特開 2024-95250 コンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置

(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】P2024095250

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】コンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/02 20060101AFI20240703BHJP

   E01C 3/02 20060101ALI20240703BHJP

   B26F 3/00 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

E04G21/02 103A

E01C3/02

B26F3/00 R

B26F3/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022212396

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】596105208

【氏名又は名称】第一カッター興業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(72)【発明者】

【氏名】尾口 佳丈

(72)【発明者】

【氏名】桝本 恵太

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 廣直

(72)【発明者】

【氏名】紙本 泰樹

(72)【発明者】

【氏名】中野 了

(72)【発明者】

【氏名】渕先 弘一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 啓助

(72)【発明者】

【氏名】宇津野 修

【テーマコード（参考）】

2D051

2E172

3C060

【Ｆターム（参考）】

2D051CA02

2E172AA05

2E172DD07

3C060AA14

3C060CE08

3C060CE23

3C060CE28

(57)【要約】

【課題】打継される新旧コンクリートの一体性を向上するコンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置を提供する。
【解決手段】コンクリート打継ぎ方法は、硬化した後の旧コンクリートであるフーチング１に新コンクリートを打継ぐコンクリート打継ぎ方法であって、フーチング１の打継面１ａにウォータージェットによる表面処理を施す第１処理工程と、第１処理工程の後、打継面１ａにウォータージェットにより直線状の溝３１を所定の間隔をあけて平行に複数形成する第２処理工程と、第２処理工程後の打継面１ａに接する新コンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

硬化した後の旧コンクリートに新コンクリートを打継ぐコンクリート打継ぎ方法であって、
前記旧コンクリートの打継面にウォータージェットによる表面処理を施す第１処理工程と、
前記第１処理工程の後、前記打継面にウォータージェットにより直線状の溝を所定の間隔をあけて平行に複数形成する第２処理工程と、
前記第２処理工程後の前記打継面に接する前記新コンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えるコンクリート打継ぎ方法。

【請求項2】

前記第１処理工程では、ウォータージェットノズルを有しノズル移動装置に着脱可能に取付けられる第１のノズル部品が前記ノズル移動装置によって前記打継面に沿って移動され、
前記第２処理工程では、前記第１のノズル部品が第２のノズル部品に交換され、当該第２のノズル部品が前記ノズル移動装置によって前記打継面に沿って移動される、請求項１に記載のコンクリート打継ぎ方法。

【請求項3】

前記２処理工程は、
前記ノズル移動装置によって前記第２のノズル部品が前記溝の形成方向に直線的に移動される直線移動処理を含み、
前記第２のノズル部品は、前記直線移動処理における移動方向に交差する方向に並ぶ複数のウォータージェットノズルを有している、請求項２に記載のコンクリート打継ぎ方法。

【請求項4】

前記溝は、鉛直成分を含む方向に延在する、請求項１～３の何れか１項に記載のコンクリート打継ぎ方法。

【請求項5】

旧コンクリートに新コンクリートを打継ぐときに前記旧コンクリートの打継面にウォータージェットによる処理を施すウォータージェット処理装置であって、
前記ウォータージェットを噴射するウォータージェットノズルと、
前記ウォータージェットノズルを有するノズル部品が着脱可能に取付けられ、当該ウォータージェットノズルを前記打継面に沿って二次元的に移動させるノズル移動装置と、を備え、
前記ノズル部品は複数のウォータージェットノズルを有している、ウォータージェット処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のコンクリート打継ぎ方法が知られている。このコンクリート打継ぎ方法では、旧コンクリートの打継面にディスクグラインダー等の工具で平行な溝が形成される。このように凹凸が形成された打継面に接するように新コンクリートが打設されることで、新旧のコンクリートの一体化を図ることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2020-051096号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、旧コンクリートの打継面を機械的な工具で目荒しすると、旧コンクリートの表面には目に見えない大きさのマイクロクラックが発生することが知られている。このようなマイクロクラックは新旧コンクリートの一体性を低下させる要因になり得る。この課題に鑑み、本発明は、打継される新旧コンクリートの一体性を向上するコンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の要旨は以下の通りである。

【0006】

〔１〕硬化した後の旧コンクリートに新コンクリートを打継ぐコンクリート打継ぎ方法であって、前記旧コンクリートの打継面にウォータージェットによる表面処理を施す第１処理工程と、前記第１処理工程の後、前記打継面にウォータージェットにより直線状の溝を所定の間隔をあけて平行に複数形成する第２処理工程と、前記第２処理工程後の前記打継面に接する前記新コンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えるコンクリート打継ぎ方法。

【0007】

〔２〕前記第１処理工程では、ウォータージェットノズルを有しノズル移動装置に着脱可能に取付けられる第１のノズル部品が前記ノズル移動装置によって前記打継面に沿って移動され、前記第２処理工程では、前記第１のノズル部品が第２のノズル部品に交換され、当該第２のノズル部品が前記ノズル移動装置によって前記打継面に沿って移動される、〔１〕に記載のコンクリート打継ぎ方法。

【0008】

〔３〕前記２処理工程は、前記ノズル移動装置によって前記第２のノズル部品が前記溝の形成方向に直線的に移動される直線移動処理を含み、前記第２のノズル部品は、前記直線移動処理における移動方向に交差する方向に並ぶ複数のウォータージェットノズルを有している、〔２〕に記載のコンクリート打継ぎ方法。

【0009】

〔４〕前記溝は、鉛直成分を含む方向に延在する、〔１〕～〔３〕の何れか１項に記載のコンクリート打継ぎ方法。

【0010】

〔５〕旧コンクリートに新コンクリートを打継ぐときに前記旧コンクリートの打継面にウォータージェットによる処理を施すウォータージェット処理装置であって、前記ウォータージェットを噴射するウォータージェットノズルと、前記ウォータージェットノズルを有するノズル部品が着脱可能に取付けられ、当該ウォータージェットノズルを前記打継面に沿って二次元的に移動させるノズル移動装置と、を備え、前記ノズル部品は複数のウォータージェットノズルを有している、ウォータージェット処理装置。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、打継される新旧コンクリートの一体性を向上するコンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態のコンクリート打継ぎ方法が適用されるフーチングを示す斜視図である。

【図2】本実施形態のコンクリート打継ぎ方法の第１及び第２処理工程を示す斜視図である。

【図3】（ａ）は第１処理工程で使用されるノズル部品を示す図であり、（ｂ）は第２処理工程で使用されるノズル部品を示す図である。

【図4】（ａ）は、第２処理工程後の打継面を示す正面図であり、（ｂ）は、この打継面を拡大して模式的に示す断面図である。

【図5】（ａ）は、道路床版同士の拡幅工事後の状態を示す断面図であり、（ｂ）は、その拡幅工事における第１及び第２処理工程後の道路床版を下方から見上げた状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明に係るコンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置の実施形態について詳細に説明する。本実施形態のコンクリート打継ぎ方法は、図１に示されるように、道路橋の既設のフーチング１，２の拡幅工事に適用される。フーチング１，２は既設のものであるので、当然ながら完全に硬化したコンクリート躯体である。この拡幅工事では、橋軸直角方向に並ぶフーチング１，２同士を繋ぐように新設のコンクリート躯体３が構築される。各図面では、橋軸方向を矢印Ａ、橋軸直角方向を矢印Ｗで表す。

【0014】

このような既設のフーチング１と新設のコンクリート躯体３との打継ぎ、及び既設のフーチング２と新設のコンクリート躯体３との打継ぎに、本実施形態のコンクリート打継ぎ方法が適用される。フーチング１の打継面１ａ及びフーチング２の打継面２ａは鉛直面をなしている。また、このコンクリート打継ぎ方法に、本実施形態のウォータージェット処理装置が使用される。

【0015】

本実施形態のコンクリート打継ぎ方法は、打継面１ａ，２ａの目荒し処理に関する第１及び処理工程と、コンクリート打設工程と、を備えるものである。以下、各工程について説明する。

【0016】

（第１処理工程）
まず、第１処理工程では、図２に示されるようにウォータージェット処理装置１０が準備される。ウォータージェット処理装置１０は、ウォータージェットにより打継面１ａの目荒し処理を行なうための装置である。ウォータージェット処理装置１０は、ウォータージェットを噴射するノズル部品１１と、ノズル部品１１を打継面１ａに沿って二次元的に移動させるノズル移動装置１３と、を備えている。ノズル部品１１は、図３（ａ）に示されるように、ウォータージェットノズル１１ａを備え、ウォータージェットノズル１１ａはウォータージェットＪの噴射口１１ｂを有している。ノズル部品１１は給水口１１ｃを通じて外部から給水を受け、ウォータージェットノズル１１ａの先端の噴射口１１ｂからウォータージェットＪを噴射し打継面１ａに衝突させるものである。図２に示されるように、更にウォータージェット処理装置１０は、水槽１５の水を加圧してノズル部品１１に送出する超高圧ポンプ１７と、ノズル移動装置１３の動作を制御する制御装置１９と、を備えている。

【0017】

この第１処理工程では、ウォータージェット処理装置１０のノズル移動装置１３が打継面１ａ上に設置される。ノズル移動装置１３はノズル保持部２１を備えている。ノズル保持部２１には、ノズル部品１１が着脱可能に取付けられ、ウォータージェットＪの噴射方向が打継面１ａに垂直に向けられる。更にノズル移動装置１３は、打継面１ａに沿って水平に延びノズル保持部２１が搭載された水平レール２３と、水平レール２３の両端を保持し鉛直に延びる一対の鉛直レール２５，２５と、を備えている。鉛直レール２５，２５は打継面１ａ上に固定される。

【0018】

制御装置１９の制御下でノズル移動装置１３が駆動されたとき、ノズル保持部２１は水平レール２３上を移動可能であり、水平レール２３は鉛直レール２５，２５上を平行移動可能である。このようなノズル移動装置１３により、ウォータージェットノズル１１ａは打継面１ａに沿って二次元的に移動可能である。なお、ウォータージェットノズル１１ａの可動範囲は、鉛直レール２５，２５の長さ及び水平レール２３の長さによって制限される。

【0019】

上記のようにノズル移動装置１３が設置された後、打継面１ａには、ウォータージェットＪによる表面処理が施される。具体的には、ウォータージェットノズル１１ａが、ウォータージェットＪを噴射しながら、制御装置１９の制御下で可動範囲全体を満遍なく移動する。打継面１ａ上でウォータージェットが衝突した箇所では、コンクリートが削り取られ凹凸が生じる。例えば、ウォータージェットノズル１１ａが可動範囲の上端から下端まで（または下端から上端まで）鉛直に直線的に移動した後、ウォータージェットノズル１１ａが所定の移動ピッチで左に（または右に）に水平移動する、といったことが繰り返される。この表面処理では、上記可動範囲内における打継面１ａ全体が等方的に満遍なく目荒しされる。このような等方的な均等な目荒しが適切に行なわれるために、ノズル保持部２１に対しウォータージェットノズル１１ａが円錐状に回転してもよいし、ウォータージェットノズル１１ａが揺動してもよい。更に、ノズル部品１１への給水流量・給水圧力、噴射口１１ｂの口径、スタンドオフ距離、ノズル部品１１の鉛直方向の移動速度、ノズル部品１１の水平方向の移動ピッチ、等が調整されてもよい。以上のようにして、第１処理工程では、ウォータージェットＪによる表面処理が打継面１ａに施される。なお、打継面２ａに施される表面処理も同様であるので、重複する説明を省略する。

【0020】

（第２処理工程）
第２処理工程では、上記の第１処理工程の後、打継面１ａ上に設置されているノズル移動装置１３はそのまま残置され、ノズル保持部２１のノズル部品１１（第１のノズル部品）が、図３（ｂ）に示されるノズル部品１２（第２のノズル部品）に交換される。ノズル部品１２は、ノズル保持部２１に取付けられる１つの給水口１２ｃと、給水口１２ｃの下流側で分岐された複数の（図の例では５個の）ウォータージェットノズル１２ａと、を備えている。各ウォータージェットノズル１２ａは、その先端に噴射口１２ｂを有している。ノズル部品１２がノズル保持部２１に取付けられた状態では、複数のウォータージェットノズル１２ａ及び噴射口１２ｂは水平方向に並び、その配列ピッチは例えば１００ｍｍである。このノズル部品１２は、各噴射口１２ｂから１本ずつ、複数のウォータージェットＪ２を噴出することができる。

【0021】

この状態で、ノズル部品１２が、各噴射口１２ｂを通じて複数本のウォータージェットＪ２を噴射しながら、制御装置１９の制御下で可動範囲全体を満遍なく移動する。例えば、ノズル部品１２が可動範囲の上端から下端まで（または下端から上端まで）鉛直に直線的に移動した後（直線移動処理）、ノズル部品１２が、所定の移動ピッチで左に（または右に）に水平移動する、といったことが繰り返される。なお、上記の水平移動の移動ピッチは、噴射口１２ｂの数と配列ピッチとの積である。また、ここでは、ウォータージェットノズル１２ａはノズル保持部２１に固定され、ノズル保持部２１に対して回転したり揺動したりしないようにしてもよい。

【0022】

このような第２処理工程では、上記可動範囲内における打継面１ａに対し、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、ウォータージェットＪ２による直線状の溝３１が平行に多数形成される。なお、図４（ｂ）は溝３１の近傍の断面をあくまで模式的に示すものであり、実際の溝３１は、図４（ｂ）のような明瞭な輪郭の溝になるとは限らない。溝３１は鉛直方向に延在し、溝３１同士の間隔は噴射口１２ｂの配列ピッチに等しい。このような溝３１が適切に形成されるために、ノズル部品１２によるウォータージェットＪ２のエネルギー分布が各噴射口１２ｂの正面の位置に特に偏る仕様になっていてもよい。また、ノズル部品１２への給水流量・給水圧力、噴射口１２ｂの口径、スタンドオフ距離、ノズル部品１２の鉛直方向の移動速度、噴射口１２ｂの配列ピッチ、等が調整されてもよい。

【0023】

例えば本発明者らの試験によれば、一例として、口径0.024inchの２穴の噴射口をもつウォータージェットノズルを使用して、給水流量１７Ｌ／分、給水圧力２００ＭＰａ、スタンドオフ距離２００ｍｍ、コンクリート表面に対するノズルの移動速度約０．５ｍ／Ｓの条件でウォータージェットによる表面処理を施せば、硬化した後のコンクリートの表面に溝を形成可能であることが判った。

【0024】

以上のようにして、第２処理工程では、打継面１ａに対してウォータージェットＪ２による直線状の溝３１が所定の等間隔をあけて平行に複数形成される。打継面２ａに施される処理も同様であるので、重複する説明を省略する。なお、第２処理工程では、上記のように複数の噴射口１２ｂを有するノズル部品１２が使用されることは必須ではない。例えば、１個の噴射口１２ｂを有するノズル部品１２を用いて、ノズル部品１２の水平方向の移動ピッチを適切に調整して溝３１が形成されるようにしてもよい。

【0025】

上述のような第１処理工程と、第２処理工程と、が各々の打継面１ａ，２ａ上でノズル移動装置１３を盛り替えながら繰り返されることで、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、打継面１ａ全体に第１及び第２処理工程による目荒しが施される。なお、例えば、打継面１ａ，２ａの水平方向の端部に対して第１及び第２処理工程が実行される場合には、打継面１ａ，２ａの端部から外方にはみ出す位置に一方の鉛直レール２５を配置する必要がある。このような位置に鉛直レール２５を配置できるように、フーチング１，２には、打継面１ａ，２ａの端部から外方にはみ出すように、鉛直レール２５を取付けるためのブラケット等が設置されてもよい。これにより、打継面１ａ，２ａの端部まで第１及び第２処理工程の目荒しを施すことができ、図４（ａ）に示されるように、溝３１は、打継面１ａ，２ａ上の全体に亘って形成される。

【0026】

（コンクリート打設工程）
上記のような第１及び第２処理工程の後、コンクリート型枠（図示せず）が設置され、図１に示されるように、処理後の打継面１ａ，２ａに接する新コンクリートがフーチング１，２同士の間のスペースに打設され、新設のコンクリート躯体３が構築される。

【0027】

以上説明したような本実施形態のコンクリート打継ぎ方法及びウォータージェット処理装置による作用効果について説明する。

【0028】

本実施形態のコンクリート打継ぎ方法では、コンクリート打設工程の前に、第１及び第２処理工程において、打継面１ａ，２ａの目荒しが行なわれる。この目荒しは、ウォータージェットＪ，Ｊ２によるものであるので、例えば、機械的なチッピングで目荒しを行なう手法に比較して、打継面１ａ，２ａに発生するマイクロクラックが抑制される。従って、マイクロクラックに起因する新旧コンクリートの一体性の低下が抑えられ、その結果、既設のフーチング１，２と新設のコンクリート躯体３との一体性が向上する。

【0029】

また、第２処理工程において、打継面１ａ，２ａに溝３１が形成されるので、当該溝３１の存在により、既設のフーチング１，２と新設のコンクリート躯体３との一体性が向上する。また、第２処理工程の前に、第１処理工程において打継面１ａ，２ａ全体が等方的に満遍なく目荒しされるので、溝３１と溝３１との間の中間部分３２（図４（ｂ））にも目荒しが施されている。従って、溝３１の部分のみならず、中間部分３２においても新旧コンクリートの一体性が確保される。

【0030】

また、第１処理工程と第２処理工程とでは、同じノズル移動装置１３が使用される。従って、第１処理工程から第２処理工程に移行する際には、ノズル部品１１，１２を交換するだけで済み、第１及び第２処理工程を効率よく実行することができる。

【0031】

また、第２処理工程では、複数の噴射口１２ｂを有するノズル部品１２が使用されれば、一度で複数の溝３１が形成され、第２処理工程を効率よく実行することができる。

【0032】

また、打継面１ａ，２ａに形成される溝３１は鉛直方向に延びるものである。このように、打継面１ａ，２ａに形成される溝３１が鉛直成分を含む方向に延在する場合、コンクリート打設工程においては、打継面１ａ，２ａの位置においてコンクリート中の気泡が溝３１に引っ掛からずに上方に抜けやすい。その結果、打継面１ａ，２ａの溝３１内にもコンクリートが良好に充填される。

【0033】

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、下記の変形例を構成することも可能である。各実施形態等の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。

【0034】

本実施形態のコンクリート打継ぎ方法は、例えば、フーチング１，２にそれぞれ支持される道路床版５１，５２の拡幅工事にも適用されてもよい。道路床版５１，５２は既設のものであるので、当然ながら完全に硬化したコンクリート躯体である。図５（ａ）に示されるように、この拡幅工事では、橋軸直角方向に並ぶ道路床版５１，５２同士を繋ぐように新設のコンクリート躯体５３が構築される。道路床版５１の下面は湾曲しており、道路床版５２側に近づくに従って高くなる形状をなしている。この道路床版５１の下面のうち、道路床版５２に近い側の端部が、コンクリート躯体５３に接する打継面５１ａである。道路床版５２は道路床版５１と対称の形状をなしている。すなわち、道路床版５２の下面は、道路床版５１と同様に湾曲しており、道路床版５１側に近づくに従って高くなる形状をなしている。この道路床版５２の下面のうち、道路床版５１に近い側の端部が、コンクリート躯体５３に接する打継面５２ａである。

【0035】

打継面５１ａ，５２ａには、それぞれ、前述と同様に、ノズル移動装置１３が取付けられ、ウォータージェット処理装置１０によって第１処理工程と第２処理工程が実行される。これにより、図５（ｂ）に示されるように、打継面５１ａ，５２ａには、橋軸方向に所定の等間隔をあけて、平行に並ぶ多数の直線状の溝３１が形成される。その後、コンクリート型枠（図示せず）が設置され、打継面５１ａ，５２ａに接するように新コンクリートが打設され新設のコンクリート躯体５３が構築される（コンクリート打設工程）。なお、このコンクリート躯体５３を支持するために、道路床版５１，５２同士の間には、コンクリート躯体３（図１）から上方に延びる脚部５４が別途構築される。

【0036】

打継面５１ａに形成される溝３１の延在方向は、橋軸直角方向成分と鉛直成分とを有しており、当該溝３１は、道路床版５２側に近づくに従って高くなっている。同様に、打継面５２ａに形成される溝３１の延在方向は、橋軸直角方向成分と鉛直成分とを有しており、当該溝３１は、道路床版５１側に近づくに従って高くなっている。この構成によれば、コンクリート打設工程においては、打継面５１ａ，５２ａの位置においてコンクリート中の気泡が溝３１に引っ掛からずに溝３１の延在方向に移動して上方に抜けやすい。その結果、打継面５１ａ，５２ａの溝３１内にもコンクリートが良好に充填される。

【符号の説明】

【0037】

１，２…フーチング（旧コンクリート）、３…コンクリート躯体（新コンクリート）、１ａ，２ａ…打継面、１０…ウォータージェット処理装置、１１…ノズル部品（第１のノズル部品）、１１ａ，１２ａ…ウォータージェットノズル、１１ｂ，１２ｂ…噴射口、１３…ノズル移動装置、Ｊ，Ｊ２…ウォータージェット、３１…溝、５１，５２…道路床版（旧コンクリート）、５１ａ，５２ａ…打継面、５３…コンクリート躯体（新コンクリート）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】