JP6917211B2 - コンクリート部材の養生装置 - Google Patents

Description

この発明は、温度応力ひび割れを防止するためのコンクリート部材の養生装置に関するものである。

従来、コンクリートの打設後の養生中の、コンクリート内外の温度差によるコンクリートの温度応力ひび割れを防止するために、パイプクーリング工法を採用することがあった。このパイプクーリング工法は、水和熱によるコンクリート内部の温度上昇を抑えるために、コンクリート内に配置したパイプに冷却水を流すものであった。

そして、このパイプクーリング工法を発展させたものとして、特許文献１に記載されるパイプクーリング方法があった。このパイプクーリング方法は、パイプの配管経路を、マスコンクリートの中心部から周縁部へ向けて冷却水が流れるように配置することで、マスコンクリートの中心部を冷却するとともに、その中心部で暖められて温水となった冷却水により周縁部を暖めるというものであった。

特開２００４−３６０３３３号公報

ところで、前記従来のパイプクーリング方法においては、マスコンクリートの中心部を通った冷却水が、周縁部（表層部）を流れることから、中心部を流れる水の温度を管理することはできても、周縁部（表層部）を流れる水の温度を管理することはできなかった。

この発明は、上記した従来の欠点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、コンクリート部材の中心部を流れる水の温度と表層部を流れる水の温度を個別に管理することができ、コンクリート部材の温度応力ひび割れを適切に防止することができる、コンクリート部材の養生装置を提供することにある。

この発明に係るコンクリート部材の養生装置は、前記目的を達成するために、次の構成からなる。すなわち、

また、請求項１に記載の発明に係るコンクリート部材の養生装置は、型枠内にコンクリートを打設して得られるコンクリート部材を養生する、コンクリート部材の養生装置である。この養生装置は、前記コンクリート部材内の温度勾配を低減するよう、前記コンクリート部材内であるその中心部に配設された第１系統のパイプに、所定の温度履歴を有する第１系統の水を供給する第１の供給装置と、前記コンクリート部材内であるその表層部に配設された第２系統のパイプに、前記第１系統の水の温度履歴とは異なった所定の温度履歴を有する第２系統の水を供給する第２の供給装置とを、備える。ここで、前記第１の供給装置は、第１温水槽および第１冷水槽と、第１混合機とを備えて、前記第１温水槽の水と前記第１冷水槽の水が、前記第１混合機で混合されることで、前記第１系統のパイプに供給する前記第１系統の水の温度が調整される。そして、前記第２の供給装置は、第２温水槽および第２冷水槽と、第２混合機とを備えて、前記第２温水槽の水と前記第２冷水槽の水が、前記第２混合機で混合されることで、前記第２系統のパイプに供給する前記第２系統の水の温度が調整される。

このコンクリート部材の養生装置によると、コンクリート部材内であるその中心部に配設された第１系統のパイプに第１系統の水を供給し、コンクリート部材内であるその表層部に配設された第２系統のパイプに第２系統の水を供給することで、コンクリート部材の中心部を流れる水の温度と表層部を流れる水の温度を個別に管理することができる。そして、このように、コンクリート部材の中心部を流れる水の温度と表層部を流れる水の温度を個別に管理することで、コンクリート部材の温度分布を的確にコントロールすることができる。なお、コンクリート部材内には、第１系統のパイプと第２系統のパイプとが配設されるが、それ以外に、第３系統とか第３系統以降のパイプが配設される場合を除外するものではない。

また、請求項２に記載の発明に係るコンクリート部材の養生装置は、請求項１に記載のコンクリート部材の養生装置において、前記第１温水槽と前記第２温水槽とは、同一の温水槽からなり、前記第１冷水槽と前記第２冷水槽とは、同一の冷水槽からなる。

また、請求項３に記載の発明に係るコンクリート部材の養生装置は、請求項１または２に記載のコンクリート部材の養生装置において、情報処理装置を備える。この前記情報処理装置には、前記コンクリート部材内の温度勾配を低減してそのコンクリート部材の温度応力を所定の範囲に抑えるべく、温度応力解析により算定された、前記第１系統のパイプ中の水の温度履歴および前記第２系統のパイプ中の水の温度履歴と、前記コンクリート部材の温度履歴とが入力される。そして、前記情報処理装置は、算定された水の温度履歴に基づいて、前記第１系統のパイプに供給する第１系統の水の温度履歴と前記第２系統のパイプに供給する第２系統の水の温度履歴を設定するとともに、設定した前記第１系統の水の温度履歴に従って前記第１の供給装置を制御し、設定した前記第２系統の水の温度履歴に従って前記第２の供給装置を制御する。さらに、前記情報処理装置は、前記温度応力解析により算定されたコンクリート部材の温度履歴による温度と、実際のコンクリート部材の温度とを比較することで、前記第１系統のパイプに供給する第１系統の水の温度および／または前記第２系統のパイプに供給する第２系統の水の温度を補正する。

この発明に係るコンクリート部材の養生装置によれば、コンクリート部材の中心部を流れる水の温度と表層部を流れる水の温度を個別に管理することで、コンクリート部材の温度分布を的確にコントロールすることができ、これによって、コンクリート部材の温度応力ひび割れを適切に防止することができる。

この発明の一実施の形態の、コンクリート部材と、そのコンクリート部材内に配設される第１系統および第２系統のパイプを示す模式図である。 同じく、コンクリート部材と、そのコンクリート部材内に配設されるパイプを示す模式図であって、（ａ）は、コンクリート部材と第１系統のパイプを示し、（ｂ）は、コンクリート部材と第２系統のパイプを示す。 同じく、温度応力解析からコンクリート部材１への水の供給までを表した流れ図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明の一実施の形態を示す。コンクリート部材１は、橋桁とか橋脚とかスラブとかの構造物、あるいはその構造物の部分からなる。このコンクリート部材１の養生方法は、型枠内にコンクリートを打設して得られるコンクリート部材１を養生する養生方法であって、事前に（つまり、コンクリートを打設する前に）、型枠内におけるコンクリート部材１内であるその中心部に相当する部分に、第１系統のパイプ２を配置するとともに、型枠内におけるコンクリート部材１内であるその表層部に相当する部分に、第２系統のパイプ３を配置する。そして、コンクリートを打設した後のコンクリート部材１の養生にあたり、コンクリート部材１内の温度勾配を低減するよう、そのコンクリート部材１内に配設された第１系統のパイプ２に、所定の温度履歴を有する第１系統の水を供給するとともに、同じくコンクリート部材１内に配設された第２系統のパイプ３に、第１系統の水の温度履歴とは異なった所定の温度履歴を有する第２系統の水を供給する。

詳細には、コンクリート部材１内の温度勾配を低減してそのコンクリート部材１の温度応力を所定の範囲に抑えるべく、温度応力解析により、第１系統のパイプ２中の水の温度履歴および第２系統のパイプ３中の水の温度履歴と、コンクリート部材１の温度履歴とを算定し、その算定した水の温度履歴に基づいて、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度履歴と第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度履歴を設定する。そして、コンクリートを打設した後のコンクリート部材１の養生にあたり、前記温度応力解析により算定したコンクリート部材１の温度履歴による温度と、実際のコンクリート部材１の温度とを比較することで、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度および／または第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度を補正する。

より詳細には、供給する水の温度の補正にあたって、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の中心部の温度履歴による温度よりも、実際のコンクリート部材１の中心部の温度が高くなる場合（例えば、１℃以上高くなる場合）には、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度を下げる補正をし、また、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の表層部の温度履歴による温度よりも、実際のコンクリート部材１の表層部の温度が高くなる場合（例えば、１℃以上高くなる場合）には、第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度を下げる補正をする。そして、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の温度履歴による温度よりも、実際のコンクリート部材１の温度が低い場合には、補正することなく、そのままの温度で水を供給する。もっとも、この場合にあっても、供給する水の温度を補正するようにしても構わない。

図１は、断面一定であってその断面に直交する方向に長手となるコンクリート部材１と、第１系統のパイプ２および第２系統のパイプ３との関係を、コンクリート部材１の長手方向の一部を用いて模式的に表した図である。また、図２（ａ）は、図１のうちの、コンクリート部材１と、そのコンクリート部材１内であるその中心部に配設された第１系統のパイプ２を示す。そして、図２（ｂ）は、図１のうちの、コンクリート部材１と、そのコンクリート部材１内であるその表層部に配設された第２系統のパイプ３を示す。

また、図３は、温度応力解析からコンクリート部材１への水の供給までを表した流れ図である。ここで、温度応力解析は、事前に（つまり、コンクリートを打設する前に）行われるものであり、前述したように、この温度応力解析により、第１系統のパイプ２中の水の温度（温度履歴）および第２系統のパイプ３中の水の温度（温度履歴）と、コンクリート部材１の温度（詳しくは、コンクリート部材１の中心部の温度（温度履歴）と表層部の温度（温度履歴））を算定する。そして、その温度応力解析により算定したデータ（温度履歴）が、パーソナルコンピューター等の情報処理装置４に入力される。図示実施の形態においては、温度応力解析は、第１系統のパイプ２中の水の温度と第２系統のパイプ３中の水の温度とは、それぞれがコンクリート部材１内のパイプ経路中で一定であるとして行っていることから、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度（温度履歴）と第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度（温度履歴）は、コンクリート部材１内のパイプ経路での温度上昇あるいは温度降下を考慮して、温度応力解析による水の温度よりも低い値あるいは高い値に設定（例えば、パイプ経路の入口と出口とを平均した温度が、温度応力解析による水の温度となるように、供給する水の温度（温度履歴）を設定）する。そして、情報処理装置４には、温度応力解析により算定した温度履歴に加えて、供給する水の温度履歴を設定する情報を入力する。

また、コンクリート部材１には、その中心部に内部温度計測センサー５が配置され、表層部に表層部温度計測センサー６が配置され、これら内部温度計測センサー５および表層部温度計測センサー６により、コンクリート部材１の中心部の温度および表層部の温度が計測され、その温度情報が情報処理装置４に入力される。そして、コンクリート部材１の外部には、外気温温度計測センサー７が配置され、その外気温温度計測センサー７により、外気温が計測され、その温度情報が情報処理装置４に入力される。

コンクリート部材１への水の供給（詳しくは、第１系統のパイプ２および第２系統のパイプ３への水の供給）には、養生装置８が用いられる。この養生装置８は、型枠内にコンクリートを打設して得られるコンクリート部材１を養生する、コンクリート部材１の養生装置であって、コンクリート部材１内の温度勾配を低減するよう、コンクリート部材１内であるその中心部に配設された第１系統のパイプ２に、所定の温度履歴を有する第１系統の水を供給する第１の供給装置Ｓ１と、コンクリート部材１内であるその表層部に配設された第２系統のパイプ３に、第１系統の水の温度履歴とは異なった所定の温度履歴を有する第２系統の水を供給する第２の供給装置Ｓ２とを、備える。

詳細には、第１の供給装置Ｓ１は、第１温水槽９ａおよび第１冷水槽１０ａと、第１混合機１１とを備えている。そこで、第１温水槽９ａの水と第１冷水槽１０ａの水が、第１混合機１１で混合されることで、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度が調整される。同様に、第２の供給装置Ｓ２は、第２温水槽９ｂおよび第２冷水槽１０ｂと、第２混合機１２とを備えている。そこで、第２温水槽９ｂの水と第２冷水槽１０ｂの水が、第２混合機１２で混合されることで、第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度が調整される。なお、図示実施の形態においては、第１温水槽９ａと第２温水槽９ｂとは、同一の温水槽９からなり、第１冷水槽１０ａと第２冷水槽１０ｂとは、同一の冷水槽１０からなっている。

より詳細には、養生装置８は、第１および第２の供給装置Ｓ１、Ｓ２の他に、情報処理装置４を備えている。この情報処理装置４には、前述したように、コンクリート部材１内の温度勾配を低減してそのコンクリート部材１の温度応力を所定の範囲に抑えるべく、温度応力解析により算定された、第１系統のパイプ２中の水の温度履歴および第２系統のパイプ３中の水の温度履歴と、コンクリート部材１の温度履歴とが入力される。そして、情報処理装置４は、算定された水の温度履歴に基づいて、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度履歴と第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度履歴を設定するとともに、設定した第１系統の水の温度履歴に従って第１の供給装置Ｓ１（詳しくは、第１混合機１１）を制御し、設定した第２系統の水の温度履歴に従って第２の供給装置Ｓ２（詳しくは、第２混合機１２）を制御する。さらに、情報処理装置４は、温度応力解析により算定されたコンクリート部材１の温度履歴による温度と、実際のコンクリート部材の温度とを比較することで、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度および／または第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度を補正する。

図示実施の形態においては、温水槽９の水は、温水路１３から、第１温水路１４と第２温水路１５に分岐されて、第１混合機１１と第２混合機１２に運ばれる。同様に、冷水槽１０の水は、冷水路１６から、第１冷水路１７と第２冷水路１８に分岐されて、第１混合機１１と第２混合機１２に運ばれる。そして、第１混合機１１で混合された水は、第１供給路１９を通って、第１系統のパイプ２へと送られる。同様に、第２混合機１２で混合された水は、第２供給路２０を通って、第２系統のパイプ３へと送られる。ここで、温水槽９と冷水槽１０には、槽内の水の温度を測る温度計測センサー２１、２２が設置され、その温度情報が情報処理装置４に入力される。そして、温水路１２と冷水路１６には、ポンプ１３ａ、１６ａが設置される。また、第１供給路１９と第２供給路２０には、温度計１９ａ、２０ａおよび流量計１９ｂ、２０ｂが設置され、それらの温度情報および流量情報が情報処理装置４に入力される。

そして、情報処理装置４からは、適宜温度補正された温度指示が、第１混合機１１と第２混合機１２に伝達される。こうして、第１混合機１１においては、第１系統の水の温度が制御され、その温度制御された水が、第１供給路１９を通って、コンクリート部材１内の第１系統のパイプ２へと供給される。同様に、第２混合機１２においては、第２系統の水の温度が制御され、その温度制御された水が、第２供給路２０を通って、コンクリート部材１内の第２系統のパイプ３へと供給される。

次に、以上の構成からなるコンクリート部材１の養生方法とか養生装置８の作用効果について説明する。このコンクリート部材１の養生方法とか養生装置８によると、コンクリート部材１内であるその中心部に配設された第１系統のパイプ２に第１系統の水を供給し、コンクリート部材１内であるその表層部に配設された第２系統のパイプ３に第２系統の水を供給することで、コンクリート部材１の中心部を流れる水の温度と表層部を流れる水の温度を個別に管理することができる。そして、このように、コンクリート部材１の中心部を流れる水の温度と表層部を流れる水の温度を個別に管理することで、コンクリート部材１の温度分布（温度勾配）を的確にコントロールすることができ、これによって、コンクリート部材１の温度応力ひび割れを適切に防止することができる。したがって、このコンクリート部材１の養生方法は、特に養生中に部材中心部の温度上昇が激しく、中心部と表層部との温度差が大きくなるマスコンクリートに好適に適用される。

また、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度（温度履歴）と、第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度（温度履歴）を、温度応力解析を介して設定しておくことで、養生段階でのそれら水の温度の補正の幅を小さくすることができ、実際のコンクリート部材１の温度を、予定したコンクリート部材１の温度に容易に近づけることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、コンクリート部材１へ供給する水の温度の補正にあたって、第１系統の水と第２系統の水の両方を補正するのではなく、第１系統の水のみを補正するようにしてもよい。すなわち、前記水の温度の補正にあたって、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の中心部の温度履歴による温度よりも、実際のコンクリート部材１の中心部の温度が高くなる場合（例えば、１℃以上高くなる場合）には、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度を下げる補正をするようにしてもよい。

また、前記水の温度の補正にあたって、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の中心部の温度履歴による温度と表層部の温度履歴による温度との差よりも、実際のコンクリート部材１の中心部の温度と表層部の温度との差が大きくなる場合（例えば、１℃以上大きくなる場合）には、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度を下げる補正をしてもよい。

また、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の中心部の温度履歴による温度よりも、実際のコンクリート部材１の中心部の温度が高くなる場合（例えば、１℃以上高くなる場合）には、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度を下げる補正をし、かつ、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の中心部の温度履歴による温度と表層部の温度履歴による温度との差よりも、実際のコンクリート部材１の中心部の温度と表層部の温度との差が大きくなる場合（例えば、１℃以上大きくなる場合）にも、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度を下げる補正をしてもよい。

また、温度応力解析において、第１系統のパイプ２中の水の温度と第２系統のパイプ３中の水の温度とは、それぞれ、パイプ経路中一定の温度であるとして（つまり、水の流量が無限大として）解析を行ったが、コンクリート部材１との熱のやりとりによるパイプ経路中での水の温度変化を考慮に入れて（つまり、水の流量を加味して）解析してもよい。

また、コンクリート部材１の養生にあたり、温度応力解析により算定したコンクリート部材１の温度履歴による温度と、実際のコンクリート部材１の温度とを比較することで、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度とか第２系統のパイプ３に供給する第２の系統の水の温度を補正しているが、この補正をすることなく水の供給を行ってもよい。

また、第１系統のパイプ２に供給する第１系統の水の温度履歴と、第２系統のパイプ３に供給する第２系統の水の温度履歴とは、温度応力解析により算定した温度履歴に基づいて設定したが、温度応力解析によるのではなく、過去のデータとか経験に基づくものであってもよい。

また、コンクリート部材１内に配設される第１系統のパイプ２は、一本でなくても、複数本からなっていてもよく、それら複数本のパイプに、第１系統の水が供給されてもよい。同様に、コンクリート部材１内に配設される第２系統のパイプ３は、一本でなくても、複数本からなっていてもよく、それら複数本のパイプに、第２系統の水が供給されてもよい。

また、コンクリート部材１内には、第１系統のパイプ２と第２系統のパイプ３を配設し、それらパイプ２、３に水を供給したが、第１系統のパイプ２および第２系統のパイプ３に加えて、第３系統とか第３系統以降のパイプを、コンクリート部材１内の所定の位置に配設し、各パイプに異なった温度履歴を有する水を供給してもよい。

１ コンクリート部材
２ 第１系統のパイプ
３ 第２系統のパイプ
８ 養生装置
９ 温水槽
９ａ 第１温水槽
９ｂ 第２温水槽
１０ 冷水槽
１０ａ 第１冷水槽
１０ｂ 第２冷水槽
１１ 第１混合機
１２ 第２混合機
Ｓ１ 第１の供給装置
Ｓ２ 第２の供給装置

Claims (3)

1. 型枠内にコンクリートを打設して得られるコンクリート部材を養生する、コンクリート部材の養生装置であって、
   前記コンクリート部材内の温度勾配を低減するよう、前記コンクリート部材内であるその中心部に配設された第１系統のパイプに、所定の温度履歴を有する第１系統の水を供給する第１の供給装置と、前記コンクリート部材内であるその表層部に配設された第２系統のパイプに、前記第１系統の水の温度履歴とは異なった所定の温度履歴を有する第２系統の水を供給する第２の供給装置とを備え、
   前記第１の供給装置は、第１温水槽および第１冷水槽と、第１混合機とを備えて、前記第１温水槽の水と前記第１冷水槽の水が、前記第１混合機で混合されることで、前記第１系統のパイプに供給する前記第１系統の水の温度が調整され、
   前記第２の供給装置は、第２温水槽および第２冷水槽と、第２混合機とを備えて、前記第２温水槽の水と前記第２冷水槽の水が、前記第２混合機で混合されることで、前記第２系統のパイプに供給する前記第２系統の水の温度が調整される、コンクリート部材の養生装置。
2. 前記第１温水槽と前記第２温水槽とは、同一の温水槽からなり、前記第１冷水槽と前記第２冷水槽とは、同一の冷水槽からなる、請求項１に記載のコンクリート部材の養生装置。
3. 情報処理装置を備え、
   前記情報処理装置には、前記コンクリート部材内の温度勾配を低減してそのコンクリート部材の温度応力を所定の範囲に抑えるべく、温度応力解析により算定された、前記第１系統のパイプ中の水の温度履歴および前記第２系統のパイプ中の水の温度履歴と、前記コンクリート部材の温度履歴とが入力され、
   前記情報処理装置は、算定された水の温度履歴に基づいて、前記第１系統のパイプに供給する第１系統の水の温度履歴と前記第２系統のパイプに供給する第２系統の水の温度履歴を設定するとともに、設定した前記第１系統の水の温度履歴に従って前記第１の供給装置を制御し、設定した前記第２系統の水の温度履歴に従って前記第２の供給装置を制御し、また、
   前記情報処理装置は、前記温度応力解析により算定されたコンクリート部材の温度履歴による温度と、実際のコンクリート部材の温度とを比較することで、前記第１系統のパイプに供給する第１系統の水の温度および／または前記第２系統のパイプに供給する第２系統の水の温度を補正する、請求項１または２に記載のコンクリート部材の養生装置。

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