奥村組とアクティオは、マスコンクリートのひび割れを抑制する工法の1つであるパイプクーリングについて、コンクリートの温度を管理目標値に徐々に近づけるようにクーリング水の流量・流方向を自動で制御するシステムを開発した。茨城県つくば市の技術研究所における実大実験や、千葉県習志野市の道路橋下部工事に適用して、その有効性を確認した。
複数の系統でパイプクーリングを行う場合、メイン系統の流量をサブ系統に再現することで制御システムの簡素化を図っている
あらかじめFEM(有限要素法)温度応力解析によって算出したコンクリートの温度履歴をベースに管理目標値を設定。パイプ近傍でコンクリート温度をリアルタイムでモニタリングしながら、管理目標値に近づくようにPID(比例・積分・微分)制御でクーリング水の流量を自動調整してコンクリートの温度を管理する。
効果的・効率的にクーリング水による冷却を行うために、クーリングパイプの入口側と出口側のコンクリート温度差が所定値以上になると、クーリング水の流方向を自動で変更(正送もしくは逆走に切り替え)してコンクリート温度を管理できる特長を持つ。
マスコンクリートの施工は、構造物の性能や機能を確保するためにセメントの水和熱による温度ひび割れへの対策を講じる必要がある。
パイプクーリングは、コンクリート内部に配置したパイプにクーリング水を流すことでコンクリートを冷却する仕組み。ひび割れ対策として広く用いられているが、コンクリート温度の変化に対応していない点が課題だった。
例えば、パイプ延長が長いとコンクリート水和熱によって、パイプ内のクーリング水の温度が上昇。パイプ出口側で冷却効果が低下してしまうケースがあった。
技術研究所での実大実験や、千葉県習志野市の道路橋下部工事のフーチングコンクリートに自動制御システムを適用してパイプクーリングを実施した結果、コンクリート温度を管理目標値(計画)どおりに制御することができた。施工後のコンクリートの観察によって、構造物のひび割れを抑制できることを確認した。
今後、温度ひび割れの発生しやすい比較的断面の大きい壁・柱部などに適用範囲を広げていく。より効率的かつ効果的にパイプクーリング実施できる仕組みとして積極的な普及・展開を図っていく方針だ。