JP6466784B2

JP6466784B2 - 橋梁施工方法

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Publication number: JP6466784B2
Application number: JP2015113275A
Authority: JP
Inventors: 孝典村瀬; 峰磯神頭
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: JP2016223248A

Description

本発明は、コンクリート製の橋梁の壁高欄を製作するにあたって、コンクリートを打設した際にコンクリート表面にひび割れが発生することを抑制する技術に関し、具体的には壁高欄に用いるコンクリートの配合を調整することでひび割れの発生を抑制する技術に関する。

コンクリートを用いた構造物を建造するにあたり、材料のコンクリートを打設した際に、打設したコンクリートが乾燥するにしたがって表面にひび割れが発生することが知られている。これは、打設したコンクリートが水和反応を起すことで発熱して膨張すると共に、コンクリート表面が冷却され、または水分が蒸発することにより、コンクリートが収縮する為に生じる。このコンクリート表面のひび割れが多いと、コンクリート構造物の強度を低下させ寿命を縮めるなどの問題が生じる場合がある。

自動車や鉄道などが通過するための橋梁を製作する場合には、その構造上、壁高欄のコンクリート表面にひび割れが生じやすい。これは、橋梁を製作するにあたって、床版のコンクリート打設をし、その後に壁高欄のコンクリートを打設するという手順となる為である。つまり、壁高欄のコンクリートが乾燥収縮する際に、先に乾燥した床版に拘束されて、壁高欄の収縮する量に高さ方向で差ができることが原因だと考えられている。

特許文献１には、高欄及びその固定構造に関する技術が開示されている。地覆の上面と高欄基部の底面との間にモルタルを注入又は打設して高欄のレベルを調整すると共に、挿通孔にアンカーボルトを挿通させて地覆の上に垂直に立てて、ナットで固定する。モルタルは、高欄基部底面に設けられた網体を埋め込んだ状態で固化し、地覆の上面と高欄の側面とに付着する。モルタルの固化により、モルタルと一体化された網体が、高欄に対するモルタルの付着力を実質的に高め、モルタルが割れて他から分離することを防ぐ。

特許文献２には、壁状構造物の施工方法に関する技術が開示されている。橋梁を製作するにあたり、床版上に壁基部となるプレキャスト埋没型枠を設置すると共に、プレキャスト埋没型枠に凝結遅延剤を添加したコンクリートを打ち込むことにより壁基部を施工する。そして、壁基部の上に凝結遅延剤が添加されていないコンクリートを打ち込むことにより壁本体部を施工し、壁部を構築することで、コンクリート表面に生じるひび割れの発生を抑制している。

特開２００２−８８７１６号公報特開２０１３−１９１２０号公報

特許文献１又は特許文献２が示すように、プレキャスト材を利用して橋梁を製作する事で、壁高欄の表面のひび割れなどを抑制することができる。一方でプレキャスト材を輸送する、設置するなどのコストを考えると、費用対効果の面で疑問が残る。また、施工現場にてプレキャスト材の仮置き場所の確保など別の問題も生じることから、現地でのコンクリート打設による壁高欄形成が望ましいケースもある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、コンクリートを打設し形成する壁高欄の温度ひび割れの発生を抑制可能な橋梁施工方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による橋梁施工方法は、以下のような特徴を有する。

（１）床版上に、コンクリートを打設して壁高欄を形成し、橋梁を施工する橋梁施工方法において、前記壁高欄は地覆部と高欄部よりなり、前記地覆部は遅延剤を添加した遅延コンクリートを打設し、前記高欄部は膨張剤を添加した膨張コンクリートを打設して、前記壁高欄を形成すること、を特徴とする。

上記（１）に記載の態様により、地覆部に用いるコンクリートを遅延コンクリートとし、高欄部に用いるコンクリートを膨張コンクリートとしている。このため、コンクリートが乾燥収縮するにあたって地覆部に用いるコンクリートの乾燥が遅延され、高欄部に用いるコンクリートが膨張することで乾燥収縮に抵抗する。このことで、地覆部に用いた遅延コンクリートはゆっくりと乾燥収縮するので、床版の影響による初期の拘束から解放されてひび割れが低減する。つまり、地覆部が打設された後にコンクリート内部での水和反応による短期間のひび割れ発生を防ぐことが可能となる。また、高欄部に用いる膨張コンクリートによって、ケミカルプレストレスが導入されるので、長期にわたり高欄部の乾燥収縮ひび割れを抑制出来る。したがって、コンクリートの乾燥収縮によって壁高欄に生じるひび割れの発生を防ぐことが可能となる。

（２）（１）に記載の橋梁施工方法において、前記地覆部に用いられる前記遅延コンクリートを打設後、前記地覆部の表面が乾燥する前に、前記高欄部に用いられる前記膨張コンクリートを打設し、前記遅延コンクリートと前記膨張コンクリートとが混ざった層を形成すること、が好ましい。

上記（２）に記載の態様により、床版の上に打設される地覆部とその上に打設される高欄部とが重ねて形成され、地覆部上部と高欄部下部が当接する辺りで遅延コンクリートと膨張コンクリートとが混ざり合った層を形成できる。この結果、コンクリート乾燥後に、地覆部と高欄部との間にひび割れなどを生じにくくすることができる。

（３）（１）又は（２）に記載の橋梁施工方法において、前記高欄部に前記遅延コンクリート及び前記膨張コンクリートを打設するにあたって用いる型枠は、該型枠の内壁面に沿って設けられる透水シートと、前記型枠に貫通して設けられる水抜き穴と、を備えること、が好ましい。

上記（３）に記載の態様により、壁高欄のコンクリートを打設するにあたって、ブリージング水が湧出した場合にも、型枠外に排水することが可能となる。このため、地覆部や高欄部の表面に、ブリージング水の影響によって荒れが生じる事を防ぐことが可能となる。この結果、壁高欄形成におけるコストダウンに貢献することが可能となる。

第１実施形態の、橋梁の断面図である。第１実施形態の、型枠を用いた壁高欄の打設を行う様子を示す断面図である。第１実施形態の、壁高欄に設けたひずみ計測ポイントとの関係を示す断面図である。比較のために用意した、標準仕様の壁高欄のひずみの経時変化を示すグラフである。比較のために用意した、高欄部に膨張材を添加した壁高欄のひずみの経時変化を示すグラフである。比較のために用意した、地覆部に遅延剤を添加した壁高欄のひずみの経時変化を示すグラフである。第１実施形態の、壁高欄のひずみの経時変化を示すグラフである。第２実施形態の、型枠を用いた壁高欄の打設を行う様子を示す断面図である。

まず、本発明の第１の実施形態であるコンクリート構造物の橋梁１００の壁高欄２０にコンクリートを打設する方法について図面を用いて説明する。

図１に、本実施形態の、橋梁の断面図を示す。なお、図１は断面図としているが配筋の様子などは省略している。コンクリートで形成される橋梁１００は、床版１０と壁高欄２０と、主桁５０とを備えている。本実施形態では、主桁５０の上に予め床版１０が形成されている状態で、壁高欄２０が形成されるものとして説明を行う。壁高欄２０は地覆部２１と高欄部２２とからなっており、地覆部２１の上部に高欄部２２が形成される。なお、地覆部２１と高欄部２２との間には境界部２３が形成される。

次に、壁高欄２０の打設手順について簡単に説明する。図２に、型枠を用いた壁高欄の打設を行う様子を断面図に示す。床版１０の上に保持された第１型枠１０５と第２型枠１０６内部には、図示しない鉄筋が設けられている。床版１０のコンクリート打設が終わり十分に硬化した後、第１型枠１０５と第２型枠１０６を床版１０上に設置する。すると図２に示すように第１型枠１０５と第２型枠１０６との間に、空間３０が出来上がる。このうち、第１空間３０Ａは地覆部２１を形成し、第２空間３０Ｂは高欄部２２を形成するための空間となっている。なお、床版１０はコンクリート製ではなく、鋼製床版を用いても良い。

そして、第１型枠１０５と第２型枠１０６の間にコンクリートを打設することで、壁高欄２０を形成する。具体的には、先ず第１空間３０Ａにオキシカルボン酸塩系などの遅延剤を添加したコンクリート（以下、遅延コンクリートとする）を打設する。このコンクリートは、ＡＥ減水剤の代わりに遅延剤の一種である水和熱抑制型超遅延剤「ＮＤリターダー」（商品名）と流動化剤を添加してＪＩＳコンクリートと同等の機能を保持させているものである。これは単にＡＥ減水剤を含むＪＩＳコンクリートに超遅延剤を混ぜた場合、コンクリートのフレッシュ性状が安定しないなどの問題が生ずるからである。地覆部２１の打設後、引き続き第２空間３０Ｂに石灰系或いはＣＳＡ系などの膨張剤を添加したコンクリートを打設する。その後、コンクリートを養生させ、壁高欄２０を形成する。

本実施形態の橋梁施工方法は、上記構成であるので以下に説明するような作用及び効果を奏する。

まず、本実施形態の橋梁施工方法を用いることで、温度ひび割れの抑制効果が得られることが挙げられる。本実施形態は、床版１０にコンクリートを打設し、壁高欄２０にコンクリートを打設して、橋梁１００を施工する橋梁施工方法において、壁高欄２０は地覆部２１と高欄部２２よりなり、地覆部２１は遅延剤を添加した遅延コンクリートを打設し、高欄部２２は膨張剤を添加した膨張コンクリートを打設し、壁高欄２０を形成するものである。

地覆部２１に遅延剤を添加した遅延コンクリートを打設することで、地覆部２１に温度ひび割れが生じるのを抑制することができる。遅延剤はコンクリートへの添加率が大きいほどコンクリートの凝結が遅くなる。この結果、地覆部２１が床版１０に接触する部分で、既に凝結した床版１０のコンクリートが地覆部２１のコンクリートを拘束することを防ぐことができる。拘束された状態で地覆部２１が収縮すると、地覆部２１の表面には温度ひび割れが生じやすくなるが、地覆部２１に遅延剤が添加される（第１実施形態では超遅延剤の「ＮＤリターダー」を添加している）ことで地覆部２１の挙動はほぼ自由膨張・収縮の状態となるため、結果的に温度ひび割れが生じにくくなる。

一方、高欄部２２には膨張剤を添加した膨張コンクリートが用いられていることで、地覆部２１にケミカルプレストレスが与えられる。即ち、コンクリートの硬化初期段階でコンクリートの膨張が鉄筋に抑制されて圧縮応力が導入され、乾燥収縮などで発生する引張応力を相殺・低減することが可能となる。膨張コンクリートを用いる場合は、長期の乾燥収縮ひび割れに対して抵抗することが可能となる。

実際に、壁高欄２０のひずみの動向について実験した結果を次に示す。図３に、壁高欄２０の断面におけるひずみ計測ポイントを示す。図４に、比較のために用意した、標準仕様の壁高欄２０のひずみの経時変化をグラフに示す。図５に、比較のために用意した、高欄部２２に膨張材を添加した壁高欄２０のひずみの経時変化をグラフに示す。図６に、比較のために用意した、地覆部２１に遅延剤を添加した壁高欄２０のひずみの経時変化をグラフに示す。図７に、第１実施形態の壁高欄２０のひずみの経時変化をグラフに示す。

図４、図５、図６、及び図７は何れも図３に示したような壁高欄２０にコンクリートを打設する点は同様であるが、比較のために用意した図４ではコンクリートは標準仕様である。また、図５では、高欄部２２に用いるコンクリートに膨張材を添加し、地覆部２１に用いるコンクリートは標準仕様としている。また、図６では、高欄部２２に用いるコンクリートは標準仕様で、地覆部２１に用いるコンクリートに遅延剤を添加している。一方、図７では、上に説明するように高欄部２２に膨張剤が添加され、地覆部２１に遅延剤が添加されたコンクリートを用いている。

また、壁高欄２０の上部にある上部計測点Ｐ１、地覆部２１と壁高欄２０の中間部にある中間部計測点Ｐ２、地覆部２１に設けられた下部計測点Ｐ３の３カ所にひずみを観測するための図示しない埋め込み型のひずみゲージが取付けられ、そのひずみの経時変化を比較している。これら図４乃至図７をそれぞれ比較することで、第１実施形態の態様、すなわち図７の結果では、第１実施形態では地覆部２１と壁高欄２０の中間部、壁高欄２０の先端部が同じ挙動をしていることが確認できる。

具体的には、標準仕様のコンクリートを用いた図４では下部計測点Ｐ３よりも中間部計測点Ｐ２、中間部計測点Ｐ２よりも上部計測点Ｐ１の方に収縮ひずみが大きく出る傾向を確認できる。次に、図５に示される高欄部２２に用いるコンクリートに膨張材を添加し、地覆部２１に標準仕様コンクリートを用いた壁高欄２０の場合、中間部計測点Ｐ２と下部計測点Ｐ３に比べて上部計測点Ｐ１は収縮ひずみが大きく出ているのが分かる。また、上部計測点Ｐ１乃至下部計測点Ｐ３は図４のケースと比べて全体的にひずみは小さくなっている。これは、高欄部２２に膨張材が用いられたことによって導入されたケミカルプレストレスの影響によると考えられる。この結果、上部計測点Ｐ１で長期ひび割れが生じる虞があると考えられる。

次に、図６に示される高欄部２２に標準仕様コンクリートを用い、地覆部２１に用いるコンクリートには遅延剤が添加された壁高欄２０の場合、下部計測点Ｐ３のひずみは標準仕様と同程度であった。これは、地覆部２１の硬化が遅延したことが影響したと考えられる。一方で、上部計測点Ｐ１、中間部計測点Ｐ２のひずみはほぼ同様の傾向を示している。これは、地覆部２１からの拘束を受けないためにひずみが抑えられた結果だと考えられる。ただし、図５に比べて収縮側にひずみが強く出る傾向にあった。

これらに比べ、第１実施形態の態様を示す図７では、高欄部２２に用いるコンクリートには膨張材が添加され、地覆部２１に用いるコンクリートには遅延剤が添加されている。この結果、上部計測点Ｐ１と下部計測点Ｐ３の傾向はほぼ同じで、中間部計測点Ｐ２だけ若干膨張側にひずみの値が出ているものの、図６と比べてもひずみの値が全体的に小さくなっていることが確認できる。また、地覆部２１と壁高欄２０の中間部と壁高欄２０の先端部が、添加していないときと比較して収縮ひずみが小さくなっていることが確認できる。すなわち、引張応力を低減できていることが確認できる。

また、図５では、高欄部２２に用いるコンクリートに膨張剤を添加することによって、高欄部２２にケミカルプレストレスが導入されている。このため、壁高欄２０のひずみは全体的に図４よりも小さくなった。そして、より拘束の小さくなる壁高欄２０上部は、導入されるケミカルプレストレスが小さい為に、上部計測点Ｐ１の収縮が大きくなっている。一方、図７では、地覆部２１に打設したコンクリートに生ずる遅延効果により高欄部２２下部の拘束が発生しない。このため、打設するコンクリートに膨張剤を添加した高欄部２２全体に均一にケミカルプレストレスを導入することができる。その結果、上部計測点Ｐ１から下部計測点Ｐ３まで同じような挙動となり、壁高欄２０は全体的にひずみが小さくなる。

なお、地覆部２１には遅延コンクリートが、高欄部２２には膨張コンクリートが用いられ、地覆部２１の硬化前に高欄部２２のコンクリートが打設されることで、地覆部２１と高欄部２２との間には遅延コンクリートと膨張コンクリートとが混じり合い、境界部２３が形成される。

境界部２３において、遅延コンクリートと膨張コンクリートとが混ざり合うことで、明確な境界面とはならず、この部分からの亀裂の発生を防ぐことが可能となる。そして、地覆部２１に遅延コンクリートが打設されることで、高欄部２２に打設された膨張コンクリートが硬化初期段階で膨張した場合にも地覆部２１側に温度ひび割れが発生しにくくなる。つまり、地覆部２１に遅延コンクリートを使用することで、床版１０による拘束の影響や、高欄部２２による硬化初期段階での膨張の影響を受けにくくすることが可能となる。図７に示す通り、高さ方向に対するケミカルプレストレスの強弱が無くなる為、壁高欄２０全体のひび割れ抵抗性が向上する。すなわち、地覆部２１に遅延コンクリートを用い、高欄部２２に膨張コンクリートを用いることで、高欄部２２の形成において短期の温度ひび割れの発生を抑制し、かつ長期の乾燥収縮ひび割れを抑制することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態とほぼ同じ構成であるが、第１型枠１０５と第２型枠１０６の内側に透水シートを用いた透水型枠を用いる点が異なる。以下、その点について説明を行う。

図８に、第２実施形態の、型枠を用いた壁高欄の打設を行う様子を断面図に示す。第２実施形態では、第１型枠１０５及び第２型枠１０６を用いる点は、第１実施形態と同様であるが、第１型枠１０５には水抜き穴１０５ａを、第２型枠１０６には水抜き穴１０６ａ、１０６ｂをそれぞれ設けている点で異なる。また、第１型枠１０５及び第２型枠１０６の内側に、透水シート１１０を設けている点で異なる。透水シート１１０は、空間３０に地覆部２１及び高欄部２２を打設する前に、第１型枠１０５及び第２型枠１０６の内側に貼り付けるように設けられる。透水シート１１０の材質は、例えば合成繊維ポリエステルを用いた長繊維不織布などが考えられ、透水機能を備えている。

そして、透水シート１１０から滲出した水を抜くための水抜き穴１０５ａ、１０６ａ、１０６ｂなどをそれぞれ第１型枠１０５及び第２型枠１０６に複数設けている。水抜き穴１０５ａ、１０６ａ、１０６ｂは第１型枠１０５及び第２型枠１０６をそれぞれ貫通するように設けられており、場合によっては水抜き勾配などが設けられることが好ましい。この状態で、空間３０にコンクリートを打設する。この際には、第１実施形態で示した通り、地覆部２１には遅延コンクリートを打設し、高欄部２２には膨張コンクリートをそれぞれ打設する。

第２実施形態の態様において、第１実施形態と同様に、地覆部２１に遅延コンクリートが打設され、高欄部２２には膨張コンクリートが打設されることで、壁高欄２０は温度ひび割れが生じにくくなる効果と、長期のひび割れを防ぐ効果を得られる。

しかし、この地覆部２１及び高欄部２２が硬化する過程において、遅延剤や膨張剤の配合によっては、コンクリート表面にブリージング水が湧出することが出願人の実験によって確認された。そして、ブリージング水が湧出したまま地覆部２１及び高欄部２２を硬化させるとコンクリート表面に荒れが発生するケースが確認された。

そこで、第２実施形態では透水シート１１０を設け、第１型枠１０５及び第２型枠１０６に水抜き穴１０５ａ、１０６ａ、１０６ｂを複数設けることで、硬化時に生じるブリージング水を型の外に排出することができる。この結果、地覆部２１及び高欄部２２のコンクリート表面の荒れを防ぐことが可能となった。このため、地覆部２１及び高欄部２２の形成後に、化粧直しなどをする手間を省くことができ、コストダウンに貢献することが期待される。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。なお、第１実施形態及び第２実施形態では、遅延剤としてオキシカルボン酸塩系の超遅延剤を用いているが、コンクリートの凝結を遅延させる混和剤であれば異なる成分の遅延剤を用いても良い。コンクリートの凝結を遅延させる硬化が発揮されれば、本発明に適用可能であるためである。また、膨張剤として石灰系或いはＣＳＡ系などとしているが、コンクリートの凝結に際し膨張効果をえられる混和剤であれば異なる成分の膨張剤を用いても良い。

また、第２実施形態では、図８に示すように透水シート１１０を地覆部２１及び高欄部２２の何れもカバーするように第１型枠１０５及び第２型枠１０６の内側に設けてある。しかしながら、本来、水抜き性能がより重視されるのは遅延剤を用いた地覆部２１の方である。この為、最低限、地覆部２１を覆うように透水シート１１０が設けられた場合でも、本発明の効果が得られる。よって、そのような構成とすることを妨げない。

１０床版
２０壁高欄
２１地覆部
２２高欄部
２３境界部
３０空間
３０Ａ第１空間
３０Ｂ第２空間
５０主桁
１００橋梁
１０５第１型枠
１０６第２型枠

Claims

床版上に、コンクリートを打設して壁高欄を形成し、橋梁を施工する橋梁施工方法において、
前記壁高欄は地覆部と高欄部よりなり、
前記地覆部は遅延剤を添加した遅延コンクリートを打設し、
前記高欄部は膨張剤を添加した膨張コンクリートを打設して、
前記壁高欄を形成すること、
を特徴とする橋梁施工方法。
請求項１に記載の橋梁施工方法において、
前記地覆部に用いられる前記遅延コンクリートを打設後、
前記地覆部の表面が乾燥する前に、前記高欄部に用いられる前記膨張コンクリートを打設し、
前記遅延コンクリートと前記膨張コンクリートとが混ざった層を形成すること、
を特徴とする橋梁施工方法。
請求項１又は請求項２に記載の橋梁施工方法において、
前記高欄部に前記遅延コンクリート及び前記膨張コンクリートを打設するにあたって用いる型枠は、該型枠の内壁面に沿って設けられる透水シートと、前記型枠に貫通して設けられる水抜き穴と、を備えること、
を特徴とする橋梁施工方法。