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真空コンクリート(平面真空工法)の最新事例

寒冷地の真冬に7万㎡、凍害対策、剥がれ対策として
採用された土間の真空コンクリート工法(平面真空工法)

▲実際の平面真空コンクリート施工現場

真冬の気温マイナス0℃以下で、面積延べ7万㎡以上を有する物流倉庫の土間コンクリート打設に「凍害対策、ひび割れ対策、剥がれリスク対策」として採用された真空コンクリート(平面真空)工法の実例を解説します。

真空施工業者

弊社は真空コンクリートの施工業社として専門的なノウハウを直接現場で施工を行い多くの実績を築いてまいりました。

こちらのページでは弊社の施工実績からご依頼の多い、寒冷地における土間コンクリート打設仕上げの際のリスク対策として真空コンクリートを採用して、どのように品質を向上させ、どのようにリスク対策してきたか?またはどのように真空工法を管理してきたか等を実例から紹介いたします。

凍害対策、ひび割れ対策、剥がれのリスク対策を検討されている場合、ご一読いただき、ぜひ一度ご相談ください。

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気温0℃以下のコンクリート床施工環境と
基本的な寒冷対策を考える

▲外気温はマイナス8℃の環境下

今回紹介する事例の施工場所は、北海道で新設される某物流倉庫で、コンクリート打設の施工時期は11月下旬~4月初旬でした。
歴史的な積雪もあり、交通手段が麻痺し一時コンクリート打設を中断する日もあるほど外気温-5℃~-15℃と厳しい気温が続く中、現場内では打設場所を5℃になるよう採暖を行い、壁養生を隙間なく施し、室内をジェットヒーター10~15台使用し、気温が5℃を下回らないよう温度調整し、凍結防止対策を行いました。ここまでは通常寒冷地で行われる採暖となります。

冬に悩まされるコンクリート仕上げの問題

▲ブルーシートによる壁養生

北海道などの寒冷地の場合、通常の土間コンクリート打設では、ジェットヒーター等で採暖をしても、打設から仕上げまでにかかる時間は30時間を超えることもあり、1打設で2日間を要することが多く、朝8時に打設を開始して、仕上がるのが次の日のお昼過ぎから夕方になるのが冬場のコンクリート仕上げの現状です。

▲ジェットヒーターによる採暖

作業時間や労務にも苦慮するが、さらなる問題はこれだけ気温が低く、凝結時間が長くなると、凍結のリスクも大きくなり一度凍結し、融解を繰り返すとコンクリートとしての機能が著しく低下するため、特に倉庫や工場の新設の場合、摩耗や衝撃にも強い床でなければならないことから凍結融解による対策は必須となります。

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真空コンクリートが採用された理由
「なぜ真空コンクリートを行う必要があるのか?」

下記は真空コンクリートが採用された経緯について以下の点がありました。

▲初期凍害の一例

①気温が0℃を下回ると、打設で使われていた不要な水分が凝結の前に凍結することから、凍害となるリスクを生じさせる要因になるため、真空コンクリートを採用し不要な水分を除去しました。

▲ひび割れの一例

②ひび割れ抑制および剥がれ対策
通常の土間コンクリートでは幅0.5㎜以上のひび割れが発生することも多いことから、特に工場や倉庫のハードな使用を行う床の場合、ひび割れ本数およびひび割れ幅を減らす方策として、締固めおよび真空コンクリートの脱水によるコンクリート内部の密実性をより高め、ひび割れ低減の具体策としました。

▲実際の真空脱水施工

③表面強度の強化による耐衝撃性、耐摩耗性の強化
倉庫の床は表面を強固にする必要があり、耐衝撃性や耐摩耗性の向上を図ることからコンクリート表面の脆弱な層を形成する余剰水を表面から14%以上除去することで、表面および表層の強化を図る方策として真空コンクリートを実施しました。

④作業時間の短縮
寒冷地において0℃を下回る時期の施工になるため、上記にも記したが作業時間が30時間以上になるため約半分(15時間から20時間)程度の作業時間とし、大幅に作業時間を短縮する計画とするため、
真空コンクリートを採用しました。

①凍害対策
真空脱水システムでコンクリートの凍結防止

凍害対策の要である平面真空コンクリート工法は、厳密に打設コンクリートの余剰水を脱水処理によって減らし、凍結しないようにすることが必須です。
ブリーディング後、アミ下駄で乗れる頃合いを真空脱水システムを行う時期とし、脱水ポンプによるバキューム処理を行います。ここではその脱水量の算出方法と管理方法を解説します。

▲脱水ポンプによるバキュームシステム

①脱水量の算出

ここで重要なのは実際に使用する材料の単位水量です。

今回は配合計画より、コンクリート単位水量が158kg/m³、コンクリート土間厚さが200mm、1回の脱水面積が6㎡、脱水面積部分のコンクリート量が1.2m³であるため、1グリッド当たりの脱水量は以下としました。

▲真空脱水状況

15%の場合

1.2m³×158kg/m³×15%
=28.4kg=28.4L

▲ポンプで排出された水

上記より、コンクリート床面から1回当たりの水分量は
脱水率15%、水分量28.4Lとしました。

▲排出された脱水量を脱水時間で管理

②脱水量の管理

実際の現場での計測方法は、事前に左官舟に脱水率15%にあたる28.4Lと、脱水率の限界値20%にあたる37.9Lの目盛を明記しました。

真空脱水をはじめてから3~5分で28.4Lに達したため、以降は脱水時間3~5分を目安に脱水を行い、一定の脱水量を保つことができました。

管理を行う上で脱水量の管理を行うことは難易度が高く、それが真空コンクリートのデメリットの一つとなっています。しかし、このように現場ごとに目安の脱水量を算出し、その量に達した時間を見極めることにより脱水量は管理が可能です。

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②ひび割れ対策
段階的に振動を与え、コンクリート締固めを行う

以前は床はひび割れがあってもしょうがないと考えられていましたが、昨今では施主も床のひび割れ対策を重要視しています。

真空コンクリート工法は凍害対策だけでなくひび割れ抑制効果もありますが、これから解説するコンクリート締固めとの相乗効果で、コンクリートをより強固にすることが可能となります。
今回は機械化によるコンクリート打設の際の初期振動および再振動締固めを行い、段階的な締固めを行うとともに騎乗式による円盤掛け表面加圧によって、表層をち密化するとともに、平坦平滑な床を構築する機械化です。これらを用いて真空脱水と併用することでより強固な床を構築することが可能となりました。

▲棒付きバイブによる締固め

①棒付きバイブによる締固め

コンクリート打設時、荒均しとともに棒付きバイブにて振動を与えます。

▲レーザースクリードによる初期振動

②レーザースクリード(ミニスクリード)による初期振動均し

荒均し後、レーザースクリードにて自動レベル調整をしながら初期振動および均しを行います。

▲タンパーによる再振動締固め

③タンパーによる再振動締固め

ブリーディング確認後、床面締固め機において再振動を与え、気泡や空隙が除去されたことを目視確認します。

▲締固めにより残留水分を減らします

空気量を3%台にして、締固めを打設時、均し時、ブリーディング時に行い、通常の打設では取り除けない不要な気泡、空隙や水ミチを浮き上がらせ、内部に残留する水分をできる限り減らすことで、真空コンクリート工法との相乗効果が生まれ、コンクリートをより強固にすることが可能となります。

▲騎乗式トロウェルによる表面加圧

④騎乗式トロウェルによる表面加圧

ハンドトロウェルによる円盤掛けの後、一定の可使時間を置き、騎乗式トロウェルにて表面加圧を行い、微細な不陸や凹み等を修正し、平坦平滑な下地を形成します。

▲フレスノ・金鏝仕上げ

⑤フレスノ・金鏝仕上げ

最終仕上げの際、コンクリート表面にハンドトロウェルを通した後ろから、フレスノ鏝で押え、仕上げを行います。

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真空コンクリートを採用した結果

真空コンクリートを採用し7万6000㎡行った結果として以下を申し述べます。

▲打設直後のコンクリート床

①凍害対策

気温が-5℃~-15℃の日が続く中で、採暖を取り真空コンクリートを採用して凍結融解による初期凍害やその他凍害と見受けられる異常なクラックや色違い等も確認されませんでした。

▲3か月後コンクリート床、異常なクラックは見られません

②ひび割れ対策

締固めおよび真空コンクリートを採用し、全体として幅0.5㎜以上のひび割れは見受けられませんでした。(打設後半年以上経過時において)

③レベル精度

レーザースクリードと真空コンクリートを併用してレベル精度3m以内±7㎜以下が達成されました。

▲3か月後コンクリート床、色別れは見られません

④コストメリット

打設時間が15~20時間以内に収まり、当初30時間以上かかるコンクリート工事が真空脱水を行うことで10時間以上短縮することとなりました。コスト的に考えても作業時間短縮による残業代等の人件費や、採暖時間の短縮によるコスト的メリットも大きく貢献することとなりました。

▲半年経過時も凍害やひび割れは見受けられません

⑤工程短縮

真空脱水を行ったことで養生期間が8日程度で収まり、高所作業車など次工程の作業が早まることで全体工程が短縮されました。

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まとめ

▲真空バキュームシステム

真空コンクリートは50年以上前から強固な床を作るうえで採用されてきた工法です。近年では強固な床のみならず気温が著しく低い地域において、凍害対策や表面の脆弱層を強固にする工法としても検討および採用に至るケースも増えています。

▲レーザースクリードによる機械化された均し

弊社においても全国各地において真空脱水による品質的メリットおよびトータルコストを勘案しても結果としてメリットが多いことから、真空コンクリート脱水工法を強く推奨しています。また真空コンクリートに加え、近年ではレーザースクリードなどの機械化された均しスクリードと併用して、締固めとレベル精度および真空脱水による表層の強化を併用することでそれぞれの品質的メリットを引き出し、価値あるコンクリート床を構築することが可能となっています。

▲真空脱水と騎乗式による不陸修正し平滑な床を構築

これからさらに全国においてこのようなあらゆる工法を駆使し、その地域地域のコンクリート床に対する課題を継続的に解決すべくさらなる研鑽を続けていく所存であります。

またこのようなコンクリートの課題に関するお問い合わせはフロアエージェントまでご相談ください。

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