JP2003247286A - 高強度コンクリートの爆裂防止構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 火災時に高強度コンクリート部材が爆裂する
のを有効に防止する。 【解決手段】 コンクリート１表面から所定深さの範囲
に、アルカリ可溶性の棒状樹脂繊維１０を埋設し、繊維
の溶解によりコンクリート１内に複数の棒状細穴４が所
定間隔をあけて表面から深部に向かって形成されるよう
にする。あるいはループ状長繊維を埋設し、これら繊維
の溶解により複数の連続線状をなす細穴が形成されるよ
うにする。これにより、高強度コンクリートを用いて構
築されたコンクリート構造部材が火災時に爆裂するの
を、有効に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高強度コンクリート
の爆裂防止構造及びその構築方法に係り、高強度コンク
リートを用いて構築されたコンクリート構造部材が火災
時に爆裂するのを防止可能な高強度コンクリートの爆裂
防止構造及びその構築方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高強度コンクリートの開発、実用
化が進められている。コンクリートを高強度にすること
により、部材断面を小さくでき、また耐久性の面でもそ
のメリットは大きい。現在、材齢２８日で圧縮強度１０
０N/mm²程度のコンクリートも高層ＲＣ建物の柱部材等
として実用化されている。

【０００３】しかし、高強度コンクリートは、火災等に
より高温に曝されると、コンクリート組織が緻密なた
め、蒸発した内部水の蒸気が外部に散逸できず、コンク
リート内で蒸気圧が高圧になり、コンクリート弱部にお
いて爆裂を起こすおそれがあることが知られている。コ
ンクリート構造部材に爆裂が生じると、部材耐力が急激
に減少し、構造物としての機能を果たせなくなるおそれ
もある。

【０００４】このため、従来、高強度コンクリートでは
火災時の爆裂対策として、 (1)構造物の外面を耐火構造で被覆し、外部からの熱作
用を低減する。 (2)コンクリート内に合成樹脂短繊維を混入し、蒸気の
散逸経路を形成する。 (3)普通コンクリート、あるいは合成樹脂短繊維を混入
したて成形された高強度プレキャストコンクリート板で
外枠を構成し、内部に高強度コンクリートを打設し、一
体構造物を構築し、外部からの熱作用を低減するととも
に、蒸気の散逸を可能とする。 等の爆裂防止構造やその施工方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
各爆裂防止構造では、 (1)耐火被覆構造施工のために、耐火被覆工程を必要と
するため、工事コスト、工期が増加するという問題があ
る。また、耐火被覆を行うために部材の被りが大きくな
り、躯体断面が増大し、高強度コンクリートを用いるメ
リットが減殺されるとともに、居住空間が狭くなるとい
う問題がある。 (2)合成樹脂短繊維を混入させる方法では、混練り時に
コンクリート中短繊維を均一に分散させることが難し
い。また多量の短繊維を混入させるとコンクリートの流
動性が低下し、打設時の作業性が低下するという問題が
ある。 (3)普通コンクリート製のプレキャストコンクリート型
枠を使用する場合、コンクリート強度の低強度を補うた
めに部材断面を大きくする必要があり、高強度コンクリ
ートの利点が減殺される。また、合成樹脂短繊維を混入
させるために高強度コンクリート製プレキャストコンク
リート板を工場生産工程が増加するため、コストが増加
するという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、火災時にも爆裂を確実に防
止できるようにした高強度コンクリートの爆裂防止構造
及びその構築方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はコンクリート表面から所定深さの範囲に、
複数の棒状細穴が所定間隔をあけて表面から深部に向か
って形成されたことを特徴とする。

【０００８】他の発明として、コンクリート表面から所
定深さの範囲に、複数の連続線状をなす細穴が形成され
たことを特徴とする。

【０００９】上述の棒状細穴が形成された爆裂防止構造
を構築する方法として、内面に所定間隔をあけてアルカ
リ可溶性樹脂からなる複数の棒状突起を取り付けた型枠
を組み立て、該型枠内に高強度コンクリートを打設し、
該高強度コンクリートの硬化開始後に、コンクリート表
面から所定深さの範囲に位置する前記棒状突起が溶融す
ることで、コンクリート内に所定間隔をあけて多数の棒
状細穴が表面から深部に向かって形成されるようにした
ことを特徴とする。

【００１０】上述の連続線状の細穴が形成された爆裂防
止構造を構築する方法として、内面に所定間隔をあけて
アルカリ可溶性樹脂からなる連続線状繊維を取り付けた
型枠を組み立て、該型枠内に高強度コンクリートを打設
し、該高強度コンクリートの硬化開始後に、コンクリー
ト表面から所定深さの範囲に位置する前記連続線状繊維
が溶融することで、コンクリート内に多数の連続線状を
なす細穴が表面から深部に向かって形成されるようにし
たことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の高強度コンクリー
トの爆裂防止構造及びその構築方法の一実施の形態につ
いて、添付図面を参照して説明する。なお、本明細書で
は、ＪＡＳＳ５に従い、設計基準強度３６N/mm²を越え
るコンクリートを高強度コンクリートと定義する。

【００１２】図１（ｄ）は、高強度コンクリート柱を例
に本発明の爆裂防止構造の一実施の形態を示した部分断
面図である。図１（ａ）〜（ｃ）はこの高強度コンクリ
ート柱を製造する工程を模式的に示した同様の部分断面
図である。本実施の形態では、高強度コンクリート柱に
多数の細穴４を形成するためのアルカリ可溶性の棒状樹
脂１０として長さＤ＝５０mm、直径φ＝０．３mmのポリ
エステル樹脂の棒状繊維が樹脂シート１１の面上に配設
されたものが使用されている。細穴４の平面ピッチ、す
なわち縦横の配置間隔ｐは３０×３０mmとなっている。
この棒状樹脂１０は、後述するように型枠１の内面側に
取り付けられた樹脂シート１１を介して型枠内に配置さ
れ、その後打設されたコンクリート２内に埋設される。

【００１３】本実施の形態では棒状樹脂１０の根元部は
樹脂シート１１の表面に溶着により植設されているが、
コンクリート硬化後、脱型時までにコンクリートの鉱物
成分の強アルカリにより、その一部あるいは全部が溶解
するようになっている。本実施の形態では樹脂シート１
１も棒状樹脂１０と同一の材料で製造されているため、
同図（ｄ）に示したように、脱型時には樹脂シート１１
と棒状樹脂１０とがともに溶解し、コンクリート表面２
ａから所定の深さの範囲に棒状の細穴４が多数形成され
ることが予定されている。なお、アルカリ可溶性樹脂は
打設されたコンクリートのアルカリ成分が溶出した水分
に接触して溶けるが、その溶解の進行の程度によっては
棒状樹脂１０の直径が細くなる程度でコンクリートの細
穴４内に樹脂が残存する場合も、完全溶解して細穴４が
形成される場合もある。

【００１４】棒状樹脂１０の寸法のうち、長さＤ（各符
号は図１（ａ）参照）は耐久性を考慮して構築される鉄
筋コンクリート部材断面の鉄筋被り以下とし、形成され
た細穴４（図１（ｄ））が火災時にコンクリート内部に
発生した蒸気の散逸経路として機能するため少なくとも
１０mm程度以上とすることが好ましい。直径φは自立可
能な直径０．１mm以上とすることが好ましく、部材表面
の中性化防止、構造上の弱部を形成しないように直径
０．３mm以下とすることが好ましい。また、平面ピッチ
ｐは２０×２０mm以上として、コンクリート２が棒状樹
脂１０の間に十分に充填できるようにする一方、コンク
リート内の水分を外部に十分逃がすことができるように
５０×５０mm以下とすることが好ましい。

【００１５】棒状樹脂１０の他の材質としては、アルカ
リ可溶性を示す合成樹脂であって、上述の棒状突起の成
形が容易なポリエチレン系合成繊維あるいは有機高分子
繊維が好ましい。たとえばポリエチレンレテフテレート
（ＰＥＴ），ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ），ポリ
ビニルアルコール（ＰＶＡ），カルボキシメチルセルロ
ース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），ヒドロキ
シプロピルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシエチル
セルロース（ＨＥＣ），ヒドロキシプロピルセルロース
（ＨＰＣ）がコンクリート中において溶解し、コンクリ
ート内に所定形状の細穴を多数形成させることができ
る。この細穴の存在によりコンクリート内部に発生した
蒸気を外部に逃がす蒸気抜き穴として機能する。

【００１６】次に、図１（ａ）〜図１（ｄ）を参照して
爆裂防止構造の施工手順について説明する。棒状樹脂１
０は同図（ａ）に示したように、樹脂シート１１の表面
に所定ピッチｐで配置された構成からなる。この樹脂シ
ート１１は型枠１を組み立てる際に、型枠１の内面に貼
着され、型枠内にコンクリート２が打設されて棒状樹脂
１０はコンクリート２内に完全に埋設される。このとき
棒状樹脂１０と樹脂シート１１とを同一樹脂により一体
的に製作することで、樹脂シート１１もコンクリート打
設後に溶解させることが可能である。

【００１７】すなわち、同図（ｂ）に示したように、構
築予定の部材内面に位置するように樹脂シート１１が内
面に貼着された型枠１を組み立てて、棒状樹脂１０が内
面を向いて位置した状態で型枠１内に高強度コンクリー
ト２を打設することで棒状樹脂１０をコンクリート表面
付近に完全に埋設させる。さらに所定養生期間後に型枠
１を脱型するが、このとき樹脂シート１１がアルカリ可
溶性でない場合には、コンクリート表面２ａに貼り付い
ている樹脂シート１１も一緒に引き剥がされる。この場
合、棒状樹脂１０はコンクリート中のアルカリ成分によ
りその一部が表面から溶解しているので、根元部から容
易に破断する。表面が溶解し、細くなった棒状樹脂１０
の一部はコンクリート表面２ａから深部に向かって延在
して残置される。さらに時間が経過して棒状樹脂１０の
溶解が進行すると、図１（ｄ）に示したように、樹脂は
完全に溶解して消失し、コンクリート表面２ａから所定
深さの範囲にわたり多数の棒状細穴４が形成される。

【００１８】次に、コンクリート表面２ａから所定の深
さの範囲に連続線状の細穴４を形成するようにした他の
発明による実施の形態について図２，図３各図を参照し
て説明する。図１各図に示したようなアルカリ可溶性の
棒状樹脂１０による細穴４の形成方法に対して、図２，
図３にはシート上に所定の連続線状をなすアルカリ可溶
性合成繊維を植設した樹脂シート２１が示されている。
図２（ａ）はシート上のＬ方向に沿う平面内で連続した
ループ状をなす連続した長繊維２０（以下、ループ繊維
２０と記す。）の一部をシート２１に固着した状態を示
している。このループ繊維２０はＬ方向に沿って延びる
複数列を構成するようシート２１に固着されている。ル
ープ繊維２０は、図１に示した棒状樹脂１０と同様にア
ルカリ可溶性繊維で、繊維直径は０．１〜０．３mmφ程
度に設定されている。丸められたループの直径は棒状樹
脂の長さに相当させ、同様の１０〜３０mm程度としてい
る。ループ繊維２０の固着方法としては樹脂シート２１
への溶着、接着等が可能である。また、隣接するループ
繊維２０が重なる接点位置２０ａを固着してループの自
立性を高めることも好ましい。

【００１９】図２（ｂ）はループ繊維２０が螺旋状をな
してシート２１に固着された変形例を示した斜視図であ
る。この場合には螺旋状のループ繊維２０の自立性が増
すので、コンクリート打設時にもループの全体形状を保
持しやすくなっている。このループ繊維２０の列を並べ
る配列間隔は、前述の棒状樹脂１０の配置間隔と同様の
理由により２０〜５０mm程度とすることが好ましい。

【００２０】図３（ａ），（ｂ）は長繊維を鋸歯状に屈
曲加工し、底部をシート２１に接着することで、連続し
た三角形状の山形突起を形成するようなアルカリ可溶性
の長繊維２５（以下、山形繊維２５と記す。）がシート
２１に形成されるようにした変形例を示している。同図
（ａ）では、Ｒ方向（横方向）に連続した山形繊維２５
の底部の一部２５ａがシート２１に固着されている。こ
の変形例では山形繊維２５のシート２１への固着は繊維
２５ａ部分をシート２１に熱溶着させることで容易に行
える。同図（ｂ）に示した変形例では、全体が略三角柱
形状をなすような螺旋形状に加工された山形繊維２５の
一辺をシート２１に固着している。これにより山形状突
起が確実に自立できるようになっている。山形繊維２５
の寸法はループ繊維２０の場合と同様に、突起高さ１０
〜３０mm程度、繊維径０．１〜０．３mm程度とし、山形
突起が連続する各列を並べる配列間隔は２０〜５０mm程
度とすることが好ましい。この山形繊維２５によればコ
ンクリート２内に略Ｖ字形の連続線状の細穴をコンクリ
ート表面から所定深さに向かって形成させることができ
る。

【００２１】図４各図は、図１の場合と同様に高強度コ
ンクリートの爆裂防止構造の構築方法を示した施工順序
図である。複数列のループ繊維２０が表面に形成された
樹脂シート２１（図２（ａ））を型枠表面（図示せず）
に貼着した状態でコンクリート２を打設する。このとき
ループ繊維２０のループ内にもコンクリートのモルタル
成分が回り込むようにする（図４（ｂ））。その後、コ
ンクリート２の硬化が進行するのに伴いループ繊維２０
の一部はコンクリート２中のアルカリ成分により溶解す
る。この結果、樹脂シート２１をコンクリート表面２ａ
から剥がした状態でループ繊維２０はその一部が表面か
ら溶解が進行した状態でコンクリートの表面２ａから連
続線状の細穴４の所定深さの範囲に残置される。その後
のコンクリート養生期間を経る間にループ繊維２０はア
ルカリの影響を受けて溶解が進行し、最終的には図４
（ｃ）上側に示したループ形状の連続線状の細穴４がコ
ンクリート表面２ａから所定深さに向かって形成され
る。

【００２２】次に、アルカリ可溶性樹脂が溶解し、コン
クリート表面２ａから所定深さに形成された細穴４が耐
久性に及ぼす悪影響を防止するための変形例について図
５を参照して説明する。図５（ａ）は樹脂シート２１に
取り付けられた比較的太径で長い錐状のアルカリ可溶性
樹脂がコンクリート打設後、所定時間経過後に溶解した
状態でのコンクリート表面付近を示した拡大断面図であ
る。樹脂が溶解したコンクリート表面２ａには多数の錐
状細穴４が形成される。

【００２３】図５（ｂ）は、同図（ａ）に示した状態か
らコンクリート表面２ａに有機樹脂被膜３５を仕上げ材
として塗布した状態を示している。同図（ａ）に示した
ように多数の微細な細穴であっても打放しコンクリート
表面のままにしておくと、外気との接触、水分の細穴４
へ浸入により、細穴４の深部からコンクリートの中性化
が進行するおそれがある。そこで、コンクリート表面２
ａに樹脂被膜３５を塗布あるいは吹きつけにより形成す
ることが好ましい。塗膜厚は火災時の熱作用により被膜
樹脂が完全溶融し、細穴４を閉塞するように溜まった被
膜樹脂３５がコンクリート２の内側から作用する蒸気圧
で外側に吹き出されるようにすることが好ましい。被膜
を形成する仕上げ材としては、有機系樹脂塗料が好まし
く、特にアクリル樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料が、
火災に際し、十分に溶融しその効果を発揮できる。

【００２４】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、高強
度のコンクリート断面を増加させることなく、火災時に
高強度コンクリートに爆裂が生じることを有効に防止す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高強度コンクリートの爆裂防止構
造の一実施の形態を示した部分断面図。

【図２】本発明の爆裂防止構造の構築方法に用いる樹脂
シートにループ繊維が取り付けられた状態を示した概略
斜視図。

【図３】本発明の爆裂防止構造の構築方法に用いる樹脂
シートに山形繊維が取り付けられた状態を示した概略斜
視図。

【図４】図２に示したループ繊維によって構成される爆
裂防止構造の構成と、その施工手順を示した部分断面
図。

【図５】コンクリート表面保護の樹脂被膜の施工につい
て説明した部分断面図。

【符号の説明】

１ 型枠 ２ コンクリート ４ 細穴 １０ 棒状樹脂 １１，２１ 樹脂シート ２０ ループ繊維 ２５ 山形繊維 ３５ 樹脂被膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリート表面から所定深さの範囲に、
   複数の棒状細穴が所定間隔をあけて表面から深部に向か
   って形成されたことを特徴とする高強度コンクリートの
   爆裂防止構造。
2. 【請求項２】コンクリート表面から所定深さの範囲に、
   複数の連続線状をなす細穴が形成されたことを特徴とす
   る高強度コンクリートの爆裂防止構造。
3. 【請求項３】内面に所定間隔をあけてアルカリ可溶性樹
   脂からなる複数の棒状突起を取り付けた型枠を組み立
   て、該型枠内に高強度コンクリートを打設し、該高強度
   コンクリートの硬化開始後に、コンクリート表面から所
   定深さの範囲に位置する前記棒状突起が溶融すること
   で、コンクリート内に所定間隔をあけて多数の棒状細穴
   が表面から深部に向かって形成されるようにしたことを
   特徴とする高強度コンクリートの爆裂防止構造の構築方
   法。
4. 【請求項４】内面に所定間隔をあけてアルカリ可溶性樹
   脂からなる連続線状繊維を取り付けた型枠を組み立て、
   該型枠内に高強度コンクリートを打設し、該高強度コン
   クリートの硬化開始後に、コンクリート表面から所定深
   さの範囲に位置する前記連続線状繊維が溶融すること
   で、コンクリート内に多数の連続線状をなす細穴が表面
   から深部に向かって形成されるようにしたことを特徴と
   する高強度コンクリートの爆裂防止構造の構築方法。