JP3558650B2 - 建築用空洞ブロックおよび防護壁構造 - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は概ね新規な建築用空洞ブロックに関し、特に、爆弾の爆発およびガスの透過に耐える壁を組み立てるのにそれを用いることに関する。
発明の背景
伝統的に、防空壕は地表面あるいは地表面以下に通常作られる鉄筋コンクリート構造物であり、特に厚い鉄筋コンクリートの壁を有している。しかし従来の防空壕の欠点は、防空壕が地表面あるいは地表面以下に位置するために化学兵器による攻撃に特に影響されやすいことである。これは化学兵器に通常使用される化学物質の密度が空気の比重より大きく化学物質が地表面に近い低い場所に溜まるためである。イスラエル当局は1990年から1991年の湾岸戦争の間にこの問題に直面した。この時はミサイルが化学薬品弾頭を搭載していると思われたので、ミサイル攻撃に際してどう避難するのが最も良いかを一般市民に助言することが必要だった。
したがって、アパートおよび事務所のような建物の上部の階を爆破に耐えるように作ることが望ましい。しかし、従来から要求された厚さに作られたコンクリートで補強された壁は構造物に深刻な重量負担をもたらすとともに、もし１つの建物にこのような壁を多数立てる必要があれば、付加された重量は構造要素に対して多大の費用を要するので、これは非実用的である。
さらに、防空壕の無い既存の建物にとって、爆破に耐える部屋を、望ましくは各階に、あるいは各部屋にまさに組み込むという重大な問題点がある。
さまざまな方法、技術、および建築材料が壁に特定の性質を与えるために提案されている。このように、鉄筋コンクリート構造で充填された複数のつながっている空隙を有する空洞ブロックの構造を含む複合構造物は本質的に公知である。シンダーあるいはコンクリートのブロックを使用したこのような構造は、スミスに付与された米国特許第1,884,319号およびフランツに付与された米国特許第2,994,162号に開示されている。スミスは自分の発明の構造を「熱、冷気および湿気」を遮断するために使用されると説明している。フランツは自分の発明の構造は他のブロック壁構造より組み立てるのが非常に容易であると述べている。ドーランに付与された米国特許第4,577,447号は上に引用した特許と同様な構造を開示しているが、発泡ポリスチレンブロックを使用している。
イワニイに付与された米国特許第4,167,840号は、ブロックの空洞空隙の中にコンクリートを注入すると同時に、垂直および水平補強棒を有する空洞コンクリートブロックメーソンリー壁の補強の改善を開示している。この壁はかくしてコンクリートブロックの壁表面を有する堅固な補強された壁になる。
仏国特許第2,612,971号は、本質的に、処理されたかんな屑とコンクリートの混合物である「木材コンクリート」から作られた、公知のデュリソル（登録商標）建築用ブロックについて説明している。「コンクリート製品」の1988年８月版で公表された、「Wood Concrete Branches Out（木材コンクリートは拡張する）」と題するライフ・アイアンマンによる論文に示されているように、これらの木材コンクリート建築用ブロックは、軽量であり断熱性および遮音性、難燃性材料であり耐凍性で防腐性であると知られており、これらの木材コンクリート建築用ブロックを使用して作られる構造物に以上の特性の１つ以上を与えるために使用される。
本出願人の以前の特許公報PCT特許出願公開明細書93/14281号は、公知デュリソル（登録商標）建築用ブロックを使用してエネルギ吸収性が高く爆弾の爆発に耐える壁を作ることを開示している。一方、これらのブロックは、鉱物質を含ませたかんな屑で作られており、鉱物化されたかんな屑の性質のためにガス透過性である。
オビノへ付与された米国特許第4,371,968号はコンクリート構造で使用される型枠形成用の型枠構成要素を開示しており、この骨組はパネルに埋め込まれた垂直の剛性金属クロスメンバにより接続されたポリスチレンおよびポリウレタンのような硬化発泡プラスチックの平行なパネルを有する。この特許の骨組はエネルギ吸収性を有せず、したがって耐爆性の壁構造には不適当である。さらに、この骨組は完成されたユニットとして製造され、このようなユニットのそれぞれが保管と輸送の間に相当な空間を占有する。
発明の概要
本発明の目的は、建物の実質的に任意に選択された壁部分の代わりに、あるいはその壁部分に追加して建てることができる防護壁を組み立てるための耐爆性でガス不透過性の建築用ブロックを提供し、それによってその壁部分の内部に対して爆弾の爆発からの保護およびガス不透過性を与えることである。
本発明の他の目的は、耐爆性でガス不透過性を有し、爆弾の爆発をものともせずにその構造の完全性を実質的に維持する、軽量で、建てるのが容易な壁構造を提供することである。
特に、鉄筋コンクリートのコアを有する複合構造に特別に作られた鉱物化された空洞木材コンクリートブロックを使用することが求められ、このような構造は本発明者によって本発明の上述の目的を達成するものであることが発見されている。本発明者は、鉱物化されたかんな屑とコンクリートの複合ブロックの適応性が標準のメーソンリー建築用ブロックの適応性より大幅に大きく、これらのブロックのエネルギ吸収が耐爆発特性に多大の改善をもたらすことを発見した。さらに、このような木材コンクリートブロックは、ブロックの中のガス不透過性の仕切りによりガス不透過性である。本発明による木材コンクリートブロックは普通のメーソンリーブロックより破片の貫通が約25％少ない。したがって、15センチ厚の木材コンクリートブロックは20センチ厚の普通のメーソンリーブロックの代わりにできる。
本発明の望ましい実施態様によれば、複合ブロックと鉄筋コンクリートの壁構造において爆発エネルギを吸収しガス不透過性を与えるために、相互に接続された水平および垂直の空隙を形成する橋絡要素により接続され、対向して間隔をおいて離れて配置された壁を有する耐爆性でガス不透過性の防護壁を組み立てるための軽量な建築用空洞ブロックにおいて、前記壁が密度がわずか約１トン毎立方メートルの、鉱物化されたかんな屑とコンクリートの混合物と、ガス不透過性である橋絡要素とから形成されることを特徴とする建築用空洞ブロックが提供される。
ガス不透過性の橋絡要素は、対向する平行な壁内に永久的に埋め込まれた金属材あるいは他の硬いガス不透過性の板または棒、あるいは壁の中の孔を通して支えられ壁の外側の側面上でキャップを付けてあるロッドを有してもよい。このようなキャップは金属ロッドスペーサの終端にねじ込まれたナットであってもよい。
本発明の他の実施態様によれば、爆弾の爆発とガスに対して不透過性の防護壁と、壁に対して爆風およびガスに対する抵抗を与えるように上述のブロックを使用してそのような壁を組み立てる方法が提供される。前記防護壁は、互い上面および隣に直接接触して設置され、内部に相互に接続された垂直および水平な空隙が形成されている軽量な建築用空洞ブロックの構造と、前記空隙の中に配置された垂直および水平な鉄筋コンクリート梁の相互に接続されたコアを有する防護壁であって、前記空洞ブロックは密度がわずか約１トン毎立方メートルの、鉱物化されたかんな屑とコンクリートの混合物で形成された対向して配置された壁を有し、前記対向して配置された壁はガス不透過性の橋絡要素により接続され、前記構造は、爆薬の爆発の結果として生じる力に抵抗し、前記構造をガスが透過するのを防止するようにエネルギを吸収する。
このような壁を組み立てる方法は、
隣接するブロックの垂直および水平な空隙が相互に接続するように互いに上面および隣に直接に接触してブロックを設置するように複数の上記空洞ブロックを壁構造の内に組み立てる工程と、
相互に接続している垂直および水平な空隙の中にコンクリートおよび鋼鉄の補強材からなるウェブを形成し、従来の空洞メーソンリーブロックを使用した、ブロックとコンクリートの壁を破壊するに十分な大きさの爆発力に直面してもその構造の完全な状態を実質的に保持し、さらにガス不透過性をもたらす能力を複合壁構造に与える、空洞ブロックと鉄筋コンクリートの複合壁構造を形成する工程を有する。
さらに本発明の一実施態様によれば、前記の方法は、鉄筋コンクリート構造物の選択された部分を爆発力から保護するように複合壁構造を鉄筋コンクリート構造物に取り付けるために、壁を超えて延びる鋼鉄の補強材を鉄筋コンクリート構造物の中に埋め込む追加の工程を含む。
【図面の簡単な説明】
本発明は添付図面と関連した下記の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
図１は本発明にしたがって建てられた防護壁の正面図である。
図2a、2bおよび2cは、本発明による木材コンクリートブロックの一実施形態のそれぞれ斜視図、平面図および端面図である。
図3a、3bおよび3cは、本発明による木材コンクリートブロックの他の実施形態のそれぞれ斜視図、平面図および端面図である。
図４は図１の壁の正面の断面図である。
図５は図１の壁の上部から見た断面図である。
発明の詳細な説明
さて図１を参照すると、図2aから図2cおよび図3aから図3cで示したように鉱物化されたかんな屑とコンクリートの混合物から作られている建築用ブロック２の組立体と、ブロック組立体の中に延びている鉄筋コンクリートの一体のウェブで形成された複合壁構造体１が示されている。これは図４および図５と関連して以下に詳細に説明する。
図2aから図2cおよび図3aから図3cに示す建築用空洞ブロックは、後で説明するように鉱物化されたかんな屑とコンクリートで構成されている。これらのブロックは軽量であり、従来のメーソンリーブロックの約2.4トン毎立方メートルに対して約0.9トン毎立方メートルの密度を有する。さらにこれらのブロックは耐火性、吸音性、熱絶縁性、ガスおよび放射能の不透過性に対して望ましい特性を有する。
ブロックで作られ内部に鉄筋コンクリートの梁を有する複合壁は、それ自体は従来の構造において公知である。しかし、ここに説明したような防爆でガス不透過性の防護壁を提供する木材コンクリートブロックと一体の鉄筋コンクリートウェブの組み合わせは知られていない。さらに、当該技術分野における木材コンクリート材料の特質によるさまざまな特性にもかかわらず、本発明は個々のブロック自体のあるいは上述のような複合ブロックおよび鉄筋コンクリート構造の耐爆性およびガス不透過性の特性を示す開示を知らない。したがって、本発明の壁構造を含む異なる壁構造の比較試験をして、開示された木材コンクリートブロックを用いた本発明の複合構造だけが爆発力およびガス不透過性に対して相当な抵抗をもたらすことを知って本発明者は驚いた。これらの比較試験について以下に説明する。
さらに、本発明にしたがって壁を既存の建物内の内部の二重壁として建てることが可能であり、したがってどんな部屋のどんな外壁に対して単にこのような壁を建てることにより、全ての階の全ての部屋に耐爆耐ガスシェルタを設けることができるという驚くべきことがわかった。
本発明によるブロックを用いた防護壁を建てることがきわめて容易であることがわかった。これは、ブロックの空隙に注入されるコンクリートがより急速に流れ込み、橋絡要素、たとえば薄板および特にロッドが、注入されるコンクリートの流れおよびさらには広がりに対して著しい抵抗を有しないのでより速く注入できるからである。これは、ブロックの壁を接続する相当に厚い橋絡要素を有し、それがコンクリートの急速な流れと完全な広がりを妨げる従来のデュリソル（登録商標）ブロックの場合はそうではない。
本発明によるブロックで建てられる防護壁に見られる他の利点は、従来のデュリソル（登録商標）ブロックの場合のように銃弾が貫通できる軟らかい橋絡要素が無いので銃弾あるいは破片が壁を貫通する可能性が無いことである。
再び図１を参照すると、図示された壁は通常鉄筋コンクリートのフレーム３の中に組立られている。ブロック２の表面仕上げは当然ながら部屋の内部に適するように十分に装飾的であり、さらに仕上げを必要としない。
壁はブロックの間に間隔を置かずに互いに４上に、また互いに５で隣接して配置されたブロック２から成り、したがって壁の魅力的な自然の表面を損なうコーキングやグラウティングを必要としない。
ブロック２は上述のように鉱物化されたかんな屑とコンクリートの混合物で構成され、高いエネルギ吸収能力を有することがわかった。ブロック２は耐火性、吸音性、熱絶縁性、およびガスの不透過性に関して非常に良好な特性を有する。
この壁の構造をより良く理解するために、壁１を建てるのに適した基本的な建築用ブロックを示す図2a、2bおよび2cを参照する。
ブロック10は、金属板橋絡要素16により接続されている、鉱物化されたかんな屑−コンクリートで作られた２つの平行な壁12および14を有する。橋絡要素16は壁12および14の間の間仕切りを構成する。橋絡要素16は壁12および14をその全高に亘っては橋絡せず、補強ロッド（図示せず）がその間に設置できるように、橋絡要素16の頭部６と底部８との間および壁12と14の頭部17と底部18との間にそれぞれ空間を残す（図2c参照）。ブロック10に注入されるコンクリートがブロック10の内部全体を満たすためにより自由に流れるように、ブロック10は橋絡要素16の中に開口部19を有してもよい。壁12および14と同じ木材−コンクリート材料の橋絡要素よりも金属材の橋絡要素16を用いる利点は、従来分野で知られているように、木材−コンクリートは事実上多孔質でありしたがってガスに対して透過性であることにある。すべてこの材料で作られたブロックで作られた壁は、コンクリートで満たされた時でも木材−セメント橋絡要素によってブロックの一方の側面からブロックの他方の側面に至る多孔質の経路をもたらす。しかし本発明によるブロックは、ひとたびコンクリートがその中に注入されると、ブロックをガスが透過できないようにブロックの壁の間にコンクリートと金属の完全な隔離をもたらす。
本発明による木材−コンクリートブロック10aの他の実施形態を図3aから図3cに示す。ブロック10aは４つのボルト36により接続された２つの平行な壁32、34を有し、２つの平行な壁32、34の間には空間がある。ボルト36は壁32、34を貫通しており、ナット38によりキャップされている。ボルト36による間隔は、ボルト36と壁32および34の端縁42の間に空間40を空けるようなものとなっている。これは、全ブロックの中の一例のブロック10aを横切って補強ロッド（図示せず）を敷設できるようにするためである。
図3aから図3cに示す新規なブロックは、本来の場所に組み立てできるという点で、従来のブロックには無い他の利点を有する。したがって、従来のブロックよりはるかに多くの、壁32、34、橋絡ロッド36、およびキャッピングナット38を含む分解されたブロックがコンテナあるいはトラックを問わず運搬具により運搬できる。これらの分解された部品は、その後建設現場において組み立てることができる。
壁32および34を接続する他の手段もまた本発明の範囲内であると考えられ、唯一の必要条件は橋絡要素がガスに対して非透過性の材料で作られていることである。
本発明にしたがって壁を、例えば独立の壁を建てる場合には、図４に示すようにまず鉄筋コンクリートのフレーム底部20が打ち込まれ、ブロック２がその上に互いに隣接して一列に設置される。次に、鋼鉄の補強材21がブロック10の橋絡要素16の頭部６の上に水平に設置され（図2a参照）、終端のブロック2Eおよび2Fを超えて22に延びている（図４）。
ブロック２の第２層が第１層の上に垂直の空洞を残して千鳥状に設置される。ブロックの他の列が壁が所望の高さになるまで追加される。鋼鉄の補強ロッド24が空洞13内に垂直に導入され、次にコンクリートが空隙を満たすようにこれらの空洞13の中に注入され、ブロックの中に垂直および水平の鉄筋コンクリート梁のウェブを形成する。
図示の実施形態において、鋼鉄の補強ロッドの両終端22は次にコンクリートの中に埋め込まれ、壁１の周りに補強フレーム３を完成させる。
あるいは、垂直の鋼鉄の補強ロッド24は、ブロックの第１層と水平の鋼鉄のロッド21が所定の位置に設置された後にブロック２の空洞13の中に挿入され、互いに交差する25において水平の鋼鉄のロッド21に結合されてもよい。次にブロックの次の層が垂直の鋼鉄の補強ロッド24の上に滑り込ませられて所定の位置に設置され、垂直および水平な棒鋼は相互に交差する箇所で互いに結合される。
このような防護壁が既存のアパートに建てられる時、コアは鉄筋によって建物の鉄筋コンクリート骨組に接続される。
壁の頭部および底部ならびに壁の両側にプレストレス（あるいはポストテンション）を施すことにより防護壁はさらに強化される。これはデュリソル（登録商標）ブロックにより形成された、メンブレンすなわち、壁を強化しその骨組との結合も強固にする。
異なる形式の壁の耐爆性を試験するために本発明者は比較試験を行った。次の５つの形式の壁が試験された。
ａ）イワニイへ付与された米国特許第4,167,840号に類似した、内部をコンクリートと棒鋼で補強した従来のメーソンリー建築用ブロックから成る壁、
ｂ）補強のために内側の表面に鉄−セメントの板を接着した従来の建築用ブロックで作られた壁、
ｃ）珪酸塩の一体のブロックから作られている壁、
ｄ）梁で補強されたITONG（登録商標）ブロックから作られている壁、
ｅ）本発明による木材−コンクリートブロックから作られている壁。
これらすべての壁は長さ約3.6メートル、高さ約2.75メートルであり、全周をコンクリート梁で補強されている。
爆薬装置はすべての壁から等距離で爆発させられた。試験に続いて行われた壁の調査では、本発明による木材−コンクリートブロックで作られた壁が爆発を吸収するのに十分な弾性を有し、壁を完全に耐爆性にすることを示した。他の壁はすべて変形し、あるいは崩壊した。これは本発明による壁構造が従来技術により建てられ、さまざまな程度の破壊を受けた他の壁ａ）−ｄ）よりはるかに優れていることを示している。さらに、本発明による壁ｅ）はガスを透過させなかった。
本発明の範囲が単に例として以上に示し説明した事項に制限されないことが当業者により十分理解されるであろう。より正確に言えば、本発明の範囲は次の請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (10)

1. 垂直および水平な空隙を有する中空で軽量な建築用中空ブロックであって、隣接するブロックの垂直および水平な空隙が相互に接続されるように直接接触して相互に積み重ねて設置され、前記空隙の中に配置された垂直および水平な鋼鉄で補強されたコンクリートの相互に接続されたコアで満たされた、建築用中空ブロックの構造を有する防護壁において、
   前記中空ブロックが、密度がわずか約１トン毎立方メートルの、鉱物化されたかんな屑とコンクリートの混合物で形成され、ガス不透過性の橋絡要素によって接続されている、対向して配置された壁を有する複数のブロックであり、これにより、前記中空ブロックを使用していない、コンクリートと鋼で補強されたメーソンリーブロックの壁を破壊するに十分な大きさの爆発力に直面しても前記防護壁を無傷の状態にし、かつ、ガスの通過を防止することを特徴とする防護壁。
2. 鉄筋コンクリートフレームをさらに有し、中空ブロックの前記構造が前記フレームの中に組み立てられ、鉄筋コンクリートの前記コアの補強物が前記フレームに固定されている、請求項１に記載の防護壁。
3. 前記鋼鉄の補強がプレストレストである、請求項１に記載の防護壁。
4. 前記ガス不透過性の橋絡要素がガス不透過性の板である、請求項１に記載の防護壁。
5. 前記ガス不透過性の橋絡要素がガス不透過性のロッドである、請求項１に記載の防護壁。
6. 前記防護壁は、既存の構造物に後から取り付けられたものである、請求項１に記載の防護壁。
7. 内部に垂直および水平な空隙が形成された複数の中空ブロックを、隣接するブロックの前記垂直および水平な空隙が相互に接続されるように互いに積み重ね、隣接して直接接触するように前記ブロックを設置することを含む、壁構造内に複数の前記中空ブロックを組み立てる工程と、
   前記の相互に接続している垂直および水平な空隙の中にコンクリートと鋼鉄の補強物の一体のコアを形成することで、鉄筋コンクリートを中空ブロックの複合壁構造にする工程を含む、防護壁を組み立てる方法において、
   各中空ブロックが密度がわずか約１トン毎立方メートルの、鉱物化されたかんな屑とコンクリートの混合物で形成され、ガス不透過性の橋絡要素によって橋絡された、対向して配置された壁を有し、これにより、前記中空ブロックを使用していない、コンクリートと鋼で補強されたメーソンリーブロックの壁を破壊するに十分な大きさの爆発力に直面しても前記防護壁を無傷の状態にし、かつ、ガスの通過を防止することを実質的に維持可能な複合壁構造を提供する防護壁を組み立てる方法。
8. 複数の中空ブロックを組み立てる前記工程が、既存の鉄筋コンクリート構造物の選択された部分に隣接する前記複数の中空ブロックを組み立てることを含む、請求項７に記載の方法。
9. 一体のコアを形成する前記工程が、
   前記相互に接続している垂直および水平な空隙の中に鋼鉄の補強物を、該補強物の両端が前記ブロック組立体を超えて突出するように設置することと、
   前記垂直および水平な空隙の中に前記コンクリートを注入することを含み、
   前記鉄筋コンクリート構造物の前記選択された部分を爆発による力とガスの透過から保護するように前記複合壁構造を前記鉄筋コンクリート構造物に取り付けるために、前記壁を超えて延びている前記鋼鉄の補強物を前記鉄筋コンクリート構造物の中に埋め込む工程をさらに有する、請求項８に記載の方法。
10. 前記鋼鉄の補強物をプレストレスする工程をさらに有する、請求項７に記載の方法。

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