JP4708600B2 - 爆裂防止コンクリート部材の形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート部材が火災時等に強く加熱された場合に、表層部が爆発的に剥離・飛散する、いわゆる爆裂を防止することができるコンクリート部材の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高層のビルや集合住宅等に、一般的に用いられるコンクリートに比べて圧縮強度の大きい高強度コンクリートが用いられることがある。高強度コンクリートは、設計基準強度が大きいため、建造物におけるコンクリートの使用量が減少する。このため、建造物の高層化や平面プランの自由度が向上し、今後、高強度コンクリートの需要はますます増化すると考えられる。
【０００３】
一方、コンクリートからなる建造物の柱や壁等が、火災により強く加熱されると、コンクリート内部に含まれる水分が急激に温度上昇して気化し、水分の体積が膨張する。このため、コンクリート内部が高圧となり、コンクリート表面が剥離及び飛散する、いわゆる爆裂が生じることが知られている。特に、高強度コンクリートは、緻密な組織構造となっているため、コンクリート内部の水分が加熱によって体積膨張すると、該コンクリート内部が高圧となり易い。従って、高強度コンクリートは、一般的なコンクリートに較べて爆裂を生じ易い。
【０００４】
このようなコンクリートの爆裂を防止するため、コンクリート部材の表面に耐火被覆を施し、外部からの熱作用を低減する方法や、コンクリート部材の表面に鋼板、スパイラル筋等の補強部材を設け、内部の圧力に抵抗する方法等が、提案されている。しかし、これらの方法では、耐火被覆や補強部材の施工に多くの時間と費用とが必要となってしまう。また、コンクリート部材の断面が増してしまうため、高強度コンクリートを使用するメリットが低減されてしまう。
【０００５】
一方、特開平１１−７９８０７号公報、特開平７−２５２９０１号公報、特開平７−１０２６６１号公報等には、熱可塑性樹脂繊維をコンクリート中に埋め込んで爆裂を防止する技術が開示されている。コンクリート中に埋め込まれた熱可塑性樹脂繊維は、強く加熱されることによって溶融し、さらに気化して散逸する。これにより、コンクリート中に小孔が多数形成され、コンクリート中の気化した水分がこの小孔を通って外部に放出される。このため、緻密な組織構造の高強度コンクリートであっても内部圧力が解放され、爆裂が生じにくくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題点がある。
特開平１１−７９８０７号公報に記載の技術は、熱可塑性樹脂の短繊維又は所定の寸法に裁断したメッシュをコンクリートに混錬し、打設するものである。この技術では、熱可塑性樹脂繊維がコンクリート中で任意の方向に配置される。このため、熱可塑性樹脂繊維が火災時に溶融し、気化しても、全てがコンクリート部材の表面に通じる小孔を形成するものではない。したがって、水蒸気が効率良くコンクリート部材の表面まで移動できず、外部に放出されにくい。また、爆裂は主に鉄筋からコンクリート部材の表面までのかぶりコンクリートと呼ばれる部分で生じるものであり、熱可塑性樹脂繊維をコンクリート部材の全体に混ぜ込むと、適量以上の熱可塑性樹脂繊維が必要となってしまう。
また、特開平７−２５２９０１号公報に記載の技術は、型枠内面に低融点樹脂からなるピン状体を多数突出させたシートを貼り付けておき、打設するコンクリート中に上記ピン状体を埋め込むものである。この技術では、ピン状体が型枠に支持されているのでコンクリートの打設時に、流動する未硬化のコンクリートによってピン状体がなぎ倒され、コンクリート内部に貫入されなくなる。このため、コンクリート内部の水蒸気がコンクリート外部に放出されにくい。
更に、特開平７−１０２６６１号公報は、繊維で編んだ紐状部材からなる網を、配置された鉄筋に巻き付け、この網から分枝する複数の紐部材を型枠までのばして止着又は型枠に貫入させて支持し、これらの紐部材を埋め込むようにコンクリートを打設するという技術である。しかし、紐部材を型枠に止着又は貫入させるのは、作業性や経済性の点から好ましくない。
【０００７】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な作業でコンクリート部材の内部の適切な位置に熱可塑性樹脂繊維を配置し、爆裂を防止することができる爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を配置した後、該鉄筋に、所定長に切断した熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止する工程と、 前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、 形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、 前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供する。
【０００９】
未硬化コンクリートが、型枠内の鉄筋が配置された位置より内側に投入されると、未硬化コンクリートは型枠面に向かって流動し、熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がっている部分が型枠面に向かって未硬化コンクリートに押し流される。そして、熱可塑性樹脂繊維は、コンクリートの流動面に沿って鉄筋と型枠面との間に配置される。熱可塑性樹脂繊維の長さを、鉄筋と型枠面との距離と同程度以上の適切な長さに設定することによって、該熱可塑性樹脂繊維の端部が型枠面に到達する。
火災時にコンクリート部材が高温で加熱されると、コンクリート部材中の熱可塑性樹脂繊維は溶融し、更に加熱されると気化し、コンクリート部材の表面から放出される。そして、熱可塑性樹脂繊維が配置されていた部分は空隙となり、コンクリート部材中の鉄筋から表面に貫通した多数の小孔が形成される。一方、コンクリート部材中の水分も加熱され気化し、水蒸気となる。この水蒸気は小孔を通過してコンクリート部材の外部に放出される。このため、コンクリート部材中の水分が蒸発によって体積膨張しても、コンクリート部材中の圧力は高くなりにくく、該コンクリート部材が爆裂を起こすのを防ぐことができる。また、爆裂の生じやすい鉄筋から型枠面までのかぶりコンクリート部にのみ、適正な量及び長さの熱可塑性樹脂繊維をほぼ均一に配置することができるため、経済的にかつ効率良く爆裂を防止することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、 コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を所定位置に配置する工程と、 所定長に切断した多数の熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止した糸状部材又は紐状部材を前記鉄筋に止着する工程と、 前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、 形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、 前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供する。
【００１１】
上記熱可塑性樹脂繊維は、糸状部材又は紐状部材に係止されているため、この紐状部材を組み立てられた鉄筋に止着することによって、多数の熱可塑性樹脂繊維を短時間で配置することができる。このため、熱可塑性樹脂繊維を工場等であらかじめ糸状部材又は紐状部材に係止しておくことによって、現場での作業時間が短縮され、作業を効率化することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、 コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を所定位置に配置する工程と、 所定長に切断した多数の熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止した網状部材を前記鉄筋に止着する工程と、 前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、 形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、 前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供する。
【００１３】
この方法では、上記熱可塑性樹脂繊維をあらかじめ工場等で網状部材に係止しておき、この網状部材を、例えば鉄筋に巻き付けるように止着することによって、一度に多数の熱可塑性樹脂繊維を配置することができる。このため、作業効率が著しく向上する。
【００１４】
請求項４に係る発明は、 請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法において、 前記網状部材は、格子状になった縦糸と横糸とを有し、これらの配置間隔は、前記未硬化コンクリートに含まれる粗骨材が該縦糸と横糸とによる網目を通過し得るように設定され、前記縦糸と前記横糸との少なくとも一方の配置間隔が、２０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
この方法では、未硬化コンクリートが型枠内の鉄筋が配置された位置より内側に投入されると、未硬化コンクリートは型枠面に向かって流動し、該未硬化コンクリート中の粗骨材も、鉄筋に止着された網状部材の網目を通過することができる。従って、鉄筋と型枠面との間のかぶりコンクリートと中心部のコンクリートとの組成が偏ることがなく、全体に均一なコンクリートとすることができる。
【００１６】
また、上記網状部材が有する縦糸又は横糸の少なくとも一方の配置間隔を２０ｍｍ以下にすることによって、かぶりコンクリート部に充分に密な間隔で適切な量の有機繊維を配置することができ、有効に爆裂を防止することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法において、前記熱可塑性樹脂繊維が、鉄筋、糸状部材、紐状部材又は網状部材に係止される間隔は、１０ｍｍ〜５０ｍｍに設定し、 埋め込まれるコンクリート部材の断面の出隅部付近では、平らな表面付近での係止間隔より疎にすることを特徴とする。
【００１８】
一般に出隅部付近では、コンクリート部材中の水蒸気が逃げやすく爆裂は生じにくい。上記方法では、爆裂が生じにくい出隅部付近では熱可塑性樹脂繊維を疎に配置し、平らな表面付近ではこれより密に配置することにより、コンクリート部材全体で有効に爆裂を防止することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法において、前記熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がる部分の長さLは、コンクリート部材の鉄筋のかぶり厚さをｔとしたときに、 ｔ＋５ｍｍ≦L≦ｔ＋３０ｍｍ とすることを特徴とする。
【００２０】
この方法では、熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がる長さを適切に設定しているので、コンクリートの流動により型枠面に向かって押し流されたとき、先端部が型枠面に到達するとともに、余剰長さがコンクリート部材の表面に現れて、表面の仕上がりを悪くすることが少なくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法によって形成された柱の一例を示す概略断面図である。
この柱は、コンクリート１の内部に、鉛直方向に８０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で複数の主筋２が配置され、水平方向に８０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で、外周筋３と中子筋４とが組み合わされたせん断補強筋が配置されている。そして、該外周筋３に所定長を有する多数の有機繊維５が係止され、この有機繊維５が柱の表面に向かってやや斜め下方に伸び、先端部が表面にほぼ露出するものとなっている。
【００２２】
上記柱の形成方法を図に基づいて説明する。
図２に示すように、主筋２、外周筋３および中子筋４を組立てた後、有機繊維５を、該有機繊維５の一部が垂れ下がるように、外周筋３に所定の間隔で係止する。有機繊維５は、図３に示すように、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔で配置し、コンクリート部材において爆裂が生じにくい出隅部は、有機繊維５の配置する量を減らしてもよい。次に、図４に示すように、型枠６を設置し、適当な流動性を有するよう調整した未硬化コンクリート７を、コンクリートポンプ又はコンクリートバケットによって、型枠内の中心部付近に流し込む。これにより、未硬化コンクリート７は放射状に型枠６に向かって流動する。
【００２３】
図５は、コンクリート投入時の有機繊維５の挙動を示すものである。
図５（ａ）は、打設されたコンクリート７の表面が上昇し、有機繊維５の一部が垂れ下がった部分に到達する前の様子を表す。コンクリート７の流動面が、図５（ｂ）に示すように、有機繊維５に達すると、有機繊維５の垂れ下がった部分はコンクリート７の流動面に沿って型枠６に向かって押し流される。そして、図５（ｃ）のように、有機繊維５の端部が型枠６に到達し、さらにコンクリート７が中央部から流動してくると、図５（ｄ）のように、有機繊維５は、外周筋３と型枠６との間のかぶりコンクリート部に、流動面に沿った勾配のまま埋め込まれる。その後、未硬化コンクリート７を養生し、十分に硬化した後、型枠６を撤去する。
【００２４】
上記有機繊維５は、火災時に加熱され、溶融及び蒸発してコンクリート内部に空隙を形成するもので、材質としては、低融点で、溶融後蒸発し、燃えかすが残らない繊維を選択する。例えば、ポリプロピレン樹脂繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維等を用いることができる。有機繊維５は、直径０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のものを使用することができ、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが望ましい。また、有機繊維５の一端がコンクリート部材の表面に達するように、外周筋３からコンクリート部材の表面までのかぶりコンクリートの厚みと同程度以上の適切な長さ、つまり、かぶりコンクリートの厚さより５ｍｍ〜３０ｍｍ長く設定することが望ましい。有機繊維５の使用量は、かぶりコンクリートの体積の０．０２％〜０．２％程度が適当であり、該有機繊維５の形状及び配置によって使用量が異なる。
【００２５】
上記柱が、火災時に急激に加熱されると、かぶりコンクリート部に配置された有機繊維５が加熱によって溶融及び気化する。該有機繊維５の端部がコンクリート部材の表面に達しているため、気化した有機繊維５はコンクリート部材の表面から拡散され、かぶりコンクリート部にコンクリート部材の表面に達する多数の小孔が形成される。加熱によりコンクリート部材内で気化した水分は、この小孔を通過してコンクリート部材の外部に放出される。このため、コンクリート部材中の水分が蒸発によって体積膨張しても、コンクリート部材中の圧力は高くなりにくく、該コンクリート部材が爆裂を起こすのを防ぐことができる。また、爆裂が生じ易いかぶり部分のみに、ほぼ均一の間隔で有機繊維５が配置されているため、作業的又は経済的に効率良く爆裂を防ぐことができる。
【００２６】
なお、上記有機繊維５は、上述のように外周筋３を組立てた後、該外周筋３に係止する他、あらかじめ外周筋３に係止しておき、この外周筋３を現場で組立ててもよい。これにより、施工現場での作業時間を短縮することができる。また、図６に示すように、あらかじめ有機繊維１３を数本束ねておいたものを外周筋１２に係止することにより、短時間で多数の有機繊維１３を配置することができる。
【００２７】
図７は、請求項２に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
有機繊維２３は、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔で紐状部材２４から分枝するように結合されており、図７（ａ）に示すように、該紐状部材２４を水平方向に張り渡し、主筋２１に巻き付けるように係止することによって有機繊維２３を配置する。また、図７（ｂ）に示すように、有機繊維２３を係止した紐状部材２４を鉛直方向に張り渡し、外周筋２２に係止してもよい。この有機繊維２３は、工場等で紐状部材２４に結び付けたり、撚り込んだりすることによって結合しておくのが望ましく、これにより、現場での作業が効率化し、作業時間を短縮することができる。
【００２８】
有機繊維２３を配置した後、型枠（図示しない）を設け、該型枠内の中心部に未硬化コンクリートを流し込むことによって、有機繊維２３は、図５に示すものと同様に、コンクリートに押し流され、該有機繊維２３の端部が型枠に到達し、かぶりコンクリート部に均一に配置される。そして、火災によってコンクリート部材が強く加熱されると、有機繊維２３は溶融及び気化し、コンクリート部材の表面に達する小孔が形成され、爆裂が防止される。
なお、主筋２１と、外周筋２２と、有機繊維２３とは、図１に示す柱と同様のものが用いられている。
【００２９】
図８は、請求項３又は請求項４に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
この有機繊維３１は、図８（ａ）に示すように、網状部材３２が有する縦糸３２ａに結合されており、図８（ｂ）に示すように、この網状部材３２を、組み立てられた外周筋３３に巻き付けて止着する。なお、有機繊維３１と、外周筋３３とは、図１に示す柱と同様のものが用いられている。
【００３０】
上記網状部材３２は、格子状になった縦糸３２ａと横糸３２ｂとを有し、未硬化コンクリートが型枠内の鉄筋が配置された位置より内側に投入されると、未硬化コンクリート中の粗骨材が網目を通過し、型枠に到達する。従って、コンクリート全体が同様な組成となり、ほぼ均一な強度が得られる。また、縦糸３２ａと横糸３２ｂとの少なくとも一方の配置間隔が２０ｍｍ以下となっており、かぶりコンクリート部に所望の間隔で有機繊維３１を配置することができる。
【００３１】
また、図８に示す有機繊維として、図９に示すように、有機繊維４１を網状部材４２が有する縦糸４２ａ及び横糸４２ｂの双方に係止したものを用いることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の爆裂防止コンクリート部材の形成方法では、簡単な作業で、鉄筋と型枠面までのかぶりコンクリート部にのみ、適正な量及び長さの熱可塑性樹脂繊維をほぼ均一に配置することができる。また、この熱可塑性樹脂繊維は、コンクリート部材の内部から部材の表面に到るように配置される。このため、火災時にコンクリート部材が加熱されると、コンクリート部材中に配置された熱可塑性樹脂繊維は溶融及び気化し、かぶりコンクリートの中にコンクリート部材の表面に通じる多数の小孔が形成される。そして、コンクリート部材中の水分は加熱によって気化し、この孔を通過してコンクリート部材の外部に放出されるため爆裂を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法によって形成された柱の一例を示す概略断面図である。
【図２】 請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略断面図である。
【図３】 請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
【図４】 コンクリートの打設方法を説明する概略図である。
【図５】 コンクリート打設時の有機繊維の挙動を示す概略図である。
【図６】 有機繊維の係止状態の他の例を示す概略斜視図である。
【図７】 請求項２に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
【図８】 請求項３又は請求項４に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
【図９】 請求項３又は請求項４に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維が結合された網状部材の他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ コンクリート
２、２１、３４ 主筋
３、１２、２２、３３ 外周筋
４ 中子筋
５、１３、２３、３１、４１ 有機繊維
６ 型枠
７ 未硬化コンクリート
２４ 紐状部材
３２、４２ 網状部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート部材が火災時等に強く加熱された場合に、表層部が爆発的に剥離・飛散する、いわゆる爆裂を防止することができるコンクリート部材の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高層のビルや集合住宅等に、一般的に用いられるコンクリートに比べて圧縮強度の大きい高強度コンクリートが用いられることがある。高強度コンクリートは、設計基準強度が大きいため、建造物におけるコンクリートの使用量が減少する。このため、建造物の高層化や平面プランの自由度が向上し、今後、高強度コンクリートの需要はますます増化すると考えられる。
【０００３】
一方、コンクリートからなる建造物の柱や壁等が、火災により強く加熱されると、コンクリート内部に含まれる水分が急激に温度上昇して気化し、水分の体積が膨張する。このため、コンクリート内部が高圧となり、コンクリート表面が剥離及び飛散する、いわゆる爆裂が生じることが知られている。特に、高強度コンクリートは、緻密な組織構造となっているため、コンクリート内部の水分が加熱によって体積膨張すると、該コンクリート内部が高圧となり易い。従って、高強度コンクリートは、一般的なコンクリートに較べて爆裂を生じ易い。
【０００４】
このようなコンクリートの爆裂を防止するため、コンクリート部材の表面に耐火被覆を施し、外部からの熱作用を低減する方法や、コンクリート部材の表面に鋼板、スパイラル筋等の補強部材を設け、内部の圧力に抵抗する方法等が、提案されている。しかし、これらの方法では、耐火被覆や補強部材の施工に多くの時間と費用とが必要となってしまう。また、コンクリート部材の断面が増してしまうため、高強度コンクリートを使用するメリットが低減されてしまう。
【０００５】
一方、特開平１１−７９８０７号公報、特開平７−２５２９０１号公報、特開平７−１０２６６１号公報等には、熱可塑性樹脂繊維をコンクリート中に埋め込んで爆裂を防止する技術が開示されている。コンクリート中に埋め込まれた熱可塑性樹脂繊維は、強く加熱されることによって溶融し、さらに気化して散逸する。これにより、コンクリート中に小孔が多数形成され、コンクリート中の気化した水分がこの小孔を通って外部に放出される。このため、緻密な組織構造の高強度コンクリートであっても内部圧力が解放され、爆裂が生じにくくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には次のような問題点がある。
特開平１１−７９８０７号公報に記載の技術は、熱可塑性樹脂の短繊維又は所定の寸法に裁断したメッシュをコンクリートに混錬し、打設するものである。この技術では、熱可塑性樹脂繊維がコンクリート中で任意の方向に配置される。このため、熱可塑性樹脂繊維が火災時に溶融し、気化しても、全てがコンクリート部材の表面に通じる小孔を形成するものではない。したがって、水蒸気が効率良くコンクリート部材の表面まで移動できず、外部に放出されにくい。また、爆裂は主に鉄筋からコンクリート部材の表面までのかぶりコンクリートと呼ばれる部分で生じるものであり、熱可塑性樹脂繊維をコンクリート部材の全体に混ぜ込むと、適量以上の熱可塑性樹脂繊維が必要となってしまう。
また、特開平７−２５２９０１号公報に記載の技術は、型枠内面に低融点樹脂からなるピン状体を多数突出させたシートを貼り付けておき、打設するコンクリート中に上記ピン状体を埋め込むものである。この技術では、ピン状体が型枠に支持されているのでコンクリートの打設時に、流動する未硬化のコンクリートによってピン状体がなぎ倒され、コンクリート内部に貫入されなくなる。このため、コンクリート内部の水蒸気がコンクリート外部に放出されにくい。
更に、特開平７−１０２６６１号公報は、繊維で編んだ紐状部材からなる網を、配置された鉄筋に巻き付け、この網から分枝する複数の紐部材を型枠までのばして止着又は型枠に貫入させて支持し、これらの紐部材を埋め込むようにコンクリートを打設するという技術である。しかし、紐部材を型枠に止着又は貫入させるのは、作業性や経済性の点から好ましくない。
【０００７】
本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な作業でコンクリート部材の内部の適切な位置に熱可塑性樹脂繊維を配置し、爆裂を防止することができる爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を配置した後、該鉄筋に、所定長に切断した熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止する工程と、 前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、 形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、 前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供する。
【０００９】
未硬化コンクリートが、型枠内の鉄筋が配置された位置より内側に投入されると、未硬化コンクリートは型枠面に向かって流動し、熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がっている部分が型枠面に向かって未硬化コンクリートに押し流される。そして、熱可塑性樹脂繊維は、コンクリートの流動面に沿って鉄筋と型枠面との間に配置される。熱可塑性樹脂繊維の長さを、鉄筋と型枠面との距離と同程度以上の適切な長さに設定することによって、該熱可塑性樹脂繊維の端部が型枠面に到達する。
火災時にコンクリート部材が高温で加熱されると、コンクリート部材中の熱可塑性樹脂繊維は溶融し、更に加熱されると気化し、コンクリート部材の表面から放出される。そして、熱可塑性樹脂繊維が配置されていた部分は空隙となり、コンクリート部材中の鉄筋から表面に貫通した多数の小孔が形成される。一方、コンクリート部材中の水分も加熱され気化し、水蒸気となる。この水蒸気は小孔を通過してコンクリート部材の外部に放出される。このため、コンクリート部材中の水分が蒸発によって体積膨張しても、コンクリート部材中の圧力は高くなりにくく、該コンクリート部材が爆裂を起こすのを防ぐことができる。また、爆裂の生じやすい鉄筋から型枠面までのかぶりコンクリート部にのみ、適正な量及び長さの熱可塑性樹脂繊維をほぼ均一に配置することができるため、経済的にかつ効率良く爆裂を防止することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、 コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を所定位置に配置する工程と、 所定長に切断した多数の熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止した糸状部材又は紐状部材を前記鉄筋に止着する工程と、 前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、 形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、 前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供する。
【００１１】
上記熱可塑性樹脂繊維は、糸状部材又は紐状部材に係止されているため、この紐状部材を組み立てられた鉄筋に止着することによって、多数の熱可塑性樹脂繊維を短時間で配置することができる。このため、熱可塑性樹脂繊維を工場等であらかじめ糸状部材又は紐状部材に係止しておくことによって、現場での作業時間が短縮され、作業を効率化することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、 コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を所定位置に配置する工程と、 所定長に切断した多数の熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止した網状部材を前記鉄筋に止着する工程と、 前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、 形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、 前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法を提供する。
【００１３】
この方法では、上記熱可塑性樹脂繊維をあらかじめ工場等で網状部材に係止しておき、この網状部材を、例えば鉄筋に巻き付けるように止着することによって、一度に多数の熱可塑性樹脂繊維を配置することができる。このため、作業効率が著しく向上する。
【００１４】
請求項４に係る発明は、 請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法において、 前記網状部材は、格子状になった縦糸と横糸とを有し、これらの配置間隔は、前記未硬化コンクリートに含まれる粗骨材が該縦糸と横糸とによる網目を通過し得るように設定され、前記縦糸と前記横糸との少なくとも一方の配置間隔が、２０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
この方法では、未硬化コンクリートが型枠内の鉄筋が配置された位置より内側に投入されると、未硬化コンクリートは型枠面に向かって流動し、該未硬化コンクリート中の粗骨材も、鉄筋に止着された網状部材の網目を通過することができる。従って、鉄筋と型枠面との間のかぶりコンクリートと中心部のコンクリートとの組成が偏ることがなく、全体に均一なコンクリートとすることができる。
【００１６】
また、上記網状部材が有する縦糸又は横糸の少なくとも一方の配置間隔を２０ｍｍ以下にすることによって、かぶりコンクリート部に充分に密な間隔で適切な量の有機繊維を配置することができ、有効に爆裂を防止することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法において、前記熱可塑性樹脂繊維が、鉄筋、糸状部材、紐状部材又は網状部材に係止される間隔は、１０ｍｍ〜５０ｍｍに設定し、 埋め込まれるコンクリート部材の断面の出隅部付近では、平らな表面付近での係止間隔より疎にすることを特徴とする。
【００１８】
一般に出隅部付近では、コンクリート部材中の水蒸気が逃げやすく爆裂は生じにくい。上記方法では、爆裂が生じにくい出隅部付近では熱可塑性樹脂繊維を疎に配置し、平らな表面付近ではこれより密に配置することにより、コンクリート部材全体で有効に爆裂を防止することができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法において、前記熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がる部分の長さLは、コンクリート部材の鉄筋のかぶり厚さをｔとしたときに、 ｔ＋５ｍｍ≦L≦ｔ＋３０ｍｍ とすることを特徴とする。
【００２０】
この方法では、熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がる長さを適切に設定しているので、コンクリートの流動により型枠面に向かって押し流されたとき、先端部が型枠面に到達するとともに、余剰長さがコンクリート部材の表面に現れて、表面の仕上がりを悪くすることが少なくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法によって形成された柱の一例を示す概略断面図である。
この柱は、コンクリート１の内部に、鉛直方向に８０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で複数の主筋２が配置され、水平方向に８０ｍｍ〜１５０ｍｍの間隔で、外周筋３と中子筋４とが組み合わされたせん断補強筋が配置されている。そして、該外周筋３に所定長を有する多数の有機繊維５が係止され、この有機繊維５が柱の表面に向かってやや斜め下方に伸び、先端部が表面にほぼ露出するものとなっている。
【００２２】
上記柱の形成方法を図に基づいて説明する。
図２に示すように、主筋２、外周筋３および中子筋４を組立てた後、有機繊維５を、該有機繊維５の一部が垂れ下がるように、外周筋３に所定の間隔で係止する。有機繊維５は、図３に示すように、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔で配置し、コンクリート部材において爆裂が生じにくい出隅部は、有機繊維５の配置する量を減らしてもよい。次に、図４に示すように、型枠６を設置し、適当な流動性を有するよう調整した未硬化コンクリート７を、コンクリートポンプ又はコンクリートバケットによって、型枠内の中心部付近に流し込む。これにより、未硬化コンクリート７は放射状に型枠６に向かって流動する。
【００２３】
図５は、コンクリート投入時の有機繊維５の挙動を示すものである。
図５（ａ）は、打設されたコンクリート７の表面が上昇し、有機繊維５の一部が垂れ下がった部分に到達する前の様子を表す。コンクリート７の流動面が、図５（ｂ）に示すように、有機繊維５に達すると、有機繊維５の垂れ下がった部分はコンクリート７の流動面に沿って型枠６に向かって押し流される。そして、図５（ｃ）のように、有機繊維５の端部が型枠６に到達し、さらにコンクリート７が中央部から流動してくると、図５（ｄ）のように、有機繊維５は、外周筋３と型枠６との間のかぶりコンクリート部に、流動面に沿った勾配のまま埋め込まれる。その後、未硬化コンクリート７を養生し、十分に硬化した後、型枠６を撤去する。
【００２４】
上記有機繊維５は、火災時に加熱され、溶融及び蒸発してコンクリート内部に空隙を形成するもので、材質としては、低融点で、溶融後蒸発し、燃えかすが残らない繊維を選択する。例えば、ポリプロピレン樹脂繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、アクリル繊維等を用いることができる。有機繊維５は、直径０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のものを使用することができ、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが望ましい。また、有機繊維５の一端がコンクリート部材の表面に達するように、外周筋３からコンクリート部材の表面までのかぶりコンクリートの厚みと同程度以上の適切な長さ、つまり、かぶりコンクリートの厚さより５ｍｍ〜３０ｍｍ長く設定することが望ましい。有機繊維５の使用量は、かぶりコンクリートの体積の０．０２％〜０．２％程度が適当であり、該有機繊維５の形状及び配置によって使用量が異なる。
【００２５】
上記柱が、火災時に急激に加熱されると、かぶりコンクリート部に配置された有機繊維５が加熱によって溶融及び気化する。該有機繊維５の端部がコンクリート部材の表面に達しているため、気化した有機繊維５はコンクリート部材の表面から拡散され、かぶりコンクリート部にコンクリート部材の表面に達する多数の小孔が形成される。加熱によりコンクリート部材内で気化した水分は、この小孔を通過してコンクリート部材の外部に放出される。このため、コンクリート部材中の水分が蒸発によって体積膨張しても、コンクリート部材中の圧力は高くなりにくく、該コンクリート部材が爆裂を起こすのを防ぐことができる。また、爆裂が生じ易いかぶり部分のみに、ほぼ均一の間隔で有機繊維５が配置されているため、作業的又は経済的に効率良く爆裂を防ぐことができる。
【００２６】
なお、上記有機繊維５は、上述のように外周筋３を組立てた後、該外周筋３に係止する他、あらかじめ外周筋３に係止しておき、この外周筋３を現場で組立ててもよい。これにより、施工現場での作業時間を短縮することができる。また、図６に示すように、あらかじめ有機繊維１３を数本束ねておいたものを外周筋１２に係止することにより、短時間で多数の有機繊維１３を配置することができる。
【００２７】
図７は、請求項２に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
有機繊維２３は、１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔で紐状部材２４から分枝するように結合されており、図７（ａ）に示すように、該紐状部材２４を水平方向に張り渡し、主筋２１に巻き付けるように係止することによって有機繊維２３を配置する。また、図７（ｂ）に示すように、有機繊維２３を係止した紐状部材２４を鉛直方向に張り渡し、外周筋２２に係止してもよい。この有機繊維２３は、工場等で紐状部材２４に結び付けたり、撚り込んだりすることによって結合しておくのが望ましく、これにより、現場での作業が効率化し、作業時間を短縮することができる。
【００２８】
有機繊維２３を配置した後、型枠（図示しない）を設け、該型枠内の中心部に未硬化コンクリートを流し込むことによって、有機繊維２３は、図５に示すものと同様に、コンクリートに押し流され、該有機繊維２３の端部が型枠に到達し、かぶりコンクリート部に均一に配置される。そして、火災によってコンクリート部材が強く加熱されると、有機繊維２３は溶融及び気化し、コンクリート部材の表面に達する小孔が形成され、爆裂が防止される。
なお、主筋２１と、外周筋２２と、有機繊維２３とは、図１に示す柱と同様のものが用いられている。
【００２９】
図８は、請求項３又は請求項４に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
この有機繊維３１は、図８（ａ）に示すように、網状部材３２が有する縦糸３２ａに結合されており、図８（ｂ）に示すように、この網状部材３２を、組み立てられた外周筋３３に巻き付けて止着する。なお、有機繊維３１と、外周筋３３とは、図１に示す柱と同様のものが用いられている。
【００３０】
上記網状部材３２は、格子状になった縦糸３２ａと横糸３２ｂとを有し、未硬化コンクリートが型枠内の鉄筋が配置された位置より内側に投入されると、未硬化コンクリート中の粗骨材が網目を通過し、型枠に到達する。従って、コンクリート全体が同様な組成となり、ほぼ均一な強度が得られる。また、縦糸３２ａと横糸３２ｂとの少なくとも一方の配置間隔が２０ｍｍ以下となっており、かぶりコンクリート部に所望の間隔で有機繊維３１を配置することができる。
【００３１】
また、図８に示す有機繊維として、図９に示すように、有機繊維４１を網状部材４２が有する縦糸４２ａ及び横糸４２ｂの双方に係止したものを用いることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の爆裂防止コンクリート部材の形成方法では、簡単な作業で、鉄筋と型枠面までのかぶりコンクリート部にのみ、適正な量及び長さの熱可塑性樹脂繊維をほぼ均一に配置することができる。また、この熱可塑性樹脂繊維は、コンクリート部材の内部から部材の表面に到るように配置される。このため、火災時にコンクリート部材が加熱されると、コンクリート部材中に配置された熱可塑性樹脂繊維は溶融及び気化し、かぶりコンクリートの中にコンクリート部材の表面に通じる多数の小孔が形成される。そして、コンクリート部材中の水分は加熱によって気化し、この孔を通過してコンクリート部材の外部に放出されるため爆裂を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法によって形成された柱の一例を示す概略断面図である。
【図２】 請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略断面図である。
【図３】 請求項１に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
【図４】 コンクリートの打設方法を説明する概略図である。
【図５】 コンクリート打設時の有機繊維の挙動を示す概略図である。
【図６】 有機繊維の係止状態の他の例を示す概略斜視図である。
【図７】 請求項２に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
【図８】 請求項３又は請求項４に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維の係止状態を示す概略斜視図である。
【図９】 請求項３又は請求項４に係る爆裂防止コンクリート部材の形成方法における有機繊維が結合された網状部材の他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ コンクリート
２、２１、３４ 主筋
３、１２、２２、３３ 外周筋
４ 中子筋
５、１３、２３、３１、４１ 有機繊維
６ 型枠
７ 未硬化コンクリート
２４ 紐状部材
３２、４２ 網状部材
Claims (6)
- コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を配置した後、該鉄筋に、所定長に切断した熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止する工程と、
前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、
形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、
前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法。 - コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を所定位置に配置する工程と、
所定長に切断した多数の熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止した糸状部材又は紐状部材を前記鉄筋に止着する工程と、
前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、
形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、
前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法。 - コンクリート部材の表面下に埋め込む鉄筋を所定位置に配置する工程と、
所定長に切断した多数の熱可塑性樹脂繊維を一部が垂れ下がるように係止した網状部材を前記鉄筋に止着する工程と、
前記鉄筋の外側に型枠を組み立てる工程と、
形成しようとする該コンクリート部材の前記鉄筋が配置された位置より内側に未硬化コンクリートを投入し、型枠面に向かって流動させる工程と、
前記未硬化コンクリートを養生して硬化させる工程とを含むことを特徴とする爆裂防止コンクリート部材の形成方法。 - 前記網状部材は、格子状になった縦糸と横糸とを有し、これらの配置間隔は、前記未硬化コンクリートに含まれる粗骨材が該縦糸と横糸とによる網目を通過し得るように設定され、前記縦糸と前記横糸との少なくとも一方の配置間隔が、２０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法。
- 前記熱可塑性樹脂繊維が、鉄筋、糸状部材、紐状部材又は網状部材に係止される間隔は、１０ｍｍ〜５０ｍｍに設定し、
埋め込まれるコンクリート部材の断面の出隅部付近では、平らな表面付近での係止間隔より疎にすることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法。 - 前記熱可塑性樹脂繊維の垂れ下がる部分の長さLは、コンクリート部材の鉄筋のかぶり厚さをｔとしたときに、
ｔ＋５ｍｍ≦L≦ｔ＋３０ｍｍ
とすることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の爆裂防止コンクリート部材の形成方法。
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