JP4476091B2 - プレキャストコンクリート床板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレキャストコンクリート床板（Ｐｃａ床板）の技術分野に属し、更に云えば、従来のプレキャストコンクリート床板と比して、必要な面外剛性は確保しつつ、大幅な軽量化を可能にしたプレキャストコンクリート床板及びその製造方法に関する。

プレキャストコンクリート床板（以下、適宜、床板と略称する。）は、現場作業を省力化でき、大幅な工期の短縮を図ることができるので、需要が非常に高い。

しかしながら、従来一般に用いられる床板は、所定の面外剛性を有する厚さのコンクリート床板であるため、重量が重く、搬送時や取付作業において、取り扱いが不便であった。即ち、面外剛性を高めるべく鉄筋量を増やしてコンクリート厚を増すと、さらに自重量が大きくなって、取り扱いに不利となる。

そこで、近年、従来の床板と比して、軽量化したプレキャストコンクリート床板が、種々開発されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

上記特許文献１に係る床板は、内部に空洞部を設けた所謂ボイドスラブであり、床板に空洞部を設けることにより、床板の軽量化を図っている。

上記特許文献２に係る床板は、２枚のコンクリート床板を所定の間隔で配置し、その間をトラス状の鉄筋で連結した床板であり、コンクリートの代わりにトラス状の鉄筋を使用することにより、床板の軽量化を図っている。

特開２００４−１９０３３２号公報 特公平６−３７７８９号公報

上記特許文献１及び２に係る床板は、軽量化を図る上で有効ではあるが、コンクリート主体の構造であることにかわりはなく、軽量化を図るには限度がある。

また、上記特許文献１に係る床板（ボイドスラブ）は、空洞部の製作について、効率よく安価に設けることは困難という問題がある。上記特許文献２に係る床板は、トラス筋の製作に手間がかかるという問題もある。

本発明の目的は、コンクリート床板を一部分に使用するのみで、スラブ材としての面外剛性を高め、且つ大幅な軽量化を図ることができ、比較的容易に製作することができる、プレキャストコンクリート床板及びその製造方法を提供することにある。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係るプレキャストコンクリート床板は、
上面をなすコンクリート床板と下面をなす金属製薄板とが周辺枠フレームに一体的に取り付けられて密閉空間が形成され、前記コンクリート床板は、周辺枠フレームに端部を溶接したメッシュ状の鉄筋を配設してなる鉄筋コンクリート床板とされ、更に、メッシュ状の鉄筋の交点部分に、発泡樹脂との付着をとるための複数のスタッドが、前記密閉空間内へ突き出るように設けられ、前記密閉空間内に、発泡樹脂が前記金属製薄板に膜張力を導入するように高圧充填されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャストコンクリート床板において、周辺枠フレームには、発泡樹脂を充填する充填口とエア抜き口が設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載したプレキャストコンクリート床板において、前記密閉空間内は、仕切り材で複数のセルに分割され、周辺枠フレームには、前記セル毎に発泡樹脂を充填する充填口とエア抜き口が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明に係るプレキャストコンクリート床板の製造方法は、
周辺枠フレームを配設し、当該周辺枠フレーム内にメッシュ状の鉄筋を組み、同メッシュ状の鉄筋の交点部分に発泡樹脂との付着をとるためのスタッドを立設し、当該鉄筋と周辺枠フレームとを一体化し、周辺枠フレームの枠内にコンクリートを打設して鉄筋コンクリート床板を形成する段階と、
前記周辺枠フレームに、前記鉄筋コンクリート床板の上方に位置させた金属製薄板の端部を溶接等の接合手段で接合し、前記鉄筋コンクリート床板と当該金属製薄板との間に密閉空間を形成する段階と、
前記密閉空間内に、発泡樹脂を前記金属製薄板に膜張力を導入するように高圧充填する段階とからなることを特徴とする。

本発明に係るプレキャストコンクリート床板及びその製造方法によれば、コンクリート床板を一部分に使用するのみで、スラブ材としての面外剛性を高め、且つ大幅な軽量化（５０％程度軽減）を図ることができ、比較的容易に製作することができる。よって、施工性及び経済性に非常に優れている。

また、スラブ材としての面外剛性は、プレキャストコンクリート床板を構成する金属製薄板の肉厚を厚くすることで容易に向上させることができ、大きな荷重増加を伴うことなく効果的に実現できる。プレファブ化や工場生産に適しており、製作も比較的容易であることから、非常に生産性が高い。

さらに、本発明に係るプレキャストコンクリート床板を用いた構造物は、躯体全体のスリム化を実現でき、耐震安全性の向上を図ることもできる。

本発明に係るプレキャストコンクリート床板及びその製造方法は、上述した発明の効果を奏するべく、以下のように実施される。

図１は、請求項１に記載したプレキャストコンクリート床板１０を概略的に示している。この床板１０は、上面をなすコンクリート床板１と下面をなす金属製薄板２とが周辺枠フレーム４に一体的に取り付けられて密閉空間が形成され、前記密閉空間内に、発泡樹脂３が前記金属製薄板２に膜張力を導入するように高圧充填されている。ちなみに、図中の符号５は鉄筋を示しており、符号６はスタッドボルトを示している。

具体的に、前記コンクリート床板１は、縦横６０００ｍｍ×６０００ｍｍ程度、厚さ５０ｍｍ程度の大きさで実施されている。前記コンクリート床板１の外周部に配設される周辺枠フレーム４は、コンクリートを打設するための型枠に利用され、断面がコ字形の鋼製フレーム材を４本使用し、その端部同士を近接して方形状に形成している。前記鉄筋５は、前記周辺枠フレーム４内にメッシュ状に配設され、同鉄筋５の端部は、周辺枠フレーム４のウエブ部に溶接等の接合手段で一体化されている。同鉄筋５の交点部分には、発泡性樹脂３との付着を取るためのスタッドボルト６が溶接等の接合手段でバランス良く所要のピッチで設けられている。ちなみに、本実施例に係る周辺枠フレーム４を構成する１本の鋼製フレーム材には、図４Ｂに示したように、発泡樹脂３を充填する充填口１１とエア抜き口１２が設けられている（請求項２記載の発明）。

前記金属製薄板２は、その端部を前記周辺枠フレーム（コ字形の鋼製フレーム材）４の下側のフランジ部にシーム溶接等の接合手段で剛結されている。かくして、上面をなすコンクリート床板１と下面をなす金属製薄板２との間に密閉空間が形成されるのである。なお、本実施例に係る金属製薄板２は、厚さ２ｍｍ程度のステンレス製の薄板が使用されているが、厚さ及び材質はこれに限定されず、鋼製などの薄板でほぼ同様に実施できる。

前記密閉空間内に高圧充填され、前記金属製薄板２に一定の膜張力を導入する発泡樹脂３は、一例として、二液性硬質発泡ウレタン樹脂が好適に使用されるが、これに限定されないことは勿論である。

このように、本発明にかかるプレキャストコンクリート床板１０は、上面はコンクリート床板１、下面は金属製薄板２、外周面は周辺枠フレーム４を配設して密閉空間を形成し、当該密閉空間内に発泡性樹脂３を高圧充填することにより、所謂サンドイッチパネル型に製造されるのである。

ちなみに、前記高圧充填された発泡性樹脂３の厚みは、両端部で３０ｍｍ程度、中央部で１８０ｍｍ程度で実施されているが、これに限定されないことは勿論である。実際には、中央部のむくり量は、床板１０のスパンの２％〜３％程度を想定している。

上記構成のプレキャストコンクリート床板１０は、以下のように製造される。
先ず、図２Ａ、Ｂに示したように、作業場に剥離用のプラスティックなどのシート材７を敷き、その上に、４本のコ字形の鋼製フレーム材４を方形状に並べ、ほぼ正方形状の周辺枠フレーム４を形成して床板の外周縁部を構成する。前記周辺枠フレーム４の当該枠内に鉄筋５をシングルメッシュ状に組み、当該鉄筋５の端部を周辺枠フレーム４のウエブ部に溶接等の接合手段で一体化する。前記鉄筋５の交点部分に、発泡性樹脂３との付着を取るためのスタッドボルト６を溶接等の接合手段でバランス良く（図示例では１５本）所要のピッチで設ける。

なお、図示は省略するが、個々の鋼製フレーム材４の端部同士の間には、打設するコンクリートの漏れを防止するための仮設部材が配置されている。勿論、前記端部同士を溶接等の接合手段で連結して実施することもできる。

次に、図３Ａ、Ｂに示したように、型枠を兼ねる周辺枠フレーム４の枠内にコンクリート８を所要の高さ（図示例では５０ｍｍ程度）打設する。前記周辺枠フレーム４は、前記鉄筋５及び前記仮設部材でしっかり拘束しているので、安定した状態でコンクリート８の打設作業を行い得る。

しかる後、図４Ａ、Ｂに示したように、前記周辺枠フレーム４の上側のフランジ部に、金属製薄板２の端部をシーム溶接して密閉空間を形成する。ここで、大版のパネルを製造する場合には、適宜、複数枚の金属製薄板２を用い、溶接線９がほぼ平行となるようにシーム溶接して大版の金属製薄板２を形成して実施する。ちなみに、図示例では、３枚の金属製薄板２を用いて実施している。

なお、大版の金属製薄板２で実施する場合には、充填する発泡樹脂３（例えば、二液性硬質発泡ウレタン樹脂）が硬化する前（２０〜３０秒程度）に充填作業を完了しなければならないことを考慮し、密閉空間内に仕切り材（図示省略）を設けて複数のセル（小部屋）に分割して実施することが好ましい。前記仕切り材には、通気性があり、伸び剛性が小さく柔軟性が大きい化学繊維等が好適に使用される。この場合、発泡樹脂３を充填する充填口１１及びエア抜き口１２等はセルの位置及び個数に応じた部位及び個数で実施することは勿論である。

次に、図５に示したように、コンクリート床板１と金属製薄板２との間に、前記充填口１１から発泡樹脂３を高圧充填し、前記金属製薄板２に膜張力を導入し、床板１０全体を一体化する。発泡樹脂３が硬化した後に、仮設部材を撤去して製造作業を完了する（以上、請求項４記載の発明）。

そして、建物の梁１２、１２間に配設する場合には、上述したように製造したプレキャストコンクリート床板１０を上下に反転させ、一般のプレキャストコンクリート床板と同様に取り付けるのである。

上記製造方法により製造した本発明に係るプレキャストコンクリート床板１０は、上面からの荷重は、コンクリート床板１から発泡樹脂３に伝わり、最終的に下面の金属製薄板２の面内力（引張力）によって主に抵抗する構成となる。また、この床板１０は、発泡樹脂３の発泡・膨張圧を意図的に利用して金属製薄板２に膜張力を導入することで、床板１０全体の面外剛性を向上させると共に、大幅な軽量化（５０％程度低減）も実現できる。さらに、面外剛性をさらに向上させる場合には、必要に応じて金属製薄板２の肉厚を厚くして実施することで対処可能である。

また、本発明に係るプレキャストコンクリート床板１０は、一例として、６ｍのスパンで、積載荷重を３０００Ｎ／ｍ^２とすると、自重が１３８０Ｎ／ｍ^２（内訳：コンクリート床板１＝１２００Ｎ／ｍ^２、発泡樹脂３＝２０Ｎ／ｍ^２、金属製薄板２＝１６０Ｎ／ｍ^２）で、合わせた作用荷重が４３８０Ｎ／ｍ^２に対し、一般的な発泡樹脂（硬質ウレタン樹脂）３の圧縮強度は１００ｋＮ／ｍ^２程度であり、まったく問題はない。

また、金属製薄板２は、膜張力と合わせて長期許容応力以内であり、この点についてもまったく問題はない。変形量についても、コンクリート剛性と鋼板初期張力の効果を無視しても、中央部のたわみは１４ｍｍ程度で、スパンの６０００ｍｍに対し、１／４００程度である。スパンクリート（登録商標）の標準板（厚さ２００ｍｍ）と比較すると、スパンクリートの自重は２９７９Ｎ／ｍ^２であるのに対し、約１／２．２（１３８０／２９７９）であり、大幅な軽量化を実現していることが分かる。

以上に実施例を図１〜図６に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。例えば、前記充填口１１及びエア抜き口１２は、前記周辺枠フレーム４に必ずしも設ける必要はなく、前記仮設部材を使用する場合には、同仮設部材に設けて実施することもできる。

本発明に係るプレキャストコンクリート床板の実施例を示した断面図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート床板の製造工程を段階的に示した断面図であり、Ｂは、同斜視図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート床板の製造工程を段階的に示した断面図であり、Ｂは、同斜視図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート床板の製造工程を段階的に示した断面図であり、Ｂは、同斜視図である。 本発明に係るプレキャストコンクリート床板の製造工程を段階的に示した断面図である。 Ａは、本発明に係るプレキャストコンクリート床板の製造工程を段階的に示した断面図であり、Ｂは、同斜視図である。

符号の説明

１ コンクリート床板
２ 金属製薄板
３ 発泡樹脂
４ 周辺枠フレーム
５ 鉄筋
６ スタッドボルト
７ 剥離用のシート材
８ コンクリート
９ 溶接線
１０ プレキャストコンクリート床板
１１ 充填口
１２ エア抜き口

Claims (4)

1. 上面をなすコンクリート床板と下面をなす金属製薄板とが周辺枠フレームに一体的に取り付けられて密閉空間が形成され、前記コンクリート床板は、周辺枠フレームに端部を溶接したメッシュ状の鉄筋を配設してなる鉄筋コンクリート床板とされ、更に、メッシュ状の鉄筋の交点部分に、発泡樹脂との付着をとるための複数のスタッドが、前記密閉空間内へ突き出るように設けられ、前記密閉空間内に、発泡樹脂が前記金属製薄板に膜張力を導入するように高圧充填されていることを特徴とする、プレキャストコンクリート床板。
2. 周辺枠フレームには、発泡樹脂を充填する充填口とエア抜き口が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャストコンクリート床板。
3. 前記密閉空間内は、仕切り材で複数のセルに分割され、周辺枠フレームには、前記セル毎に発泡樹脂を充填する充填口とエア抜き口が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載したプレキャストコンクリート床板。
4. 周辺枠フレームを配設し、当該周辺枠フレーム内にメッシュ状の鉄筋を組み、同メッシュ状の鉄筋の交点部分に発泡樹脂との付着をとるためのスタッドを立設し、当該鉄筋と周辺枠フレームとを一体化し、周辺枠フレームの枠内にコンクリートを打設して鉄筋コンクリート床板を形成する段階と、
   前記周辺枠フレームに、前記鉄筋コンクリート床板の上方に位置させた金属製薄板の端部を溶接等の接合手段で接合し、前記鉄筋コンクリート床板と当該金属製薄板との間に密閉空間を形成する段階と、
   前記密閉空間内に、発泡樹脂を前記金属製薄板に膜張力を導入するように高圧充填する段階とからなることを特徴とする、プレキャストコンクリート床板の製造方法。

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