H30/2018年 建設・鋼コン U−1−5 問題 模範解答と解説

問題

 既設コンクリート構造物の調査・点検で利用する試験について,次のうちから2つの方法を取り上げ,原理,測定上の留意点,測定結果を活用する際の留意点について記述せよ。

(a)反発度法によるテストハンマー強度の推定

(b)赤外線サーモグラフィ法(パッシブ法)による内部欠陥の推定

(c)電磁波レーダー法によるかぶり厚さの推定

(d)自然電位法によるコンクリート中鋼材の腐食状況の推定

 


模範解答1 (簡易形式1)  添削履歴 1回 2019.6.15   専門事項 コンクリート構造


1. (b)赤外線サーモグラフィ法(パッシブ法)による内部欠陥の推定

1−1 原理

 物体から放射されている赤外線の波長や放射率から物体表面の温度を測定。

 温度差から浮きを検出。

1−2 測定上の留意点

 パッシブ法は日射が少ない場合、温度差が小さく欠陥を判別し難いため、雨や曇りでの測定は見合わせること。

1−3 測定結果を活用する際の留意点

 測定した熱画像に、浮きによる温度差以外のノイズが含まれていないか、仕上げの色や室内からの熱漏れなど、測定箇所の部材仕様や環境状況を確認すること。

 

 考え方・・・同じアングルから撮影しても、測定した時間(周辺温度や日射量など)や撮影波長の違い(波長により拾うノイズも異なる)から、熱画像が大きく異なってきます。これらを総合的に判断することが必要です。ノイズの種類も非常にたくさんあり、地面や周辺建物、工作物等からの反射ノイズがあります。

 

2.(c)電磁波レーダー法によるかぶり厚さの推定

2−1 原理                             

 コンクリート内に電磁波を放射し、鉄筋で反射した電磁波の到達時間を測定することで、かぶり厚さを推定。

2−2 測定上の留意点

 図面や改修履歴等から、あらかじめ埋設物や配管等の位置を確認し、それらを避けて測定位置を決定すること。

2−3 測定結果を活用する際の留意点   

 測定した鉄筋のかぶり厚さが最外縁の鉄筋であるか、図面や2・3方向走査の結果から判断すること。

 


 

模範解答1  (答案形式)  添削履歴 1回 2019.6.25   専門事項 コンクリート構造

 


1.工法の概要

1. (b)赤外線サーモグラフィ法による内部欠陥推定

1−1 原理

 物体から放射される赤外線の波長や放射率から物体表面温度を測定し、その温度差から浮きを検出する。

1−2 測定上の留意点

 パッシブ法は日射が少ない場合、温度差が小さく浮きを判別し難いため、雨や曇りでの測定は取りやめ、

天候の良い別日に測定を行うこと。

1−3 測定結果を活用する際の留意点

 日なたと日陰が混在している外壁面の熱画像には、浮きによる温度差以外の温度分布ノイズが含まれているため、日なたと日陰を区別して浮きを判別すること。

2.(c)電磁波レーダー法によるかぶり厚さ推定

2−1 原理

 コンクリート内に放射した電磁波は鉄筋で反射する。その到達時間の測定から、かぶり厚さを推定する。

2−2 測定上の留意点

 かぶり厚さはコンクリートの比誘電率より推定するが、含水状態で比誘電率は異なるため、測定に先立ち比誘電率の算定手法を用いて比誘電率を補正すること。

2−3 測定結果を活用する際の留意点

 測定した鉄筋のかぶり厚さが最外縁の鉄筋であることを確認するため、既存図面や測定箇所の縦・横・斜め方向のレーダー走査の結果から複合的に判断する。



H30/2018年 建設・鋼コン U−1−6 問題 模範解答と解説

問題  鉄筋コンクリート部材の体積変化に伴う初期ひび割れを2つ挙げ、それぞれの発生メカニズムを説明せよ。また、それぞれのひび割れについて、異なる視点での制御方法を2つずつ記述せよ。

 


模範解答1 (簡易形式1)  添削履歴 1回 2019.5.14   専門事項 コンクリート維持管理


1.体積変化に伴う初期ひび割れ

@乾燥収縮ひび割れ

A沈下ひび割れ

2.発生メカニズム

@乾燥収縮ひび割れ:コンクリートが硬化するまで、打設したコンクリート内の水分が徐々に蒸発し、体積が減少する事で発生する。

A沈下ひび割れ:コンクリート表面がまだ乾いていなかったり、硬化が進みすぎて、仕上げのタイミングが悪く、仕上げた後に鉄筋の周りが沈下して発生する。

 どうタイミングが悪いのですか。具体的に書くように。

3.制御方法

3-1乾燥収縮ひび割れ 

コンクリート中の水分を過大にせず、最少になるような水量で施工する。さらに、コンクリート打設後、表面に被膜養生材を塗布し水分の蒸発を防ぐ。

3-2沈下ひび割れ

材料分離抵抗性の高い高流動コンクリートを使用し、 ←どんな種類かを添えるように

材料が分離しないように、打込み高さや速度、順序に配慮する。

打込みの速度や高さ、順序に配慮すことでひび割れを制御することができる

 つまり何をどうするのですか。もう少し具体的に説明するように。

 


模範解答1  (答案形式)  添削履歴 0回 2019.5.22   専門事項 コンクリート維持管理

 


1.1乾燥収縮ひび割れのメカニズム

 コンクリート打設後、コンクリートが硬化するまでにコンクリート内の水分が表面から徐々に蒸発し、体積が減少する事でコンクリートが収縮し発生する。

1.2乾燥収縮ひび割れの制御方法

 @乾燥収縮の小さい骨材や収縮低減剤、膨張材を使用する。

Aコンクリート中の水分を過大にせず、最少になるような水分量で配合し打設する。

Bコンクリート打設後、表面に被膜養生材などを塗布し、コンクリート表面からの水分の蒸発を防ぐ。

2.1沈下ひび割れのメカニズム

 コンクリート表面がまだ十分に乾いていない状態や、硬化が進みすぎている状態など仕上げのタイミングが悪く、仕上げた後に鉄筋の周りが沈下することで発生する。

2.2沈下ひび割れの制御方法

 @材料分離抵抗性の高い高流動コンクリートや、単位水量を減らすために減水剤などを使用する。

A材料が分離しないように、打込み高さを低く、打設速度はゆっくりと、高さの違う部分では低いところから打つなど打設順序を配慮する。

B打設後数時間で終息するので、表面のブリーディング水を取り除き、再度、金コテなどで均し防ぐ。

 



模範解答4  (答案形式)  添削履歴 2回 2018.7.27   専門事項 コンクリート橋設計


1.乾燥収縮によるひび割れ

(1)メカニズム:乾燥収縮ひび割れは、コンクリートを製造する際に、セメントの水和で必要とするよりも多くの水が使用される。この水和に必要のない水は、コンクリートが乾燥すると大気中に放出されコンクリートは収縮する。

(2)制御方法:

@乾燥収縮ひび割れは、単位水量が多いと発生するため、単位水量を減ずる。これには水セメント比を小さくする。

A発生する乾燥収縮を相殺する膨張材を使用する。

2.外部拘束によるひび割れ

(1)メカニズム:コンクリート打設後、セメント水和熱によってコンクリートが膨張した後、温度降下によりコンクリートは収縮する。この時に下部に岩盤や既設コンクリートがあると自由な収縮が拘束され引張応力が発生し、この引張応力がコンクリート強度を超えることで、ひび割れが生じる。

(2)制御方法:

@コンクリート量が多いと内部温度が高くなり温度応力が発生する。このため、リフト高を通常の1.5〜3.0mよりも低い0.75〜1.0m以下とし温度応力を低減する。A引張応力に対する抵抗力を増強させる。これには例えば、ガラス繊維ネットなどの引張補強材を配置する。



 

H30/2018年 建設・鋼コン U−1−7 問題 模範解答と解説

問題  

 環境負荷低減を図るために有効と考えられるコンクリート材料を、日本工業規格(JIS)において規定されるコンクリート用混和材から1つ、同じく日本工業規格(JIS)において規定されるコンクリート用骨材から1つ選び、それぞれについて、環境負荷を低減させる理由及びコンクリート構造物への適用を検討する際の留意点を記述せよ。


模範解答4  (答案形式)  添削履歴 2回 2018.7.30   専門事項 コンクリート橋設計


1.フライアッシュ

(1)環境負荷を低減させる理由: セメントは大量の石灰岩や粘土など自然を破壊して採掘される原料を焼成し製造される。このため、セメントと同様の効果が得られる産業廃棄物であるフライアッシュをセメントと置換する。これにより、環境破壊および製造時の二酸化炭素排出を抑制し環境負荷を低減できる。

(2)留意点: フライアッシュは未燃炭素含有量が多く含まれており、AE剤の吸着量が増大し連行空気量が減少し耐凍害性が低下する。これを防止するため、AE剤量は耐凍害性が得られる気泡間隔係数200〜250µmとなるAE剤量を混入する。

2.再生骨材

(1)環境負荷を低減させる理由:

コンクリートの産業廃棄物を削減し環境負荷低減に寄与できる。また、採石山などの骨材採取による環境破壊も低減できる。

(2)留意点:

再生骨材は、モルタル分が付着した状態で取り出され、その付着量は再生骨材毎に異なり吸水率や密度など品質がバラツキ、使用履歴も不明なものが多く使用するにあたりリスクが高い。これを回避するため、骨材のシリカ反応性試験で無害と判定された骨材や吸水率変動を抑制するため、プレウェッデイングしたものを使用する。

H30/2018年 建設・鋼コン U−2−3 問題 模範解答と解説

問題  

 コンクリート構造物について、工期短縮を目的とする検討業務を行うことになった。あなたが担当責任者として業務を進めるに当たり、下記の内容について記述せよ。

(1)現場打ち施工による工期短縮案及びプレキャスト化による工期短縮案を提案する上で必要とされる検討内容をそれぞれ延べよ。

(2)現場打ち施工による工期短縮案又はプレキャスト化による工期短縮案のうち1つを選び、その検討業務を進める手順について述べよ。

(3)(2)で述べた検討業務を進めるに当って、設計上及び施工上の留意事項をそれぞれ述べよ。


模範解答1 (簡易形式1)  添削履歴 4回 2019.5.17   専門事項 コンクリート維持管理


(1)工期短縮案としての検討内容

  @現場打ち施工

早強セメントや高流動コンクリートなどの使用材料や最大日進量

  Aプレキャスト化

材料・形状や、使用車両、運搬方法、施工順序、省人化

(2)プレキャスト化による工期短縮案の検討業務手順

  ・プレキャスト化する部位・部材を特定する

  ・接合部の設計方法を決定する

・製作工場や運搬経路を確保する。

(3)設計上及び施工上の留意事項

  @設計上の留意点

  ・施工性を高めるため接合部を減らし、設計応力が伝達できる設計とする。

  ・耐久性を確保した合理的な接合部の設計を行う。

A施工上の留意点

 ・接合部・継手部の品質確保に注意する。

 ・専門技術者を確保し、高品質な施工をする。

 


 

模範解答4  (答案形式)  添削履歴 2回 2018.7.30   専門事項 コンクリート橋設計


1. 現場打ち施工とプレキャスト化の工程短縮の検討  

(1)現場打ちの施工効率向上

 従来コンクリート工は、型枠組立、過密配筋部の締固めなどの労力と時間がかかる。このため、型枠製作、脱型手間が省く埋設型枠や締固め不要で過密配筋内に容易に充填できる高流動コンクリート等の各要素技術を検討する。

(2)プレキャスト化

 工程短縮するには、プレキャスト部材の接合手間を低減する大型化、それに伴う重量増加を軽減し、運搬上の制約を回避する軽量化を検討する。

2.プレキャスト化による工程短縮の業務手順

@運搬上の制約を受けずにプレキャスト部材を現場内で製作できるサイトプレキャストを検討する。

A@に対応できる揚重施設の設置地盤を改良する。

B施工箇所直近まで運搬するため、運搬路を改良する。

C@が困難な場合、道路交通法(重量、寸法)の制約内でプレキャスト部材の最大化を図る。これには、部材を軽量化できる軽量コンクリートで製作する。 

D現場内小運搬を計画する場合は、施工箇所の最短距離でストックヤードを確保する。

EDが難しい場合、施工箇所で横取りできるように運搬路を改良する。

F部材の大型化に対応できる揚重施設の設置できるように地盤改良する。

3.業務を進めるための設計、施工上の留意点

(1)設計上の留意点

 軽量コンクリートで製作したプレキャスト部材は衝撃に弱いため、隅角部は面取り幅を大きくし、衝撃を受ける箇所は用心鉄筋を配置する設計とする。

 サイトプレキャストは、通常の工場製作と比較して製造設備が劣るため、部材形状が複雑な場合は、締固めなどに手間がかかる。このため、単純な形状に採用し、複雑な形状部材は工場製作にするなど製作手法を組合せる計画とする。

(2)施工上の留意点

 プレキャスト部材の接合部の水密性を確保するため、接合部に全周連続する水膨張性のシール材を設置するが、この内圧により接合部にひび割れが生じる。これを防止するため、膨張によるシール材の断面高はコンクリートの引張強度を超えない高さとする。

プレキャスト部材を製作する場合は、高強度コンクリートを使用する。高強度コンクリートはセメント量が通常より多く使用するため、アルカリ量が高く、ASRを引き起こすおそれがある。これを防止するため、ASR抑制効果のある混合セメントの使用やシリカ反応試験で無害と判定された骨材を使用する。


解説

 

「3.業務を進めるための設計、施工上の留意点」は最も難解な問題です。

論点を明確にするため、「設計上の留意点」と「施工上の留意点」と宣言して述べるのもよいでしょう。

 ただし、下記のような、よくある一般論的な工事の留意点になってはいけません。

 工程短縮には、発注からの納期までの期間短縮が必要になる。このためプレキャスト部材の製作スピードを向上させることに留意する。これには例えば、所定強度の発現までの期間を短縮できる早強コンクリートや養生期間を短縮できる蒸気養生にて製造設計する

ここは、漠然と留意点を述べるのではなく、2の内容について述べるように

 また一方、下記のように施工法のディテールについての話に陥るのも、広い視点を失ったみたいで好ましくありません

 大型のプレキャスト部材を手早く設置するには、対応できる大型の揚重施設が必要である。このため設置箇所は、吊り荷重と揚重施設の自重に耐え得る地盤支持力でなければならない。これには例えば設置箇所の地盤支持力を調査し支持力が不足する場合は、石灰やセメント等による地盤改良を実施した上で鉄板を敷き揚重施設の安定化を図る。これにより大型部材の設置・接合の機械施工による工程短縮が実現できる。

 ここは、手段的話ではなく、コンクリートの本質をつく留意点としてください。



H30/2018年 建設・鋼コン V−3 問題 模範解答と解説

問題  

 コンクリート構造物について、工期短縮を目的とする検討業務を行うことになった。あなたが担当責任者として業務を進めるに当たり、下記の内容について記述せよ。

(1)現場打ち施工による工期短縮案及びプレキャスト化による工期短縮案を提案する上で必要とされる検討内容をそれぞれ延べよ。

(2)現場打ち施工による工期短縮案又はプレキャスト化による工期短縮案のうち1つを選び、その検討業務を進める手順について述べよ。

(3)(2)で述べた検討業務を進めるに当って、設計上及び施工上の留意事項をそれぞれ述べよ。


模範解答1 (簡易形式1)  添削履歴 4回 2019.5.17   専門事項 コンクリート維持管理


(1)工期短縮案としての検討内容

  @現場打ち施工

早強セメントや高流動コンクリートなどの使用材料や最大日進量

  Aプレキャスト化

材料・形状や、使用車両、運搬方法、施工順序、省人化

(2)プレキャスト化による工期短縮案の検討業務手順

  ・プレキャスト化する部位・部材を特定する

  ・接合部の設計方法を決定する

・製作工場や運搬経路を確保する。

(3)設計上及び施工上の留意事項

  @設計上の留意点

  ・施工性を高めるため接合部を減らし、設計応力が伝達できる設計とする。

  ・耐久性を確保した合理的な接合部の設計を行う。

A施工上の留意点

 ・接合部・継手部の品質確保に注意する。

 ・専門技術者を確保し、高品質な施工をする。

 


 


H30/2018年 建設・鋼コン V−4 問題 模範解答と解説

 


模範解答4  (答案形式)  添削履歴 13回 2018.9.21   専門事項 コンクリート橋設計


1.ハード面でのコンクリート構造物の生産性向上

(1)重要と考える技術的課題:

コンクリート工へのプレハブ技術の導入

(2)理由:

従来のコンクリート工は、現場で足場設置、鉄筋組立、型枠製作、養生など多くの作業工程を要する問題がある。そこで、この現場作業の一部をプレハブ化することで施工スピードの向上や省力化などコンクリート工の効率化が可能である。

(3)解決策:

各種部品のプレハブ化 

a)埋設型枠とプレハブ鉄筋の活用する

埋設型枠と先組プレハブ鉄筋を組合せて、型枠、鉄筋組という主要な現場作業を合理化する。鉄筋のプレハブ化は、鉄筋の配筋・結束作業を冶具や自動溶接、クレーン等の設備工場で製作する。埋設型枠は、鋼製型枠、高周波バイブレータ、コンクリートプラント、熟練技術者による仕上、コンピュータ制御による高温蒸気養生などの設備で工場製作する。

b)プレハブ部品を大型化する

大型化したプレハブ部品を主体とした設計とする。これによりプレハブの組立回数を減らし省力化と施工スピードが向上する。

2.ソフト面でのコンクリート構造物の生産性向上

(1)重要と考える技術的課題:

3D-CAD技術の応用による過密配筋部の部材干渉回避

(2)理由: 

 近年建設分野で利用が進んでいるCIMを利用し、その一部である3D-CADを活用すれば材料の3次元位置が無理なく確認できる。計画時に後工程で生じるコンクリート工の問題を可視化し、集中的に検討対策することで部材配置を最適化し設計・施工の合理化が図れる。

(3)解決策: 

CIMの一部である3D-CADを利用した可視化

@設計段階では、設計構造物の基礎、柱、梁、壁等の部材取合部の鉄筋重なりや輻輳箇所を改善し締固めやコンクリート充填などの施工性を向上させる。

A施工段階では、既設構造物、民地境界、使用機材などの施工条件を可視化したシミュレーションにより打込み・締固めを合理化する型枠窓の設置や施工性を向上させる足場配置とする。

3.解決策の効果と想定されるリスク、デメリット

(1)各種部品のプレハブ化

a)効果:

@現場の鉄筋組立、型枠製作・脱型手間を省略。

Aコンクリート表層部の高品質化。

b)リスク:

@プレハブ部材据付け時の挟まれ事故や高所作業時のプレハブ重量物の衝突による墜落・転落など労働災害が発生する。

A埋設型枠は高温蒸気養生をおこなうため、DEF(エトリンガイト遅延生成)による膨張破壊が発生する。

c)デメリット:

@従来工法よりコストが高い。

A工場製作する場合は、運搬上の制約を受ける。

(2)CIMの一部である3D-CADを利用した可視化

a)効果:

@3D-CADの数量切出し機能によりコンクリート、チッピング、型枠、鉄筋数量を容易かつ正確に算出できるため材料ロスがなくなる。従来は測点管理のため測点間の凹凸は考慮できないが3D-CADは面管理できる。

A型枠・鉄筋組、打込み困難箇所は、事前シミュレーションによりコンクリート骨材の通過性やバイブレータ挿入等の施工性を確保した設計となる。

b)リスク:

CIMは、3次元形状情報、属性情報などを格納したデータシステムである。このため、システム障害によるデータの取出不能やコンピューターウィルスによりデータ破壊が起こる。

c)デメリット

@3次元モデルを扱える技術者の人材育成と費用が必要になる。

ACIMは計画から施工、維持管理まで膨大な情報を格納するデータシステムため、従来よりも高スペックなハードウェアが必要になる。


解説

「2.ソフト面でのコンクリート構造物の生産性向上」では本質的なコンクリート工学の技術が現れていて結構です。一方、3.解決策の効果と想定されるリスク、デメリット、(2)CIMの一部である3D-CADを利用した可視化」では、下記のようにコンクリート設計施工の技術そのものではなく、ソフトの概念であるCIMにリスクが集約されています

b)リスク:

CIMは、3次元形状情報、属性情報などを格納したデータシステムである。このため、システム障害によるデータの取出不能やコンピューターウィルスによりデータ破壊が起こる。

 しかし、これはCIMのシステムの弱点であって、コンクリート設計や施工に関する提案の基本概念に由来するものではありません。ある意味で筋違いともとられかねません。