JP6909581B2

JP6909581B2 - コンクリート部材の施工方法

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Publication number: JP6909581B2
Application number: JP2017005578A
Authority: JP
Inventors: 利秀木村; 祐樹小林; 幸康本谷
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-01-17
Also published as: JP2018115437A

Description

本発明は、コンクリート部材の施工方法に関する。

マスコンクリート等のように体積や部材厚が大きいコンクリート部材の施工では、セメントの水和熱による温度上昇によってひび割れが生じやすくなる。そのため、コンクリート部材の施工では、打設したコンクリートをパイプクーリングにより冷却することで、温度ひび割れの抑制を図る場合がある。
例えば、特許文献１には、コンクリート内に配管されたシース管内に、冷媒を通流させることで、コンクリートの温度上昇の抑制を図るコンクリートのクーリング工法が開示されている。シース管は、長さ１０ｍ程度の管材同士を溶接またはネジ式継手により接続することで、所定の延長を有している。

特開昭６３−５０３７８号公報

溶接により管材同士を接合すると、施工に時間がかかるとともに、作業が天候に左右されてしまう。また、ネジ式継手は、予め管材に加工しておく必要があるため、管材の加工に費用がかかる。また、コンクリート部材の形状やコンクリートに埋め込まれた埋設物等との関係により、シース管を任意の形状に配管する場合には、シース管（管材）に加工を施す必要があり、材料費が高価になる。
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、施工性および経済性に優れたコンクリート部材の施工方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、型枠を組み立てるとともに前記型枠内にクーリングパイプを配管する準備工程と、前記型枠内にコンクリートを打設する打設工程と、前記コンクリートを養生する養生工程とを備えるコンクリート部材の施工方法であって、前記準備工程では前記クーリングパイプとして貯水槽から排水槽にまで延設された１本の内径５０ｍｍ以下の波型硬質ポリエチレン管を配管し、前記養生工程では前記クーリングパイプ内に冷媒を通流させることを特徴としている。コンクリート内に補強材等の埋設物がある場合には、前記波型硬質ポリエチレン管を任意の線形に折り曲げつつ配管すればよい。

かかるコンクリート部材の施工方法によれば、束巻きされた状態で搬入が可能な波型硬質ポリエチレン管をクーリングパイプとして使用しているため、クーリングパイプの配管作業を簡易かつ安価に行うことができる。すなわち、１本の波型硬質ポリエチレン管により広範囲にクーリングパイプを配管することができるため、パイプ材同士を連結する手間や費用を削減することができるとともに、パイプの継手を形成するための費用も必要ない。また、波型硬質ポリエチレン管は、適宜任意の形状に折り曲げることができるため、クーリングパイプを任意の形状に加工する費用を削減することができる。さらに、波型硬質ポリエチレン管は、軽量で取扱いやすいため、作業性に優れている。

本発明のコンクリート部材の施工方法によれば、簡易かつ安価にコンクリート部材を高品質施工することができる。

（ａ）は地上ＬＮＧタンクを示す概要図、（ｂ）は壁体の拡大断面図である。（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面図である。波型硬質ポリエチレン管の一部を示す図である。（ａ）は第一ロットの施工状況を示す断面図、（ｂ）は第二ロットの施工状況を示す断面図である。解析モデルを示す断面図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。各解析モデルの最高温度分布図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。各解析モデルの最小ひび割れ指数分布図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。

本実施形態では、図１（ａ）に示す地上ＬＮＧタンクの防液堤を構成する平面視円筒状の壁体（コンクリート部材）Ｗを施工する場合について説明する。
壁体Ｗは、底版Ｂから立ち上がるプレストレストコンクリート構造の構造体であり、図１（ｂ）に示すように、場所打ちコンクリートからなるコンクリート壁部１と、コンクリート壁部１の内側面に残置された残存型枠（内型枠）２とを備えている。壁体Ｗの下部（１〜２回目のロットＷ_Ｌ１，Ｗ_Ｌ２）は、その他の部分よりも壁厚が大きい。また、壁体Ｗの下部は、図２（ａ）に示すように、資材等搬入用の開口部Ｗ_Ｏを有した状態で平面視Ｃ字状に形成する。なお、開口部Ｗ_Ｏは、壁体Ｗのその他の部分（下部以外）の施工後に遮蔽する。本実施形態の壁体Ｗには、４つのピラスターＷ_Ｐが壁体Ｗの周方向に対して等間隔に形成されている。なお、ピラスターＷ_Ｐの数や配置は限定されるものではない。

コンクリート壁部１の内部には、図１（ｂ）に示すように、壁筋１１、周方向ＰＣ鋼材１２や縦方向ＰＣ鋼材１３などが埋設されている。壁筋１１は、縦筋と横筋とを格子状に組み合わせたものである。周方向ＰＣ鋼材１２は、一のピラスターから他のピラスターに至るＰＣ鋼より線からなり、周方向に延在するシース（図示せず）に挿通されている。シースは、外周側（残存型枠２の反対側）の壁筋１１に沿って配置されている。縦方向ＰＣ鋼材１３は、コンクリート壁部１の下端部から上端部に至るＰＣ鋼棒からなる。
また、コンクリート壁部１の下部には、クーリングパイプ３が配管されている。本実施形態のクーリングパイプ３は、内径３０ｍｍの波型硬質ポリエチレン管Ｐにより構成されている（図３参照）。なお、クーリングパイプ３の内径は、５０ｍｍ以下であれば限定されるものではない。

残存型枠（内型枠）２は、複数のセグメント（図示せず）を周方向および上下方向に連結して形成したものである。セグメントは、正面視矩形状且つ平面視円弧状を呈するプレキャストコンクリート製品である。図示は省略するが、セグメントには、コンクリート壁部１側に開口する継手ボックスの他、外槽ライナープレート用のインサートナット、セパレータ用のインサートナット、コンクリート壁部１との一体化を図るためのせん断伝達部材などが埋設されている。

壁体Ｗの施工は、複数回のロット（Ｗ_Ｌ１，Ｗ_Ｌ２，…）に分けて数ｍずつ立ち上げる。壁体Ｗの施工方法は、準備工程と、打設工程と、養生工程とを備えている。
準備工程は、型枠（内型枠および外型枠）を組み立てるとともに型枠内に壁筋１１、ＰＣ鋼材１２，１３およびクーリングパイプ３を配設する。まず、図４（ａ）に示すように、底版Ｂの上面で複数のセグメント２１を周方向に連結して残存型枠（内型枠）２を形成する。下段のロット（例えば１〜２回目のロットＷ_Ｌ１，Ｗ_Ｌ２）部分の残存型枠２は、資材等搬入用の開口部２２が形成されていることで平面視Ｃ字状を呈している（図２（ａ）参照）。なお、下段のロット以外のロット（例えば３回目以降のロット）部分では、図２（ｂ）に示すように、残存型枠２を円環状（平面視リング状）に形成する。残存型枠２のセグメント２１は、底版Ｂの上面に配設した後、隣り合う他のセグメント２１と連結する。セグメント２１同士は、各セグメント２１に設けた継手ボックス（図示略）を利用して、ボルト接合する。
内型枠（残存型枠）２を形成したら、必要な壁筋１１の配筋および周方向ＰＣ鋼材１２や縦ＰＣ鋼材１３の設置を行う（図１（ｂ）参照）。壁筋１１は、施工現場内の鉄筋加工場等において組み立てておいた鉄筋網あるいは鉄筋籠の状態で建て込むとよい。

下段のロット（本実施形態では、１〜２回目のロットＷ_Ｌ１，Ｗ_Ｌ２）部分では、壁筋１１やＰＣ鋼材１２，１３の配設に伴い、クーリングパイプ３の配管も行う。図１（ａ）に示すように、１回目のロットＷ_Ｌ１では、クーリングパイプ３を壁体Ｗの内側と外側にそれぞれ上下１本ずつ（合計４本）配管する。なお、クーリングパイプ３の本数および配置は限定されるものではない。クーリングパイプ３は、壁筋１１やＰＣ鋼材１２，１３等の埋設物と干渉することがないように配管する。すなわち、クーリングパイプ３は、壁筋１１やＰＣ鋼材１２，１３等の埋設物をかわすように、波型硬質ポリエチレン管を任意の線形に折り曲げつつ配管する。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、１本の波型硬質ポリエチレン管Ｐにより貯水槽から排水槽にまで延設された第一クーリングパイプ３１と、２本の波型硬質ポリエチレン管Ｐ，Ｐを連結することにより貯水槽から排水槽にまで延設された第二クーリングパイプ３２とを配管する。波型硬質ポリエチレン管は、最大で２００ｍの長さで束巻きされたものを搬入する。第一クーリングパイプ３１は、残存型枠２の外面に沿って、開口部Ｗ_Ｏから時計回りに２つめのピラスターＷ_Ｐ（以下「第二ピラスターＷ_Ｐ２」という）に至るまで配管する。一方、第二クーリングパイプ３２は、残存型枠２の外面に沿って、第二ピラスターＷ_Ｐ２（開口部２２から反時計回りに３つ目のピラスターＷ_Ｐ）に至るまで配管する。すなわち、壁体Ｗの下部では、クーリングパイプ３を壁体Ｗの全長にわたって配管する。なお、第二クーリングパイプ３２は、波型硬質ポリエチレン管Ｐ同士を、第四ピラスターＷ_Ｐ４と第三ピラスターＷ_Ｐ３との間において、接合している。クーリングパイプ３の端部は、開口部Ｗ_Ｏおよび第二ピラスターＷ_Ｐ２の位置において、壁体Ｗから突出している。

次に、図４（ａ）に示すように、内型枠２から隙間をあけて、内型枠２の外側に外型枠４を設置する。外型枠４は、セパレータ５，５を介して内型枠２に連結する。本実施形態では、上下２段のセパレータ５，５を配設するが、セパレータ５の段数や配設ピッチ等は限定されない。なお、外型枠４は、コンクリートＣの側圧により変形することがない強度を有している。

打設工程では、内型枠２と外型枠３との間にコンクリートＣを打設する。コンクリートＣの打設は、コンクリート圧送管を利用して行う。
養生工程では、内型枠２と外型枠４との間に打設されたコンクリートＣを養生する。このとき、クーリングパイプ３内に冷媒を通流させて、コンクリートＣを冷却する。クーリングパイプ３の一端（開口部２２側の端部）は水中ポンプを介して貯水槽に挿入（接続）されており、クーリングパイプ３の他端（ピラスター側の端部）は排水槽に接続されている。水中ポンプを駆動させると、貯水槽に貯留された水がクーリングパイプ３に供給される。なお、冷媒は水に限定されるものではなく、例えば、冷気であってもよい。また、クーリングパイプ３に冷媒を通流させるタイミングは限定されるものではなく、例えば、コンクリートＣの打設開始と同時に開始してもよい。

１回目のロットＷ_Ｌ１の施工が完了したら、２回目以降のロットＷ_Ｌ２を形成する。２回目以降のロットは、図４（ｂ）に示すように、内型枠２の上面で複数のセグメント２１を周方向および上下方向に連結して上段内型枠を形成した後、壁筋１１、ＰＣ鋼材１２，１３および必要に応じてクーリングパイプを配設する。なお、本実施形態では、２回目のロットでは、壁体Ｗの内面側と外面側とにそれぞれ３段（合計６本）のクーリングパイプを配管する。一方、３回目以降のロットではクーリングパイプは配管しないものとする。そして、上段内型枠２２から隙間をあけて、上段内型枠２２の外側に上段外型枠３１を設置した後、上段内型枠と上段外型枠との間にコンクリートを打設する。
全てのロットが終了したら、周方向ＰＣ鋼材１２および縦方向ＰＣ鋼材１３に引張力を付与し、壁体Ｗにプレストレスを導入する。

本実施形態の壁体Ｗ（コンクリート部材）の施工方法によれば、クーリングパイプ３の配管作業を簡易かつ安価に行うことができる。クーリングパイプ３には、束巻きされた状態で搬入された波型硬質ポリエチレン管を使用しているため、１本の管材を広範囲に配管することができる。したがって、パイプの継手を形成するための費用も必要ない。また、管材同士の継手を無くす或いは少なくすることで、漏水の懸念がない。

また、波型硬質ポリエチレン管Ｐは、適宜任意の形状に折り曲げることができるため、クーリングパイプ３を任意の形状に加工する手間や費用を削減することができる。すなわち、シース管等によりクーリングパイプを配管する場合には、直管と折れ管を適宜接合しながら組み合わせる必要があるが、本実施形態では波型硬質ポリエチレン管Ｐを使用することでその手間を省略することができる。さらに、波型硬質ポリエチレン管Ｐは、軽量で取扱いやすいため、作業性に優れている。

また、本実施形態の壁体Ｗ（コンクリート部材）の施工方法によれば、クーリングパイプを２列配置することで、コンクリートをより効率的に冷却することができる。また、冷却水（冷媒）の通水流量も、従来のシース管等を使用したクーリングパイプに比べて少なくすることができる。そのため、冷却水の貯留するためのスペースや容器の縮小が可能となり、また、冷却水の冷却装置やポンプなどの圧送手段の省力化（小規模化）も可能となる

以下、本実施形態のコンクリート部材の施工方法によりコンクリート部材を構築した場合における温度分布やひび割れ指数分布を解析した結果を示す。本解析（実施例）では、図５（ａ）に示すように、壁厚ｔ_１＝１４０ｍｍの残存型枠２の外面に設計基準強度ｆ’ｃｋ＝４０Ｎ／ｍｍ^２の中庸熱ポルトランドセメントにより壁厚ｔ_２＝１３６０ｍｍ、第一ロット高ｈ_１＝１８００ｍｍ、第二ロット高ｈ_２＝３０００ｍｍのコンクリート壁部１を形成するものとした。コンクリート壁部１には、第一ロットＷ_Ｌ１に４本（２本×２段）のクーリングパイプ３が配管されていて、第二ロットＷ_Ｌ２には６本（２本×３段）のクーリングパイプが配管されている。クーリングパイプ３には、φ３０ｍｍの波型硬質ポリエチレン管を使用した。なお、各クーリングパイプ３に通水される冷却水の温度は、第一ロットＷ_Ｌ１は２８℃、第二ロットＷ_Ｌ２は２４℃とし、冷却水の通水速度は６０ｃｍ／ｓｅｃとした。

また、比較例１として、図５（ｂ）に示すように、クーリングパイプを配管しない場合についても解析を行った。
さらに、比較例２として、図５（ｃ）に示すように、φ９０ｍｍのシース管からなるクーリングパイプ３を第一ロットＷ_Ｌ１に一列配置で５本配管し、第二ロットＷ_Ｌ２に１列配置で９本配管した場合についても解析を行った。

図６（ａ）〜（ｃ）に実施例および比較例１，２の最高温度分布、図７（ａ）〜（ｃ）に最小ひび割れ指数分布を示す。図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、実施例（図６（ａ））では、第一ロットＷ_Ｌ１における最高温度が４８℃、第二ロットにおける最高温度が４７℃になり、クーリングパイプを配管していない場合（図６（ｂ）に比べて、第一ロットＷ_Ｌ１で３℃、第二ロットＷ_Ｌ２で６℃温度を低下できる結果となった。また、第一ロットＷ_Ｌ１と第二ロットＷ_Ｌ２の最高温度がそれぞれ４９℃と４６℃の比較例２（図６（ｃ））と比較しても同等の冷却効果が得られる結果となった。

また、図７（ａ）に示すように、実施例の最小ひび割れ指数は、第一ロットＷ_Ｌ１で２．７６、第二ロットＷ_Ｌ２で２．４９となり、最小ひび割れ指数の目標値とされる１．８５をクリアできる結果となった。なお、図７（ｂ）に示すように、クーリングパイプを配管しない比較例１では、最小ひび割れ指数は、第一ロットＷ_Ｌ１で１．７５、第二ロットＷ_Ｌ２で１．６６となり、最小ひび割れ指数（１．８５）をクリアすることができなかった。また、図７（ｃ）に示すように、比較例２では、最小ひび割れ指数は、第一ロットＷ_Ｌ１で２．７５、第二ロットＷ_Ｌ２で２．３５となり、実施例と同程度の結果が得られた。
なお、実施例の通水流量が１５ｍ^３／時間であったの対し、比較例２の通水流量は２１５ｍ^３／時間であった。したがって、実施例によれば、比較例２に比べて、少ない通水流量（１０％以下の通水流量）により、コンクリートの冷却効果、ひび割れ抑制効果を得られることが実証された。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
前記実施形態では、地上ＬＮＧタンクの防液堤の壁体Ｗを構築する場合について説明したが、本発明のコンクリート部材の施工方法により構築するコンクリート部材は限定されるものではない。

１コンクリート壁部
２残存型枠（内型枠）
３クーリングパイプ
４外型枠
Ｂ底版
Ｃコンクリート
Ｗ壁体

Claims

型枠を組み立てるとともに前記型枠内にクーリングパイプを配管する準備工程と、
前記型枠内にコンクリートを打設する打設工程と、
前記コンクリートを養生する養生工程と、を備えるコンクリート部材の施工方法であって、
前記準備工程では、前記クーリングパイプとして貯水槽から排水槽にまで延設された１本の内径５０ｍｍ以下の波型硬質ポリエチレン管を配管し、
前記養生工程では、前記クーリングパイプ内に冷媒を通流させることを特徴とする、コンクリート部材の施工方法。
前記準備工程では、前記波型硬質ポリエチレン管を任意の線形に折り曲げつつ配管することを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート部材の施工方法。