(57)【要約】【課題】既存の技術と比較して、容易な作業でのコンクリートタンクの新築、維持管理できるコンクリート構造物の建設方法を提供すること。【解決手段】少なくとも底版と該底版上に立設する側壁とから構成される円筒状、略円筒状または長円形のコンクリート構造物において、コンクリート打設による該側壁の築造後、内容物の貯蔵開始以前に該側壁の外面周囲方向に炭素繊維強化プラスチック板などの連続繊維補強材を配置し、内容物による側圧に対して構造物が安定し得る所定の強度を確保することを特徴とするコンクリート構造物の建設方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも底版と該底版上に立設する側壁とから構成される円筒状、略円筒状または長円形のコンクリート構造物において、コンクリート打設による該側壁の築造後、内容物の貯蔵開始以前に該側壁の外面周囲方向に連続繊維補強材を配置し、内容物による側圧に対して構造物が安定し得る所定の強度を確保することを特徴とするコンクリート構造物の建設方法。
【請求項２】
連続繊維補強材が炭素繊維強化プラスチック板である、請求項１記載のコンクリート構造物の建設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートタンク等のコンクリート円形構造物（すなわち、円筒状、略円筒状または長円形のコンクリート構造物）の建設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられていた技術としては、例えば桶や樽の箍などがあるが、これらのような構造体は該箍と複数の壁部材から成り立ち、該箍は例えば張線器のような道具を使用して外力としての引張力を与えるか、逆に箍の内周より大きめの構造体部材を差し込むか打ち込むか等の方法により箍を膨張させ、その結果としてやはり箍に引張力を発生さることにより、該箍が複数の壁部材を締め付けるように作用させることにより、構造体としての形態を保持させており、内容の空充は問わないものであった。
【０００３】
また、水道用タンクに代表されるコンクリートタンクの多くは、円形壁体の壁厚中にＰＣ鋼材を円周方向に設置し、コンクリート打設後に該ＰＣ鋼材を緊張することで、該壁体コンクリートに圧縮力を与え、供用時に内部液圧により発生する該コンクリートへの引張力と相殺することによりタンクとしての強度を確保している（以下「ＰＣタンク」という）。
【０００４】
しかし、このＰＣ鋼材の緊張作業は、全ＰＣ鋼材の引張力のバランスを勘案しながら作業をする等、非常に高度で煩雑な技術を要求される作業であり、例えば特許文献１に開示されている自動緊張制御用の特別な装置を使用することが必要となる。
【０００５】
このＰＣタンクの基本構造は、樽の箍と同様に側壁部材であるコンクリートをＰＣ鋼材により締め付けてコンクリートにあらかじめ圧縮応力を生じさせ、内容物貯留時における内圧により側壁が外方へ膨らもうとする力により生じるコンクリートの引張応力と相殺するものである。これは図４のようにコンクリート側壁２の打設時にＰＣ鋼材６をコンクリート壁内に所定の位置・間隔で埋め込んでおき、コンクリートを所定の高さまで打設し養生後、所定のコンクリート強度が発現した後に、ジャッキ等を使用してＰＣ鋼材を緊張して所定の引張力を与えた後、定着柱７を利用してＰＣ鋼材の端部を定着させて、与えた引張力を保持し続けなければならない。この定着柱７設置のため、コンクリート側壁２の外周の型枠は複雑な凹凸の加工をしなければならず、外観も見苦しいものとなる。
【０００６】
また、ＰＣタンクの内容物である水・油類・液化ガス等により、ＰＣ鋼材が腐食して強度不足に陥った場合、一時ＰＣタンクの運用を休止して中身を空にして内圧をなくしてからＰＣ鋼材を交換するか、例えば特許文献２のように、相当な手間をかけて、新規に追加ＰＣ鋼材を設置する等の煩雑な補修作業を余儀なくされている。
【０００７】
さらに、ＰＣタンクの場合には、長期間使用中にＰＣ鋼材が腐食し構造耐力が低下するが、図５のようにＰＣ鋼材６はコンクリート内部に埋設されているため目視点検は不可能であり、例えば、特許文献３に示すような大がかりでかつ高度な技術を必要とする点検を定期的に実施し、ＰＣ鋼材の腐食・損傷等に起因する性能低下が発見された場合、タンクの使用を一時停止して内容物を空にして内圧をなくして修復するか、あるいは、例えば、特許文献４のような高度の技術を使用して、腐食したＰＣ鋼材を新品と交換しなければならない。
【０００８】
また、特許文献５に記載のＰＣ鋼材をコンクリート側壁外周に螺旋状に捲き付け補強する技術もあるが、この方法は小規模な橋脚等にしか適用できず、コンクリートタンクのような大型構造物には不適当としている。さらに、特許文献６に記載の特殊形状のワイヤーを円形構造物の全周囲に隙間なく螺旋状に螺旋状に捲き付け補強する技術は、１周目のワイヤーと２周目のワイヤーを噛合せなければならず寸分の誤差も許されないため、コンクリートタンクのような大型構造物での実施工は困難である。さらに、特許文献７には柱状体の構造物の周囲に連続繊維シートを貼り付けて補強する方法が示されているが、連続繊維シートの場合は施工性の面から、長さ１〜２．５ｍ程度に切断して貼付け、継手は２０ｃｍの重ね貼りとすることが好ましく、例えば、外径１０ｍのコンクリートタンクでは外周長が３１．４ｍとなり、仮に２．５ｍ程度のシートを貼り付けると、継手を考慮した場合１４枚程度を継ぎ貼りしなければならず施工が煩雑となり、やはりコンクリートタンクのような大型構造物での実施工は不向きであることは明らかである。
【０００９】
また、特許文献４には煙突状の円形構造物の周囲の縦方向に連続繊維補強材を貼り付け、ついで円周方向にも連続繊維補強材を貼り付ける方法が開示されているが、該方法は煙突状の径に比べて高さが高い構造物が中段で折れないように曲げ補強することが目的であり、つまり曲げ補強効果の主体は縦方向の連続繊維補強材であり、周方向の連続繊維補強材は、単に構造物の軸力耐力の補強に寄与しているに過ぎない。が、本発明における連続繊維補強材は構造物の内圧を保持する機能を有している。
【特許文献１】特開平９−２１７４９３号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５９９５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６４０２２号公報
【特許文献４】特開昭６４−８３７６８号公報
【特許文献５】特開平９−８８００８号公報
【特許文献６】特開平９−２９６６１４号公報
【特許文献７】特開平１１−１５９１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記背景技術などの既存の技術と比較して、容易な作業でのコンクリートタンクの新築、維持管理できるコンクリート構造物の建設方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
【００１２】
（１）少なくとも底版と該底版上に立設する側壁とから構成される円筒状、略円筒状または長円形のコンクリート構造物において、コンクリート打設による該側壁の築造後、内容物の貯蔵開始以前に該側壁の外面周囲方向に連続繊維補強材を配置し、内容物による側圧に対して構造物が安定し得る所定の強度を確保することを特徴とするコンクリート構造物の建設方法。
【００１３】
（２）連続繊維補強材が炭素繊維強化プラスチック板である、（１）記載のコンクリート構造物の建設方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、既存のＰＣタンク建設時における、ＰＣ鋼材緊張定着という高度な技術および精細な施工管理を必要とせず、工期が短く、かつＰＣ鋼線の監視および交換というような高価な維持管理を必要とせず、維持管理コストを低減したコンクリート構造物の建設方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明が図面に記載された発明に限定されるものではない。
【００１６】
本発明に係るコンクリート構造物の建設方法の一例としては、図１のように従来技術によるコンクリートタンクの施工と同様に、基礎となる鉄筋コンクリート製の底版１を設置し、次にコンクリート側壁２には自立する程度の鉄筋を組立てた後、円形の型枠を組立て、コンクリート打設を行う方法で建設する。
【００１７】
従来のＰＣタンクの側壁の形状は図４のように定着柱７を必要とするため形状が複雑な凹凸状となるが、本発明では定着柱７を必要としないため、図３のようにコンクリート側壁２の外周は平滑な曲面で良い。
【００１８】
コンクリートが所定の強度に達するまで養生後に型枠を解体し、次いで連続繊維補強材としてＣＦＲＰ板３をコンクリート側壁２の周囲に貼付ける。
【００１９】
最後に、図２のようにタンク蓋５を設置して、構造体として完成させる。
【００２０】
本発明に係るコンクリート構造物の建設方法では、コンクリート側壁は自立しており、内容物、すなわち、水・油類・液化ガス等の液体が空のときは形態も保持されており、このときには外周に貼り付けたＣＦＲＰ板は作用しておらず、内容物が充填されたときにのみ作用する。
【００２１】
本発明に係るコンクリート構造物の建設方法では、コンクリート側壁２は単純な円形（すなわち、断面が円筒状、略円筒状または長円形）であり、また、例えばＣＦＲＰ板の貼付作業も簡単な実習で習得できる技術であり、余計な緊張定着作業もないので施工中の全体のバランスの考慮も不必要であり、ＣＦＲＰ板をパテ状接着剤を使用して順次指定の位置に貼り付けるだけの手作業で施工でき、大がかりな設備は不要である。
【００２２】
本発明に係るコンクリート構造物の建設方法により建設されたコンクリート構造物の基本構造は、内容物貯留時における内圧により側壁が外方へ膨らもうとする力により生じる側壁の引張力を、コンクリートを介して外周囲に貼り付けた連続繊維補強材に負担させるものである。
【００２３】
本発明に用いられるＣＦＲＰ板は、促進暴露試験による耐久性は５０年以上と証明されており、コンクリートタンク本体の耐久性である５０年と同等であり、つまり本体のコンクリートより先に補強機能が喪失することはなく、従って腐食による交換の必要性はない。
【００２４】
また、本発明に係るコンクリート構造物の建設方法によれば、ＣＦＲＰ板はコンクリート側壁の外周に設置され、外観による目視点検が可能であり、例えば落石等による損傷が発見された場合にも、図６のように損傷部１６を中心として左右に各５０ｃｍ以上の定着長１７を確保して補修用ＣＦＲＰ板１８を損傷ＣＦＲＰ板の上下に２枚ずつ増し貼りすることで、強度の回復を図る。  
【００２５】
なお、本発明に係るコンクリート構造物の建設方法に好ましく用いられるＣＦＲＰ板のように、弾性率Ｅｃｆ＝２７３ｋＮ／ｍｍ２、断面積Ａｃｆ＝１００ｍｍ２のＣＦＲＰ板を２００ｍｍ２間隔で貼り付けた場合、壁高１ｍ当りの該ＣＦＲＰ板の断面剛性はＥｃｆ×Ａｃｆ＝２７３×１００×５＝１３６，５００Ｎ／ｍとなるが、これと同等の補強効果を、柱状体の構造物の周囲に連続繊維シートを貼り付けて補強する方法について開示された特許文献５に記載の連続繊維シートで確保しようとした場合、弾性率Ｅｃｆ＝４４０ｋＮ／ｍｍ２、幅１ｍ当り断面積Ａｃｆ＝１６３ｍｍ２の炭素繊維シートを使用すると、シート１層当りの断面剛性はＥｃｆ×Ａｃｆ＝４４０×１６３＝７１，７２０Ｎ／ｍでしかないので、シート積層数は１３６，５００÷７１，７２０＝約２枚必要となり、さらに作業が煩雑となる。
【００２６】
図１において、タンク外径１１が１０ｍの場合、コンクリート側壁２の外面の展開図は図７のようになり、外周１２は１０．０×３．１４＝３１．４ｍとなる。ＣＦＲＰ板３は一周貼り付けたうえに継手等を用いて接合し一体化することで、その補強効果を一律に確実なものとする。
【００２７】
この継手４としては、ＣＦＲＰ製もしくは金属製の図８のような継手の使用が好ましい。該継手では継手長１４は５０ｃｍ以上が望ましく、またＣＦＲＰ板幅１５以上の水平段差が生じる。
【００２８】
図７のようにＣＦＲＰ板を２分割した場合、図８の並行継手を使用すると、継手長１４を５０ｃｍとすれば、ＣＦＲＰ板部材長１３は３１．４÷２＋０．５＝１６．２ｍとなり、施工性から好ましい。
【００２９】
また、図９のように継手を周当り１箇所とすると、並行継手の特徴として１周につきＣＦＲＰ板１枚分の幅１５だけ斜め貼りとなるため、均等な補強効果を得るためにＣＦＲＰ板の蛇行を防止しようとすると、貼り付け作業に関して精細な測量による貼り付け高さ管理が必要となるため、ＣＦＲＰ板一周当りの継手数は偶数とすることが望ましい。
【００３０】
一方、ＣＦＲＰ板貼付工の施工性からは、１枚当たりの部材長１３は２０ｍ以下が望ましく、タンク外径１１によっては一周当りの継手数を増やし、部材長１３を２０ｍ以下とする。このときＣＦＲＰ板３を２分割、４分割というように偶数分割すれば、図７のようにＣＦＲＰ板の幅１５の段差はつくが、各ＣＦＲＰ板は水平な貼り付けとなり、貼り付け作業には一定の高さを出すという簡単な測量技術で施工可能である。
【００３１】
以上のように本発明の方法によれば、複雑で高度な技術を必要とせず、コンクリートタンクを築造することが可能であり、かつ維持管理も簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるコンクリートタンクの斜視図
【図２】本発明によるコンクリートタンクの平面断面図
【図３】本発明によるコンクリートタンクの側面断面図
【図４】ＰＣタンクの平面断面図
【図５】ＰＣタンクの側面断面図
【図６】ＣＦＲＰ板損傷部補修図
【図７】図３のＡ＝Ａ矢視図であるコンクリート壁外面の展開図
【図８】特許文献７に記載のＣＦＲＰ継手の平面図
【図９】図７の継手を１箇所とした場合の外面の展開図
【符号の説明】
【００３３】
１……底版
２……コンクリート側壁
３……ＣＦＲＰ板
４……ＣＦＲＰ板継手
５……タンク蓋
６……ＰＣ鋼材
７……定着柱
１１……タンク直径
１２……タンク外周
１３……ＣＦＲＰ板部材長
１４……継手長
１５……ＣＦＲＰ板幅
１６……損傷位置
１７……定着長
１８……補修用ＣＦＲＰ板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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