(57)【要約】【課題】各種コンクリート構造物の硬化段階での強度確認及びサポートの撤去時期の判定を可能とする方法を提供する。【解決手段】マスコンクリートとして形成され、或いはマスコンクリートと相対するコンクリート構造物の硬化初期段階での強度を確認する。同一の材料条件で型枠内にコンクリート構造物４を打設するとともに適数の供試体１４を作製し、コンクリート構造物の養生と同時にその供試体を簡易断熱養生する工程と、前記コンクリートが硬化初期段階で所要強度に達したことを確認する工程とを含む。この確認の作業は、前記簡易断熱養生中の供試体の温度変化を継続的に測定するとともに、予め計測された同一材料条件でのコンクリートの断熱条件下での温度上昇と強度との経時的な関係性を用いて、前記供試体が所要の強度に対応する温度上昇を呈したことを観測することで行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスコンクリートとして形成されるコンクリート構造物の硬化初期段階での強度確認方法であって、
同一の材料条件で型枠内にコンクリート構造物を打設するとともに供試体を作製し、コンクリート構造物の養生と同時にその供試体を簡易断熱養生する工程と、
前記コンクリートが硬化初期段階で所要強度に達したことを確認する工程と、
を含み、
この確認の作業は、前記簡易断熱養生中の供試体の温度変化を継続的に測定するとともに、
予め計測された同一材料条件でのコンクリートの断熱条件下での温度上昇と強度との経時的な関係性を用いて、前記供試体が所要の強度に対応する温度上昇を呈したことを観測することにより行うことを特徴とする、コンクリート構造物の硬化初期段階での強度確認方法。
【請求項２】
請求項１に記載の強度確認方法を利用して、コンクリート構造物に使用されるサポートの撤去時期を判定する方法であって、
前記サポートは、コンクリート構造物を打設する際にコンクリート構造物への外力を養生中のコンクリート構造物の代わりに或いは当該コンクリート構造物とともに支える支持具であり、
前記供試体が前記外力に相当する所要強度に対応する温度上昇を呈したことが観測されたときに前記サポートを撤去可能と判定するサポート撤去時期判定方法。
【請求項３】
前記コンクリート構造物は、構真柱を支えるコンクリート杭であり、
前記サポートは構真柱保持具であることを特徴とする、請求項２記載のサポート撤去時期判定方法。
【請求項４】
請求項１に記載の強度確認方法を利用して、コンクリート構造物の表面を覆う型枠の撤去時期を判定する方法であって、
前記供試体がコンクリート構造物への外力に相当する所要強度に対応する温度上昇を呈したことが観測されたときに前記型枠を撤去可能と判定する型枠撤去時期判定方法。
【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の硬化初期段階での強度確認、サポートの撤去時期を判定する方法、例えば場所打ちコンクリート杭の構真柱のサポート乃至型枠の撤去時期を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、逆打ち工法が採用されたプロジェクトでは、場所打ちコンクリート杭の施工時に構真柱を同時に打ち込むことになる。場所打ち杭のコンクリート施工時にサポートで仮固定した構真柱は、一定の時間が経過した後に盛り替えのためにサポートを撤去するが、その際に大面積のマスコンクリートがどの程度硬化しているかを確認する必要がある。この確認は、マスコンクリートと同時に養生する供試体の強度試験により行っていた。
従来技術としては、マスコンクリートではないが、トンネルの覆工コンクリートの脱型技術であって、養生開始から所定の時間を経過した時点で硬化途中の若材齢のコンクリートの強度を、同一材料を用いて製作された供試体の一軸圧縮試験により確認するものが存在する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、硬化途中でのコンクリートの強度の確認を供試体の強度試験により行っており、その試験を実施するタイミングは経験により判断していた。前記逆打ち工法の場合には、コンクリートの打設作業を行った後に一晩置いて翌日の早朝に強度試験を行うことが多かった。構真柱のサポートを外す場合には、マスコンクリートの硬化のかなり早い段階でサポートを外せる可能性がある。そしてサポート時期を的確に見極めることは、作業効率の向上に大きく寄与する。
しかしながら、従来の実務では、強度試験に基づいてサポートを取り外す時期を判断するにしても、安全のためにかなりの余裕をみる必要があった。何故ならばコンクリートの硬化の初期段階でサポートを外すことができる程度の強度を確認するために適当な技術がこれまで存在していなかったからである。
供試体の養生を現場封かん養生とすると、外気と同じ温度履歴なので、コンクリートの断面積が大きいと、供試体との強度発現速度が違ってくるため、発熱する部材の内部の強度を精度よく推察することが難しい。
恒温養生を採用することにより、コンクリート構造物と供試体との温度差を小さくし、試験の実施時期を早めることができる可能性があるが、設置手間を生じさせてまでも、１Ｎ／ｍｍ２以下の柔らかい供試体を試験するための試験機を現場に用意するのは困難である。
また逆打ち工法の実務では、早朝の早い時間にそうした一軸圧縮試験を行うのは人手の確保などの面でも難しさがある。
【０００５】
本発明の第1の目的は、各種コンクリート構造物の硬化段階での強度確認及びサポートの撤去時期の判定を可能とする方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、特に実杭中の構真柱のサポートの撤去時期を判定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の手段は、マスコンクリートとして形成されるコンクリート構造物の硬化初期段階での強度確認方法であって、
同一の材料条件で型枠内にコンクリート構造物を打設するとともに供試体を作製し、コンクリート構造物の養生と同時にその供試体を簡易断熱養生する工程と、
前記コンクリートが硬化初期段階で所要強度に達したことを確認する工程と、
を含み、
この確認の作業は、前記簡易断熱養生中の供試体の温度変化を継続的に測定するとともに、
予め計測された同一材料条件でのコンクリートの断熱条件下での温度上昇と強度との経時的な関係性を用いて、前記供試体が所要の強度に対応する温度上昇を呈したことを観測することにより行う。
【０００７】
本手段は、コンクリート構造物の硬化初期段階での強度確認方法であって、簡易断熱養生を施す供試体の断熱条件下での温度を測定し、その温度上昇と強度との関係性を利用して、コンクリート構造物の強度を推定するものを提案する。前記関係性を利用して的確に強度の推定ができる。また温度は機械による自動測定が可能だから、例えば早朝のように人手を確保しにくい時間帯でもデータを収集でき、有利である。
コンクリート構造部物は、マスコンクリートとして形成されるものとする。「マスコンクリート」とは、一般に“部材断面の最小寸法が大きく、かつセメントの水和熱による温度上昇で有害なひび割れが入るおそれがある部分のコンクリート”をいう。例えば杭・柱・大梁なども該当する。
「コンクリート」とは、低発熱型セメントや低炭素型セメントを含む。
「温度上昇と強度との関係性」は、例えば材料条件毎に用意した、コンクリートサンプルの温度上昇と強度との換算表などをいう。また「材料条件」とは、セメントの種類（コンクリートの調配合）・粒子の大きさ・採取場所などであり、広義には温度条件を含む。
前記硬化初期段階は、少なくともコンクリートが凝結状態である段階を含むことができ、またコンクリートの練上がり温度から供試体の温度上昇幅を測定することができる。
【０００８】
第２の手段は、第１の手段に記載の強度確認方法を利用して、コンクリート構造物に使用されるサポートの撤去時期を判定する方法であって、
前記サポートは、コンクリート構造物を打設する際にコンクリート構造物への外力を養生中のコンクリート構造物の代わりに或いは当該コンクリート構造物とともに支える支持具であり、
前記供試体が前記外力に相当する所要強度に対応する温度上昇を呈したことが観測されたときに前記サポートを撤去可能と判定する。
【０００９】
本手段では、前述の強度確認方法を利用してコンクリート構造物からサポートを撤去する方法を提案している。サポートとしては、図１に示すように構真柱を側方から支える支持具、或いは、大梁を下方から支える支持柱などが該当する。
【００１０】
第３の手段は、第２の手段を有し、
前記コンクリート構造物は、構真柱を支えるコンクリート杭であり、
前記サポートは構真柱保持具であることを特徴とする。
【００１１】
本手段では、図１に示す実施態様をカバーしている。
【００１２】
第４の手段は、第１の手段に記載された強度確認方法を利用して、コンクリート構造物の表面を覆う型枠の撤去時期を判定する方法であって、
前記供試体がコンクリート構造物への外力に相当する所要強度に対応する温度上昇を呈したことが観測されたときに前記型枠を撤去可能と判定することとしている。
【００１３】
本手段は、型枠の撤去時期を判定する方法の好適な一例を示しており、型枠内で養生中のコンクリート構造物の設計基準強度に相当する強度に対応する温度上昇がみられたときに型枠の撤去が可能と解釈する。例えば、梁の側型枠であれば、５Ｎ／ｍｍ２に相当する強度、また、梁の底型枠であれば、ＪＡＳＳ５等の基準に示される４週強度に相当する強度に対応する温度上昇がみられたときに型枠の撤去が可能と解釈する。
【発明の効果】
【００１４】
第１の手段に係る発明によれば、温度上昇と強度との関係性を利用して、コンクリート構造物の硬化初期段階でコンクリートの強度を確認するから、硬化初期段階での作業（後述のサポートの除去など）を効率的に進めることができる。
また現場封かん養生では実物との差異が大きいマスコンクリートに前記確認方法を適用するから、より効率性が高まる。
第２の手段に係る発明によれば、凝結の始発時の温度（練上がり温度）から温度上昇を計測するから、凝結状態での強度の増大を的確に評価できる。
第３の手段に係る発明によれば、硬化初期段階でコンクリートの強度を確認して、サポートの撤去を行うから、サポートの撤去作業が効率化される。
第４の手段に係る発明によれば、コンクリート構造物の表面を覆う型枠の撤去時期を早めることが可能となり、作業効率の向上に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコンクリート構造物の強度確認及びサポート撤去時期の判定方法の実施の様子を示す概念図である。
【図２】コンクリートの硬化初期の段階での温度上昇幅と圧縮強度との関係を示す実験データを表す図表である。
【図３】コンクリートの温度上昇幅と圧縮強度との関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態の実施例を示す図であり、同図（Ａ）は構真柱及びコンクリート構造物を側方から見た図を、同図（Ｂ）は構真柱の縦断面図をそれぞれ示している。
【図５】図４のデータを示す図表である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るコンクリート構造物の強度確認及びサポート撤去時期の判定方法の実施の様子を示す概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１から図５は、本発明の第１実施形態に係るコンクリート構造物の強度確認及びサポート撤去時期の判定方法の説明図である。本実施形態では、逆打ち工法によって場所打ちコンクリート杭施工時に構真柱を打ち込む際に本発明を適用している。
【００１７】
各方法の説明に先立って、図１に示された構造の説明をする。同図中、２は、地盤に形成された杭穴である。杭穴２の下部にはコンクリート４が打設されているが、このコンクリートは養生中であるものとする。また杭穴２内には、構真柱６が挿入されている。構真柱６の下部７は、前記コンクリート４内に埋め込まれている。本発明は、凝結の遅いいわゆる環境コンクリートに適用することができる。
杭穴２の開口部の周囲には保持具８が取り付けられており、保持具８は構真柱６の上部を支えている。図示例の保持具８は、有頂筒状の筒体８ａの下に外向きの鍔部８ｂを有しており、この鍔部８ｂを固定ピン８ｃで地面に固定している。前記筒体８ａの内部には、構真柱を縦方向及び横方向に支持する支持具１０が設けられている。本実施形態では、これら保持具及び支持具により、構真柱６のサポートを構成している。図示の支持具１０は、構真柱を囲むリング状の保持部と、この保持部と筒体とを連結する連結片とで形成している。
同図中、１２は、養生箱（簡易断熱箱）であり、この箱の内部には複数の供試体１４が断熱状態で収納されている。１６は、温度測定器であり、養生箱１２内に設置されたセンサ（熱電対など）を有し、養生箱内の供試体１４の温度を経時的に測定し、温度上昇幅を記録できるようにしている。
図示例では、温度測定器が供試体の温度上昇幅と強度との関係性を利用して、前者から後者を推定する換算手段を備えた判定装置を兼ねている。こうした換算手段は、コンピュータ（マイクロコンピュータでもよい）により実現できる。前述の関係性は例えば換算表（テーブル表）の形で記録しておくとよい。
図面では、説明の都合上、コンクリート打設現場付近に養生箱１２及び温度測定器１６を配置しているが、設置場所に制限はない。
【００１８】
以下、本発明により、コンクリート構造物の硬化初期段階での強度確認しかつサポートの撤去時期を判定する方法の工程を説明する。
なお、本実施形態では、強度を確認する段階及びサポートの撤去時期を判定する段階を連続して説明するが、これらを別々に実施しても構わない。
また本実施形態では、温度上昇と強度とを計測する段階も併せて説明するが、予め計測したデータを保管して利用しても構わない。
【００１９】
（１）断熱条件下でのコンクリートの温度上昇と強度との関係性を計測する段階
後述のコンクリート構造物の打設に先立って、同一条件の材料を用いて適数（１つでもよい）の供試体を作製して、簡易断熱養生をしながら温度測定を行う。養生期間の複数の測定時期に中に一部の供試体を順次測定して事前に強度試験を実行する。本発明では、コンクリートの硬化過程の初期の段階を重点的に、すなわち、比較的短い測定間隔をおいて測定を繰り返し、温度上昇幅と強度の上昇との関係を綿密に調べることが望ましい。
温度上昇幅は、例えば練り上がり温度からの上昇分とすることができるが、特にこれに限られるものではない。
硬化過程の初期段階とは、少なくともコンクリートの凝結の始発時間から終結時間までをいう。構真柱のサポートを撤去する時期を判定する場合、通常であれば練り上がり時間から１８時間程度、より大きな強度を要求されるときには、練り上がり時間から２４時間程度の時間をとればよい。
こうした作業は、工事現場毎に行っても構わないし、或いは、幾つかの材料条件毎に事前に網羅的に調査しておいても構わない。
温度上昇幅と強度との関係はデータとしてまとめて、温度上昇幅から強度の推定値を適宜導き出せるようにするとよい。こうしたデータを換算表にまとめて、又は相関関係を表す数式として記録し、適宜換算を行う換算装置としてもよい。
【００２０】
（２）型枠内にコンクリート構造物を打設するとともに、供試体の簡易断熱養生と並行して養生を行う段階
マスコンクリート（ここではコンクリート杭）であるコンクリート構造物用の型枠内にコンクリートを打設するとともに、同一の材料条件のコンクリートの適数の供試体（例えばコンクリート構造物用に練り上げたコンクリートの一部を取り分けて作製した供試体）を用意する。
これら供試体を図１に示す簡易養生箱１２内にセットして、型枠内のコンクリートと同時に養生を開始する。簡易養生箱内での養生は断熱条件で行われるので、マスコンクリートの内部のコンクリートを近い環境に置かれる。簡易養生箱内の供試体の温度は、温度測定器１６により常時測定される。
これにより、型枠内で養生中のコンクリートの温度変化に近い状態を簡易養生箱内に再現できる。少なくとも既述の現場封かん養生をするよりは、供試体の温度変化を実際のマスコンクリートの養生中の温度変化に近づくことができると考えられるので、所要の強度を達成するために必要な養生期間を徒に長く見積もることがなくなる。
従って構造物の安全を確保しつつ、サポートの撤去時期を的確に判定することができる。
【００２１】
（３）コンクリート構造物が硬化初期段階で所要強度に達したことを確認する段階
簡易養生箱中の供試体の温度上昇幅が所定幅に達したときに、コンクリートの強度に達したことを確認できたものとする。
その所定幅は、必要とされるコンクリートの強度に応じて、予め測定したコンクリートの温度上方幅と強度との関係性を利用して定める。実際には前記判定装置１６が自動的・継続的に供試体の温度を測定し、所定の温度上昇幅に達したときに、所定の強度に達したことを知らせるサイン（ランプ・音等）を発するように構成してもよい。
本実施形態では、コンクリートの所要強度を、サポートを外すことができる程度の強度と設定する。これにより、所定の強度の確認により、サポートの解除時期の判定が実現できる。
もっとも、前述の強度確認の機能をサポートの解除時期の判定確定方法以外に用いても構わない。
【００２２】
図２は、簡易断熱養生を行った供試体の温度上昇幅と圧縮強度との関係に関する実験結果を示すものである。
３つの同一寸法・材料条件の供試体を３個作製して簡易養生箱に収納して養生し、温度の上昇幅を測定した。
温度上昇幅が＋３．６℃であるときに３個の供試体を取り出して、強度実験を行った。その測定結果は、同表の上段右欄に３つの数字であり、その平均値は０．８０Ｎ／ｍｍ２である。
温度上昇幅が＋４．８℃であるときの測定結果は同表の中段に示す通りであり、その平均強度は０．９３Ｎ／ｍｍ３である。
温度上昇幅が＋７．２℃であるときの測定結果は同表の下段に示す通りであり、その平均強度は１．３１Ｎ／ｍｍ３である。
これらの結果から、温度上昇幅とコンクリート構造の圧縮強度との関係は、次の通りと推察される。
＋３℃で凝結の始発であり、０．６Ｎ／ｍｍ３程度の強度が得られる。
＋５℃で凝結の終結であり、１．０Ｎ／ｍｍ３程度の強度が得られる。
これにより例えば構真柱の自立に必要な構造体強度を１Ｎ／ｍｍ２）を目安とするとき、温度上昇幅が５℃程度であれば足りる。
【００２３】
図３は、一定の条件（打ち込み温度２０℃、Ｗ／Ｂ＝４１．５％、Ｂ＝４４８ｋｇ／ｍ３）で簡易断熱養生をした場合の材齢と供試体の内部温度との関係を示している。このグラフによると材齢１７時間で内部温度の上昇幅は４．６℃である。こうした資料を利用して、例えば翌日の所定の時間（例えば早朝）に所定の強度を達成するためにはいつから養生を開始すればよいかの予定を立てることができ、効率的に作業を進めることができる。
【００２４】
図４及び図５は、構真柱が自立するのに必要な強度の試算を行った実施例である。
図示例の構真柱は、十字状の鉄骨部分の６ａの先端にフランジ部６ｂを連結し、このフランジ部の外側にスタッド６ｃを付設したものである。
構真柱自重Ｎに対する抵抗力の種類としては、図示の通り、スタッド抵抗力Ｎｓ、コンクリート圧縮応力Ｎｃ、付着抵抗力Ｎｆがある。しかしながら、まだ固まっていないコンクリートであるため、コンクリートの圧縮応力Ｎｃは見込めない。従って、必要強度Ｆｎ は、Ｎｃを除き、Ｎｆ＋Ｎｓ、かつ安全のために１Ｎ／ｍｍ２以上の２つを満たす条件から定める。なお、図中、Ｌｅは、有効埋め込み深さである。
【００２５】
図６は、本発明の第２実施形態を示している。本実施形態では、前述の構真柱に代えて、大梁を下側から支える仮設の支持柱１０をサポートとしている。
この支持柱に本発明のコンクリート構造物の強度確認及びサポート撤去時期の判定方法を適用する際の具体的な手順は、第１実施形態と同じである。
【符号の説明】
【００２６】
２…杭穴  ４…コンクリート（コンクリート構造物）
６…構真柱  ８…保持具  ８a…筒体  ８ｂ…鍔部  ８ｃ…固定ピン
１０…支持具・支持柱  １２…養生箱  １４…サンプル  １６…温度測定器（判定装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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