JP2009299296A - 耐火被覆構造並びにａｌｃパネル用取付金具及びａｌｃパネルの固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高強度コンクリートの耐火性を確保し、例えば、特定住戸の火災時に躯体コンクリートの爆裂による局部的な構造欠陥の発生を防止する。
【解決手段】 耐火性能が高いＡＬＣパネルを高強度コンクリートの耐火被覆として使用して、高強度コンクリートの耐火性を確保することとした。
ＡＬＣパネルの取付方法は、断面がロの字状の鋼板製中空箱型本体の主面両脇に少なくとも２片の張出しを有し、該張出しには釘穴が有って、前記中空箱型本体の主面には複数のねじ穴を有している専用の取付金具を使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物躯体として高強度コンクリートを使用した構造部分に、耐火被覆としてＡＬＣパネルや繊維混入コンクリート等の取付方法に関するものである。

高強度コンクリートは、柱・梁などの部材断面の小型化、構造躯体の軽量化などのメリットがあり、ＲＣ造であることが遮音上有利な超高層マンションなどに良く使用される。 ビル、公共施設等のコンクリート建物又は構造物に高強度コンクリートを使用すると、大規模火災等によって極度の高温下に晒されると、コンクリート表面から破片が飛散する、所謂爆裂現象が発生することが知られている。爆裂現象によるコンクリートの強度劣化は、高強度コンクリートを使用した場合は普通コンクリートを使用した場合に比べてはるかに大きくなる。長期間使用されることが前提であるマンションなどの用途には、特に火災による構造躯体の部分的な強度低下が懸念されている。

この爆裂現象は、加熱によりコンクリート中の水分が蒸発した際に、コンクリート組織が緻密である高強度コンクリートの場合は、水蒸気の抜け道がないため水蒸気圧が極端に上昇することが一つの要因として挙げられているが、その詳細なメカニズムについては未だに解明されていない。
前記爆裂現象が発生すると、断面欠損が生じるとともに、かぶり厚さの減少によって鉄筋の温度上昇を招き、その結果部材の構造耐力が低下することが分かっている。既往の研究によれば、高温履歴を受けたコンクリートの内部組織はコンクリート中の水和物が高温になるにつれて脱水し、水和物の形状が変化するとともに、水和物組織内にひび割れが生じることが報告されており、このような原因によりコンクリートおよび鉄筋の強度低下を誘引する。また、設計基準強度が１００Ｎ／ｍｍ^２ 級の高強度コンクリート部材は、主に高層建物等に適用されるため、建築基準法により最大で３時間の耐火性能（構造耐力上支障のある変形、溶融、破壊その他の損傷を生じない「非損傷性」）が要求されている。

従来より前記爆裂現象を防止するための構造が種々提案されている。例えば、高強度コンクリートよりなる部材の表面側に所定厚さでかつ水セメント比３０％以上、若しくは爆裂のおそれの無いコンクリート層で被覆する方法が開示されており（例えば、特許文献１参照。）、また高強度コンクリート部材の表面を薄肉鋼板で被覆する方法も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。さらには５００℃に加熱した時の重量残存率が３０％以下である有機材料よりなる、直径５〜１００μｍ、長さ５〜４０ｍｍの有機繊維、例えばポリプロピレン繊維、ビニロン繊維等の有機繊維を０．０２〜０．２容積％含有し、水結合比が３５％以下である耐爆裂性コンクリートが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
また、高強度コンクリートよりなる部材の表面を所定比率のポルとランドセメント、水酸化アルミニウム、パーライト及び膨張バーミキュライト、ガラス繊維等の無機質軽量骨材と、発泡スチレン、粉末エマルジョン及び水溶性樹脂等の有機質軽量骨材からなる耐火被覆材も提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開平９−１３５３１号公報 特開平１１−９３２９５号公報 特開２０００−１４３３２２号公報 特開平１１−１１６３５７号公報

本発明では、高強度コンクリートの耐火性を確保し、例えば、特定住戸の火災時に躯体コンクリートの爆裂による局部的な構造欠陥の発生を防ぐことを目的とする。

本発明では、耐火性能には定評があるＡＬＣ（軽量気泡発泡コンクリート）パネルを高強度コンクリートの耐火被覆として使用して、高強度コンクリートの耐火性を確保することとした。
すなわち、本発明の建築物の耐火被覆構造は、高強度コンクリート建築物躯体表面にＡＬＣパネルを取り付けた構造である。
ＡＬＣパネルの取り付け方法は、セメントモルタルによる直張り、フィラー材を介した貼り付け、あるいは下地鋼材への締め付けのいずれでも良い。
本発明では施工が容易な取付金具を使用する方法を採用した。

本発明のＡＬＣパネル用取付金具は、断面がロの字状の鋼板製中空箱型本体の主面両脇に少なくとも２片の張出しを有し、該張出しには釘穴を有している取付金具である。
本発明のＡＬＣパネル用取付金具は、前記中空箱型本体の主面両脇が解放されていて筒状をなしているものであっても良い。
また、前記中空箱型本体の裏面両脇に、該裏面に垂直方向に伸びる爪を有するものであっても良い。

また、本発明のＡＬＣパネルの固定方法は、高強度コンクリート打ち込み用型枠に前記いずれかに記載の取付金具を釘付けして取り付け、該取付金具の主面が建築物躯体表面に露出するように枠組みし、高強度コンクリートを打ち込んで養生凝固させた後、型枠を取り外して露出した前記取付金具の主面にタッピングネジを使用してＡＬＣパネルを締め付け固定するＡＬＣパネルの固定方法である。

本発明によれば、高強度コンクリートの耐火性を確保し、躯体コンクリートの爆裂による局部的な構造欠陥の発生を防ぐ効果が見込まれる。

高強度コンクリートが爆裂する原因として、温度上昇によってコンクリート内部の蒸気圧が上昇し、普通強度のコンクリートでは微細な空隙を通じて外部へ放出されるが、高強度コンクリートは密度が高く、水蒸気の放出が行われにくいことによる。これを防ぐには、高強度コンクリートの表面温度をある程度以下に抑える必要がある。
ＡＬＣパネルを使用した耐火構造の試験では、ＡＬＣパネルの厚さによって裏面温度が異なる。表１に厚さの異なるＡＬＣパネルを使用して表面を加熱した際の、ＡＬＣパネル裏面の温度上昇を測定した実験結果を示す。

既往の研究では、３時間加熱後に爆裂しない高強度コンクリートの表面温度として、一般部分で４００℃、出隅部分で８００℃という結果があり、必要な耐火性能に応じて適宜ＡＬＣパネルの厚さを選定することが必要である。
前記表１の結果からは、ＡＬＣパネルはいずれも上記の温度基準を達成することが可能であることを示しており、例えば１時間の耐火性能が必要な場合は厚さ３７ｍｍ、２時間の場合は厚さ５０ｍｍ、３時間の場合は厚さ７５ｍｍのＡＬＣパネルを選択することができる。ＡＬＣパネルで高強度コンクリートの表面を被覆すれば、必要な耐火性能を備えた建築構造物とすることができる。

次に、ＡＬＣパネルをコンクリート構造体の表面に固定して被覆する方法について説明する。ＡＬＣパネルをコンクリート構造体の表面に固定して取付ける方法は特に制限はなく、例えば、コンクリート表面にＡＬＣパネルを直接接着モルタル止めする方法や、ＡＬＣパネルに孔あけし、コンクリートに埋め込んだアンカーを利用してボルト締めする方法、あるいはコンクリート表面に鋼製下地を作り、該鋼製下地にＡＬＣパネルをビス止めする方法、さらにはコンクリート打設用型枠の表面にあらかじめ取付金具を取付けてコンクリートを打設し、養生後型枠を外してコンクリート表面に露出した取付金具にＡＬＣパネルをビス止めする方法等が利用できる。

これらの方法のうち、コンクリート打設用型枠の表面にあらかじめ取付金具を取付けてコンクリートを打設し、養生後型枠を外してコンクリート表面に露出した取付金具にＡＬＣパネルをビス止めする方法は、コンクリート打設作業が簡単なため、施工が容易で工期の短縮やコストダウンが可能な方法である。

先ず、本発明で使用するのに最適な取付金具の一例を図１に外観斜視図で示す。
本発明の取付金具１は、断面がロの字状の鋼板製中空箱型本体の主面１ａ両脇に少なくとも２片の張出し１ｃを有し、該張出し１ｃには釘穴１ｄを有している取付金具である。
前記中空箱型本体の主面両脇は解放されていて筒状をなしている。前記中空箱型本体を中空にするのはネジを嵌合させるのを容易にするためである。なお、コンクリート打ち込み作業時には、解放された取付金具両端部にテープを貼ったりあるいは発泡スチロールの栓を充填して、コンクリートの流入を防ぐ必要がある。
張出し１ｃは取付金具をコンクリート型枠に取り付けるためのものであって、中空箱型本体主面１ａの両脇に少なくとも２片設ければ十分である。張出し１ｃには釘穴１ｄを設けておき、コンクリート型枠に釘止めして固定するために使用する。

図２には、取付金具の他の例を外観斜視図で示す。図２に示した取付金具２は図１で示した取付金具１の中空箱型本体裏面１ｂの両脇に、該裏面に垂直方向に伸びる爪２ｆを有する取付金具である。その他の構成要件は図１で示した取付金具１と同様である。爪２ｆは、取付金具がコンクリート内に埋め込まれた際の、固定強度を十分に確保するためのものである。

次に、本発明の取付金具をコンクリート型枠に取り付けてコンクリートを打ち込み施工する方法について説明する。
図３は、本発明の取付金具をコンクリート型枠に取り付ける方法を説明する説明図である。コンクリート打ち込み施工の際に使用する型枠３は、コンクリートパネル（コンパネ）３ａの周囲に枠木３ｂを固定して構成されている。本発明では取付金具１（または２）をコンクリートパネル（コンパネ）３ａの裏面（打ち込んだコンクリートに接する面）に、取付金具１（または２）の主面１ａ（または２ａ）を当接させ、張出し１ｃの釘穴１ｄに釘６を貫通させて打ち込み固定する。

図４は、構造耐力上主要な部分である柱および梁のコンクリート躯体表面にＡＬＣパネルを取り付けた状態を示す外観斜視図である。なお、図４は、構造耐力上主要な部分である床のコンクリート躯体表面にはＡＬＣパネルを取付けていない場合を表している。
コンクリート躯体４の表面を耐火性能の高いＡＬＣパネル５で被覆すれば、建物の耐火性能を大幅に向上させることが可能となる。

図５は、本発明の取付金具を取り付けたコンクリート型枠を使用して、コンクリート打ち施工をする方法を説明する説明図である。
本発明の取付金具１（または２）を取り付けたコンクリート型枠３で所定形状の枠を組み立てる。この際、取付金具１（または２）が枠の内側になるようにして組み立てる。この状態でコンクリートを枠内に流し込み、養生・固化した後に型枠３を取り外すと取付金具１の主面１ａ（または２ａ）が表面に露出したコンクリート躯体が形成される。
取付金具１の主面１ａが表面に露出したコンクリート躯体に、タッピングネジを使用してＡＬＣパネルを締め付け固定する。ＡＬＣパネルの所定位置には、あらかじめタッピングネジ用の窪みを設けておき、ＡＬＣパネルを固定した後にコーキング材を充填して封止すれば、綺麗な仕上げ面が得られる。

図６は、コンクリート躯体にＡＬＣパネルを取り付けた場合の３面図を示す。図６では８枚のＡＬＣパネル５がコンクリート躯体に取り付けられている。図では各ＡＬＣパネル５の接続部に取付金具１が配置され、取付金具１にタッピングネジ７を使用しＡＬＣパネル５が締付け固定されている。ＡＬＣパネル５の角が４枚突合せになる部分でも取付金具1にＡＬＣパネル５の角を均等に設置して、４枚のそれぞれの角をタッピングネジ７で固定することで取り付けが可能である。

本発明によれば、ＡＬＣパネルの高い断熱性能によってコンクリート躯体が高温に晒されるのを防ぐことができるので、優れた耐火被覆構造を得ることができる。
本発明は、特に高強度コンクリートを使用した場合に効果が著しい。
また、ＡＬＣパネルの他に金属、ガラス、炭素繊維や鋼材などを使用した、耐震補強された橋脚、トンネルの内壁などの容易に交換できない大きな寸法の部材などの耐火被覆としても使用できる。

本発明の取付金具の一例を示す外観斜視図である。 本発明の取付金具の他の例を示す外観斜視図である。 本発明の取付金具をコンクリート型枠に取り付ける方法を説明する図である。 柱および梁のコンクリート躯体表面にＡＬＣパネルを取り付けた状態を示す外 観斜視図である。 柱のコンクリート打ち施工をするために、本発明の取付金具を取り付けたコンクリート型枠を柱の形状に合わせて構成した例を示す図である。 壁のコンクリート躯体表面にＡＬＣパネルを取り付けた場合の３面図である。

符号の説明

１、２ 取付金具
３ コンクリート型枠
４ コンクリート躯体
５ ＡＬＣパネル
６ 釘
７ タッピングネジ

Claims (6)

1. 高強度コンクリート建築物躯体表面にＡＬＣパネルを取り付けてなることを特徴とする建築物の耐火被覆構造。
2. 前記ＡＬＣパネルの取り付け方法が、セメントモルタルによる直張り、フィラー材を介した貼り付け、あるいは下地鋼材への締め付けのいずれかによることを特徴とする請求項１に記載の建築物の耐火被覆構造。
3. 高強度コンクリート建築物躯体表面にＡＬＣパネルを取り付けるための取付金具であって、断面がロの字状の鋼板製中空箱型本体の主面両脇に少なくとも２片の張出しを有し、該張出しには釘穴を有してなることを特徴とするＡＬＣパネル用取付金具。
4. 前記中空箱型本体の主面両脇が解放されていて筒状をなしていることを特徴とする請求項３に記載のＡＬＣパネル用取付金具。
5. 前記中空箱型本体の裏面両脇に、該裏面に垂直方向に伸びる爪を有することを特徴とする請求項３または４に記載のＡＬＣパネル用取付金具。
6. 高強度コンクリート打ち込み用型枠のパネル面に、前記請求項３から５のいずれか１項に記載の取付金具を釘付けして取り付け、該取付金具の主面が建築物躯体表面に露出するように枠組みし、高強度コンクリートを打ち込んで養生凝固させた後、型枠を取り外して露出した前記取付金具主面にタッピングネジを使用してＡＬＣパネルを締め付け固定することを特徴とするＡＬＣパネルの固定方法。

Images