御用パイプの第２の実施例を示し、この第２の実施例においては、第１の実施例における他端が開口し他端が閉塞しているパイプ５を用いる代わりに、一端及び他端が開口しているパイプ９を用いる。

また、上記パイプ９の一端開口部９ａは、上記コンクリート３の一側面から突出し、上記パイプ９の他端開口部９ｂは、上記コンクリート３の他側面から突出するようにし、上記一端開口部９ａは、上記冷却水循環装置６の冷却水供給管６ｂに接続し、他端開口部９ｂは上記冷却水循環装置６の排水受入管６ａに接続する。

なお、上記パイプ９の螺旋径及びそのピッチ、パイプ径、螺旋状の回転面における形状は、第１の実施例と同様である。

また、第１の実施例と同様に、上記パイプ９の螺旋の軸は一直線状であることが好ましい。

本発明の第２の実施例によれば、上記冷却水循環装置６を駆動して、この冷却水供給管６ｂから冷却水を上記パイプ９の一端開口部９ａに供給すれば、上記冷却水が上記パイプ９内を流れて、上記パイプ９周囲のコンクリートを冷やして、上記パイプ９の他端開口部９ｂから上記排水受入管６ａ内に排出される。

そして、この排水は上記排水受入管６ａを介して、上記冷却水循環装置６内に入り、冷却されて、再度、上記冷却水供給口６ｂを介して、上記パイプ９の一端開口部９ａに供給され、これにより、上記冷却水は上記パイプ９と冷却水循環装置６で循環するようになる。

次に、本発明の第２実施例のコンクリート温度制御用パイプが配設された鉄筋コンクリートの施工方法を説明する。

まず、コンクリート構造物を構築しようとする場所に、コンクリート構造物構築用のコンクリート打設型枠を配設し、この型枠内に鉄筋を組み上げる。

上記鉄筋の組み上げ後に、例えば、横方向から型枠外から型枠内に、上記パイプ９の他端開口部９ｂを鉄筋４を避けるように回転させながら、挿入する。これにより、上記鉄筋が配設された型枠内に、螺旋状のパイプ９を配設できるようになる。なお、上記パイプ９の一端開口部９ａ及び他端開口部９ｂは打設されるコンクリートに埋まらないよう、型枠外に配設されるようにする。

そして、上記型枠内にコンクリートを打設する。

そして、上記パイプ９の一端開口部９ａと上記冷却水循環装置６の冷却水供給管６ｂを接続すると共に、上記パイプ９の他端開口部９ｂを上記冷却水循環装置６の排水受入管６ａに接続する。これにより、上記冷却水循環装置６を駆動されれば、冷却水が上記パイプ９内を循環するようになり、上記パイプ９周囲のコンクリートの温度を制御しながら、上記コンクリートを硬化させて、コンクリート構造物を施工する。

本発明の第２の実施例においても、上記第１の実施例と同様に、コンクリート構造物の施工時において、型枠内でのパイプ接続作業が発生しないので、作業を大幅に省略化できるという大きな利益がある。

また、鉄筋などが密に配設されていても、小さな隙間があれば、そこに螺旋状のパイプ９を挿入することができるので、型枠内の所望の箇所にコンクリート温度制御用パイプを配設することができる。

また、工場で作製したパイプを用いるので、パイプの精度が高く、パイプクーリング後にパイプ内に例えば無収縮モルタル等で充填しても、負勾配となる箇所がなく、それにより未充填箇所の発生を防ぐことができる。

また、螺旋状のパイプを用いるので、鉛直クーリングパイプよりも冷却水の通過する経路が長いため、１本における冷却効果が高い。

また、第１の実施例と同様に、無筋コンクリート構造物にも適用できる。

１コンクリート
２クーリングパイプ
２ａ湾曲部
２ｂ直線部
２ｃ供給口
２ｄ排出口
３コンクリート
３ａ上面
４鉄筋
５外パイプ
５ａ一端開口部
５ｂ他端閉塞部
６循環装置
６ａ排水受入管
６ｂ冷却水供給管
７内パイプ
７ａ一端開口部
７ｂ他端開口
８孔
９パイプ
９ａ一端開口部
９ｂ他端開口部

Claims

コンクリート内に配設される、一端が開口し他端が閉塞している軸方向に伸びて螺旋状に巻回された外パイプと、
この外パイプ内に挿入された一端及び他端が開口している内パイプとよりなり、
流体を、上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか一方の開口部から供給することにより、上記流体が上記外パイプと上記内パイプのいずれか一方のパイプ内から他方のパイプ内に流れ、上記外パイプ周囲のコンクリートの温度を制御して、上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか他方の開口部から排出され、
上記内パイプには、１または複数の孔が設けられていることを特徴とするコンクリート温度制御用パイプ。
コンクリート内に配設される、一端が開口し他端が閉塞している軸方向に伸びて螺旋状に巻回された外パイプと、この外パイプ内に挿入された一端及び他端が開口している内パイプとよりなるコンクリート温度制御用パイプ
の上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか一方の開口部から流体を供給することにより、上記流体を上記外パイプと上記内パイプのいずれか一方のパイプ内から他方のパイプ内に流し、上記外パイプの一端開口部と上記内パイプの一端開口部のいずれか他方の開口部から排出させ、上記外パイプ周囲のコンクリートの温度を制御し、
上記内パイプには、１または複数の孔が設けられ、上記外パイプと上記内パイプのいずれか一方のパイプ内を流れる流体の一部が上記孔を介して上記外パイプと上記内パイプのいずれか他方のパイプ内に流れることを特徴とするコンクリート制御用パイプを用いたコンクリート温度の制御方法。
配設物が配設された、コンクリート構造物を構築しようとする場所内に、軸方向に伸びて螺旋状に巻回されたコンクリート温度制御用パイプを、上記配設物を避けるように回転しながら挿入して、上記場所内に上記パイプを配設することを特徴とするコンクリート温度制御用パイプのコンクリート内への配設方法。