JPS582047B2 - セメント質管の部分強化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セメント質管の部分強化法に関し、特にはコ
ンクリートパイプの端部およびコンクリートパイルの頭
部の補強方法に関するものである。

セメント質管、たとえばコンクリートパイプを地中に埋
設するに際して、近年はいわゆる推進工法による場合が
増えてきた。

推進工法は第１図（後述）に示すようにパイプの端面を
ジャッキで加圧して、パイプを地中に押し込む工法であ
り、地上の交通を妨げる事なく施工できるという利点を
有するが、一方ではパイプの端部にクラツクを発生した
り、端部が破壊したりしやすいという欠点を有している
。

また、コンクリートパイルにおいては、施工時の打ち込
みにより、その頭部はクラツクの発生や破壊が起りやす
い。

従来、コンクリートパイプの端部やコンクリートパイル
の頭部の補強方法としては、ミキサでコンクリートある
いはモルタルと鋼繊維とを混練したものを、コンクリー
トパイプの端部やコンクリートパイルの頭部にのみ用い
てコンクリートパイプおよびコンクリートパイルを部分
的に強化する方法があった。

しかしながら、この方法には、ミキサでコンクリートあ
るいはモルタルと鋼繊維とを混練する場合、鋼繊維を多
量に入れると混練中に鋼繊維が互いにもつれあうので十
分に混練することができなくなるという欠点がある。

鋼繊維の混入量が多いほど性能は向上するが、コンクリ
ートあるいはモルタルと鋼繊維とをミキサで混練する方
法では混入可能な鋼繊維の量が少ない（約２．５ｖｏｌ
％）ため、かかる方法では著しい効果は得られず、コン
クリートパイプの端部やコンクリートパイルの頭部では
、依然としてクラツクの発生や、さらには破壊等がおこ
りやすい。

本発明者らは、先にセメント質管に鋼繊維を多量に混入
させる事が可能な方法として、特開昭５４−１０２３２
３号に記載する方法（以下ポストミックス法と称す）を
提案したが、このポストミックス法を適用して、セメン
ト質管を部分的に強化すること、特にはコンクリートパ
イプの端部やコンクリートパイルの頭部を強化すること
を試み、鋭意研究を重ねた。

本発明は、従来法における欠点を解消したセメント質管
の部分強化方法を提供することを主たる目的とし、詳し
くはセメント質管の所望の部分に鋼繊維を所要の混入率
で混入せしめることができ優れた強度を有するセメント
質管を製造することのできるセメント質管の部分強化方
法を提供するものである。

本発明においては、型枠内に投入したコンクリートおよ
びモルタルに働く遠心力と重力とが釣り合う回転速度以
上で、かつモルタルが締め固まらない回転速度（以下、
第１回転速度と称す）にて型枠を回転せしめつつ、鋼繊
維の混入を必要としない部分、即ち補強の必要のない部
分（以下、コンクリート部という）にはコンクリートを
、鋼繊維を混入し強化する部分（以下、強化部という）
にはモルタルを投入して、各々を型枠内面に均一に広げ
る。

引き続き、第１回転速度にて型枠を回転せしめつつ、強
化部に鋼繊維を投入してモルタル中に進入せしめ、次に
型枠の回転速度を上げて（以下、第２回転速度と称す）
締め固め成形するものである。

本発明において強化部にモルタルを用いる理由は、ポス
トミックス法によって鋼繊維を進入させる場合、コンク
リートを用いると、粗骨材の存在により鋼繊維の進入が
妨げられ、鋼繊維を多量に混入できなくなるためである
。

用いるモルタルの砂セメント比は０．５未満では遠心力
成形による締固めが難しく、また２．０を超えると鋼繊
維を多量に混入する事ができない。

従って、モルタルの砂セメント比は０．５〜２．０の範
囲が好適である。

強化部中に混入する事ができる鋼繊維の量は、モルタル
の砂セメント比に逆比例する関係があり、砂セメント比
２．０で５ｖｏｌ％、砂セメント比０．５では１２ｖｏ
ｌ％まで混入する事ができる。

モルタルの砂セメント比を０．５〜２．０の範囲で適宜
選択する事により、強化部の鋼繊維混入率（鋼繊維の体
積を強化部全体の体積で除した値の百分率）を所望の値
にする事が可能である。

モルタルのコンシステンシーは、鋼繊維の進入を容易に
するだめに軟らかくする必要があるが、軟らかすぎると
モルタルの細骨材が分離しやすいので、「プレパツクド
コンクリートの注入モルタルのコンシステンシー試験方
法」（Ｐロート）（土木学会）で測定した流下時間を３
０乃至１８０秒とするのが適している。

コンシステンシーは鋼繊維混入率にも影響を及ぼすが、
上記の範囲内であればその影響は非常に小さい。

モルタルのコンシステンシーを軟らかくすると、製品の
強度低下および乾燥収縮の増大のような悪影響が懸念さ
れるが、遠心力成形においては第２回転速度で締め固め
ることにより余剰水を絞り出してしまうので、このよう
な影響は小さい。

モルタルに減水剤を用いると、所要のコンシステンシー
を得るのに必要な水セメント比を小さくすることができ
、モルタルの粘性が高くなり細骨材の分離を防ぐととも
に製品の品質も向上するから好ましい。

減水剤としては一般のセメント製品用減水剤を用いるこ
とができるが、ポリアルキルアリールスルホン酸塩また
は多環アロマスルホン酸塩を主成分とする減水剤は特に
好適である。

コンクリートおよびモルタルを型枠内に投入する際は、
モルタルはコンクリートに比較し、一般に遠心力によっ
て型枠内面に広がりやすいので、コンクリートとモルタ
ルとの混り合いを少なくするため、コンクリートを投入
した後モルタルを投入するのが好適である。

また、コンクリートを投入する際は、強化部との境界付
近にコンクリート投入機より直接投入すると遠心力によ
って強化部内までコンクリートが広がりやすいので、境
界より離してコンクリートを直接投入した後、遠心力に
よって強化部との境界まで広がらせるのが良い。

コンクリートを投入機より直接投入しない方が適当な部
分、即ち遠心力で強化部との境界まで広がらせるのが適
当な部分の大きさは、コンクリートの配合、成形するセ
メント質管の厚さによって異なるが、一般には強化部と
の境界より約２０ｃｍとすれば十分である。

本発明においては、成形前に、型枠内の強化部とコンク
リート部との境界にあらかじめ網状の仕切りを設けてお
けば、成形中にコンクリート部中の粗骨耕が強化部のモ
ルタル中に移動しないので、モルタル中への鋼繊維の進
入が妨げられる事がなく、かつ鋼繊維のコンクリート部
への移動も無い，ので、強化部の鋼繊維の減少も無く、
非常に良好な部分強化が可能である。

さらに、この場合は、コンクリートを強化部との境界ま
でコンクリート投入機より直接投入しても何ら差し支え
ないので、コンクリートの投入が容易である。

網状の仕切りに用いる網の種類としては、金属製、プラ
スチック製、ガラス繊維製等があるが、金属製のものは
、剛性が大きく成形中に変形しにくい点で、特に有効で
ある。

金属製のものとしては、Ｊ Ｉ ＳＧ３ ５ ５ ５に
規定されている織金網、ＪＩＳＧ３５５４に規定されて
いるきつ甲金網、Ｊ Ｉ ＳＧ３ ５ ５ ３に規定さ
れているクリンプ金網、Ｊ Ｉ ＳＧ３ ５ ５ ２に
規定されているひし形金網等がある。

まだは、鉄筋を網状に組んだものでも良い。

網目の大きさは、大きすぎるとコンクリート部の粗骨材
が補強部に移動したり、補強部の鋼繊維がコンクリート
部に移動したりしやすいので、３〜１０ｍｍより好適に
は５〜８ｍｍとするのが好適である。

１０ｍｍ以下であれば、コンクリート部の粗骨材が補強
部へ移動したとしても非常にわずかであるので、鋼繊維
の進入を妨げる事は無く、また鋼繊維がコンクリート部
中へ移動したとしても極めてわずかであるので、実用上
影響は無い。

３ｍｍ以上であれば強化部とコンクリート部とを十分一
体化することができる。

次に網状の仕切りを、型枠内にとりつける場合の方法に
ついて述べる。

まず、成形するセメント質管の円周方向断面の大きさに
応じて、網を第２図に示すような適当な大きさか適当な
形状に切断する。

切断した網１３を第２図に示すように、円周方向鉄筋１
４または軸方向鉄筋１５に結束線１７で固定するのが良
い。

次に型枠の回転速度について述べる。

モルタルおよびコンクリートを型枠に投入して広げ、引
き続き鋼繊維を投入してモルタル中に進入させる時の回
転速度（第１回転速度）は、モルタルおよびコンクリー
トが型枠内面より剥落しないように、型枠内のモルタル
およびコンクリートに働く遠心力と重力とが釣り合う回
転速度以上にする必要があるが、回転速度が大き過ぎる
とモルタルが締め固まり、鋼繊維がモルタル中に進入し
得ないので、モルタルが締め固まらない回転速度に抑え
る必要がある。

第１回転速度の上限値はモルタルの配合によって異るが
、コンシステンシーが３０〜１８０秒程度のモルタルで
は遠心力で１５Ｇ程度である。

従って、第１回転速度は３〜７Ｇ程度とするのが好適で
ある。

他方、締め固める時の回転速度（第２回転速度）は遠心
力で３０Ｇ程度が適当である。

以上の方法によって製造されたセメント質管は強化部と
コンクリート部とは完全に一体化された製品となる。

また、強化部には鋼繊維が多量に混入されているため、
著しく強化されており、施工時にひびわれの発生や破壊
を生じる事がなく、確実な施工が可能となる。

前述した推進工法について説明する。

第１図において、コンクリート質管を推進工法により施
工する態様を示してお９、パイプ２はジャッキ１により
押輪７を介して地中へ推進せしめ、パイプ４をクレーン
９によって運搬し、この方法で次々と地中へ推進せしめ
るものである。

因みに、３は施工中のパイプ（中押し管）を示し、４は
これから施工するパイプ、５はパイプを推進させるため
のジャッキ（中押用）、６は刃口、８は刃口付近の掘削
した土を運び出すためのトロバケット、１０は支圧壁、
１１はシートパイル、１２は発進抗口を示す。

まだ、クレーン９はトロバケット８をも運搬するのに使
用される。

以下、実施例を挙げて、本発明および本発明の主たる効
果について説明する。

実施例 １ 砂セメント比が０．５、１．０、１．５および２，０の
モルタルを用いて、下記に示す条件で本発明の方法によ
り、端部に鋼繊維を混入させたコンクリートパイプを製
造した。

これらパイプについて、前述した推進工法により施工す
る場合を想定して、第３Ａ図および第３Ｂ図に示すよう
な試験を行なった。

第１表にこれらの結果を示す。（１）使用材料 鋼繊維・・・・・・・・・寸法０．２ ５×０．５ ０
×２ ５ｍｍセメント・・・・・・普通ポルトランドセ
メント減水剤・・・・・・・・・ポリアルキルアリール
スルホン酸塩系（花王石鹸製、マイテイ １５０） 網状の仕切り・・・・・・織金網、網目の大きさ１０ｍ
ｍ（２）成形時の遠心力 モルタル、コンクリートおよび鋼繊維投入時・・・・・
・・・・・・・ ５Ｇ 締固め時・・・・・・・・・３０Ｇ （３）供試体寸法 内径６０ｃｍ、管厚６．５ｃｍ、長さ１００ｃｍ（４）
強化部 パイプの端面より２０ｃｍまでの部分（パイプの片側の
み）に鋼繊維を混入させた （５）供試体の養生方法 成形後蒸気養生を行ない、翌日脱型し、以後は空気中に
放置した （６）強度試験方法 推進管の施工時を想定して、第３Ａ図および第３Ｂ図に
示すように、パイプの端面に局部載荷して支圧強度を求
めた。

詳細には、パイプをその強化部２０が上向きとなるよう
に、またそのコンクリート部（補強の必要のない部分）
２１が下向きとなるように載荷盤２２上へ直立せしめ、
パイプの強化部２０の端面上へ局部載荷させるために鉄
製治具１８（直径５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）を介してもう
一つの載荷盤２２を置き、その上から荷重１９を掛けて
、パイプの支圧強度を求めた。

なお、第３Ｂ図は第３Ａ図の平面図を示す。

比較例 １ 従来法、即ちミキサで鋼繊維とモルタルとを混練したも
のを成形時に端部にのみ投入して製造したコンクリート
パイプについて試験を行った。

用いた鋼繊維、セメント、減水剤、成形時の遠心力、供
試体寸法、強化部の長さ、供試体の養生方法および強度
試験方法は実施例１と同様である。

試験結果を第１表に併記した。

（１）本発明のパイプの場合は、鋼繊維がパイプの内面
に露出しない範囲で混入可能な最大の混入率、従来法の
場合は、ミキサでの混練中に鋼繊維がもつれあう事無く
混練できる最犬の混入率、いずれの混入率もパイプの端
部に用いた鋼繊維の容積をパイプの端部（この場合端面
より２０ｃｍまでの部分）の容積で除した百分率である
。

（２）最大荷重を支圧面積（治具１８がパイプに当って
いる面積の合計）で除した値 第１表に示すように、従来の方法で端部を補強したパイ
プは、鋼繊維混入率の限界が２．５ＶＯ１％であるため
支圧強度が小さく、推進工法による施工時にひびわれが
生じたり破壊する恐れがある。

それに対して本発明では、砂セメント比０．５モルタル
を用いて成形した場合鋼繊維は１２ｖｏｌ％混入可能で
あり、その結果、支圧強度も従来法によるパイプの約１
．６倍であり充分大きいので、推進工法による施工時に
ひびわれや破壊の心配が全く無い。

また、本発明では、端部の成形に用いるモルタルの砂セ
メント比を変化させる事により、鋼繊維限界混入率を変
える事ができるので、パイプ推進時の推進延長、パイプ
の径、土質等の条件に応じて所要の支圧強度を得る事が
できる。

実施例 ２ 砂セメント比が０．５および２０のモルタルを用いて、
本発明の方法により頭部に鋼繊維を混入させたコンクリ
ートパイルを製造し、これについてディーゼルハンマー
による杭打ち工法を用いて同一地盤における打撃試験を
行なった。

これらの結果を第２表にまとめて示す。

（１）使用材料 鋼繊維・・・・・・・・・寸法０．２５×０．５０×２
５ｍｍセメント・・・・・・普通ポルトランドセメント
減水剤・・・・・・・・・ポリアルキルアリールスルホ
ン酸塩系（花王石鹸製、マイテイ１５０） 網状の仕切り・・・・・・織金網、網目の大きさ５ｍｍ
（２）成形時の遠心力 モルタル、コンクリートおよび鋼繊維投入時・・・・・
・・・・・・・ ５Ｇ 締固め時・・・・・・・・・３０Ｇ （３）供試体の寸法および種別 寸法・
・・・・・径（外径）３００ｍｍ、厚さ６０ｍｍ、長さ
１２ｍ 種別・・・・・・プレストレストコンクリートパイルＡ
種 （４）鋼繊維の混入部分 パイルの頭部の端から５０ｃｍでの部分 （５）供試体の養生方法 成形後蒸気養生を行ない、翌日脱型し、以後は空気中に
放置した。

（６）試験方法 ディーゼルハンマーによる杭打ち工法を用いて、打ちこ
み深さ９ｍを目標に打撃を行った。

なお、ディーゼルハンマーの重量は４トン、ハンマー落
下高さは２ｍ±２０ｃｍとした。

比較例 ２ 従来法、即ちミキサで鋼繊維とモルタルとを混練したも
のを成形時に頭部にのみ投入して製造したコンクリート
パイルについて試験を行った。

用いた鋼繊維、セメント、減水剤、成形時の遠心力、供
試体の寸法・種別、強化部の長さ、供試体の養生方法お
よび試験方法は実施例２と同様である。

試験結果を第２表に併記した。

第２表に示すように、従来法により鋼繊維を混入したパ
イルは、打撃２６３８回でひびわれを生じ、打撃３５６
７回では頭部が破壊してしまい杭打ち続行不可能となり
、パイルを所定の深さ（９ｍ）まで打ちこむ事ができな
かったが、本発明の方法により製造したパイルは、所定
の深さ（９ｍ）まで打ちこんだ後でも全く異常は認めら
れなかつた。

このように、本発明の方法により製造したパイルは著し
く耐衝撃性が優れており、パイルの確実な施工が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はセメント質誉を推進工法により施工する場合の
概略図を、第２図はセメント質管を製造するに際し網状
の仕切りを型枠内の鉄筋にとりつける場合の概略図を、
第３Ａ図は実施例１で述べた強度試験を行なうための装
置の縦断面図を、第３Ｂ図は第３Ａ図の装置の平面図を
示したものである。 主要部分の符号の説明、１・・・・・・ジャッキ、２・
・・・・・施工中のパイプ、３・・・・・・施工中のパ
イプ（中押し管）、４・・・・・・これから施工するパ
イプ、５・・・・・・ジャッキ（中押し用）、６・・・
・・・刃口、７・・・・・・押輪、８・・・・・・トロ
バケット、９・・・・・・クレーン、１０・・・・・・
支圧壁、１１・・・・・・シートパイル、１２・・・・
・・発道抗口、１３・・・・・・網状の仕切り、１４・
・・・・・円周方向鉄筋、１５・・・・・・軸方向鉄筋
、１６・・・・・・外筋と内筋とをつなぐための鉄筋、
１７・・・・・・結束線、１８・・・・・・鉄製治具、
１９・・・・・・荷重、２０・・・・・・パイプの強化
部、２１・・・・・・パイプのコンクリート部、２２・
・・・・・載荷盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼繊維を混入するセメント質管の部分強化方法にお
   いて、型枠内に投入したコンクリートおよびモルタルに
   働く遠心力と重力とが釣り合う回転速度以上で、かつモ
   ルタルが締め固まらない回転速度にて型枠を回転せしめ
   つつ、鋼繊維の混入を必要としない部分にはコンクリー
   トを、鋼繊維を混入し強化する部分にはモルタルを投入
   して、各各を型枠内面に広げ、該回転速度にて型枠を回
   転せしめつつ、鋼繊維を混入し強化する部分に鋼繊維を
   投入しモルタル中に進入せしめ、型枠の回転速度を上げ
   て締め固め成形することを特徴とする方法。 ２ 型枠内において、鋼繊維を混入し強化する部分と鋼
   繊維の混入を必要としない部分との境界に、あらかじめ
   仕切りを設けておいた後、型枠を回転させて成形するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 仕切りが網状であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の方法。 ４ 仕切りが金属製のものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項または第３項に記載の方法。 ５ 仕切りの網目が３〜１０關の大きさであることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項または第４項に記載の方
   法。 ６ モルタルの砂セメント比が０．５〜２．０であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のい
   ずれかに記載の方法。 ７ モルタルのコンシステンシーが３０〜１８０秒であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項
   のいずれかに記載の方法。 ８ モルタルが減水剤を含有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の方法
   。 ９ 減水剤がポリアルキルアリールスルホン酸塩または
   多環アロマスルホン酸塩を主成分とするものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。