JP6672012B2

JP6672012B2 - コンクリート冷却装置及びコンクリート冷却方法

Info

Publication number: JP6672012B2
Application number: JP2016035423A
Authority: JP
Inventors: 正典樋口; 明宏斯波; 光則村尾
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2020-03-25
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP2017150266A

Description

本発明は、打設されるコンクリート内に配置された冷却管に所望の温度の流体を供給して該コンクリートの温度を制御するコンクリート冷却装置及びコンクリート冷却方法に関する。

従来、打設されるコンクリート内に配置された冷却管に所望の温度の流体を供給して該コンクリートの温度を制御することによりひび割れの発生を抑制又は防止するコンクリート冷却装置については種々の構造のものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

図４は、そのようなコンクリート冷却装置の従来構成の一例を示すブロック図であり、符号Ｃは、打設されるコンクリートを示し、符号１３は、該コンクリートＣに埋設される温度測定手段（熱電対）を示し、符号１４は、該コンクリートＣに埋設される冷却管を示し、符号１２は、該冷却管１４に供給される流体（水）ＦＬ０を収容する水槽を示し、符号１７は、該流体ＦＬ０を冷却するチラーユニット（流体冷却手段）を示している。該チラーユニット１７により冷却された流体ＦＬ０は前記水槽１２に溜められ、適宜前記冷却管１４に送られて前記コンクリートＣを冷却し、ひび割れの発生を抑制又は防止することとなる。そして、前記温度測定手段１３により測定される温度が適正となるように前記チラーユニット１７による温度調整が行われるようになっていた。

「ＮＥＴＩＳ、新技術情報提供システム、自立水温制御パイプクーリングシステム"ＷＩＴＰ−Ｃｏｏｌ３Ａ"」、［online］、［平成27年11月30日検索］、インターネット（http://www.netis.mlit.go.jp/NetisRev/Search/NtDetail1.asp?REG_NO=QSK-150003）

しかしながら、上述のコンクリート冷却装置１１では前記流体ＦＬ０の温度制御は前記チラーユニット１７によって行うようになっているので、前記冷却管１４に供給される流体の温度を短時間で一気に変えることはできずにタイムラグが生じてしまい、打設されるコンクリートの温度を最適に制御することができないという問題があった。

本発明は、上述の問題を解消することのできるコンクリート冷却装置及びコンクリート冷却方法を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の観点は、図１に例示するものであって、打設されるコンクリート（Ｃ）内に配置された冷却管（４）に所望の温度の流体を供給して該コンクリート（Ｃ）の温度を制御するコンクリート冷却装置（１）において、
前記打設されるコンクリート（Ｃ）よりも低い温度である第１の温度の第１流体（ＦＬ１）を収容する第１流体収容手段（２Ａ）と、
該第１の温度よりも低い第２の温度の第２流体（ＦＬ２）を収容する第２流体収容手段（２Ｂ）と、
前記コンクリート（Ｃ）の温度を測定する温度測定手段（３）と、
前記第１流体収容手段（２Ａ）に収容されている第１流体（ＦＬ１）と前記第２流体収容手段（２Ｂ）に収容されている第２流体（ＦＬ２）とを前記冷却管（４）に供給する流体供給手段（５）と、
前記温度測定手段（３）により測定される温度が所定の温度となるように前記冷却管（４）に供給される第１流体（ＦＬ１）の供給量及び前記冷却管（４）に供給される第２流体（ＦＬ２）の供給量の割合を制御する流体供給制御手段（６）と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の観点は、前記第１の温度が室温程度の温度であることを特徴とする。

本発明の第３の観点は、前記第１流体（ＦＬ１）及び前記第２流体（ＦＬ２）が水であることを特徴とする。

本発明の第４の観点は、前記第１流体（ＦＬ１）及び前記第２流体（ＦＬ２）が空気であり、
前記流体供給制御手段（６）は、前記冷却管（４）に供給される第１流体（ＦＬ１）の供給量及び該冷却管（４）に供給される第２流体（ＦＬ２）の供給量の割合と、これらの流体（ＦＬ１，ＦＬ２）の前記冷却管（４）への単位時間当たりの供給量と、を制御するように構成されたことを特徴とする。

本発明の第５の観点は、打設されるコンクリート（Ｃ）内に配置された冷却管（４）に所望の温度の流体を供給して該コンクリート（Ｃ）の温度を制御するコンクリート冷却方法において、
前記打設されるコンクリート（Ｃ）よりも低い温度である第１の温度の第１流体（ＦＬ１）を第１流体収容手段（２Ａ）に収容する工程と、
該第１の温度よりも低い第２の温度の第２流体（ＦＬ２）を第２流体収容手段（２Ｂ）に収容する工程と、
前記コンクリート（Ｃ）の温度を温度測定手段（３）により測定する工程と、
前記第１流体収容手段（２Ａ）に収容されている第１流体（ＦＬ１）と前記第２流体収容手段（２Ｂ）に収容されている第２流体（ＦＬ２）とを流体供給手段（５）により前記冷却管（４）に供給する工程と、
前記温度測定手段（３）により測定される温度が所定の温度となるように前記冷却管（４）に供給される第１流体（ＦＬ１）の供給量及び前記冷却管（４）に供給される第２流体（ＦＬ２）の供給量の割合を流体供給制御手段（６）により制御する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第６の観点は、前記第１の温度が室温程度の温度であることを特徴とする。

本発明の第７の観点は、前記第１流体（ＦＬ１）及び前記第２流体（ＦＬ２）が水であることを特徴とする。

本発明の第８の観点は、前記第１流体（ＦＬ１）及び前記第２流体（ＦＬ２）が空気であり、
前記冷却管（４）に供給される第１流体（ＦＬ１）の供給量及び該冷却管（４）に供給される第２流体（ＦＬ２）の供給量の割合、並びにこれらの流体（ＦＬ１，ＦＬ２）の前記冷却管（４）への単位時間当たりの供給量を制御することを特徴とする。

なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

上記した第１乃至８の観点によれば、前記冷却管に供給される流体（前記第１及び第２流体が混合された流体）の温度を短時間で一気に変えることができ、打設されるコンクリートの温度を最適に制御することができる。

図１は、本発明に係るコンクリート冷却装置の構成の一例を示すブロック図である。図２（ａ）は、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃及び３０℃の各水の流量と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図であり、同図（ｂ）は、０ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ及び１０ｍ／ｓの流速の水の水温と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図である。図３（ａ）は、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃及び３０℃の各空気の風速と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図であり、同図（ｂ）は、０ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、１５ｍ／ｓ及び２０ｍ／ｓの風速の空気の温度と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図である。図４は、コンクリート冷却装置の従来構成の一例を示すブロック図である。

以下、図１乃至図３に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係るコンクリート冷却装置は、打設されるコンクリート内に配置された冷却管に所望の温度の流体を供給して該コンクリートの温度を制御するものである。このコンクリート冷却装置は、図１に符号１で例示するものであって、前記コンクリートＣを冷却するための流体ＦＬ１，ＦＬ２を収容する流体収容手段２Ａ，２Ｂを２つ備えている。ここで、一方の流体収容手段２Ａを“第１流体収容手段”とし、他方の流体収容手段２Ｂを“第２流体収容手段”とし、該第１流体収容手段２Ａにより収容される流体ＦＬ１を“第１流体”とし、該第２流体収容手段２Ｂにより収容される流体ＦＬ２を“第２流体”とすると、該第１流体ＦＬ１の温度（第１の温度）は、前記打設されるコンクリートＣよりも低い温度であって、該第２流体ＦＬ２の温度（第２の温度）は該第１の温度よりも低くなるように設定されている。ここで、該第１の温度は室温程度の温度にすると良い。例えば、該第１の温度を３０℃程度とし、前記第２の温度を１０℃程度にすると良い。

なお、前記第１流体ＦＬ１及び前記第２流体ＦＬ２には種々の液体や気体を用いることができるが、コスト及び手軽さの点からは水又は空気を用いることが好ましい。これらの流体ＦＬ１，ＦＬ２に水を用いる場合には、前記第１及び第２流体収容手段２Ａ，２Ｂには水槽を用いれば良く、これらの流体ＦＬ１，ＦＬ２に空気を用いる場合には、前記第１及び第２流体手段２Ａ，２Ｂにはタンクを用いれば良い。

また、本発明に係るコンクリート冷却装置１は、
・前記コンクリートＣの温度を測定する温度測定手段３と、
・前記第１流体収容手段２Ａに収容されている第１流体ＦＬ１と前記第２流体収容手段２Ｂに収容されている第２流体ＦＬ２とを前記冷却管４に供給する流体供給手段５と、
・前記温度測定手段３により測定される温度が所定の温度となるように前記冷却管４に供給される第１流体ＦＬ１の供給量及び前記冷却管４に供給される第２流体ＦＬ２の供給量の割合を制御する流体供給制御手段６と、
を備えている。この温度測定手段３には、熱電対等の公知の温度センサを用いれば良く、前記流体供給手段５には、渦流ポンプ等の公知のポンプを用いれば良い。また、前記流体供給制御手段６には、三方調節弁（電動混合三方調節弁）などの公知の手段を用いると良い。なお、図１に例示する流体供給手段５は、前記流体供給制御手段６と前記冷却管４との間に介装されているが、もちろんこれに限られるものではなく、その他の場所に配置されていても良い。

ここで、前記第１及び第２流体ＦＬ１，ＦＬ２に水を使用する場合には、前記流体供給制御手段６は、前記冷却管４に供給される流体（水）ＦＬ１，ＦＬ２の単位時間当たりの供給量（つまり、前記第１流体ＦＬ１及び前記第２流体ＦＬ２が混合された流体（水）の単位時間当たりの流量）は変化させないで、該第１及び第２流体ＦＬ１，ＦＬ２の単位時間当たりの供給量の“割合”を制御するようにすると良い。つまり、例えば、該第１及び第２流体ＦＬ１，ＦＬ２の単位時間当たりの供給量を５０％：５０％にするとか、１００％：０％にするとかの制御を行うようにすると良い。それによって、前記冷却管４に供給される流体（前記第１及び第２流体ＦＬ１，ＦＬ２が混合された流体）の温度を短時間で一気に変えることができ、打設されるコンクリートＣの温度を最適に制御することができる。図２（ａ）は、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃及び３０℃の各水の流量と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図であり、同図（ｂ）は、０ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ及び１０ｍ／ｓの流速の水の水温と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図であるが、これらの図から、水の流量を変化させても最高温度はあまり変化しないのに対し（同図（ａ）参照）、水温を変化させれば最高温度は顕著に変化することが分かり（同図（ｂ）参照）、本発明の有効性が確認された。ただし、前記流体供給制御手段６が、前記第１及び第２流体ＦＬ１，ＦＬ２の単位時間当たりの供給量の“割合”だけでなく、前記冷却管４に供給される流体（水）ＦＬ１，ＦＬ２の単位時間当たりの供給量（つまり、流速）をも制御する態様を本発明の範囲から除外するものではない。

一方、前記第１及び第２流体ＦＬ１，ＦＬ２に空気を使用する場合には、前記流体供給制御手段６によって、前記供給量の割合（つまり、前記冷却管４に供給される第１流体ＦＬ１の供給量及び該冷却管４に供給される第２流体ＦＬ２の供給量の割合）だけでなく、これらの流体ＦＬ１，ＦＬ２の前記冷却管４への単位時間当たりの供給量（つまり、風速）を制御するようにすると良い。図３（ａ）は、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃及び３０℃の各空気の風速と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図であり、同図（ｂ）は、０ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、１５ｍ／ｓ及び２０ｍ／ｓの風速の空気の温度と最高温度（コンクリートＣの最高温度）との関係を解析した結果を示す図であるが、これらの図から、空気の風速を変化させても最高温度は顕著に変化し（同図（ａ）参照）、空気の温度を変化させても最高温度は顕著に変化することが分かり（同図（ｂ）参照）、本発明の有効性が確認された。

ところで、図１に例示するコンクリート冷却装置１では、流体を収容する流体収容手段２Ａ，２Ｂの数は２つであるが、もちろんこれに限られるものではなく、３つ以上配置するようにしても良い。また、同図に例示するコンクリート冷却装置１では、温度が異なる２種類の流体（つまり、前記第１流体ＦＬ１と前記第２流体ＦＬ２）を使用しているが、流体収容手段を３つ以上配置する場合には、各流体収容手段に収容する流体の温度を異ならせても良い（つまり、温度が異なる３種類以上の流体を使用しても良い）。

さらに、図１に例示するコンクリート冷却装置１では、前記コンクリートＣ内の前記冷却管４を通り抜けてきた流体ＦＬ１，ＦＬ２は前記第１流体収容手段２Ａに戻されるようになっている。そのようにした場合には、該流体ＦＬ１，ＦＬ２の消費量を減らすことができる。また、前記コンクリートＣ内の前記冷却管４を通り抜けてきた流体は該コンクリートＣにより暖められることとなり、該流体を再び該冷却管４に送り込むことにより、（暖められていない流体を該冷却管４に送り込む場合に比べて）コンクリートＣの冷却速度は遅くなる。そのため、ひび割れの発生条件が具備されるタイミング（つまり、該コンクリートＣの温度が、最高温度から所定温度だけ下がった温度（臨界温度）に到達するタイミング）が、暖められていない流体を該冷却管４に送り込む場合に比べて遅くなり、その時点ではコンクリートの強度が十分に生じることとなってひび割れが発生しにくくなるという効果を奏する場合がある。

なお、該冷却管４を通り抜けてきた流体ＦＬ１，ＦＬ２を再利用するのではなく廃棄する態様を本発明の範囲から除外するものではない。

また、同図に例示する第２流体収容手段２Ｂには流体冷却手段（例えば、チラーユニット）７が接続して、該第２流体収容手段２Ｂに収容される第２流体ＦＬ２を所定の温度にまで冷却するように構成すると良い。本発明によれば、前記コンクリートＣの冷却には、通常は前記第１流体ＦＬ１を使用し、冷却能力を高めたい場合にのみ前記第２流体ＦＬ２を使用するので、該第２流体ＦＬ２の使用量は前記第１流体ＦＬ１の使用量に比べると多くは無く、前記流体冷却手段７の稼働率を抑えることができ、その分、省エネルギーを実現することができる。なお、例えば、１０℃程度の温度の井戸水を確保できるならば、上述のような流体冷却手段７を用いずに該井戸水を直接前記第２流体収容手段２Ｂに溜めるようにしても良い。また、寒冷地であれば冷たい水道水を第２流体ＦＬ２として用い、該水道水を加温したものを第１流体ＦＬ１としても用いても良い。さらに、前記第１流体収容手段２Ａにのみ第１流体ＦＬ１を供給するようにしておいて、前記第２流体収容手段２Ｂの第２流体ＦＬ２が使用されて少なくなれば、該第１流体ＦＬ１を該第１流体収容手段２Ａから該第２流体収容手段２Ｂに供給するようにしても良い。そのようにした場合には、配管を簡素化できる。

一方、本発明に係るコンクリート冷却方法は、打設されるコンクリートＣ内に配置された冷却管４に所望の温度の流体を供給して該コンクリートＣの温度を制御する方法であって、
・前記打設されるコンクリートＣよりも低い温度である第１の温度の第１流体ＦＬ１を第１流体収容手段２Ａに収容する工程と、
・該第１の温度よりも低い第２の温度の第２流体ＦＬ２を第２流体収容手段２Ｂに収容する工程と、
・前記コンクリートＣの温度を温度測定手段３により測定する工程と、
・前記第１流体収容手段２Ａに収容されている第１流体ＦＬ１と前記第２流体収容手段２Ｂに収容されている第２流体ＦＬ２とを流体供給手段５により前記冷却管４に供給する工程と、
・前記温度測定手段３により測定される温度が所定の温度となるように前記冷却管４に供給される第１流体ＦＬ１の供給量及び前記冷却管に供給される第２流体ＦＬ２の供給量の割合を流体供給制御手段６により制御する工程と、
を備えている。

ここで、前記第１の温度は室温程度の温度にすると良い。また、前記第１流体ＦＬ１及び前記第２流体ＦＬ２は水又は空気にすると良く、該流体ＦＬ１，ＦＬ２を空気にする場合には、前記冷却管４に供給される第１流体ＦＬ１の供給量及び該冷却管４に供給される第２流体ＦＬ２の供給量の割合、並びにこれらの流体ＦＬ１，ＦＬ２の前記冷却管４への単位時間当たりの供給量を制御するようにすると良い。

１コンクリート冷却装置
２Ａ第１流体収容手段
２Ｂ第２流体収容手段
３温度測定手段
４冷却管
５流体供給手段
６流体供給制御手段
Ｃコンクリート
ＦＬ１第１流体
ＦＬ２第２流体

Claims

打設されるコンクリート内に配置された冷却管に所望の温度の流体を供給して該コンクリートの温度を制御するコンクリート冷却装置において、
前記打設されるコンクリートよりも低い温度である第１の温度の第１流体を収容する第１流体収容手段と、
該第１の温度よりも低い第２の温度の第２流体を収容する第２流体収容手段と、
前記コンクリートの温度を測定する温度測定手段と、
前記第１流体収容手段に収容されている第１流体と前記第２流体収容手段に収容されている第２流体とを前記冷却管に供給する流体供給手段と、
前記温度測定手段により測定される温度が所定の温度となるように前記冷却管に供給される第１流体の供給量及び前記冷却管に供給される第２流体の供給量の割合を制御する流体供給制御手段とを備え、
前記流体供給手段を、前記流体供給制御手段と前記冷却管との間に介装したことを特徴とするコンクリート冷却装置。
前記第１の温度は室温である、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート冷却装置。
前記第１流体及び前記第２流体は水である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート冷却装置。
前記第１流体及び前記第２流体は空気であり、
前記流体供給制御手段は、前記冷却管に供給される第１流体の供給量及び該冷却管に供給される第２流体の供給量の割合と、これらの流体の前記冷却管への単位時間当たりの供給量と、を制御するように構成された、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート冷却装置。
請求項１記載のコンクリート冷却装置におけるコンクリート冷却方法は、
前記打設されるコンクリートよりも低い温度である第１の温度の第１流体を第１流体収容手段に収容する工程と、
該第１の温度よりも低い第２の温度の第２流体を第２流体収容手段に収容する工程と、
前記コンクリートの温度を温度測定手段により測定する工程と、
前記第１流体収容手段に収容されている第１流体と前記第２流体収容手段に収容されている第２流体とを流体供給手段により前記冷却管に供給する工程と、
前記温度測定手段により測定される温度が所定の温度となるように前記冷却管に供給される第１流体の供給量及び前記冷却管に供給される第２流体の供給量の割合を流体供給制御手段により制御する工程と、
を備えたことを特徴とするコンクリート冷却方法。
前記第１の温度は室温である、
ことを特徴とする請求項５に記載のコンクリート冷却方法。
前記第１流体及び前記第２流体は水である、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のコンクリート冷却方法。
前記第１流体及び前記第２流体は空気であり、
前記冷却管に供給される第１流体の供給量及び該冷却管に供給される第２流体の供給量の割合、並びにこれらの流体の前記冷却管への単位時間当たりの供給量を制御する、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載のコンクリート冷却方法。