JP6535951B2 - Concrete temperature control device, concrete temperature control method, and construction method of concrete - Google Patents
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Description
本発明は、コンクリートの温度制御装置、コンクリートの温度制御方法、及びコンクリートの構築方法に関する。 The present invention relates to a concrete temperature control device, a concrete temperature control method, and a concrete construction method.
コンクリートは打設後に水和熱を発するため、温度応力によりひび割れ(温度ひび割れともいう)が発生する場合がある。温度ひび割れを抑制するための手法として、水和熱を除去する「クーリング」が行われている。例えば、特許文献1には、第一型枠内にセメント系材料を供給し、上下方向に延び且つ上端部に開口を有する第一冷却孔と、第一冷却孔の開口から横方向に離間した位置に設けられた位置決め手段とを備える第一構造物を構築する第一打設工程と、第一冷却孔内に気体を供給する第一クーリング工程と、第一構造物の上方に第二型枠を設け、第二型枠内にセメント系材料を供給し、第一冷却孔内にセメント系材料を充填するとともに、上下方向に延び且つ上端部に開口を有する第二冷却孔を備える第二構造物を構築する第二打設工程と、第二冷却孔内に気体を供給する第二クーリング工程と、を備える、コンクリート構造物のクーリング工法が開示されている。
Since concrete generates a heat of hydration after being placed, cracks (also called temperature cracks) may occur due to temperature stress. As a method for suppressing thermal cracking, "cooling" is performed to remove the heat of hydration. For example, in
また、特許文献2には、打設した打設コンクリートの内部側に対して外部側が上向きとなるように、打設コンクリートの内部と外部とを連通するボイドを設けるとともに、ボイドBに、高温部から低温部に向かって熱伝導するヒートパイプを、低温部が打設コンクリートの外部側となるように配置することが開示されている。
Further, in
また、例えば、特許文献3には、コンクリート内に敷設された冷却管に冷媒を流過させることでコンクリート内部の温度上昇を抑制するものであり、冷却管、冷媒圧送手段、温度把握手段、監視手段、調整判定手段を備えたパイプクーリングシステムが開示されている。また、特許文献4、5には、その他のパイプクーリングに関する技術が開示されている。
Further, for example, in
コンクリートのひび割れ原因の一つとして、温度応力によるひび割れ(温度ひび割れ、又は単にひび割れともいう。)がある。ひび割れを抑制するための技術として、ヒートパイプを利用したクーリング工法が知られている。従来のヒートパイプを利用したクーリング工法は、水和熱によるコンクリート内部温度の上昇によるひび割れ、換言すると内部拘束によるひび割れを抑制するものにすぎない。一方で、温度ひび割れには、例えば、打設済の隣接する既設コンクリートとの温度差によるひび割れ、換言すると外部拘束によるひび割れも存在する。このような外部拘束によるひび割れを抑制するため、例えば、伝熱マット等により既設コンクリートの表面を加温することが知られている。 One of the causes of cracking in concrete is cracking due to thermal stress (also referred to as thermal cracking or simply cracking). A cooling method using a heat pipe is known as a technique for suppressing cracking. The conventional cooling method using a heat pipe only suppresses cracking due to the rise of the internal temperature of the concrete due to heat of hydration, in other words, cracking due to internal restraint. On the other hand, thermal cracks also include, for example, cracks due to the temperature difference between the cast and the adjacent existing concrete, in other words, cracks due to external restraint. In order to suppress such cracks due to external restraint, for example, it is known to heat the surface of existing concrete with a heat transfer mat or the like.
しかしながら、伝熱マット等では、既設コンクリートの表面しか加温することができない。そのため、既設コンクリートの温度上昇の速度が遅く、十分なひび割れ抑制効果を得るための必要な加温には、非常に多くのエネルギーが必要であり、効率的ではなかった。一方、従来のヒートパイプを利用したクーリング工法では、新設コンクリートの冷却において、水和熱は利用されることなく、除去されていた。 However, with the heat transfer mat or the like, only the surface of the existing concrete can be heated. Therefore, the temperature rise speed of the existing concrete is slow, and it is not efficient because heating required to obtain a sufficient crack suppressing effect requires a large amount of energy. On the other hand, in the cooling method using a conventional heat pipe, the heat of hydration is removed without being used in cooling of the new concrete.
そこで、既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートとをヒートパイプで熱的に接続し、新設コンクリートの打設後に生じる水和熱をヒートパイプを介して既設コンクリートに移転させることが考えられる。これにより、新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を有効に利用して既設コンクリートを加温することができる。その結果、内部拘束によるひび割れだけでなく、既設コンクリートとの温度差による新設コンクリートのひび割れ、換言すると外部拘束によるひび割れも抑制することができる。また、ヒートパイプの性能を十分に発揮させるためには、新設コンクリートからの水和熱をヒートパイプの吸熱部に効率よく伝えることが望ましい。換言すると、新設コンクリートからの水和熱が、例えばヒートパイプの周囲の媒体(空気や水など)を介して既設コンクリート側に伝達されると、ヒートパイプの周囲の媒体が熱平衡状態となり、ヒートパイプの性能を十分に発揮させることができない。 Therefore, it is conceivable to thermally connect the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete with a heat pipe, and transfer the heat of hydration generated after the placement of the new concrete to the existing concrete through the heat pipe. Thereby, the existing concrete can be heated by effectively utilizing the heat of hydration generated after the placement of the new concrete. As a result, not only cracks due to internal restraint, but also cracks of new concrete due to a temperature difference with existing concrete, in other words, cracks due to external restraint can be suppressed. Moreover, in order to fully exhibit the performance of the heat pipe, it is desirable to efficiently transmit the heat of hydration from the new concrete to the heat absorbing portion of the heat pipe. In other words, when the heat of hydration from the new concrete is transferred to the existing concrete through the medium (air, water, etc.) around the heat pipe, for example, the medium around the heat pipe becomes in thermal equilibrium and the heat pipe Performance can not be fully realized.
本発明は、このような問題に鑑み、コンクリート打設後に生じる水和熱を効率よく有効利用する技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a technique for effectively utilizing the heat of hydration generated after concrete placement in view of such problems.
上記課題を解決するため、本発明は、既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートとを連通する連通孔にヒートパイプを収容して、既設コンクリートと新設コンクリートとをヒートパイプで熱的に接続し、ヒートパイプの周囲、かつ、既設コンクリートと新設コンクリートとの境界付近において、連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、連通孔における熱移動を抑制することとした。 In order to solve the said subject, this invention accommodates a heat pipe in the communicating hole which connects existing concrete and the new construction concrete adjacent to the existing concrete, and thermally connects existing concrete and new construction concrete with a heat pipe. The communication hole is divided into the existing concrete side and the new concrete side around the heat pipe and in the vicinity of the boundary between the existing concrete and the new concrete, thereby suppressing heat transfer in the communication hole.
詳細には、本発明に係るコンクリートの温度制御装置は、既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートとを連通する連通孔に収容され、当該既設コンクリートと当該新設コンクリートとを熱的に接続するヒートパイプと、前記ヒートパイプの周囲、かつ、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートとの境界付近に設けられ、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、当該連通孔における熱移動を抑制する熱移動抑制部と、を備える。 Specifically, the temperature control device for concrete according to the present invention is accommodated in a communication hole connecting the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete, and thermally connects the existing concrete and the new concrete. A heat pipe is provided around the heat pipe and near the boundary between the existing concrete and the new concrete, the communication hole is divided into the existing concrete side and the new concrete side, and heat transfer in the communication hole is suppressed. And a heat transfer suppression unit.
本発明に係るコンクリートの温度制御装置によれば、ヒートパイプにより、既設コンクリートと新設コンクリートとを熱的に接続することで、新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を既設コンクリートの加温に有効利用することができる。したがって、水和熱によるコンクリート内部温度の上昇によるひび割れ、換言すると内部拘束によるひび割れだけでなく、既設コンクリートとの温度差による新設コンクリートのひび割れ、換言すると外部拘束によるひび割れも抑制することができる。また、熱移動抑制部により、連通孔における熱移動を抑制することができる。例えば、新設コンクリートからの水和熱が、連通孔の媒体(空気や水など)を介して既設コンクリート側に伝達されると、連通孔の媒体が熱平衡状態となり、ヒートパイプの性能を十分に発揮させることができない。本発明に係るコンクリートの温度制御装置によれば、熱移動抑制部により、連通孔が既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切られるので、新設コンクリート打設後に生じる水和熱をヒートパイプに効率よく吸熱させることができる。 According to the temperature control device for concrete according to the present invention, the heat of hydration generated after the placement of the new concrete is effective for heating the existing concrete by thermally connecting the existing concrete and the new concrete with the heat pipe It can be used. Therefore, it is possible to suppress not only cracking due to the rise of internal temperature of concrete due to heat of hydration, in other words, cracking due to internal restraint but also cracking of new concrete due to temperature difference with existing concrete, in other words, cracking due to external restraint. In addition, the heat transfer suppressing portion can suppress the heat transfer in the communication hole. For example, when the heat of hydration from the new concrete is transferred to the existing concrete through the medium (air, water, etc.) of the communication hole, the medium of the communication hole will be in thermal equilibrium and the heat pipe performance will be fully exhibited. I can not do it. According to the temperature control device for concrete according to the present invention, the communication hole is divided into the existing concrete side and the new concrete side by the heat transfer suppressing portion, so the heat of hydration generated after placing the new concrete is efficiently absorbed by the heat pipe It can be done.
ここで、前記ヒートパイプは、前記新設コンクリートの連通孔に収容され、当該新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を吸熱する吸熱部と、前記吸熱部に連なり、前記既設
コンクリートの連通孔に収容され、前記吸熱部で吸熱された水和熱を放熱する放熱部と、を有するものでもよい。
Here, the heat pipe is accommodated in the communication hole of the new concrete, and is connected to a heat absorption portion that absorbs heat of hydration generated after the new concrete is cast, and the heat absorption portion, and is accommodated in the communication hole of the existing concrete And a heat radiating portion for radiating heat of hydration absorbed by the heat absorbing portion.
吸熱部で吸熱することで、新設コンクリートの打設後の温度上昇を抑制することができる。また、放熱部で放熱することで、既設コンクリートを加温することができ、既設コンクリートと新設コンクリートとの温度差を減少することができる。なお、吸熱部と放熱部とは、熱的に接続されていればよく、換言すると、熱を伝達できればよい。吸熱部と放熱部とは、直接接続されていてもよく、また、両者間に例えば熱を伝達する領域が介在していてもよい。 By absorbing heat at the heat absorption portion, it is possible to suppress the temperature rise after the placement of the new concrete. Further, by radiating heat at the heat radiating portion, the existing concrete can be heated, and the temperature difference between the existing concrete and the new concrete can be reduced. In addition, the heat absorption part and the thermal radiation part should just be thermally connected, and in other words, should just be able to transmit heat. The heat absorbing portion and the heat radiating portion may be directly connected, or an area for transmitting heat, for example, may be interposed therebetween.
また、前記熱移動抑制部は、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切るプレート部と、前記プレート部の縁に設けられたシール部と、を有するものでもよい。これにより、気密性が向上することから、連通孔の媒体を介しての、既設コンクリート側と新設コンクリートとの熱移動を更に効果的に規制することができる。その結果、新設コンクリート打設後に生じる水和熱をヒートパイプにより効率よく吸熱させることができる。 Further, the heat transfer suppressing portion may have a plate portion which divides the communication hole into the existing concrete side and the new concrete side, and a seal portion provided at an edge of the plate portion. As a result, since the air tightness is improved, the heat transfer between the existing concrete side and the new concrete through the medium of the communication hole can be more effectively regulated. As a result, the heat of hydration generated after the placement of the new concrete can be efficiently absorbed by the heat pipe.
また、前記熱移動抑制部は、前記シール部による気密性を調整する調整部を更に備えるものでもよい。これにより、例えば連通孔の内径に多少の誤差があっても気密性を確保することができる。また、気密性が高すぎると、新設コンクリート側の連通孔の内部圧力の上昇によるヒートパイプへの影響(例えば、破損など)が懸念される。本発明では、調整部を調整することで、内部圧力の急激な上昇を抑え、ヒートパイプへの影響を少なくすることができる。 In addition, the heat transfer suppressing unit may further include an adjusting unit that adjusts air tightness by the seal unit. Thereby, for example, air tightness can be ensured even if there is a slight error in the inner diameter of the communication hole. In addition, if the air tightness is too high, there is a concern about the influence (for example, breakage or the like) on the heat pipe due to the increase of the internal pressure of the communication hole on the new concrete side. In the present invention, by adjusting the adjustment portion, it is possible to suppress a sharp rise in the internal pressure and reduce the influence on the heat pipe.
また、前記熱移動抑制部は、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切るプレート部を有し、当該プレート部は、前記連通孔における熱移動を調整する調整孔を有するものでもよい。調整孔を有することで、上述した内部圧力の急激な上昇を抑えることができ、ヒートパイプへの影響を少なくすることができる。 Further, the heat transfer suppressing portion may have a plate portion which divides the communication hole into the existing concrete side and the new concrete side, and the plate portion may have an adjustment hole for adjusting the heat transfer in the communication hole. By having the adjustment holes, it is possible to suppress the above-mentioned sudden increase in internal pressure and to reduce the influence on the heat pipe.
ここで、本発明は、コンクリートの温度制御方法として特定することもできる。例えば、本発明は、コンクリートの温度制御方法であって、既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートとを連通する連通孔にヒートパイプを収容し、当該既設コンクリートと当該新設コンクリートとを熱的に接続して当該新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を前記既設コンクリートに移転させる熱移転工程と、前記ヒートパイプの周囲、かつ、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートとの境界付近において、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、当該連通孔における熱移動を抑制する熱移動抑制工程と、を含む。 Here, the present invention can also be specified as a concrete temperature control method. For example, the present invention is a method of controlling the temperature of concrete, wherein a heat pipe is accommodated in a communication hole connecting the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete, and the existing concrete and the new concrete are thermally heated. The heat transfer process for transferring the heat of hydration generated after the placement of the new concrete to the existing concrete by connecting to the second concrete, the communication around the heat pipe and near the boundary between the existing concrete and the new concrete And a heat transfer suppressing step of dividing the hole into the existing concrete side and the new concrete side and suppressing the heat transfer in the communication hole.
本発明に係るコンクリートの温度制御によれば、新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を既設コンクリートの加温に効率よく有効利用することができる。その結果、水和熱によるコンクリート内部温度の上昇によるひび割れだけでなく、既設コンクリートとの温度差による新設コンクリートのひび割れも抑制することができる。 According to the temperature control of concrete according to the present invention, the heat of hydration generated after the placement of the new concrete can be efficiently used for heating the existing concrete. As a result, it is possible to suppress not only the cracking due to the rise in the internal temperature of the concrete due to the heat of hydration, but also the cracking of the new concrete due to the temperature difference with the existing concrete.
また、本発明は、コンクリートの構築方法として特定することもできる。例えば、本発明は、コンクリートの構築方法であって、コンクリートを打設する工程と、前記コンクリートの打設の際、又はコンクリートの打設後において、既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートを連通する連通孔を穿孔する穿孔工程と、前記連通孔にヒートパイプを収容し、コンクリートの温度を制御するコンクリートの温度制御工程と、を含み、前記コンクリートの温度制御工程は、前記連通孔にヒートパイプを収容し、当該既設コンクリートと当該新設コンクリートとを熱的に接続して当該新設コンクリート
の打設後に生じる水和熱を前記既設コンクリートに移転させる熱移転工程と、前記ヒートパイプの周囲、かつ、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートとの境界付近において、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、当該連通孔における熱移動を抑制する熱移動抑制工程と、を有する。
Moreover, this invention can also be specified as a construction method of concrete. For example, the present invention relates to a method of constructing concrete, which comprises: placing concrete; and placing the concrete and after placing the concrete, the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete. The method further includes the steps of: drilling a communicating hole; and controlling the temperature of the concrete by storing the heat pipe in the communicating hole, and controlling the temperature of the concrete. A heat transfer step of accommodating a pipe, thermally connecting the existing concrete and the new concrete, and transferring the heat of hydration generated after the placement of the new concrete to the existing concrete; and around the heat pipe and The communication hole in the vicinity of the boundary between the existing concrete and the new concrete Separate the a new concrete side existing concrete side, having a suppressing heat transfer suppressing process heat transfer in the communication hole.
上記コンクリートの温度制御工程は、上述したコンクリートの温度制御方法に対応する。本発明に係るコンクリートの構築方法によれば、新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を既設コンクリートの加温に効率よく有効利用してコンクリート構造物を構築することができる。その結果、水和熱によるコンクリート内部温度の上昇によるひび割れだけでなく、既設コンクリートとの温度差による新設コンクリートのひび割れも抑制することができる。 The concrete temperature control step corresponds to the concrete temperature control method described above. According to the method of constructing concrete according to the present invention, it is possible to construct a concrete structure by efficiently utilizing the heat of hydration generated after the placement of new concrete for heating existing concrete. As a result, it is possible to suppress not only the cracking due to the rise in the internal temperature of the concrete due to the heat of hydration, but also the cracking of the new concrete due to the temperature difference with the existing concrete.
本発明によれば、コンクリート打設後に生じる水和熱を効率よく有効利用する技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technology for effectively utilizing the heat of hydration generated after concrete placement.
次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。但し、以下で説明する実施形態は本発明を実施するための例示であり、本発明は以下で説明する態様に限定されない。 Next, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. However, the embodiments described below are exemplifications for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments described below.
<第1実施形態>
<コンクリートの温度制御装置の構成>
図1は、第1実施形態に係るコンクリートの温度制御装置の概要の斜視図を示す。図2Aは、第1実施形態に係るコンクリートの温度制御装置の概要の縦断面図を示す。図2Bは、第1実施形態に係るコンクリートの温度制御装置のうち、気泡供給部付近の拡大縦断面図を示す。図1、図2Aでは、構造物1の一部である、既設コンクリート11と新設コンクリート12の内部にコンクリートの温度制御装置2(以下、単に「温度制御装置2」とも言う)が収容されている。より詳細には、第1ブロックとしての既設コンクリート11の上部に、第2ブロックとしての新設コンクリート12が打設されており、既設コンクリート11と新設コンクリート12には、温度制御装置2を構成するヒートパイプ3を挿入するための挿入孔11a,12aが設けられている。挿入孔11a,12aには、鋼製のシース管4が設置され、シース管4内にヒートパイプ3が収容されている。ヒートパイプ3の周囲には、水が充填されている。更に、シース管4内の水による、既設コンクリート11と新設コンクリート12との間の熱移動を抑制するため、シース管4のうち、既設コンクリート11と新設コンクリート12との境界付近には熱移動抑制装置5が設置されている。なお、構造物1は、橋脚が例示されるが、複数のブロック(リフトとも言う)に
分割して打設するものであればよい。以下、詳細に説明する。
First Embodiment
<Configuration of temperature control device for concrete>
FIG. 1 shows a perspective view of the outline of the temperature control device for concrete according to the first embodiment. FIG. 2A shows a longitudinal sectional view of the outline of the temperature control device for concrete according to the first embodiment. FIG. 2B is an enlarged vertical cross-sectional view of the vicinity of the bubble supplying portion in the concrete temperature control device according to the first embodiment. In FIG. 1 and FIG. 2A, a concrete temperature control device 2 (hereinafter, also simply referred to as the “
温度制御装置2は、ヒートパイプ3、断熱材6、熱移動抑制装置5を含む構成である。ヒートパイプ3は、真空、かつループ状の配管内に作動液が注入されている。作動液は、エタノールと水の混合液によって構成されている。但し、作動液は、一例であり、代替フロン等でもよい。ヒートパイプ3は、鉛直方向に延び、作動液の流れる方向が異なる、互いに平行な上昇配管31及び下降配管32と、上昇配管31と下降配管とを接続する、上部連結部33及び下部連結部34とを含む構成である。
The
上昇配管31は、一端(下端)が既設コンクリート11の内部に位置し、他端(上端)が新設コンクリート12の上端よりも高い位置に位置する。換言すると、上昇配管31は、新設コンクリート12の高さよりも長く設計されている。上昇配管31のうち、新設コンクリート12に収容される領域は、新設コンクリート12の打設後に発生する水和熱を吸熱する吸熱部として機能する。上昇配管31のうち、新設コンクリート12の上端よりも上部の領域は、外部環境の影響(例えば、空気との熱交換による作動液の温度低下)を抑制するため、断熱材6で被覆されている。また、上昇配管31のうち、既設コンクリート11に収容される領域は、後述する放熱部の一部として機能する。
One end (lower end) of the rising
また、図2Bに示すように、上昇配管31の側面には、新設コンクリート12に収容される領域の下部に、気泡供給部35が設けられている。気泡供給部35は、上昇配管31の側面よりも外側に突出し、かつ、上昇配管31内と連通する突出部351を有している。突出部351の内部には、蒸気が収容されている。突出部351の内部に収容される蒸気は、水和熱によって加熱されて膨張することで、上昇配管31内に送り出され、上昇配管31内を上昇する。なお、第1実施形態では、上昇配管31の径と下降配管32の径が同じに設計されている。但し、例えば、上昇配管31の表面積を増やしてより多くの水和熱を吸熱できるよう、上昇配管31の径を下降配管32の径よりも大きくしてもよい。また、上昇配管31は、例えば下降配管32の径よりも小さく形成してもよい。
Moreover, as shown to FIG. 2B, the
下降配管32は、上昇配管31と同じ長さに設計され、一端(上端)が新設コンクリート12の上端よりも高い位置に位置し、他端(下端)が既設コンクリート11の内部に位置する。図2Bに示すように、下降配管32は、外部環境の影響を抑制するため、外側の管321と内側の管322との間が真空である二重管構造となっている。外部環境の影響には、新設コンクリート12の上端よりも上部の領域における、空気との熱交換による作動液の温度低下が例示される。また、外部環境の影響には、新設コンクリート12に収容される領域において、水和熱を吸熱することによる、作動液の温度上昇が例示される。なお、下降配管32は、断熱材6で被覆するようにしてもよい。
The descending
上部連結部33は、上昇配管31の上端部と下降配管32の上端部とを接続する。上部連結部33は、上昇配管31及び下降配管32と連通しており、上昇配管31から供給される作動液が内部を流れる。また、上部連結部33の上部には、上昇配管31から供給される蒸気が溜まる蒸気の貯留空間331が形成されている。上部連結部33は、蒸気の凝縮、及び外部への放熱を行う中間放熱部として機能する。
The upper connecting
下部連結部34は、上昇配管31の下端部と下降配管32の下端部とを接続する。上部連結部33は、上昇配管31及び下降配管32と連通しており、下降配管32から供給される作動液が内部を流れる。また、下部連結部34の上部には、上昇配管31から供給される蒸気が溜まる蒸気の貯留空間(図示せず)が形成されている。
The lower connecting
図3Aは、第1実施形態に係る熱移動抑制装置の縦断面図を示す。図3Bは、第1実施形態に係る熱移動抑制装置の横断面図を示す。熱移動抑制装置5は、ヒートパイプ3の周
囲、かつ、既設コンクリート11と新設コンクリート12との境界付近に設けられ、シース管4内を既設コンクリート11側と新設コンクリート12側に区切り、シース管4内における熱移動を抑制する。熱移動抑制装置5は、仕切りプレート51、支持部材52、シール部材53、調整装置54を備える。仕切りプレート51は、本発明のプレート部の一例であり、シース管4の内径よりも僅かに小さい円形であり、上昇配管31及び下降配管32が貫通する貫通孔511が形成されている。支持部材52は、仕切りプレート51と共に、本発明のプレート部の一例を構成し、仕切りプレート51とほぼ同じ径の円形であり、上昇配管31及び下降配管32が貫通する貫通孔521が形成されている。また、支持部材52には、周縁に沿って立ち上がる立設部522が設けられている。シール部材53は、円形のチューブ531と、これに連なるU字状の接続部532を含む構成である。接続部532の開口部分に立設部522を収容することで、シール部材53を支持部材で支持することができる。シール部材53には、例えばトリムシールを用いることができる。
FIG. 3A shows a longitudinal sectional view of the heat transfer suppressing device according to the first embodiment. FIG. 3B shows a cross-sectional view of the heat transfer suppressing device according to the first embodiment. The heat
調整装置54は、シール部材53による気密性を調整する。調整装置54は、仕切りプレート51に形成された仕切りプレートの貫通孔512、支持部材52に形成された支持部材の貫通孔522、ボルト55、ナット56を含む。仕切りプレートの貫通孔511及び支持部材の貫通孔511は、ボルト55の軸部の外径よりも僅かに小さく設計されている。ボルト55の軸部を仕切りプレートの貫通孔512及び支持部材の貫通孔522に通し、ナット56を締めることで、仕切りプレート51と支持部材52との間隔を調整することができる。シール部材53は、仕切りプレート51と支持部材52に挟まれている。ナット56を強く締めると、シール部材53のチューブ531が潰れてシース管4の内面との接触面積が増加し、気密性が向上する。また、シール部材53のチューブ531が潰れた際の、チューブ531とシース管4との接触を利用して、熱移動抑制装置5が、シース管4内に固定されている。
The adjusting
なお、熱移動抑制装置5は、調整装置54を省略して、より簡易な構成としてもよい。この場合、チューブ531を潰さなくてもチューブ531とシース管4とが接触するよう、チューブ531の径は第1実施形態のチューブ531よりも大きく形成した方がよい。これにより、気密性を確保するとともに、熱移動抑制装置5をシース管4内に固定することができる。また、例えば、熱移動抑制装置5は、仕切りプレート51の周縁にシール部材を設けただけの、より簡易な構成としてもよい。
The heat
<コンクリートの構築方法>
次に、コンクリートの構築方法について、温度制御方法を含めて説明する。図4は、第1実施形態における、コンクリートの構築フローを示す。コンクリートの打設工程では、既設コンクリート11の打設後、新設コンクリート12が打設される。
<How to build concrete>
Next, a method of constructing concrete will be described including a temperature control method. FIG. 4 shows a construction flow of concrete in the first embodiment. In the concrete placing process, after placing the existing
穿孔工程は、コンクリートの打設工程と共に行われる。穿孔工程では、既設コンクリート11の型枠内に、新設コンクリート12まで達する長さを有するシース管4が設置される。シース管4が設置された状態で既設コンクリート11が打設されると、既設コンクリート11に新設コンクリート12と連通する連通孔が形成される。なお、連通孔は、コンクリートの打設後に形成してもよい。
The drilling process is performed along with the concrete placing process. In the drilling process, a
温度制御工程では、シース管4内に、水と、ヒートパイプ3を含む温度制御装置2とが収容され、コンクリートの温度が制御される。温度制御工程は、熱移転工程と、熱移動抑制工程とを含む。
In the temperature control step, water and the
熱移転工程では、新設コンクリート12の水和熱が発生する前に、温度制御装置2がシース管4内に収容され、新設コンクリート12の水和熱がヒートパイプ3を介して、既設
コンクリート11に移転される。より詳細には、新設コンクリート12の打設後、水和熱が発生すると、上昇配管31のうち、新設コンクリート12に収容される領域が吸熱部として機能する。そして、発生した水和熱が、シース管4、シース管4内の水を経て、ヒートパイプ3の吸熱部に吸熱される。つまり、吸熱部の周囲では、ヒートパイプ3と新設コンクリート12が熱交換することで、新設コンクリート12の温度が下降する。一方で、水和熱が発生すると、気泡供給部35の突出部351の内部に収容されている蒸気が、水和熱によって加熱されて膨張する。その結果、膨張した蒸気が上昇配管31内に送り出され、上昇配管31内を上昇する。その結果、上昇配管31では、温度が上昇した作動液が上向きに流れる。上部連結部33は、中間放熱部として機能し、放熱されることで蒸気が凝縮し、凝縮した蒸気が貯留空間331に溜まる。上部連結部33では、温度が上昇した作動液が、上昇配管31から流れ込み、下降配管32へ送り出される。下降配管32では、温度が上昇した作動液が下降する。下降配管32は、二重管構造である。そのため、下降配管32を流れる作動液は、温度が維持された状態で流れる。下部連結部34では、下降配管32から流れ込んだ作動液が、上昇配管31へ送り出される。下部連結部34及び上昇配管31のうち既設コンクリート11に収容される領域は、放熱部の一部として機能し、作動液と既設コンクリート11とで熱交換される。その結果、既設コンクリート11の温度が上昇する。
In the heat transfer process, the
ここで、温度制御装置2は、既設コンクリート11と新設コンクリート12の境界付近、かつヒートパイプ3の周囲に熱移動抑制装置5が接続されている。そのため、熱移動抑制工程では、温度制御装置2により、シース管4内が既設コンクリート11側と新設コンクリート12側に区切られ、シース管4内における熱移動が抑制される。つまり、上記のように、新設コンクリート12の水和熱は、ヒートパイプ3を介して、効率よく既設コンクリート11に移転する。
Here, in the
温度制御工程が終了すると、温度制御装置2が撤去され、シース管4内がコンクリート、モルタル等の充填材で埋め戻される。なお、温度制御装置2は、撤去せずに埋め殺しとしてもよい。なお、構造物1が3つ以上のブロック(3リフト以上)で構成されている場合には、新設コンクリート12を既設コンクリート11として、上述した工程が繰り返し行われ、構造物1が構築される。
When the temperature control process is completed, the
<作用効果>
第1実施形態に係るコンクリートの温度制御装置2、又はコンクリートの構築方法によれば、ヒートパイプ3により、既設コンクリート11と新設コンクリート12とを熱的に接続することで、新設コンクリート12の打設後に生じる水和熱を既設コンクリート11の加温に有効利用することができる。したがって、水和熱による新設コンクリート12の内部温度の上昇によるひび割れ、換言すると内部拘束によるひび割れだけでなく、既設コンクリート11との温度差による新設コンクリート12のひび割れ、換言すると外部拘束によるひび割れも抑制することができる。また、熱移動抑制装置5により、シース管4内における熱移動を抑制することができる。仮に、新設コンクリート12からの水和熱が、シース管4内の水を介して既設コンクリート11側に伝達されると、シース管4内の水が熱平衡状態となり、ヒートパイプ3の性能を十分に発揮させることができない。第1実施形態に係るコンクリートの温度制御装置2、又はコンクリートの構築方法によれば、熱移動抑制装置5により、シース管4内が既設コンクリート11側と新設コンクリート12側に区切られるので、例えば、新設コンクリート12の打設後に生じる水和熱は、ヒートパイプ3に効率よく吸熱させることができる。
<Function effect>
According to the concrete
また、熱移動抑制装置5が調整装置54を備えることで、シース管4の内径に多少の誤差があっても気密性を確保することができる。また、気密性が高すぎると、新設コンクリート12側のシース管4内の内部圧力の上昇によるヒートパイプ3の破損が懸念される。
しかしながら、第1実施形態に係る温度制御装置2によれば、調整装置54を調整することで、内部圧力の急激な上昇を抑えることができるため、ヒートパイプ3の破損を少なくすることができる。
In addition, the heat
However, according to the
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態に係る熱移動抑制装置の斜視図を示す。第2実施形態に係る温度制御装置2は、熱移動抑制装置5が水膨張性ゴム(水膨張性止水剤、水膨張ゴムとも言う)からなる仕切りプレート51によって構成されている。また、仕切りプレート51には、上昇配管31及び下降配管32が貫通する貫通孔511の他、シース管4内における熱移動を調整する調整孔57が2カ所形成されている。本実施形態では、調整孔57の径は、2mm程度としたが、これに限定されない。調整孔57は、コンクリートの打設条件(打設時期、コンクリートの種類、コンクリートのボリューム等)やヒートパイプ3の種類や材質等に応じて、孔の径や数を適宜設計することができる。なお、熱移動抑制装置5は、調整孔57を有さない、より簡易な構成としてもよい。
Second Embodiment
FIG. 5 shows a perspective view of the heat transfer suppressing device according to the second embodiment. In the
第2実施形態に係る温度制御装置2によれば、熱移動抑制装置5を水膨張性ゴムからなる仕切りプレート51で構成することで、シース管4の内径に多少の誤差があっても気密性を確保することができる。また、上述したように、気密性が高すぎると、新設コンクリート12側のシース管4内の内部圧力の上昇によるヒートパイプ3の破損が懸念される。しかしながら、第2実施形態に係る温度制御装置2によれば、調整孔57を設けることで、内部圧力の急激な上昇を抑えることができるため、ヒートパイプ3の破損を少なくすることができる。また、第2実施形態に係る温度制御装置2は、熱移動抑制装置5を水膨張性ゴムからなる仕切りプレート51のみで構成されており、第2実施形態に係る温度制御装置2よりも少ない部品点数とすることができる。
According to the
<変形例>
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、可能な限り実施形態を組み合わせて実施することができる。
<Modification>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be implemented by combining the embodiments as much as possible.
例えば、熱移動抑制装置5は、新設コンクリート12の上端付近に、更に設置してもよい。これにより、新設コンクリート12の上端付近における、シース管4内の水と空気との熱交換を規制することができる。その結果、新設コンクリート12の打設後に生じる水和熱を、ヒートパイプ3により効率よく吸熱させることができる。
For example, the heat
また、シース管4は、既設コンクリート11と新設コンクリート12の境界付近で縁切りし、間にゴム等の熱伝導性の低い素材を介在させるようにしてもよい。これにより、シース管4そのものを伝達媒体とする、既設コンクリート11側と新設コンクリート12側との熱移動を抑制することができる。その結果、新設コンクリート12の打設後に生じる水和熱を、ヒートパイプ3により効率よく吸熱させることができる。
In addition, the
また、ヒートパイプは、第1実施形態のものに限定されず、例えば、図6に示すようなものでもよい。図6に示すヒートパイプ7は、放熱部(凝縮器)71、断熱部72及び入熱部(蒸発器)73を備える。また、このヒートパイプ7は内部が空洞の金属管である。また、金属管の内壁(内部のうち断面外周側)に金属のメッシュ等で毛細管構造(「ウィック」)74を形成し、金属管の中心部75は空洞(コンテナ)になっている。ヒートパイプ7の内部には、水や代替フロン等、所定の温度で気化又は液化する作動液(「熱媒」とも呼ぶ)が封入されている。 The heat pipe is not limited to that of the first embodiment, and may be, for example, as shown in FIG. The heat pipe 7 shown in FIG. 6 includes a heat radiating portion (condenser) 71, a heat insulating portion 72 and a heat input portion (evaporator) 73. The heat pipe 7 is a hollow metal pipe. In addition, a capillary structure ("wick") 74 is formed of metal mesh or the like on the inner wall (outside the inner side of the cross section) of the metal tube, and the central portion 75 of the metal tube is hollow (container). Inside the heat pipe 7, a working fluid (also referred to as a "heat medium") such as water or chlorofluorocarbon which is vaporized or liquefied at a predetermined temperature is enclosed.
1・・・構造物
11a、12a・・・挿入孔
2・・・コンクリートの温度制御装置
3、7・・・ヒートパイプ
31・・・上昇配管
32・・・下降配管
33・・・上部連結部
34・・・下部連結部
35・・・気泡供給部
4・・・シース管
5・・・熱移動抑制装置
51・・・仕切りプレート
52・・・支持部材
53・・・シール部材
54・・・調整装置
57・・・調整孔
6・・・断熱材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ヒートパイプの周囲、かつ、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートとの境界付近に設けられ、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、当該連通孔における熱移動を抑制する熱移動抑制部と、
を備える、コンクリートの温度制御装置。 A heat pipe which is accommodated in a communication hole communicating the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete, and thermally connects the existing concrete and the new concrete;
A heat transfer suppressing portion provided around the heat pipe and near the boundary between the existing concrete and the new concrete, dividing the communication hole into the existing concrete side and the new concrete side to suppress heat transfer in the communication hole When,
Concrete temperature control device.
既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートとを連通する連通孔にヒートパイプを収容し、当該既設コンクリートと当該新設コンクリートとを熱的に接続して当該新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を前記既設コンクリートに移転させる熱移転工程と、
前記ヒートパイプの周囲、かつ、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートとの境界付近において、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、当該連通孔における熱移動を抑制する熱移動抑制工程と、を含むコンクリートの温度制御方法。 It is a temperature control method of concrete, and
A heat pipe is accommodated in a communication hole communicating the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete, the existing concrete and the new concrete are thermally connected, and the heat of hydration generated after the placement of the new concrete Heat transfer process to transfer the above to the existing concrete,
A heat transfer suppressing step of dividing the communication hole into the existing concrete side and the new concrete side around the heat pipe and in the vicinity of the boundary between the existing concrete and the new concrete, and suppressing heat transfer in the communication hole; How to control the temperature of concrete, including:
コンクリートを打設する工程と、
前記コンクリートの打設の際、又はコンクリートの打設後において、既設コンクリートと当該既設コンクリートに隣接する新設コンクリートを連通する連通孔を穿孔する穿孔工程と、
前記連通孔にヒートパイプを収容し、コンクリートの温度を制御するコンクリートの温度制御工程と、を含み、
前記コンクリートの温度制御工程は、
前記連通孔にヒートパイプを収容し、当該既設コンクリートと当該新設コンクリートとを熱的に接続して当該新設コンクリートの打設後に生じる水和熱を前記既設コンクリートに移転させる熱移転工程と、
前記ヒートパイプの周囲、かつ、前記既設コンクリートと前記新設コンクリートとの境界付近において、前記連通孔を既設コンクリート側と新設コンクリート側に区切り、当該連通孔における熱移動を抑制する熱移動抑制工程と、を有するコンクリートの構築方法。 How to build concrete,
The process of placing concrete,
A drilling step of drilling a communication hole communicating the existing concrete and the new concrete adjacent to the existing concrete at the time of placing the concrete or after placing the concrete;
And a temperature control step of concrete for containing a heat pipe in the communication hole and controlling the temperature of concrete.
The temperature control process of the concrete is
A heat transfer step of accommodating a heat pipe in the communication hole, thermally connecting the existing concrete and the new concrete, and transferring the heat of hydration generated after the placement of the new concrete to the existing concrete;
A heat transfer suppressing step of dividing the communication hole into the existing concrete side and the new concrete side around the heat pipe and in the vicinity of the boundary between the existing concrete and the new concrete, and suppressing heat transfer in the communication hole; How to build concrete with.
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