JP6041951B2 - 壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、基礎スラブに接続されて構築される鉄筋コンクリート構造物および無筋コンクリート構造物の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法に関するものである。

鉄筋コンクリート製タンク（基礎スラブ上に設置される円筒形の壁）、建屋（床の上に設置される壁）、擁壁（基礎スラブ上に設置される縦壁）、橋脚（基礎スラブ上に設置される板状の壁）など、基礎スラブに接続されて構築される壁状構造物では、温度応力によるひび割れが生じるおそれがある。

このひび割れは、コンクリートの硬化熱によって温度上昇しながらコンクリートが硬化し、その後温度が下っていくとき収縮しようとするのを基礎スラブなどによって拘束されることによって起こる。

従って、温度応力ひび割れを少なくする対策としては、下記のような方法等がある。
・三成分系のセメント（ＭＫＣ）など低発熱のセメントを使用することによる温度上昇量の抑制。
・コンクリートに使用するセメント（硬化時の発熱源）量を低減することによる温度上昇量の抑制。
・膨張材（アルミニュウム粉末など）の添加により収縮量を小さくあるいは膨張させることによるひび割れの発生抑制。
・誘発目地（コンクリート内に縁切り材を埋設）を設置し、ひび割れの位置を集中させ、誘発目地と誘発目地の間の部分の引張応力を緩和する方法。

これ以外にパイプクーリングによる冷却方法がある。このパイプクーリングによる冷却方法は特許文献１や非特許文献１にも示すように、構造物内に配管し、その内部に水を流すことによって発熱中のコンクリートから熱を奪い温度上昇量を小さくする方法で、実際に行われている。
特開２００１−７３５５７号公報 コンクリート工学年次論文集Vol.28, No1, 「マスコンクリート構造物のひび割れ制御」（pp1263-1288, 2006）

前記特許文献１や非特許文献１は図７、図８に示すようにコンクリート躯体を構築する予定の領域において、ほぼ垂直方向に複数の管体１１を配設し、管体内を除いた領域にコンクリート１２を打設し、管体１１内に給水管１３を挿入して管体１１の下端近傍まで延ばし、給水管を介して管体１１内に水を供給することにより、コンクリート打設後から所定期間にわたりコンクリートを冷却する。

特許文献１によれば、ほぼ垂直方向に配設した複数の管体内に給水管を挿入し、この給水管を通して管体の下端近傍に水を供給して上端まで上昇させるものであるため、比較的狭い平面範囲に比較的高い位置までコンクリートを打設して構築する構造物において、若材齢のコンクリートを十分に冷却することができるとある。これにより、セメントの水和熱によるコンクリート温度上昇を防止し、温度ひび割れを抑制することができる。

壁状構造物において実用化されているパイプクーリングは、前記図７に示すような構造で、打設するコンクリート全体の温度を下げようとしている。

他方、温度応力によるひび割れは、同時に打設される壁状構造物の下部（基礎スラブとの接合部）に発生するもので、この部分に対策を行えばひび割れの問題が解決することができる。

このことは、解析からも壁状構造物下部の温度上昇量を抑制すれば、上部の温度上昇量を抑制しなくとも壁状構造物全体の温度上昇量を抑制した場合と同様にひび割れ抑制効果があることが知見できる。

前記従来技術は、以下のような問題を含む。
（１）不必要な範囲までパイプクーリングの配管を設置しており、コストアップとなっている。
（２）不必要な範囲まで冷却するため、余分な流水を必要としており、ランニングコスト、排水の処理費がかさむ。
（３）外管［管体１１］（既存の実施例では内径φ60ｍｍ）のなかに内管［給水管１３］（φ4ｍｍのホース）を建て込み、内管から給水し，内外管の間を上向水流で熱交換させている。それゆえ、水量を保持するためには内管にポンプを介して高圧水を注入する必要があり、ポンプが必要となる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、冷却の必要な範囲のみクーリングパイプを配置するため配管長が短く、工事費が低廉ですみ、冷却の必要な範囲のみクーリングするのでコスト的に有利で、さらに、ポンプを不要として低コストであるとともに、流量調整が容易な壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、既打設鉄筋コンクリート構造物に接触して打ち足されるコンクリート構造物であり、下端の打ち継ぎ目から既打設側で解析上必要とされる範囲でパイプクーリング用配管を使用し、水タンクや水道蛇口からの給水でパイプクーリングによる冷却を、前記構造物の下端の打ち継ぎ目から打ち継ぎ目から壁体構造物の温度上昇量及びひび割れの発生を予測する解析上必要とされる範囲について行ない、それから上の部分については冷却しないことを要旨とするものである。

本発明によれば、ひび割れの発生を抑えるために必要十分な範囲のみ冷却することから余分な熱量（余分な循環水量）を必要とせず、運転コストを抑えることができる。

一重配管（連続した配管）とし、入出口に高低差をつけることによって所要水量を自然流下で流すことができる。

従来の二重配管（内管に内径４ｍｍのパイプ使用）とする場合は、ポンプによる加圧圧送が必要となるが、一重配管では水タンクなどに溜めた水や水道蛇口からの水を流入口に流し込めばよく、自然流下で流すことができるためランニングコストがかからない。

以上述べたように本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法は、冷却の必要な範囲のみクーリングパイプを配置するため、配管長が短くなる。また、グラウトなどの後処理も配管長が短い分、工事数量が減となる。

さらに、冷却の必要な範囲のみクーリングするので、余分な熱量（冷却水量）を必要としないため、コスト的に有利になる。

給水を水タンクや水道蛇口からの配管によって行なうことができ、ポンプによる圧送に較べ低コストであるとともに、流量調整が容易である。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。先に本発明が適用する温度応力ひび割れ抑制壁状コンクリート構造物について説明すると、図１は第１実施形態を示す説明図で、図中１は基礎スラブ２など既打設鉄筋コンクリート構造物に接続されて構築される壁状構造物である。この壁状構造物１は、鉄筋コンクリート製タンク（基礎スラブ上に設置される円筒形の壁）、建屋（床の上に設置される壁）、擁壁（基礎スラブ上に設置される縦壁）、橋脚（基礎スラブ上に設置される板状の壁）など鉄筋コンクリート構造物および無筋コンクリート構造物である。

前記鉄筋コンクリート構造物および無筋コンクリート構造物は、基礎スラブ上に打設される壁、柱、スラブを含む、壁に接して打ち足される壁、柱に接して打ち足される柱、スラブの上に打ち足されるスラブを含む、平板状のスラブの水平方向に隣接してスラブを打ち足すなど、鉄筋コンクリート構造物に隣接して打ち足される鉄筋コンクリート構造物なども対象となる。

クーリングパイプ３をＵ字形配管とし、複数列鉛直方向に配置した。このＵ字形配管としたパイプクーリング用配管は、壁状構造物の側壁上部まで立上げて配置する。クーリングパイプ３には、スパイラルシース、鋼管、塩ビ管、エフレックス管などを使用できる。

そして、前記クーリングパイプ３の端部から断熱材４付きの内管５（転用可能）を挿入し、これを側壁上部に立上げる。この断熱材４付きの内管５はクーリング必要部分α（下端の打ち継ぎ目から壁厚の１．５〜２倍高さの範囲）を除き、冷却が必要ない部分（クーリング不要部分β）に配設される。断熱材４付きの内管５は断熱材４は発泡スチロールなどで、内管５を例えば内径２０ｍｍ程度とすると、断熱材４は厚さ１５ｍｍ程度で、クーリングパイプ３は１本もので、内径６０ｍｍ程度である。これにより、クーリングパイプ３と断熱材４付きの内管５との間には片側５ｍｍ程度の空間が空く。

内管５の上端の給水側ａは排水側ｂに比較して３０ｃｍ程度高くしておく。給水を水タンクや水道蛇口から行ない、この内管５およびクーリングパイプ３内に水を流すことによりクーリング必要部分α（下端の打ち継ぎ目から壁厚の１．５〜２倍高さの範囲）のみの冷却を行なう。

なお、Ｕ字形のクーリングパイプ３の間隔は概ね１．０ｍ×２．０ｍ当り１系列となるが、詳細については解析により決定する。壁状構造物の場合は壁厚の１．５〜２倍程度となる。

図２は第２実施形態を示す説明図で、クーリングパイプ３を水平配管として多数本を平行に配置し、この水平配管の端部は立上げ配管６に接続し、該立上げ配管６を妻型枠近傍のコンクリート内を立上げる。このクーリングパイプ３の配設は、クーリング必要部分α（下端の打ち継ぎ目から壁厚の１．５〜２倍高さの範囲）について行う。

立上げ配管６の上部（冷却が必要ない部分）には断熱材４付きの内管５（転用可能）を挿入する。内管５の給水側は排水側に比較して３０ｃｍ程度高くしておく。給水を水タンクや水道蛇口から行ない、この内管５およびクーリングパイプ３内に水を流すことによりクーリング必要部分αのみの冷却を行なう。

図３は第３実施形態を示す説明図で、クーリングパイプ３を水平配管とし多数本を平行に配置する。このクーリングパイプ３の配設は、クーリング必要部分α（下端の打ち継ぎ目から壁厚の１．５〜２倍高さの範囲）について行う。

前記水平配管の端部は妻型枠７（連続打設などにより妻型枠が無い場合には側部型枠）を貫通する形で配置し、両端は縦配管８に接続する。縦配管８の給水側ａは排水側ｂに比較して３０ｃｍ程度高くしておく。

次に、前記第１実施形態〜第３実施形態による温度応力ひび割れ抑制壁状コンクリート構造物による本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法について説明する。

クーリング必要部分αとして、下端の打ち継ぎ目から壁厚の１．５〜２倍高さの範囲でパイプクーリング用配管であるクーリングパイプ３を使用し、水タンクや水道蛇口からの給水でパイプクーリングによる冷却を行ない、それから上の部分については冷却しない。

前記第１実施形態では、パイプクーリング用配管の使用は、パイプクーリング用配管をＵ字形配管とし、このＵ字形配管に転用可能な断熱材４付きの内管５を挿入して行う。

前記第２実施形態では、パイプクーリング用配管の使用は、水平配管として複数本を平行に配置したクーリングパイプ３の端部を妻型枠近傍のコンクリート内を立上げ、その立上げ配管６の上端から転用可能な断熱材４付きの内管５を挿入して行う。

前記第３実施形態では、パイプクーリング用配管の使用は、水平配管として複数本を平行に配置したクーリングパイプ３の端部を妻型枠または側部型枠を貫通させ、両端に縦配管に接続して、この縦配管により行う。

このようにして、転用可能な断熱材４付きの内管５もしくは縦配管を介して給水を水タンクからの配管によって行ない、クーリングパイプ３の中に水を流しコンクリートを冷やす。なお、クーリングパイプの間隔は概ね１．０ｍ×１．０ｍ当り１本となるが、詳細については解析により決定する。この解析は前記段落番号０００９、００１０で説明したように、壁体構造物の温度上昇量及びひび割れの発生を予測する解析である。

クーリングパイプ３の配設、および、水タンクや水道蛇口からの給水などを準備した段階で、パイプクーリングを行う位置、行わない位置に関係なく、コンクリートを連続して打設する。

パイプクーリングを行う位置まで打設が進んできたら、パイプクーリングを行わない位置のコンクリートを打設しながら、パイプクーリングを開始する。パイプクーリングの期間は、運転開始後３〜５日である。

前記第１実施形態、第２実施形態では、冷却が終わった段階で断熱材４付き内管５を撤去し、転用する。また、いずれの実施形態の場合もクーリングパイプ３内はセメントミルク、モルタルなどを流出口側から注入し、充填する。

本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法の第１実施形態を示す説明図である。 本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法の第２実施形態を示す説明図である。 本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法の第３実施形態を示す説明図である。 本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法の第１実施形態での配管の正面図である。 本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法の第２実施形態での配管の要部の正面図である。 本発明の壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法の第３実施形態での配管の要部の正面図である。 従来例を示す断面図である。 従来例の配管を示す要部の正面図である。

１…壁状構造物 ２…基礎スラブ
３…クーリングパイプ ４…断熱材
５…内管 ６…立上げ配管
７…妻型枠 １１…スパイラル管（管体）
１２…コンクリート １３… 給水管

Claims (1)

1. 既打設鉄筋コンクリート構造物に接触して打ち足されるコンクリート構造物であり、下端の打ち継ぎ目から既打設側で解析上必要とされる範囲でパイプクーリング用配管を使用し、水タンクや水道蛇口からの給水でパイプクーリングによる冷却を、前記構造物の下端の打ち継ぎ目から打ち継ぎ目から壁体構造物の温度上昇量及びひび割れの発生を予測する解析上必要とされる範囲について行ない、それから上の部分については冷却しないことを特徴とした壁状コンクリート構造物の温度応力ひび割れ抑制方法。
   

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