覆工コンクリートの高品質化セントル養生システムの開発
はるあき－「春秋 コンクリート」を山岳トンネルに適用－

Concrete-Curing System Using Temperature Controlled Forms
宏彰*1

若林

Hiroaki Wakabayashi

森山祐三

*1

Yuzo Moriyama

藤本和成*2

富澤

Kazushige Fujimoto

内田博之

*1

Naoki Tomisawa

長沼

Hiroyuki Uchida

直樹*1
諭*1

Satoshi Naganuma

要旨
覆工コンクリートは、構造および施工上、収縮変形による拘束や早期脱型（強度不足）に起因するひび割れ・剥離が発生しやすい。これらのひび割れは、それぞれ夏期、冬期において顕著であり、コンクリートのひび割れの発生が少ない適度な温度、すなわち春期または秋期の温度環境下に維持することが重要となる。「春秋コンクリート」は、型枠養生期間中の型枠温度を調整し、コンクリートを冷却・加温することで、上記問題を解決したものである。
本報告は、春秋コンクリートの室内試験で得られた基礎性状を踏まえ、実現場として美浜東バイパス 佐田トンネルにおいて適用した効果について紹介する。
キーワード：山岳トンネル 覆工コンクリート 春秋コンクリート 型枠 養生温度 冷却 加温

１．はじめにとは、ひび割れを抑制するのに有効であることがわかる。
一般にコンクリート温度を調整するためには、コンクリ

覆工コンクリートは、構造および施工上、14～20時間でートの練上がり温度をコントロールする方法と、打込み時脱型し、その後は坑内環境で養生を行う。そのため、夏期

および打込み後のコンクリート温度をコントロールする方

施工のコンクリートは、練上がり温度が高く、ピーク温度法が考えられる。前者は、骨材温度の調整や生コン自体をも高くなることから、脱型時にコンクリート表面が急激に液化ガス等で冷却する方法が、後者は、散水やパイプクー冷却・乾燥され、収縮に起因したひび割れが発生しやすい。

リングにより冷却する方法や、ジェットヒータや遮風シー

逆に冬期施工のコンクリートは、練上がり温度が低く、ピトにより加温する方法がある。しかし、一般に覆工コンクーク温度も低くなることから、脱型時に強度不足によるひリートの施工は、冬期に加温するケースはあるが、夏期にび割れや剥離が発生しやすい。

冷却するケースはほとんどない。

図1は、当社施工のASトンネルにおけるひび割れ発生状況

今回、開発した「春秋コンクリート」は、養生期間中のをまとめたものである。この図によると7～9月の夏期施工

型枠温度を調整し、コンクリートを冷却・加温して、一年のコンクリートは、練上がり温度が26℃以上と高く、ひびを通して春秋期に打設したコンクリートと同じ温度環境で割れが多数発生しており、一方、5月、10月の春期および秋施工することを可能にしたもので、これにより収縮ひび割期に施工したコンクリートは、練上がり温度が20℃程度とれや強度不足による剥離を防止し、長期耐久性を向上させ低く、ひび割れがほとんど発生していないことがわかる。

る。

このことから、コンクリート温度を春秋環境に調整するこ

春秋コンクリートのトンネル現場への適用にあたっては、事前に室内試験において、コンクリートの温度特性、型枠*1

練上がり温度

1632143012281026824622420218016５月

図1

打設スパン６月７月８月

９月との剥離性、若材令と長期材令における強度特性、およびコンクリートの練上がり温度（℃）

ｽﾊﾟﾝ数

ひび割れ発生スパン

技術部*2

現場として、美浜東バイパス

大阪本店

佐田トンネルにおいて大型空調機と送風用配管を使用した専用セントルを用いて、覆工コンクリートを冷却・加温することで、春秋コンクリートの性状について確認した。
本報告は、春秋コンクリートの室内試験および実現場で１０月

ASﾄﾝﾈﾙにおける0.1mm以上のひび割れ発生状況

土木事業本部収縮ひずみ特性についての基礎性状を確認した。また、実の適用結果について紹介する。

土木部

― 9 ―

鴻池組技術研究報告

２．室内試験

2013

2.2.3

実験方法

①コンクリート温度測定
2.1

実験目的

型枠は、実物大の覆工コンクリート（t=30cm）を模擬し既住の実験データが少ない若材令コンクリートに対するた直径 30cm、高さ 30cm のボイド型枠を使用した。型枠上冷却の影響や効果などの基礎性状を確認するために、夏期

部にはセントルのスキンプレートを模擬した鉄板蓋(t=6施工のコンクリートと春秋コンクリートに対して、①コンmm)を、残りの 5 面には断熱材として発泡スチロール(t=5クリート温度測定、②剥離性試験、③若材令強度試験、④cm)を設置した。また、型枠の上下 5cm と中間の位置に熱電長期強度試験、⑤収縮ひずみ測定を実施した。

対を設置し、コンクリート温度を連続的に測定した。

2.22.2.1

上面図

実験内容

エアキャップ

側面図

コンクリート配合
発泡スチロール

実験に使用したコンクリートの配合は、適用現場である

鉄板蓋：400×400

佐田トンネルの覆工コンクリートの配合とした。
表 1 に使用材料、表 2 に覆工コンクリート配合を示す。
表1種類
セメント

記号
C

物理性質など高炉セメントB種、密度3.04g/cm3
福井県坂井市三国町産 陸砂
表乾密度2.60g/cm3、粗粒率1.82
福井県敦賀市葉原産 砕砂
表乾密度2.60g/cm3、粗粒率3.42
滋賀県今津町椋川産 砕石
表乾密度2.81g/cm3、実績率58.0%

S1細骨材
S2粗骨材

G混和剤

WR

使用材料

表220

熱電対鉄板蓋(t=6mm)

発泡ｽﾁﾛｰﾙ(t=5cm)

覆工コンクリート配合

Gmax W/C S/a(%)(%)(N/mm2 ) (cm) (mm)15

温度測定位置

ボイド管

コンクリート温度測定用型枠

AE減水剤（リグニンスルホン酸化合物）

基準強度 ｽﾗﾝﾌﾟ

18

図260W

単位重量（kg/m3）
C
S1 S2G

写真 2

供試体作成状況写真 3鉄板蓋設置状況

WR47.3 170 283 383 468 1026 3.57

②剥離性試験
春秋コンクリートでは、型枠を 10℃に冷却することを想2.2.2

定したため、脱型時の強度発現不足によるコンクリート表養生条件

コンクリートの練上がり温度は、夏期施工のコンクリー面の剥離の有無について確認した。型枠は、コンクリートトを想定して 30℃とした。次に打設後 24 時間の養生温度

温度測定用型枠と同様の大きさ、形状のものを使用した。

は、写真１に示す温度調整装置を用いて、夏期施工のコン鉄板蓋の脱型時期は、セントルの脱型時期に相当する 16クリートは 40℃（夏期におけるセントル天端の空間温度相時間および 18 時間とした。

当）、春秋コンクリートは 10℃（大型空調機の最大冷却温③若材令強度試験度相当）とした。その後、型枠を脱型し、室温 25℃、湿度供試体は、φ100×200 を 3 本とし、写真 4,5 に示すよう70%（トンネル坑内温度および湿度相当）の恒温室で気中養にコンクリート温度測定用型枠にコンクリートで埋設した。
鉄板蓋の脱型時期は、14～24 時間とし、脱型後にコンク生を行った。

リートを破砕して円柱供試体を取り出し、脱型時の必要強度が確保できるかを確認した。
円柱供試体(φ100×200)
熱電対

写真 1

写真 4

温度調整装置― 10 ―

型枠設置状況

写真 5供試体作成状況

覆工コンクリートの高品質化セントル養生システムの開発④長期強度試験―「春秋コンクリート」を山岳トンネルに適用 ―③若材令強度試験結果

型枠は、コンクリート温度測定用型枠と同じものを使用

若材令強度試験結果を図 4 に示す。

し、材令 7,28,56,91 日のコア供試体（φ86）を採取して、春秋コンクリートは、材令 16 時間以降で脱型時の必要強度(2.1N/mm2)を満足していることがわかった。

圧縮強度試験を実施した。
⑤収縮ひずみ測定試験

8.07.0

若材令強度試験で作成した供試体を用いて、材令 24 時間
2.2.4

試験ケース

室内試験ケースを表 3 に示す。
表3種類

練上り

夏施工のｺﾝｸﾘｰﾄ

304025春秋ｺﾝｸﾘｰﾄ

30

10252.3

材令7日まで測定－
16,18hr

14,16,18, 7,28,20,24hr 56,91日

23.02.0⑤収縮
ひずみ0.014

若材令強度試験結果

長期強度試験結果を図 5 に示す。
春秋コンクリートは、材令 7～91 日で夏期施工のコンク

春秋コンクリートは、夏期施工のコンクリートと比較しリートの圧縮強度を 20～30%程度上回ることがわかった。
45て、型枠の深度によっては最大 20℃程度の冷却効果がある
2圧縮強度（N/mm )55

上5cm-夏施工Con
上5cm-春秋Con50

中間-夏施工Con
中間-春秋Con

夏施工Con40が、一番深い位置でも 17℃程度冷却できることがわかった。

コンクリート温度（℃）

18
材令(時間)④長期強度試験結果

コンクリート温度測定結果を図 3 に示す。

下5cm-夏施工Con
下5cm-春秋Con

17℃
20℃

3516

図4

①コンクリート温度測定結果

40

必要強度
22.1N/mm

材令91日まで測定

室内試験結果45244.01.0

養生温度（℃） ①ｺﾝｸﾘｰﾄ ②剥離 ③若材令 ④長期温度
性強度
強度

205.0

室内試験ケース

温度（℃） 24hrまで 24hr以降

春秋Con

6.0

圧縮強度（N/mm )でひずみゲージを設置し、その後の収縮ひずみを計測した。

夏施工Con

春秋Con

水中養生

5691353025201528日基準強度
18N/mm210503072528

冷却

20155

図5上 5cm
中間
下 5cm

断熱10材令(日)脱型⑤収縮ひずみ測定結果
収縮ひずみ測定結果を図 6 に示す。

00.00.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

春秋コンクリートは、材令 91 日で夏期施工のコンクリー

経過時間（日）図3

長期強度試験結果

コンクリート温度測定結果

トの収縮ひずみより 200μ程度小さいことがわかった。これは、春秋コンクリートのピーク温度が、夏期施工のコン②剥離性試験結果クリートよりも 17～20℃程度低いため、温度および乾燥収材令 16 時間と 18 時間の剥離性試験結果を写真 6 に示す。

縮ひずみが減少したものと考えられる。

春秋コンクリートでは、型枠を 10℃に冷却しても、コンクリート表面は 20℃程度と温かく、コンクリート表面に剥離が発生していないことがわかった。

-100(b)材令 18 時間

0714 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98-200
ひずみ（μ）(a)材令 16 時間

材令(日)0-300-400-500-600200μ
夏施工Con春秋Con-700

写真 6

剥離性試験結果

図6― 11 ―収縮ひずみ測定結果

鴻池組技術研究報告

2.4

室内試験結果まとめ2013

用機材の仕様、写真 7 に使用機材を示す。トンネルの覆工

春秋コンクリートの基礎性状について以下にまとめる。

コンクリートに適用する春秋コンクリートでは、大型空調①

春秋コンクリートは、10℃に冷却しても、コンクリー機で冷却・加温した空気を補助ファンにより、セントル型

ト表面まで水和反応が起こり、脱型時にコンクリート枠に設置した送風用鋼管に風速 10～15m/s で圧送し、型枠表面が剥離しない。
春秋コンクリートは、脱型時の必要強度を満足できる。

③春秋コンクリートは、夏期施工のコンクリートに比べ

350
250

②

送風用鋼管12本

分流器

送風ﾀﾞｸﾄ7150

急激な乾燥や温度変化が小さくなり、収縮ひび割れを補助ﾌｧﾝの効果に相当する。

分配器

2250

補助ﾌｧﾝ

３．現場への適用
3.1

山側

4300

春秋コンクリートは、ピーク温度が低いため、初期の抑制できる。その効果は、一般的な膨張コンクリート

送風用
鋼管12本

送風用鋼管12本て水和反応が緩やかになるため、長期強度が増進する。
④

海側

分流器

図8

目的

補助ﾌｧﾝ分流器

大 型
大型
エアコン
空調機

春秋コンクリート専用セントル概要図
表5

実現場において、春秋コンクリートの性状を確認するこ

使用機材の仕様

使用機材

仕様
・能力 ；冷房56kW／暖房63kW(60Hz)
大型空調機
3・送風機；定格風量165m /min
分流器
・送風方式；12P同時送風
3
補助ファン ・風量；80m /min
送風用配管 ・送風ダクト；φ75mmとを目的として、以下の測定を行った。
測定項目は、室内試験と同様、夏冬期に施工するコンクリートと、春秋コンクリートの①コンクリート温度測定、②ひび割れ・剥離状況、③若材令強度試験、④長期強度試
験、⑤収縮ひずみ測定とした。

φ500

表 4 に適用現場の工事概要、図 7 に標準断面図を示す。
表 4 トンネル工事概要
工事名称 美浜東バイパス 佐田トンネル工事
発注者 近畿地方整備局 福井河川国道事務所
施工者 株式会社 鴻池組
工事場所 福井県三方郡美浜町佐田地先
・工事延長680m、トンネル延長464m
2
工事概要 （NATM、機械掘削、内空断面積65.9m
上半先進ショートベンチカット工法）
・地質状況：丹波層群 砂岩・頁岩・チャート

空調温度：10～40℃
送風量：165m3/min(a)セントル全景(b)大型空調機

空調機から海側補助ﾌｧﾝへ分流器へ分配器から山側補助ﾌｧﾝへ中央補助ﾌｧﾝへ(c)分配器(d)補助ファン分流器（各 12 箇所）
送風ﾀﾞｸﾄ図7

標準断面図（DⅢa パターン）の一例

送風ﾀﾞｸﾄ

送風用鋼管

送風用鋼管へ

3.2

春秋コンクリート専用セントル

図 8 に春秋コンクリート専用セントル概要図、表 5 に使(e)分流器・送風ダクト
写真 7― 12 ―(f)送風ダクト・送風用鋼管
使用機材

覆工コンクリートの高品質化セントル養生システムの開発―「春秋コンクリート」を山岳トンネルに適用 ―表面を冷却・加温するもので、これにより脱型までのコン

3.4

クリート温度を春秋期環境に調整した。

①コンクリート温度測定結果

計測結果

夏期、秋期および冬期施工時のコンクリート温度測定結
3.3

測定内容

3.3.1

果を図 10～12 に示す。

養生条件

春秋コンクリートのピーク温度は、夏期では 10℃程度

夏期は、温度調整を行わないコンクリートと空調機の温（練上がり温度を考慮すると 8℃程度）低下し、冬期では度を 15～20℃に調整した春秋コンクリート、冬期は、ジェ脚部で 3℃程度上昇することがわかる。また、秋期施工のットヒータで加温したコンクリートと空調機の温度をコンクリートと、夏冬期施工の春秋コンクリートのピーク40℃に調整した春秋コンクリートについて、脱型まで養生温度差を比較すると天端、肩部で 6℃程度と小さく、春秋し、各測定項目を比較した。また、秋期に温度調整を行わ環境を適切に模擬化できていることを確認できた。

ないコンクリートのデータも採取した。
55

測定方法

破線：温度調整なし
実線：春秋ｺﾝｸﾘｰﾄ

50①コンクリート温度測定、および収縮ひずみ測定
箇所における地山側、中心、坑内側のコンクリート温度と収縮ひずみを連続的に測定した。

10℃

45

コンクリート温度（℃）

10.5m の覆工スパンの中央部の天端、肩部および脚部の 3

40
3530

熱電対
ひずみ計

25

夏天端-無対策夏天端-春秋Con

ひずみ計

肩部

図 10

夏肩部-無対策
夏肩部-春秋Con

9:00

3:00

21:00

9:00

15:00

3:00

21:00

15:00

9:00

3:00

21:00

9:00

3:00

15:00

天端

21:00

9:00

20
15:00

3.3.2

夏脚部-無対策夏脚部-春秋Con

夏期施工のコンクリート温度比較

45

コンクリート温度（℃）

脚部

図9

破線：ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ養生
実線：春秋ｺﾝｸﾘｰﾄ

40

熱電対

コンクリート温度および収縮ひずみ測定位置

3530

3℃

25201510

9:00

9:00

21:00

9:00

15:00

3:00

21:00

15:00

9:00

3:00

図 11

冬肩部-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ
冬肩部-春秋Con

3:00

冬天端-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ
冬天端-春秋Con

セントル脱型後のコンクリート表面を定期的に観察した。

3:00

21:00

15:00

9:00

3:00

21:00

②ひび割れおよび剥離状況の確認

15:00

9:00

5

冬脚部-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ
冬脚部-春秋Con

冬期施工のコンクリート温度比較③若材令強度試験
45

PT 型テストハンマーを使用し、覆工コンクリート天端の40
コンクリート温度（℃）

褄部における材令 14～20 時間の若材令強度を測定した。
④長期強度試験
NR 型テストハンマーを使用し、天端、肩部および脚部の3 箇所の覆工コンクリート表面における材令 7,28,56,91 日の長期強度を測定した。

3025201510

施工条件に応じて比較した測定ケースを表 6 に示す。
表6施工
時期
8月
11月
1月

夏天端-春秋Con
秋天端-無対策冬天端-春秋Con

図 12

測定ケース

養生条件
①ｺﾝｸﾘｰﾄ ②剥離性 ③若材令 ④長期強 ⑤収縮
ｹｰｽ
温度（℃） 脱型まで 脱型後温度
試験
強度度
ひずみ
夏-無対策
30－
材令
15～20℃
夏-春秋con 28
坑内
材令7日
14,16,7,28,
材令60日
随時
秋-無対策
18－まで測定環境
18,20
56,91日 まで測定
ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ
冬-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ
10hr
冬-春秋con 10
40℃

21:00

15:00

9:00

3:00

21:00

15:00

9:00

3:00

21:00

15:00

9:00

3:00

21:00

15:00

5

測定ケース

9:003.3.3

6℃

35

夏肩部-春秋Con
秋肩部-無対策
冬肩部-春秋Con

秋期施工のコンクリート温度比較

練上り②ひび割れおよび剥離状況― 13 ―

セントル脱型後における春秋コンクリートの表面状況を鴻池組技術研究報告

写真 8 に示す。

2013⑤収縮ひずみ測定結果

夏期施工の春秋コンクリートでは、脱型後の急激な乾燥収縮ひずみ測定結果を図 15 に示す。

や温度低下による収縮ひび割れもなく、緻密なコンクリートを施工できた。

春秋コンクリートは、材令 60 日で夏期施工のコンクリー
ト脚部の収縮ひずみより 60μ程度小さいことが、また、秋同様に、冬期施工の春秋コンクリートでは、強度不足に期施工のコンクリートと比較して同程度であることがわか

よるひび割れや剥離もなく、緻密なコンクリートを施工でった。これは春秋コンクリートのピーク温度が、夏期施工きた。のコンクリートよりも 10℃程度低いため、温度および乾燥収縮ひずみが減少したものと考えられる。
50

夏脚部-無対策

夏脚部-春秋Con

冬脚部-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ

冬脚部-春秋Con

秋脚部-無対策

0(a)夏期-春秋コンクリート(b)冬期-春秋コンクリート
写真 8 春秋コンクリートの表面状況

ひずみ（μ）

010203040506070-50-10060μ③若材令強度試験結果-150

材令 14～20 時間の若材令強度試験結果を図 13 に示す。
-200

春秋コンクリートを含め、いずれのケースも脱型時の必材令（日）2要強度(2.1N/mm )を満足していることがわかった。

7夏-無対策冬-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ

夏-春秋Con
冬-春秋Con

図 15

秋-無対策

3.5

2

圧縮強度(N/mm )6

収縮ひずみ測定結果

現場適用結果まとめ

春秋コンクリートの現場適用結果を以下にまとめる。

5①4

空調機の温度を調整することで、一年を通して春秋施工時に近いコンクリート温度に調整できる。

3②2

必要強度
2.1N/mm2

1

リートにおける収縮ひび割れや剥離を抑制できる。

014161820材令（時間)

図 13

春秋コンクリートは、夏期施工や冬期施工のコンク③春秋コンクリートは、通常の養生時間で脱型できる。

④春秋コンクリートは、長期強度が向上する。

以上より、室内試験で得られた基礎性状を実現場でも確若材令強度試験結果認することができた。
④長期強度試験結果
材令 7,28,56,91 日の長期強度試験結果を図 14 に示す。

４．おわりに春秋コンクリートは、夏期施工のコンクリートの圧縮強度を 10～20%程度上回ることがわかった。

今回、春秋コンクリートの室内試験および実現場での適2圧縮強度(N/mm )用にあたり、優位な結果が得られた。
3230282624222018161412

夏天端-無対策冬天端-ｼﾞｪｯﾄﾋｰﾀ

夏天端-春秋Con冬天端-春秋Con

秋天端-無対策

今後、春秋コンクリートの現場への適用にあたっては、使用機材の適正配置、空調機の冷却・加温能力のさらなる向上、設備・電力コストの縮減といった施工上の問題点を解決し、導入していきたいと考える。
本報告の執筆にあたり、現場適用をご承認頂いた近畿地

28日基準強度18N/mm2
72856材令（日)

図 14

整

福井河川国道事務所、および本工法の開発に協力頂いた㈱岐阜工業、㈱流機エンジニアリングに心より謝意を表
91

します。

長期強度試験結果― 14 ―