トンネル覆工コンクリートの養生方法
【課題】トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートの耐久性を効果的に向上させることのできるトンネル覆工コンクリートの養生方法を提供する。
【解決手段】トンネル坑内２０ｂの内壁面２０ａに沿って試験体用の型枠２１を設置してコンクリートを打設することで、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、トンネル坑内２０ｂの環境下におけるコンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、少なくとも型枠内養生工程の後の加温湿潤養生工程において、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。
【解決手段】トンネル坑内２０ｂの内壁面２０ａに沿って試験体用の型枠２１を設置してコンクリートを打設することで、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、トンネル坑内２０ｂの環境下におけるコンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、少なくとも型枠内養生工程の後の加温湿潤養生工程において、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工コンクリートの養生方法に関し、特にトンネル覆工型枠を設置してコンクリートを打設することにより、トンネルの内壁面を覆って形成されるトンネル覆工コンクリートの養生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネル等のトンネル工事においては、例えばトンネルを掘削した後のトンネルの内壁面にコンクリートを吹き付けて一次覆工を行った後に、トンネル覆工型枠を設置して、当該トンネル覆工型枠とトンネルの内壁面との間の空間にコンクリートを打設することで、所定の厚さの覆工コンクリートを形成するのが一般的である。
【０００３】
また、トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートは、脱型後にそのまま放置すると乾燥収縮によるひび割れが発生し、品質が低下してしまうため、形成された覆工コンクリートの表面を湿潤状態に保持して養生を行うことで、覆工コンクリートが乾燥しないようにして、ひび割れを防止できるようにする技術が種々開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術では、トンネル坑内をこれの延長方向に移動可能な公知の移動式セントルを用いてトンネル覆工型枠を設置して、コンクリートを打設することにより、所定の厚さの覆工コンクリートを形成すると共に、移動式セントルに後続して、同じくトンネル坑内を移動可能な養生装置を設置することによって、脱型後の覆工コンクリートの表面を湿潤状態に保持して養生するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートは、閉じられた空間であるトンネル坑内で施工されることから、トンネル坑内の環境の影響を受けやすいと考えられる。また覆工コンクリートの外側面は、吹き付けコンクリートを挟んでトンネル外周の地山と密着した状態となっているため、当該トンネル外周の地山の温度の影響を受けやすいと考えられる。そして、覆工コンクリートは、養生時に表面が湿潤状態に保持されていたとしても、トンネル坑内の温度環境等による影響を受け、例えばコンクリートの内部とコンクリートのトンネル坑内側の表面との間で、養生時の温度差が大きいと、乾燥収縮によるひび割れとは異なる要因によるひび割が発生したり、コンクリートの耐久性に影響を与えることも考えられることから、養生時における覆工コンクリートのトンネル坑内側の表面の温度を適正に管理して、特に耐久性を向上できるようにする新たな技術の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、、養生時における覆工コンクリートのトンネル坑内側の表面の温度を適正に管理して、トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートの耐久性を効果的に向上させることのできるトンネル覆工コンクリートの養生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、トンネル覆工型枠を設置してコンクリートを打設することにより、トンネルの内壁面を覆って形成されるトンネル覆工コンクリートの養生方法において、設置された前記トンネル覆工型枠とトンネルの内壁面との間の空間にコンクリートを打設した後に、前記型枠を脱型するまでの間、前記トンネル覆工型枠によりコンクリートを支持して行われる型枠内養生工程と、前記トンネル覆工型枠を脱型した後に、形成された覆工コンクリートの内面を加温湿潤状態に保持して行われる加温湿潤養生工程と、さらに前記覆工コンクリートの内面を湿潤状態に保持して行われる湿潤養生工程とを含んで構成されており、前記コンクリートを打設する作業に先立って、トンネルの内壁面に沿って試験体用の型枠を設置してコンクリートを打設することで、前記覆工コンクリートの厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体をトンネル坑内の内壁面に重ねて形成して、前記トンネル坑内の環境下における前記コンクリート試験体の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、該硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、少なくとも前記加温湿潤養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行うトンネル覆工コンクリートの養生方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【０００８】
そして、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、前記型枠内養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行うことが好ましい。
【０００９】
また、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、前記トンネル覆工型枠は、前記トンネル坑内をこれの延長方向に移動可能な移動式セントルを用いて設置されることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、前記型枠内養生工程が１２〜１８時間行なわれ、前記加温湿潤養生工程が４８〜７２時間行なわれることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法によれば、トンネル坑内で施工される覆工コンクリートの耐久性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法において使用する、トンネル覆工型枠を設置するための移動式セントルを説明する略横示断面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法において使用する養生装置を説明する略示横断面図である。
【図３】図２に示す養生装置に取り付けられた加温保湿部材の構成を説明する拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法の作業工程を説明する略示縦断面図である。
【図５】コンクリート試験体を形成する位置を説明する略示横断面図である。
【図６】コンクリート試験体の構成を説明する、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図７】比較例２、実施例１、２、及び参考例１において、脱型したコンクリート試験体の表面に保湿養生層を取り付けた状態の横断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、比較例１、２、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体において各々計測された、厚さ方向中央部分の温度の推移を示すチャートである。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、細孔径分布の測定結果を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法は、例えば山岳トンネルを構築するためのトンネル工事において、図１に示すような公知の移動式セントル１１を用いて設置されたトンネル覆工型枠１２と、好ましくは吹付けコンクリート４１（図５参照）による一次覆工によって覆われたトンネル２０の内壁面２０ａとの間の空間に、コンクリートを打設することで形成した覆工コンクリート１０を、適正な温度環境の下で養生することにより、特に耐久性に優れた覆工コンクリート１０が得られるようにしたものである。
【００１４】
すなわち、トンネル２０の内壁面２０ａを覆う覆工コンクリート１０は、閉じられた空間であるトンネル坑内２０ｂで施工されることから、トンネル坑内２０ｂの環境の影響を受けやすいと考えられる。また覆工コンクリート１０の外側面は、吹き付けコンクリート４１を挟んでトンネル外周の地山４０と密着した状態となっているため、当該トンネル外周の地山４０の温度の影響を受けやすいと考えられる。その一方で、コンクリートを打設した後の覆工コンクリート１０の養生時においては、覆工コンクリート１０の内部と覆工コンクリート１０のトンネル坑内２０ｂ側の表面との間の温度差をできるだけ小さく留めることで、覆工コンクリート１０の物性うち特に耐久性を効果的に向上できると考えられると共に、乾燥収縮によるひび割れとは異なる要因として、例えば内部ひずみによるひび割の発生を効果的に抑制できると考えられる。本願発明者は、このような合理的な推論の下に、以下のようなトンネル覆工コンクリートの養生方法を開発するに到ったものである。
【００１５】
そして、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、トンネル覆工型枠１２を設置してコンクリートを打設することにより、トンネル２０の内壁面２０ａを覆って形成される覆工コンクリート１０の養生方法において、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、好ましくは移動式セントル１１を用いて設置されたトンネル覆工型枠１２とトンネル２０の内壁面２０ａとの間の空間にコンクリートを打設した後に、型枠を脱型するまでの間、トンネル覆工型枠１２によりコンクリートを支持して行われる型枠内養生工程（図４（ａ）〜（ｃ）のＡ参照）と、トンネル覆工型枠１２を脱型した後に、形成された覆工コンクリート１０の内面を加温湿潤状態に保持して行われる加温湿潤養生工程（図４（ｂ）、（ｃ）のＢ参照）と、さらに覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持して行われる湿潤養生工程（図４（ｃ）のＣ参照）とを含んで構成されている。
【００１６】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、コンクリートを打設する作業に先立って、トンネル坑内２０ｂの内壁面２０ａに沿って試験体用の型枠２１を設置してコンクリートを打設することで、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、トンネル坑内２０ｂの環境下におけるコンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、該硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、少なくとも加温湿潤養生工程（図４（ｂ）、（ｃ）のＢ参照）において、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。
【００１７】
また、本実施形態では、好ましくは型枠内養生工程（図４（ａ）〜（ｃ）のＡ参照）においても、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。
【００１８】
本実施形態では、トンネル覆工型枠１２は、好ましくは移動式セントル１１を用いてトンネル２０の内壁面２０ａを内側から覆うように設置される。移動式セントル１１は、図１に示すように、例えば特開２００９−１８６１８４号公報に記載の移動式セントルと同様の構成を備える、公知のトンネル構築用の型枠装置である。移動式セントル１１は、主として、トンネル２０の内壁面２０ａとの間に覆工コンクリート１０の厚さに相当する幅の空間を保持して配設されるトンネル覆工型枠１２と、このトンネル覆工型枠１２を支持する支持フレーム１３と、トンネル２０の底盤部２０ｃにおいてトンネル２０の延長方向に敷設されて、支持フレーム１３を走行可能に支持する走行レール１４とによって構成される。
【００１９】
トンネル覆工型枠１２は、複数本の伸縮ジャッキ１５を介して径方向に進退可能な状態で、支持フレーム１３に取り付けられている。トンネル覆工型枠１２は、トンネル２０の内壁面２０ａに沿って配置されて、当該内壁面２０ａとの間に覆工コンクリート１０の打設空間を保持した状態から、コンクリートを打設して初期強度が発現された後に、形成された覆工コンクリート１０から径方向内側に引き離されることで、脱型されるようになっている。脱型された後のトンネル覆工型枠１２は、移動式セントル１１と共に走行レール１４に沿ってトンネル２０の延長方向の前方に移動して、次の施工スパンの覆工コンクリート１０の打設作業が行われるようになっている（図４（ａ）〜（ｃ）のＡ参照）。
【００２０】
本実施形態では、移動式セントル１１は、例えば１０．５ｍ程度のトンネル２０の延長方向の長さを有しており、これによって、例えば１０．５ｍ程度の長さを１施工スパンとして、覆工コンクリート１０を、トンネル２０の延長方向に順次打設しながら形成してゆことができるようになっている。
【００２１】
トンネル覆工型枠１２を脱型した後に、覆工コンクリート１０を加温湿潤状態又は湿潤状態で養生する加温湿潤養生工程や湿潤養生工程は、図２に示すような養生装置１６を用いて行われる。養生装置１６は、例えば特開２０１０−１９０６７号公報に記載の養生装置と同様の構成を備える、公知のコンクリート養生用の装置を用いることができる。すなわち、養生装置１６は、移動式セントル１１に後続して走行レール１４の上に複数台配置されるものであり（図４（ｂ）、（ｃ）参照）、本実施形態では、主として、上下に伸縮可能な移動架台１７と、トンネル２０の内周面２０ａに沿ったアーチ形状に湾曲変形可能となっていると共に、外周部分に保湿養生層１８を備えるシェル構造体１９と、移動架台１７とシェル構造体１９と間に介在して複数設けられた、伸縮可能なターンバックル式のロッド部材や、長さ調整可能なワイヤー部材からなる支持部材２３とによって構成される。
【００２２】
本実施形態では、シェル構造体１９は、図３にも示すように、例えば無負荷の状態では略直線形状であり、設置時に移動架台１７に設けられた支持部材２３を用いてトンネル２０の内周面２０ａに沿うように湾曲変形（弾性変形）する、トンネル２０の周方向に延設すると共にトンネル２０の延長方向に間隔をおいて複数本、略平行に配置された枠部材２４と、トンネル２０の延長方向に延設されてこれらの枠部材２４を互いに連結する連結部材（図示せず）と、枠部材２４及び連結部材によって支持されてこれらの外周部分に配置される、保湿養生層１８及び外面パネル２５とを含んで構成される。
【００２３】
枠部材２４は、例えば、高強度、高靱性、高弾性を有するガラス繊維強化プラスチックからなるパイプ状の部材となっており、略直線形状から容易に湾曲変形すると共に、ロッド部材やワイヤー部材からなる支持部材２３の長さを調整することで、トンネル覆工型枠１２を脱型した後の覆工コンクリート１０の内周面に沿うように変形して、外周部分に配置された保湿養生層１８を、覆工コンクリート１０の内周面に押し付けるようして密着させることができるようになっている。
【００２４】
また、シェル構造体１９は、保湿養生層１８を覆工コンクリート１０の内周面に密着させた状態から、例えばロッド部材からなる支持部材２３を短くすると共に、移動架台１７を下降させることで、保湿養生層１８を覆工コンクリート１０の内周面から離間させて、養生装置１６を、移動式セントル１１に追随させて走行レール１４に沿ってトンネル２０の延長方向前方に順次移動させることができるようになっている。これによって、前方の施工スパンで移動式セントル１１を用いて形成された覆工コンクリート１０を、移動式セントル１１をさらに前方の施工スパンに移動させた後に、これに後続して養生装置１６を移動させて、順次湿潤状態で養生してゆくことができるようになっている。
【００２５】
本実施形態では、枠部材２４及び連結部材によって支持されてこれらの外周部分に配置される保湿養生層１８は、図３に示すように、例えば外面パネル２５の外周面に貼り付けられた内側層２６と、この内側層２６の外周面に積層された保湿マット２７とからなり、内側層２６と保湿マット２７との間には、これらに挟み込まれるようにしてヒータ部材２８が配置されている。
【００２６】
内側層２６は、独立気泡や連続気泡等の空隙を内部に有するスポンジ等の発泡部材からなり、弾力性を有している。保湿マット２７は、水分を吸収可能であり、且つ吸収した水分を保持可能な物性を備える、公知の各種の保湿マットを使用することができる。例えば、市販のコンクリート保温・保湿養生用マットである商品名「うるおんマット」（フジモリ産業株式会社製）を使用することができる。
【００２７】
ヒータ部材２８は、シート状に形成された面状発熱体であり、通電することにより発熱して、養生時の覆工コンクリート１０を加温できるようになっている。ヒータ部材２８は、保湿養生層１８のほぼ全域に亘って配置されており、制御機構（図示せず）に接続されている。制御機構は、保湿養生層１８の各所に配置された複数の接触温度センサー（図示せず）と接続されており、これらの接触温度センサーが検知する温度に基づいて、ヒータ部材２８の加温出力を好ましくはフィードバック制御できるようになっている。
【００２８】
本実施形態では、保湿養生層１８は、外面パネル２５を介在させて枠部材２４及び連結部材の外周部分に取り付けられている。外面パネル２５が介在していることで、枠部材２４や連結部材からの押付け力を、外面パネル２５によって面で受けるようにして保湿養生層１８に伝えることにより、保湿養生層１８を、より安定した状態で覆工コンクリート１０の内壁面に密着させることが可能になる。外面パネル２５としては、枠部材２４の外周面の形状に沿って湾曲することが可能な板材として、例えば多数の凹部と凸部とを並べて備えているキーストンプレートや、波板等を使用することができる。
【００２９】
本実施形態では、耐久性に優れた覆工コンクリート１０を形成することを意図する所定の施工スパンにおいてコンクリートを打設する作業に先立って、図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２を、トンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、このコンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、硬化時の硬化温度のピーク温度を予め検出しておく。
【００３０】
すなわち、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄを、コンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成する部分として、当該側壁部の下端部分２０ｄに、覆工コンクリート１０の厚さに相当する例えば３０ｃｍの厚さを有すると共に、例えば高さ９０ｃｍ、幅９０ｃｍの正方形の正面形状を有するコンクリート試験体２２を形成する。
【００３１】
コンクリート試験体２２を形成するには、例えば側壁部の下端部分２０ｄの吹付けコンクリート４１が吹き付けられたトンネル２０の内壁面２０ａに防水シート２９を取り付けると共に、所定の間隔をおいて試験体用の型枠２１を組み立て、さらに温度計測用の熱電対３０を、型枠２１の内部の所定の位置に取り付けた後に、覆工コンクリート１０に用いるコンクリートと同様の配合のコンクリートを型枠２１の内部に打設する。コンクリートを打設した後に、トンネル坑内２０ｂの温度環境下において、硬化時の硬化温度がピークを過ぎるまで、型枠２１をそのままにしてコンクリート試験体２２の養生を行う。
【００３２】
ここで、コンクリート試験体２２の養生は、コンクリート試験体２２の４周の側面部に沿って断熱材３１を取り付けておき、これらの断熱材３１によって、トンネル坑内２０ｂ側の面及び地山４０側の面以外の面を覆った状態で行われる。これらの断熱材３１は、型枠２１を組み立てる際やコンクリートを打設した直後に、コンクリート試験体２２の４周の側面部に沿って容易に取り付けることができる。
【００３３】
また、温度計測用の熱電対３０は、コンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分として、コンクリート試験体２２の厚さ方向中央部分に配置して、当該厚さ方向中央部分におけるコンクリート試験体２２の硬化時の硬化温度を計測することが好ましい。コンクリート試験体２２の厚さ方向中央部分における硬化時の硬化温度を計測することで、より有効な硬化時のピーク温度を検出することが可能になる。
【００３４】
そして、本実施形態では、熱電対３０によって硬化温度を計測することにより検出された硬化時のピーク温度に基づいて、打設された覆工コンクリート１０の型枠内養生工程及び加温湿潤養生工程において、覆工コンクリート１０の内面を加温する温度を設定する。
【００３５】
型枠内養生工程は、図４（ａ）〜（ｃ）のＡで示すように、移動式セントル１１を用いて覆工コンクリート１０が打設された施工スパンにおいて、トンネル覆工型枠１２を脱型することなく、トンネル覆工型枠１２とトンネル２０の内壁面２０ａとの間に覆工コンクリート１０を保持したまま養生を行う工程である。本実施形態では、型枠内養生工程は、コンクリートの打設後に、例えば１５時間程度行われる。なお、型枠内養生工程は、例えば１２〜１８時間程度行うことが好ましい。型枠内養生工程が長過ぎると、工事の進行が遅くなり、短か過ぎると、打設したコンクリートの強度が不足して脱型できなくなる。
【００３６】
本実施形態では、好ましくは型枠内養生工程においても、上述のコンクリート試験体２２の硬化時に予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度の温度で、覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生が行なわれる。
【００３７】
なお、型枠内養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するには、例えば移動式セントル１１を用いて覆工コンクリート１０を打設した当該スパンにおける、トンネル坑内２０ｂの前後を、例えば仮設の遮蔽壁で仕切って移動式セントル１１の内側に養生室を形成すると共に、形成した養生室の内部にヒータ等の加熱装置を設置して、所定の室内温度となるように加熱することで、覆工コンクリート１０の内面を所定の温度で加温することができる。また、移動式セントル１１に、トンネル覆工型枠１２を加温可能な加熱機構を組み込んでおくことで、覆工コンクリート１０の内面を所定の温度で加温することもできる。
【００３８】
本実施形態では、コンクリート試験体２２の硬化時のピーク温度として、例えば２９℃が検出された場合に、型枠内養生工程では、ピーク温度又はピーク温度と略同様の温度として、例えば３０℃で、覆工コンクリート１０の内面を加温するようになっている。ここで、型枠内養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するための所定の温度は、例えばピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度とすることが好ましい。型枠内養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温する温度をこのような温度とすることで、覆工コンクリート１０の耐久性をさらに効果的に向上させることが可能になると共に、トンネル覆工型枠１２の脱型までの覆工コンクリート１０の初期強度を効果的に向上させることが可能になる。
【００３９】
加温湿潤養生工程は、図４（ｂ）、（ｃ）のＢで示すように、型枠内養生工程の後にトンネル覆工型枠１２を脱型し、移動式セントル１１を移動してさらに前方の施工スパンで覆工コンクリート１０の打設及び型枠内養生工程を順次行ってゆく間に、移動式セントル１１に後続して設置した複数の養生装置１６によって、型枠内養生工程に引き続いて、移動式セントル１１の後方に残置された覆工コンクリート１０を、加温湿潤状態で養生してゆく工程である。本実施形態では、加温湿潤養生工程は、型枠内養生工程の後に、例えば５７時間程度行われる。なお、加温湿潤養生工程は、例えば４８〜７２時間（２〜３日）程度行うことが好ましい。加温湿潤養生工程が長過ぎると、工事の進行が遅くなり、短か過ぎると、形成された覆工コンクリート１０にひび割れが発生し易くなる。
【００４０】
本実施形態では、移動式セントル１１を用いたコンクリートの打設後の型枠内養生工程が例えば１５時間であり、養生装置１６を用いた加温湿潤養生工程が例えば５７時間であることから、移動式セントル１１に後続させて４台の養生装置１６を設置して、各養生装置１６を前方に移動させながら、順次連続して各施工スパンの覆工コンクリート１０の加温湿潤養生工程が行われるようになっている。
【００４１】
また、本実施形態では、加温湿潤養生工程において、覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持すると共に、上述のコンクリート試験体２２の硬化時に予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で、覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生が行なわれる。
【００４２】
なお、加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持するには、養生装置１６の保湿養生層１８の保湿マット２７に例えば温水を供給して湿潤させた状態で、覆工コンクリート１０の内面に押し付けることで、容易に湿潤状態とすることができる。保湿マット２７に温水を継続して供給することで、保湿マット２７を長期に亘って湿潤させた状態とすることができる。また、加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するには、養生装置１６の保湿養生層１８のヒータ部材２８に通電して所定の温度で発熱させることで、覆工コンクリート１０の内面が予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度となるように容易に加温することができる。
【００４３】
本実施形態では、コンクリート試験体２２の硬化時のピーク温度として、例えば２９℃が検出された場合に、加温湿潤養生工程では、ピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度として、例えば２９℃〜３９℃の温度で、覆工コンクリート１０の内面を加温するようになっている。ここで、加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するための所定の温度は、ピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度とする必要がある。加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温する所定の温度をこのような温度とすることで、覆工コンクリート１０の耐久性を効果的に向上させることが可能になる。
【００４４】
本実施形態では、さらに、加温湿潤養生工程の後に引き続いて、図４（ｃ）のＣで示すように、覆工コンクリート１０の内面を加温することなく、覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持して養生する湿潤養生工程が、加温湿潤養生工程で用いた養生装置１６と同様の養生装置を用いて、覆工コンクリート１０をトンネル坑内２０ｂの温度環境下にクールダウンするための養生工程として行われる。本実施形態では、湿潤養生工程は、加温湿潤養生工程の後に、例えば９６時間程度行われる。なお、湿潤養生工程は、例えば４日〜２週間程度行うことが好ましい。湿潤養生工程が長過ぎると、工事の進行が遅くなり、短か過ぎると、形成された覆工コンクリート１０にひび割れが発生したり、耐久性が低下するおそれがある。
【００４５】
本実施形態では、移動式セントル１１を用いたコンクリートの打設後の型枠内養生工程が例えば１５時間であり、養生装置１６を用いた加温湿潤養生工程が例えば５７時間であり、養生装置１６を用いた湿潤養生工程が例えば９６時間であることから、移動式セントル１１に後続させて合計１１台の養生装置１６を設置して、各養生装置１６を前方に移動させながら、順次連続して各施工スパンの覆工コンクリート１０の加温湿潤養生工程や湿潤養生工程が行われるようになっている。
【００４６】
また、本実施形態では、湿潤養生工程が終了した後に、当該湿潤養生工程が終了した施工スパンから養生装置１６を撤去して、覆工コンクリート１０の養生を、トンネル坑内２０ｂの環境下で引き続いて行うことができる。
【００４７】
そして、上述の構成を備える本実施形態のトンネル覆工コンクリートの養生方法によれば、トンネル坑内２０ｂで施工される覆工コンクリート１０の耐久性を効果的に向上させることが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、コンクリートを打設する作業に先立って、試験体用の型枠２１を設置してコンクリートを打設することで、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、トンネル坑内２０ｂの環境下における試験体２２の硬化時の硬化温度を予め検出しておき、少なくとも覆工コンクリート１０の加温湿潤養生工程において、検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。これによって、実際の施工現場におけるトンネル坑内２０ｂの温度環境及びトンネル外周の地山４０からの温度の影響を考慮した、ピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で加温した状態で、加温湿潤養生工程を行うことが可能になり、養生時における覆工コンクリート１０の内部と覆工コンクリート１０のトンネル坑内２０ｂ側の表面との間の温度差が大きくならないように効果的に抑制して、覆工コンクリート１０の耐久性を効果的に向上させることが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態では、好ましくは型枠内養生工程においても、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっているので、覆工コンクリート１０の初期強度を効果的に向上させて、乾燥収縮によるひび割れとは異なる要因として、例えば内部ひずみによるひび割れの発生を効果的に回避することが可能になると共に、覆工コンクリート１０の耐久性をさらに効果的に向上させることが可能になる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、型枠内養生工程において、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリートの内面を加温した状態で、覆工コンクリートの養生を行う必要は必ずしもなく、トンネル覆工型枠は、移動式セントルを用いて設置されるものである必要は必ずしもない。また、養生装置は、上記実施形態の養生装置以外の、公知の種々の養生装置を用いることができる。例えば特開２０１０−１８０５８９号公報に記載の養生システム（養生装置）のように、養生シートを取り付けた支持フレーム（シェル構造体）と、昇降装置（移動架台）とが分離可能で、１台の昇降装置（移動架台）で複数の支持フレーム（シェル構造体）を各々移動させるものを用いることもできる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例及び比較例により、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すコンクリート試験体２２と同様に、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄの内壁面２０ａに重ねて、比較例１のコンクリート試験体を形成した。すなわち、側壁部の下端部分２０ｄの吹付けコンクリート４１が吹き付けられたトンネル２０の内壁面２０ａに防水シート２９を取り付けると共に、所定の間隔をおいて試験体用の型枠２１を組み立て、さらに温度計測用の熱電対３０を、型枠２１の内部の厚さ方向中央部分に配置した後に、覆工コンクリート１０に用いるコンクリートと同様の配合のコンクリートを型枠２１の内部に打設する。
【００５２】
比較例１のコンクリート試験体では、表１に示すように、コンクリートの打設後〜脱型までの１５時間、トンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生（型枠内養生工程）を行った後に、脱型して、引き続き同様のトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った。この間における、コンクリート試験体の厚さ方向中央部分の温度の推移を、熱電対３０を用いて計測した。計測結果を図８（ａ）に示す。また、コンクリート試験体の硬化時の硬化温度のピーク温度を検出して、後述する比較例２、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体における養生時の温度を設定した。検出された比較例１のコンクリート試験体の硬化時のピーク温度は２９℃だった。
【００５３】
なお、比較例１及び後述する比較例２、実施例１、２、及び参考例１において、使用したコンクリートの配合を表２に示す。また、トンネル坑内２０ｂの温度環境は１７〜２０℃、湿度環境は７６〜８６％ＲＨだった。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すコンクリート試験体２２と同様に、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄの内壁面２０ａに重ねて、比較例２のコンクリート試験体を形成した。
【００５７】
比較例２のコンクリート試験体では、表１に示すように、コンクリートの打設後〜脱型までの１５時間、トンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生（型枠内養生工程）を行った後に脱型し、しかる後に図７に示すように、脱型したコンクリート試験体の表面に保湿養生層３２として商品名「うるおんマット」（フジモリ産業株式会社製）を取り付けて、３０℃の温水をマットに供給して湿潤させた後に、コンクリートの打設後１５〜７２時間の間、湿潤養生を行った。この間、新たに温水を供給し続けなかった。コンクリートの打設後７２時間以降は、１６８時間まではマットをそのままにしてトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った後に、マットを取り外して、さらにトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った。この間における、コンクリート試験体の厚さ方向中央部分の温度の推移を、熱電対３０を用いて計測した。計測結果を図８（ｂ）に示す。
【００５８】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すコンクリート試験体２２と同様に、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄの内壁面２０ａに重ねて、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体を形成した。
【００５９】
実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体では、表１に示すように、コンクリートの打設後〜脱型までの１５時間、コンクリート試験体のトンネル坑内２０ｂ側の表面を３０℃に加温した状態で養生（型枠内養生工程）を行った後に脱型し、しかる後に図７に示すように、脱型したコンクリート試験体の表面に保湿養生層３２として、加温及び保湿機能を備える商品名「加温マット」（テクノプロ株式会社製）を取り付けて、３０℃の温水をマットに供給して湿潤させた後に、所定の温度に加温させた状態で、コンクリートの打設後１５〜７２時間の間、加温湿潤養生（加温湿潤養生工程）を行った。
【００６０】
ここで、実施例１のコンクリート試験体では、表面を加温する所定の温度は、比較例１のコンクリート試験体で検出された硬化時のピーク温度と同様の２９℃とし、実施例２のコンクリート試験体では、表面を加温する所定の温度は、比較例１のコンクリート試験体で検出された硬化時のピーク温度＋１０℃である３９℃とし、参考例１のコンクリート試験体では、表面を加温する所定の温度は、比較例１のコンクリート試験体で検出された硬化時のピーク温度＋２０℃である４９℃とした。
【００６１】
また、コンクリートの打設後１５〜７２時間、加温湿潤養生工程を行う間、新たに温水を供給し続けなかった。コンクリートの打設後７２時間以降は、１６８時間までは、コンクリート試験体の表面の加温を停止すると共に、マットをそのままにして、トンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った後に、マットを取り外して、さらにトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った。この間における、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体の厚さ方向中央部分の温度の推移を、熱電対３０を用いて計測した。計測結果を図８（ｃ）〜（ｅ）に示す。なお、図８（ｅ）のチャートは、他の図８（ａ）〜（ｄ）のチャートとは、異なるスケールで描かれている。
【００６２】
〔若材齢時の反発硬度と圧縮強度の測定〕
若材齢時の反発硬度の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体に対して、材齢１５、１８、２１、２４時間に、５Ｎ／ｍｍ2低反発用シュミットハンマーＰＴ型を使用して、コンクリート養生面を１０回打撃することにより行った。シュミットハンマーによる反発硬度の測定は、ＪＩＳ Ａ １１５５に準じて行った。反発硬度から圧縮強度への変換は、シュミットハンマー用強度変換曲線及び材料学会式を使用した。反発硬度の測定結果及び圧縮強度に変換した推定強度を表３に示す。
【００６３】
【表３】
【００６４】
表３に示す若材齢時の反発硬度及び圧縮強度の測定結果によれば、所定の温度で加温湿潤養生を行った実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、加温湿潤養生を行わなかった比較例１、２のコンクリート試験体と比較して圧縮強度が大きくなっており、したがって初期強度が向上していることが判明する。
【００６５】
〔耐久性に関する測定〕
耐久性に関する測定として、圧縮強度の測定、表面透気度係数の測定、及び細孔径分布の測定を行った。
【００６６】
圧縮強度の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体から各々採取した、材齢２８、５６、９１日の各２本のφ１２０×２４０ｍｍのコア試験体について、２００ｋＮ用コンクリート圧縮試験機を使用した圧縮強度試験により行った。圧縮強度試験は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて行った。圧縮強度の試験結果を表４に示す。なお、表４において、カッコ内の数値は、比較例１のコンクリート試験体の各材齢時の圧縮強度で正規化した、圧縮強度の比を示すものである。
【００６７】
【表４】
【００６８】
表４に示す圧縮強度の試験結果によれば、所定の温度で加温湿潤養生を行った実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、加温湿潤養生を行わなかった比較例１、２のコンクリート試験体と比較して、若材齢時だけでなく、９１日経過した後も、圧縮強度が大きくなっていることが判明する。
【００６９】
表面透気度係数の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体から各々採取した、材齢２８、５６、９１日のφ１２０×２４０ｍｍのコア試験体について、表面透気試験機（トレント法）を使用して行った。試験は、コア試験体の養生面の表面に２重チャンバーで構成されている真空セルを設置して行い、真空セルで吸引することによって表面透気度係数を測定した。表面透気度係数の測定結果を表５に示す。
【００７０】
【表５】
【００７１】
表５に示す表面透気度係数の測定結果によれば、所定の温度で加温湿潤養生を行った実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、加温湿潤養生を行わなかった比較例１、２のコンクリート試験体と比較して、コンクリートの表層部分が緻密になっており、耐久性が向上していることが判明する。
【００７２】
細孔径分布の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体から各々採取した、材齢２８、５６、９１日のφ１２０×２４０ｍｍのコア試験体について、測定範囲３ｍｍ〜２００μｍの水銀圧入式ポロシメーターを使用して行った。試験は、コア試験体を粉砕して、２〜５ｍｍのモルタル塊を採取し、採取したモルタル塊を２４時間以上に真空引きによって乾燥させて試料を作製し、作製したモルタル分の試料約６．２ｇを、水銀圧入式ポロシメーターに供して細孔径分布を測定した。細孔径分布を測定結果を図９（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図９（ａ）は、コンクリート表面から０〜１０ｍｍの深さの細孔量であり、図９（ｂ）は、コンクリート表面から４５〜５５ｍｍの深さの細孔量である。
【００７３】
図９（ａ）、（ｂ）に示す細孔径分布を測定結果によれば、湿潤養生を行った比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、湿潤養生を行わなかった比較例１のコンクリート試験体と比較して、コンクリート表面から０〜１０ｍｍの総細孔容積量（３００μｍ以下）は６〜１４％減少していることがことが判明する。逆に、孔径の小さいゲル空隙（０．０１μｍ以下）は、比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体では増加し、０．０１〜２μｍの毛細管空隙は、比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体では減少している。このことから、コンクリートの空隙構造は、湿潤養生を行った比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体の方が、湿潤養生を行わなかった比較例１のコンクリート試験体と比較して、密になっていることが判明する。これによって、湿潤養生を行うことにより水和反応が促進され、コンクリートが緻密になることが判明する。
【００７４】
以上のことから、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法に係る実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体によれば、脱型時の強度発現の増加を図ることが可能になると共に、長期的にはコンクリートの表層部分が緻密になっており、耐久性が向上することが判明する。なお、参考例１のように、加温湿潤養生工程において覆工コンクリートを加温する温度が高すぎると、加温湿潤養生工程後の湿潤養生工程でのクールダウンによる温度低下量が大きくなり過ぎて、ひび割れが発生する可能性が高くなると考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 覆工コンクリート
１１ 移動式セントル
１２ トンネル覆工型枠
１３ 支持フレーム
１４ 走行レール
１５ 伸縮ジャッキ
１６ 養生装置
１７ 移動架台
１８ 保湿養生層
１９ シェル構造体
２０ トンネル
２０ａ トンネルの内壁面
２０ｂ トンネル坑内
２０ｃ トンネルの底盤部
２０ｄ トンネルの一方の側壁部の下端部分
２２ コンクリート試験体
２３ 支持部材
２４ 枠部材
２５ 外面パネル
２６ 内側層
２７ 保湿マット
２８ ヒータ部材
２９ 防水シート
３０ 熱電対
３１ 断熱材
３２ 保湿養生層
４０ トンネル外周の地山
４１ 吹き付けコンクリート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル覆工コンクリートの養生方法に関し、特にトンネル覆工型枠を設置してコンクリートを打設することにより、トンネルの内壁面を覆って形成されるトンネル覆工コンクリートの養生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネル等のトンネル工事においては、例えばトンネルを掘削した後のトンネルの内壁面にコンクリートを吹き付けて一次覆工を行った後に、トンネル覆工型枠を設置して、当該トンネル覆工型枠とトンネルの内壁面との間の空間にコンクリートを打設することで、所定の厚さの覆工コンクリートを形成するのが一般的である。
【０００３】
また、トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートは、脱型後にそのまま放置すると乾燥収縮によるひび割れが発生し、品質が低下してしまうため、形成された覆工コンクリートの表面を湿潤状態に保持して養生を行うことで、覆工コンクリートが乾燥しないようにして、ひび割れを防止できるようにする技術が種々開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の技術では、トンネル坑内をこれの延長方向に移動可能な公知の移動式セントルを用いてトンネル覆工型枠を設置して、コンクリートを打設することにより、所定の厚さの覆工コンクリートを形成すると共に、移動式セントルに後続して、同じくトンネル坑内を移動可能な養生装置を設置することによって、脱型後の覆工コンクリートの表面を湿潤状態に保持して養生するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートは、閉じられた空間であるトンネル坑内で施工されることから、トンネル坑内の環境の影響を受けやすいと考えられる。また覆工コンクリートの外側面は、吹き付けコンクリートを挟んでトンネル外周の地山と密着した状態となっているため、当該トンネル外周の地山の温度の影響を受けやすいと考えられる。そして、覆工コンクリートは、養生時に表面が湿潤状態に保持されていたとしても、トンネル坑内の温度環境等による影響を受け、例えばコンクリートの内部とコンクリートのトンネル坑内側の表面との間で、養生時の温度差が大きいと、乾燥収縮によるひび割れとは異なる要因によるひび割が発生したり、コンクリートの耐久性に影響を与えることも考えられることから、養生時における覆工コンクリートのトンネル坑内側の表面の温度を適正に管理して、特に耐久性を向上できるようにする新たな技術の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、、養生時における覆工コンクリートのトンネル坑内側の表面の温度を適正に管理して、トンネルの内壁面を覆う覆工コンクリートの耐久性を効果的に向上させることのできるトンネル覆工コンクリートの養生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、トンネル覆工型枠を設置してコンクリートを打設することにより、トンネルの内壁面を覆って形成されるトンネル覆工コンクリートの養生方法において、設置された前記トンネル覆工型枠とトンネルの内壁面との間の空間にコンクリートを打設した後に、前記型枠を脱型するまでの間、前記トンネル覆工型枠によりコンクリートを支持して行われる型枠内養生工程と、前記トンネル覆工型枠を脱型した後に、形成された覆工コンクリートの内面を加温湿潤状態に保持して行われる加温湿潤養生工程と、さらに前記覆工コンクリートの内面を湿潤状態に保持して行われる湿潤養生工程とを含んで構成されており、前記コンクリートを打設する作業に先立って、トンネルの内壁面に沿って試験体用の型枠を設置してコンクリートを打設することで、前記覆工コンクリートの厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体をトンネル坑内の内壁面に重ねて形成して、前記トンネル坑内の環境下における前記コンクリート試験体の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、該硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、少なくとも前記加温湿潤養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行うトンネル覆工コンクリートの養生方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【０００８】
そして、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、前記型枠内養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行うことが好ましい。
【０００９】
また、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、前記トンネル覆工型枠は、前記トンネル坑内をこれの延長方向に移動可能な移動式セントルを用いて設置されることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、前記型枠内養生工程が１２〜１８時間行なわれ、前記加温湿潤養生工程が４８〜７２時間行なわれることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法によれば、トンネル坑内で施工される覆工コンクリートの耐久性を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法において使用する、トンネル覆工型枠を設置するための移動式セントルを説明する略横示断面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法において使用する養生装置を説明する略示横断面図である。
【図３】図２に示す養生装置に取り付けられた加温保湿部材の構成を説明する拡大断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法の作業工程を説明する略示縦断面図である。
【図５】コンクリート試験体を形成する位置を説明する略示横断面図である。
【図６】コンクリート試験体の構成を説明する、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図７】比較例２、実施例１、２、及び参考例１において、脱型したコンクリート試験体の表面に保湿養生層を取り付けた状態の横断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、比較例１、２、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体において各々計測された、厚さ方向中央部分の温度の推移を示すチャートである。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、細孔径分布の測定結果を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るトンネル覆工コンクリートの養生方法は、例えば山岳トンネルを構築するためのトンネル工事において、図１に示すような公知の移動式セントル１１を用いて設置されたトンネル覆工型枠１２と、好ましくは吹付けコンクリート４１（図５参照）による一次覆工によって覆われたトンネル２０の内壁面２０ａとの間の空間に、コンクリートを打設することで形成した覆工コンクリート１０を、適正な温度環境の下で養生することにより、特に耐久性に優れた覆工コンクリート１０が得られるようにしたものである。
【００１４】
すなわち、トンネル２０の内壁面２０ａを覆う覆工コンクリート１０は、閉じられた空間であるトンネル坑内２０ｂで施工されることから、トンネル坑内２０ｂの環境の影響を受けやすいと考えられる。また覆工コンクリート１０の外側面は、吹き付けコンクリート４１を挟んでトンネル外周の地山４０と密着した状態となっているため、当該トンネル外周の地山４０の温度の影響を受けやすいと考えられる。その一方で、コンクリートを打設した後の覆工コンクリート１０の養生時においては、覆工コンクリート１０の内部と覆工コンクリート１０のトンネル坑内２０ｂ側の表面との間の温度差をできるだけ小さく留めることで、覆工コンクリート１０の物性うち特に耐久性を効果的に向上できると考えられると共に、乾燥収縮によるひび割れとは異なる要因として、例えば内部ひずみによるひび割の発生を効果的に抑制できると考えられる。本願発明者は、このような合理的な推論の下に、以下のようなトンネル覆工コンクリートの養生方法を開発するに到ったものである。
【００１５】
そして、本実施形態のトンネル覆工コンクリートの養生方法は、トンネル覆工型枠１２を設置してコンクリートを打設することにより、トンネル２０の内壁面２０ａを覆って形成される覆工コンクリート１０の養生方法において、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、好ましくは移動式セントル１１を用いて設置されたトンネル覆工型枠１２とトンネル２０の内壁面２０ａとの間の空間にコンクリートを打設した後に、型枠を脱型するまでの間、トンネル覆工型枠１２によりコンクリートを支持して行われる型枠内養生工程（図４（ａ）〜（ｃ）のＡ参照）と、トンネル覆工型枠１２を脱型した後に、形成された覆工コンクリート１０の内面を加温湿潤状態に保持して行われる加温湿潤養生工程（図４（ｂ）、（ｃ）のＢ参照）と、さらに覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持して行われる湿潤養生工程（図４（ｃ）のＣ参照）とを含んで構成されている。
【００１６】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、コンクリートを打設する作業に先立って、トンネル坑内２０ｂの内壁面２０ａに沿って試験体用の型枠２１を設置してコンクリートを打設することで、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、トンネル坑内２０ｂの環境下におけるコンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、該硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、少なくとも加温湿潤養生工程（図４（ｂ）、（ｃ）のＢ参照）において、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。
【００１７】
また、本実施形態では、好ましくは型枠内養生工程（図４（ａ）〜（ｃ）のＡ参照）においても、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。
【００１８】
本実施形態では、トンネル覆工型枠１２は、好ましくは移動式セントル１１を用いてトンネル２０の内壁面２０ａを内側から覆うように設置される。移動式セントル１１は、図１に示すように、例えば特開２００９−１８６１８４号公報に記載の移動式セントルと同様の構成を備える、公知のトンネル構築用の型枠装置である。移動式セントル１１は、主として、トンネル２０の内壁面２０ａとの間に覆工コンクリート１０の厚さに相当する幅の空間を保持して配設されるトンネル覆工型枠１２と、このトンネル覆工型枠１２を支持する支持フレーム１３と、トンネル２０の底盤部２０ｃにおいてトンネル２０の延長方向に敷設されて、支持フレーム１３を走行可能に支持する走行レール１４とによって構成される。
【００１９】
トンネル覆工型枠１２は、複数本の伸縮ジャッキ１５を介して径方向に進退可能な状態で、支持フレーム１３に取り付けられている。トンネル覆工型枠１２は、トンネル２０の内壁面２０ａに沿って配置されて、当該内壁面２０ａとの間に覆工コンクリート１０の打設空間を保持した状態から、コンクリートを打設して初期強度が発現された後に、形成された覆工コンクリート１０から径方向内側に引き離されることで、脱型されるようになっている。脱型された後のトンネル覆工型枠１２は、移動式セントル１１と共に走行レール１４に沿ってトンネル２０の延長方向の前方に移動して、次の施工スパンの覆工コンクリート１０の打設作業が行われるようになっている（図４（ａ）〜（ｃ）のＡ参照）。
【００２０】
本実施形態では、移動式セントル１１は、例えば１０．５ｍ程度のトンネル２０の延長方向の長さを有しており、これによって、例えば１０．５ｍ程度の長さを１施工スパンとして、覆工コンクリート１０を、トンネル２０の延長方向に順次打設しながら形成してゆことができるようになっている。
【００２１】
トンネル覆工型枠１２を脱型した後に、覆工コンクリート１０を加温湿潤状態又は湿潤状態で養生する加温湿潤養生工程や湿潤養生工程は、図２に示すような養生装置１６を用いて行われる。養生装置１６は、例えば特開２０１０−１９０６７号公報に記載の養生装置と同様の構成を備える、公知のコンクリート養生用の装置を用いることができる。すなわち、養生装置１６は、移動式セントル１１に後続して走行レール１４の上に複数台配置されるものであり（図４（ｂ）、（ｃ）参照）、本実施形態では、主として、上下に伸縮可能な移動架台１７と、トンネル２０の内周面２０ａに沿ったアーチ形状に湾曲変形可能となっていると共に、外周部分に保湿養生層１８を備えるシェル構造体１９と、移動架台１７とシェル構造体１９と間に介在して複数設けられた、伸縮可能なターンバックル式のロッド部材や、長さ調整可能なワイヤー部材からなる支持部材２３とによって構成される。
【００２２】
本実施形態では、シェル構造体１９は、図３にも示すように、例えば無負荷の状態では略直線形状であり、設置時に移動架台１７に設けられた支持部材２３を用いてトンネル２０の内周面２０ａに沿うように湾曲変形（弾性変形）する、トンネル２０の周方向に延設すると共にトンネル２０の延長方向に間隔をおいて複数本、略平行に配置された枠部材２４と、トンネル２０の延長方向に延設されてこれらの枠部材２４を互いに連結する連結部材（図示せず）と、枠部材２４及び連結部材によって支持されてこれらの外周部分に配置される、保湿養生層１８及び外面パネル２５とを含んで構成される。
【００２３】
枠部材２４は、例えば、高強度、高靱性、高弾性を有するガラス繊維強化プラスチックからなるパイプ状の部材となっており、略直線形状から容易に湾曲変形すると共に、ロッド部材やワイヤー部材からなる支持部材２３の長さを調整することで、トンネル覆工型枠１２を脱型した後の覆工コンクリート１０の内周面に沿うように変形して、外周部分に配置された保湿養生層１８を、覆工コンクリート１０の内周面に押し付けるようして密着させることができるようになっている。
【００２４】
また、シェル構造体１９は、保湿養生層１８を覆工コンクリート１０の内周面に密着させた状態から、例えばロッド部材からなる支持部材２３を短くすると共に、移動架台１７を下降させることで、保湿養生層１８を覆工コンクリート１０の内周面から離間させて、養生装置１６を、移動式セントル１１に追随させて走行レール１４に沿ってトンネル２０の延長方向前方に順次移動させることができるようになっている。これによって、前方の施工スパンで移動式セントル１１を用いて形成された覆工コンクリート１０を、移動式セントル１１をさらに前方の施工スパンに移動させた後に、これに後続して養生装置１６を移動させて、順次湿潤状態で養生してゆくことができるようになっている。
【００２５】
本実施形態では、枠部材２４及び連結部材によって支持されてこれらの外周部分に配置される保湿養生層１８は、図３に示すように、例えば外面パネル２５の外周面に貼り付けられた内側層２６と、この内側層２６の外周面に積層された保湿マット２７とからなり、内側層２６と保湿マット２７との間には、これらに挟み込まれるようにしてヒータ部材２８が配置されている。
【００２６】
内側層２６は、独立気泡や連続気泡等の空隙を内部に有するスポンジ等の発泡部材からなり、弾力性を有している。保湿マット２７は、水分を吸収可能であり、且つ吸収した水分を保持可能な物性を備える、公知の各種の保湿マットを使用することができる。例えば、市販のコンクリート保温・保湿養生用マットである商品名「うるおんマット」（フジモリ産業株式会社製）を使用することができる。
【００２７】
ヒータ部材２８は、シート状に形成された面状発熱体であり、通電することにより発熱して、養生時の覆工コンクリート１０を加温できるようになっている。ヒータ部材２８は、保湿養生層１８のほぼ全域に亘って配置されており、制御機構（図示せず）に接続されている。制御機構は、保湿養生層１８の各所に配置された複数の接触温度センサー（図示せず）と接続されており、これらの接触温度センサーが検知する温度に基づいて、ヒータ部材２８の加温出力を好ましくはフィードバック制御できるようになっている。
【００２８】
本実施形態では、保湿養生層１８は、外面パネル２５を介在させて枠部材２４及び連結部材の外周部分に取り付けられている。外面パネル２５が介在していることで、枠部材２４や連結部材からの押付け力を、外面パネル２５によって面で受けるようにして保湿養生層１８に伝えることにより、保湿養生層１８を、より安定した状態で覆工コンクリート１０の内壁面に密着させることが可能になる。外面パネル２５としては、枠部材２４の外周面の形状に沿って湾曲することが可能な板材として、例えば多数の凹部と凸部とを並べて備えているキーストンプレートや、波板等を使用することができる。
【００２９】
本実施形態では、耐久性に優れた覆工コンクリート１０を形成することを意図する所定の施工スパンにおいてコンクリートを打設する作業に先立って、図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２を、トンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、このコンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、硬化時の硬化温度のピーク温度を予め検出しておく。
【００３０】
すなわち、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄを、コンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成する部分として、当該側壁部の下端部分２０ｄに、覆工コンクリート１０の厚さに相当する例えば３０ｃｍの厚さを有すると共に、例えば高さ９０ｃｍ、幅９０ｃｍの正方形の正面形状を有するコンクリート試験体２２を形成する。
【００３１】
コンクリート試験体２２を形成するには、例えば側壁部の下端部分２０ｄの吹付けコンクリート４１が吹き付けられたトンネル２０の内壁面２０ａに防水シート２９を取り付けると共に、所定の間隔をおいて試験体用の型枠２１を組み立て、さらに温度計測用の熱電対３０を、型枠２１の内部の所定の位置に取り付けた後に、覆工コンクリート１０に用いるコンクリートと同様の配合のコンクリートを型枠２１の内部に打設する。コンクリートを打設した後に、トンネル坑内２０ｂの温度環境下において、硬化時の硬化温度がピークを過ぎるまで、型枠２１をそのままにしてコンクリート試験体２２の養生を行う。
【００３２】
ここで、コンクリート試験体２２の養生は、コンクリート試験体２２の４周の側面部に沿って断熱材３１を取り付けておき、これらの断熱材３１によって、トンネル坑内２０ｂ側の面及び地山４０側の面以外の面を覆った状態で行われる。これらの断熱材３１は、型枠２１を組み立てる際やコンクリートを打設した直後に、コンクリート試験体２２の４周の側面部に沿って容易に取り付けることができる。
【００３３】
また、温度計測用の熱電対３０は、コンクリート試験体２２の厚さ方向中間部分として、コンクリート試験体２２の厚さ方向中央部分に配置して、当該厚さ方向中央部分におけるコンクリート試験体２２の硬化時の硬化温度を計測することが好ましい。コンクリート試験体２２の厚さ方向中央部分における硬化時の硬化温度を計測することで、より有効な硬化時のピーク温度を検出することが可能になる。
【００３４】
そして、本実施形態では、熱電対３０によって硬化温度を計測することにより検出された硬化時のピーク温度に基づいて、打設された覆工コンクリート１０の型枠内養生工程及び加温湿潤養生工程において、覆工コンクリート１０の内面を加温する温度を設定する。
【００３５】
型枠内養生工程は、図４（ａ）〜（ｃ）のＡで示すように、移動式セントル１１を用いて覆工コンクリート１０が打設された施工スパンにおいて、トンネル覆工型枠１２を脱型することなく、トンネル覆工型枠１２とトンネル２０の内壁面２０ａとの間に覆工コンクリート１０を保持したまま養生を行う工程である。本実施形態では、型枠内養生工程は、コンクリートの打設後に、例えば１５時間程度行われる。なお、型枠内養生工程は、例えば１２〜１８時間程度行うことが好ましい。型枠内養生工程が長過ぎると、工事の進行が遅くなり、短か過ぎると、打設したコンクリートの強度が不足して脱型できなくなる。
【００３６】
本実施形態では、好ましくは型枠内養生工程においても、上述のコンクリート試験体２２の硬化時に予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度の温度で、覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生が行なわれる。
【００３７】
なお、型枠内養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するには、例えば移動式セントル１１を用いて覆工コンクリート１０を打設した当該スパンにおける、トンネル坑内２０ｂの前後を、例えば仮設の遮蔽壁で仕切って移動式セントル１１の内側に養生室を形成すると共に、形成した養生室の内部にヒータ等の加熱装置を設置して、所定の室内温度となるように加熱することで、覆工コンクリート１０の内面を所定の温度で加温することができる。また、移動式セントル１１に、トンネル覆工型枠１２を加温可能な加熱機構を組み込んでおくことで、覆工コンクリート１０の内面を所定の温度で加温することもできる。
【００３８】
本実施形態では、コンクリート試験体２２の硬化時のピーク温度として、例えば２９℃が検出された場合に、型枠内養生工程では、ピーク温度又はピーク温度と略同様の温度として、例えば３０℃で、覆工コンクリート１０の内面を加温するようになっている。ここで、型枠内養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するための所定の温度は、例えばピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度とすることが好ましい。型枠内養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温する温度をこのような温度とすることで、覆工コンクリート１０の耐久性をさらに効果的に向上させることが可能になると共に、トンネル覆工型枠１２の脱型までの覆工コンクリート１０の初期強度を効果的に向上させることが可能になる。
【００３９】
加温湿潤養生工程は、図４（ｂ）、（ｃ）のＢで示すように、型枠内養生工程の後にトンネル覆工型枠１２を脱型し、移動式セントル１１を移動してさらに前方の施工スパンで覆工コンクリート１０の打設及び型枠内養生工程を順次行ってゆく間に、移動式セントル１１に後続して設置した複数の養生装置１６によって、型枠内養生工程に引き続いて、移動式セントル１１の後方に残置された覆工コンクリート１０を、加温湿潤状態で養生してゆく工程である。本実施形態では、加温湿潤養生工程は、型枠内養生工程の後に、例えば５７時間程度行われる。なお、加温湿潤養生工程は、例えば４８〜７２時間（２〜３日）程度行うことが好ましい。加温湿潤養生工程が長過ぎると、工事の進行が遅くなり、短か過ぎると、形成された覆工コンクリート１０にひび割れが発生し易くなる。
【００４０】
本実施形態では、移動式セントル１１を用いたコンクリートの打設後の型枠内養生工程が例えば１５時間であり、養生装置１６を用いた加温湿潤養生工程が例えば５７時間であることから、移動式セントル１１に後続させて４台の養生装置１６を設置して、各養生装置１６を前方に移動させながら、順次連続して各施工スパンの覆工コンクリート１０の加温湿潤養生工程が行われるようになっている。
【００４１】
また、本実施形態では、加温湿潤養生工程において、覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持すると共に、上述のコンクリート試験体２２の硬化時に予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で、覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生が行なわれる。
【００４２】
なお、加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持するには、養生装置１６の保湿養生層１８の保湿マット２７に例えば温水を供給して湿潤させた状態で、覆工コンクリート１０の内面に押し付けることで、容易に湿潤状態とすることができる。保湿マット２７に温水を継続して供給することで、保湿マット２７を長期に亘って湿潤させた状態とすることができる。また、加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するには、養生装置１６の保湿養生層１８のヒータ部材２８に通電して所定の温度で発熱させることで、覆工コンクリート１０の内面が予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度となるように容易に加温することができる。
【００４３】
本実施形態では、コンクリート試験体２２の硬化時のピーク温度として、例えば２９℃が検出された場合に、加温湿潤養生工程では、ピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度として、例えば２９℃〜３９℃の温度で、覆工コンクリート１０の内面を加温するようになっている。ここで、加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温するための所定の温度は、ピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度とする必要がある。加温湿潤養生工程において覆工コンクリート１０の内面を加温する所定の温度をこのような温度とすることで、覆工コンクリート１０の耐久性を効果的に向上させることが可能になる。
【００４４】
本実施形態では、さらに、加温湿潤養生工程の後に引き続いて、図４（ｃ）のＣで示すように、覆工コンクリート１０の内面を加温することなく、覆工コンクリート１０の内面を湿潤状態に保持して養生する湿潤養生工程が、加温湿潤養生工程で用いた養生装置１６と同様の養生装置を用いて、覆工コンクリート１０をトンネル坑内２０ｂの温度環境下にクールダウンするための養生工程として行われる。本実施形態では、湿潤養生工程は、加温湿潤養生工程の後に、例えば９６時間程度行われる。なお、湿潤養生工程は、例えば４日〜２週間程度行うことが好ましい。湿潤養生工程が長過ぎると、工事の進行が遅くなり、短か過ぎると、形成された覆工コンクリート１０にひび割れが発生したり、耐久性が低下するおそれがある。
【００４５】
本実施形態では、移動式セントル１１を用いたコンクリートの打設後の型枠内養生工程が例えば１５時間であり、養生装置１６を用いた加温湿潤養生工程が例えば５７時間であり、養生装置１６を用いた湿潤養生工程が例えば９６時間であることから、移動式セントル１１に後続させて合計１１台の養生装置１６を設置して、各養生装置１６を前方に移動させながら、順次連続して各施工スパンの覆工コンクリート１０の加温湿潤養生工程や湿潤養生工程が行われるようになっている。
【００４６】
また、本実施形態では、湿潤養生工程が終了した後に、当該湿潤養生工程が終了した施工スパンから養生装置１６を撤去して、覆工コンクリート１０の養生を、トンネル坑内２０ｂの環境下で引き続いて行うことができる。
【００４７】
そして、上述の構成を備える本実施形態のトンネル覆工コンクリートの養生方法によれば、トンネル坑内２０ｂで施工される覆工コンクリート１０の耐久性を効果的に向上させることが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、コンクリートを打設する作業に先立って、試験体用の型枠２１を設置してコンクリートを打設することで、覆工コンクリート１０の厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体２２をトンネル２０の内壁面２０ａに重ねて形成して、トンネル坑内２０ｂの環境下における試験体２２の硬化時の硬化温度を予め検出しておき、少なくとも覆工コンクリート１０の加温湿潤養生工程において、検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっている。これによって、実際の施工現場におけるトンネル坑内２０ｂの温度環境及びトンネル外周の地山４０からの温度の影響を考慮した、ピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で加温した状態で、加温湿潤養生工程を行うことが可能になり、養生時における覆工コンクリート１０の内部と覆工コンクリート１０のトンネル坑内２０ｂ側の表面との間の温度差が大きくならないように効果的に抑制して、覆工コンクリート１０の耐久性を効果的に向上させることが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態では、好ましくは型枠内養生工程においても、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリート１０の内面を加温した状態で、覆工コンクリート１０の養生を行うようになっているので、覆工コンクリート１０の初期強度を効果的に向上させて、乾燥収縮によるひび割れとは異なる要因として、例えば内部ひずみによるひび割れの発生を効果的に回避することが可能になると共に、覆工コンクリート１０の耐久性をさらに効果的に向上させることが可能になる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、型枠内養生工程において、予め検出されたピーク温度〜ピーク温度＋１０℃の温度で覆工コンクリートの内面を加温した状態で、覆工コンクリートの養生を行う必要は必ずしもなく、トンネル覆工型枠は、移動式セントルを用いて設置されるものである必要は必ずしもない。また、養生装置は、上記実施形態の養生装置以外の、公知の種々の養生装置を用いることができる。例えば特開２０１０−１８０５８９号公報に記載の養生システム（養生装置）のように、養生シートを取り付けた支持フレーム（シェル構造体）と、昇降装置（移動架台）とが分離可能で、１台の昇降装置（移動架台）で複数の支持フレーム（シェル構造体）を各々移動させるものを用いることもできる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例及び比較例により、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すコンクリート試験体２２と同様に、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄの内壁面２０ａに重ねて、比較例１のコンクリート試験体を形成した。すなわち、側壁部の下端部分２０ｄの吹付けコンクリート４１が吹き付けられたトンネル２０の内壁面２０ａに防水シート２９を取り付けると共に、所定の間隔をおいて試験体用の型枠２１を組み立て、さらに温度計測用の熱電対３０を、型枠２１の内部の厚さ方向中央部分に配置した後に、覆工コンクリート１０に用いるコンクリートと同様の配合のコンクリートを型枠２１の内部に打設する。
【００５２】
比較例１のコンクリート試験体では、表１に示すように、コンクリートの打設後〜脱型までの１５時間、トンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生（型枠内養生工程）を行った後に、脱型して、引き続き同様のトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った。この間における、コンクリート試験体の厚さ方向中央部分の温度の推移を、熱電対３０を用いて計測した。計測結果を図８（ａ）に示す。また、コンクリート試験体の硬化時の硬化温度のピーク温度を検出して、後述する比較例２、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体における養生時の温度を設定した。検出された比較例１のコンクリート試験体の硬化時のピーク温度は２９℃だった。
【００５３】
なお、比較例１及び後述する比較例２、実施例１、２、及び参考例１において、使用したコンクリートの配合を表２に示す。また、トンネル坑内２０ｂの温度環境は１７〜２０℃、湿度環境は７６〜８６％ＲＨだった。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すコンクリート試験体２２と同様に、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄの内壁面２０ａに重ねて、比較例２のコンクリート試験体を形成した。
【００５７】
比較例２のコンクリート試験体では、表１に示すように、コンクリートの打設後〜脱型までの１５時間、トンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生（型枠内養生工程）を行った後に脱型し、しかる後に図７に示すように、脱型したコンクリート試験体の表面に保湿養生層３２として商品名「うるおんマット」（フジモリ産業株式会社製）を取り付けて、３０℃の温水をマットに供給して湿潤させた後に、コンクリートの打設後１５〜７２時間の間、湿潤養生を行った。この間、新たに温水を供給し続けなかった。コンクリートの打設後７２時間以降は、１６８時間まではマットをそのままにしてトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った後に、マットを取り外して、さらにトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った。この間における、コンクリート試験体の厚さ方向中央部分の温度の推移を、熱電対３０を用いて計測した。計測結果を図８（ｂ）に示す。
【００５８】
図５及び図６（ａ）、（ｂ）に示すコンクリート試験体２２と同様に、形成される覆工コンクリート１０の覆工断面の一部である、トンネル２０の底盤部２０ｃと近接する一方の側壁部の下端部分２０ｄの内壁面２０ａに重ねて、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体を形成した。
【００５９】
実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体では、表１に示すように、コンクリートの打設後〜脱型までの１５時間、コンクリート試験体のトンネル坑内２０ｂ側の表面を３０℃に加温した状態で養生（型枠内養生工程）を行った後に脱型し、しかる後に図７に示すように、脱型したコンクリート試験体の表面に保湿養生層３２として、加温及び保湿機能を備える商品名「加温マット」（テクノプロ株式会社製）を取り付けて、３０℃の温水をマットに供給して湿潤させた後に、所定の温度に加温させた状態で、コンクリートの打設後１５〜７２時間の間、加温湿潤養生（加温湿潤養生工程）を行った。
【００６０】
ここで、実施例１のコンクリート試験体では、表面を加温する所定の温度は、比較例１のコンクリート試験体で検出された硬化時のピーク温度と同様の２９℃とし、実施例２のコンクリート試験体では、表面を加温する所定の温度は、比較例１のコンクリート試験体で検出された硬化時のピーク温度＋１０℃である３９℃とし、参考例１のコンクリート試験体では、表面を加温する所定の温度は、比較例１のコンクリート試験体で検出された硬化時のピーク温度＋２０℃である４９℃とした。
【００６１】
また、コンクリートの打設後１５〜７２時間、加温湿潤養生工程を行う間、新たに温水を供給し続けなかった。コンクリートの打設後７２時間以降は、１６８時間までは、コンクリート試験体の表面の加温を停止すると共に、マットをそのままにして、トンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った後に、マットを取り外して、さらにトンネル坑内２０ｂの温度環境及び湿度環境下で養生を行った。この間における、実施例１、２、及び参考例１のコンクリート試験体の厚さ方向中央部分の温度の推移を、熱電対３０を用いて計測した。計測結果を図８（ｃ）〜（ｅ）に示す。なお、図８（ｅ）のチャートは、他の図８（ａ）〜（ｄ）のチャートとは、異なるスケールで描かれている。
【００６２】
〔若材齢時の反発硬度と圧縮強度の測定〕
若材齢時の反発硬度の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体に対して、材齢１５、１８、２１、２４時間に、５Ｎ／ｍｍ2低反発用シュミットハンマーＰＴ型を使用して、コンクリート養生面を１０回打撃することにより行った。シュミットハンマーによる反発硬度の測定は、ＪＩＳ Ａ １１５５に準じて行った。反発硬度から圧縮強度への変換は、シュミットハンマー用強度変換曲線及び材料学会式を使用した。反発硬度の測定結果及び圧縮強度に変換した推定強度を表３に示す。
【００６３】
【表３】
【００６４】
表３に示す若材齢時の反発硬度及び圧縮強度の測定結果によれば、所定の温度で加温湿潤養生を行った実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、加温湿潤養生を行わなかった比較例１、２のコンクリート試験体と比較して圧縮強度が大きくなっており、したがって初期強度が向上していることが判明する。
【００６５】
〔耐久性に関する測定〕
耐久性に関する測定として、圧縮強度の測定、表面透気度係数の測定、及び細孔径分布の測定を行った。
【００６６】
圧縮強度の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体から各々採取した、材齢２８、５６、９１日の各２本のφ１２０×２４０ｍｍのコア試験体について、２００ｋＮ用コンクリート圧縮試験機を使用した圧縮強度試験により行った。圧縮強度試験は、ＪＩＳ Ａ １１０８に準じて行った。圧縮強度の試験結果を表４に示す。なお、表４において、カッコ内の数値は、比較例１のコンクリート試験体の各材齢時の圧縮強度で正規化した、圧縮強度の比を示すものである。
【００６７】
【表４】
【００６８】
表４に示す圧縮強度の試験結果によれば、所定の温度で加温湿潤養生を行った実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、加温湿潤養生を行わなかった比較例１、２のコンクリート試験体と比較して、若材齢時だけでなく、９１日経過した後も、圧縮強度が大きくなっていることが判明する。
【００６９】
表面透気度係数の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体から各々採取した、材齢２８、５６、９１日のφ１２０×２４０ｍｍのコア試験体について、表面透気試験機（トレント法）を使用して行った。試験は、コア試験体の養生面の表面に２重チャンバーで構成されている真空セルを設置して行い、真空セルで吸引することによって表面透気度係数を測定した。表面透気度係数の測定結果を表５に示す。
【００７０】
【表５】
【００７１】
表５に示す表面透気度係数の測定結果によれば、所定の温度で加温湿潤養生を行った実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、加温湿潤養生を行わなかった比較例１、２のコンクリート試験体と比較して、コンクリートの表層部分が緻密になっており、耐久性が向上していることが判明する。
【００７２】
細孔径分布の測定は、比較例１、２のコンクリート試験体、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体から各々採取した、材齢２８、５６、９１日のφ１２０×２４０ｍｍのコア試験体について、測定範囲３ｍｍ〜２００μｍの水銀圧入式ポロシメーターを使用して行った。試験は、コア試験体を粉砕して、２〜５ｍｍのモルタル塊を採取し、採取したモルタル塊を２４時間以上に真空引きによって乾燥させて試料を作製し、作製したモルタル分の試料約６．２ｇを、水銀圧入式ポロシメーターに供して細孔径分布を測定した。細孔径分布を測定結果を図９（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図９（ａ）は、コンクリート表面から０〜１０ｍｍの深さの細孔量であり、図９（ｂ）は、コンクリート表面から４５〜５５ｍｍの深さの細孔量である。
【００７３】
図９（ａ）、（ｂ）に示す細孔径分布を測定結果によれば、湿潤養生を行った比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体は、湿潤養生を行わなかった比較例１のコンクリート試験体と比較して、コンクリート表面から０〜１０ｍｍの総細孔容積量（３００μｍ以下）は６〜１４％減少していることがことが判明する。逆に、孔径の小さいゲル空隙（０．０１μｍ以下）は、比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体では増加し、０．０１〜２μｍの毛細管空隙は、比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体では減少している。このことから、コンクリートの空隙構造は、湿潤養生を行った比較例２、実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体の方が、湿潤養生を行わなかった比較例１のコンクリート試験体と比較して、密になっていることが判明する。これによって、湿潤養生を行うことにより水和反応が促進され、コンクリートが緻密になることが判明する。
【００７４】
以上のことから、本発明のトンネル覆工コンクリートの養生方法に係る実施例１、２のコンクリート試験体、及び参考例１のコンクリート試験体によれば、脱型時の強度発現の増加を図ることが可能になると共に、長期的にはコンクリートの表層部分が緻密になっており、耐久性が向上することが判明する。なお、参考例１のように、加温湿潤養生工程において覆工コンクリートを加温する温度が高すぎると、加温湿潤養生工程後の湿潤養生工程でのクールダウンによる温度低下量が大きくなり過ぎて、ひび割れが発生する可能性が高くなると考えられる。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 覆工コンクリート
１１ 移動式セントル
１２ トンネル覆工型枠
１３ 支持フレーム
１４ 走行レール
１５ 伸縮ジャッキ
１６ 養生装置
１７ 移動架台
１８ 保湿養生層
１９ シェル構造体
２０ トンネル
２０ａ トンネルの内壁面
２０ｂ トンネル坑内
２０ｃ トンネルの底盤部
２０ｄ トンネルの一方の側壁部の下端部分
２２ コンクリート試験体
２３ 支持部材
２４ 枠部材
２５ 外面パネル
２６ 内側層
２７ 保湿マット
２８ ヒータ部材
２９ 防水シート
３０ 熱電対
３１ 断熱材
３２ 保湿養生層
４０ トンネル外周の地山
４１ 吹き付けコンクリート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル覆工型枠を設置してコンクリートを打設することにより、トンネルの内壁面を覆って形成されるトンネル覆工コンクリートの養生方法において、
設置された前記トンネル覆工型枠とトンネルの内壁面との間の空間にコンクリートを打設した後に、前記型枠を脱型するまでの間、前記トンネル覆工型枠によりコンクリートを支持して行われる型枠内養生工程と、前記トンネル覆工型枠を脱型した後に、形成された覆工コンクリートの内面を加温湿潤状態に保持して行われる加温湿潤養生工程と、さらに前記覆工コンクリートの内面を湿潤状態に保持して行われる湿潤養生工程とを含んで構成されており、
前記コンクリートを打設する作業に先立って、トンネル坑内の内壁面に沿って試験体用の型枠を設置してコンクリートを打設することで、前記覆工コンクリートの厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体をトンネルの内壁面に重ねて形成して、前記トンネル坑内の環境下における前記コンクリート試験体の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、該硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、
少なくとも前記加温湿潤養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行うトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項２】
前記型枠内養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行う請求項１記載のトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項３】
前記トンネル覆工型枠は、前記トンネル坑内をこれの延長方向に移動可能な移動式セントルを用いて設置される請求項１又は２記載のトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項４】
前記型枠内養生工程は１２〜１８時間行なわれ、前記加温湿潤養生工程は４８〜７２時間行なわれる請求項１〜３のいずれか１項記載のトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項１】
トンネル覆工型枠を設置してコンクリートを打設することにより、トンネルの内壁面を覆って形成されるトンネル覆工コンクリートの養生方法において、
設置された前記トンネル覆工型枠とトンネルの内壁面との間の空間にコンクリートを打設した後に、前記型枠を脱型するまでの間、前記トンネル覆工型枠によりコンクリートを支持して行われる型枠内養生工程と、前記トンネル覆工型枠を脱型した後に、形成された覆工コンクリートの内面を加温湿潤状態に保持して行われる加温湿潤養生工程と、さらに前記覆工コンクリートの内面を湿潤状態に保持して行われる湿潤養生工程とを含んで構成されており、
前記コンクリートを打設する作業に先立って、トンネル坑内の内壁面に沿って試験体用の型枠を設置してコンクリートを打設することで、前記覆工コンクリートの厚さに相当する厚さを備えるコンクリート試験体をトンネルの内壁面に重ねて形成して、前記トンネル坑内の環境下における前記コンクリート試験体の厚さ方向中間部分の硬化時の硬化温度を計測することにより、該硬化温度のピーク温度を予め検出しておき、
少なくとも前記加温湿潤養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行うトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項２】
前記型枠内養生工程において、予め検出された前記ピーク温度〜前記ピーク温度＋１０℃の温度で前記覆工コンクリートの内面を加温した状態で、前記覆工コンクリートの養生を行う請求項１記載のトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項３】
前記トンネル覆工型枠は、前記トンネル坑内をこれの延長方向に移動可能な移動式セントルを用いて設置される請求項１又は２記載のトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【請求項４】
前記型枠内養生工程は１２〜１８時間行なわれ、前記加温湿潤養生工程は４８〜７２時間行なわれる請求項１〜３のいずれか１項記載のトンネル覆工コンクリートの養生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２３８７６（Ｐ２０１３−２３８７６Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８７４０（Ｐ２０１１−１５８７４０）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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