JP6208590B2

JP6208590B2 - コンクリート構造物の水和熱低減方法およびひび割れ誘発目地構造

Info

Publication number: JP6208590B2
Application number: JP2014023014A
Authority: JP
Inventors: 貴洋酒井; 哲也小笠原
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: JP2015148124A

Description

本発明は、コンクリート構造物の水和熱を低減する方法およびひび割れ誘発目地構造に関する。

従来、コンクリート工事において、水とセメントとが反応する水和作用によって生じるコンクリート水和熱を低減するために、パイプクーリングやエアクーリング等により水や空気の流れを利用することでコンクリート内部の熱を取り除いていた。

一方、コンクリート打設後に水和熱や外気温による温度変動やコンクリートの乾燥による収縮などに起因してコンクリートに温度ひび割れが不可避的に発生することがある。壁構造のコンクリート構造物の温度ひび割れ対策として、ひび割れを計画的に所定位置に発生させるためのひび割れ誘発目地材を型枠内に設けている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００８−８２１２６号公報

ところが、水和熱低減のためのパイプクーリングは鉄筋組立後に通水管を設置せねばならず、施工手間・コストの双方で負担となるという問題があった。また、エアクーリングは除熱効果が低いために、コストパフォーマンスに劣るという問題があった。

また、従来、コンクリート打設後におけるひび割れ誘発目地による温度ひび割れ対策と水和熱低減対策とは、まったく別個に行われており、両対策を関連付けて効率的に行うことはなかった。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、型枠に設置されるひび割れ誘発目地材を用いて効率的に水和熱を低減することのできるコンクリート構造物の水和熱低減方法およびひび割れ誘発目地構造を提供することを目的とする。

本発明者等は、コンクリート水和熱低減のための効率的な手段・方法として型枠に設置されるひび割れ誘発目地材を用いることに着想し、本発明に至ったものである。

すなわち、上記目的を達成するためのコンクリート構造物の水和熱低減方法は、コンクリート構造物の水和熱を低減する方法であって、コンクリート構造物におけるひび割れ対策のために型枠に設置されるひび割れ誘発目地材に放熱部を設け、コンクリート打設による水和熱を、前記放熱部を通して発散させることで低減させることを特徴とする。

このコンクリート構造物の水和熱低減方法によれば、コンクリート打設前に型枠に設置されるひび割れ誘発目地材に放熱部を設けることで、コンクリート打設による水和熱を放熱部により発散させて低減することができる。ひび割れ誘発目地材は、コンクリートの温度ひび割れ対策を目的として設置されるが、かかるひび割れ誘発目地材に水和熱の放熱機能を付加することで、ひび割れ誘発目地材を効率的に使用することができ、このため、水和熱低減のために施工の手間やコストが増すことはない。

上記コンクリート構造物の水和熱低減方法において、前記ひび割れ誘発目地材は、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、前記放熱部を前記第１部材に接続して前記型枠の外側に突き出るように設けるようにできる。第１部材に接続する放熱部が型枠の外側に突き出ることで効率的に水和熱を発散させ低減することができる。この場合、前記放熱部をコンクリート打設後に取り外すことが好ましい。

また、前記ひび割れ誘発目地材は、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、前記第２部材を平板状に構成し、前記放熱部として前記第２部材に放熱フィン部を設けるようにすることで、効率的に水和熱を発散させ低減することができる。

また、前記第１部材（放熱部を含む）および前記第２部材（放熱フィン部を含む）は、鉄よりも熱伝導性の高い材料、たとえば銅から構成されることが、放熱効果向上の点で好ましい。

上記目的を達成するためのひび割れ誘発目地構造は、コンクリート構造物におけるひび割れ対策のために型枠に設置されるひび割れ誘発目地材により構成されるひび割れ誘発目地構造であって、前記ひび割れ誘発目地材に放熱部を設け、コンクリート打設による水和熱を、前記放熱部を通して発散させることで低減させる水和熱低減機能を有することを特徴とする。

このひび割れ誘発目地構造によれば、コンクリート打設前に型枠に設置されるひび割れ誘発目地材に放熱部を設けることで、コンクリート打設による水和熱を放熱部により発散させて低減させることができる。ひび割れ誘発目地材は、コンクリートの温度ひび割れ対策を目的として設置されるが、かかるひび割れ誘発目地材によるひび割れ誘発目地構造が水和熱の放熱機能・低減機能を備えることで、ひび割れ誘発目地材を効率的に使用することができ、このため、水和熱低減のために施工の手間やコストが増すことはない。

上記ひび割れ誘発目地構造において、前記ひび割れ誘発目地材は、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、前記放熱部を前記第１部材に接続して前記型枠の外側に突き出るように設けるように構成できる。第１部材に接続する放熱部が型枠の外側に突き出ることで効率的に水和熱を発散させ低減することができる。この場合、前記放熱部は、コンクリート打設後に取り外し可能に構成されることが好ましい。

また、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、前記第２部材は、平板状に構成され、前記放熱部として前記第２部材に設けられた放熱フィン部を有することで、効率的に水和熱を発散させ低減することができる。

本発明のコンクリート構造物の水和熱低減方法およびひび割れ誘発目地構造によれば、型枠に設置されるひび割れ誘発目地材を用いて効率的に水和熱を低減することができ、水和熱低減のために施工の手間やコストが増すことはない。

本実施形態による水和熱低減機能を有するひび割れ誘発目地構造を概略的に示す斜視図である。図１のひび割れ誘発目地構造を含むコンクリート構造物の一部を概略的に示す斜視図である。本実施形態によるひび割れ誘発目地構造の別の例を概略的に示す斜視図である。本実施形態のひび割れ誘発目地構造による水和熱低減効果を検討するためのコンクリート構造物のモデルを説明するための図であり、検討モデルの内部を平面から見た要部平面図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。従来のひび割れ誘発目地構造を概略的に示す斜視図である。図５の従来のひび割れ誘発目地構造を内部に含むコンクリート構造物の検討モデルの図であり、検討モデルの内部を平面から見た要部平面図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。図４の本実施形態による検討結果を示す温度変動曲線（ａ）および図６の水和熱低減機能のない検討結果を示す温度変動曲線（ｂ）である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施形態による水和熱低減機能を有するひび割れ誘発目地構造を概略的に示す斜視図である。図２は図１のひび割れ誘発目地構造を含むコンクリート構造物の一部を概略的に示す斜視図である。

図１、図２のように、本実施形態によるひび割れ誘発目地構造１０は、コンクリート構造物ＣＳの表面Ｓまたは表面Ｓの近傍に位置するように配置される第１部材１１と、第１部材１１よりもコンクリート構造物ＣＳの内部に位置するように配置される第２部材１２と、を備える。第１部材１１と第２部材１２とがコンクリート構造物ＣＳ内においてひび割れ誘発目地を構成する。

ひび割れ誘発目地構造１０は、図１のように第１部材１１と第２部材１２が鉄筋ＲＢとともに型枠（図示省略）に配置される。第１部材１１は、縦方向に細長く延びる略Ｖ字状の形状を有し、型枠に近い鉄筋ＲＢに固定される。

ひび割れ誘発目地構造１０の第２部材１２は、図１のように、縦横に延びて所定の面積を有しコンクリート構造物ＣＳの表面Ｓに対し直交方向に配置される主平面部１２ａと、主平面部１２ａから横方向に突き出るように設けられた複数の放熱フィン部１２ｂと、を有する。主平面部１２ａが内部の鉄筋ＲＢに固定される。第２部材１２は、コンクリート内に埋め込まれ、主平面部１２ａがひび割れ誘発のための断面欠損部を構成し、放熱フィン部１２ｂが放熱作用を発揮する。

第２部材１２は、たとえば、３mm程度の厚さを有し、鉄からなる板材であってよいが、鉄よりも熱伝導性の高い材料が好ましく、たとえば、銅からなる板材から構成できる。

また、第１部材１１と第２部材１２は、それらのひび割れ誘発目地によるコンクリート構造物内の断面欠損率が、たとえば、３０〜５０％になるように寸法が決められる。なお、断面欠損率が５０％以上であると、確実に誘発できる場合が多いとされている。

ひび割れ誘発目地構造１０は、第１部材１１に接続され型枠（コンクリート構造物ＣＳの表面Ｓ）の外側へと突き出るように二枚の板部材１３ａ、１３ｂから構成された放熱部材１３をさらに備える。放熱部材１３は、図１，図２のように、縦方向に延びる二枚の板部材１３ａ，１３ｂが外側に向けて拡がるように略Ｖ字状に構成され、その縦方向に延びる頂点部分１３ｃが第１部材１１の同じく縦方向に延びる略Ｖ字状形状の頂点部分と接続している。

第１部材１１および放熱部材１３は、たとえば、３mm程度の厚さを有し、鉄からなる板材であってよいが、鉄よりも熱伝導性の高い材料が好ましく、たとえば、銅からなる板材から構成できる。

ひび割れ誘発目地構造１０は、第１部材１１と第２部材１２とを予め型枠の所定位置に所定間隔で配置しておくことでコンクリート構造物ＣＳ内に断面欠損部を導入し、コンクリート打設後の温度ひび割れの発生位置を制御し、温度ひび割れを所定位置に集中して発生させることができる。

図２のようなコンクリート構造物ＣＳの構築のために図１のような鉄筋ＲＢとひび割れ誘発目地構造１０の第１部材１１，第２部材１２および放熱部材１３とを配置した型枠内にコンクリートが打設されると、そのコンクリート硬化の過程で生じる水和熱が、第１部材１１から放熱部材１３へと伝導し、この熱が放熱部材１３を構成する二枚の板部材１３ａ，１３ｂから外部へと発散し放熱される。また、水和熱がコンクリート内部において第２部材１２の複数の放熱フィン部１２ｂへと伝導し、フィン部１２ｂから発散し放熱された熱がコンクリート表面Ｓから放熱される。このようにして、コンクリート水和熱を放熱部材１３、放熱フィン部１２ｂにより効率的に低減することができる。このように、温度ひび割れ対策のために設けられるひび割れ誘発目地自体を水和熱の除熱に利用することができる。

また、第１部材１１，第２部材１２，放熱部材１３、放熱フィン部１２ｂが鉄よりも熱伝導性の高い銅から構成されると、いっそうそれらの放熱効果が向上する。また、さらなる放熱効果向上により、ひび割れ誘発目地の設置ピッチの拡大が可能となり、コスト減につながる。

上述のように、ひび割れ誘発目地構造１０は、水和熱低減機能を効果的に発揮するが、同時に本来のひび割れ誘発機能を発揮し、コンクリート構造物ＣＳ内の所定位置に温度ひび割れを発生させる。

図３は、本実施形態によるひび割れ誘発目地構造の別の例を概略的に示す斜視図である（図１と同様の鉄筋の図示は省略している）。図３のひび割れ誘発目地構造２０は、放熱部材１５を構成する板部材１５ａ、１５ｂを図１よりも大きく広い面積に構成することで、放熱効果を増大させている。また、放熱部材１５と第１部材１１とを、縦方向に細長い形状を有する取り付け部材１４を用いて縦方向の複数位置１４ａでボルト等により接続している。放熱部材１５は、コンクリート打設後、所定時間経過後に取り外されるが、取り付け部材１４により簡単に取り外しが可能である。また、取り付け部材１４を設けることで第１部材１１と放熱部材１５との接続が確実になる。

次に、本実施形態の水和熱低減機能を有するひび割れ誘発目地構造の効果についてさらに図４〜図７を参照して説明する。

図４は本実施形態のひび割れ誘発目地構造による水和熱低減効果を検討するためのコンクリート構造物のモデルを説明するための図であり、検討モデルの内部を平面から見た要部平面図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。図５は従来のひび割れ誘発目地構造を概略的に示す斜視図である。図６は図５の従来のひび割れ誘発目地構造を内部に含むコンクリート構造物の検討モデルの図であり、検討モデルの内部を平面から見た要部平面図（ａ）およびその一部拡大図（ｂ）である。図７は、図４の本実施形態による検討結果を示す温度変動曲線（ａ）および図６の水和熱低減機能のない検討結果を示す温度変動曲線（ｂ）である。

図４（ａ）（ｂ）のように、本実施形態による検討モデルは、図１と同様の第１部材１１，第２部材１２および放熱部材１３を有するひび割れ誘発目地構造１０が構成され、第１部材１１と放熱部材１３とが接続している。図４（ａ）（ｂ）の検討モデルについて、有限要素法による熱伝導解析を行った。この場合、放熱部材１３のコンクリート表面Ｓからの突き出し長さＨを300mmとし、第１部材１１，第２部材１２および放熱部材１３の各材質を銅とし、各板厚を３mmとした。鉄筋ＲＢを鉄とし、10mm×10mmの断面寸法とした。温度解析条件を次の表１に示す。

また、図５の従来のひび割れ誘発目地構造５０は、第１部材５１と第２部材５２を有し、図６（ａ）（ｂ）の検討モデルは図５のひび割れ誘発目地構造を有し、図４（ａ）（ｂ）の放熱部材１３，放熱フィン部１２ｂ以外は、図４（ａ）（ｂ）と同一の構成とした。この水和熱低減機能のない検討モデルについて上述と同様の熱伝導解析を行った。第１部材５１，第２部材５２および鉄筋ＲＢの材質は鉄である。

図７（ａ）の本実施形態による検討結果において最大温度を示した領域の温度変動曲線と、図７（ｂ）の従来技術の水和熱低減機能のない検討結果において最大温度を示した領域の温度変動曲線と、を比較すると、本実施形態の場合は、水和熱低減機能のない従来技術と比べて、６．５℃程度コンクリート水和熱を低減することができる。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、本実施形態の第１部材１１，第２部材１２，放熱部材１３，１５、放熱フィン部１２ｂを銅から構成することが好ましいが、本発明はこれに限定されず、鉄よりも熱伝導性の高い他の材料を用いてもよい。

また、本実施形態の放熱部材１３，１５は二枚の板部材を略Ｖ字状になるように交差させた構成としたが、本発明は、これに限定されず、たとえば、さらに板部材を追加して、三枚またはそれ以上の板部材から構成するようにしてもよい。

本発明のコンクリート構造物の水和熱低減方法およびひび割れ誘発目地構造によれば、型枠に設置されるひび割れ誘発目地材を用いて効率的に水和熱を低減することができ、水和熱低減のために施工の手間やコストが増すことはないので、コンクリート構造物において温度ひび割れ対策および水和熱低減対策の両方を経済的に実施することができる。

１０，２０ひび割れ誘発目地構造
１１第１部材
１２第２部材
１２ａ主平面部
１２ｂ放熱フィン部、放熱部
１３，１５放熱部材、放熱部
１３ａ，１３ｂ板部材
１３ｃ頂点部分
１４取り付け部材
１５ａ、１５ｂ板部材
ＣＳコンクリート構造物
ＲＢ鉄筋
Ｓコンクリート表面

Claims

コンクリート構造物の水和熱を低減する方法であって、
コンクリート構造物におけるひび割れ対策のために型枠に設置されるひび割れ誘発目地材に放熱部を設け、
コンクリート打設による水和熱を、前記放熱部を通して発散させることで低減させることを特徴とするコンクリート構造物の水和熱低減方法。
前記ひび割れ誘発目地材は、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、
前記放熱部を前記第１部材に接続して前記型枠の外側に突き出るように設けた請求項１に記載のコンクリート構造物の水和熱低減方法。
前記放熱部をコンクリート打設後に取り外す請求項２に記載のコンクリート構造物の水和熱低減方法。
前記ひび割れ誘発目地材は、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、
前記第２部材を平板状に構成し、前記放熱部として前記第２部材に放熱フィン部を設けた請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の水和熱低減方法。
前記第１部材および前記第２部材は鉄よりも熱伝導性の高い材料から構成される請求項２乃至４のいずれか１項に記載のコンクリート構造物の水和熱低減方法。
コンクリート構造物におけるひび割れ対策のために型枠に設置されるひび割れ誘発目地材により構成されるひび割れ誘発目地構造であって、
前記ひび割れ誘発目地材に放熱部を設け、
コンクリート打設による水和熱を、前記放熱部を通して発散させることで低減させる水和熱低減機能を有することを特徴とするひび割れ誘発目地構造。
前記ひび割れ誘発目地材は、コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、
前記放熱部を前記第１部材に接続して前記型枠の外側に突き出るように設けた請求項６に記載のひび割れ誘発目地構造。
前記放熱部は、コンクリート打設後に取り外し可能に構成される請求項７に記載のひび割れ誘発目地構造。
コンクリート構造物の表面または表面近傍に配置される第１部材と、前記第１部材よりも内部に配置される第２部材と、を備え、
前記第２部材は、平板状に構成され、前記放熱部として前記第２部材に設けられた放熱フィン部を有する請求項６乃至８のいずれか１項に記載のひび割れ誘発目地構造。
前記第１部材および前記第２部材は鉄よりも熱伝導性の高い材料から構成される請求項７乃至９のいずれか１項に記載のひび割れ誘発目地構造。