JP5819706B2 - コンクリート構造物の乾燥促進工法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物のコンクリート内部を乾燥させるのに用いるコンクリート構造物の乾燥促進工法に関する。

コンクリート構造物のコンクリート内部には多数の微細な空隙が存在する。これらの空隙は、コンクリート材料の練混ぜ時に混入した空気（気泡）や水が占めていた部分（水泡）によるもので、水の占めていた部分の空隙はさらに毛細管空隙とゲル空隙に分けられる。
屋外のコンクリート構造物の場合、このようなコンクリート内部の空隙により大気中の水分が吸収され、さらに降雨により水分が吸収されるために、コンクリート内部の相対湿度は大気中の相対湿度以上となる。例えば、東京の場合、大気中の相対湿度の月別平均値は、１月の５０％から６月（梅雨期）の７３％まで、年平均にして６３％と高く、これに降雨量を合わせると、屋外のコンクリート構造物のコンクリート内部の相対湿度は６０％を大きく上回ることになる。コンクリート内部の相対湿度が高くなると、コンクリート中に含まれる骨材の種類によっては、アルカリ骨材反応が生じ、コンクリートが膨張してコンクリートにひび割れが発生するなどコンクリートを劣化させることになるため、このような場合、コンクリート内部の乾燥を促進し、コンクリート内部の空隙の相対湿度をアルカリ骨材反応による膨張が停止する相対湿度よりも下げることが有効である。

従来においては、試験室レベルでは、シリカゲルデシケータや真空デシケータによって、あるいは１０５℃の高温乾燥炉などにコンクリートを保存することによって、乾燥を促進することが行われている。
この種のコンクリートの乾燥方法は例えば、特許文献１に提案されており、この文献１には「コンクリート製品を乾燥養生室に入れて製品中の水分をＸ％蒸発させることにより行う」ことが開示されている。

特公平３−２１５０６号公報（実施例の欄）

しかしながら、従来の試験室レベルでのシリカゲルデシケータや真空デシケータ、あるいは高温乾燥炉などを用いたコンクリートの乾燥方法、又は上記特許文献１の乾燥養生室を使用したコンクリートの乾燥方法では、小型の試験体やコンクリート製品にのみ適用できるが、屋外に構築された数ｍから数十ｍ単位の寸法からなる大型のコンクリート構造物全体の乾燥に用いることは困難であり、非実用的と言わざるを得ない。この点は、上記特許文献１にもこの文献１の技術について「適用対象としてコンクリートもしくはモルタルの小型プレキャスト部材が適している。」と記載されていることからも明らかである。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、屋外に存在する数ｍから数十ｍ単位の寸法からなる大型のコンクリート構造物でもコンクリート内部を確実に乾燥させ、コンクリート内部の相対湿度を目標の数値（例えばアルカリ骨材反応に対しては６０％以下）まで低下させることのできるコンクリート構造物の乾燥促進工法を提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、コンクリート構造物のコンクリート内部を乾燥させるためのコンクリート構造物の乾燥促進工法であって、コンクリート構造物のコンクリート表面に当該表面に対して所定の間隔の間隙をおいて所定の剛性を有する被覆板をアンカー材により取り付けて、前記コンクリート表面を気密に被覆し、前記被覆板と前記コンクリート表面との間の間隙を真空ポンプにより真空吸引することにより、前記コンクリート表面の相対湿度を低下させ、前記コンクリート内部の水分の前記コンクリート表面への移動を促進して、当該水分を乾燥除去し、前記コンクリート内部の相対湿度を低下させる、ことを要旨とする。
また、このコンクリート構造物の乾燥促進工法では、各施工を、次のように具体化する。
（１）被覆板を複数の分割被覆板で構成し、前記各分割被覆板の相互の隣接端部を気密に接合する。
（２）被覆板の周縁端部全体にシール材を介在する。
（３）被覆板をコンクリート表面に対して点状又は線状の突起形状部材を介して取り付ける。この場合、突起形状部材は被覆板の少なくともコンクリート表面に対向する片側一方の面に一体に備えることが好ましい。また、この場合、突起形状部材は被覆板とは別体の面状部材からなり、少なくともコンクリート表面に対向する片側一方の面に突起形状を有するものとしてもよい。
（４）被覆板の一部に真空吸引口を設け、前記真空吸引口に真空ポンプを吸引パイプを介して接続する。
（５）真空ポンプの真空吸引により、コンクリート表面の相対湿度を１０％以下とし、コンクリート内部の相対湿度を６０％以下まで低下させることが好ましい。
（６）コンクリート内部の乾燥終了後、被覆板をコンクリート構造物に一体化する。

本発明のコンクリート構造物の乾燥促進工法によれば、屋外に存在する数ｍから数十ｍ単位の寸法からなる大型のコンクリート構造物でもコンクリート内部を確実に乾燥させ、コンクリート内部の相対湿度を目標の数値（例えばアルカリ骨材反応に対しては６０％以下）まで低下させることができる、という格別な効果を奏する。

本発明の一実施の形態におけるコンクリート構造物の乾燥促進工法を示す斜視図 同工法による被覆板の取付例を示す側面図 同工法に用いる被覆板を示す平面図 同工法に用いる被覆板を示す拡大斜視図 同工法によりコンクリート内部の相対湿度が低下する進行状況を示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
このコンクリート構造物の乾燥促進工法は、コンクリート構造物のコンクリート内部を乾燥させるための工法で、その一例を図１に示している。
なお、この場合、コンクリート構造物Ｓは既設の橋脚で、この橋脚の上部コンクリートＣ内部にアルカリ骨材反応による膨張が発生、進行しているものとし、本工法は、この橋脚のコンクリートＣ内部をアルカリ骨材反応が進行しない相対湿度まで低下させ、乾燥させることで、アルカリ骨材反応及びそれに伴う膨張を抑制しようとするものである。

図１に示すように、この工法では、所定の剛性を有する被覆板１を用いて、コンクリート構造物ＳのコンクリートＣ表面を当該表面に対して所定の間隔の間隙Ｐをおいて気密に被覆し（被覆板の取り付け施工）、この被覆板１とコンクリートＣ表面との間の間隙Ｐを真空ポンプ５により真空吸引することにより（被覆板とコンクリート表面との間の真空吸引施工）、コンクリートＣ表面の相対湿度を低下させ、コンクリートＣ内部の水分のコンクリートＣ表面への移動を促進して、当該水分を乾燥除去し、コンクリートＣ内部の相対湿度を低下させるものとした。

この工法では各施工を次のようにして行う。
（被覆板の取り付け施工）
この施工では、図１及び図２に示すように、被覆板１を複数の分割被覆板１１で構成し、これら分割被覆板１１をコンクリートＣ表面に各分割被覆板１１とコンクリートＣ表面との間に点状又は線状の突起形状部材２を介して配置し、アンカーボルト３により取り付けるとともに、各分割被覆板１１の相互の隣接端部を気密に接合し、また、被覆板１の周縁端部全体にシール材４を介在して、各分割被覆板１１とコンクリートＣ表面との間の気密性を確保する。

この場合、被覆板１をなす複数の分割被覆板１１はそれぞれ、大気圧による押し付け圧力によって変形したり破損したりしないような剛性を有する所定の大きさの矩形状の面板で、鋼板やプラスチック板などコンクリート構造物の形状に合わせて現場で溶接又は接着が可能な材質のものを使用することが好ましい。また、この被覆板１の一部に真空吸引口１０が必要で、一部の分割被覆板１１に真空吸引口１０を形成しておく。
突起形状部材２は、被覆板１とコンクリートＣ表面との間に間隙Ｐを設けるために、図３に示すように、分割被覆板１１の少なくともコンクリートＣ表面に対向する片側一方の面に一体に備えることが好ましい。
ここでは、被覆板１に作用する大気圧（０．０１Ｎ／ｍｍ²の圧力）を考慮して、図４に示すように、分割被覆板１１に厚さ３．２ｍｍの鋼板を用い、この鋼板の表面に突起形状部材２として直径１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円形の突起形状部を１００ｍｍピッチ前後の設置間隔で接着した。
なお、このような突起形状部材２付きの分割被覆板１１の製作に代えて、縞鋼板などの床用鋼板のような表面に凹凸形状を有する金属板を使用することもでき、このような金属板を使用すれば、突起形状部材の分割被覆板への取り付けが不要になる。
また、突起形状部材は被覆板とは別体の面状部材からなり、少なくともコンクリート表面に対向する片側一方の面に突起形状部を有するものとしてもよい。この別体の突起形状部材の場合、この工法に専用の部品部材として製作してもよく、また、金網など既製の金属製の凹凸形状部材を代用品として採用してもよい。このような別体の突起形状部材を用いる場合、この部材を被覆板とともにコンクリート表面に固定する。
このようにして分割被覆板１１をコンクリートＣ表面に突起形状部材２を介して取り付けることにより、被覆板１とコンクリートＣ表面との間に一定の隙間Ｐを形成することができるとともに、後述する真空吸引工程において、被覆板１に最大負圧０．０１Ｎ／ｍｍ²が等分布で作用したときに、被覆板１が突起形状部材２を介してコンクリートＣ表面に接することで、支持体として大気圧に抗することができる。

また、この場合、複数の分割被覆板１１をコンクリート構造物Ｓの形状に合わせて、すなわち、橋脚の上部形状に沿って縦方向及び横方向に相互に隣接して配置し、各分割被覆板１１相互の隣接端部を溶接又は接着剤により気密に接合する。ここでは各分割被覆板１１に鋼板を使用したので、鋼板同士を溶接により接合する。また、被覆板１の周縁端部全体に介在するシール材４として、図２に示すように、ゴム板を使用し、このシール材４を被覆板１の周縁部とコンクリートＣ表面との間に接着剤を用いて単独で又はアンカー材との併用により固定して、コンクリートＣ表面に密着させ、被覆板１の周縁端部からの漏気を防止する。
このようにしてコンクリートＣ表面を被覆板１１により大気と遮断する。また、この場合、被覆板１とコンクリートＣ表面との間に一定の間隙Ｐを確保して、この間隙Ｐ内で空気の移動を可能とする。

（被覆板とコンクリート表面との間の真空吸引施工）
この施工では、図１に示すように、被覆板１の一部に設けた真空吸引口１０に真空ポンプ５を吸引パイプ６を介して接続し、この真空ポンプ５により被覆板１とコンクリートＣ表面との間の間隙Ｐを真空吸引する。この間隙Ｐの真空吸引により、この間隙Ｐの空気を排気して、真空状態を維持し、水分を除去することによって、コンクリートＣ表面の相対湿度を低下させ、コンクリートＣ内部の水分のコンクリートＣ表面への移動を促進して、コンクリートＣ内部の相対湿度を所定の数値まで低下させる。
この場合、コンクリートＣ表面の相対湿度を１０％以下とし、コンクリートＣ内部の相対湿度を６０％以下まで低下させる。

図５にこの真空ポンプによる真空吸引によりコンクリート内部の相対湿度が低下する進行状況を示している。これはコンクリート中の湿気移動解析による計算で求めたもので、計算では、５年間の連続吸引で６０ｃｍの深さまで相対湿度を６０％以下にすることができる。
本計算式を以下に示す。
コンクリート中の湿気移動解析の基礎となる湿気移動則として次式を用いる。
ただし、コンクリート中の蒸気圧Ｐと相対湿度ＲＨとの関係は次式で表せる。
式（１）の湿気移動則から、次の湿気移動の非線形支配方程式が導かれる。
また、境界条件式として、次式を仮定することができる。

このようにして橋脚などの屋外に存在する数ｍから数十ｍ単位の寸法からなる大型のコンクリート構造物ＳでもコンクリートＣ内部を確実に乾燥させることができ、このコンクリートＣ内部を乾燥させることで、コンクリート構造物Ｓに発生したアルカリ骨材反応に対処することができる。
アルカリ骨材反応は、水分が供給され続ける環境にあるコンクリートにおいて、コンクリートの中に含まれるアルカリ性の水溶液が骨材中の特定の鉱物（反応性物質）と反応し、異常膨張やそれに伴うひび割れなどを引き起こす。したがって、アルカリ骨材反応は水−アルカリ−反応性物質が一体となったときにのみ生じ、進行する。
既に出来上がったコンクリート構造物においては、反応性物質やアルカリを取り除くことは困難なので、水分の除去のみが対策となる。なお、従来の対策としては、水分の浸入を防ぐ一方で内部の水分を蒸発させるような機能を有する防水材料を塗布、注入する方法が採られているが、大気中の自然湿度環境においては、乾燥速度が極めて遅く、乾燥効果が確認できないばかりか膨張を抑制できない場合もある。アルカリ骨材反応は、相対湿度が８５％以下であれば、進行しないことが報告されている事例もあり、この場合は、コンクリート内部の相対湿度を８５％以下に低下させることで、アルカリ骨材反応に対処することができる。
本工法では、既述の湿気移動解析結果（図５）から明らかなように、真空ポンプ５を数年間連続的に稼働させることによって、コンクリートＣ内部の湿度を８５％以下に低下させることができるので、本工法により、コンクリートＣ内部をアルカリ骨材反応が進行しない相対湿度８５％以下に低下させることで、アルカリ骨材反応を確実に抑制することができる。本工法の場合、計算では、既述のとおり、真空ポンプ５による５年間の連続吸引で、６０ｃｍの深さまで相対湿度を６０％以下にすることができ、数年の対策期間が必要になるが、コンクリート構造物Ｓのアルカリ骨材反応による膨張は数十年に亘って進行するので、その対策に数年間の期間を要したところで、何ら問題にはならない。
なお、ここでは、コンクリートＣ内部の相対湿度を６０％以下としたので、反応鉱物の種類によってはアルカリ骨材反応の停止湿度が異なる場合でも、十分に対応することができる。
また、この工法はアルカリ骨材反応の抑制効果の他、コンクリート表面が乾燥していることを前提とするコンクリート表面に含浸材を使用する場合などにも利用することができる。

また、本工法では、使用した被覆板などをコンクリート構造物に劣化が生じた場合の補強に利用することができる。コンクリート構造物の劣化性状として、例えば、コンクリート表面にひび割れなどの損傷があり、耐荷力的にも不足が生じている場合など、必要な場合に、コンクリート表面に鋼板からなる被覆板をアンカーボルトなどによって固定して、被覆板をコンクリート構造物と一体化することにより、コンクリート構造物を補強することができる。この場合、コンクリート内部の乾燥終了後に、被覆板とコンクリート表面との間の間隙にモルタルやエポキシ樹脂などの充填材を注入して、さらに補強することができる。

以上説明したように、この工法によれば、所定の剛性を有する被覆板１を用いて、コンクリート構造物ＳのコンクリートＣ表面を当該表面に対して所定の間隔の間隙Ｐをおいて気密に被覆し、この間隙Ｐを真空ポンプ５により真空吸引することにより、コンクリートＣ表面の相対湿度を低下させ、コンクリートＣ内部の水分のコンクリートＣ表面への移動を促進して、当該水分を乾燥除去し、コンクリートＣ内部の相対湿度を低下させるようにしたので、屋外に存在する数ｍから数十ｍ単位の寸法からなる大型のコンクリート構造物でもコンクリート内部を確実に乾燥させ、コンクリート内部の相対湿度を目標の数値（６０％以下）まで低下させることができ、この工法をコンクリート構造物に発生するアルカリ骨材反応の抑制などコンクリート内部の乾燥が必要な場合に有効に利用することができる。

Ｓ コンクリート構造物
Ｃ コンクリート
Ｐ 間隙
１ 被覆板
１０ 真空吸引口
１１ 分割被覆板
２ 突起形状部材
３ アンカーボルト
４ シール材
５ 真空ポンプ
６ 吸引パイプ

Claims (9)

1. コンクリート構造物のコンクリート内部を乾燥させるためのコンクリート構造物の乾燥促進工法であって、
   コンクリート構造物のコンクリート表面に当該表面に対して所定の間隔の間隙をおいて所定の剛性を有する被覆板をアンカー材により取り付けて、前記コンクリート表面を気密に被覆し、
   前記被覆板と前記コンクリート表面との間の間隙を真空ポンプにより真空吸引することにより、前記コンクリート表面の相対湿度を低下させ、前記コンクリート内部の水分の前記コンクリート表面への移動を促進して、当該水分を乾燥除去し、前記コンクリート内部の相対湿度を低下させる、
   ことを特徴とするコンクリート構造物の乾燥促進工法。
2. 被覆板を複数の分割被覆板で構成し、前記各分割被覆板の相互の隣接端部を気密に接合する請求項１に記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
3. 被覆板の周縁端部全体にシール材を介在する請求項１又は２に記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
4. 被覆板をコンクリート表面に対して点状又は線状の突起形状部材を介して取り付ける請求項１乃至３のいずれかに記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
5. 突起形状部材は被覆板の少なくともコンクリート表面に対向する片側一方の面に一体に備える請求項４に記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
6. 突起形状部材は被覆板とは別体の面状部材からなり、少なくともコンクリート表面に対向する片側一方の面に突起形状を有する請求項４に記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
7. 被覆板の一部に真空吸引口を設け、前記真空吸引口に真空ポンプを吸引パイプを介して接続する請求項１乃至６のいずれかに記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
8. 真空ポンプの真空吸引により、コンクリート表面の相対湿度を１０％以下とし、コンクリート内部の相対湿度を６０％以下まで低下させる請求項１乃至７のいずれかに記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。
9. コンクリート内部の乾燥終了後、被覆板をコンクリート構造物に一体化する請求項１乃至８のいずれかに記載のコンクリート構造物の乾燥促進工法。