特開 2024-84470 コンクリート構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084470

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】コンクリート構造物

(51)【国際特許分類】

   E01D 19/02 20060101AFI20240618BHJP

   E01D 22/00 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

E01D19/02

E01D22/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198756

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】000174943

【氏名又は名称】三井住友建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】富山 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】村尾 光則

(72)【発明者】

【氏名】樋口 正典

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 亘

【テーマコード（参考）】

2D059

【Ｆターム（参考）】

2D059AA03

2D059DD15

2D059GG01

2D059GG40

(57)【要約】

【課題】周方向に閉じた少なくとも一つの壁体を有し、壁体の両側端面が開放されたコンクリート構造物において、壁体の収縮を抑制する。
【解決手段】コンクリート構造物１０Ａ，１０Ｂは、周方向Ｄに閉じた少なくとも一つの壁体１８を有し、周方向Ｄに閉じた壁体１８の両側端面が開放され、壁体１８は膨張材と収縮低減剤とを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に閉じた少なくとも一つの壁体を有し、前記周方向に閉じた壁体の両側端面が開放され、前記壁体は膨張材と収縮低減剤とを含むコンクリート構造物。

【請求項2】

前記少なくとも一つの壁体は少なくとも一つのプレキャストコンクリート型枠であり、前記プレキャスト型枠に囲まれた内部空間にコンクリートが充填される、請求項１に記載のコンクリート構造物。

【請求項3】

前記少なくとも一つのプレキャストコンクリート型枠は複数のプレキャスト型枠であり、前記複数のプレキャスト型枠は内側に空洞が形成されるように周方向に連結される、請求項２に記載のコンクリート構造物。

【請求項4】

前記複数のプレキャスト型枠は前記空洞を挟んで互いに対向する一対のプレキャスト型枠を有し、
前記一対のプレキャスト型枠を接続し前記一対のプレキャスト型枠に面外方向の外力を及ぼす鉄筋を有する、請求項３に記載のコンクリート構造物。

【請求項5】

前記複数のプレキャスト型枠は橋脚の一部として用いられる、請求項３または４に記載のコンクリート構造物。

【請求項6】

前記膨張材は２０～４０ｋｇ／ｍ³、前記収縮低減剤は２～１０ｋｇ／ｍ³の添加量で添加される、請求項１に記載のコンクリート構造物。

【請求項7】

前記少なくとも一つの壁体は、既設コンクリート構造物に巻き付ける補強部材である、請求項１に記載のコンクリート構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコンクリート構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

プレキャストコンクリートを型枠として用いる技術が知られている。特許文献１には、周方向と高さ方向とに分割された複数のプレキャストコンクリート型枠という場合がある）で橋脚の型枠を構成し、その内部空間にコンクリートを充填する橋脚の構築方法が開示されている。ＰＣａ型枠は橋脚の一部として使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６９６０８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＰＣａ型枠は内部空間に鉄筋が内蔵される場合と内蔵されない場合とがあるが、いずれにしてもコンクリートが主体の構造物であることから、製造後にコンクリートの収縮によるひび割れを生じる場合がある。ＰＣａ型枠は構造物の外面を構成する部材であるため、ＰＣａ型枠のひび割れはできる限り抑制することが望ましい。ＰＣａ型枠と類似した構成を有するコンクリート構造物においても同様の課題がある。

【0005】

本発明は、周方向に閉じた少なくとも一つの壁体を有し、壁体の両側端面が開放されたコンクリート構造物において、壁体の収縮を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のコンクリート構造物は、周方向に閉じた少なくとも一つの壁体を有し、周方向に閉じた壁体の両側端面が開放され、壁体は膨張材と収縮低減剤とを含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、周方向に閉じた少なくとも一つの壁体を有し、壁体の両側端面が開放されたコンクリート構造物において、壁体の収縮を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用される橋脚の部分正面図である。

【図2】型枠組立体の斜視図である。

【図3】型枠組立体の平面図である。

【図4】実施例と比較例におけるコンクリートの収縮による変形を示す計算例である。

【図5】本発明が適用される他のコンクリート構造物の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態を説明する。図１は、本発明が適用される橋梁１の部分正面図を示している。橋脚２は橋梁１の下部工構造であり、地盤Ｓに埋設された基礎３の上に構築されている。橋脚２は概ね等断面の主要部４と、主要部４の頂部に形成された断面拡大部５とを有し、断面拡大部５に橋桁６と、ケーブルなどの吊構造７とが支持されている。主要部４は以下に説明するようにＰＣａ型枠１０を用いて施工され、断面拡大部５は一般的な型枠を用いて施工される。橋脚２の主要部４は本発明のコンクリート構造物の一例である。主要部４は鉄筋コンクリート造であるが、鉄骨鉄筋コンクリート造であってもよい。

【0010】

図２は複数のＰＣａ型枠１０からなる型枠組立体１１の斜視図を示している。図３（ａ）は型枠組立体１１の平面図を、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部拡大図を示している。ＰＣａ型枠１０はコンクリートの型枠としての機能を有するとともに、橋脚２の主要部４の一部を構成する。ＰＣａ型枠１０は工場で予め製作され、建設現場に搬送される。図２に示すように、ＰＣａ型枠１０は高さ方向Ｈに複数個配置されて１列ＲのＰＣａ型枠１０を構成し、１０個の列Ｒが周方向Ｃに連結されている。このように多数のＰＣａ型枠１０を組み合わせて型枠組立体１１を構成することで、個々のＰＣａ型枠１０を小型化し、ＰＣａ型枠１０の搬送性を高めることができる。同一列Ｒ内のＰＣａ型枠１０同士は樹脂の接着剤で接合される。ＰＣａ型枠１０の列Ｒ間の空間には現場施工のコンクリートが充填され、ＰＣａ型枠１０の列Ｒ同士は鉄筋コンクリートからなる接続部１２で接続される。

【0011】

ＰＣａ型枠１０の形状は主要部４の形状と概ね合致している。従って、図２，３は概ね主要部４の形状を示している。図３（ａ）に示すように、主要部４は上方からみて、長方形部４Ａの両側に半円部４Ｂを付けた形状であり、内部が空洞１３となっている。主要部４は水平方向の長軸Ｘに関し、概ね鏡対称の形状を有している。ただし、図３に示すように、空洞１３には長方形部４Ａの対向する２辺をつなぐ３つの直線状の連結部１４が設けられている。連結部１４は地震荷重に対する強度を確保するために設けられているが、その数は適宜決定され、主要部４の寸法によっては省略可能である。

【0012】

ＰＣａ型枠１０の１０個の列Ｒは、長方形部４Ａの２辺を構成する６つの列Ｒと、両側の半円部４Ｂを構成する４つの列Ｒとからなる。図３（ｂ）には、長方形部４Ａを構成する第１のＰＣａ型枠１０Ａと、半円部４Ｂを構成する第２のＰＣａ型枠１０Ｂとを拡大して示している。第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂは、外周壁１５と、内周壁１６と、外周壁１５と内周壁１６とを連結する連結壁１７と、を有する壁体１８からなる。換言すれば、第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂは、周方向Ｄに閉じた少なくとも一つの壁体１８を有し、壁体１８の上下方向両側の端面１９（図１に上端面１９を示す）が開放されている。両側の端面１９は、周方向Ｄを規定する面（本実施形態では水平面）と直交する方向における両側の端面である。壁体１８の内部には内部空間２６が形成され、内部空間２６にコンクリートが充填される。外周壁１５と内周壁１６の壁厚は１２０～１５０ｍｍ程度であり、連結壁１７の壁厚は外周壁１５と内周壁１６よりは小さく、８０～１２０ｍｍ程度である。

【0013】

第１のＰＣａ型枠１０Ａの連結壁１７は４つ設けられている。両外側に位置する２つの外側連結壁１７１は第１のＰＣａ型枠１０Ａの外壁を構成し、内側に位置する２つの内側連結壁１７２は第１のＰＣａ型枠１０Ａの強度を確保するために設けられている。内側連結壁１７２は第１のＰＣａ型枠１０Ａの内部空間２６を周方向Ｃに分割する。２つの内側連結壁１７２の間には、空洞１３に面するハンチ２０が設けられている。ハンチ２０は第１のＰＣａ型枠１０Ａの強度を確保するために設けられている。互いに対向するハンチ２０は、主要部４の長軸Ｘに関し鏡対称の位置に設けられている。隣接するＰＣａ型枠１０間の外周壁１５同士は現場施工の外側型枠２１で連結され、内周壁１６同士は現場施工の内側型枠２２で連結されている。外側型枠２１、内側型枠２２、隣接するＰＣａ型枠１０で画定された内部空間２３にコンクリートが充填され、前述の接続部１２が構成される。その後外側型枠２１と内側型枠２２は撤去される。

【0014】

第１のＰＣａ型枠１０Ａの外周壁１５に沿って、水平方向に延びる第１の帯鉄筋３１が配置され、第１の帯鉄筋３１の内側に、鉛直方向に延びる複数列の第１の主鉄筋３５が配置されている。図３（ｂ）には２列の第１の主鉄筋３５を示しているが、列の数は限定されない。第１の主鉄筋３５の内側に、水平方向に延びる第２の帯鉄筋３２が配置されている。第１のＰＣａ型枠１０Ａの内周壁１６に沿って、水平方向に延びる第４の帯鉄筋３４が配置され、第４の帯鉄筋３４の外側に、鉛直方向に延びる第２の主鉄筋３６が配置され、第２の主鉄筋３６の外側に水平方向に延びる第３の帯鉄筋３３が配置されている。図示は省略するが、第１のＰＣａ型枠１０Ａには中間帯鉄筋が内蔵されている。第２のＰＣａ型枠１０Ｂにも第１～第４の帯鉄筋３１～３４、第１～第２の主鉄筋３５，３６、中間帯鉄筋が同様に配置されている。接続部１２に配置された第１の帯鉄筋３１同士はコンクリートを打設する前にカプラー３８で接続され、全体として主要部４を周回する一つの帯鉄筋を構成している。第２～第４の帯鉄筋３２～３４も同様である。

【0015】

連結部１４は互いに対向する第１のＰＣａ型枠１０Ａと接続される。２つの中間型枠２４が現場施工され、２つの中間型枠２４と互いに対向する一対の第１のＰＣａ型枠１０Ａとで画定された内部空間２５にコンクリートが充填され、連結部１４が構成される。その後中間型枠２４は撤去される。互いに対向する一対のＰＣａ型枠１０と連結空間２５とを水平に延びる連結鉄筋３７が設けられている。連結鉄筋３７は第１のＰＣａ型枠１０Ａの第１の帯鉄筋３１から、これと対向する第１のＰＣａ型枠１０Ａの第１の帯鉄筋３１まで延びており、内部空間２５においてカプラー３９で連結されている。連結鉄筋３７は連結部１４の両側側部と中央部に合計３列設けられるが、列の数は限定されない。また、連結空間２５には鉛直方向に延びる主鉄筋（図示せず）が設けられている。

【0016】

以上のように、ＰＣａ型枠１０は、主要部４であるコンクリート構造物の一部を構成する壁体１８で形成されている。壁体１８はＰＣａ型枠１０として使用され、複数のＰＣａ型枠１０は内側に空洞１３が形成されるように周方向Ｃに連結される。

【0017】

主要部４は概ね以下の手順で施工される。まず、第１及び第２の主鉄筋３５，３６（以下、主鉄筋という）を取り付け、主鉄筋の上から主鉄筋を取り囲むように、第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂを吊り下ろし、複数段の第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂを順次取り付ける。第１～第４の帯鉄筋３１～３４と中間帯鉄筋は予め第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂに内蔵され、または取り付けられている。連結鉄筋３７は、第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂの内部にある部分が、第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂに取り付けられている。中間型枠２４を施工し連結鉄筋３７の残りの部分を取り付ける。また、外側型枠２１と内側型枠２２を施工する。その後、内部空間２３，２６と連結空間２５にコンクリートを充填（打設）する。次に主鉄筋を上方に継ぎ足す。以上の工程を繰り返し、主要部４が完成する。

【0018】

第１のＰＣａ型枠１０Ａと第２のＰＣａ型枠１０Ｂに用いられるコンクリートは、収縮低減剤と膨張材とを含んでいる。収縮低減剤を膨張材と併用することで、コンクリートの収縮をより一層抑制することができる。この点について、実施例を用いて詳細に説明する。

【0019】

（実施例）まず、第１のＰＣａ型枠１０Ａのコンクリートの収縮による変形を計算で求めた。図４（ａ）は表１に示す比較例の組成を用いたときの変形を示し、図４（ｂ）は表１に示す実施例の組成を用いたときの変形を示している。実施例のコンクリートは膨張材と収縮低減剤とを含んでいる。膨張材と収縮低減剤は共にコンクリートの収縮を抑制する効果を持つ。比較例は膨張材を含んでいるが収縮低減剤を含んでいない。計算は第１のＰＣａ型枠１０Ａが設置され、第１～第４の帯鉄筋３１～３４、中間帯鉄筋、連結鉄筋３７がすべて設置され、第１のＰＣａ型枠１０Ａの内部空間２６と連結空間２５にコンクリートが打設される前の状態を模擬している。図４の変形は誇張して示されている。

【0020】

【表1】

【0021】

図４（ａ）の比較例を参照すると、第１のＰＣａ型枠１０Ａはコンクリートの収縮により変形するが、連結鉄筋３７はほとんど変形しない。連結鉄筋３７は第１のＰＣａ型枠１０Ａのコンクリートの収縮による変形を拘束し、Ｂ部付近で第１のＰＣａ型枠１０Ａのコンクリートに面外方向の外力を及ぼす。この結果、Ｂ部付近でコンクリートに引張応力が生じる。図示は省略するが、応力コンター図によれば、Ｂ部付近で他の部位よりも数倍大きい応力が得られた。この引張応力によってＢ部付近にひび割れが発生する可能性が高まる。これに対し、図４（ｂ）の実施例では第１のＰＣａ型枠１０Ａのコンクリートの収縮が抑制されるため、比較例にみられた変形がほとんど発生していない。応力コンター図におけるＢ部付近の応力も比較例より小さかった。

【0022】

次に、表１に示す組成のコンクリートを用いて第１のＰＣａ型枠１０Ａを作成し、Ｂ部付近の残留応力を測定した。膨張材としてはデンカ株式会社製パワーＣＳＡタイプＳを用いた。膨張材はエトリンガイト・石灰複合系膨張材である。収縮低減剤としてはポゾリスソリューション株式会社製マスターライフ（登録商標）ＳＲＡ９００を用いた。収縮低減剤はアレキレングリコール系誘導体を主成分として含んでいる。実施例の残留応力は、ひび割れが懸念されるレベルより低く抑えられた。残留応力の最大値は比較例が３．７１（Ｎ／ｍｍ²）であったのに対し、実施例では１．３６（Ｎ／ｍｍ²）であり、約６３％減少した。

【0023】

また、図４ＡのＣ部に示すように、第１のＰＣａ型枠１０Ａが変形することで、外周壁１５と内周壁１６がめくれるように変形し、これに伴い第１～第４の帯鉄筋３１～３４の端部の向きが変わる。ＰＣａ型枠１０間の帯鉄筋３１～３４はカプラー３８で連結するため、端部の位置だけでなく端部の向きについても高い精度が要求される。比較例のように第１のＰＣａ型枠１０Ａの端部が変形すると、施工性に大きな影響を与える可能性がある。実施例では第１～第４の帯鉄筋３１～３４の端部の向きが大きく変わることがないため、施工性の悪化が抑制される。

【0024】

実施例では、膨張材を２０ｋｇ／ｍ3、収縮低減剤を６ｋｇ／ｍ3添加したが、添加量はこれに限定されず、膨張材は２０～４０ｋｇ／ｍ3、収縮低減剤は２～１０ｋｇ／ｍ3の範囲の添加量で添加すれば同様の効果が得られると考えられる。なお、収縮低減剤を１０ｋｇ／ｍ3添加し、それ以外を実施例と同一とした組成で実施例、比較例と同様の実験を行ったところ、残留応力は実施例と同程度まで低減した。第２のＰＣａ型枠１０Ｂについては、連結鉄筋３７は無いものの、コンクリートの収縮によってひび割れが発生する可能性があるため、実施例の組成を用いることで同様の効果が得られると考えられる。

【0025】

図５は本発明の他の実施形態を示している。図５（ａ）は、鉄筋を使用しない薄肉（厚さ５ｃｍ程度）のコンクリート型枠４１を示している。鉄筋を使用しない場合でも、特に薄肉である場合はコンクリートの反りが生じやすく、部分的に引張応力が生じることがある。図５（ｂ）は、既設コンクリート構造物４２（図は柱の例を示している）の表面に設置する鉄筋コンクリート製の補強部材４３を示している。補強部材は例えば既設コンクリート構造物４２の耐震補強（巻き立て工法とも呼ばれる）として用いられる。補強部材４３は、既設コンクリート構造物４２の外側に鉄筋と型枠を配置し、コンクリートを打設することによって施工される。このような補強部材４３では、既設コンクリート構造物４２が補強部材４３のコンクリートの収縮に抵抗するため、補強部材４３に面内方向の引張応力が生じることがある。これらの用途でも上述の実施形態で説明したコンクリートを用いることで、ひび割れを抑制することができる。

【符号の説明】

【0026】

２ 橋脚
１０Ａ，１０Ｂ 第１、第２のＰＣａ型枠（コンクリート構造物）
１３ 空洞
１８ 壁体
３７ 連結鉄筋
４３ 補強部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】