JP7611100B2 - コンクリート部材の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート部材の施工方法に関する。

水中においてコンクリートの養生を行うことがコンクリートの強度、緻密性、ひび割れ抵抗性、耐久性を高めるのに適していることが知られている。そのため、コンクリートの養生に際しては、乾燥を防ぎ、水中養生に近い環境を作ることを目的とした養生方法が採用されている。
本出願人等は、特許文献１に示すように、型枠本体と、型枠本体の内側面を覆う保水部と、保水部の内側面を覆い当該型枠内に打設されたコンクリートに面する表面部とを備えるコンクリート養生型枠を開発し、実用化に至っている。この養生型枠によれば、打設初期の余剰水を排出することができるとともに、凝結後に保水部に貯水することで水中養生に近い環境を形成することができる。
比較的大きなコンクリート部材を構築する場合には、コンクリートを複数回（層）に分けて打設する必要がある。コンクリートを複数層に分けて打設すると、打重ね面に沿って変色した部分が生じ、コンクリート部材の表面に色むらが生じる場合がある。表面に色むらがあると、美観を損ねてしまう。

特許５５６５９２１号公報

このような観点から、本発明は、コンクリート部材の表面に生じる色むらを抑制することを可能とし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の本発明のコンクリート部材の施工方法は、コンクリート養生型枠を設置する型枠設置工程と、前記コンクリート養生型枠内にコンクリートを打設する打設工程と、前記コンクリート養生型枠内において前記コンクリートを養生する養生工程とを備え、前記打設工程の前にコンクリート養生型枠の表面部に水酸化カルシウムを付着させるものである。
本発明者らは、コンクリート表面部に存在する水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量が色むらに関係することを見出した。本発明に係るコンクリート養生型枠によれば、表面部に予め付着された水酸化カルシウムがコンクリートの表面に供給されることで、水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量が調整され、コンクリート部材の表面に生じる色むらが抑制される。つまり、本発明に係るコンクリート養生型枠を使用すると、コンクリート部材の美観を向上させることができる。

なお、前記水酸化カルシウムは、１ｃｍ^２あたり０．３０ｇ～０．３５ｇの飽和水酸化カルシウムを前記表面部に噴霧することで、前記表面部に付着させるのが望ましい。
また、前記打設工程において、前記コンクリート中に挿入した棒状バイブレータで締め固めるとともに、前記せき板の外面から型枠バイブレータにより締め固めれば、コンクリート部材の表面に生じる色むらの抑制効果がより向上する。
さらに、前記コンクリート養生型枠のせき板が、水分を貯留可能な保水部と前記保水部の外面に設けられた補強部とを備えている場合には、前記養生工程において前記保水部に水分を供給することで、前記保水部から前記表面部に浸透した前記水分が前記コンクリートの表面に供給されるため、水中養生に近い環境が形成されて、コンクリートの強度、緻密性、ひび割れ抵抗性、耐久性が向上する。

本発明のコンクリート部材の施工方法によれば、コンクリート部材の表面に生じる色むらを抑制し、美観を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係るコンクリート部材の施工方法を示すフローチャートである。 コンクリート養生型枠の断面図である。 コンクリート養生型枠の拡大断面図である。 保水部の分解斜視図である。 打設工程を示す平面図である。 （ａ）はコンクリート打ち込み後の様子を示す断面図、（ｂ）は養生工程を示す断面図である。 実験時の締固め状況を示す概略平面図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）および（ｃ）は比較例である。 コンクリート部材の表面における炭酸カルシウム量と水酸化カルシウム量を示すグラフである。

本実施形態では、複数回（層）に分けてコンクリートを打設することによりコンクリート部材を製造する場合において、コンクリートの打重ね面Ｊに沿ってコンクリート部材の表面に生じる色むらを抑制するコンクリート部材の施工方法について説明する。図１に本実施形態のコンクリート部材の施工方法のフローチャートを示す。図１に示すように、コンクリート部材の施工方法は、型枠設置工程Ｓ１と、打設工程Ｓ２と、養生工程Ｓ３と、脱型工程Ｓ４とを備えている。
型枠設置工程Ｓ１は、コンクリート養生型枠１を設置する工程である。図２にコンクリート養生型枠１を示す。型枠設置工程Ｓ１では、コンクリート部材の構築が予定された位置に、コンクリート部材の厚み分の隙間を空け状態で、せき板２を配設することによりコンクリート養生型枠１を組み立てる。図２に示すように、コンクリート養生型枠１は、せき板２と、せき板２と打設コンクリートＣ１，Ｃ２との間に介設される表面部３と、水抜き孔４を備えている。

図３は養生型枠の拡大図である。図３に示すように、せき板２は、水分を貯留可能な保水部５と、保水部５を補強する補強部６とを有している。
保水部５は、複数の中空凸部５２，５２，…が形成された２枚の熱可塑性樹脂シート（以下、「突起付きシート５１，５１」という）を、互いの中空凸部５２，５２同士を突き合わせた状態で熱融着してなる芯材５０と、芯材５０の両面にそれぞれ積層された面材５３，５３とを有する所謂ツインコーンタイプの樹脂製中空構造板により構成されている。図４は、保水部５の分解斜視図である。
本実施形態の突起付きシート５１，５１の中空凸部５２，５２，…は、図４に示すように、円錐台状であり、同一の寸法を有している。突起付きシート５１の複数の中空凸部５２，５２，…は、一方の面に規則的に設けられたものである。中空凸部５２は、その下底側が開口しており、中空円錐台状を呈している。各中空凸部５２は、外周面が先端から根元にかけて直径が次第に増大するテーパー面の円錐台状に形成され、かつ、各中空凸部５２は、同一形状、大きさに形成されている。各中空凸部５２のテーパー角度（各凹部内面の立ち上がり角度）θは、４５～８０°の範囲内とし、好ましくは５０～７０°の範囲内とする。中空凸部５２の下底部５２ａの直径は３～１６ｍｍの範囲内に設定することが好ましく、中空凸部５２の上底部５２ｂの直径は下底部５２ａよりも小さな値で、かつ、１．５～４ｍｍの範囲内にあることが好ましい。また、中空凸部５２の高さは３～１３ｍｍの範囲内で設定することが好ましい。また、隣り合う中空凸部５２，５２同士の下底部５２ａの間隔は、１０ｍｍ以下に設定されている。なお、複数の中空凸部５２，５２，…は、間隔をあけて配置されているので、図３に示すように、芯材５０の内部には、連続した空間５４が形成される。突起付きシート５１に用い得る熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂が、生産性、コスト面、物性、耐低温性、耐熱性等の特性とのバランス等の観点から好ましい。

芯材５０の両面に積層された面材５３，５３は、熱可塑性樹脂により構成された板材またはシート（熱可塑性樹脂シート）からなる。面材５３の材質は限定されるものではないが、芯材５０との相溶性があり熱融着が可能であること、コスト面、物性、耐低温性、耐熱性等の特性とのバランス等に優れる等の観点から、例えば、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂が好ましい。また、保水部５に高い耐熱性や剛性を求められる場合は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂シートで面材５３を形成するとよい。
芯材５０と面材５３，５３との貼り合わせは、例えば、少なくとも芯材５０側又は面材５３側のいずれかの接触面を溶融軟化させた状態で接触させて圧着することにより行えばよい。

保水部５の側端面および底面は、シール材（図示せず）により封止（シール）されている。本実施形態では、シール材（封止材）を熱溶着することにより封止するが、封止方法は限定されるものではなく、例えば目止め材により封止してもよい。なお、封止材を構成する材料は限定されないが、本実施形態では、面材５３と同じ材質からなる。保水部５は、側面と底面が封止されているので、内部の空間５４に水を通水したとしても漏水することがない。そのため、保水部５は、打設コンクリートの養生時に、水中養生に近い環境を形成することができる。

図３に示すように、保水部５のコンクリート打設面側（図３において下側）の突起付きシート５１および面材５３には、複数の貫通孔５５，５５，…が形成されている。貫通孔５５は、突起付きシート５１および面材５３を貫通しており、いくつかの貫通孔５５は、空間５４に至る。
貫通孔５５は、モルタル分や細骨材等により目詰まりしないように、直径１ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、貫通孔５５の大きさは、通水性を確保する観点からは、中空凸部５２の上底部の直径よりも大きな直径であるのが望ましく、保水部５の強度を維持する観点からは、中空凸部５２の下底部の直径よりも小さい直径であるのが望ましい。貫通孔５５の配置は限定されるものではないが、本実施形態では、貫通孔５５同士の間隔（隣り合う貫通孔５５，５５の間の距離）を１０ｍｍ以上とする。
また、貫通孔５５の形成方法は限定されるものではないが、本実施形態では、保水部５の一面側から、多数の針状部材が植設された板材を押し当て、針状部材を刺し込むことにより、貫通孔５５を形成する。

補強部６は、保水部５のコンクリート打設面の反対側の面（図３において上側の面）に添設されている。補強部６は、打設コンクリートの圧力（側圧）に対して、せき板２が変形（撓み等）することない強度・剛性を確保することが可能な強度を有している。本実施形態では、木材を格子状に組み合わせることにより補強部６を形成するものとする。

表面部３は、透水性を有したシート材である。表面部３は、水分の通水を許容し、セメント粒子の通過を抑止することが可能な材料により構成されている。本実施形態の表面部３は、図３に示すように、織布からなる打設コンクリート側（図３において下側）の第一層３１と、不織布からなる保水部側の第二層３２との２層構造である。なお、第一層３１および第二層３２を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、自然有機繊維あるいは合成繊維の他、吸水性ポリマーを内包させた織布や不織布等により構成すればよい。表面部３は、型枠組立時に保水部５の表面に設置してもよいし、型枠組立前に保水部５に固定しておいてもよい。
コンクリート養生型枠１を組み立てたら、表面部３に飽和水酸化カルシウムを噴霧して、表面部３の表面（コンクリートとの当接面）全体に水酸化カルシウムを付着させる。表面部に噴霧する水酸化カルシウムには、１ｃｍ^２あたり０．３０ｇ～０．３５ｇの飽和水酸化カルシウム溶液を使用する。すなわち、表面部３の表面積に０．３０ｇ～０．３５ｇを乗じた量の飽和水酸化カルシウム溶液を、ムラが生じないよう表面部３に向けて噴霧する。

水抜き孔４は、図１に示すように、空間５４に連通するようにせき板２に形成されている。水抜き孔４は、外側（表面部３の反対側）の面材５３および補強部６に管材を貫通させることにより形成している。水抜き孔４の配置や数は限定されるものではない。水抜き孔４には、図示しないバルブが設けられていて、バルブを操作することにより、水抜き孔４の閉塞可能に構成されている。

打設工程Ｓ２は、コンクリート養生型枠１内にコンクリートを打設する工程である。まず、コンクリート養生型枠１内にコンクリートＣ１，Ｃ２を流し込む（図２参照）。コンクリートＣ１，Ｃ２は、表面部に噴霧した飽和水酸化カルシウムが乾燥してから流し込む。図２に示すように、コンクリートＣ１，Ｃ２は、複数の層に分けて打込むものとする。後から打込む後行コンクリートＣ２は、先に打ち込んだ先行コンクリートＣ１を締め固めてから、先行コンクリートＣ１の上面に打ち込む。コンクリート養生型枠１内にコンクリートＣ１，Ｃ２を流し込んだら、コンクリートＣ１，Ｃ２を締め固める。図５にコンクリートＣ１，Ｃ２の締固め状況を示す。本実施形態では、コンクリートＣ１，Ｃ２中に挿入した棒状バイブレータＢ１で締め固めるとともに、せき板２の外面から型枠バイブレータＢ２により締め固める。
棒状バイブレータＢ１は、コンクリートＣ１，Ｃ２の打ち込み後に、コンクリート養生型枠１の中央部（対向するせき板２同士の中間付近）に挿入した状態で、例えば１０秒間締め固める。型枠バイブレータＢ２は、各面（せき板２の外面）に対して、コンクリートＣ１，Ｃ２の打ち込み後、コンクリートＣ１，Ｃ２の打重ね面Ｊ（図２参照）付近に当接させた状態で、例えば２０秒間締め固める。
図６（ａ）に示すように、コンクリートＣ１，Ｃ２の打設後に発生するブリージング水を含む余剰水Ｗｓは、表面部３に浸透する。なお、図６（ａ）は、コンクリート打ち込み後を示す断面図である。表面部３に浸透した余剰水Ｗｓは、貫通孔５５を通過して保水部５の空間２４に流出する。空間２４に溜まった余剰水Ｗｓは、養生工程Ｓ３において打設コンクリートの表面に供給する水分Ｗ_０（図６（ｂ）参照）として使用してもよいし、水抜き孔４から排水してもよい。

養生工程Ｓ３は、コンクリート養生型枠１内においてコンクリートＣ１，Ｃ２を養生する工程である。図６（ｂ）に養生工程Ｓ３を示す。
養生工程Ｓ３では、図６（ｂ）に示すように、保水部５の空間に水分Ｗ_０を供給し、水中養生に近い環境で打設コンクリートの養生を行う。空間への水分Ｗ_０の供給は、水抜き孔４を閉塞した状態で、保水部５の上方から水Ｗを流し込むことで行う。
保水部５に供給された水分Ｗ_０は、貫通孔５５を介して表面部３に浸透する。表面部３に浸透した水分Ｗ_０は、毛細管現象により表面部３の全体に浸透し、その結果、打設コンクリートの表面全体にむらなく供給される。

脱型工程Ｓ４は、コンクリート養生型枠１の脱型を行う工程であり、打設コンクリートに所定の強度が発現した後に行われる。脱型工程では、まず、水抜き孔４から空間５４に貯留された水分Ｗ_０を排水し、次に、コンクリート養生型枠１を打設コンクリートの硬化体の表面から取り外す。

本実施形態のコンクリート部材の施工方法によれば、コンクリート表面部に存在する水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量の違いによりコンクリート表面に生じる色むらを抑制できる。すなわち、コンクリート養生型枠１の表面部に予め付着された水酸化カルシウムがコンクリートの表面に供給されることで、水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量のバランスが調整されるため、コンクリート部材の表面に生じる色むらが抑制されて、コンクリート部材の美観を向上させることができる。
また、打設工程において、棒状バイブレータＢ１を利用してコンクリートの中央部に振動を与えるとともに、せき板の外面から型枠バイブレータＢ２により振動を与えて締め固めることで、コンクリート表面部に存在する水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量のむらを均等化し、コンクリート部材の表面に生じる色むらの抑制効果がより向上する。
さらに、コンクリート養生型枠１のせき板２が、水分を貯留可能な保水部５と保水部５の外面に設けられた補強部６とを備えているため、養生工程において保水部５に水分を供給することで、保水部５から表面部３に浸透した水分がコンクリートの表面に供給され、水中養生に近い環境が形成される。その結果、コンクリートの強度、緻密性、ひび割れ抵抗性、耐久性が向上する。

次に、本実施形態のコンクリート部材の施工方法について、コンクリート部材の表面に生じる色むらの抑制効果を確認した実験結果について説明する。
本実験では、コンクリート養生型枠１の表面部３に飽和水酸化カルシウムを噴霧した後、コンクリート養生型枠１内にコンクリートを打ち込み、図７（ａ）に示すように、中央部に棒状バイブレータＢ１を挿入して締め固めるとともに、型枠バイブレータＢ２により側面（四方）から締め固めた場合のコンクリート部材の表面を確認した。本実験では、コンクリート養生型枠１を平面視正方形状に組み合わせて型枠１０を形成した。
また、本実験と並行して、比較例ａとして、図７（ｂ）に示すように、型枠１０の中央部において棒状バイブレータＢ１を挿入して締め固めた場合（型枠バイブレータＢ２無し）と、比較例ｂとして、図７（ｃ）に示すように、型枠１０内において、中央部と側部（四側面の近傍）に棒状バイブレータＢ１を挿入して締め固めた場合（型枠バイブレータＢ２無し）についても、実験を行った。
さらに、比較例ｃ～ｅとして、コンクリート養生型枠１の表面部に水を噴霧した場合についてもコンクリート部材の表面を確認した。比較例Ｃでは、型枠の中央に棒状バイブレータを挿入して締め固めるとともに、型枠バイブレータを利用して側面を締め固めた。また、比較例ｄでは、型枠の中央部において棒状バイブレータを挿入して締め固めた（型枠バイブレータ無し）。そして、比較例ｅでは、型枠内において、中央部と側部に棒状バイブレータを挿入して締め固めた（型枠バイブレータ無し）。
表１に実験で使用した水酸化カルシウムを示す。また、表２に実験結果を示す。

表２に示すように、表面部に水を噴霧した比較例ｃ～ｅでは、締固め方法の違いに関わらず、色むらが目立つ結果となった。一方、実施例（本実施形態のコンクリート養生型枠１及びコンクリート部材の施工方法）によれば、コンクリート部材の表面に生じる色むらを低減できることが確認できた。これは、表面部３に付着させた水酸化カルシウムがコンクリートの表面に供給されることで、コンクリートの表面における水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量のバランスが改善されたことが要因と考えられる。
また、棒状バイブレータにより型枠内のみでコンクリートを締め固めた比較例ａ，ｂでは、色むらが目立つ結果となった。一方、棒状バイブレータにより中央部において締め固めるとともに、型枠バイブレータを利用して、せき板の外側から締め固めた実施例では、色むらが低減する結果となった。したがって、中央部において締め固めるとともに、せき板の外面から型枠バイブレータにより締め固めることで、色むらが改善されることが確認できた。

図８は、示差熱重量分析装置を用いて炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）量と水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）量を測定した結果である。炭酸カルシウム量と水酸化カルシウム量の測定は、コンクリート部材表面の色むらが生じた色むら部（変色した部分）と、打重ね面以外の一般部の色むらが生じていない通常部において行った。また、本実施形態のコンクリート部材の施工方法による対策を行ったコンクリート部材の表面（対策後）についても、測定を行った。色むら部と通常部の測定は、同一のコンクリート部材を利用した。また、「対策後」の測定は、色むら部及び通常部の測定の際に使用したコンクリート部材と同等の配合のコンクリートを利用して、本実施形態のコンクリート部材の施工方法により作成したコンクリート部材を利用した。
図８に示すように、色むら部では、炭酸カルシウム量が多く、炭酸カルシウム量と水酸化カルシウム量との差が大きい。一方、通常部（色むらがない部分）では、色むら部と比較して、炭酸カルシウム量が少なく、炭酸カルシウム量と水酸化カルシウム量との差が小さかった。そして、対策後は、炭酸カルシウム量が大幅に減少し、通常部と同様に、炭酸カルシウム量と水酸化カルシウム量との差が小さかった。したがって、本実施形態のコンクリート養生型枠およびこれを利用したコンクリート部材の施工方法によりコンクリートの表面における水酸化カルシウムと炭酸カルシウムの量のバランスが改善されることが確認できた。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、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、中空凸部５２が円錐台状に形成されている場合について説明したが、中空凸部５２の形状はこれに限定されるものではなく、例えば角錐台状であってもよい。また、中空凸部５２の大きさや配置も限定されない。
補強部６を構成する材料は、必要な強度を有していれば、木材に限定されるものではなく、例えば、樹脂材や、鋼材等であってもよい。また、補強部６は、必ずしも格子状である必要はなく、例えば、板材であってもよいし、枠材の内側空間に縦材または横材が設けられたはしご状の部材であってもよい。
せき板２は、保水部２と補強部６とで構成される他に、補強部６のみで構成されるようにしても良い。その場合、補強部６の表面（コンクリートが打設される側）に表面部３が配置される。保水部２を設けない場合には、養生工程Ｓ３における保水部２の上方から水Ｗを流し込む工程は省略される。
表面部３は、不織布層と織布層とからなる２層構造のシートだけでなく、不織布層または織布層からなる１層構造のシートでも良い。
水抜き孔４の形成方法は限定されるものではなく、例えば、補強部６および面材５３に形成された貫通孔であってもよい。
前記実施形態では、表面部３に水酸化カルシウムを噴霧することにより、表面部３に水酸化カルシウムを付着させるものとしたが、水酸化カルシウムの付着方法は限定されるものではなく、例えば、表面部３に塗布してもよいし、水酸化カルシウムの溶液を表面部３を構成するシートに含浸させてもよい。

１ コンクリート養生型枠
２ せき板
３ 表面部
３１ 第一層
３２ 第二層
４ 水抜き孔
５ 保水部
６ 補強部

Claims (4)

1. コンクリート養生型枠を設置する型枠設置工程と、
   前記コンクリート養生型枠内にコンクリートを打設する打設工程と、
   前記コンクリート養生型枠内において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、
   前記コンクリート養生型枠は、せき板と、前記せき板と前記コンクリートとの間に介設された透水性を有したシート材からなる表面部とを備えており、
   前記打設工程の前に、前記表面部に水酸化カルシウムを付着させることを特徴とする、コンクリート部材の施工方法。
2. 前記水酸化カルシウムは、１ｃｍ^２あたり０．３０ｇ～０．３５ｇの飽和水酸化カルシウム溶液を前記表面部に噴霧することで、前記表面部に付着させ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。
3. 前記打設工程において、前記コンクリート中に挿入した棒状バイブレータで締め固めるとともに、前記せき板の外面から型枠バイブレータにより締め固めることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のコンクリート部材の施工方法。
4. 前記せき板は、水分を貯留可能な保水部と、前記保水部の外面に設けられた補強部とを備えており、
   前記養生工程では、前記保水部に水分を供給し、前記保水部から前記表面部に浸透した前記水分が前記コンクリートの表面に供給されることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコンクリート部材の施工方法。

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