JP6014802B1

JP6014802B1 - コンクリート施工方法

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Publication number: JP6014802B1
Application number: JP2016009410A
Authority: JP
Inventors: 政彦岸田; 智也峯村; 陽介石原; 佐藤公紀; 幸宏倉田; 上田　和哉; 和哉上田; 戸田　勝哉; 勝哉戸田; 史朗齊藤; 肇橘; 智之高尾; 光則重田; 夏樹吉岡; 中村　定明; 定明中村; 幸夫廣井; 俊紀木村; 祐介 ▲高▼木
Original assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: JP2017128934A

Abstract

【課題】狭小な間詰め部においても低コストで急速施工が可能なコンクリート施工方法を提供する。【解決手段】少なくとも普通ポルトランドセメント、超速硬性混和材及び骨材を加水せずに混合してなる混合材をコンクリート施工現場に搬送し、施工現場で前記混合材に加水するとともに、加水したコンクリートを混練して間詰め部に打設するようにしたので、主たるコンクリート構成材の混合を施工現場で行う必要がなく、従来のように大型のモービル車を現場で使用する必要がない。これにより、例えば伸縮装置の箱抜き部など、狭小な間詰め部の施工のように必要なコンクリートが少量（例えば、２ｍ３程度）の施工に極めて有利である。更に、高価な超速硬セメントを用いる必要がないので、コンクリートの材料コストを大幅に低減することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば橋梁用伸縮装置の取り換え工事など、狭小な間詰め部のコンクリート打設に用いられるコンクリート施工方法に関するものである。

橋梁同士または橋梁と橋台間の遊間に設置される伸縮装置は、遊間に沿って配置された波形または櫛形の鋼板を備え、鋼板同士が接近または離間することにより、床版の伸縮を吸収するようになっている。鋼板は、遊間を間にして対向する橋桁の床版端部や橋台のパラペット端部に設けられた後打ち部にアンカー部材等を介して固定され、後打ち部にはコンクリートが打設される。

また、道路橋においては、走行車両からの負荷によって劣化した伸縮装置を定期的に取り換える必要がある。伸縮装置の取り換え工事は交通規制をして行われるため短時間で完了する必要があるが、後打ち部に通常のコンクリートを打設すると、コンクリートの硬化に長時間を要することから、伸縮装置の取り換え工事にはコンクリートを短時間で十分な強度まで硬化させる急速施工が用いられる。

従来、短時間でコンクリートを硬化させる方法としては、超速硬セメント、細骨材及び水をミキサに投入して混練したコンクリートを打設する超速硬コンクリートの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−５８６３７号公報

しかしながら、前記従来例では、超速硬セメントを使用するため、コンクリート工場で加水することができず、モービル車と呼ばれる大型の特殊車両を用いて、現場で超速硬セメント、細骨材及び水を混練している。これにより、大型のモービル車を現場に設置するための場所を確保する必要があるため、伸縮装置の取り換え工事現場のように大型車両の設置場所の確保が困難な現場での施工には適さないという問題点があった。特に、伸縮装置の箱抜き部のような狭小な間詰め部の施工では、使用するコンクリートが少量（例えば、２ｍ^３程度）であるにも拘わらず、大量のコンクリートを打設可能なモービル車を用いることは、工事費を無用に増加させることになる。また、超速硬セメントは非常に高価であるため、コンクリートの材料コストが高くなるという問題点もあった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、狭小な間詰め部においても低コストで急速施工が可能なコンクリート施工方法を提供することにある。

本発明のコンクリート施工方法は、前記目的を達成するために、少なくとも普通ポルトランドセメント、超速硬性混和材及び骨材を加水せずに混合してなる混合材を間詰め部のコンクリート施工現場に搬送し、
施工現場で前記混合材を小型ミキサに投入するとともに、混合材に加水し、加水したコンクリートを所定の第１の混練時間だけ混練した後、繊維を混合し、所定の第２の混練時間だけ混練した後、前記間詰め部に打設するコンクリート施工方法であって、前記間詰め部に打設されるコンクリートは、圧縮強度が材齢３時間で２４Ｎ／ｍｍ^２以上、凝結始発時間が加水から３０分以上である。

これにより、セメント、超速硬性混和材及び骨材等の主たるコンクリート構成材の混合を施工現場で行う必要がないので、従来のように大型のモービル車を現場で使用する必要がなく、小型ミキサ等の最小限の機材を用いて施工現場でコンクリートの混練を行うことが可能となる。また、比較的安価な普通ポルトランドセメントに超速硬性混和材を混合して速硬性を得るようにしているので、従来のように高価な超速硬セメントを用いる必要がない。更に、コンクリートに繊維が混合されることから、繊維によってコンクリートの欠け落ち防止効果が高められる。

本発明によれば、セメント、超速硬性混和材及び骨材等の主たるコンクリート構成材の混合を施工現場で行う必要がないので、従来のように大型のモービル車を現場で使用する必要がなく、小型ミキサ等の最小限の機材を用いて施工現場でコンクリートの混練を行うことができる。これにより、例えば伸縮装置の取り換え工事現場のように大型車両の設置場所の確保が困難な現場であっても施工可能となり、例えば伸縮装置の箱抜き部など、狭小な間詰め部の施工のように必要なコンクリートが少量（例えば、２ｍ^３程度）の施工に極めて有利である。更に、本実施形態では、比較的安価な普通ポルトランドセメントに超速硬性混和材を混合して速硬性を得るようにしているので、従来のように高価な超速硬セメントを用いる場合に比べ、コンクリートの材料コストを大幅に低減することができるという利点もある。また、伸縮装置の周辺のように衝撃や振動を受けやすいコンクリートにおいても繊維による欠け落ち防止効果を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るコンクリート施工方法を用いる伸縮装置の部分平面図後打ちコンクリート打設前の伸縮装置の側面断面図後打ちコンクリート打設後の伸縮装置の側面断面図コンクリートの性能を示す図コンクリート施工方法の工程を示す図コンクリートの示方配合を示す図フレッシュコンクリート試験の結果を示す図強度試験の結果を示す図材齢と圧縮強度の関係を示す図材齢と静弾性係数の関係を示す図凝結時間試験の結果を示す図貫入抵抗値と経過時間の関係を示す図沈降量と経過時間の関係を示す図後打ち部充填試験に用いる模擬試験装置の側面断面図

図１乃至図１４は本発明の一実施形態を示すもので、例えば橋梁用伸縮装置の取り換え工事のコンクリート打設に用いられるコンクリート施工方法を示すものである。

図１乃至図３に示す伸縮装置１は、橋梁同士の遊間に遊間に沿って配置された対向一対の波形鋼板１ａを備え、鋼板１ａ同士が接近または離間することにより、床版２の伸縮を吸収するようになっている。鋼板１ａは、図２に示すように遊間を間にして対向する床版２の端部に設けられた間詰め部としての後打ち部３（箱抜き部）にアンカー部材４、固定部材５及び鉄筋６を介して固定され、図３に示すように後打ち部３には後打ちコンクリート７が打設される。

以下、前記伸縮装置１の箱抜き部３のような狭小な間詰め部のコンクリート打設を急速施工により行う方法を示す。

即ち、本実施形態では、少なくとも普通ポルトランドセメント、超速硬性混和材、骨材を加水せずに混合してなる混合材をコンクリート施工現場に搬送し、施工現場で混合材に加水して混練するとともに、更に繊維を加えて混練したコンクリートを間詰め部に打設することにより施工する。

前記混合材の混合工程では、普通ポルトランドセメント、超速硬性混和材、骨材が所定の性能を発現するように所定の割合で配合され、コンクリート工場においてミキサ等により混合される。

普通ポルトランドセメントとしては、速硬性を有さない水硬性セメントで、混練開始から硬化までの時間が、例えば３時間を超えるものが用いられる。

超速硬性混和材としては、例えば急硬性鉱物であるカルシウムアルミネートと硫酸カルシウムとを主体とする微粉末で、セメントと併用して水で混練すると、短時間でエトリンガイトを水和生成して急激に硬化する周知の混和材が用いられる。

骨材としては、通常のコンクリートに使用される骨材であれば、川砂等の細骨材、砕石等の粗骨材など、各種の骨材が用いられる。

また、コンクリートの構成材には、減水剤等のセメント分散剤を必要に応じて用いるようにしてもよい。

施工現場で加える繊維としては、鋼繊維等の金属繊維、ロックウール、鉱物繊維等の無機繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン繊維またはビニロン繊維等の有機繊維のうち、一種または二種以上の繊維が用いられる。

打設されるコンクリートの性能としては、図４に示すように、スランプ（ＪＩＳＡ１１０１）が１２．５ｃｍ以上、空気量（ＪＩＳＡ１１１８）が０．５％以上３．５以下、凝結始発時間（ＪＩＳＡ１１４７）が加水から３０分以上、材齢３時間の圧縮強度（ＪＩＳＡ１１０８）が２４Ｎ／ｍｍ^２以上、材齢２８日の圧縮強度（ＪＩＳＡ１１０８）が５０Ｎ／ｍｍ^２以上、曲げ靭性（ＪＳＣＥ−Ｇ５５２）が１．４０Ｎ／ｍｍ^２以上とする。

次に、本実施形態のコンクリート施工方法について、図５を参照して説明する。まず、前記混合材と繊維をそれぞれ別々に袋詰めし（Ｓ１）、運搬車両によってコンクリート施工現場に搬送する（Ｓ２）。次に、施工現場で混合材をミキサ（例えば、傾胴型の小型ミキサ）に投入するとともに（Ｓ３）、ミキサに水を投入し（Ｓ４）、所定の第１の混練時間Ｔ1 （２１０秒以上２７０秒以下）だけ混練する（Ｓ５）。ここで、スランプ値を測定した後（Ｓ６）、繊維を投入し（Ｓ７）、所定の第２の混練時間Ｔ2 （５０秒以上７０秒以下）だけ混練する（Ｓ８）。そして、スランプ値及び空気量を測定した後（Ｓ９）、間詰め部に打設する（Ｓ１０）。

前記混練工程における加水からスランプ計測までの第１の混練時間Ｔ1 は、２１０秒よりも短いと混練不足を生じ、２７０秒よりも長いと後工程の打設に十分な時間を確保できなくなるので、第１の混練時間Ｔ1 は２１０秒以上２７０秒以下が好ましい。

また、前記混練工程における繊維投入からコンクリート排出までの第２の混練時間Ｔ2 は、５０秒よりも短いと混練不足を生じ、７０秒よりも長いと空気混合量が過剰になって強度不足を生ずるとともに、後工程の打設に十分な時間を確保できなくなるので、第２の混練時間Ｔ2 は５０秒以上７０秒以下が好ましい。

このように、本実施形態によれば、少なくとも普通ポルトランドセメント、超速硬性混和材及び骨材を加水せずに混合してなる混合材をコンクリート施工現場に搬送し、施工現場で前記混合材に加水するとともに、加水したコンクリートを混練して間詰め部に打設するようにしたので、例えば伸縮装置の後打ち部（箱抜き部）のような狭小な間詰め部においても低コストで急速施工が可能となる。

即ち、本実施形態では、セメント、超速硬性混和材及び骨材等の主たるコンクリート構成材の混合を施工現場で行う必要がないので、従来のように大型のモービル車を現場で使用する必要がなく、小型ミキサ等の最小限の機材を用いて施工現場でコンクリートの混練を行うことができる。これにより、例えば伸縮装置の取り換え工事現場のように大型車両の設置場所の確保が困難な現場であっても施工可能となり、例えば伸縮装置の箱抜き部など、狭小な間詰め部の施工のように必要なコンクリートが少量（例えば、２ｍ^３程度）の施工に極めて有利である。更に、本実施形態では、比較的安価な普通ポルトランドセメントに超速硬性混和材を混合して速硬性を得るようにしているので、従来のように高価な超速硬セメントを用いる場合に比べ、コンクリートの材料コストを大幅に低減することができるという利点もある。

また、間詰め部に打設されるコンクリートを、圧縮強度が材齢３時間で２４Ｎ／ｍｍ^２以上となるようにしたので、十分な速硬性を確保することができ、例えば既設の道路橋の施工においても短時間での交通開放が可能となる。

更に、間詰め部に打設されるコンクリートを、凝結始発時間が加水から３０分以上となるようにしたので、速硬性を確保しつつ可使時間を３０分以上確保することができ、現場でのコンクリート打設作業を確実に行うことができる。

即ち、圧縮強度が２４Ｎ／ｍｍ^２以上に達する材齢を３時間よりも短くすると、凝結始発時間が早くなり、コンクリートの打設作業時間を十分に確保することができなくなる。一方、凝結始発時間を長くすると、圧縮強度が２４Ｎ／ｍｍ^２以上に達する材齢が長くなり、交通開放可能な強度までコンクリートが硬化する時間が長くなる。本実施形態では、圧縮強度を材齢３時間で２４Ｎ／ｍｍ^２以上、凝結始発時間を加水から３０分以上とすることにより、伸縮装置等の間詰め部の施工において、後打ちコンクリートの打設に必要な作業時間を確保しつつ早期の交通開放が可能な急速施工を行うことができる。

また、間詰め部に打設されるコンクリートを、スランプが１２．５ｃｍ以上となるようにしたので、伸縮装置の箱抜き部のような過密配筋箇所でもコンクリートを隙間なく充填することができ、コンクリート施工を確実に行うことができる。この場合、材料分離を防止するためには、スランプを１８．０ｃｍ以下とすることが好ましい。

更に、間詰め部に打設されるコンクリートを、空気含有量が０．５％以上３．５％以下となるようにしたので、空気含有量が低すぎることによる凍結融解を防止することができるとともに、空気含有量が高すぎることによる強度低下を抑制することができる。

また、間詰め部に打設されるコンクリートを、圧縮強度が材齢２８日で５０Ｎ／ｍｍ^２以上となるようにしたので、既定の設計基準値を満たすことができ、施工後の耐久性を確保することができる。

更に、間詰め部に打設されるコンクリートを、曲げ靭性が１．４０Ｎ／ｍｍ^２以上となるようにしたので、伸縮装置の周辺のように衝撃や振動を受けやすいコンクリートにおいても繊維による欠け落ち防止効果を高めることができる。

尚、前記実施形態では、伸縮装置１の後打ち部３にコンクリートを打設する例を示したが、狭小な間詰め部に少量のコンクリートを打設する施工であれば、床版、パラペット、高欄、排水部等、他の間詰め部の施工にも本発明を用いることができる。

本発明のコンクリート施工方法に用いるコンクリートについて、以下の実施例１及び２に対して試験を行うことにより、本発明におけるコンクリート性能の目標値を満たすことを確認した。
［コンクリートの示方配合］
実施例１及び２には、図６に示すように、水：１７０ｋｇ／ｍ^３、セメント：３４８ｋｇ／ｍ^３、細骨材：８１２ｋｇ／ｍ^３、粗骨材：９４１ｋｇ／ｍ^３、混和材（紛体）：１６７ｋｇ／ｍ^３、混和剤（液体）：微量を配合した。更に、実施例１には繊維４．５５ｋｇ／ｍ^３、実施例２には繊維７．２８ｋｇ／ｍ^３を配合した。

セメントには普通ポルトランドセメント（密度：３．１６ｇ／ｃｍ^３）、細骨材には石灰砕砂（表乾密度：２．７５ｇ／ｃｍ^３，Ｆ.Ｍ.=２．６３）、粗骨材には石灰砕石（表乾密度：２．７６ｇ／ｃｍ^３，Ｆ.Ｍ.=６．７９）、混和材には超速硬性混和材（密度：３．１６ｇ／ｃｍ^３）、繊維にはポリプロピレン製短繊維（有機繊維）を用いた。
［フレッシュコンクリート試験］
実施例１及び２について、フレッシュコンクリートのスランプ試験（準拠規格：ＪＩＳＡ１１０１）及び空気量試験（準拠規格：ＪＩＳＡ１１１８）を行ったところ、図７に示す結果が得られた。本試験では、実施例１は加水量が８００ｃｃ、１３００ｃｃの２通りについて試験を行い、実施例２は加水量が８００ｃｃの１通りについて試験を行った。

試験の結果、ベース配合（繊維投入前）のスランプは、実施例１及び２のいずれも１８．５ｃｍであった。これに対し、繊維を混入した後のスランプは、実施例１（繊維量０．５％）が１４．５ｃｍ（４．０ｃｍのスランプダウン）、実施例２（繊維量０．８％）が１４．０ｃｍ（４．５ｃｍのスランプダウン）であったが、実施例１及び２のいずれも目標値（１２．５ｃｍ以上）を満たす結果であった。空気量は、実施例１及び２のいずれも２．０％であり、目標値（０．５％以上３．５％以下）を満たす結果であった。また、本試験により、高い外気温の下でも、加水量の調整で安定したフレッシュ性状が得られることを確認した。
［強度試験］
実施例１及び２について、圧縮強度試験（準拠規格：ＪＩＳＡ１１０８）、静弾性係数試験（準拠規格ＪＩＳＡ１１４９）、割裂引張強度試験（準拠規格：ＪＩＳＡ１１１３）を行ったところ、図８に示す結果が得られた。本試験では、材齢３時間及び材齢６時間はアンボンドキャッピングを用い、材齢１日は供試体を研磨して試験を行った。

試験の結果、材齢３時間の圧縮強度の平均値は３０．５Ｎ／ｍｍ^２であり、目標値（材齢３時間で２４Ｎ／ｍｍ^２以上）を満たす結果であった。また、材齢と圧縮強度の関係を図９に示し、材齢と静弾性係数の関係を図１０に示す。材齢３時間から材齢６時間の間では圧縮強度が増加しないが、これは超速硬性混和材を用いた場合に通常見られる現象である。
［凝結時間試験］
実施例１及び２について、凝結時間の試験を行ったところ、図１１に示す結果が得られた。本試験では、プロクター貫入試験（準拠規格：ＪＩＳＡ１１４７）により、貫入抵抗が基準値３．５Ｎ／ｍｍ^２に達する始発時間を測定した。

試験の結果、加水から９７分で基準値３．５Ｎ／ｍｍ^２に達し、目標値（３０分以上）を満たすことが確認された。
［充填試験］
実施例１及び２について、充填性能の試験を行ったところ、図１２に示す結果が得られた。本試験では、ボックス充填試験（準拠規格：ＪＳＣＥ−Ｆ５１１）により、充填装置（ボックス形容器）をテーブルバイブレータの上に設置し、６０Ｈｚの振動を与えながら試験を行った。試料の上面に浮きを設置し、時間経過に伴う沈降量をワイヤー変位計で計測した。

試験の結果、実施例１及び２のいずれにおいても，Ｒ２障害（Ｄ１３−３本，鉄筋あき３５ｍｍ）を問題なく通過した。沈降量と経過時間の関係を図１３に示す。図１３における直線区間の傾きから、実施例１の近似直線の式をｙ＝−１４．１６６ｘ＋１４．６１３、実施例２の近似直線の式をｙ＝−７．０２８６ｘ＋５．１２２９とし、各実施例１及び２の沈降速度を求めたところ、実施例１が１４．２ｍｍ／ｓｅｃ、実施例２が７．０ｍｍ／ｓｅｃであった。このことから、繊維の混入量を０．３ｖｏｌ．％増加させると、沈降速度（障害通過速度）が約１／２になることが確認された。
［後打ち部充填試験］
実施例１及び２について、伸縮装置の後打ち部への充填性能の試験を行ったところ、以下の結果が得られた。本試験では、図１４に示す充填試験用の模擬試験装置１０を用いた。

この模擬試験装置１０は、伸縮装置の後打ち部を模したもので、試験用のコンクリートを充填可能な箱状に形成されている。模擬試験装置１０は、上面側が路面に対応する第１の空間部１０ａと、上面側が路面の下方位置に対応する第２の空間部１０ｂとからなり、第１の空間部１０ａは上面を開口している。第２の空間部１０ｂは上面が第１の空間部１０ａの上面よりも低く形成され、第２の空間部１０ｂの上方空間Ａは実際の橋梁における伸縮装置の設置位置に対応している。また、模擬試験体１０内には複数の鉄筋が配筋されている。本試験では、伸縮装置の前後方向（図中左右方向）に延びる上下３段の鉄筋Ｒd1（Ｄ１６），Ｒd2（Ｄ１６），Ｒd3（Ｄ１９）をそれぞれ伸縮装置の幅方向（図中奥行き方向）に１００ｍｍピッチで配筋した。また、伸縮装置の幅方向に延びる上下３段の鉄筋Ｒw1（Ｄ２２），Ｒw2（Ｄ２５），Ｒw3（Ｄ１９）を配筋した。この場合、伸縮装置の前後方向に、Ｒw1を１２５ｍｍピッチで５本、Ｒw2を１００ｍｍピッチで４本、Ｒw3を１２５ｍｍピッチで第１の空間部１０ａ側に４本、Ｒw3を１６０ｍｍピッチで第２の空間部１０ｂ側に３本配置した。

本試験では、模擬試験体１０内に第１の空間部１０ａの上面からコンクリートを流入し、第２の空間部１０ｂ内におけるコンクリートの充填状態を確認した。

試験の結果、模擬試験体１０内におけるコンクリートの流動性は十分であり、第２の空間部１０ｂ内の全体に亘ってコンクリートが充填された。その際、過密配筋箇所であるＲw2（Ｄ２５，１００ｍｍピッチ）も充填上の障害とはならず、最もコンクリートの通過が困難な箇所（図中Ｐ部）においてもコンクリートの通過に支障はなかった。また、Ｒw2（Ｄ２５）を８０ｍｍピッチとした試験も行ったが、１００ｍｍピッチと同様、良好な結果が得られた。

１…伸縮装置、２…床版、３…後打ち部、７…後打ちコンクリート。

Claims

少なくとも普通ポルトランドセメント、超速硬性混和材及び骨材を加水せずに混合してなる混合材を間詰め部のコンクリート施工現場に搬送し、
施工現場で前記混合材を小型ミキサに投入するとともに、混合材に加水し、加水したコンクリートを所定の第１の混練時間だけ混練した後、繊維を混合し、所定の第２の混練時間だけ混練した後、前記間詰め部に打設するコンクリート施工方法であって、
前記間詰め部に打設されるコンクリートは、圧縮強度が材齢３時間で２４Ｎ／ｍｍ^２以上、凝結始発時間が加水から３０分以上である
ことを特徴とするコンクリート施工方法。
前記第１の混練時間は、２１０秒以上２７０秒以下である
ことを特徴とする請求項１記載のコンクリート施工方法。
前記第２の混練時間は、５０秒以上７０秒以下である
ことを特徴とする請求項１または２記載のコンクリート施工方法。
前記第１の混練時間だけ混練した後、繊維を混合する前にコンクリートのスランプ値を測定し、前記第２の混練時間だけ混練した後、間詰め部に打設する前にコンクリートのスランプ値を測定する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のコンクリート施工方法。
前記間詰め部に打設されるコンクリートは、スランプが１２．５ｃｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のコンクリート施工方法。
前記間詰め部に打設されるコンクリートの空気量は、０．５％以上３．５％以下である
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のコンクリート施工方法。
前記間詰め部に打設されるコンクリートは、圧縮強度が材齢２８日で５０Ｎ／ｍｍ^２以上である
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のコンクリート施工方法。
前記間詰め部に打設されるコンクリートは、曲げ靭性が１．４０Ｎ／ｍｍ^２以上である
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のコンクリート施工方法。