プレキャストコンクリート製品について
2010.11.30
話題の構成
1. 当社の紹介および関連する主なプレキャスト製品
2. プレキャストコンクリート製品の一般的な特徴
3. プレキャストコンクリート製品の今後の課題
4. プレキャストコンクリート製品に関わるJIS
5. JCIにおけるプレキャストコンクリート製品について
の委員会活動について
1.当社の紹介および関連する主なプレキャスト製品
3 3 ≪会社概要≫ 創 業:昭和26年4月16日 (現在の新潟県上越市にて) 本 社:仙台市若林区 (昭和48年、新潟県より移転) 事業所:東北~北関東~信越~北陸 (14県~33工場)道路用製品
下水道用製品
鉄筋コンクリート管,マンホール, マス、ボックスカルバート など ≪主な製造品目≫ 歩車道境界ブロック,側溝,融雪溝 桝,擁壁,路肩用製品 など 鉄筋コンクリート大型フリューム,L形水路, 排水フリューム,ベンチフリューム など 張りブロック,積みブロック, 根固めブロック,魚道 など農業土木用製品
河川用製品
道路におけるコンクリート製品の使用例 (1/4)
管渠
側溝
道路におけるコンクリート製品の使用例 (2/4)
L形境界石
集水桝
道路におけるコンクリート製品の使用例 (3/4)
道路横断部
流雪溝・融雪溝
道路におけるコンクリート製品の使用例 (4/4)
土留
法枠
下水道におけるコンクリート製品の使用例 (1/2)
ヒューム管
ボックスカルバート
下水道におけるコンクリート製品の使用例 (2/2)
コンクリートます
マンホール
農業土木におけるコンクリート製品の使用例 (1/2)
大型水路
管渠
農業土木におけるコンクリート製品の使用例 (2/2)
小型用水路
排水路
河川におけるコンクリート製品の使用例 (1/1)
護岸
法覆
≪当社の製品開発例≫
★ベンチフリューム★
S26年に農業用水用として規格化した(当社名)エコンフリュームを原形として、JISのベン チフリュームとなる。★ヒューム管 外圧管2種・3種★
標準管に対して,コンクリート用膨張材を使用することでケミカルプレストレスを導入し、 ひび割れに対する外圧強度を増加させた2種・3種管を規格化★L形水路,鉄筋コンクリート大型フリューム★
他のプレキャスト製品メーカーとの共有規格を基に、(社)農業土木事業協会が規格化★排水フリューム★
当時主流であった柵渠に代え,内面粗度係数の低減により水路断面を小さくした水路と して規格化。★落ちふた式U形側溝★
上ぶた式U形側溝が主流の中において、蓋版を本体内に落としこめる側溝を規格化。 後に道路用側溝としてJISに規定される。★勾配可変側溝(
当社名:自由勾配側溝)★
底部を開放し、現場打ちコンクリートとすることで、水路勾配を自由に変更できる側溝2.プレキャストコンクリート製品の一般的な特徴
材料,配合,製造設備,施工などの管理
を良好に行いやすい。
熟練した作業員によって常時製造できる。
製造・運搬・組立などの作業を機械化し
やすく,省力化が可能である。
作業の容易な場所でコンクリートの打込
みが行われ,天候に左右されることが少
ない。
JIS附属書に示されているものが多く,実
物試験のできるものが多い。
断面の非常に薄くできるものがある。
①
②
③
④
⑤
⑥
≪コンクリート標準示方書:施工編より≫ ≪現場打ちコンクリート工事とプレキャストコンクリート製品の施工フローの比較≫ 【JCI:プレキャストコンクリート製品の設計と利用研究委員会:報告書より】施工現場における工
期の短縮
省人化
施工安全性の確保
作業時の騒音・振動
の軽減
施工管理工数の削減
建設廃棄物の削減
(型枠・戻り生コン)
≪自由な表面形状の形成が可能≫ 意匠性・機能性を有する形状を作り出すことができる。 ≪表面仕上げの例≫ ≪プレキャスト製品の品質安定性について≫ 材料選定・配合設計から製品(構造物)の検査まで、一貫した品質管理のもとで製造す ることができる。このことが品質安定確保の前提となっておりますが、 ① JIS認証製品の保有 ② JCI認定の「コンクリート技士」 「コンクリート主任技士」資格者の常駐 によって、確認することができると考えております。 項 目 内 容 作業環境 外気温、降雨等の影響が小さい 締め固め 比較的低スランプのコンクリートを強力な振動締め固 めで成形する 熟練作業 熟練した作業者を確保しやすい 高強度・特殊コンクリート 練混ぜから打設までが短時間。養生環境も整ってい るため、十分な強度が得られやすい。 コンクリートの強度確認 コンクリート素材や製品強度(性能)を確認してから使用できる 不良品(不良構造物) の除外 不具合のある製品を容易に除外できる。小サイズの製品から大サイズのものまで、 試験機に応じて、部材性能の確認が可能 より合理的な構造が見い出せるため、現場 打ち構造物と比較して部材を薄肉化できた という側面がある。 ≪プレキャスト製品の実物での性能試験≫ ≪環境への貢献について≫ プレキャスト製品の優位性 ・生コンは最終製品(硬化体)ではないため、コンクリートの性能を評価できないか ら材料で厳しく制限している。 ⇒リサイクル材は利用しにくい。溶融スラグや再生骨材M,Lは利用できない。 ・PCa製品は、性能を照査が可能である。 ⇒リサイクル材が利用しやすい。溶融スラグや再生骨材M,Lも利用可能。 材料規格 生コン規格 プレキャスト製品 溶融スラグ JIS A 5031 JIS A 5308 には適用 できない。 設計基準強度35N/mm2以下の 無筋・有筋コンクリートに適用。 購入者からの要求があれば 35N/mm2を超えても良い。 建築用のプレキャスト製品には 使用できない。 ≪一般廃棄物溶融スラグの利用に関するJIS規定≫ 材料規格 生コン規格 プレキャスト製品 再生骨材H JIS A 5021 JIS A 5308に適用できるが、用途が 制限されている。 (普通コンと舗装コンのみ適用) JIS A 5364(材料・製造方法)にて コンクリートの品質(強度,乾燥収 縮特性,耐久性への影響)を試験 データなどによって十分に調査し, 製品の要求性能を損なわないことを 確認する。 プレストレストコンクリート製品 には使用できない。 再生骨材M JIS A 5022 附属書A JIS A 5308には不適合。 JIS A 5022「再生骨材Mを用いたコ ンクリート」として規定される。 乾燥収縮や凍結融解の影響を受 けにくい部材を想定している。 再生骨材L JIS A 5023 附属書1 JIS A 5308・5022には不適合。 JIS A 5023「再生骨材Lを用いたコ ンクリート」として規定される。 「標準品」「塩分規制品」や「仕 様発注品」の規定があるが、高い 強度・高い耐久性の要求されない 部材に使用する。 ≪再生骨材の利用に関するJIS規定≫ Reduce : 建設廃棄物の削減、構造物のスリム化による建設材料の削減 Reuse : 取り外したコンクリート製品の再使用 Recycle: 循環資源が利用しやすい ≪環境への貢献-コンクリート製品の再使用 ≫ ≪環境へ貢献-3R≫ 区画整理などで、一度取り外した コンクリート製品 ↓ 再使用の例は多い。 (平板、歩車道境界ブロック、U字溝など) ≪プレキャスト製品と現場打ちコンクリートとの併用≫ 調整部分の現場打ちにより、自由度が高められる。 L形水路 勾配可変側溝 埋設型枠(橋脚の例) 型枠工の軽減 水路幅を現場打ちコン クリートで調整が可能 水路底面を現場打ちコンクリートで調整が可能 プレキャスト製品のパネル を必要とする形状に組上げ、 内部にコンクリートを打設。 なお、構造物の耐久性はプ レキャスト部材で決まるため、 内部のコンクリートに耐久性 を求めなくてもよい。 【得られる効果】 分 類 優 位 な 点 コスト面 工期短縮によるコスト削減 超高強度コンクリートによる軽量化に伴う下部工の簡素化 断面の薄肉化による掘削土量の低減。 施工面 天候(雨天・冬季)に左右されない。 鉄筋工・型枠工・打設工が不要 環境面 リサイクル材の有効活用が可能 土壌汚染・騒音・振動防止、もしくはこれらの軽減 合板型枠が不要 一部製品ではリユース化 品質面 品質の変動が小さく安定 ハーフPCa製品により複雑な現場に対応可能 特殊コンクリートによる長寿命化 ≪プレキャストコンクリート製品の優位性のまとめ≫ 【JCI:プレキャストコンクリート製品の設計と利用研究委員会:報告書より】
分野 製品例 主な基準 研究課題(要求性能) 道路 分野 歩車道境界ブロック 側溝 桝類 擁壁 路肩用ブロック JIS(JIS協議会規格) (社)日本道路協会: 道路土工 道路橋示方書 国交省・地方整備局 土木工事共通仕様書 雨水貯留浸透技術協会 雨水貯留浸透技術指針(案) 機能性の向上 ユニバーサル化 豪雨対策 (迅速な排水、流出抑 制) メンテナンス軽減 耐久性(凍結防止剤) 下水道 分野 ヒューム管 マンホール ボックスカルバート JIS(JIS協議会規格) (社)下水道協会:下水道協会規格 市町村における基準 施工性 耐震性 耐久性(耐腐食) 農業 土木 分野 ベンチフリューム 排水フリューム、柵渠 鉄筋コンクリート 大型フリュー ム L形水路 農林水産省構造改善局 土地改良事業計画設計基準 (社)農業土木事業協会 鉄筋コンクリートフリューム規格 都道府県における基準 多自然化・生態系保護 リサイクル材料の運用 河川 分野 緩勾配(張りブロック) 急勾配(積みブロック) 河床(根固めブロック) 魚道ブロック (財)国土技術研究センター 護岸の力学設計法 国交省河川局 美しい山河を守る災害復旧基本方針 水利特性の評価 (東北地方) 多自然化・生態系保護 ≪プレキャスト製品の開発の方向性≫
≪道路分野-ユニバーサル化≫
【側溝開口部の狭小化】 【通路における滑り止め】≪道路分野-ゲリラ豪雨対策≫
【迅速な排水性】 【一時的な貯留性】≪道路分野-メンテナンス軽減≫
【道路用側溝内土砂の掃流性】 【防草性】≪道路分野-耐久性(凍結防止剤)≫
対象現象 一般的な凍結融解 凍結防止剤の伴う凍結融解 損傷例 対応方法 AEの連行(4~5%) AEの連行(6~7%)その他様々な方法が検討されている。 試験方法 JIS A 1148 (A法) 水中凍結水中融解 1日3サイクル-300サイクル ASTM C 672 (最も妥当な試験方法として) 3%塩化ナトリウム水溶液での凍結融解 1日1サイクル-50サイクル 評価基準 耐久性指数(相対動弾性係 数)として85% 相対評価は可能であるが基準はない≪農業土木分野-リサイクル材料の活用≫
宮城県における農業土木事業 再生粗骨材Mの利活用研究(H18~21年) 強度変化の観察 再生骨材を加えていくことによる強度低下の把握。 それを補うセメント量の推定。 構造計算上の設計値の検証 ヤング係数、乾燥収縮、引張強度 アルカリシリカ反応性の抑制対策 JIS A 5022附属書Bに規定する抑制対策を満足する 耐久性の確認 中性化:供用年数に相当して十分な値凍結融解抵抗性:使用環境として、耐久性指数85% コンクリート製品での強度確認 規格に対して、十分な強度が得られるy = 0.0027x - 0.28 R = 0.77 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0 20 40 60 80 100 コンクリートの耐久性指数 F .M .'の 変 化 量
耐久性:良
耐久性:悪
≪再生骨材を凍結融解を受ける場所に使用する場合の確認方法≫
水槽 20℃ 冷凍庫 -18℃以下 10回繰 り返す 1日1サイクル 容器に骨材試料と水 を入れ、蓋をする 耐久性が悪いほど、壊 れて細かくなる。 →FMが小さく変化する。 再生骨材を使って コンクリートを作り, JIS A 1148‐Aで試験 工 法 相 違 点 現場打ちによるコンクリート工事 一体となる構造体をその場で成形する。 プレキャスト部材を製作し、組み立てる。 (プレキャスト製品の製造者 = 施工者) 部材に「移動」と「接合」いう要素が加わ る。 プレキャスト製品を購入し、組み立てる。 (プレキャスト製品の製造者 ≠ 施工者) 上記の「移動」と「接合」に加え、「製品 の品質保証」という要素が加わる。 要素 検 討 内 容 移動 移送トラックの能力と運搬経路、据付クレーンと立地条件、(重量制限、 大きさや安定性などの形状の制限)、移動することによる損傷の懸念 接合 接合部の寸法精度(施工性・一体性)、接合材の強度、水密性、耐久性、 可とう性、伸縮性、接合部や接合後全体を通してみての美観 製品の 品質保証 性能照査(要求性能を満足するかどうかの確認)、 受入検査(実際のものがよいかどうか)、出荷時を基準とする品質保証 ≪現場打ちコンクリート工事とプレキャストコンクリート製品の違い≫3.プレキャストコンクリート製品の課題
①.性能規定への移行
②.耐久性の評価について
③.コンクリート製品の受入(受渡)検査
④.プレキャストコンクリート製品のコスト
≪コンクリート製品に関わる課題≫
≪性能規定の移行について≫
性能規定 仕様規定 特徴 要求する性能中心の規定 材料・形状・寸法等を具体的に規定 利点 社会的わかりやすさ 手段選択の自由 代替性がある(多様な技術) 具体的 誰でもわかる 適合性審査が容易 課題 性能評価が煩雑高度な技術が必要 目的が不明 代替性がない 技術進歩への対応が不備性能規定の利点・・・
(a) 社会への透明性の向上 (b) 国際標準との整合性 (c) 新技術の開発とコスト縮減性能規定と仕様規定の比較・・・
≪耐久性の評価について≫
① 凍結融解抵抗性
JIS A 1148‐A法の試験から得られる耐久性指数として、条件毎の数値が定 められている。② 凍結防止剤による耐久性について
凍結融解抵抗性のように、基準が定められていない。③ 促進養生の耐久性への影響
良い点と悪い点を整理し、養生方法による耐久性への影響をとりまとめる。④ 耐用年数の提示について
性能規定への移行に伴い、耐用年数の設定が求められると予想される。し かし、製造者による自己証明には限界があり、評価指針が必要。≪コンクリート製品の受入(受渡)検査≫
【JCI:プレキャストコンクリート製品の設計と利用研究委員会:報告書より(製造者に対するアンケート調査結果)】 購入者と 考えなけ ればなら ない問題 プレキャスト コンクリート 製品製造者 として解決し なければな らない問題 【購入者からのクレーム】 【厳しいと思われるクレーム】【外観気泡】
コンクリート中の空気量減少 ひび割れの助長 →耐久性の低下をまねく 表面気泡を減少させるための方法は? → 連行空気量を小さくする → 振動締め固めを強化する → スランプを大きくする(単位水量の増大) コンクリート製品の性能への影響・・・ 気泡による断面欠損、水路内面の粗度の増大、露出して使用する製品の美観 生コンクリート中の骨材は振動するものから遠ざかり、気泡は振動するものに近づ く性質がある。その結果、AEコンクリートでは、少なからずの気泡が発生する。【乾燥収縮ひび割れ】
建築用コンクリートの乾燥収縮の限度 : 8×10‐4 一般土木用コンクリートの乾燥収縮の限度 : 12×10‐4 一般的なプレキャストコンクリート製品の乾燥収縮 :4~6×10‐4 単位水量を減じ、低スランプのコンクリートをしっかり締め固める。 →強固な型枠と振動設備を持って対応。 高炉セメントの使用を妨げる一つの要因【色むら】
コンクリート配合や振動締め固めな どの製造条件 + ヤード保管時の気象条件(降雨)【プレキャストコンクリート製品のコスト】
型枠費 生産数量 プレキャスト製品の価格 = 一般的な材料費+運賃+工賃など+ ―――― 材 料 : 出荷時における強度保証、移動時の損傷の軽減 良好な外観を得る必要がある 目標の定まらない耐久性を想定 ・・・・ これらのため、比較的富配合 運 賃 : 生産工場と施工現場との距離 型枠費 : 振動に対する剛性、寸法精度、表面の仕上がり、蒸気養生の影響・・ →それなりの費用を要して製作される。 同一型枠を使用し続けることが、コスト削減につながる。生産者と使用者(発注者・施工者)の相互理解など、性能規定の
目的の一つである「コスト削減」への努力が必要。
プレキャスト製品を使用するとコスト削減できるとされているが、実際はそうでない 面もある。4.プレキャストコンクリート製品のJIS
プレキャストコンクリート製品-種類,製品の呼び方及び表示の通則 プレキャストコンクリート製品-要求性能とその照査方法の通則 プレキャストコンクリート製品-性能試験方法通則 プレキャストコンクリート製品-材料及び製造方法の通則 プレキャストコンクリート製品-検査方法の通則 JIS A 5361 : JIS A 5362 : JIS A 5363 : JIS A 5364 : JIS A 5365 : JIS A 5371 : JIS A 5372 : JIS A 5373 : プレキャスト無筋コンクリート製品 プレキャスト鉄筋コンクリート製品 プレキャストプレストレストコンクリート製品 適合性の評価-一般認証指針 適合性の評価-分野別認証指針(プレキャストコンクリート製品) JIS Q 1001 : JIS Q 1012 :≪基本規格≫
≪構造別製品群規格≫
≪JISマーク表示のための認証指針≫
≪基本規格≫
(発注者) 要求性能 使用材料の承認 供用・維持 ↓ ↑ (施工者) 要求性能 型式検査 受入検査 → 組立・接合 → 完成検査 ↓ ↑ (製造者) 製品設計 → 性能照査 製造 → 検査 → 出荷 JIS A 5361 :プレキャストコンクリート製品-種類,製品の呼び方及び表示の通則 JIS A 5362 :プレキャストコンクリート製品-要求性能とその照査方法 JIS A 5363 :プレキャストコンクリート製品-性能試験方法通則 JIS A 5364 :プレキャストコンクリート製品-材料及び製造方法の通則 JIS A 5365 :プレキャストコンクリート製品-検査方法の通則 【プレキャストコンクリート製品の流れ】 JIS Q 1001 :適合性の評価-一般認証指針JIS Q 1012 :適合性の評価-分野別認証指針(プレキャストコンクリート製品)≪JISマーク表示のための認証指針≫
品質管理、品質保証の側面を確認頂ける方法の一つです。大分類(種類) 小分類 推奨仕様 旧規格番号 暗きょ類 附属書A 無筋コンクリート管 A-1 無筋コンクリート管 JIS A 5302 その他 - - 舗装・境界ブロック 類 附属書B 平板 B-1 平板 JIS A 5304 境界ブロック B-2 境界ブロック JIS A 5307 インターロッキングブロック B-3 インターロッキングブロック - その他 - - 路面排水溝類 附属書C L形側溝 C-1 L形側溝 JIS A 5306 皿形側溝 - - その他 - - ブロック式擁壁類 附属書D 積みブロック D-1 積みブロック JIS A 5323 大型積みブロック D-2 大型積みブロック - その他 - - その他の製品 例1 用水路類 例2 のり面被覆ブロック類 例3 緑化ブロック類 性能および形状・寸法は受渡当事者間の 協議による。