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アクティオ／マスコンクリートのパイプクーリング制御システムを開発
㈱アクティオは6月22日、マスコンクリートの温度ひび割れを制御するパイプクーリングに関する制御システムを開発したと発表した。㈱奥村組と共同。
大体積の構造物をつくるマスコンクリートの施工にあたっては、温度応力に起因するひび割れ対策が不可欠となる。セメントの水和熱による温度ひび割れへの効果的な対策が、構造物の性能・機能確保のカギだ。パイプクーリングとは、コンクリートの内部に配置したパイプに一定期間・一定量の水を流すことで打設したコンクリートを冷却するために用いられる一般的な工法である。このたびアクティオ・奥村組が開発した制御システムは、このパイプクーリングを効果的・効率的にするためのものである。
従来のパイプクーリングには、コンクリート温度の変化に対応していないこと、配置する1系統あたりのパイプ延長が長い場合には水和熱によってパイプ内の水温が上昇し、パイプ出口側では冷却効果が低下してしまうといった課題があり、十分な冷却効果が得られない場合があった。このたび開発されたシステムでは、コンクリート温度を管理目標値に漸近するよう水の流量・流方向を自動で制御するものである。
本システムの概要は次の通りである。まず、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もとに、管理目標値を設定する。パイプクーリングの実施中にはパイプ近傍にて温度のリアルタイムモニタリングを行い、先ほどの管理目標値に漸近するようPID制御で水の流量を自動調整することでコンクリートの温度を管理する。このときパイプクーリングを複数の系統で行う場合には、モニタリングを行うメイン系統の流量をサブ系統において再現するよう制御することで、システムの簡素化を図ったという。また本システムは、クーリングパイプの入り口側と出口側のコンクリート温度差が所定値以上になった場合、クーリング水の流方向の正送・逆送を自動で切り替える。これによってクーリング水によるコンクリートの冷却を効果的・効率的に行うことができる。
奥村組技術研究所において実大実験で制御効果を確認した後、道路橋下部工事のフーチングコンクリートにおいて本システムを適用した。その結果コンクリート温度を計画通り管理することができ、施工後のコンクリートにひび割れの発生はなかった。両社によれば今後の展望として、温度ひび割れの発生しやすい、比較的断面が大きな壁・柱部等へも適用を拡大し、パイプクーリングの効率化を実現するシステムとして積極的に普及・展開を図っていくとのことである。