コンクリート工
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コンクリート工(コンクリートこう)とは、建設施工のうちコンクリートに関する製造および施工過程のことである[1]
概要コンクリートの品質に影響を与える要因[2]

コンクリートは、今日の建設工事において重要な建設材料の1つであり、その設計や製造、施工やその後のメンテナンスによって品質が大きく変化する材料である。[1]

コンクリートの理想の状態はであると言われ、粒度分布の良い骨材の隙間を余すことなくセメントペーストが埋めて骨材を強固に結合した形がもっともよい状態とされる[3]。このような状態のコンクリートを実現するため、例えば、土木学会のコンクリート標準示方書では、以下のような性質を求めている[4]

均質性

ワーカビリティー(充填性・ポンプ圧送性・凝結特性)

強度

耐久性(コンクリートの耐久性・鋼材を保護する性能)

水密性

ひび割れ抵抗性

このような性質を目的に応じた必要な強度・耐久性・経済性を兼ね備えたコンクリートは、以下に述べる各過程が適切にクリアされることで初めて実現するものである[3]
製造
現場練り

コンクリートは、概要に示されているような目的を達するため示方配合によってセメント骨材混和材料の使用量を設計する[5]。しかし、実際の現場では細・粗骨材の混在や骨材の含水率にばらつきがあるため、コンクリートを現場で製造する場合にはその配合を修正しなければならない[6]。これを現場配合という。

現場配合で配合を修正したのち、その配合設計に基づいて各材料を正確に計量する。安定した高品質なコンクリートを製造するためにはこの計量の精度が大きく関わってくるため、各材料はそれぞれ質量誤差が1-3[%]になるようにコンクリート標準示方書で規定されている。この計量は、通常バッチ(batch)と呼ばれる1練りの単位で行われ、その量は実際に打設する量や練混ぜ機の性能によって決定される[7]

計量された各材料は、練混ぜによって均等質にする。練混ぜは通常ミキサー(mixer)と呼ばれる機械を用いて行われ、以下のようなものがある[7]

バッチミキサー(batch mixer)

重力式

傾胴型


強制練り式

パン型

水平一軸型

水平二軸型



連続ミキサー(continuous mixer)

バッチミキサーは、先に述べたバッチ1つの単位で練混ぜを行うもので、以前はコスト面に優れた重力式ミキサーが使われることが多かったが、最近は混合性能の優れた強制練り式、特に水平二軸型ミキサーが使われることも多い[8]。また、連続ミキサーはバッチごとに練混ぜるのではなく、時間連続的に材料を供給しつつ練混ぜを行っていくものであるが、本格的な練混ぜを行う前に実際の材料を用いて試験練りを行って品質などを検査しなければならない[8]。いずれのミキサーを使うにしても、その練混ぜ時間などは各ミキサーによって異なるため、試験練りによってそれらを決定する必要がある。
レディーミクスト詳細は「レディーミクストコンクリート」を参照

レディーミクストコンクリート(ready mixed concrete)とは、生コンクリートとも呼ばれ[8]、工場で製造を行いアジテータ車などで現場に運搬して使用するものである[9]。現在のコンクリート構造物は、ダムなど大量のコンクリートを必要とする場合を除き、ほとんどがこのレディーミクストコンクリートを用いて建設される[10]

レディーミクストコンクリートは、コンクリートの種類、粗骨材の最大寸法、スランプ、呼び強度などを指定して発注し、受け入れ時には圧縮強度、スランプ量、空気量、温度や塩化物量に対して試験を行い検査してから使用する[11]

日本においては、レディーミクストコンクリートの品質等はJIS A 5308 (レディーミクストコンクリート)によって規定されている。注文先の工場の選定時にはこのJIS認証を受けているかに注意し、また、その工場の技術が品質に影響することも考慮しなければならない[8]
施工
型枠木製型枠の概念図
a - せき板 : コンクリートをせき止める
b - 桟木(さんぎ):せき板を補強する。
c - セパレータ : 型枠の間隔を保持する
d - 鋼管(ばた材)
e - フォームタイ:セパレータを鋼管に緊結する

型枠(form)とは実際にコンクリートを流し込む箱の役割をするものであり、せき板、ばた材、緊結材によって構成される[12]

せき板(sheathing)は直接コンクリートに触れる板であり、現在は合板あるいは鋼板が一般的に使用される[12]。合板および鋼板は、どちらも一長一短があるため、目的に応じてその種類、幅・長さを選んで使用される。ばた材と緊結材は型枠の変形を防ぐために使用されるもので、それぞれ右図のような役割を果たす。
支保工

コンクリート工において支保工(support)は、型枠を支えその形状を保つために設置される支柱のことである[13]。大抵は鋼製のものが使われるが、木材が用いられることもある[13]
運搬

練り混ぜたばかりのフレッシュコンクリートは、時間が経つにつれその性質が変化するため、速やかに打ち込みを行う場所まで運ばなければならない[14]。現場内を運搬する場内運搬においては、コンクリートポンプやベルトコンベアなどが使われ、レディーミクストコンクリート工場から現場などの場外運搬においては、アジテータ車ダンプトラックなどが使われる[14]

コンクリート標準示方書では、この時間経過による性質変化を防ぐため、練混ぜ後から打ち込み終了まで90あるいは120分以内という制限を規定している(外気温によって変化する)[要出典][14]。また場外運搬の場合は、練混ぜから現場での荷卸しまでの限度時間がJISにより定められており、アジテーター車で90分、ダンプトラックで60分とされている[15]
打設

打設あるいは打込みとは、実際に型枠内にコンクリートを流し込む作業である[14]

まず、打設を行う前には

打設計画の確認

型枠・支保工の検査

鉄筋を用いる場合は、配筋のチェック

ゴミなどの不純物の清掃

などの準備をしっかりと行う[14]。その後、実際に流し込む際には

鉄筋に直接コンクリートを当てないようにする

落下高さを1.5[m]以内にする

1層40-50[cm]の層を連続して打ち込み続ける

側圧に注意しつつ、時間経過による品質劣化を防ぐため手早く打込みを終える

などに注意しつつ打設を行う。[16]

特に、側圧については外気温によって概ね1.0-1.5[m/h]の打設速度になるように注意する[16]。また、側圧の推定にはいくつかの算定式が提案されており[17]、例えば以下のような式が用いられる[要出典]。

P = 7.8 × 10 − 3 + 0.78 R T + 20 {\displaystyle P=7.8\times 10^{-3}+{\frac {0.78R}{T+20}}} ( P {\displaystyle P} :側圧 [N/mm3]、 R {\displaystyle R} :打設速度 [m/h]、 T {\displaystyle T} :コンクリートの温度 [℃])
積算

コンクリート打設の対象は、 無筋構造物と鉄筋構造物、 小型構造物のごとに大別される。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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