JP2007085155A - 透光性のあるコンクリート建材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 透光性とコンクリート材質の特性を兼ね備える透光性のあるコンクリート建材及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】少なくとも一つの光伝導ユニット２００は、入光端と、入光端に対応する出光端と、入光端と出光端の間に位置する側壁とを有する。コンクリート構造３００は、光伝導ユニット２００の側壁を被覆し、入光端と出光端を露出させる。コンクリート構造３００は、光伝導ユニット２００の位置を決め、全体構造の強度を提供することが可能である。光伝導ユニット２００を配置すると、透過、屈折及び反射などの物理現象によりあらゆる光線または一部の光線をコンクリート建材の一端から他端へ伝導することが可能である。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、透光性のあるコンクリート建材及びその製造方法、詳しく言えば、透光性または半透光性のある構造物を建造するのに用いられるコンクリート建材及びその製造方法に関するものである。

コンクリートは、近代の建築構造の面において非常に重要な役割を果たすとされ、かつ配合の率を調整可能であるという特性と多元的な運用方法を有するため、様々な設計と施工の要求に応じることができる。
コンクリート材料は、外観設計の一環として考慮されることがあまりない。また、建築士と技術者がコンクリート材料を使用するのは、主に、構造設計を考慮する点に注目するからである。近代の一部の建築士とインテリアデザイナーは、コンクリート材料そのもののシンプルさと材質上の外観特性を見直し、それを建築物の外観設計に応用するとしても、コンクリート材料の従来の材質上の特性しか見ていない。

建築設計とインテリアデザインの面では、光線の運用は非常に重要な一環であるとされる。伝統的なコンクリート構造物、ブロック構造物、木材構造物または別の建築構造物は、殆ど透光性がない。特殊な光線設計の需要を満足させるために、一部の建築士とインテリアデザイナーは、ガラスブロックを採用し、透明な壁などの透明な構造物を構成する。しかし、ガラスブロックから構成される構造物がもたらす設計感覚は、コンクリート材質がもたらす設計感覚とは全然違う。

また、コンクリート材質は単独に使用するか、あるいは、鉄筋から構成される骨組構造物との組み合わせにより、重量を負荷可能な構造物を構成することが可能である。しかし、コンクリート材質は透明性がないため、構造物が外力の影響を受ける場合、内部に生じた構造上の破壊を外部から観察することが難しい。

本発明の主な目的は、透光性または半透光性のある構造物を建造するのに用いられる透光性のあるコンクリート建材を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、透光性とコンクリート材質の特性を兼ね備える透光性のあるコンクリート建材を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、よりいっそう建築設計を多様化させることが可能である透光性のあるコンクリート建材を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、内部の破壊状態を検知可能な機能を有する透光性のあるコンクリート建材を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、効率的に透光性のあるコンクリート建材を製造可能である透光性のあるコンクリート建材の製造方法を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、内部の破壊状態を検知可能な機能を有する建築構造系統を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明による透光性のあるコンクリート建材は、光伝導ユニットと、コンクリート構造とを備える。光伝導ユニットは、入光端、出光端及び入光端と出光端の間に位置する側壁を有する。コンクリート構造は、光伝導ユニットの側壁を被覆する。コンクリート構造は、光伝導ユニットの位置を決め、全体構造の強度を提供することが可能である。光伝導ユニットの入光端と出光端は、別々にコンクリート構造の向かい合う両端部から露出する。
光伝導ユニットを配置するならば、透過、屈折及び反射などの物理現象によりあらゆる光線または一部の光線をコンクリート建材の一端から他端へ伝導することが可能である。

本発明による透光性のあるコンクリート建材の製造方法は、まず二つの型端の間に少なくとも一つの光伝導ユニットを配置し、続いて、二つの型端の間に生コンクリートを充填し、最後に、生コンクリートを乾燥し、コンクリート建材を形成する。好ましい実施例では、設計上または施工上の需要に応じ、乾燥後のコンクリート建材を様々な形または寸法に形成するように切断することが可能である。

本発明による建築構造系統は、光伝導ユニット、骨組構造及びコンクリート構造を含む。光伝導ユニットは、入光端と出光端を有するため、入光端から入射した光線の全部または一部分を出光端から出力することが可能である。光伝導ユニットは、入光端と出光端の間に中段部位を有する。骨組構造は光伝導ユニットの中段部位に連接されるため、中段部位は骨組構造に付着する。好ましい実施例では、中段部位は束縛装置により骨組構造に連接される。コンクリート構造は、骨組構造の少なくとも一部分と光伝導ユニットの中段部位を被覆する。コンクリート構造は、骨組構造とともに全体構造の強度を提供する。入光端と出光端は、別々にコンクリートの表面から露出する。

光伝導ユニットが連続する場合、光伝導ユニットの光伝導性により入光端から入射した光線を出光端から受けることが可能である。また、骨組構造またはコンクリート構造に割れ目または別の形の破壊が生じる場合、光伝導ユニットにも断裂または割れ目が生じる。このとき、光伝導ユニットは内部が連続しなくなるという現象を呈するため、出光端で受けた光線も連続していない現象を呈する。したがって、このような特性により建築構造系統内部に生じた割れ目または別の形の破壊を観察することが可能となる。

本発明の一実施例による透光性のあるコンクリート建材は、透光性または半透光性のある構造物を建造するのに用いられる。ここで透光性というのは、光線の全部または一部分が透過、屈折及び反射などの方法により本実施例によるコンクリート建材を透過可能な特性である。したがって、本実施例によるコンクリート建材により透光性のあるコンクリートブロックを形成し、構造物を建造することが好ましい。また別の実施例では、本実施例によるコンクリート建材を板型、柱型または別の形の建材の形成に適用することも可能である。また、本実施例によるコンクリート建材により内部に生じた構造性破壊を検知することも可能である。

図１ａは、本発明の一実施例による透光性のあるコンクリート建材である。図１ａに示すように、本実施例によるコンクリート建材は、少なくとも一つの光伝導ユニット２００と、コンクリート構造３００とを備える。本実施例では、光伝導ユニット２００は、複数の光伝導繊維を含む。別の実施例では、光伝導ユニット２００は光伝導薄膜または別の光伝導機能を有するユニットを含むことも可能である。また別の実施例では、本実施例によるコンクリート建材は同時に光伝導繊維または光伝導薄膜を含むことも可能である。

図１ｂの透視図に示すように、光伝導ユニット２００は入光端２１０と出光端２３０（即ち、本実施例では光伝導繊維の両端となる）を有するため、光伝導ユニット２００中の透過、反射及び屈折などの物理現象により入光端２１０から入射した光線の全部または一部分を出光端２３０から出力することが可能である。また、光伝導ユニット２００は、入光端２１０と出光端２３０の間に位置する側壁２５０を有する。良好な光伝導効果を提供するために、側壁２５０を円管状の側壁にすることが好ましい。また別の実施例では、側壁２５０を方形管状の側壁、板状の側壁または別の形の側壁にすることも可能である。

図１ｂに示すように、光伝導ユニット２００を相互に平行させるように配置することが好ましい。別の実施例では、必要に応じて光伝導ユニット２００を交錯させるように配置することも可能であり、かつ光伝導に影響をもたらすことさえなければ、必要に応じて光伝導ユニット２００を自由に屈曲させることも可能である。図１ｃに示す実施例では、光伝導ユニット２００は垂直方向と水平方向に分布し、縦横に交錯する形態を呈するため、方向の異なる光線を誘導することが可能である。また、図２の断面図に示すように、光伝導ユニット２００をマトリックス状に配置することが好ましい。

コンクリート構造３００は、光伝導ユニット２００の側壁２５０を被覆する。コンクリート構造３００は、光伝導ユニット２００の位置を決め、全体構造の強度を提供することが可能である。注目すべきは、コンクリート構造３００は入光端２１０と出光端２３０を被覆せず、光伝導ユニット２００の側壁２５０のみを被覆することである。つまり、入光端２１０と出光端２３０は、別々にコンクリート構造３００の両端部から露出することである。本実施例では、入光端２１０と出光端２３０は別々にコンクリート構造３００の向かい合う両端部から露出する。別の実施例では、入光端２１０と出光端２３０をコンクリート構造３００の隣り合う両端部から別々に露出させることも可能である。

コンクリート構造３００が不透光性、即ち、光線が透過できない特性を有すれば好ましい。この特性は、光伝導ユニット２００内の反射効果を高めると同時に光伝導の効率を向上させることが可能である。また、細い骨材を含む生コンクリートまたはセメントペーストからコンクリート構造３００を形成することが好ましい。また、生コンクリートまたはセメントペーストの充填過程において光伝導ユニット２００が浮き上がる現象を避けるために、光伝導ユニット２００の比重より小さい生コンクリートまたはセメントペーストを採用するほうが好ましい。また別の実施例では、光伝導ユニット２００の比重より大きい生コンクリートまたはセメントペーストを使用することも可能である。但し、生コンクリートまたはセメントペーストの充填過程において光伝導ユニット２００が浮き上がる現象を避けるために、予め光伝導ユニット２００を位置決めするか、或いは、分層注入方法で製造する必要がある。

光伝導ユニット２００が連続する場合、光伝導ユニット２００の光伝導性により入光端２１０から入射した光線を出光端２３０から受けることが可能である。したがって、本実施例によるコンクリート建材は、透光、半透光または部分的な透光の視覚効果を生成することが可能である。また、図３に示す実施例では、入光端２１０を光源１００のあたりへ延伸することも可能である。このとき、光源１００の光線は入光端２１０から光伝導ユニット２００へ入射し、続いて、出光端２３０からコンクリート建材から形成される構造物の内部へ出力される。この特性は、室内光線設計または採光と相関する設計に適用可能である。ここで、光源１００は、特に太陽光を含む自然光が好ましい。また別の実施例では、光源１００を集光または発光装置から形成される光源にすることも可能である。

また、本実施例によるコンクリート建材が外力を受けることによってコンクリート構造３００に割れ目または別の形の破壊が生じる場合、光伝導ユニット２００にも断裂または割れ目が生じる。このとき、光伝導ユニット２００は内部が連続しなくなるという現象を呈するため、光誘導の能力が影響を受けてしまう。したがって、出光端２３０で受けられる光線が変更したか、あるいは、入光端２１０から入射した光線を受けることができない場合、これはコンクリート建材の内部に割れ目または別の形の破壊が生じたことを意味する。

図４に示すのは、本実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法を示すプロセスである。ステップ４０１は、二つの型端５１０の間に少なくとも一つの光伝導ユニット２００を配置する。図５に示す実施例では、コンクリート建材を製造するための型は型端５１０、型底５３０及び型側５５０を含む。図５に示すように、二つの型端５１０の間に複数の光伝導繊維が平行に配置される。

続いて、ステップ４０３は、二つの型端５１０の間に生コンクリートを充填する。ステップ４０５は、生コンクリートを乾燥し、コンクリート建材を形成する。図６に示すように、様々な設計上または施工上の需要に応じ、乾燥後のコンクリート建材を様々な形または寸法に形成するように切断することが可能である。

図７に示すのは、本発明による製造方法のもう一つの実施例のプロセスである。本実施例では、上述の光伝導ユニットを配置するステップ４０１は、さらに二つの型端５１０を並列させるステップ４０１１を含む。図７ａに示すように、型端５１０ごとに互いに対応する孔５１１を有する。二つの型端５１０を並列させれば、孔５１１の位置が互いに対応するようにそろう。
ステップ４０１３は、光伝導ユニット２００を二つの型端５１０上の対応する孔５１１から貫通させる。言い換えれば、図７ａに示すように、光伝導ユニット２００の両端は二つの型端５１０の外側に別々に位置付けられる。

ステップ４０１５は、二つの型端５１０を両端まで分離させる。図７ｂに示すように、型端５１０を型底５３０の両端まで分離させることが好ましい。本実施例では、光伝導ユニット２００は光伝導ユニット２７０の位置を決めるための係止構造２７０を有する。係止構造２７０は孔５１１と係合するように型端５１０の外側に配置されるため、光伝導ユニット２００が型端５１０の内側へスライドすることを防止することが可能である。また、係止構造２７０は、光伝導ユニット２００の一端を結び付ける方法、ボルト、クリップまたはスリーブなどを増設する方法により形成することが可能である。別の実施例では、図７ｃに示すように、光伝導ユニット２００の両端に外向きに引っ張る引張力Ｆを施し、光伝導ユニット２００に張力を提供する方法で位置決めの効果を得ることが可能である。

図８ａ、図８ｂ及び図８ｃに示すのは、本発明による製造方法のもう一つの実施例である。本実施例では、型端５１０ごとに外板５１３と内板５１５を有する。外板５１３と内板５１５は、互いに対応する孔５１１を有する。型端５１０を型底５３０の両端まで分離させると、図８ｂと図８ｃに示すように、外板５１３と内板５１５は上下にずれる。外板５１３と内板５１５がずれるように移動することにより、孔５１１もずれ、その中を貫通する光伝導ユニット２００を屈曲させて挟み作用を生成し、位置決めの効果を達成することが可能である。

図９ａと図９ｂに示すのは、本発明による製造方法のもう一つの実施例である。本実施例は、光伝導ユニット２００を分層配置し、生コンクリートを分層充填する。図９ｂに示すように、生コンクリートを乾燥して形成されたコンクリート建材の両端を切断し、入光端２１０と出光端２３０を露出させる必要がある。

また、本発明による建築構造系統は、図１０ａに示す実施例では、光伝導ユニット２００、骨組構造６００及びコンクリート構造３００を含む。本実施例では、光伝導ユニット２００は光伝導繊維を含む。別の実施例では、光伝導ユニット２００は光伝導薄膜または別の光伝導に類似する機能を有するユニットを含むことが可能である。

図１０ａに示すように、光伝導ユニット２００は入光端２１０と出光端２３０（即ち、本実施例では光伝導繊維の両端となる）を有するため、光伝導ユニット２００中の透過、反射及び屈折などの物理現象により入光端２１０から入射した光線の全部または一部分を出光端２３０から出力することが可能である。また、光伝導ユニット２００は、入光端２１０と出光端２３０の間に中段部位２９０を有する。

骨組構造６００は光伝導ユニット２００の中段部位２９０に連接されるため、中段部位２９０は骨組構造６００に付着する。図１０ａに示す実施例では、骨組構造６００は鉄筋を含む。別の実施例では、骨組構造６００は、図１０ｂに示すように、鉄筋接合部６１０を含む。また、図１０ｃに示す実施例では、骨組構造６００の鉄筋接合部６１０は鉄筋継手６３０から構成される。

図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃに示す実施例では、光伝導ユニット２００の中段部位は束縛装置７００により骨組構造６００に連接される。好ましい実施例では、束縛装置７００は鉄線を含む。別の実施例では、束縛装置７００はプラスチック材質のバンドを含む束縛装置または固定用束縛装置にすることも可能である。

コンクリート構造３００は、骨組構造６００の少なくとも一部分と光伝導ユニット２００の中段部位２９０を被覆する。コンクリート構造３００は、光伝導ユニット２００と骨組構造６００の位置を決め、骨組構造６００とともに全体構造の強度を提供する。注目すべきは、コンクリート構造３００は入光端２１０と出光端２３０を被覆せず、光伝導ユニット２００の中段部位２９０のみを被覆することである。つまり、入光端２１０と出光端２３０は別々にコンクリート構造３００から露出することである。本実施例では、入光端２１０と出光端２３０は、別々にコンクリート構造３００の同じ表面から露出する。また別の実施例では、入光端２１０と出光端２３０をコンクリート構造３００の違う表面から別々に露出させることも可能である。

光伝導ユニット２００が連続する場合、光伝導ユニット２００の光伝導性により入光端２１０から入射した光線を出光端２３０から受けることが可能である。また、本実施例による建築構造系統が外力を受けることにより骨組構造６００またはコンクリート構造３００に割れ目または別の形の破壊が生じた場合、光伝導ユニット２００にも断裂または割れ目が生じる。このとき、光伝導ユニット２００は内部が連続しなくなるという現象を呈するため、光誘導の能力が影響を受けてしまう。したがって、出光端２３０で受けられる光線が変更されたか、あるいは、入光端２１０から入射した光線を受けることができない場合、これは建築構造系統の内部に割れ目または別の形の破壊が生じたことを意味する。また、建築構造系統の内部の異なる位置または異なる骨組構造のあたりに複数の光伝導ユニット２００を配置すれば、光伝導ユニット２００の出光端２３０の光線を観察することにより、内部の破壊が生じた位置を判断することが可能である。
以上は本発明の詳しい説明であるが、上述したものは本発明の比較的好ましい実施例に過ぎないため、本発明の請求範囲を限定できない。そして、本発明の請求範囲に基づき均等な変化及び修正をするのは本発明の請求範囲に属するべきである。

本発明の一実施例による透光性のあるコンクリート建材を示す斜視図である。 図１ａに示す実施例の透視図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材を示す模式図である。 図１ａに示す実施例の断面図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材を示す模式図である。 本発明の一実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法のプロセスを示す図である。 本発明の一実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法の型組立を示す斜視図である。 本発明の一実施例によるコンクリート建材の切断を示す模式図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法のプロセスを示す図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法の型組立を示す模式図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法の型組立を示す模式図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法の型組立を示す模式図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法の型組立を示す模式図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法の型組立を示す模式図である。 図８ｂに示す実施例の断面図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法を示す模式図である。 本発明の他の実施例による透光性のあるコンクリート建材の製造方法を示す模式図である。 本発明の一実施例による建築構造系統を示す模式図である。 本発明の一実施例による鉄筋接合部を含む建築構造系統を示す模式図である。 本発明の一実施例による鉄筋継手を含む建築構造系統を示す模式図である。

符号の説明

２００ 光伝導ユニット、２１０ 入光端、２３０ 出光端、２５０ 側壁、２７０ 係止構造、２９０ 中段部位、３００ コンクリート構造、５１０ 型端、５１１ 孔、５１３ 外板、５１５ 内板、５３０ 型底、５５０ 型側、６００ 骨組構造、６１０ 鉄筋接合部、６３０ 鉄筋継手

Claims (20)

1. 入光端と、入光端に対応する出光端と、入光端と出光端の間に位置する側壁とを有する少なくとも一つの光伝導ユニットと、
   光伝導ユニットの側壁を被覆し、入光端と出光端を露出させるコンクリート構造と、
   を備えることを特徴とする透光性のあるコンクリート建材。
2. 入光端と出光端は、別々にコンクリート構造の向かい合う両端部から露出することを特徴とする請求項１に記載の透光性のあるコンクリート建材。
3. 少なくとも一つの光伝導ユニットは、複数の光伝導繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載の透光性のあるコンクリート建材。
4. 複数の光伝導繊維は、相互に平行するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の透光性のあるコンクリート建材。
5. 複数の光伝導繊維は、縦横に交錯するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の透光性のあるコンクリート建材。
6. 少なくとも一つの光伝導ユニットは、少なくとも一つの光伝導薄膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の透光性のあるコンクリート建材。
7. コンクリート構造は、細い骨材を含む生コンクリートから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の透光性のあるコンクリート建材。
8. 生コンクリートの比重が光伝導ユニットの比重より小さいことを特徴とする請求項７に記載の透光性のあるコンクリート建材。
9. 二つの型端の間に少なくとも一つの光伝導ユニットを配置するステップと、
   二つの型端の間に生コンクリートを充填するステップと、
   生コンクリートを乾燥し、コンクリート建材を形成するステップと、
   を含むことを特徴とする透光性のあるコンクリート建材の製造方法。
10. さらに光伝導ユニットを位置決めするステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の透光性のあるコンクリート建材の製造方法。
11. 二つの型端を並列させるステップと、
    少なくとも一つの光伝導ユニットを二つの型端上の対応する孔から貫通させるステップと、
    両端まで二つの型端を分離させるステップと、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の透光性のあるコンクリート建材の製造方法。
12. 型端の外側の光伝導ユニット上に係止構造を形成し、光伝導ユニットを位置決めするステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の透光性のあるコンクリート建材の製造方法。
13. 型端は外板と内板を含み、光伝導ユニットを配置するステップは外板と内板を上下にずれさせるように配置し、光伝導ユニットを位置決めするステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の透光性のあるコンクリート建材の製造方法。
14. さらに光伝導ユニットの両端に外向きに引っ張る引張力を施すことにより、光伝導ユニットに引張力を提供するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の透光性のあるコンクリート建材の製造方法。
15. 入光端と、入光端に対応する出光端と、入光端と出光端の間に位置する中段部位とを有する光伝導ユニットと、
    光伝導ユニットの中段部位に連接される骨組構造と、
    骨組構造の少なくとも一部分と光伝導ユニットの中段部位を被覆し、入光端と出光端を別々に露出させるコンクリート構造と、
    を備えることを特徴とする建築構造。
16. 入光端と出光端は、別々にコンクリート構造の表面から露出することを特徴とする請求項１５に記載の建築構造。
17. 光伝導ユニットは、光伝導繊維を含むことを特徴とする請求項１５に記載の建築構造。
18. 骨組構造は、鉄筋を含むことを特徴とする請求項１５に記載の建築構造。
19. 骨組構造は、鉄筋接合部を含むことを特徴とする請求項１５に記載の建築構造。
20. 光伝導ユニットの中段部位は、束縛装置により骨組構造に連接されていることを特徴とする請求項１５に記載の建築構造。

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