(57)【要約】【課題】脱枠後のコンクリートに対し材齢毎の最適な養生管理を行うようにしたコンクリートの養生方法を提供すること。【解決手段】打設型枠を取り外したコンクリート１に対して、所要間隔をあけてコンクリート１の表面を被覆するように防水シート２を張設し、防水シート２とコンクリート１の間に空間部３を形成するとともに、水和反応により経時的に温度変化するコンクリート１に対し、その表面温度と略同じ温度に調整した水を、この略密閉の空間部３に噴霧し充満させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打設型枠を取り外したコンクリートに対して、所要間隔をあけてコンクリートの表面を被覆するように防水シートを張設し、該防水シートとコンクリートの間に空間部を形成するとともに、水和反応により経時的に温度変化するコンクリートに対し、その表面温度と略同じ温度に調整した水を前記空間部に噴霧し充満させることを特徴とするコンクリートの養生方法。
【請求項２】
噴霧する水の平均粒子径を１０〜１００μｍの微霧としたことを特徴とする請求項１記載のコンクリートの養生方法。
【請求項３】
コンクリートの水和反応による温度変化を温度センサにて検出し、該検出した温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリートの養生方法。
【請求項４】
コンクリートの水和反応による温度変化を事前に理論値として求め、該理論値の温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリートの養生方法。
【請求項５】
養生区間を複数のスパンに区画して、前記空間部をスパン毎に分割し、該スパン毎に噴霧する水の温度を調整することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のコンクリートの養生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの養生方法に関し、特に、脱枠後のコンクリートに対し材齢毎の最適な養生管理を行うようにしたコンクリートの養生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路や鉄道等のトンネル構造物の本体部材であるコンクリートは、これまでコンクリート打設後の養生に関しては、早期に脱枠移動したり工期が限られる等の施工時の制約や、また、アーチ状でコンクリートの表面が上向きであるなどの構造の特殊性により、何も実施されない状態であった。
トンネル構造物の場合、通常材齢１日（コンクリート打設後１５〜２０時間）で脱枠し、コンクリート表面は何も保護されない剥き出しの状態となり、表面からの水分の蒸散による表面の乾燥によって、コンクリートの硬化強度発現に必要な水和反応を持続するための水分が不足することになる。
そのため、養生不足による表面の欠陥（ひび割れ等）の発生や、強度低下等による長期耐久性の低下が懸念され、極端な場合は、コンクリート片の剥落や崩落など、人身事故に繋がる重大な問題が発生したり、公共構造物の資産の劣化が考えられる。
【０００３】
しかし、土木構造物全般のうち、野外で構築するボックスカルバート内面、橋梁橋脚部アバット等の壁面構造物などの垂直、天井部分など、従来の養生方法（散水、シートによる覆い、型枠存置）では養生し難い場合がある。それらの形状の特殊性や複雑性に起因して養生が不足すると、上記と同様の問題の発生が考えられる。
【０００４】
一方、トンネル構造物や土木構造物全般に対し、従来の養生技術の一つとして、コンクリート表面に薄い膜を形成する液状養生剤を撒布塗膜する方法がある。
これは、コンクリートにその表面から水分の蒸散を防止する膜を形成し、養生する手段であるが、撒布塗膜時の施工性や均一性等の確実性に問題があり、完全に水分の蒸散を防げるものではない。
【０００５】
そこで、本件出願人は、下記の特許文献１にて、コンクリートの養生方法を提案している。
このコンクリートの養生方法は、トンネルやボックスカルバート等の連続体で施工するコンクリートに対し、コンクリート打設型枠取り外し後、直ぐにそのコンクリート表面から１００〜３００ｍｍ離れた位置に支保部材を組み立て、この支保部材にシートを掛けることによりコンクリートに覆いを設ける。
そして、支保部材に散水設備を設置し、コンクリート表面に２４時間〜７２時間連続して散水することによりコンクリートの養生を行うようにしている。
【０００６】
ところで、養生時のコンクリートは水和反応により経時的に発熱温度が変化していくが、上記従来のコンクリートの養生方法では、スプリンクラーによって一定温度の水を散水することから、特に温度や湿度においてコンクリートの材齢毎の最適な養生管理を行うことは難しい。
【特許文献１】特開２００４−２８５８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来のコンクリートの養生方法が有する問題点に鑑み、脱枠後のコンクリートに対し材齢毎の最適な養生管理を行うようにしたコンクリートの養生方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のコンクリートの養生方法は、打設型枠を取り外したコンクリートに対して、所要間隔をあけてコンクリートの表面を被覆するように防水シートを張設し、該防水シートとコンクリートの間に空間部を形成するとともに、水和反応により経時的に温度変化するコンクリートに対し、その表面温度と略同じ温度に調整した水を前記空間部に噴霧し充満させることを特徴とする。
【０００９】
この場合において、噴霧する水の平均粒子径を１０〜１００μｍの微霧とすることができる。
【００１０】
また、コンクリートの水和反応による温度変化を温度センサにて検出し、該検出した温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することができる。
【００１１】
また、コンクリートの水和反応による温度変化を事前に理論値として求め、該理論値の温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することができる。
【００１２】
また、養生区間を複数のスパンに区画して、前記空間部をスパン毎に分割し、該スパン毎に噴霧する水の温度を調整することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンクリートの養生方法によれば、打設型枠を取り外したコンクリートに対して、所要間隔をあけてコンクリートの表面を被覆するように防水シートを張設し、該防水シートとコンクリートの間に空間部を形成するとともに、水和反応により経時的に温度変化するコンクリートに対し、その表面温度と略同じ温度に調整した水を前記空間部に噴霧し充満させることから、コンクリートの表面温度の検出や養生時の温度変化の理論値に基づいて、材齢によるコンクリートの養生に最適な温度でその表面を湿潤させることができ、これにより、脱枠後のコンクリートに対して材齢毎の最適な養生管理を行うことができる。
また、コンクリート表面に形成した空間部を霧で充満させることにより、均一な湿度状態にある養生空間を形成することができ、これにより、コンクリートの硬化強度発現に必要な水和反応を持続するための水分の蒸散をなくすとともに、微粒子状の水分を積極的に供給することにより、コンクリート表面の緻密化や強度発現の増進に寄与し、コンクリート表面の欠陥の発生を低減することができる。
【００１４】
この場合、噴霧する水の平均粒子径を１０〜１００μｍの微霧とすることにより、複雑な形状や天井面、垂直面の養生も霧を容易に充満させるとともに、水滴等の衝突によるコンクリート表面の荒れや、筋上の水の滴れ跡が付くことを防止することができ、さらに、霧の発生のための必要な水量は微少であり、水による路面の泥濘化を防止することができる。
【００１５】
また、コンクリートの水和反応による温度変化を温度センサにて検出し、該検出した温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することにより、実際のコンクリートの発熱温度を検出しながら、リアルタイムで噴霧する水の温度管理を行うことができる。
【００１６】
また、コンクリートの水和反応による温度変化を事前に理論値として求め、該理論値の温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することにより、温度センサを配設する手間を省略し、コンクリートの打設条件に応じた理論値に基づいて噴霧する水の温度管理を行うことができる。
【００１７】
また、養生区間を複数のスパンに区画して、前記空間部をスパン毎に分割し、該スパン毎に噴霧する水の温度を調整することにより、脱枠後のコンクリートに対して材齢毎のより最適な養生管理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のコンクリートの養生方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図６に、本発明のコンクリートの養生方法の一実施例を示す。
このコンクリートの養生方法は、打設型枠を取り外したコンクリート１に対して、所要間隔をあけてコンクリート１の表面を被覆するように防水シート２を張設し、該防水シート２とコンクリート１の間に略密閉の空間部３を形成する。
そして、水和反応により経時的に温度変化するコンクリート１に対し、その表面温度と略同じ温度に調整した水を、この略密閉の空間部３に噴霧し充満させるようにしている。
なお、空間部３への水の噴霧は、コンクリート１から打設型枠を取り外したその直後から、例えば、湿度１００％となるように連続して、通常７日間行うようにする。
【００２０】
略密閉の空間部３を形成する養生装置４は、トンネルの場合、例えば、図１に示すように設けられる。
トンネル内側のコンクリート表面から数十ｃｍ離れるように、トンネルより一回り小さい断面形状のアーチフレーム５をＨ鋼材等で骨組みし、このアーチフレーム５を覆うように防水シート２を被せる。
アーチフレーム５の両端には、コンクリート表面との隙間を塞ぐエアーバルク６が仕切壁として設けられ、これにより、コンクリート表面と外部空気とを遮断した略密閉の空間部３を確保する。この空間部は気密性が保持され、保温性・保湿性が確保される。
また、アーチフレーム５の下部には車輪７が設けられており、この車輪７は、トンネルの下部両側で長さ方向に敷設されたレール８上を移動することができる。養生装置４は、この車輪７を介してトンネルの内部を長さ方向に移動することができる。
【００２１】
防水シートは、厚さ０．８〜１．２ｍｍ、材質プラスチック系のエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン共重合体ビチューメント（ＥＣＢ）又はポリプロピレン共重合体（ＰＰＣ）のいずれでもよい。
防水シートの設置位置は、コンクリート表面から１０ｃｍから１ｍの隙間をあけて空気が逃げないようにコンクリート表面を覆う。
この隙間を選定した理由は、１０ｃｍよりも少ない場合、噴霧ノズル等がコンクリート表面に接触し傷つける可能性が大きい。１ｍ以上離した場合、コンクリート表面との隙間が拡がり、温度を調節する体積量が増大したり、温度を調節する加温ユニット等が大型となるためである。
【００２２】
アーチフレーム５には、多数の噴霧ノズル９が要所に配設されており、例えば、平均粒子径１０〜１００μｍ、より好ましくは、４５〜６０μｍの微霧の水を略密閉の空間部３にまんべんなく噴霧して充満させることにより、均一な湿度状態にある養生空間を形成する。
このように、均一な湿度状態を保持することにより、コンクリート１の硬化強度発現に必要な水和反応を持続するための水分の蒸散がなく、逆に微粒子状の水分を積極的に供給することにより、表面の緻密化や強度発現の増進に寄与し、コンクリート１の表面の欠陥の発生を低減する。
【００２３】
噴霧ノズル９は、噴霧部の口径により一般に超微霧１０μｍ以下、微霧１０〜１００μｍ、細霧１００〜３００μｍ、中霧０．３〜１．０ｍｍ、粗霧１．０ｍｍ以上に分類される。
さらに、噴霧する面積や体積及び方向により、噴霧ノズル９を選定することが重要となる。すなわち、直接コンクリートに噴霧するとセメントが水和反応した後でコンクリート表面に色が付着して美観上問題となることや、水和反応に必要以上の噴霧を行うことは不経済となる。
超微霧のときは体積や面積を考慮すると噴霧ノズル９の数が多く必要となる。このようなことを総合的に検討、実験した結果、微霧の１０〜１００μｍ、より好ましくは、４５〜６０μｍの範囲が最も適していることがわかった。
噴霧ノズル９の噴霧角度は、コンクリート表面までの距離や面積、体積、噴霧ノズル９の数を考慮した結果、８０度が望ましい。また、噴霧ノズル９のピッチは、微霧用・角度８０度を用いたとき３ｍ間隔が最適である。
【００２４】
また、噴霧される水の温度は、図４に示すように、加温ユニットにより噴霧ノズル９に供給される水を適宜加熱することにより調整することができる。
この場合、図６に示すように、コンクリート１の表面温度を検出してフィードバックしたり、コンクリート１の養生時の温度変化の理論値に基づいて、経時的に変化するコンクリート１の表面温度と同じ温度に調整した水を略密閉の空間部３に噴霧して充満させる。
噴霧される霧は、噴霧ノズルに至るまでに多少温度が下がったりするため、供給する水を多少高めに加温したりするが、噴霧時の温度でコンクリートの表面温度の±３℃、より好ましくは、±２℃、さらに好ましくは、±１℃の範囲であればよい。
また、コンクリートの水和反応による温度変化を事前に理論値として求めておき、この実験等による理論値の温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することにより、温度センサを配設する手間を省略し、コンクリートの打設条件に応じた理論値に基づいて噴霧する水の温度管理を行うことができる。
なお、図６は噴霧する水の制御温度を示すが、型枠脱枠後のコンクリートの表面温度も同じ曲線を示す。コンクリートの表面温度は、打設厚さによっても変わってくるが、本実施例では、型枠脱枠後の２日間で約２３℃から約３５℃まで上がって約２０℃まで下降し、その後の５日間は約２０℃を概ねキープしている。
【００２５】
コンクリートの表面温度を測定する温度センサ１２は、マイナス２０℃から１００℃までの測定範囲を有するものであれば適している。噴霧状況を踏まえると熱電対タイプφ６．４ｍｍ、長さ２０ｃｍのものが望ましい。
また、加温ユニットは、図４に示すように、温度コントローラ１３、水タンク１４、水温センサ（図示省略）、加熱ヒータ１５及びポンプ１６で構成されている。
温度コントローラ１３は、温度センサ１２の値を受信するとともに、この値を水温センサで比較し、加熱ヒータ１５に伝達して供給する水をこの温度に加温する。
【００２６】
一方、トンネル内のコンクリートは、例えば、約１０ｍの長さを１スパンＳとして施工されるが、本実施例では、養生装置４が３スパン等の複数のスパン長さを有しており、これにより、１スパンＳの脱枠毎に養生装置４を前進させながら、複数のスパンＳを同時に養生することができる。
この場合、養生装置４を各スパンＳに区画して略密閉の空間部３をスパンＳ毎に分割し、脱枠毎に養生装置４を１スパン前進させることにより、脱枠後のコンクリート１を各スパン単位で、その材齢に最適な温度と湿度で順次養生することができる。
【００２７】
例えば、第１スパンＳ１は、覆工型枠の直後の養生スパンであり、脱枠直後の最も養生温度を高くして制御管理すべき最初のスパンである。
第２スパンＳ２は、中間の養生スパンであり、コンクリート温度はピーク温度を超え下降パターンを示す。よって第１スパンＳ１の流末の配管からの水温を利用可能な場合もある。それ以外の場合、第１スパンＳ１と同等の加温ユニットの配置となるが、加熱ヒータは第１スパンＳ１ほど加温能力は必要ない。
第３スパンは、最終のスパンであり、コンクリートの表面温度がトンネル坑内の温度に近くなるが、急激な温度変化や湿度変化は有害な影響を与えるため、コンクリートの表面温度と略同じ温度の水を噴霧し続ける。
【００２８】
他方、図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、橋梁橋脚部アバット１０等の壁面構造物やカルバート１１等のコンクリート構造物においても、打設型枠を取り外したコンクリート１に対して、所要間隔をあけてコンクリート１の表面を被覆するように防水シート２を張設し、該防水シート２とコンクリート１の間に略密閉の空間部３を形成する。
そして、この空間部３に、経時的に変化するコンクリート１の表面温度と略同じ温度に調整した水を噴霧し充満させる。
空間部３は、養生するコンクリート１の表面に沿って、フレームで支持した防水シート２を張設することにより形成することができる。
この場合、フレームには、多数の噴霧ノズル９を要所に配設し、微粒子の水を略密閉の空間部３にまんべんなく噴霧して充満させ、均一な湿度状態にある養生空間を形成する。
【００２９】
セメントの水和に起因するひび割れは、温度解析により算定された温度分布に基づく体積変化と自己収縮による体積変化を求め、これらを採り入れた応力解析を行う。
このとき、コンクリートの表面の温度履歴を求め、この温度と差ができないように温度管理・養生すれば、コンクリート表面に温度差が起きず、温度によるひび割れ発生が防止できる。
一方、コンクリートのひび割れは、コンクリートの表面に引張強度（温度、乾燥収縮等による）が発生、その引張強度に対してコンクリートそのものが持っている引張強度が大きければ発生しないこととなる。
したがって、コンクリートの強度増加が早く大きく長期強度が大きいほどひび割れ抵抗性が大となるコンクリートを目指すことが必要となる。
【００３０】
ところで、コンクリートの強度増加が伴えば、一般にひび割れ抵抗性が増大するといわれている。そこで、高炉セメントＢ種、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントの３種類、水セメント比５５％において、材齢３日、７日、２８日、養生方法を噴霧養生する方法と噴霧なしの空中養生方法で比較実験を行った。
その結果、噴霧養生は、空中養生に比べて１．５倍から１．８倍程度の圧縮・引張強度増加となった。
この値を温度解析による方法で求めたひび割れ検討を実施した結果、このような噴霧養生を行えば、ひび割れ防止に極めて有効であることがわかった。
さらに、このような噴霧養生を行うことにより、高炉セメントＢ種で、早強ポルトランドセメントよりも初期強度及び長期強度が１．３から１．７倍程度増加することがわかった。
この噴霧養生を実施すれば、高炉セメントＢ種で早強ポルトランドセメントよりもひび割れ抵抗性が大きい。このことからも、セメントの水和反応を十分に発揮させるためには、水中養生や９０〜１００％の湿度養生が有効であることがわかる。
【００３１】
一方、噴霧する水の温度管理を行う本実施例のコンクリートの養生方法について、その養生効果を確認するために実物大試験を行った。
図３〜図４に示すように、通常の２車線トンネルで、長さ１０．５ｍ、高さ７ｍ、上断面半径５ｍである。このトンネルの内側を長さ６ｍ区間に亘って防水シート２で覆って略密閉の空間部３を設け、このアーチフレーム５の中に、円周方向８箇所に噴霧ノズル９を設けたアーチフレーム５を長さ方向に２列配置し、噴霧ノズル９を合計１６個設けた（図では一部省略している）。
さらに、コンクリートの表面温度を測定する温度センサ１２を、円周方向で３箇所ずつアーチフレーム５に設置した。コンクリート１の厚さは３０ｃｍで、高炉セメントＢ種を用いた。このような条件において、噴霧養生を７日間実施し、その後、防水シート２の覆いを外した。
その結果、防水シート２で覆い本実施例の養生方法を実施したコンクリートには、ひび割れが発生しなかった。
【００３２】
これに対して、養生を実施しなかった４．５ｍの区間のコンクリートには、トンネル長さ方向で略直線状の幅が０．５から３．５ｍｍのひび割れが発生した。このひび割れは、現在施工されているトンネル覆工コンクリートに発生しているひび割れ形状と同様である。
コンクリートの強度については、圧縮・引張強度は、材齢２８日、φ１０ｃｍで長さ３０ｃｍのコンクリートコアを、養生を行ったコンクリート及び養生を行わなかったコンクリートからそれぞれ３箇所ずつ採取した。
この試料を圧縮試験ＪＩＳＡ１１０８・引張強度試験ＪＩＳＡ１１１３の試験方法により試験した。その結果、養生したコンクリートコアは、養生しないコンクリートコアに比べて圧縮及び引張強度とも約１．５倍となった。
すなわち、噴霧する水の温度管理を行う本実施例のコンクリートの養生方法では、ひび割れ防止及び強度増加に対してその効果が確認できたが、これは、ひび割れ防止に乾燥収縮ひび割れを防止するために保温と湿潤養生ができ、セメントの水和熱に起因する温度応力ひび割れが温度制御により防止できたためである。
【００３３】
かくして、本実施例のコンクリートの養生方法によれば、打設型枠を取り外したコンクリート１に対して、所要間隔をあけてコンクリート１の表面を被覆するように防水シート２を張設し、該防水シート２とコンクリート１の間に略密閉の空間部３を形成するとともに、水和反応により経時的に温度変化するコンクリート１に対し、その表面温度と略同じ温度に調整した水を前記空間部３に噴霧し充満させることから、コンクリート１の表面温度の検出や養生時の温度変化の理論値に基づいて、材齢によるコンクリート１の養生に最適な温度でその表面を湿潤させることができ、これにより、脱枠後のコンクリート１に対して材齢毎の最適な養生管理を行うことができる。
また、コンクリート表面に形成した略密閉の空間部３を霧で充満させることにより、均一な湿度状態にある養生空間を形成することができ、これにより、コンクリート１の硬化強度発現に必要な水和反応を持続するための水分の蒸散をなくすとともに、微粒子状の水分を積極的に供給することにより、コンクリート表面の緻密化や強度発現の増進に寄与し、コンクリート表面の欠陥の発生を低減することができる。
【００３４】
この場合、噴霧する水の平均粒子径を１０〜１００μｍ、より好ましくは、４５〜６０μｍの微霧とすることにより、複雑な形状や天井面、垂直面の養生も霧を容易に充満させるとともに、水滴等の衝突によるコンクリート１表面の荒れや、筋上の水の滴れ跡が付くことを防止することができ、さらに、霧の発生のための必要な水量は微少であり、水による路面の泥濘化を防止することができる。
【００３５】
また、コンクリート１の水和反応による温度変化を温度センサ１２にて検出し、該検出した温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することにより、実際のコンクリート１の発熱温度を検出しながら、リアルタイムで噴霧する水の温度管理を行うことができる。
【００３６】
また、コンクリート１の水和反応による温度変化を事前に理論値として求め、該理論値の温度に基づいて噴霧する水の温度を調整することにより、温度センサ１２を配設する手間を省略し、コンクリート１の打設条件に応じた理論値に基づいて噴霧する水の温度管理を行うことができる。
【００３７】
また、養生区間を複数のスパンＳに区画して、前記空間部３をスパンＳ毎に分割し、該スパンＳ毎に噴霧する水の温度を調整することにより、脱枠後のコンクリート１に対して材齢毎のより最適な養生管理を行うことができる。
【００３８】
以上、本発明のコンクリートの養生方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のコンクリートの養生方法は、脱枠後のコンクリートに対して材齢毎の最適な養生管理を行えることから、例えば、トンネルやボックスカルバート、桟橋、橋梁、擁壁、水路、建築の柱・壁・梁等、多くの構造物のコンクリートの養生に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のコンクリートの養生方法の一実施例を示し、（ａ）は施工するトンネルの断面図、（ｂ）は左半が（ａ）のＢ矢視断面図、右半が（ａ）のＡ矢視断面図である。
【図２】同実施例で使用する養生装置を示し、（ａ）は天井部付近の断面図、（ｂ）は車輪とレールの２面図、（ｃ）はレールの３面図である。
【図３】同コンクリートの養生方法の実験例を示す斜視図である。
【図４】加温ユニットを示す概要図である。
【図５】本発明のコンクリートの養生方法を示し、（ａ）はトンネルへの施工を示す斜視図、（ｂ）は橋梁橋脚部への施工を示す斜視図、（ｃ）はカルバートへの施工を示す斜視図である。
【図６】コンクリート表面の温度に対応して、噴霧ノズルから噴霧される水の温度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１    コンクリート
２    防水シート
３    空間部
４    養生装置
５    アーチフレーム
６    エアーバルク
７    車輪
８    レール
９    噴霧ノズル
１０  橋梁橋脚部アバット
１１  カルバート
１２  温度センサ
１３  温度コントローラ
１４  水タンク
１５  加熱ヒータ
１６  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008223372.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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