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FUJITA DaiwaHouse Group

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中流動覆工コンクリートの適用により品質・耐久性向上-国土交通省中部地方整備局内の道路トンネル工事で初の試み-

株式会社フジタ(本社:東京都渋谷区 社長:上田卓司)は、国土交通省中部地方整備局発注の道路トンネル工事において、中流動覆工コンクリートを中部地方整備局管内で初めて適用(一部で試験的に実施)しました。

 近年では、トンネル内の覆工コンクリートの高耐久化と高品質化のニーズが高まっており、これまでよりも流動性が高く、狭い型枠内への充填性が良好なコストを抑えた中流動コンクリートの開発が進められています。

 このような背景から、フジタでは流動性を有するだけでなく、優れた分離抵抗性の確保とブリーディング水の制御に主眼をおいた中流動コンクリートの開発を行ってきました。今回、これまで高密度配筋の構造物への適用実績で培ってきたノウハウを、覆工コンクリート向けに改良したものです。

 今回適用した中流動覆工コンクリートは、現場で混和剤を添加して製造する点が特徴(写真1)で、高い流動性と施工性に優れるだけでなく、ブリーディング水を制御しているため、特に覆工の最上部(天端部)において高い充填性を確保でき、硬化後の品質・耐久性が向上することを確認しました(写真2)。

 今後は、品質の向上がみられた有筋区間や天端部の施工において、中流動コンクリートの採用を進めていく予定です。また、高い耐久性が望まれる構造物に中流動コンクリートを積極的に適用し、より品質の高い施工を目指します。
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写真1 混和剤の現場添加状況

 

写真2 施工状況


 
【神ノ郷トンネル工事概要】
工事名称 平成21年度 23号蒲郡BP神ノ郷トンネル工事
工事場所 愛知県蒲郡市柏原町
発 注 者 国土交通省中部地方整備局
施 工 者 株式会社フジタ
工  期 2010年03月11日~2012年10月03日
工事概要 工事延長L=633m(トンネル延長L=373.0m、内空断面積62.6㎡)

ブリーディング水
フレッシュコンクリートにおいて、固体材料の沈降または分離によって、練混ぜ水の一部が遊離して上昇する現象をブリーディングといい、その際に生じた余剰水をブリーディング水という。




【参考・解説資料】
 覆工コンクリートは、トンネルの安定を確保する重要な構造体であるとともに、トンネル内の架線・照明・換気等の施設を保持し、点検・保守等の作業性を高める機能を有しています。覆工は、地山と覆工型枠に挟まれた狭い空間にアーチ状の薄いコンクリート構造体をトンネル内空側から形成する構造であるため、コンクリートの打込みや締固め等の施工が難しい工種となっています。
 近年では、覆工コンクリートの高耐久化と高品質化のニーズが高まっており、施工性の向上、狭い型枠内への充填性の向上を目的として、これまでの覆工コンクリートよりも流動性の高い中流動コンクリートの開発が進められています。


中流動コンクリートの特徴、利点としては下記があげられます。

 

普通コンクリートよりも充填性に優れるため、均一なコンクリートとなり、耐久性の向上、ひび割れ抵抗性が高まる。

 

高流動コンクリートのように型枠の大規模な補強を必要としない。

 

振動締固め機を併用することで高流動コンクリートと同等の高い流動性と充填性が得られ、ジャンカや充填不足といった初期欠陥の発生を大幅に低減できる。

 

普通コンクリートよりも材料分離抵抗性に優れ、ブリーディングが少ない。

 

普通コンクリートと大きく配合が異なることはなく、同等の強度、品質を有する。

 

高流動コンクリートよりも安価である。
また、中流動コンクリートを採用する際の注意点としては下記が挙げられます。

 

施工性・流動性が良いために打設速度が早くなり、型枠への側圧が大きくなる。

 

普通コンクリートよりも若干のコスト上昇がある。

 

普通コンクリートよりも初期強度の発現が若干遅延する。


中流動コンクリートは、スランプフローが45cm程度(スランプでは21~23cm程度)のフレッシュ性状を有するコンクリートで、スランプ管理の普通コンクリートと自己充填性を有する高流動コンクリートとの中間に位置付けられるコンクリートです(図1)。写真3、写真4には中流動コンクリートの品質管理試験として実施されるU型充填試験と加振変形試験の状況を示します。


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 中流動コンクリートは、振動締固め機を併用することで高流動コンクリートと同様な流動性を得ることができますが、流動性が高まる一方で低下する分離抵抗性を確保することやブリーディング水の発生を制御することが課題となります。一般にはセメントや混和材などの粉体の単位量を増加することで分離抵抗性を確保する方法が行われますが、コンクリートの設計基準強度を考慮すれば、非常にハイスペックな強度の配合となってしまいます。
 このような背景から、フジタでは流動性を有するだけでなく、優れた分離抵抗性の確保とブリーディング水の制御に主眼をおいた中流動コンクリートの開発を行ってきました。また、ハイスペックな配合とならず、できるだけ材料コストの上昇を抑えた配合設計を検討してきました。今回、これまで高密度配筋の構造物への適用実績で培ってきたノウハウを、覆工コンクリート向けに改良したもので、混和剤メーカーの竹本油脂(株)(愛知県蒲郡市)の協力の下、微量の増粘剤※1と高性能AE減水剤※2を混ぜ合わせた溶液を現場でアジテータ車に添加、攪拌することで中流動コンクリートを製造する手法※3(特許出願済み)を採用したものです。この方法では、増粘剤をプラントで添加しないため、他の出荷への影響が懸念される場合では有効な方法となります。

 中流動コンクリートは無筋区間および坑口付近の有筋区間の合計5スパンの覆工コンクリートに適用しました。また、表1、写真5に透気試験の結果と状況を示します。透気係数は表層コンクリート(コンクリート表面から数cm程度)の緻密さの程度を表す指標ですが、特に有筋区間の天端部分では、中流動コンクリートの透気係数が普通配合よりも小さな値が示されており、品質が向上していることが分かります。


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※1 竹本油脂社製 増粘剤(3GS-4004)
※2 竹本油脂社製 高性能AE減水剤 チューポールHP-11
※3 特開2011-20322 不分離・流動化コンクリートの製造方法



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