JP2008106570A - 劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の補強方法および該補強方法により補強された軽量気泡コンクリートパネル水平部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＬＣ水平部材の劣化が進むことにより、発生するたわみやひび割れを防ぐことを可能とするＡＬＣパネルの補強方法を提供する。
【解決手段】 劣化したＡＬＣパネル水平部材の上面に、コンクリート、モルタルおよびセルフレベリング材の水硬性材料を施工して、厚さ３〜３０ｍｍの水硬性材料層を形成することにより、パネル特性を維持し、かつ、ひび割れが生じないように、ＡＬＣパネル水平部材を補強することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、建築物の屋根、床などの水平部材に使用される軽量気泡コンクリート（以下、「ＡＬＣ」という）パネルが劣化した場合に、当該ＡＬＣパネルを補強する方法に関する。

ＡＬＣパネルは、珪石等の珪酸質原料とセメントや生石灰等の石灰質原料を主原料とし、次のようにして製造される。すなわち、石灰質原料の微粉末に水とアルミニウム粉末等の添加物を加えたグリーンスラリーを、予め防錆処理を施した補強用鉄筋を設置した型枠に流しこみ、その後、アルミニウム粉末の反応により発泡し、石灰質原料の反応により半硬化させ、所定寸法にピアノ線等を用いることによって成形した後、オートクレーブによる約１８０℃の高温高圧飽和水蒸気養生を行って硬化させる。このようにして、内部に補強鉄筋を配し、気泡を無数に含む、比重０．５程度（鉄筋を除く）のＡＬＣパネルが得られる。

近年、ＡＬＣパネルは、施工の容易さ、工期の短さ、および、工場生産としての品質管理などの利点から、各種建物の水平部材である屋根、床への適用が増大している（例えば、特開２００４−１３２０３８号参照）。

しかし、従来のＡＬＣパネルの製造方法で製造されたＡＬＣパネルを、このような水平部材に適用した場合、経年使用し、劣化が進むと、たわみが発生するという問題が生ずる。このようなたわみを放置すれば、水平部材の安全性を脅かすことから、ＡＬＣパネルに対して何らかの補強が必要となる。

これに対して、例えば、特開２００３−１８４３１７号に記載されるように、ＡＬＣパネルの下面側に張弦梁３を設置し、その張弦梁を上方にむくらせることでＡＬＣパネルのたわみを矯正することが考えられるが、水平部材の下面側からの施行は工程が複雑となり、補強に対するコストが多くかかるという問題がある。
特開２００４−１３２０３８号公報 特開２００３−１８４３１７号公報

本発明は、ＡＬＣパネルを水平部材に適用した場合に、ＡＬＣパネルにたわみが発生することを事前にまたは事後的に防止するＡＬＣパネルの補強方法を提供することを目的とする。

本発明に係る軽量気泡コンクリートパネル水平部材の補強方法は、劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の上面に、水硬性材料を用いて、施工厚さ３〜３０ｍｍの水硬性材料層を形成することを特徴とする。

または、炭酸化度が４０％以上である劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の上面に、水硬性材料層を形成することにより、該軽量気泡コンクリートパネルの水平部材のたわみ率を、ＪＩＳＡ５４１６（１９９７）に規定された床パネル設計荷重時のたわみ率である１／４００以下とすることを特徴とする。

前記水硬性材料として、コンクリート、モルタルおよびセルフレベリング材のいずれかを用いることができる。

本発明に係る補強済み軽量気泡コンクリート水平部材は、劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の上面に、施工厚さ３〜３０ｍｍの水硬性材料層が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、水硬性材料を用いることにより、パネル特性とひび割れのないＡＬＣパネル水平部材の補強方法および該方法により補強された軽量気泡コンクリート水平部材を提供することができる。これにより、劣化による軽量気泡コンクリート水平部材のたわみの発生、ないしは、たわみの進行を抑制でき、安全性を確保して、軽量気泡コンクリート水平部材の長寿命化を図ることができる。

本発明に係るＡＬＣパネル水平部材の補強方法の特徴は、劣化したＡＬＣパネル水平部材の上面に、水硬性材料を厚さ３〜３０ｍｍで施工する、すなわち、水硬性材料を用いて、施工厚さ３〜３０ｍｍの水硬性材料層を形成することにある。

本発明が適用されるＡＬＣパネル水平部材とは、ＡＬＣパネルを用いた、屋根、床などの水平部材、すなわち、水平に配置され、経年劣化によりたわみを生ずる可能性がある部材を基本的には意味する。ただし、本発明が適用される部材は、必ずしも、水平に配置されている必要はなく、屋根など傾斜して配置されるが、経年劣化によりたわみを生ずる可能性があるＡＬＣパネルを用いた部材も、当該水平部材に含まれるものとする。この場合、ＡＬＣパネルの補強は、現場において下面からジャッキアップしたり、上面から持ち上げたりするなどの機械的方法によってＡＬＣパネルを水平に保った状態で施工する必要がある。

前記水硬性材料としては、コンクリート、モルタル、または、セルフレベリング材などの材料があげられる。このうち、セルフレベリング材は、セメント系、石膏系などがあり、例えば、セメント系のセルフレベリング材は、セメントと混和剤を配合したものであり、床の下地調整剤として用いられている。

かかる水硬性材料を、３〜３０ｍｍの範囲内の所定厚さで、対象となる劣化ＡＬＣパネル水平部材の上面に施工し、水硬性材料層を形成する。水硬性材料層の少なくとも表面が水平面に対して平行となるように施工する。

水硬性材料層の厚さを３〜３０ｍｍの範囲内に規制するのは、３ｍｍ未満であると、ＡＬＣパネル水平部材のたわみ発生を防止し、その特性を維持するためには不十分だからであり、一方、３０ｍｍを超えると、ＡＬＣパネルと水硬性材料の界面を中心にひび割れが発生してしまうからである。

劣化したＡＬＣパネルの物性について、実際の建物における経年劣化と、実験室における炭酸化による促進劣化の双方について予め調査したところによれば、ＡＬＣパネル基材の炭酸化度と該パネルの曲げ強度、たわみ率には一定の関係が見られる。

実験室における炭酸化による促進劣化は、サンプルパネル（例えば、厚さ１００ｍｍ、幅６００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、耐荷重２０００Ｎ／ｍ²）を、常温、相対湿度６０〜９０％、炭酸ガス濃度３〜１０％の条件で促進炭酸化に供することにより行う。炭酸化の測定は、サンプルパネルの厚さ方向にコア抜きし、その表面から０〜１０ｍｍ、２０〜３０ｍｍ、４０〜５０ｍｍについて、炭酸ガス結合量をそれぞれ測定することにより行う。次に、これらを平均化し、サンプルパネルの炭酸化度とする。各サンプルの炭酸度は、以下の式によって算出される。

炭酸化度（％）＝（Ｃ−Ｃｏ）／（Ｃｍａｘ−Ｃｏ）×１００
ここで、ＣおよびＣｏは、各サンプルおよび未炭酸化サンプルの炭酸ガス結合量である。該炭酸ガス結合量は、熱分析によって６００〜８００℃の炭酸ガス分解による重量減少量としてそれぞれ分析したものである。一方、Ｃｍａｘは各試料中のカルシウム含有量を分析し、このカルシウムがすべて炭酸カルシウムとなった場合の炭酸ガス結合量である。

一般に、炭酸化度が５０％に達すると、ひび割れが発生するなど、ＡＬＣパネルの劣化現象が顕著となる。よって、実際の建築物に用いられているＡＬＣパネルの劣化は、当該炭酸化度を指標に判断することができる。

一方、ＡＬＣパネル水平部材の経年劣化によるたわみ率に対する影響を測定することは、実際の建築物で使用されている経年劣化パネルでは、同サイズ、同荷重のパネルを採取することは、ほぼ不可能であり、また、採取時の損傷程度も測定結果に大きな差異を生ずる原因となる。そこで、水準を振りやすい促進劣化サンプルを試験に用いる。

各サンプルパネル水準についての、設計荷重時たわみ率を、次の方法で測定する。すなわち、ＪＩＳＡ５４１６（１９９７）に準じ、設計荷重２４００Ｎ（＝２０００Ｎ×０．６×２）の曲げ応力を、４等分点２線載荷にて掛け、長さ方向中央部のたわみを測定し、たわみ／スパン長（支点間距離）をたわみ率とする。

各サンプルにおいて、炭酸化度が２５％を超えると、そのたわみ率が、補強を施していないサンプルのＪＩＳＡ５４１６（１９９７）に規定された床パネル設計荷重時のたわみ率である１／４００以上となり、炭酸化度が４０％以上となると、たわみ率が１／４００を大きく超える。しかし、本発明により補強を施し、所定期間の養生後に、これらのサンプルの炭酸化度を測定したところ、たわみ率を１／４００以下とすることができる。

したがって、実際に建築物に使用されているＡＬＣパネル水平部材については、その炭酸化度を測定し、炭酸化度が４０％を超えるものについて本発明を適用することにより、効率的に該水平部材におけるたわみの発生を防止することができる。なお、炭酸化度が２５％程度のものについて、予防的に本発明を適用してもよく、逆に、ＡＬＣパネル水平部材が劣化した後に、水硬性材料を施工したり、さらには、予め水硬性材料が施工されたＡＬＣパネル水平部材が劣化した後に、再度上面に水硬性材料を施工したりすることも可能である。

サンプルパネルとして、厚さ１００ｍｍ、幅幅６００ｍｍ、長さ２０００ｍｍであり、耐荷重２０００Ｎ／ｍ²に設定されたＡＬＣパネルを２０枚用意した。

各パネル処理日数を変えて促進炭酸化に供し、それぞれの炭酸化度を測定した。炭酸化度は、各サンプルパネルの厚さ方向にコア抜きした、サンプルの表面から０〜１０ｍｍ、２０〜３０ｍｍ、４０〜５０ｍｍについてそれぞれ測定し、これらを平均して、そのサンプルの炭酸化度とした。その結果、処理日数５、１０、１５、２５、５０日で、それぞれ炭酸化度は、約１２％、２５％、４０％、５０％、６０％となった。

炭酸化度が４０％についてはサンプルを１０枚採取し、その他の炭酸化度についてはサンプルをそれぞれ２枚ずつ採取した。また、全く炭酸化していないパネルも１枚用意した。

各パネル水準について、補強前のＪＩＳＡ５４１６に規定された床パネルの設計荷重時たわみ率を測定した。

次に、それぞれのパネルを水平な台に静置し、炭酸化度１２％、２５％、５０％および６０％のものについては、それぞれセルフレベリング材（住友大阪セメント株式会社製、ライオンハイフロー）を厚さが１０ｍｍとなるように施工した（実施例１、実施例２、実施例９、実施例１０）。また、炭酸化度４０％のものについては、セルフレベリング材を、厚さが２ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍおよび３０ｍｍとそれぞれなるように施工したもの（比較例２、実施例３〜６、比較例３）、また、セルフレベリング材に代えて、普通コンクリートを厚さ１０ｍｍで施工したもの（実施例７）、および、市販のモルタルを厚さ１０ｍｍで施工したものも得て、これらを２ヶ月間養生した。

目視観察およびパネルの性能評価については、以下の方法を用いた。２ヶ月間の養生後に、補強部分を含め、不具合がないかを目視観察し、ひび割れ、剥離などの不具合がある場合には、「不可」、特にダメージのない場合を「可」と判定した。また、補強したパネルの性能評価は、ＪＩＳＡ５４１６に規定された床パネルの設計荷重時たわみ率である１／４００以下の場合を「可」、１／４００を超える場合は「不可」とした。目視観察とパネルの性能評価について、両方が「可」である場合のみを「○（合格）」、片方でも「不可」であるものは「×（不合格）」と判定した。

測定結果、目視観察およびパネルの性能評価の判定結果について、表１に示した。

表１から理解されるように、各サンプルの補強前の設計荷重時たわみ率は、炭酸化の進行に伴って大きくなることが分かる。サンプルパネルをセルフレベリング材により補強することによって、実施例１〜６、９、１０のように、補強後の設計荷重時たわみ率が１／４００以下を満足することがわかる。

しかしながら、比較例２のように、厚さ２ｍｍとセルフレベリング材の厚さが薄い場合には十分な性能が得られない。

また、比較例３のように、厚さ４０ｍｍとセルフレベリング材が厚い場合には、補強効果は十分であるが、パネルとセルフレベリング材の界面を中心にひび割れ発生が見られる。

一方、コンクリート、モルタルによる補強についても、実施例７および８に示すように、セルフレベリング材と同様に、補強効果が十分に得られる。

以上、比較例及び実施例で説明したように、コンクリート、モルタルおよびセルフレベリング材などの水硬性材料を、劣化したＡＬＣパネル水平部材の上面に厚さ３〜３０ｍｍで施工することにより、パネル特性とひび割れのない施工状況が両立した、ＡＬＣパネル水平部材の補強方法を提供されることが理解される。

Claims (5)

1. 劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の上面に、水硬性材料を用いて、施工厚さ３〜３０ｍｍの水硬性材料層を形成することを特徴とする軽量気泡コンクリートパネル水平部材の補強方法。
2. 炭酸化度が４０％以上である劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の上面に、水硬性材料層を形成することにより、該軽量気泡コンクリートパネルの水平部材のたわみ率を、ＪＩＳＡ５４１６（１９９７）に規定された床パネル設計荷重時のたわみ率である１／４００以下とすることを特徴とする軽量気泡コンクリート水平部材の補強方法。
3. 前記水硬性材料として、コンクリート、モルタルおよびセルフレベリング材のいずれかを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の軽量気泡コンクリートパネル水平部材の補強方法。
4. 劣化した軽量気泡コンクリートパネル水平部材の上面に、施工厚さ３〜３０ｍｍの水硬性材料層が形成されていることを特徴とする補強済み軽量気泡コンクリート水平部材。
5. 前記水硬性材料層が、コンクリート、モルタルおよびセルフレベリング材のいずれかにより形成されている請求項４に記載の補強済み軽量気泡コンクリート水平部材。