JP7469974B2

JP7469974B2 - プレキャストコンクリート床版の接続構造及び接続方法

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Publication number: JP7469974B2
Application number: JP2020119148A
Authority: JP
Inventors: 忠臣竹山; 裕生篠崎; 拓松田; 亘佐々木; 昭夫春日
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2024-04-17
Anticipated expiration: 2040-07-10
Also published as: JP2022015948A

Description

本発明はプレキャストコンクリート床版の接続構造及び接続方法に関する。

高速道路、橋梁などのコンクリート床版としてプレキャストコンクリート床版が使用されることがある。プレキャストコンクリート床版は間にギャップを設けて配置され、ギャップに間詰コンクリートを打設することで一体化される。特許文献１，２には超高強度繊維補強コンクリート（ＵＦＣ）を用いた間詰コンクリートが開示されている。

特開２０１９－２２５０号公報特開２０１９－２２５１号公報

ＵＦＣは水結合材比が小さく、自己収縮が大きい。このため、継手として異形鉄筋を用いた場合、ＵＦＣと異形鉄筋との間のせん断力によってコンクリートがひび割れを起こしやすい。この理由によって、ＵＦＣと異形鉄筋は原則として併用しないこととされている（土木学会出版超高強度繊維補強コンクリートの設計・施工指針案２００４）。

本発明は、コンクリートの自己収縮が抑えられ、異形鉄筋との併用を容易とするプレキャストコンクリート床版の接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。

本発明は、ギャップを介して互いに対向する一対のプレキャストコンクリート床版の接続構造に関する。接続構造は、ギャップに設けられた継手と、ギャップを埋める間詰コンクリートと、を有し、間詰コンクリートは、フェロニッケルスラグを含む細骨材と、粗骨材とを含んでいる。継手は、一対のプレキャストコンクリート床版のギャップに面する側面からギャップに突き出す直線状の異形鉄筋を有する継手であり、継手の継手長さは４．５Ｄ以上８．５Ｄ以下（Ｄは鉄筋径）であり、一対のプレキャストコンクリート床版のギャップに面する側面は突起が設けられていない。本発明のプレキャストコンクリート床版の接続方法は、一対のプレキャストコンクリート床版を、ギャップを介して互いに対向させ、ギャップに継手が設けられるように配置する工程と、ギャップを間詰コンクリートで埋める工程と、を有し、間詰コンクリートは、フェロニッケルスラグを含む細骨材と、粗骨材とを含んでいる。継手は、一対のプレキャストコンクリート床版のギャップに面する側面からギャップに突き出す直線状の異形鉄筋を有する継手であり、継手の継手長さは４．５Ｄ以上８．５Ｄ以下（Ｄは鉄筋径）であり、一対のプレキャストコンクリート床版のギャップに面する側面は突起が設けられていない。

本発明によれば、自己収縮が抑えられ、異形鉄筋との併用を容易とするプレキャストコンクリート床版の接続構造及び接続方法を提供することができる。

実施形態のプレキャストコンクリート床版の接続構造を示す図である。図１に示すプレキャストコンクリート床版の接続構造の斜視図である。比較例のプレキャストコンクリート床版の接続構造を示す図である。間詰コンクリートの自己収縮ひずみを示すグラフである。試験体の構成を示す図である。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るプレキャストコンクリート床版（以下、床版２Ａ，２Ｂという。）と、その接続構造（以下、接続構造１という。）を示す上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図１（ａ）では、便宜上内部の鉄筋を表示している。図２は一対の床版２Ａ，２Ｂを、据付状態よりさらに離して示す斜視図であり、間詰コンクリートの図示は省略している。図３は比較例のプレキャストコンクリート床版１０２Ａ，１０２Ｂの接続構造１０１を示す側面図である。以下の説明において、一対の床版２Ａ，２Ｂを第１の床版２Ａ、第２の床版２Ｂといい、第１の床版２Ａから突き出す鉄筋を第１の鉄筋３Ａ、第２の床版２Ｂから突き出す鉄筋を第２の鉄筋３Ｂという。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂは継手３を構成する。図１及び３において、第１の鉄筋３Ａは黒、第２の鉄筋３Ｂは白で示している。第１及び第２の床版２Ａ、２Ｂの幅方向をＸ方向、第１及び第２の床版２Ａ、２Ｂの配列方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とする。Ｘ方向とＹ方向とＺ方向は互いに直交している。

接続構造１は、ギャップＧを介して互いに対向する第１及び第２の床版２Ａ、２Ｂを接続する構造である。接続構造１は、ギャップＧに設けられた継手３と、ギャップＧを埋める間詰コンクリート４と、を有している。第１及び第２の床版２Ａ、２Ｂは予め工場製作され、現場に搬入される。継手３は、第１の床版２Ａの第２の床版２Ｂと対向する側面５ＡからギャップＧに突き出す第１の鉄筋３Ａと、第２の床版２Ｂの第１の床版２Ａと対向する側面５ＢからギャップＧに突き出す第２の鉄筋３Ｂとを有している。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂは直線状に延びている。第１及び第２の床版２Ａ、２Ｂと間詰コンクリート４は、桁などのベース板６に設置されている。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂは例えばＳＤ２９５～３９０程度、鉄筋径Ｄ１６～２２程度である。図１（ｃ）に示すように、第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂはそれぞれ千鳥配置されており、第１及び第２の床版２Ａ、２Ｂを所定の位置に配置したときに、第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂは、Ｘ方向に交互に且つ等間隔で配列する。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂの配置間隔は、例えば１００～２００ｍｍ程度である。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３ＢはＸ方向に互いに離間しているが、Ｘ方向からみてＹ方向に重なっている。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂは間詰コンクリート４を介して引張力を伝達する。このような継手構造をあき重ね継手と呼ぶ。第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂの列はＺ方向上側と下側に設けられているが、鉄筋の段数は２段に限定されない。上側の鉄筋と下側の鉄筋はＺ方向からみて重なっているが、Ｘ方向にずれていてもよい。一対の床版２Ａ，２Ｂと接続構造１は以下のように施工する。まず、ギャップＧを介して一対の床版２Ａ，２Ｂを互いに対向配置する。ギャップＧに第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３ＢがＸ方向に交互に配置され、継手３が形成される。次に、ギャップＧを型枠（図示せず）で囲み、間詰コンクリート４を打設する。ギャップＧは間詰コンクリート４で埋められる。その後、型枠を除去する。

図３は特許文献１，２に開示されたプレキャストコンクリート床版１０２Ａ，１０２Ｂの接続構造１０１（以下、比較例とする）を示す側面図である。比較例では間詰コンクリート１０４として、高い引張強度と付着強度とを有するＵＦＣを使用している。さらに、比較例では第１の床版１０２Ａと第２の床版１０２Ｂの互いに対向する側面１０５Ａ，１０５Ｂに凹凸状のせん断キー１０７が形成されており、第１及び第２の床版１０２Ａ、１０２Ｂと間詰コンクリート１０４との高い密着性を確保することができる。これらの方策の結果、比較例では継手長さを短くすることができる。一方、ＵＦＣは水結合材比が小さく、自己収縮が大きいため、ひび割れ防止の観点から、異形鉄筋との併用は原則として行わないこととされている。例外的に試験により所定の性能を確認し，認められれば異形鉄筋とＵＦＣを併用することができるが，一連の手続きは煩雑で手間がかかる。以上の理由から、ＵＦＣを用いる場合丸鋼が用いられるが、丸鋼は引き抜き抵抗力が異形鉄筋より小さく、定着長が長くなる。このため、継手長さの短縮の観点からは上記構成のメリットを生かしきれていない。さらに、せん断キー１０７は床版１０２Ａ，１０２Ｂの脱枠時や据付時に鉄筋と衝突し、衝撃によって欠けやすいという欠点がある。また、このような事態を避けるため、床版１０２Ａ，１０２Ｂの取り扱いに十分な配慮が要求され、工程短縮上も不利である。

表１に実施例と比較例１，２の間詰コンクリート４の配合を、表２に使用材料を示す。実施例の間詰コンクリート４は、フェロニッケルスラグを含む細骨材と、粗骨材と、短繊維と、を含む。比較例１，２の間詰コンクリートは、細骨材としてフェロニッケルスラグを用いていない。実施例において、細骨材は一部がフェロニッケルスラグであってもよく、すべてがフェロニッケルスラグであってもよい。フェロニッケルスラグ細骨材はフェロニッケルを製錬する際に副産される溶融状態のスラグを徐冷あるいは水または空気で急冷し、コンクリート用細骨材として粒度調整を施したものであり、自己収縮抑制効果が大きい。このため、本実施形態では第１及び第２の鉄筋３Ａ，３Ｂとして異形鉄筋を採用した際に、ひび割れが発生する可能性を低減することができる。膨張剤を添加することも可能であるが、膨張剤を添加しなくても十分な自己収縮抑制効果が得られる。また、間詰コンクリート４は繊維が混入されており靭性に優れることから、鉄筋とコンクリートとの付着性能が向上して継手構造の耐力を高める効果をもたらす。また、コンクリートの剥落防止性能も高められる。繊維としては直径φ０．２、長さ１５ｍｍの鋼繊維を用いているが、直径φ０．１～１ｍｍ、長さ１０～７０ｍｍ程度の範囲から選択することができる。また、鋼繊維の容積比率は１vol.％であるが、０．１～１．５vol.％程度の範囲から選択することが好ましい。

異形鉄筋を採用できることから、床版２Ａ，２Ｂのコンクリートと間詰コンクリート４の付着性（一体性）が向上し、比較例のせん断キー１０７を設ける必要がない。このため、床版２Ａ，２ＢのギャップＧに面する側面５Ａ，５Ｂは突起が設けられておらず、上述の問題が発生しない。コンクリートの打設を容易とするため、ギャップＧのＸ方向寸法ＬｘはＺ方向上側ほど広くなっている。Ｘ方向寸法ＬｘはギャップＧの下側で一定となっている。Ｘ方向寸法Ｌｘが一定となる領域では、側面５Ａ，５Ｂは、ほぼ垂直面となっている。

さらに、継手３として一般的なループ継手を用いた場合と比べると、超高強度かつ高靱性で低収縮の繊維補強コンクリートを用いるため，大幅に継手長Ｌ_Jを短くできる（例えば、後述するように８．５Ｄ（Ｄは鉄筋径）程度）。しかも、第１及び第２の鉄筋３Ａ，３Ｂが直線状に延びているため、施工が容易である。本実施形態ではあき重ね継手を用いているため、床版２Ａ，２Ｂの据付時の鉄筋３Ａ，３Ｂ同士の衝突も生じにくい。なお、第１の鉄筋３Ａと第２の鉄筋３Ｂを密着させる一般的な重ね継手を用いることも可能である。

上述のように、床版２Ａ，２Ｂの側面５Ａ，５Ｂを平坦化したため、鉄筋が識別しにくくなり、配筋検査がやりづらくなる可能性がある。あき重ね継手の配筋を行なう場合、鉄筋の本数、継手長などが検査項目とされている。鉄筋は同一パターンで繰り返し配置されるため、通常はマグネットなどの目印となる部品を鉄筋に取り付けて、目視検査と記録作成（写真撮影等）を行っている。本実施形態では、図２に示すように、一部の第１の鉄筋３Ａと他の第１の鉄筋３Ａは異なる色で塗装され、一部の第２の鉄筋３Ｂと他の第２の鉄筋３Ｂは異なる色で塗装されている。鉄筋は腐食防止のためにエポキシ樹脂で塗装することがある。その場合、色付きのエポキシ樹脂を用いることで、容易に着色を行うことができる。色は青、緑、黄色など目立つ色が好ましく、２色のコントラストが明瞭な組み合わせがより好ましい。着色のパターンは特に限定されない。例えば、図２（ａ）に示すように、２色の鉄筋を交互に配置することによって、隣接する鉄筋との区別が容易となる。あるいは、図２（ｂ）に示すように、一定の本数毎（例えば、５本毎、１０本毎、１５本毎）に別の色の鉄筋を配置する方法でもよい。この場合、別の色の鉄筋で囲まれた範囲を一つの区間として管理できるので、管理が容易となる。

図４（ａ）に、実施例の間詰コンクリート４と比較例１，２の間詰コンクリートの自己収縮ひずみを、図４（ｂ）に材齢２日までの拡大図を示す。自己収縮ひずみの測定は日本コンクリート工学協会「超流動コンクリート研究委員会報告書(II)」に示される「高流動コンクリートの自己収縮試験方法」を参考に、２０℃封緘状態とした１００×１００×４００mmの角柱供試体の打込み直後からの長さ変化を供試体の中心に設置した埋込み型ひずみ計で測定することにより行った。実施例では、コンクリート打設後の初期段階に現れる自己収縮（セメント水和反応によってコンクリート中の水が消費されることで生じる、コンクリート打設後の初期段階における収縮）が比較例１，２と比べて大きく低減している。

また、間詰コンクリート４と床版２Ａ，２Ｂのコンクリートはいずれもコンクリート構造物であり、モルタルの（すなわち粗骨材のない）間詰剤と比べて、構造的な連続性及び一体性にも優れている。

図５に示す試験体を用いて間詰コンクリートの最大荷重を測定するとともに、ひび割れの発生状況を確認した。図５（ａ）は試験体の上面図を、図５（ｂ）は試験体の側面図を、図５（ｃ）は試験体の配筋図を示す。試験体はプレキャストコンクリート床版２０２Ａ，２０２Ｂを間詰コンクリート２０４で接続したものである。間詰コンクリート２０４の内部には図示しない継手が埋め込まれている。継手の鉄筋としては異形鉄筋（Ｄ１９）を用いた。比較例では継手として一般的なループ継手を用いた。実施例１～４では上述の実施形態と同様の構造のあき重ね継手を用い、継手長さをそれぞれ７．５Ｄ，６．５Ｄ，５．５Ｄ，４，５Ｄ（Ｄは鉄筋径）とした。一般に、プレキャストコンクリート床版の接続構造では、所定の最大荷重と、最大荷重時に大きなひび割れが生じないことが求められる。表３に結果を示す。最大荷重は比較例と各実施例で大差なく、概ね１９０～２１０ｋＮであった。

これに対し目開きが目視確認された荷重は、比較例では７．２ｋＮであったのに対し、各実施例では４０ｋＮ以上であり、ひび割れ発生荷重も比較例より各実施例の方が大きかった。また、実施例１（継手長さ７．５Ｄ）の最大荷重と同じ荷重（１８９ｋＮ）において、他の実施例２～４では継手部に有意な欠陥は生じなかった。以上より、継手長さは４．５Ｄ以上、７．５Ｄが好ましく、継手長さの影響はそれほど大きくないことから８．５Ｄ以下の範囲であれば、同程度の効果を奏すると考えられる。

１接続構造
２Ａ，２Ｂプレキャストコンクリート床版
３継手
３Ａ，３Ｂ鉄筋
４間詰コンクリート
Ｇギャップ

Claims

ギャップを介して互いに対向する一対のプレキャストコンクリート床版の接続構造であって、
前記ギャップに設けられた継手と、前記ギャップを埋める間詰コンクリートと、を有し、
前記間詰コンクリートは、フェロニッケルスラグを含む細骨材と、粗骨材とを含み、
前記継手は、前記一対のプレキャストコンクリート床版の前記ギャップに面する側面から前記ギャップに突き出す直線状の異形鉄筋を有する継手であり、前記継手の継手長さは４．５Ｄ以上８．５Ｄ以下（Ｄは鉄筋径）であり、
前記一対のプレキャストコンクリート床版の前記ギャップに面する側面は突起が設けられていない、プレキャストコンクリート床版の接続構造。
前記間詰コンクリートは繊維を含む、請求項１に記載の接続構造。
前記継手はあき重ね継手である、請求項１または２に記載の接続構造。
前記一対のプレキャストコンクリート床版は第１及び第２のプレキャストコンクリート床版からなり、前記継手は、前記第１のプレキャストコンクリート床版から前記ギャップに突き出す複数の直線状の第１の鉄筋と、前記第２のプレキャストコンクリート床版から前記ギャップに突き出す複数の直線状の第２の鉄筋とを有し、一部の前記第１の鉄筋と他の前記第１の鉄筋は異なる色で塗装され、一部の前記第２の鉄筋と他の前記第２の鉄筋は異なる色で塗装されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の接続構造。
前記間詰コンクリートの材齢９１日目の自己収縮ひずみが５００×１０ ^-6 以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の接続構造。
一対のプレキャストコンクリート床版を、ギャップを介して互いに対向させ、前記ギャップに継手が設けられるように配置する工程と、
前記ギャップを間詰コンクリートで埋める工程と、を有し、
前記間詰コンクリートは、フェロニッケルスラグを含む細骨材と、粗骨材とを含み、
前記継手は、前記一対のプレキャストコンクリート床版の前記ギャップに面する側面から前記ギャップに突き出す直線状の異形鉄筋を有する継手であり、前記継手の継手長さは４．５Ｄ以上８．５Ｄ以下（Ｄは鉄筋径）であり、
前記一対のプレキャストコンクリート床版の前記ギャップに面する側面は突起が設けられていない、プレキャストコンクリート床版の接続方法。