JP7196586B2

JP7196586B2 - コンクリート又はモルタルの養生方法

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Publication number: JP7196586B2
Application number: JP2018237080A
Authority: JP
Inventors: 峻二青木; 孝喜富井; 耕一中橋; 将人向井
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: JP2020097871A

Description

本発明は、コンクリート又はモルタルを給熱しつつ養生するための、コンクリート又はモルタルの養生方法に関する。

一般に、打設後のコンクリート又はモルタルは、硬化と所望の強度発現を促すよう、所定の期間にわたって養生を行う。養生を行う際には、少なくとも適切な温度と湿潤状態の保持が求められるため、コンクリート又はモルタルを打設した後、その打設面を養生シートで被覆することが一般に知られている。

例えば、特許文献１に開示されているコンクリート養生シートは、面状発熱体と断熱体を積層させて耐水性の優れたシートで被覆したものであり、コンクリートを被覆することにより、水密状態でコンクリート表面全体を均一に加熱する。これにより、寒冷地等でコンクリートを現場打設した場合であっても、蒸気や電熱線等を用いることなく容易に硬化及び強度発現に適した温度を保持することができる。

実公昭４９－１２４４１号公報

しかし、特許文献１のコンクリート養生シートは、例えば、寒中コンクリートの凍結防止や普通コンクリートにおける強度発現の促進を考慮しているため、打設後のコンクリートに対して給熱する面状発熱体の発熱可能温度は４０℃程度に設計されている。したがって、近年需要が高まっている超高強度を実現するコンクリート又はモルタルの給熱養生にこの面状発熱体を適用して給熱を行っても、適した温度までコンクリート又はモルタル温度を上昇させることができない。

また、面状発熱体により、超高強度を実現するコンクリート又はモルタルに対して６０℃を超えるような高温の給熱が可能になった場合であっても、高温に晒されたその表面は乾燥しやすい状態となる。したがって、上述するようなコンクリート養生シートでは、適切な湿潤状態を保持することが困難である。

このように、超高強度を実現するコンクリート又はモルタルを、高温で給熱しつつ湿潤状態を保持しながら養生することが容易ではないため、その多くが給熱養生に適した設備を有する工場等で製造されるプレキャスト部材にとどまっている。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、打設したコンクリート又はモルタルにおいて、ひび割れ等を生じさせることなく所望の強度を確実に発現させることの可能な、コンクリート又はモルタルの養生方法を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法は、打設後のコンクリート又はモルタルを前養生した後、前記コンクリート又はモルタルの少なくとも一面を給熱養生層で被覆し、前記給熱養生層により給熱して養生するコンクリート又はモルタルの養生方法であって、前記給熱養生層は、保水機能を有する湿潤マットと、温度調整機能を有する給熱マットを積層するとともに、防水シートが前記湿潤マットと前記給熱マットの間で前記湿潤マットを被覆するように配置されてなり、前記湿潤マットを、前記コンクリート又はモルタルに接して配置することを特徴とする。

また、本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法は、前記給熱養生層が断熱マットを含み、前記湿潤マット、前記給熱マット、前記断熱マットの順に積層することが好ましい。

本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法によれば、湿潤マットおよび給熱マット、必要に応じてさらに断熱マットを備えた給熱養生層でコンクリート又はモルタルの少なくとも一面を被覆し、給熱マットを用いて給熱しつつ、被覆した表面を湿潤マットで保水した水分によって湿潤状態に保持する。これにより、コンクリート又はモルタル温度が上昇した場合にも、その表面に湿潤状態を保持させることができるため、ひび割れ等を生じさせることなく、所望の強度を確実に発現させることが可能となる。

このように、給熱養生に適した設備を有する工場等の環境でなくても、施工現場等において、打設後のコンクリート又はモルタルに給熱養生を実施できるため、超高強度を実現するコンクリート又はモルタルのような、給熱養生を必要とするコンクリート又はモルタルを現場施工することが可能となる。また、給熱養生層で被覆できれば、その大きさや形状等に制約がなく設計の自由度も高まることから、給熱養生を必要とするコンクリート又はモルタルの活用範囲を大幅に拡大することが可能となる。

本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法によれば、給熱温度が６０℃を超えるような高温であっても、湿潤マットに保水された水分の逸散を防水シートにより防止して、コンクリート又はモルタルの表面における湿潤状態を確実に保持することが可能となる。

本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法は、前記コンクリート又はモルタルにおける前記給熱養生層で被覆した一面に対向する他の面を、別の給熱養生層で被覆することが好ましい。

本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法によれば、給熱養生の対象となるコンクリート又はモルタルの部材厚さや幅が大きい場合であっても、その中心部まで確実に給熱することが可能となる。

本発明によれば、打設したコンクリート又はモルタルの少なくとも一面を、湿潤マットおよび給熱マットを備える給熱養生層で被覆することにより、給熱マットを用いて給熱を行いつつ、湿潤マットで被覆した表面における湿潤状態を保持でき、コンクリート又はモルタルにおいて適切な湿潤状態を保持させ、ひび割れ等を生じさせることなく所望の強度を確実に発現させることが可能となる。

本実施の形態におけるコンクリートの表面に給熱養生層を形成した様子を示す図である。本実施の形態における給熱マットの詳細を示す図である。本実施の形態におけるコンクリートの養生方法を示す図である。本実施の形態における給熱マット及びコンクリートの温度の推移を示す図である。本実施の形態におけるコンクリートの上下面に給熱養生層を形成した、コンクリートの養生方法を示す図である。本実施の形態におけるコンクリートの養生方法を採用したコンクリートの材齢期間７２時間の一軸圧縮試験の結果を示す図である。封緘養生を実施したコンクリートの材齢期間７２時間の一軸圧縮試験の結果を示す図である。

本発明は、給熱養生を必要とするコンクリート又はモルタルを現場打ちで製造する際に好適な、コンクリート又はモルタルの養生方法である。

コンクリート又はモルタルの養生方法として、本実施の形態では、建設現場にて打設した超高強度コンクリート（以下、コンクリートＣという）を給熱養生する場合を事例に挙げ、以下に詳細を図１～図７を参照しつつ説明する。これに先立ち、養生に用いる給熱養生層１について説明する。

≪給熱養生層≫
図１で示すように、給熱養生層１は、コンクリートＣの上面を湿潤マット２で直接被覆したうえで、湿潤マット２に対して防水シート３、給熱マット４、断熱マット５、および防護シート６の順に積層配置することにより形成されている。したがって、防護シート６が、最も外気に触れる側に位置する。

湿潤マット２は、保水機能を有するとともに、保水した状態で変形することのない保形性能を有する不織布等のマット材もしくはシート材よりなり、保水した水分によりコンクリートＣの表面に水膜を形成して湿潤状態を形成するものである。

防水シート３は、不透水性および耐熱性を有するシート材よりなり、湿潤マット２で保水した水分が蒸発するなどして、コンクリートＣの表面に乾燥状態を作り出すことを防止するために用いる。

給熱マット４は、コンクリートＣが所望の温度に達するまで給熱するとともに、給熱により上昇したコンクリート温度を安定的に保持するべく用いるものであり、その構造は、図２（ａ）で示すように、面状発熱体４１と、面状発熱体４１に接続される電気ケーブル４２と、面状発熱体４１に積層される断熱シート４３と、これら面状発熱体４１と断熱シート４３とを内包する遮水材４４により構成されている。

面状発熱体４１は、全面が均一にムラなく発熱し、かつ発熱温度が６０℃を超えるものであればいずれの面状部材を採用してもよいが、本実施の形態では、株式会社クラレ製の導電繊維であるＣＮＴＥＣ（登録商標）を用いた導電性布材４１１を採用している。ＣＮＴＥＣ（登録商標）は、カーボンナノチューブで有機繊維をコーティングしたものである。また、導電性布材４１１は、導電繊維を用いた折り曲げ自在な柔軟性を有する編織物である。

導電性布材４１１には、図２（ｂ）の平面図で示すように、帯状の電極４１２が付加されるとともに、温度を調整するサーモスタット４１３が備えられており、電気ケーブル４２を介して電極４１２に通電すると、導電繊維１本１本に電気が通り導電性布材４１１の全体が均一に発熱する。このような構成の導電性布材４１１は、６０℃～８０℃を超える温度まで発熱することが可能であり、一方の面には断熱シート４３が配置されている。

断熱シート４３は、発泡ポリエチレン等の断熱材料よりなるシート材であり、面状発熱体４１における一方の面側からの放熱を防止するものである。また、遮水材４４は、例えば不透水性のビニールシート等を袋状に形成したものであり、面状発熱体４１と断熱シート４３の水濡れを防止する。

そして、上記の給熱マット４に積層される断熱マット５は、例えば気泡緩衝材や発泡ポリエチレン等、一般に断熱材料として採用されているシート材やマット材であればいずれを採用してもよい。また、防護シート６は、上述した湿潤マット２、防水シート３、給熱マット４および断熱マット５を保護し、ひいてはコンクリートＣを保護するものであり、耐候性および耐久性に優れたシート材であればいずれでもよく、例えば防炎シートや保温シートが好適である。

なお、上記の給熱養生層１において、施工状況や天候等に鑑み、湿潤マット２のみでコンクリートＣの表面乾燥を防止できる場合には、湿潤マット２と給熱マット４の間に湿潤マット２を被覆するように配置される防水シート３を、適宜省略してもよい。

≪コンクリート又はモルタルの養生方法≫
以下に、コンクリート又はモルタルの養生方法について説明する。なお、本実施の形態では、橋梁を構築するべく現場搬入されたプレキャスト造の床版コンクリート部材（以下、ＰＣ床版という）を、現場打ちのコンクリートＣを介して接合する際、コンクリートＣの養生に防水シート３を省略した給熱養生層１を採用する場合を事例に挙げる。また、防水シート３を省略した給熱養生層１を用いてコンクリートＣの養生を行った際の、温度推移および一軸圧縮試験結果を、併せて示す。

まず、図３（ａ）で示すように、複数のＰＣ床版９を、プレキャスト部材製造工場等から現場に搬入し、所定の位置に隣り合わせて据え付ける。このとき、コンクリートＣの打設空間を確保するよう、互いに間隔を設けておく。次に、ＰＣ床版９の下面側からコンクリートＣの打設空間を塞ぐように、隣り合うＰＣ床版９に跨って型枠７を設置する。

型枠７は、せき板７１と、その裏面に取り付けた断熱材７２とより構成され、断熱材７２は、外気温が型枠７に及ぼす影響を低減できる断熱材料であれば、いずれの材料のものを採用してもよい。また、せき板７１と断熱材７２は別体でなくてもよく、両者の機能を一体に備えた断熱型枠を、型枠７に採用してもよい。

また、ＰＣ床版９の下面側で型枠７を支持する支持架台８は、架台本体８１と、一端がＰＣ床版９に固着され、他端に架台本体８１が連結されているアンカーボルト８２とにより構成されている。なお、支持架台８の構成は、型枠７及び型枠７上に打設される硬化前のコンクリートＣの重量を支持可能な構成であれば、いずれを採用してもよい。また、本実施の形態では、支持架台８と型枠７との間に防護シート６を敷設しているが、防護シート６は必ずしも設けなくてもよい。

型枠７の設置作業が終了した後、型枠７と隣り合うＰＣ床版９とにより囲まれた空間に、コンクリートＣを打設する。打設作業が終了した後、給熱養生を実施する前に、前養生を実施する。前養生は、打設直後のコンクリートに急激な加熱を行うと、ひび割れを生じ強度不足を招くおそれがあるため、これらを防止するべく所定時間放置することをいう。なお、前養生に要する時間は、コンクリートＣの配合や外気温等の施工条件を考慮し、適宜決定すればよい。

前養生の期間が終了した後、図３（ｂ）で示すように、隣り合うＰＣ床版９に跨って、コンクリートＣの打設面全面を覆うようにして、給熱養生層１を形成する。つまり、コンクリートＣの打設面に接するように湿潤マット２を敷設し、その上面に、コンクリートＣの打設領域を含むようにして給熱マット４を設置する。そして、給熱マット４の上面に、断熱マット５および防護シート６を積層する。このとき、給熱マット４は、断熱シート４３が配置されていない側の面をコンクリートＣに向けて設置する。

この後、電気ケーブル４２を介して面状発熱体４１を構成する導電性布材４１１に付加した電極４１２に通電し、導電性布材４１１を発熱させる。これにより、給熱マット４よりコンクリートＣに対して給熱が行われ、コンクリートＣは、給熱養生に適した温度までコンクリート温度が上昇し、またその温度が保持される。

図４に、コンクリートＣの打設後における、外気温、コンクリートＣの上面温度と下面温度、及び給熱マット４の下面温度に係る温度推移を表したグラフを示す。

本実施の形態では、外気温約１０℃の環境下において、打設後のコンクリートＣを約２０時間にわたって前養生した後、コンクリートＣの打設面を給熱養生層１で被覆し、コンクリートＣの温度を５０～６０℃程度に保持しつつ養生することを目標に、給熱マット４による給熱を行った。また、給熱マット４の温度調整は、面状発熱体４１に備えたサーモスタット４１３を用いて行った。

図４をみると、給熱開始直後から数時間にわたって給熱マット４の発熱温度に不安定な期間が生じるものの徐々に安定し、７２℃程度～８２℃程度の約１０℃程度の温度幅でコンクリートＣに安定した給熱を行っている様子がわかる。また、給熱マット４による給熱により、コンクリートＣの温度が上昇し、給熱養生層１で被覆されている上面（打設面）では、コンクリート温度が約５０～５５℃に維持されている様子も見て取れる。

さらに、コンクリートＣの下面（型枠７に接する面）側においても、コンクリート温度が約４５℃程度を維持していることから、少なくともコンクリートＣの上面（打設面）側を給熱することにより、コンクリートＣの給熱養生を実施することが可能であるといえる。

なお、コンクリートＣの打設高さが大きい場合には、図５で示すように、コンクリートＣを挟んだ両面に給熱養生層１を形成するとよい。施工手順としては、ＰＣ床版９の下面側からコンクリートＣの打設空間を塞ぐように、隣り合うＰＣ床版９に跨って型枠７を設置した後、打設空間にコンクリートＣを打設する。打設作業が終了した後、前養生を実施し、前養生の期間が終了した時点で型枠を一旦撤去する。

この後、コンクリートＣの下面に給熱養生層１を設置するとともに、これらを支持するようにして、先に使用した型枠７を再度設置する。このとき給熱養生層１は、コンクリートＣが湿潤マット２に接するとともに、防護シート６が型枠７のせき板７１側に位置するように形成する。併せて、コンクリートＣの上面にも給熱養生層１を設置し、給熱マット４による給熱を開始する。

こうすると、コンクリートＣは打設高さ方向の両面から一対の給熱養生層１より給熱されるため、打設高さが高い場合にも内方まで効率よくコンクリート温度が上昇し、かつその温度を保持することができる。

図６に、上述した養生方法を採用したコンクリートＣについて実施した、一軸圧縮試験の結果を示す。一軸圧縮試験に用いる試験体は、上面のみを給熱養生層１で被覆し給熱養生を実施したケースについて３体と、試験体を挟んだ上下両面を給熱養生層１で被覆し給熱養生を実施したケースについて３体の合計６体を用意した。

そして、コンクリートＣの上面にのみ給熱養生層１を設けて給熱養生を実施したケースの材齢期間は、前養生約２０時間、給熱養生期間約４６時間、給熱養生終了後の養生期間６時間の、合計７２時間である。また、コンクリートＣの上面および下面の両者に給熱養生層１を設けて給熱養生を実施したケースの材齢期間は、前養生期間、給熱養生終了後の養生期間は上面のみのケースと同じであるが、給熱養生期間が約２２時間と短い。なお、外気温は約１０℃であり、養生は、発熱温度が７０℃～８０℃程度の給熱養生層１からコンクリートＣに対して給熱を行った。

また、比較例として、超高強度コンクリートの配合及および外気温が、上記の給熱養生を実施した試験体と同条件のもと、常温で封緘養生を実施した試験体を３本用意し、材齢期間７２時間後に、一軸圧縮試験を実施した。図７に、封緘養生を実施した試験体の一軸圧縮試験の結果を示す。

図６を見ると、試験体の上面のみに給熱養生層１を形成し給熱養生を実施したケース、および試験体を挟んで両面を給熱養生層１で被覆し給熱養生を実施したケースの何れの場合についても、平均で１７０Ｎ/ｍｍ²程度の圧縮強度を発現しており、圧縮強度の特性値が１５０Ｎ/ｍｍ²以上と定められている超高強度繊維補強コンクリートと同等の圧縮強度を満足している。（「超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針（案）：土木学会」）

一方、図７を見ると、材齢期間７２時間の圧縮強度は平均で７０Ｎ/ｍｍ²程度にとどまっており、給熱養生層１を形成して給熱養生を実施した場合と比較して、強度発現の速度が大幅に遅れている様子がわかる。

このように、防水シート３を省略した給熱養生層１により給熱養生を行った試験体は、材齢期間７２時間で十分な圧縮強度を発現していることから、７０℃～８０℃程度の発熱温度を有する給熱マット４を介してコンクリートＣに給熱を行った場合にも、試験体の表面は、湿潤マット２によって湿潤状態が保持され、試験体内において水和反応が適切に継続されている様子が見て取れる。

上記のとおり、給熱養生層１を用いた養生方法によれば、給熱養生に適した設備を有する工場等の環境でなくても、施工現場等において、打設後のコンクリートＣに給熱養生を実施することが可能となる。また、給熱養生層１で被覆できれば、その大きさや形状等に制約がなく設計の自由度も高まることから、給熱養生を必要とするコンクリートＣの活用範囲を大幅に拡大することが可能となる。

さらに、上記の一軸圧縮試験は、防水シート３を省略した給熱養生層１によりコンクリートＣを養生した結果であるから、図１で示すような、給熱養生層１に湿潤マット２を被覆するように配置する防水シート３を採用すれば、コンクリーとＣの表面はより安定して湿潤状態を保持できるため、ひび割れ等を生じさせることなく所望の強度を確実に発現させることが可能となる。

なお、前述したように、給熱養生層１において、湿潤マット２と給熱マット４の間に敷設される防水シート３は、施工状況や天候等に応じて使用するか否かを適宜選択すればよく、防護シート６についても、天候等の影響を大きく受けることのない環境であれば、必ずしも採用しなくてもよい。

また、断熱マット５も、外気温や給熱マット４の性能に応じて必要性を適宜選択すればよい。例えば、給熱マット４の発熱温度を所望の温度に維持できる程度に外気温が高い場合や、給熱マット４に備えた断熱シート４３で発熱温度を維持できる環境にある場合、もしくは環境に作用されることなく発熱温度を所望の温度に維持できる程度に給熱マット４が高性能である場合には、必ずしも給熱養生層１に断熱マット５を使用しなくてもよい。

本発明のコンクリート又はモルタルの養生方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本実施の形態では、超高強度コンクリートであるコンクリートＣを給熱養生する場合を事例に挙げたが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、ジオポリマーコンクリートや超高強度繊維補強コンクリート等のコンクリート、ジオポリマーモルタルや超高強度繊維補強モルタル等のモルタル等、給熱養生が要求されるコンクリート又はモルタルの養生であれば、いずれに採用してもよい。養生を行う場所についても、必ずしも施工場所に限定されるものではなく、工場でプレキャスト部材を製造する際に採用してもよい。

さらに、本実施の形態では、コンクリートＣの打設面を給熱養生層１で被覆するケース、及びコンクリートＣを挟んだ２面を給熱養生層１で被覆するケースを例示したが、コンクリートＣの内方まで効率よく給熱できれば、給熱養生層１で被覆するコンクリートＣの表面はいずれの面であっても、また２面以上の複数面であってもよい。

また、コンクリート又はモルタルの養生方法に用いる給熱養生層１は、再利用することも可能である。例えば、同一の現場内でコンクリートＣの打設空間が複数存在する場合には、複数の打設空間ごとで、同時期に実施する作業工程を適宜ずらしておく。そして、何れかの打設空間で給熱養生の期間が終了した後に給熱養生層１を撤去し、これを他の打設空間であって前養生が終了した打設空間に移動させて、給熱養生層１を形成すればよい。これにより、複数存在する打設空間に打設されたコンクリートＣを、効率よく養生することが可能となる。

さらに、給熱養生層１を用いたコンクリート又はモルタルの養生方法は、施工現場において現場打設した普通セメントを用いたコンクリート又はモルタルの促進養生に採用してもよい。こうすると、早期の段階で硬化及び強度発現を促進することができるため、現場施工における工期短縮および経費削減に大きく貢献することが可能となる。

１給熱養生層
２湿潤マット
３防水シート
４給熱マット
４１面状発熱体
４１１導電性布材
４１２電極
４１３サーモスタット
４２電気ケーブル
４３断熱シート
４４遮水材
５断熱マット
６防護シート
７型枠
７１せき板
７２断熱材
８支持架台
８１架台本体
８２アンカーボルト
９ＰＣ床版
Ｃコンクリート（超高強度コンクリート）

Claims

打設後のコンクリート又はモルタルを前養生した後、
前記コンクリート又はモルタルの少なくとも一面を給熱養生層で被覆し、前記給熱養生層により給熱して養生するコンクリート又はモルタルの養生方法であって、
前記給熱養生層は、保水機能を有する湿潤マットと、温度調整機能を有する給熱マットを積層するとともに、防水シートが前記湿潤マットと前記給熱マットの間で前記湿潤マットを被覆するように配置されてなり、
前記湿潤マットを、前記コンクリート又はモルタルに接して配置することを特徴とするコンクリート又はモルタルの養生方法。
請求項１に記載のコンクリート又はモルタルの養生方法において、
前記給熱養生層が断熱マットを含み、前記湿潤マット、前記給熱マット、前記断熱マットの順に積層することを特徴とするコンクリート又はモルタルの養生方法。
請求項１または２に記載のコンクリート又はモルタルの養生方法において、
前記コンクリート又はモルタルにおける前記給熱養生層で被覆した一面に対向する他の面を、別の給熱養生層で被覆することを特徴とするコンクリート又はモルタルの養生方法。