JP7457305B2 - 気泡低減システム - Google Patents

Description

本発明は、型枠内に打ち込んだコンクリートにおいて、型枠面と接したコンクリートの表面および表層付近に現れる気泡の発生を低減するシステムである。

コンクリート中の気泡は、施工性の向上（ワーカビリティの改善）に寄与するだけではなく、コンクリートが硬化した後の耐久性（耐凍害性、中性化抵抗性など）にも係るため、所要の空気（微細気泡：エントレインドエア）を化学混和剤など用いて計画的に連行するのが一般的である。

その一方で、運搬や施工の過程で、コンクリート中に自然に巻き込まれてしまう余分な空気（粗大な気泡：エントラップトエア）もある。巻き込まれた空気は、気泡径が比較的大きく、また不定形であるため、硬化コンクリートの耐久性を損なったり、コンクリート表面の仕上り（見た目）を低下させてしまうことがある。

例えば、壁状構造物の場合、鉛直の壁面であれば、コンクリート中の余分な空気は締固め作業により自由水とともに上方へと浮上し、コンクリート外へと排出されやすい。しかしながら、角度のある傾斜した壁面の場合、コンクリート中の余分な空気は、型枠面によって気泡の上昇が阻害され、さらに気泡自体の表面張力によって型枠面に密着して留まり、集束してしまう。

その結果、型枠と接するコンクリート表面に気泡が多数出現し、硬化したコンクリートの仕上り（見た目）の低下や耐久性への影響が懸念される。このため、型枠面付近のコンクリートに留まる余分な空気をコンクリート外に排出できる方法が望まれる。

そこで、型枠面と接したコンクリート表面および表層付近に現れる気泡の発生を低減させるため、型枠内にシート状、板状あるいは棒状の物体を配置し、型枠内にコンクリートを打設した後、物体を引き上げることにより気泡を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平７－１７８７１１号公報 特開平１１－１２３７１２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、物体の引き上げにより、物体と接触したコンクリート中の骨材（粗骨材、細骨材）が元の場所から移動し、骨材が存在していた部分に空隙が出現する。この空隙にセメントペーストやモルタルが即座に流れ込んで埋められない場合、空隙は豆板の原因となる。たとえ後から振動機（内部・外部）を用いて締め固め作業を行っても、空隙が細かく分散されるだけで、結果として多数の気泡を誘発してしまう。つまり、単に物体を引き上げるだけでは、充分に気泡の発生を低減することができないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、型枠面と接したコンクリートの表面および表層付近に現れる気泡の発生を低減するシステムであって、
一端が固定で他端が可動または両端とも可動とされ、型枠の内側面に沿って垂れ下がるように配置されるロープ部材と、
ロープ部材の他端または両端と連結され、ローブ部材を巻き上げる巻上手段と、
ロープ部材の巻き上げに伴って、型枠の外側面から振動エネルギーを与える振動付与手段と
を含む、気泡低減システムが提供される。

本発明によれば、型枠面と接したコンクリートの表面および表層付近に現れる気泡の発生を充分に低減することができる。

型枠の一例であるセントルについて説明する図。 スキンプレートをセントル内側から見た図。 表面の気泡を低減する原理について説明する図。 気泡低減システムのシステム構成図。 ワイヤーの巻き上げイメージを例示した図。 ワイヤーフックの構造の一例を示した図。 ワイヤーフックのセット時とワイヤーの巻き上げ時の掛止溝の位置について説明する図。 使用可能なワイヤーの一例を示した図。 荷重計の取り付け位置について説明する図。 ワイヤーの巻き上げ方式について説明する図。 各方法を使用した表面の仕上り状況を示した図。 ワイヤーの張力および摩擦力の測定結果を示した図。 コンクリート表面の品質の評価結果を示した図。

本システムを使用して構築されるコンクリート構造物はいかなる構造物であってもよいが、ここでは、山岳トンネル覆工コンクリートを例に挙げて説明する。山岳トンネル覆工コンクリートは、発破等によりトンネルを掘削し、掘削した岩盤面にコンクリートを吹付けて地山の緩みを抑え、安定させた後、セントルと呼ばれる型枠を使用してコンクリートを打設することにより構築される。

図１は、型枠の一例であるセントルについて説明する図である。セントルは、トンネル覆工に用いられるアーチ状の型枠で、トンネルの周方向にわたる内壁面に対向する曲面を有する鉄板（スキンプレート）１０と、スキンプレート１０を支持する複数のＩ形鋼等の支持部材１１とを備える。また、セントルは、スキンプレート１０および支持部材１１をトンネル軸方向へ移動可能に支持する台車１２と、スキンプレート１０をトンネル内壁面から一定距離に設定するために、その距離を調整するための複数のジャッキ１３とを備えている。

台車１２は、例えばトンネルの底面に敷設されたレール上を走行可能なように車輪を備えている。台車１２には、トンネル坑内に舞う粉塵等を坑外へ排出する排出管１４や排気ファン１５等が載置される。

セントルは、トンネル軸方向の適当な位置に配置され、台車１２の車輪に車止め等をして完全に停止される。そして、ジャッキ１３によりスキンプレート１０がトンネルの径方向へ移動され、トンネル内壁面から一定距離だけ離間して配置される。トンネル内壁面とスキンプレート１０との間の空間が、コンクリートが打設される型枠内の空間となる。

セントルのスキンプレート１０には、コンクリートを打設することにより荷重がかかるが、荷重がかかったスキンプレート１０は、支持部材１１により支持される。コンクリートが硬化まで支持部材１１により支持されるため、セントルを取り除くと、アーチ状のトンネル断面が形成される。

トンネルは、一定の高さ位置のトンネル内壁面間の距離が最も大きく、その位置より低い部分は、トンネル内側へ傾斜または湾曲している。一定の高さ位置は、トンネル掘削断面の上半分と下半分を分けるスプリングライン（Ｓ．Ｌ．）１６と呼ばれ、その位置より低い部分は、下げネコ部１７と呼ばれる。

下げネコ部１７の最下端のスキンプレート１０は、ジャッキ１３により容易に配置することができないため、直ぐ上のスキンプレート１０にヒンジ接続され、ヒンジにより回転させて配置するようになっている。

スキンプレート１０は、セントル内側から見ると、図２に示すように、矢線Ａに示すトンネル軸方向に一定の幅を、矢線Ｂに示すトンネル周方向に一定の長さを有し、トンネル軸方向およびトンネル周方向にそれぞれ複数枚隣接して配置される。スキンプレート１０のトンネル軸方向への幅は、約１．５ｍであり、トンネル軸方向へは概ね７枚配置される。

最下端のスキンプレート１０を除き、スキンプレート１０には、コンクリートを打設し、その様子を確認するための検査窓１９が設けられる。検査窓１９は、ヒンジ接続されており、開閉可能とされている。コンクリートを打設する際は、検査窓１９を開き、打設用のホース等を、検査窓１９を通して型枠内に配置する。

ところで、コンクリートは、空気を巻き込んで打設される。コンクリートは、セメント、細骨材（砂）、粗骨材（砂利）、水等から構成され、いずれの成分も、空気より重い成分である。空気は、コンクリート成分より軽い成分であるため、通常、上へと移動し、上部表面から大気中へ追い出される。

しかしながら、コンクリート中に巻き込まれた空気は、コンクリート中の余剰の水分を含み、浮力が下がって上へと移動しにくくなっている。このため、打設後に振動エネルギーを与えてコンクリートを締め固める際、スキンプレート１０側へと移動し、スキンプレート１０に隣接したコンクリート表面付近に集まる。

下げネコ部１７では、スキンプレート１０がトンネル内側に傾斜または湾曲し、コンクリート表面の上部をスキンプレート１０により斜めに覆った状態になるため、上側への移動が制限され、コンクリート表面付近に集まった気泡はその場に残留しやすい。

そこで、図３に示すように、スキンプレート１０によりテーパが形成されたコンクリート表面付近に発生し、残留する気泡を、ロープ部材の１つであるワイヤー２０と、スキンプレート１０の外側面に隣接して配置される振動付与手段の１つである外部振動機２１とを使用して除去する。

具体的には、ワイヤー２０をスキンプレート１０に沿って垂らすように配置して固定しておき、そこにコンクリート２２を打設した後、ワイヤー２０を巻き上げることにより気泡２３を破泡または連行する。気泡２３は、ワイヤー２０の巻き上げにより、ワイヤー２０との接触により摩擦を生じて、あるいは移動する粗骨材等と接触して破泡する。また、気泡２３は、ワイヤー２０の上に載った状態、ワイヤー２０に吸着した状態で、上側へと移動され、大気中へ追い出される。

ワイヤー２０の巻き上げでは、コンクリート２２中の粗骨材も移動し、移動した粗骨材が存在していた部分がセメントペースト（セメント、水からなる成分）やモルタル（細骨材、セメント、水からなる成分）により埋められないと、そこに空隙が発生する。また、粗骨材が移動し、粗骨材間のモルタル分が追い出されると、空隙の多い不均質な部分（豆板）が発生する。これらは気泡として残留するため、単にワイヤー２０を巻き上げただけでは気泡を充分に除去することができない。

このため、外部振動機２１によりスキンプレート１０の外側から振動エネルギーを与え、粗骨材や、セメントペースト、モルタルをさらに移動させ、気泡や豆板が発生するのを防ぐ。なお、外部振動機２１による外部からの振動エネルギーにより、型枠近傍のセメントペースト分が流体化して高い流動性が付与されることで、気泡自体も動きやすく（逃げやすく）なり、また、空隙も充填しやすくなる。

このような気泡を低減させるための具体的なシステム構成を図４に例示する。図４（ａ）は、システムをトンネル軸方向に見たときのトンネル断面の一部の図で、図４（ｂ）は、コンクリートが打設される型枠内からスキンプレート１０を見た図である。

スキンプレート１０は、トンネル内壁面３０から一定距離だけ離間して配置され、打設したコンクリートによりかかる荷重を支持するために、複数の支持部材１１が設けられている。スキンプレート１０には、検査窓１９が開閉可能に取り付けられている。

気泡低減システムは、ワイヤー２０と、固定端３１と、滑車３２と、巻上手段としての巻上装置３３と、外部振動機２１とを含んで構成される。また、気泡低減システムは、ワイヤー２０の一部を掛止する掛止手段としての複数のワイヤーフック３４を含む。

固定端３１は、ワイヤー２０の一端を固定し、図４（ｂ）に示すように、検査窓１９ａの１つから型枠内にわずかに突出するように取り付けられる。ここでは、ワイヤー２０の一端を固定端３１に固定し、他端を可動として巻上装置３３により巻き上げるものとして説明するが、ワイヤー２０の両端が可動とされ、両端を巻上装置３３により巻き上げるように構成されていてもよい。

固定端３１が設けられる検査窓１９ａの隣の検査窓１９ｂには、滑車３２が取り付けられる。滑車３２は、支持部材１１にヒンジを用いて連結され、使用する際、検査窓１９ｂから突出させ、未使用時にはヒンジを中心として回転させ、セントル内側へ収納できるように構成されている。

台車１２には、巻上装置３３が設置される。スキンプレート１０の検査窓１９ａの下側および検査窓１９ｂの下側には、穴が形成され、ワイヤーフック３４ａ、３４ｂが挿設される。ワイヤーフック３４ａ、３４ｂは、ワイヤー２０をセットする際、スキンプレート１０から型枠内に突出してワイヤー２０の下端を引っ掛けるようにしてワイヤー２０を固定する。また、ワイヤーフック３４ａ、３４ｂは、ワイヤー２０を巻き上げる際、突出した部分をセントル内側へ移動させ、ワイヤー２０の固定を解除して巻き上げ可能な状態とし、穴を塞ぐ。

スキンプレート１０の外側面（セントル内側に向いた面）には、外部振動機２１を収容する収容部３５が設けられ、収容部３５内に外部振動機２１が収容される。外部振動機２１としては、例えば棒状バイブレータや型枠バイブレータ等を使用することができる。

巻上装置３３に巻き取られたワイヤー２０は、滑車３２、ワイヤーフック３４ｂ、ワイヤーフック３４ａを介して固定端３１に一端が固定される。これにより、ワイヤー２０は、スキンプレート１０に沿ってコの字形に垂れ下がるように緊張した状態で配置される。

このようにワイヤー２０を配置した後、スキンプレート１０とトンネル内壁面との間に形成される型枠内にコンクリート２２を流し込む。その際、ワイヤー２０の緊張を解除することにより、コンクリート２２の流し込みにより、ワイヤー２０がスキンプレート１０に押し付けられ、スキンプレート１０に隣接した状態になる。

コンクリート２２を所定の高さ位置まで流し込んだ後、コンクリート２２が固まらないうちにワイヤーフック３４ａ、３４ｂをセントル内側へ移動させてフックを外す。ワイヤーフック３４ａ、３４ｂは、スキンプレート１０に設けられた穴を塞ぐため、コンクリート２２は、穴を通してセントル内側へは流出しない。

型枠内に打設されたコンクリート２２のスキンプレート１０に接した表面または表層付近には、気泡が発生し、残留する。スキンプレート１０に接したコンクリート表面または表層付近に発生した気泡を除去するため、ワイヤー２０を巻上げ、外部振動機２１の電源を投入し、型枠内のコンクリート２２に対してスキンプレート１０の外部から振動エネルギーを与える。

ワイヤー２０は、巻上装置３３によりワイヤー２０の他端側を巻き取ることにより滑車３２を介して他端側が巻き上げられる。図５に、ワイヤー２０の巻き上げイメージを例示する。ワイヤー２０の巻き上げに伴って、ワイヤー２０のコンクリート２２中の長さが短くなり、下方へ垂れ下がった部分が上へと移動し、その部分に載った気泡やワイヤー２０に吸着した気泡が上へと移動し、上部表面から大気中へ追い出される。

また、ワイヤー２０の巻き上げに伴って、コンクリート２２中の骨材が移動し、また、骨材が集まって骨材間のモルタルを追い出し、空隙を形成しようとするが、外部振動機２１による振動エネルギーの付与によりモルタルを移動させ、骨材を離間させ、空隙の発生を抑制する。

打設したコンクリート２２の上面よりワイヤー２０が上側に移動したところで、固定端３１を取り外し、セントル内側にワイヤー２０を回収し、外部振動機２１の電源を切断する。

このようにセントルの検査窓を利用することで、ワイヤーフック３４ａ、３４ｂ用の穴を形成する等の改造を最小限とし、下げネコ部１７のコンクリート表面付近の気泡を充分に低減させることができる。検査窓、支持部材、台車は、既存のセントルにも存在しているため、既存のセントルに対して、固定端３１、滑車３２、巻上装置３３等を容易に後付けすることができる。

図６は、ワイヤーフック３４の構造の一例を示した図である。ワイヤーフック３４は、内部部材４０と外部部材５０とから構成される。図６（ａ）は、ワイヤーフック３４を任意の方向から見た図で、図６（ｂ）は、その視点を略９０度回転させた側方から見た図である。また、図６（ｃ）は、内部部材４０を略１２０度回転させた後、内部部材４０を溝に沿ってセントル内側へ移動させ、外部部材５０の内部に収納した状態の図（コンクリート２２を打設したときの図）である。

外部部材５０は、スキンプレート１０に隣接し、溶着もしくは接着またはネジ等により固定されるフランジ部５１と、フランジ部５１に連続し、セントル内側に向けて突出するように設けられる中空円筒状の筒状部５５とから構成される。フランジ部５１は、スキンプレート１０に設けられた穴１０ａに連続する穴５２を有する。穴１０ａと穴５２は、いずれも略円形で、ほぼ同じ径を有する。

筒状部５５の中空の断面は、円形の穴とされ、その穴は、穴１０ａ、５２より大きい径を有する。筒状部５５の側部には、内部部材４０の外周から突出する突起部４１が挿通し、かつ移動可能とされた切り込み部５６が設けられる。切り込み部５６は、図６（ｄ）に示すように突起部４１が移動可能な通路を形成する。通路は、筒状部５５の周方向（矢線Ｃに示す方向）へ移動可能にする第１通路５７と、第１通路５７に連続し、筒状部５５の長手方向（矢線Ｄに示す方向）へ移動可能にする第２通路５８とを少なくとも有する。第１通路５７と第２通路５８との間には、略９０°に曲がるコーナー部５９を有している。

内部部材４０は、穴１０ａ、５２に挿通可能な略円柱状の先端部４２と、先端部４２の径に比較して大きい径を有する略円柱状の拡張部４３と、作業員が指で摘むことが可能な略円柱状の末端部４４とを有する。先端部４２は、図６（ｂ）に示すように、スキンプレート１０から型枠内に向けて突出し、ワイヤー２０を掛止させるための先端に向けてテーパが形成された掛止溝４５を有する。ここでは、テーパが形成された例を示しているが、テーパが形成されていなくてもよい。

拡張部４３の周部には、突起部４１が設けられる。拡張部４３の径は、穴１０ａ、５２より大きいため、拡張部４３がフランジ部５１に当接し、また、突起部４１が第１通路５７へ入り、それ以上先端部４２が突出しないようになっている。

ワイヤーフック３４は、内部部材４０の先端部４２を、図６（ｂ）に示すようにスキンプレート１０から突出させ、ワイヤー２０を掛止させる。これにより、掛止溝４５内にワイヤー２０の垂れ下がった下端が入り込み、コンクリートの打設によるワイヤー２０の移動が抑止される。このとき、ワイヤー２０は、巻上装置３３により緊張した状態でスキンプレート１０に沿って配置される。

型枠内にコンクリートが打設されたところで、作業員は、ワイヤーフック３４からワイヤー２０を外すために末端部４４を回転させ、突起部４１を、図６（ｄ）の第１通路５７に沿って矢線Ｃに示す方向へ移動させる。

ワイヤー２０は、図７（ａ）に示すように掛止溝４５内に入り込み、簡単には外れないようになっているが、末端部４４の回転により、末端部４４に拡張部４３を介して連続する先端部４２も回転し、図７（ｂ）に示すように掛止溝４５内から出て、先端部４２の曲面部へとワイヤー２０との接触箇所が移動する。この移動により、ワイヤー２０がワイヤーフック３４から外れやすくなる。ここでは、内部部材４０を略１２０度回転させる構成としているが、ワイヤー２０が掛止溝４５内から出て、先端部４２の曲面部へと接触箇所が移動する角度であれば、内部部材４０の回転角度は略１２０度に限定されるものではない。

再び図６（ｄ）を参照して、突起部４１がコーナー部５９まで移動すると、突起部４１は第２通路５８への移動が可能になる。作業員は末端部４４をセントル内側へ向けて移動させると、突起部４１が第２通路５８を矢線Ｄに示す方向へ移動する。すると、先端部４２も、矢線Ｄに示す方向へ移動し、ワイヤー２０が曲面部上を滑るように移動する。先端部４２が、図６（ｅ）に示すように穴１０ａ、５２、筒状部５５の内部に収納されると、先端部４２の先端は平坦な面を有し、穴１０ａを閉鎖し、スキンプレート１０の内側面と面一となる。これにより、ワイヤー２０は掛止が解除され、自由に移動することが可能となる。

作業員は、この状態で巻上装置３３を使用し、ワイヤー２０を巻き上げる。すると、図５に示すように、ワイヤー２０が持ち上がっていき、それに伴ってコンクリート表面および表層付近に存在する気泡が破泡し、連行され、上部表面から大気中へ追い出される。

気泡低減システムに利用可能なワイヤー２０は、ワイヤー２０を構成する素材が軟鋼であってもよいし、プラスチック樹脂であってもよい。プラスチック樹脂としては、ビニロンやＰＰ（ポリプロピレン）等を使用することができる。なお、ワイヤー２０は、粘性の高いコンクリート内において巻き上げられることから、一定以上の引張強度が必要で、例えば引張強度が５～１５ｋＮ／ｍｍ^２とされる。また、気泡は、帯電した状態で存在することから、ワイヤー２０に使用可能な素材としては、気泡を吸着してより効率的に除去するべく、磁性を帯びた素材を用いることができる。

ワイヤー２０の断面形状は、略円形のほか、楕円形、図８（ａ）に示すような一端が丸く、他端が尖り、全体として細長い流線形等とすることができる。流線形は、ワイヤー２０を巻き上げる際、コンクリートから受ける抵抗が小さくなるため、切断されにくく、引張強度も低くすることができるので望ましい。

ワイヤー２０は、１本の素材から構成されていてもよいし、細い線状の素材を撚り合わせた撚線であってもよいし、組紐状のものであってもよい。なお、撚線は、細い線状の素材間に気泡が入り、気泡を捕まえた状態で巻き上げることができるので望ましい。

ワイヤー２０は、図８（ｂ）に示すように中空の素線６０であってよく、素線６０の側面には微細な穴６１が設けられていてもよい。中空の素線６０内には、例えばケイ酸ナトリウム系やケイ酸リチウム系等のコンクリート表面改質剤を内装してもよい。改質剤は、ワイヤー２０の巻き上げの際に微細な穴６１から流出し、コンクリート内に浸透し、コンクリート表面付近の気泡の除去とともに表層コンクリートの改質を行う。

表層コンクリートの改質は、改質剤の主成分であるシリケートとコンクリート中のカルシウムとを反応させ、表層付近の空隙や水路をゲル状の反応生成物により充填し、緻密化するものである。

ワイヤー２０は、気泡をより効率的に除去するため、素線６２の周囲に取込部材として、図８（ｃ）に示すような螺旋状の素材６３を装着したものであってもよいし、図８（ｄ）に示すような帯状物６４を有する中空円筒状の素材６５に素線６２を中通ししたものであってもよい。いずれも、気泡をかき上げ、上方へ移動させることができ、また、素材６３と素線６２との間や帯状物６４間に気泡を捕捉することができるので、効率的に気泡を除去することが可能となる。なお、帯状物６４の長さは、あまり長いと、ワイヤー２０の巻き上げ時に切断され、コンクリート中に残留するため、２～２０ｍｍ程度の長さが好ましい。

プラスチック樹脂製の素材を使用する場合、表面を火炎で炙り、表面を毛羽立たせることができる。これにより、気泡を表面に巻き込みやすくなり、表面に巻き込んだままの状態で上部へ移動させ、大気中へ追い出すことができる。

また、ワイヤー２０は、ワイヤー２０を構成する素線自体に振動機等により振動エネルギーを与えたり、電流を流したり、静電気を帯電させたりして、気泡を破泡させる機能を付与することができる。これらは一例であり、より効率的に気泡を除去することができれば、これまでに知られたいかなる断面形状、素材であってもよく、いかなる機能を付与してもよい。

巻上装置３３としては、手動でワイヤー２０を巻き上げるチェーンブロック、レバーブロック（登録商標）、手巻きウィンチ等を使用することができる。ここでは、手動でワイヤー２０を巻き上げる装置を例示したが、これに限られるものではなく、自動でワイヤー２０を巻き上げる装置であってもよい。

巻上装置３３によりワイヤー２０を巻き上げる際、引張強度が問題になり、引張強度が許容範囲を超えるとワイヤー２０が切断してしまう。このため、引張強度を管理する必要がある。そこで、図９に示すように、ワイヤー２０を測定手段としての荷重計７０を介して固定端３１に接続することができる。荷重計７０は、ワイヤー２０の張力を測定し、測定結果を無線通信によりＰＣへ送信し、表示させることができる。ここでは、無線通信によりデータを送信しているが、ケーブル等により接続し、データを送信してもよい。測定結果は、ＰＣに限らず、スマートフォンやタブレット端末等に表示してもよい。

荷重計７０は、例えば歪みゲージを有し、歪みゲージの変形による抵抗値の変化に応じた電圧を検出することによりワイヤー２０の張力を測定するロードセルを用いることができる。

ワイヤー２０は、図４（ｂ）や図５に示すように、１本ずつ巻き上げる方式であってもよいが、図１０（ａ）～（ｃ）に示すように複数本を同時に巻き上げる方式であってもよい。図１０（ａ）は、固定端３１が、検査窓１９ａ～１９ｃの向かって左側に設けられ、滑車３２が、検査窓１９ｂ～１９ｄの向かって右側に設けられ、検査窓１９ｂ、１９ｃにおいてワイヤー２０ａとワイヤー２０ｂ、ワイヤー２０ｂとワイヤー２０ｃとが重なり合っている。この方式は、ラップ方式であり、３本のワイヤー２０ａ～２０ｃを同時に巻き上げる。

図１０（ｂ）は、固定端３１が検査窓１９ａにのみ設けられ、検査窓１９ｂ～１９ｄには、滑車３２のみが設けられる。ワイヤー２０は１本のみとされ、検査窓１９ｂ、１９ｃでは１本のワイヤー２０の途中を引き上げる形とされている。この方式は、一体引き上げ方式であり、途中の２箇所と他端とを同時に巻き上げる。

図１０（ｃ）は、固定端３１が検査窓１９ａに設けられ、検査窓１９ｂに滑車３２が設けられ、２本のワイヤー２０で気泡を除去する構成とされている。この方式は、２本引き方式であり、複数本を巻き上げることによりコンクリート表面付近の気泡をより効率的に除去することができる。この例では、ワイヤー２０を２本としているが、ワイヤー２０は２本に限定されるものではなく、３本以上であってもよい。

実際にコンクリートを打設し、各種の方法で仕上げを行い、表層の品質の確認を行った。第１方法は、一般的に行われる標準工法である。すなわち、コンクリートを打設した後に内部振動機をコンクリート中に挿入し、内部振動を与えて内部の気泡を除去する方法である。この方法では、内部振動機を中央とその左右の３箇所に挿入し、それぞれ２０秒間内部振動を与えた。

第２方法は、本システムのワイヤー２０を巻き上げるのみの方法である。ワイヤー２０の巻き上げ速度は、約４０ｃｍ／分とした。第３方法は、第２方法と同じワイヤー２０の巻き上げに加えて、ワイヤー２０に微振動エネルギーを加える方法である。第４方法は、第２方法と同じワイヤー２０の巻き上げ後に、内部振動機をコンクリート中に挿入し、内部振動を与える方法である。この方法では、内部振動機を２箇所に挿入し、それぞれ２０秒間内部振動を与えた。

第５方法は、本システムによる方法で、ワイヤー２０の巻き上げと、外部振動機２１により外部振動を与える方法である。

図１１（ａ）～（ｅ）は、第１方法～第５方法を使用した表面の仕上り状況を示した図である。図１１（ａ）に示した第１方法による結果は、内部振動機により内部振動させ、表面付近に残留する気泡を上へと移動させることができるが、その移動中に小さな気泡が合体し、上へ行くほど大きな気泡となり、大きな気泡が大気中へ追い出されず、そのまま残留した。

図１１（ｂ）に示した第２方法による結果は、ワイヤー２０の巻き上げに伴って重い粗骨材がコンクリート内部へ押し込まれ、粗骨材が存在していた部分にモルタルが行き渡らず、多くの空隙が発生した。図１１（ｃ）に示した第３方法による結果は、ワイヤー２０に微振動を与えることによりモルタルを移動させ、第２方法より空隙が少なくなっているが、微振動ではモルタルを充分に移動させることができておらず、空隙が残った。

図１１（ｄ）に示した第４方法による結果は、内部振動を与えることにより充分にモルタルを移動させることができ、空隙をなくすことができた。しかしながら、内部振動では、その空隙が小さな気泡となり、表面には小さな気泡が多く残った。また、小さな気泡は、ワイヤー２０の巻き上げによりワイヤー２０が上方へ移動するにつれて合体し、上部表面付近では大きな気泡も存在し、その大きな気泡が残った。

図１１（ｅ）に示した第５方法による結果は、ワイヤー２０の巻き上げ中に充分にモルタルを移動させることができ、しかも、内部振動のように小さな気泡を発生することもないため、表面に気泡がほぼなく、仕上りが良好だった。

このような試験において、ワイヤー２０にかかる荷重や摩擦力を測定した結果を、図１２に示す。ここでは、第２方法、第３方法、第５方法の結果のみを示す。第２方法および第３方法では、ワイヤー２０にその長さが１４６０ｍｍのものを使用し、第５方法では、ワイヤー２０にその長さが１９６０ｍｍのものを使用した。

第５方法では、外部振動の付与によりワイヤー２０がコンクリート中を移動しやすくなり、最大張力が第２方法の約１／５、第３方法の約１／４となった。また、第５方法は、摩擦力が第２方法の約１／８、第３方法の約１／５となった。

これらのことから、第２方法および第３方法では、相当の力でワイヤー２０を巻き上げる必要があるが、第５方法では、比較的簡単にワイヤー２０を巻き上げることができることが分かった。また、第５方法では、かかる荷重や摩擦力が小さいことから、ワイヤー２０が切れにくくなることも分かった。

この結果をまとめると、図１３に示すようなものとなる。第１方法では、超音波伝播速度の測定結果が一般的な数値の範囲内ではあるが、微細な気泡が多数発生しており、一部には水走りによる砂スジも見られた。砂スジは、細骨材とセメントペースト（セメントと水からなるペースト分）の分離によりペースト分が抜け出し、細骨材だけが残った部分である。

第２方法、第３方法では、気泡は減少しているが、豆板が発生し、仕上りが悪化した。第４方法では、超音波伝播速度が第１～第３方法に比較して向上し、緻密性が高まっていることが示された。しかしながら、小さな気泡が発生し、それらが合体して大きな気泡となり、仕上りの表面に大きな気泡が残り、気泡低減効果が小さかった。

これに対し、本システムを使用した第５方法では、超音波伝播速度が第１方法に比較して８％向上し、緻密性が高く、気泡もほぼなく、仕上りが良好であった。以上のことから、本システムを使用してコンクリート表面の仕上げを実施することで、表面が良好で、緻密なコンクリート構造物を構築することができる。

これまで本発明の気泡低減システムについて図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０…スキンプレート
１０ａ…穴
１１…支持部材
１２…台車
１３…ジャッキ
１４…排気管
１５…排気ファン
１６…スプリングライン
１７…下げネコ部
１８…ヒンジ
１９、１９ａ、１９ｂ…検査窓
２０…ワイヤー
２１…外部振動機
２２…コンクリート
２３…気泡
３０…トンネル内壁
３１…固定端
３２…滑車
３３…巻上装置
３４、３４ａ、３４ｂ…ワイヤーフック
４０…内部部材
４１…突起部
４２…先端部
４３…拡張部
４４…末端部
４５…掛止溝
５０…外部部材
５１…フランジ部
５２…穴
５５…筒状部
５６…切り込み部
５７…第１通路
５８…第２通路
５９…コーナー部
６０、６２、６３、６５…素線
６１…穴
６４…帯状物
７０…荷重計

Claims (8)

1. 型枠面と接したコンクリートの表面および表層付近に現れる気泡の発生を低減するシステムであって、
   一端が固定で他端が可動または両端とも可動とされ、型枠の内側面に沿って垂れ下がるように配置されるロープ部材と、
   前記ロープ部材の他端または両端と連結され、該ロープ部材を巻き上げる巻上手段と、
   前記ロープ部材の巻き上げに伴って、前記型枠の外側面から振動エネルギーを与える振
   動付与手段と、
   前記型枠の内側面から突出し、垂れ下がる前記ロープ部材を前記型枠の内側面に隣接させて掛止し、前記ロープ部材を巻き上げる際、前記型枠の外側面側へ引き込み、前記ロープ部材の掛止を解除する掛止手段と
   を含む、気泡低減システム。
2. 前記掛止手段は、外部部材と、前記外部部材内に収納される内部部材とから構成され、
   前記外部部材は、切り込み部を有する中空の筒状部を含み、
   前記内部部材は、前記型枠の内側面から突出し、前記型枠の外側面側へ引き込んだ際に前記型枠の内側面と面一となる面を有する先端部と、周囲の前記外部部材へ向けて突出し、前記切り込み部に挿通する突起部とを含み、
   前記外部部材は、前記内部部材を回転可能に収納し、
   前記切り込み部は、前記突起部が移動する通路を形成している、請求項１に記載の気泡低減システム。
3. 前記通路は、断面が円形の前記内部部材の周方向へ延びる第１通路と、前記第１通路に連続し、前記周方向に対して垂直方向に延びる第２通路とを有する、請求項２に記載の気泡低減システム。
4. 前記先端部は、前記ロープ部材を掛止させるための掛止溝を含む、請求項２または３に記載の気泡低減システム。
5. 前記ロープ部材は、前記気泡を取り込むための取込部材が装着されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の気泡低減システム。
6. 前記ロープ部材は、中空とされ、表面に複数の穴を有し、内部にコンクリート改質剤が充填されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の気泡低減システム。
7. 型枠面と接したコンクリートの表面および表層付近に現れる気泡の発生を低減するシステムであって、
   一端が固定で他端が可動または両端とも可動とされ、型枠の内側面に沿って垂れ下がるように配置されるロープ部材と、
   前記ロープ部材の他端または両端と連結され、該ロープ部材を巻き上げる巻上手段と、
   前記ロープ部材の巻き上げに伴って、前記型枠の外側面から振動エネルギーを与える振
   動付与手段と
   を含み、
   前記ロープ部材は、中空とされ、表面に複数の穴を有し、内部にコンクリート改質剤が充填されている、気泡低減システム。
8. 前記ロープ部材の引張強度を測定する測定手段を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の気泡低減システム。