JPH0146672B2 - - Google Patents
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Landscapes
- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Underground Or Underwater Handling Of Building Materials (AREA)
Description
この発明は、マツシブなコンクリート（マスコ
ンクリート）の温度応力により生ずる表面部のひ
びわれを防ぐ方法に関する。
コンクリートは、硬化の過程で水和熱を発生す
る。通常は、その熱は放散されて問題にならない
のであるが、例えば、ダム、巨大な構造物の底盤
などのマツシブなコンクリートでは、その中心部
の温度が上昇する。その結果、熱放散によつて、
あまり温度が上昇しない表面部との間に、温度差
が生じ、温度応力が発生する。この温度応力が、
硬化中のコンクリートの引張強度を上まわつた時
に、ひびわれが生ずるのである。
このひびわれを防ぐ方法として、従来は、材料
をあらかじめ冷却するプレクーリングや、コンク
リート打設の際に埋設したパイプに冷水を循環さ
せるパイプクーリングが行われていたが、前者
は、内部温度分布に対応する冷却が困難であり、
かつ、効率が悪く、また、後者は、つぎに記載す
る理由によつて、排除すべき熱量が大きく、その
ため設備を大きくしなければならなかつた。すな
わち、マツシブなコンクリートを第１図のように
平面的に広がりを持つ底盤１と仮定すれば、水和
熱による温度分布は第２図のように、中心部の高
温部分において凸な放物線状の曲線となる。従つ
て、中心部と表面部の温度の中間温度にしようと
すると、消費される熱量Ｑは図のハツチした部分
の面積で比較され、表面部Q1の方が少ないから
である。
また、マツシブなコンクリートを複数層に分け
て打設する場合には、打ち継ぎ面において、下の
層の上面が低温であると、上の層の下面が急激に
冷却されて収縮し、ひびわれを生ずるという問題
があつた。
本発明は上記欠点を鑑みてなされたものであつ
て、その要旨は、マツシブなコンクリートを複数
層に分割して打設するに際し、外気温の如何にか
かわらず、硬化しつつある各コンクリート層の表
面部分の温度低下を保温手段により阻止して、コ
ンクリート表面部の温度差によるひびわれおよび
下面部の拘束によるひびわれを防ぐことを特徴と
する。
ここに、保温手段として、表面部のみにパイ
プを埋設して蒸気、温水等を循環させる（第４図
参照）、表面上に温水を満たす（第３図参照）
などの方法がある。
このような保温手段は、従来の冷却方法とは逆
に感じられるが、温度差を少なくする程度の加熱
では、コンクリートの最高温度をさらに上昇され
る懸念はなく、反つて、表面部の硬化促進に役だ
つものと考えられる。
以下、本発明の実施に好適な施工計画を設定し
て、そのひびわれが発生するか否かの検討を行つ
た結果を記載する。
対象とする構造物は、第７図に示すLNG地下
式貯槽の円形底盤１であつて、直径約55ｍ、厚さ
７ｍである。この底盤を多数層に区切つてコンク
リートを打設することは可能であるが、そうする
と、打継目が多くなるため、レイタンス除去、せ
ん断およびひびわれ鉄筋の補強がそれだけ多くな
つて、不利である。本実施例では、このことか
ら、二層に区切り、下層を厚さ４ｍとし、上層
を厚さ３ｍとした。これら各層は、１日で打設
することができないので、１日１ｍづつ、すなわ
ち、下層は連続４日間、上層は連続３日間で打設
する。下層打設後、上層打設開始までの間は約20
日間とした。
養生は、各層打設完了の翌日から14日間、その
表面部に、温水（約50℃）を湛水した場合、
散水した（本発明を実施しない）場合、を仮定
し、底盤の中心から８ｍのある地点Ｄにおける各
層の温度を解析した。
解析方法は、軸対称構造物としてＥ部分をモデ
ル化し、有限要素法により温度上昇を解析した。
発熱条件は、断熱温度上昇式を時間で微分し、
単位時間当りの発熱量とした。ここに断熱温度上
昇式とは、
Ｔ（ｔ）＝Qmax（１−e-〓t）
ｔ；コンクリートの材令（日）
Ｔ（ｔ）；材令ｔにおけるコンクリートの断熱温度
上昇（℃）
ｅ；自然対数の底
α；実験定数（セメントの種類による）
であり、Qmaxは、
Qmax＝Wc・Ｈ／Ｃ・ρ
Wc；単位セメント量（Kg／m3）
Ｈ；セメント水和熱（kcal／Kg）
Ｃ；コンクリートの比熱（kcal／Kg℃）
ρ；コンクリートの単位重量（Kg／m3）
である。
境界条件の設定に際しては、コンクリート打継
目には、対流要素を考え、地中部には境界温度を
設定した。
解析の結果を第５図、第６図および第８図に示
す。第８図は第７図に示す各部分の温度変化を経
時的に示したものであり、実線は温水養生をした
場合を、点線は散水養生をした場合をそれぞれ示
す。
これによれば、中心部（ｃおよびｃ）の温
度は、温水養生（実線）と散水養生（点線）と
は、多少の差はあれ同一温度変化をするのに対
し、表面部（ｓおよびｓ）の温度は、養生期
間中Ｂにおいて、著しい差を生ずる。
その結果、温水養生における表面部の温度と中
心部の温度との差は、非常に小さくなる。なお、
Toは外気温を示す。
第５図および第６図は、同じ解析の結果を断面
的に表わしたものであり、横軸は温度、縦軸は、
測点位置の高さを示す。図中の記号、例えば、
−３は、第２層の打設（Ａ）を完了した後、３
日目の温度分布を示す。第５図は温水養生をした
場合であり、第６図は散水養生をした場合であ
る。
この場合においても、例えば、第２層の打設を
完了した後、３日目の中心部（ｃ）と表面部
（ｓ）との温度差ΔT3は、第５図と第６図とに
示したものを比較すれば一目瞭然である。
つぎに、このような温度差ΔTにもとづく表面
部の引張応力を計算する。ここでは単純に表面に
平行な方向の応力のつり合い条件から導びかれる
次式を用いる。
σ＝KαE′cΔT
σ；温度応力（表面部の引張応力）
Ｋ；部材の形状にもとづく温度分布状態で決まる
係数であつて、この場合は、軸対称の場合の係
数である2/3とした。（第９図参照）
α；コンクリートの熱膨張係数（＝10×10-6／
℃）
Ec′；コンクリートの有効弾性係数（クリープの
影響を考えて瞬間弾性係数の1/2とする。瞬間
弾性係数は、圧縮強度の函数として、また、圧
縮強度は、材令の函数としてそれぞれ計算され
る。）
こうして計算された各材令における温度応力と
引張応力σctを比較すればひびわれの発生の有無
が判定できる。
適宜な材令について計算した結果を第１表およ
び第２表に示す。
The present invention relates to a method for preventing surface cracks caused by thermal stress in massive concrete (mass concrete). Concrete generates heat of hydration during the hardening process. Normally, this heat is dissipated and is not a problem, but for example, in the case of thick concrete such as the base of a dam or large structure, the temperature at the center of the concrete increases. As a result, due to heat dissipation,
A temperature difference occurs between the surface portion and the surface portion where the temperature does not rise much, and temperature stress occurs. This temperature stress
Cracks occur when the tensile strength of the hardening concrete is exceeded. Conventionally, methods to prevent this cracking have included pre-cooling, in which the material is cooled in advance, and pipe cooling, in which cold water is circulated through pipes buried during concrete pouring, but the former method deals with internal temperature distribution. cooling is difficult;
Moreover, the efficiency is low, and the latter requires a large amount of heat to be removed for the reasons described below, and therefore the equipment has to be made larger. In other words, if we assume that the base plate 1 is made of thick concrete with a planar expansion as shown in Figure 1, the temperature distribution due to the heat of hydration will be a convex parabolic shape in the high temperature part of the center as shown in Figure 2. It becomes a curve. Therefore, if an attempt is made to reach an intermediate temperature between the center and surface temperatures, the amount of heat Q consumed is compared by the area of the hatched portion in the figure, and is smaller in the surface region Q1 . In addition, when pouring thick concrete in multiple layers, if the upper surface of the lower layer is cold at the pouring surface, the lower surface of the upper layer will cool rapidly and contract, causing cracks. There was a problem that occurred. The present invention was made in view of the above-mentioned drawbacks, and its gist is that when pouring thick concrete into multiple layers, each layer of concrete is hardened regardless of the outside temperature. It is characterized by preventing the temperature drop of the surface portion by a heat retaining means to prevent cracks due to temperature differences in the concrete surface portion and cracks due to restraint of the lower surface portion. Here, as a heat retention means, pipes are buried only in the surface area to circulate steam, hot water, etc. (see Figure 4), and hot water is filled on the surface (see Figure 3).
There are other methods. Although this kind of heat retention method seems to be the opposite of conventional cooling methods, there is no concern that the maximum temperature of concrete will further increase if the heating is done to a degree that reduces the temperature difference, and on the contrary, it will accelerate the hardening of the surface area. It is thought to be useful for. Below, we will describe the results of setting a construction plan suitable for implementing the present invention and examining whether or not cracks would occur. The target structure is the circular bottom plate 1 of an underground LNG storage tank shown in Figure 7, and has a diameter of approximately 55 m and a thickness of 7 m. Although it is possible to divide the base into multiple layers and pour concrete, this increases the number of pour joints, which requires more laitance removal, shearing, and reinforcement of cracked reinforcing bars, which is disadvantageous. For this reason, in this example, it was divided into two layers, with the lower layer having a thickness of 4 m and the upper layer having a thickness of 3 m. Since each of these layers cannot be cast in one day, each layer is cast at a rate of 1 m per day, that is, the lower layer is cast for 4 consecutive days, and the upper layer is cast for 3 consecutive days. After pouring the lower layer, it takes about 20 minutes until the start of pouring the upper layer.
It was set as days. For curing, warm water (approximately 50℃) is flooded on the surface for 14 days from the day after each layer is poured.
Assuming that water was sprinkled (not implementing the present invention), the temperature of each layer at a point D, 8 m from the center of the bottom plate, was analyzed. The analysis method was to model part E as an axially symmetrical structure, and analyze the temperature rise using the finite element method. The heat generation conditions are determined by differentiating the adiabatic temperature rise equation with respect to time.
It was defined as the calorific value per unit time. Here, the adiabatic temperature rise formula is: T(t)=Qmax(1-e - 〓 t ) t: Age of concrete (days) T(t): Adiabatic temperature rise of concrete at age t (℃) e ; base of natural logarithm α; experimental constant (depending on cement type); Qmax = Wc・H/C・ρ Wc; unit amount of cement (Kg/m 3 ); Kg) C: Specific heat of concrete (kcal/Kg°C) ρ: Unit weight of concrete (Kg/m 3 ). When setting the boundary conditions, convection elements were considered for the concrete pour joints, and boundary temperatures were set for the underground part. The results of the analysis are shown in FIGS. 5, 6, and 8. FIG. 8 shows the temperature change of each part shown in FIG. 7 over time, where the solid line shows the case where warm water curing was carried out, and the dotted line shows the case where water curing was carried out. According to this, the temperature at the center (c and c) shows the same temperature change during hot water curing (solid line) and water curing (dotted line), although there is some difference, whereas the temperature at the surface area (s and s ) makes a significant difference in B during the curing period. As a result, the difference between the temperature at the surface and the temperature at the center during hot water curing becomes very small. In addition,
To indicates the outside temperature. Figures 5 and 6 are cross-sectional representations of the same analysis results, with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing temperature.
Indicates the height of the measurement point position. Symbols in the diagram, e.g.
-3 after completing the pouring of the second layer (A).
Shows the temperature distribution for each day. Figure 5 shows the case of hot water curing, and Figure 6 shows the case of water curing. In this case as well, for example, the temperature difference ΔT 3 between the center part (c) and the surface part (s) on the third day after completing the pouring of the second layer is shown in FIGS. 5 and 6. It is obvious if you compare what is shown. Next, the tensile stress of the surface portion is calculated based on such temperature difference ΔT. Here, we use the following equation, which is simply derived from the stress balance condition in the direction parallel to the surface. σ=KαE′ c ΔT σ; Temperature stress (tensile stress on the surface) K; Coefficient determined by the temperature distribution state based on the shape of the member; in this case, it is 2/3, which is the coefficient for axial symmetry. did. (See Figure 9) α: Coefficient of thermal expansion of concrete (=10×10 -6 /
℃) Ec′: Effective elastic modulus of concrete (1/2 of the instantaneous elastic modulus considering the influence of creep. The instantaneous elastic modulus is a function of the compressive strength, and the compressive strength is a function of the material age. ) By comparing the temperature stress and tensile stress σct calculated in this way for each material age, it is possible to determine whether or not cracks have occurred. Tables 1 and 2 show the results of calculations for appropriate material ages.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
これによれば、散水養生をした場合には、材令
が14日まで、ひびわれが発生するが、温水養生で
は、その期間中は、全く発生しない。
しかし、ここで注意すべきことは、材令28日に
おいては、散水養生をした場合には、ひびわれが
発生していないのに反し、材令15日まで温水養生
をした場合には、ひびわれが発生していることで
ある。これは、温水養生をされたコンクリート
は、蓄熱されて、その中心部ｃは依然高温を維
持するためである。
従つて、温水養生を用いられる温水の温度は必
要最低限の温度とする必要がある。
そのためには、コンクリートの材令に応じた引
張温度から、必要な温水温度と養生期間を逆算
し、温水温度を制御することが好ましいと考えら
れる。
もつとも、加熱養生によつて、コンクリートの
温度が比較的長期間高温を維持することは、別の
利用法を可能とするのである。すなわち、マツシ
ブなコンクリートを多数層打継ぎ施工する場合、
上層の下面すなわち打継面の拘束によるひびわれ
を防ぐ利点を有するのである。
打継ぎ面の上側のコンクリート（上層）は、水
和熱によつて一日温度が上昇し、その後下降す
る。下降の際、上層は収縮するが下側のコンクリ
ート（下層）は、逆に上層の熱を奪うため、上層
ほど収縮しない。しかも、下層は硬化が進み強度
が大きいため、上層の下面には収縮ひびわれ、す
なわち、拘束によるひびわれを生ずるのである。
従つて、下層に加熱養生をし、その養生を終了
した後、短い期間内に上層を打設することによ
り、下層の温度を比較的高くしておけば、拘束の
ひびわれの恐れをなくすことができるのである。
以上をまとめると、本発明は、コンクリートの
表面部分のみを保温するものであるから、従来の
コンクリート全体を冷却する方法に比べて、容易
に、しかも効率的に、温度応力によるひびわれを
防止することができる。
保温手段として、表面部のみに埋設した温水配
管を用いれば、養生期間中に、表面処理や上部の
工事を行なうことができる。特に、ひきつづき上
部にコンクリートを打設する場合には、打継面処
理、鉄筋組立などの打設準備中に表面の温度低下
を起すことがない利点をもつ。
また、保温手段として、コンクリート表面上に
湛水する方法をとれば、設備費が少く、埋殺しな
どの無駄がないばかりでなく、表面の乾燥を防ぐ
付随的効果をもつ。
さらに、コンクリートの材令に応じた温度制御
を行なえば、単にエネルギーの節約だけでなく、
中心部の不必要な温度上昇を避けるから、養生期
間経過後のひびわれの発生を最小限にとどめる。[Table] According to this table, when water curing is applied, cracks will occur until the wood age is 14 days, but when heated water curing, no cracks will occur during that period. However, what should be noted here is that at the age of 28 days, no cracks appear when the wood is cured with water, but when it is cured with warm water until the 15th day of age, cracks do not appear. This is what is happening. This is because concrete that has been cured with hot water stores heat, and its center c still maintains a high temperature. Therefore, the temperature of the hot water used for hot water curing needs to be the minimum temperature necessary. For this purpose, it is considered preferable to control the hot water temperature by calculating the necessary hot water temperature and curing period from the tensile temperature depending on the age of the concrete. However, maintaining the temperature of concrete at a high temperature for a relatively long period of time through heat curing allows for other uses. In other words, when constructing multiple layers of thick concrete,
This has the advantage of preventing cracks due to restriction of the lower surface of the upper layer, that is, the joint surface. The temperature of the concrete (upper layer) above the pouring joint surface increases for one day due to the heat of hydration, and then decreases. When descending, the upper layer contracts, but the lower concrete (lower layer) absorbs heat from the upper layer, so it does not contract as much as the upper layer. Moreover, since the lower layer is hardened and has a high strength, shrinkage cracks, that is, cracks due to restraint, occur on the lower surface of the upper layer. Therefore, if the temperature of the lower layer is kept relatively high by heating and curing the lower layer and then pouring the upper layer within a short period of time after curing, it is possible to eliminate the risk of cracks in the restraint. It can be done. To summarize the above, since the present invention insulates only the surface portion of concrete, it is possible to prevent cracking due to temperature stress more easily and efficiently than the conventional method of cooling the entire concrete. Can be done. If hot water piping buried only in the surface area is used as a heat retention means, surface treatment and construction work on the upper part can be carried out during the curing period. Particularly, when concrete is to be poured continuously on the upper part, there is an advantage that the surface temperature does not drop during pouring preparation such as joint surface treatment and reinforcing bar assembly. In addition, if a method of flooding the concrete surface with water is used as a heat retention means, the equipment cost is low, there is no waste such as burial, and it has the additional effect of preventing the surface from drying out. Furthermore, by controlling the temperature according to the concrete material, you can not only save energy but also
Since unnecessary temperature rise in the center is avoided, the occurrence of cracks after the curing period is minimized.
第１図は、マツシブなコンクリートの例を示す
断面図であり、第２図はその一般的な温度分布で
ある。第３図および第４図は本発明の実施例を示
す断面図である。第７図は、本発明の効果を確認
するための解析をする対象となる構造物の断面図
である。第８図は、第７図の構造物において、本
発明を実施した場合と実施しなかつた場合につい
て解析した結果を示すグラフである。第５図およ
び第６図は、同じ解析した結果を、それぞれ断面
分布を主体として表わしたグラフである。第９図
は、係数Ｋを説明するための断面温度分布図であ
る。
１……マツシブなコンクリート、２……均しコ
ンクリート、３……断熱材またはシート、４……
温水配管、５……蒸気配管、６……温水。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of muscular concrete, and FIG. 2 is a typical temperature distribution thereof. FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing embodiments of the present invention. FIG. 7 is a sectional view of a structure to be analyzed to confirm the effects of the present invention. FIG. 8 is a graph showing the results of an analysis of the structure shown in FIG. 7 when the present invention was implemented and when the present invention was not implemented. FIGS. 5 and 6 are graphs showing the results of the same analysis, each mainly showing the cross-sectional distribution. FIG. 9 is a cross-sectional temperature distribution diagram for explaining the coefficient K. 1...Massive concrete, 2...Leveled concrete, 3...Insulation material or sheet, 4...
Hot water piping, 5...Steam piping, 6...Hot water.
Claims (1)
打設するに際し、外気温の如何にかかわらず、硬
化しつつある各コンクリート層の表面部分の温度
低下を保温手段により阻止して、コンクリート表
面部の温度差によるひびわれおよび下面部の拘束
によるひびわれを防ぐことを特徴とするマツシブ
なコンクリートの養生方法。 ２ 保温手段が各コンクリート層の表面近傍に埋
設された温水配管である特許請求の範囲第１項に
記載のマツシブなコンクリートの養生方法。 ３ 保温手段が各コンクリート層の表面上に満た
された温水である特許請求の範囲第１項に記載の
マツシブなコンクリートの養生方法。[Scope of Claims] 1. When pouring thick concrete into multiple layers, a heat insulating means is used to prevent the temperature of the surface of each concrete layer from decreasing, regardless of the outside temperature. , a method for curing concrete that is characterized by preventing cracks due to temperature differences on the concrete surface and cracks due to restraint on the bottom surface of the concrete. 2. The method for curing robust concrete according to claim 1, wherein the heat retaining means is hot water piping buried near the surface of each concrete layer. 3. The method for curing thick concrete according to claim 1, wherein the heat retaining means is hot water filled on the surface of each concrete layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3509380A JPS56134577A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Massive concrete curing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3509380A JPS56134577A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Massive concrete curing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56134577A JPS56134577A (en) | 1981-10-21 |
| JPH0146672B2 true JPH0146672B2 (en) | 1989-10-09 |
Family
ID=12432332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3509380A Granted JPS56134577A (en) | 1980-03-18 | 1980-03-18 | Massive concrete curing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56134577A (en) |
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Also Published As
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