JP6322419B2 - プレキャストブロック、コンクリート構造物およびコンクリート構造物の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストブロック、プレキャストブロックを用いたコンクリート構造物、およびその構築方法に関する。

ダム工事では、堤体の工事箇所を仮締切用の構造体により周囲の水域から締め切ったうえで工事を行うことがある。仮締切用の構造体は、例えば堤体近傍の台座コンクリート上に設置される。台座コンクリートは、構造体の台座として機能する他、構造体に加わる浮力に抵抗する重量物としての役割もあり、相応の大きさと重量の（マス）コンクリート構造物とする必要がある。

台座コンクリートは、水中コンクリートを打設して構築される。しかし、台座コンクリートは大規模なコンクリート構造物となるので、水中コンクリートの打設量は多くなり、コンクリート内部でセメントの水和反応による多大な温度上昇が発生する。しかもコンクリート外側には水が存在するので低温となり、これらの温度差に伴う温度応力によってひび割れが発生しやすい状態にある。台座コンクリートにひび割れが発生すると、ひび割れを水みちとして、仮締切用の構造体で締切った空間へ漏水が生じる恐れがある。

ひび割れの発生を防ぐには、コンクリートの打設量を減らして水和反応による温度上昇を抑制することが効果的である。そのための手法として、特許文献１、２には、型枠内に円柱状のプレキャストブロックやコンクリート塊を設置したうえでコンクリートを打設することが開示されており、これによりコンクリートの打設量を減らして温度上昇を抑制できる。

特開昭６１−２５４７５６号公報 特開平１０−１２１７２９号公報

台座コンクリートのようなコンクリート構造物に上記の手法を適用する場合、コンクリート構造物自体の一体性、すなわちプレキャストブロック等とコンクリートとの一体性をより高め、耐久性や強度を向上させることが望ましい。

さらに、プレキャストブロック等を用いる場合には、下層との一体性にも注意が必要である。例えば特許文献１のように円柱状のプレキャストブロックを設置してコンクリートを打設する場合、プレキャストブロックの底面では下層との縁が切られることになり、下層との一体性が損なわれやすくなる。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コンクリートの打設量を減らすことでひび割れを抑制し、コンクリート構造物自体の一体性やコンクリート構造物と下層との一体性も確保可能なプレキャストブロック等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、コンクリートに埋設されるプレキャストブロックであって、筒状の本体と、前記本体に設けられた脚部と、を具備し、前記脚部は、前記本体の壁厚と同じ厚さで、前記本体の底面に前記本体の周方向に間隔を空けて設けられ、前記本体の底面の隣り合う脚部の間の全長に亘って、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられることを特徴とするプレキャストブロックである。

第１の発明のプレキャストブロックを型枠内に設置してコンクリートを打設することで、コンクリートの打設量が低減され、水和熱による温度上昇を抑えてひび割れを抑制できる。プレキャストブロックは筒状なので、トレミー管を挿入するなどして内側にコンクリートを打設でき、筒の内外両面でコンクリートと付着して付着面積が増大し、コンクリートとの一体性が高まる。また、プレキャストブロックには脚部が設けられるので、縁が切られるプレキャストブロックと下層との接触箇所の面積は少なくて済み、コンクリートによる下層との一体性を高めることができる。さらにコンクリートの充填も容易かつ確実にできる。

また、前記本体の底面に、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられることにより、コンクリートの打設時に、傾斜に沿って水等をプレキャストブロックの内側の孔へと移動させ、残留水隙等の発生を防止してコンクリートとプレキャストブロックの一体性をより高めることができる。

前記プレキャストブロックの表面の少なくとも一部が目粗しされていることが望ましい。
これにより、コンクリートとプレキャストブロックとの付着性を高め一体性をさらに向上させることができる。

第２の発明は、筒状の本体と、前記本体に設けられた脚部と、を具備するプレキャストブロックであって、前記脚部は、前記本体の壁厚と同じ厚さで、前記本体の底面に前記本体の周方向に間隔を空けて設けられ、前記本体の底面の隣り合う脚部の間の全長に亘って、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられたプレキャストブロックが埋設されたコンクリート構造物である。

第３の発明は、筒状の本体と、前記本体に設けられた脚部と、を具備するプレキャストブロックを型枠内に設置し、前記型枠内にコンクリートを打設し、前記脚部は、前記本体の壁厚と同じ厚さで、前記本体の底面に前記本体の周方向に間隔を空けて設けられ、前記本体の底面の隣り合う脚部の間の全長に亘って、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられたことを特徴とするコンクリート構造物の構築方法である。
前記プレキャストブロックを前記型枠内に設置し、前記型枠内に水中にてコンクリートを打設する工程を繰り返すことで上下の層からなるコンクリート構造物を構築し、前記コンクリートは、前記プレキャストブロックの外側に打設した後、前記プレキャストブロックの内側に打設することが望ましい。

本発明によれば、コンクリートの打設量を減らすことでひび割れを抑制し、コンクリート構造物自体の一体性やコンクリート構造物と下層との一体性も確保可能なプレキャストブロック等を提供できる。

台座コンクリート１５を示す図 プレキャストブロック１を示す斜視図 プレキャストブロック１の断面を示す図 １層目の水中不分離性コンクリートの打設について示す図 プレキャストブロック１の内側で水中不分離性コンクリートを打設する様子を示す図 ２層目の水中不分離性コンクリートの打設について示す図 ３層目の水中不分離性コンクリートの打設について示す図 プレキャストブロック１ａを示す斜視図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
（１．プレキャストブロック１を用いたコンクリート構造物）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプレキャストブロックを用いたコンクリート構造物である台座コンクリート１５を示す図である。

前記したように、台座コンクリート１５は、ダムの水底３１に構築される大規模なコンクリート構造物であり、ダムの堤体１０の工事に際して、仮締切用の構造体を設置するために用いられる。

台座コンクリート１５は水中コンクリートにより構築され、内部にはプレキャストブロック１が埋設される。本実施形態では水中コンクリートとして水中不分離性コンクリートを用い、プレキャストブロック１は上下３層に埋設される。

（２．プレキャストブロック１）
次に、図２、３を用いて上記のプレキャストブロック１について説明する。図２はプレキャストブロック１を示す斜視図である。図３はプレキャストブロック１の断面を示す図である。図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図２の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂによる鉛直方向断面を示す。

プレキャストブロック１は、筒状の本体２の底部に脚部５を設けたものである。プレキャストブロック１は、所定の型枠内にコンクリートを打設するなどして事前に製作される。コンクリートとしては、例えば上記と同様の水中不分離性コンクリートを用いることができるが、これに限らない。必要に応じてプレキャストブロック１に補強筋やアンカー等を埋設することも可能である。

プレキャストブロック１の表面には目粗しが施される。目粗しは、例えば、プレキャストブロック１の製作時に、型枠脱型後のコンクリートの表面を水洗いし、表面の骨材を洗い出すことで行われる。

本体２の平面は矩形状であり、内側が孔３となる。脚部５は、本体２の平面隅部に対応する位置で４箇所に設けられる。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本体２の隣り合う脚部５の間の底面７には、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられる。この傾斜の水平面に対する角度θは、例えばtanθ＝１／２となるように定めるが、これに限ることはない。

（３．台座コンクリート１５の構築方法）
次に、図４〜図７を参照して、プレキャストブロック１を用いた台座コンクリート１５の構築方法について説明する。本実施形態では、上下３層に分けて水中不分離性コンクリートの打設を行い、台座コンクリート１５を構築する。

図４は１層目の水中不分離性コンクリートの打設について示す図である。図４（ａ）、（ｃ）は水中不分離性コンクリートの打設箇所の断面、図４（ｂ）は打設箇所の平面を示す。図４（ａ）、（ｃ）は図４（ｂ）の線Ｃ−Ｃによる鉛直方向断面を示す。また、図４（ａ）、（ｂ）は水中不分離性コンクリートの打設前の状態、図４（ｃ）は水中不分離性コンクリートの打設後の状態を示す。

本実施形態では、まず図４（ａ）、（ｂ）に示すように、水底３１の設置面に１層目の型枠１７を設置して、その内側にプレキャストブロック１を設置する。ここではプレキャストブロック１を型枠１７内に１つ設置している。

次に、型枠１７の内側に水中不分離性コンクリートを打設する。水中不分離性コンクリートは、トレミー管を図４（ｂ）の矢印に示す順に移動させながら、各丸印２１の位置で打設する。すなわち、ここでは、水中不分離性コンクリートをまずプレキャストブロック１の外側を囲むように打設した後、次いでプレキャストブロック１の内側に打設する。

図５は、プレキャストブロック１の内側に水中不分離性コンクリート１９を打設する様子を示す図である。本実施形態では、図５（ａ）に示すようにプレキャストブロック１の孔３にトレミー管２５を挿し込んで、プレキャストブロック１の内側に水中不分離性コンクリート１９を打設する。

水中不分離性コンクリート１９は、図５（ｂ）に示すように下から充填されてゆく。プレキャストブロック１の本体２の底面７は、外側から内側へと上向きに傾斜しているので、水中不分離性コンクリート１９の充填時には、矢印Ｄに示すように傾斜に沿って水やエア、その他の不純物等がプレキャストブロック１の内側の孔３へと流れる。そのため底面７等に残留水隙等が生じない。

また、本実施形態では、プレキャストブロック１により水中不分離性コンクリート１９の流動距離が制限される。これに加えて、水中不分離性コンクリート１９はプレキャストブロック１の外側、内側の順で打設するため、プレキャストブロック１の内側で打設された水中不分離性コンクリート１９がすぐに外側の水中不分離性コンクリート１９に接し、流動距離がさらに低減される。このようにして、水中不分離性コンクリート１９の流動距離を制限しつつ未充填箇所を残さず打設することで、水中不分離性コンクリート１９の不分離性を損なう要因となる水との接触時間や接触面積を低減し、品質を高めることができる。

以上のようにしてプレキャストブロック１の設置と水中不分離性コンクリート１９の打設を行うことで、図４（ｃ）に示すように、１層目の水中不分離性コンクリート１９が打設される。

図６は２層目の水中不分離性コンクリートの打設について示す図である。図６（ａ）、（ｃ）は水中不分離性コンクリートの打設箇所の断面、図６（ｂ）は打設箇所の平面を示す。図６（ａ）、（ｃ）は図４（ａ）、（ｃ）と同様の位置での鉛直方向断面である。また、図６（ａ）、（ｂ）は水中不分離性コンクリートの打設前の状態、図６（ｃ）は水中不分離性コンクリートの打設後の状態を示す。

２層目の水中不分離性コンクリートは１層目の上に打設するが、この際も、まず図６（ａ）、（ｂ）に示すように２層目の型枠１７を設置し、その内側にプレキャストブロック１を設置する。ここでは２つのプレキャストブロック１を並べて設置している。

次に、型枠１７の内側に水中不分離性コンクリートを打設する。水中不分離性コンクリートは、トレミー管を図６（ｂ）の矢印に示す順に移動させながら、各丸印２１の位置で打設する。すなわち、ここでも水中不分離性コンクリートを１番目のプレキャストブロック１の外側、内側の順に打設する。そして、次のプレキャストブロック１の外側、内側の順に打設する。こうして図６（ｃ）に示すように、２層目の水中不分離性コンクリート１９が打設される。

その後、図７に示すように３層目の型枠１７を設置して内側にプレキャストブロック１を設置し、前記と同様の手順で型枠１７内に水中不分離性コンクリート１９を打設する。ここでは、プレキャストブロック１を３つ並べて設置している。最後に各型枠１７を取り外すと、図１に示した台座コンクリート１５が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、プレキャストブロック１を型枠１７内に設置して水中不分離性コンクリート１９を打設することで、水中不分離性コンクリート１９の打設量が低減され、水和熱による温度上昇を抑えてひび割れを抑制できる。また、水中不分離性コンクリート１９の打設時間を低減できる利点もあり、広範囲の打設が短時間で可能になる。プレキャストブロック１の設置にも多くの時間はかからず、工程全体としても時間短縮が可能である。

また、プレキャストブロック１は筒状なので、筒の内外両面で水中不分離性コンクリート１９と付着して付着面積が増大し、水中不分離性コンクリート１９との一体性が高まる。

さらに、プレキャストブロック１には脚部５が設けられるので、縁が切られるプレキャストブロック１と下層との接触箇所の面積は少なくて済み、水中不分離性コンクリート１９による下層との一体性を高めることができる。さらに水中不分離性コンクリート１９の充填も容易かつ確実にできる。

また、本体２の脚部５の間の底面７には、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられるので、水中不分離性コンクリート１９の打設時に、傾斜に沿って水等を孔３へと移動させ、残留水隙等の発生を防止できる。これにより、水中不分離性コンクリート１９とプレキャストブロック１の一体性をより高めることができる。

加えて、プレキャストブロック１の表面を目粗しすることで、水中不分離性コンクリート１９の付着性が高まり、水中不分離性コンクリート１９との一体性がさらに向上する。目粗しは少なくとも一部で施されていればよい。

また、円柱状のプレキャストブロックやコンクリート塊を用いた従来の方法では、プレキャストブロック等の外側のコンクリートが剥がれると、その剥離箇所からプレキャストブロック等がさらに剥がれる恐れもあった。一方、本実施形態のプレキャストブロック１は筒状なので、外側の水中不分離性コンクリート１９が剥がれても、内側の水中不分離性コンクリート１９によりプレキャストブロック１が位置固定されるので上記のような問題が生じない。

しかしながら、本発明は上記した実施形態に限ることはない。例えば台座コンクリート１５に埋設するプレキャストブロック１の数量や位置は、図１等の例に限らず、事前の温度応力解析の結果などに基づき、ひび割れ指数等を考慮して適宜設定できる。

また、上記の実施形態では、型枠１７およびプレキャストブロック１の設置と、水中不分離性コンクリート１９の打設とを１層ずつ繰り返して台座コンクリート１５を構築したが、台座コンクリート１５の構築方法はこれに限らない。例えば、全層分の高さの型枠１７を最初に設置した後、プレキャストブロック１の設置と水中不分離性コンクリート１９の打設を繰り返して台座コンクリート１５を構築してもよい。

また、上記の実施形態は台座コンクリート１５を構築する例について説明したが、本発明はその他の水中あるいは陸上で施工されるコンクリート構造物にも適用可能である。例えば、水中のコンクリート構造物の別の例として、水底に構築する橋脚基部や、海岸から離れて設置する離岸堤の基部等にも適用できる。また、用いるコンクリートも水中不分離性コンクリート１９に限らない。

さらに、プレキャストブロックの形状も、上記の実施形態に示したものに限らない。以下、プレキャストブロックの形状の別の例を、第２の実施形態として説明する。

[第２の実施形態]
図８は、本発明の第２の実施形態に係るプレキャストブロック１ａを示す斜視図である。

このプレキャストブロック１ａも、筒状の本体２ａの底部に脚部５ａを設けたものであるが、本体２ａが円形平面を有し、その内側が孔３ａとなる。脚部５ａは本体２ａの周方向に間隔を空けて設けられる。ここでは１２０°間隔で３本設けるものとする（図８では２本のみ示している）。特に図示しないが、本体２ａの脚部５ａの間の底面は、第１の実施形態と同様、外側から内側へと上向きに傾斜している。

このプレキャストブロック１ａも、前記と同様の手順で型枠内に設置し、その後型枠内にコンクリートを打設することで、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

このように、プレキャストブロックは、筒状の本体に脚部を有するものであれば、形状や大きさ等は特に限定されない。例えば平面形状は三角形などの多角形としてもよく、コンクリートの打設箇所の平面への収まりなどを考慮して適宜定めることができる。また、脚部の位置や数も、プレキャストブロックを安定して立設させることができればよい。脚部の長さも特に限定されないが、例えば５０ｃｍ以上としておくと、プレキャストブロックの下部においてコンクリートが充填しやすくなる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ………プレキャストブロック
２、２ａ………本体
３、３ａ………孔
５、５ａ………脚部
７………底面
１５………台座コンクリート
１７………型枠
１９………水中不分離性コンクリート
２５………トレミー管

Claims (5)

1. コンクリートに埋設されるプレキャストブロックであって、
   筒状の本体と、
   前記本体に設けられた脚部と、
   を具備し、
   前記脚部は、前記本体の壁厚と同じ厚さで、前記本体の底面に前記本体の周方向に間隔を空けて設けられ、
   前記本体の底面の隣り合う脚部の間の全長に亘って、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられることを特徴とするプレキャストブロック。
2. 前記プレキャストブロックの表面の少なくとも一部が目粗しされていることを特徴とする請求項１記載のプレキャストブロック。
3. 筒状の本体と、前記本体に設けられた脚部と、を具備するプレキャストブロックであって、
   前記脚部は、前記本体の壁厚と同じ厚さで、前記本体の底面に前記本体の周方向に間隔を空けて設けられ、
   前記本体の底面の隣り合う脚部の間の全長に亘って、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられたプレキャストブロックが埋設されたコンクリート構造物。
4. 筒状の本体と、前記本体に設けられた脚部と、を具備するプレキャストブロックを型枠内に設置し、前記型枠内にコンクリートを打設し、
   前記脚部は、前記本体の壁厚と同じ厚さで、前記本体の底面に前記本体の周方向に間隔を空けて設けられ、
   前記本体の底面の隣り合う脚部の間の全長に亘って、外側から内側へと上向きの傾斜が設けられたことを特徴とするコンクリート構造物の構築方法。
5. 前記プレキャストブロックを前記型枠内に設置し、前記型枠内に水中にてコンクリートを打設する工程を繰り返すことで上下の層からなるコンクリート構造物を構築し、
   前記コンクリートは、前記プレキャストブロックの外側に打設した後、前記プレキャストブロックの内側に打設することを特徴とする請求項４記載のコンクリート構造物の構築方法。

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