JP6667805B2

JP6667805B2 - コンクリート型枠

Info

Publication number: JP6667805B2
Application number: JP2015172944A
Authority: JP
Inventors: 達哉臼井; 坂本　淳; 淳坂本; 修一岡本; 文明園部; 敏弘奥村; 利治岸
Original assignee: Taisei Corp; University of Tokyo NUC
Current assignee: Taisei Corp; University of Tokyo NUC
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: JP2017048609A

Description

本発明は、コンクリート型枠に関する。

水中養生を行うことがコンクリートの強度、緻密性、ひび割れ抵抗性、耐久性を高めるのに適していることが知られている。
そのため、コンクリートの養生に際しては乾燥を防ぎ、水中養生に近い環境を作ることを目的とした養生方法が採用されている。
このような養生方法としては、例えば、脱型後のコンクリートの表面に散水する方法がある。ところが、散水養生は、コンクリートの上面等の水平面については水中養生に近い環境を作ることができるものの、側面等の鉛直面や斜面に対しては、ムラなく均一に保水を行うのに手間がかかる。

そのため、本出願人等は、例えば、特許文献１に示すように、保水性を備えたコンクリート型枠を開発し、実用化に至っている。
特許文献１に記載のコンクリート型枠は、複数の芯材と、芯材の両面にそれぞれ積層された面材とを備えたせき板を有するものである。コンクリート打設面側の面材には、複数の貫通孔が形成されている。そして、芯材同士の隙間に養生水を貯留することで、貫通孔からコンクリートの表面に直接的に養生水を供給している。特許文献１のコンクリート型枠によれば、水中養生に近い環境を作ることができる。

特開２０１３−２３８０４４号公報

特許文献１に記載のコンクリート型枠を、養生範囲の高低差が大きいコンクリート構造物に適用すると、せき板の下部の水圧が上部よりも高くなるので、養生水の供給量が均一にならず、湿潤状態にムラが生じるおそれがあった。
また、現場の状況や、コンクリート構造物の形状等により、コンクリート型枠の上端からの給水が不能な場合には、コンクリート型枠の上部において養生水が不足するおそれがあった。

このような観点から、本発明は、コンクリートの表面に均一に養生水を供給することができるコンクリート型枠を提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明のコンクリート型枠は、コンクリートの表面を覆う給水層と、前記給水層の裏面に沿って形成されたせき板と、養生水を供給する注水管とを備えており、前記給水層は透水性を有したシート材からなり、前記せき板は上部分とその他の部分とに分割されていて、少なくとも前記上部分の内部は中空であるとともに前記その他の部分との間が仕切られており、当該上部分の前記給水層側の面には養生水の浸出手段が設けられていて、前記注水管は、前記上部分の側面に接続されており、前記注水管を介して前記上部分に供給された養生水が、前記浸出手段を介して前記給水層に浸透して、当該給水層内で全体的に広がること特徴としている。
前記浸出手段として、例えば、前記せき板に複数の貫通孔を形成すればよい。

かかるコンクリート型枠によれば、せき板の上部分の内部に養生水を貯水するとともに、上部分から浸出した養生水を給水層に浸透させることで、コンクリートの表面全体に均一に供給することができる。
また、養生水の貯水は、上部分に制限しているため、養生範囲に大きな高低差が存在していたとしても養生範囲の上部と下部とで水圧に大きな差が生じることはない。

前記せき板が、複数の中空凸部が形成された２枚の熱可塑性樹脂シートを互いの中空凸部同士を突き合わせた状態で熱融着してなる芯材と、前記芯材の両面にそれぞれ積層された面材とを備えたものであれば、貯水性を確保しつつ、せき板としての強度を確保することができる。
なお、前記上部分の高さは１００ｃｍ以下であるのが好ましく、より好ましくは２０ｃｍ〜４０ｃｍの範囲内であるのが望ましい。

本発明のコンクリート型枠によれば、コンクリートの表面に均一に養生水を供給することができるので、高品質なコンクリート部材またはコンクリート構造物を製造することが可能となる。

本発明の実施形態に係るコンクリート型枠の設置状況を示す断面図である。図１に示すコンクリート型枠のせき板を示す断面図である。（ａ）および（ｂ）はコンクリート型枠の使用状況を示す断面図である。

本実施形態のコンクリート型枠１は、コンクリート打設時に使用する型枠であって、図１に示すように、給水層２と、せき板３とが積層されてなる。
給水層２は、コンクリートの表面に当接しており、コンクリートの打設後に発生する余剰水（ブリージング水を含む）を吸収するとともに、コンクリートの養生時にコンクリートの表面に水分（養生水）を供給する。

本実施形態の給水層２は、コンクリートの表面を覆うように配設された不織布である。なお、給水層２を構成する材料は、透水性を有したシート材であれば限定されるものではなく、例えば、織布であってもよい。

せき板３は、給水層２の裏面（コンクリートの反対側の面）に形成されている。
せき板３は、上部分４と下部分５とに分割されている。なお、せき板３の分割数は限定されるものではない。
本実施形態の上部分４は、高さが３０ｃｍに形成されている。なお、上部分４の高さは限定されるものではないが、１００ｃｍ以下、好ましくは２０ｃｍ〜４０ｃｍの範囲内であるのが望ましい。上部分４の高さが大きすぎると、上部分４の上部と下部との間で水頭差が大きくなり、養生水の供給量に差が生じてしまう。また、上部分４の高さが１００ｃｍを超えると、水圧によりせき板３（上部分４）に破損が生じるおそれがある。一方、上部分４の高さが小さすぎると、コンクリート部材の表面に対して供給する養生水を十分に貯留することができなくなる。

上部分４および下部分５は、内部が中空であるとともに、上部分４と下部分５との間は仕切られている。すなわち、上部分４から下部分５への流体の流通が不能に構成されている。
なお、せき板３は、少なくとも上部分４の内部が中空であればよく、下部分５は必ずしも中空である必要はない。

本実施形態のせき板３は、図２に示すように、芯材３０と、この芯材３０の両面にそれぞれ積層された面材３３，３３とを備えている。芯材３０は、複数の中空凸部３２，３２，…が形成された２枚の熱可塑性樹脂シート３１，３１を互いの中空凸部３２同士を突き合わせた状態で熱融着して形成される。

本実施形態のせき材３は、打設コンクリートの圧力（側圧）に対して変形することがない強度・剛性を有した芯材３０により構成する。幅５０ｍｍ×長さ１５０ｍｍの試験片を用い、支点間距離を１００ｍｍとし、曲げ速度を２０ｍｍ／ｍｉｎとしての三点曲げ試験を実施した際に、曲げ弾性勾配が１５００Ｎ／ｃｍ以上となる芯材３０を使用することが好ましい。なお、曲げ弾性勾配が１５００Ｎ／ｃｍ以下となると、設置時に型枠に撓みが発生することがある。

熱可塑性樹脂シート３１，３１の中空凸部３２，３２，…は、円錐台状であり、同一の寸法を有している。複数の中空凸部３２，３２，…は、熱可塑性樹脂シート３１の一方の面に規則的かつ千鳥状に間隔をあけて配設されていて、芯材３０の内部には連続した内部空間３４が形成されている。
なお、中空凸部３２の形状は円錐台状に限定されるものではなく、例えば角錐台状や円柱状であってもよい。また、中空凸部３２の大きさや配置も限定されない。

また、熱可塑性樹脂シート３１を構成する材料は限定されるものではないが、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂が、生産性、コスト面、物性、耐低温性、耐熱性等の特性とのバランス等の観点から好ましい。

芯材３０の両面に積層された面材３３，３３は、熱可塑性樹脂により構成された板材またはシート（熱可塑性樹脂シート）からなる。面材３３の材質は限定されるものではないが、芯材３０との相溶性があり熱融着が可能であること、コスト面、物性、耐低温性、耐熱性等の特性とのバランス等に優れる等の観点から、例えば、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロック状ポリプロピレン等のポリプロピレン系樹脂が好ましい。

せき板３の側端面および上端面及び下端面は、シール材により封止（シール）されている。本実施形態では、シール材（封止材）を熱溶着することにより封止するが、封止方法は限定されるものではなく、例えば目止め材により封止してもよい。なお、シール材を構成する材料は限定されないが、本実施形態では、面材３３と同じ材質からなる。

せき板３の給水層側の面（表面）には、複数の貫通孔（浸出手段）３５，３５，…が形成されていて、水分（養生水やブリージング水等）の流出入が可能に構成されている。貫通孔３５は、面材３３と芯材３０に形成されていて、いくつかの貫通孔３５は、内部空間３４に至る。
そのため、上部分４の内部空間３４に水を通水した際には、貫通孔３５から水が流出して、給水層２に浸み込む。給水層２に浸透した水は、コンクリートの表面に供給される。

貫通孔３５の大きさは限定されるものではないが、モルタル分や細骨材等により目詰まりしないように、直径１ｍｍ以上とすることが好ましい。
また、貫通孔３５の配置も限定されるものではないが、本実施形態では、貫通孔３５同士の間隔（隣り合う貫通孔３５，３５の間の距離）を１０ｍｍ以上とする。
さらに、貫通孔３５の形成方法は限定されるものではないが、本実施形態では、せき板３の一面側から、多数の針状部材が植設された板材を押し当て、針状部材を刺し込むことにより形成する。

次に、コンクリート型枠１によるコンクリート部材の構築方法について説明する。
コンクリート部材の構築方法は、型枠組立工程と、コンクリート打設工程と、養生工程と、脱型工程を備えている。

型枠組立工程は、コンクリート型枠１を所定の位置において組み立てる工程である。
本実施形態では、図１に示すように、一対のコンクリート型枠１，１を、コンクリート部材の構築が予定された位置に、コンクリート部材の厚み分の隙間を空けて対向するように配置する（図１では一方のコンクリート型枠１のみを表示している）。
コンクリート型枠１，１は、互いの給水層２同士が対向するように配置する。
コンクリート型枠１の配置に伴い、鉄筋スペーサーを適宜配置しつつ必要な鉄筋（図示せず）を配筋する。なお、鉄筋の配筋は、必要に応じて行えばよい。

コンクリート打設工程は、コンクリート型枠１同士の間の隙間にコンクリートを打設する工程である。
コンクリートの打設後に発生するブリージング水を含む余剰水Ｗｓは、図３（ａ）に示すように、貫通孔３５，３５，…からコンクリート型枠１の内部空間３４に流出する。内部空間３４内に流出した余剰水Ｗｓは、適宜排水すればよい。なお、余剰水の排水手段としては、例えば、せき板３の給水層の反対側の面に形成された排水口（図示せず）から排水すればよい。

養生工程は、打設コンクリートＣに所定の強度が発現するまで養生する工程である。
養生工程では、図３（ｂ）に示すように、上部分４の内部空間（保水部）に養生水Ｗ_０を供給し、水中養生に近い環境で打設コンクリートの養生を行う。上部分４の内部空間への養生水Ｗ_０の供給は、せき板３の上部分４の側面に接続された注水管６から供給する。
本実施形態では、上部分４よりも高い位置に配設された水タンク７に注水管６が接続されていて、養生水を自然流下させることにより、上部分４に供給する。
なお、養生水Ｗ_０の供給方法は限定されるものではなく、例えば、ポンプ等によって圧送してもよい。

上部分４に供給された養生水Ｗ_０は、貫通孔３５，３５，…を挿通して給水層２に浸透した後、毛細管現象や自然流下によって給水層２内で全体的に広がって、打設コンクリートの全面にむらなく供給される。なお、上部分４に供給される養生水Ｗ_０としては、水を使用すればよいが、水の他に、水酸化カルシウム（飽和）溶液、表面含浸剤、浸透性防錆剤等を使用することで、打設コンクリートの硬化体をより緻密に形成し、耐久性を向上させることを図ってもよい。これらの液体を使用すれば、外部から有効成分を追加で供給することになり、水和反応を促進したり、水和生成物を増量したりして、物質の移動経路となりやすい連続的な空隙を一層効果的に遮断することができ、さらには、養生効果に加えて、撥水効果や防錆効果などの付加的な機能を付与することもできる。

また、マスコンクリートに適用した場合には、養生水Ｗ_０として温水を使用してもよい。養生水Ｗ_０を温水にすれば、セメントの発熱によるコンクリート内部と外部の温度差を軽減することが可能となる。また、せき板３から養生水Ｗ_０を排出した後もコンクリート型枠１を存置すれば、空気による断熱層が形成されるので、コンクリートを保温することも可能である。これにより、温度応力に起因するひび割れを防止することができる。

脱型工程は、コンクリート型枠１の脱型を行う工程であり、打設コンクリートに所定の強度が発現した後に行われる。

以上、本実施形態のコンクリート型枠１によれば、水中養生を現場で実現することを可能とし、コンクリート養生中の養生水Ｗ_０の逸散を防止するとともに、積極的に養生水Ｗ_０をコンクリートに供給することで、コンクリートの品質を向上させることができる。また、貫通孔３５，３５，…からコンクリートの表層部分の余剰水Ｗ_Ｓや気泡を排除することで、コンクリート部材の表面の美観が向上するとともに、コンクリート部材の表面の強度や耐久性が向上する。

せき板３の上部分４に貯留された養生水Ｗ_０が給水層２へと供給されるので、水中養生に近い環境を形成することが可能となる。したがって、コンクリート表面の水和が促され、より緻密なコンクリート硬化体を形成することが可能となる。

上部分４のみに養生水Ｗ_０を供給しても給水層２を介してコンクリートの全面に養生水Ｗ_０が供給されるため、全面的に均一な養生が可能となる。
また、養生水Ｗ_０の貯水は上部分４のみに制限しているため、養生範囲に大きな高低差が存在していたとしても養生範囲の上部と下部とで水圧に大きな差が生じることがない。

上部分４への養生水Ｗ_０の供給は、上部分の側面に取り付けられた注水管６から行うため、例えば、天井等があることで、コンクリート型枠１の上端から養生水Ｗ_０を供給できない場合であっても、上部分４内へ養生水Ｗ_０を供給することが可能となる。
水頭差を利用した自然流下により養生水Ｗ_０を供給するため、動力等を必要とせず、経済的である。

コンクリート打設後に発生するブリージング水を含む余剰水Ｗ_Ｓを、給水層２を介してせき板３内に取り込むとともに、給水層２が打設コンクリートの表面に発生する気泡を吸い取るため、打設コンクリートの表面を平坦に仕上げることができる。
また、せき板３の表面に不織布からなる給水層２が配設されていることで、脱型時にコンクリート型枠１をきれいに取り外すことが可能である。また、給水層２により、打設コンクリートの流出が抑止できる。

せき板３は、錐台状の中空凸部３２同士を付き合わせることで内部空間３４が形成されているため、柱状の部材が配設されている場合と比較して内部空間の断面積が広く、通水性に優れている。

次に本実施形態のコンクリート型枠１を利用して形成したコンクリート部材の性能を確認した結果について説明する。
まず、コンクリート部材の反発度（ＪＩＳＡ１１５５「コンクリートの反発度の測定方法」））を測定した（実施例）。なお、比較例として、せき板３が上部分と下部分とに分割されておらず、内部空間が上部から下部まで連続しているせき板を使用して形成したコンクリート部材の反発度を測定した。
測定結果を表１に示す。

表１に示すように、本実施形態のコンクリート型枠１を使用することで、上部分４の反発度の平均値Ｒは５３．７、テストハンマー強度Ｆは５０．２Ｎ／ｍｍ^２となり、下部分５の反発度の平均値Ｒは５４．８、テストハンマー強度Ｆは５１．６Ｎ／ｍｍ^２であった。
一方、比較例では、上部分４の反発度の平均値Ｒは５１．２、テストハンマー強度Ｆは４７．０Ｎ／ｍｍ^２となり、下部分５の反発度の平均値Ｒは５５．５、テストハンマー強度Ｆは５２．４Ｎ／ｍｍ^２であった。
したがって、比較例では、コンクリート部材の上部分と下部分との間で、反発度に差が生じてしまうのに対し、本実施形態のコンクリート型枠１を使用すれば、コンクリート部材の上部分と下部分との間で、反発度に差が生じず、均一な養生が可能であることが示された。

次に、コンクリートの透気性試験を行い、透気係数（ＫＴ値）を計測した。試験結果を表２に示す。
測定位置は、コンクリート部材の上部分と下部分に対して、それぞれ３カ所ずつ設定した。

本実施形態のコンクリート型枠１を使用したコンクリート部材は、ＫＴ値が０．００１８〜０．０１１０×１０^−１６×ｍｍ^２であったのに対し、比較例は０．００２８〜０．０４７×１０^−１６×ｍｍ^２であった。
したがって、本実施形態のコンクリート型枠１を使用することで、通気性が低下する結果となった。また、本実施形態のコンクリート型枠１は、比較例よりもＫＴ値の最大値から最小値の開きが小さい結果となった。
したがって、本実施形態のコンクリート型枠１によれば、緻密で、均一な品質のコンクリート構造物を形成することが可能である。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、コンクリート型枠１により製造されるコンクリート部材は限定されるものではなく、例えば、箱桁、壁部材、擁壁、カルバートの壁面、床版コンクリート、トンネルの覆工コンクリート等、あらゆるコンクリート部材に適用可能である。

また、前記実施形態では、コンクリート型枠１を現場打ちコンクリートに使用するものとしたが、工場などにおいて、プレキャスト部材を形成する場合に当該コンクリート型枠を使用してもよい。
前記実施形態では、せき板３の上端面を封止した場合について説明したが、せき板の上端面は必ずしも封止する必要はない。また、上部分４への養生水の供給は、上部分４の上端から行ってもよく、限定されるものではない。
なお、内部空間３４から排水された余剰水Ｗｓは、養生水に使用してもよい。

１コンクリート型枠
２給水層
３せき板
３０芯材
３１熱可塑性樹脂シート
３２中空凸部
３３面材
３４内部空間
４上部分
５下部分（その他の部分）

Claims

コンクリートの表面を覆う給水層と、
前記給水層の裏面に沿って形成されたせき板と、
養生水を供給する注水管と、を備えるコンクリート型枠であって、
前記給水層は、透水性を有したシート材からなり、
前記せき板は、上部分とその他の部分とに分割されていて、
少なくとも前記上部分の内部は中空であるとともに前記その他の部分との間が仕切られており、当該上部分の前記給水層側の面には養生水の浸出手段が設けられていて、
前記注水管は、前記上部分の側面に接続されており、
前記注水管を介して前記上部分に供給された養生水が、前記浸出手段を介して前記給水層に浸透して、当該給水層内で全体的に広がること特徴とする、コンクリート型枠。
前記せき板が、複数の中空凸部が形成された２枚の熱可塑性樹脂シートを互いの中空凸部同士を突き合わせた状態で熱融着してなる芯材と、
前記芯材の両面にそれぞれ積層された面材と、を備えてなることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート型枠。