JP4641463B2 - Fireproof panel - Google Patents
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Description
この発明は、コンクリート構造物の表面に装着する耐火パネルに係り、例えばシールドトンネル等のトンネルの覆工内面へ装着する耐火パネルに関するものである。 The present invention relates to a fireproof panel to be mounted on the surface of a concrete structure, and relates to a fireproof panel to be mounted on a lining inner surface of a tunnel such as a shield tunnel.
例えば、シールドトンネルにおいては、トンネル内面の覆工材としてコンクリート製のセグメントが一般的に用いられている。また、最近は、この種のシールドトンネルを耐火構造とすることが求められており、その耐火構造としては、セグメント内面に直接耐火材料を吹き付け、塗布して耐火構造とするもの、あるいは耐火パネルを装着するものが知られている。 For example, in a shield tunnel, a concrete segment is generally used as a lining material for the inner surface of the tunnel. Recently, it has been demanded that this type of shield tunnel has a fireproof structure. As the fireproof structure, a fireproof material is sprayed directly on the inner surface of the segment and applied, or a fireproof panel is provided. What to wear is known.
例えば、耐火パネルを装着するものとしては、特許文献1が知られており、これについて説明すると、図7において、1は既設のシールドトンネルであり、地山の内面に鉄筋コンクリートパネル、あるいは鉄とコンクリートとの合成パネル等からなる一次覆工体(コンクリート構造物、コンクリートセグメント)2を環状に構築して、トンネル内壁が構築されている。一次覆工体2内には床スラブ3が打設されており、床スラブ3の上面が自動車走行用の道路床4となる。又、一次覆工体2の内面には耐火パネル5が配設され、耐火パネル5は断熱材とその内側にボルトにより取り付けられた金属板とにより形成されている。2a,5aは一次覆工体2の目地部及び耐火パネル5の目地部である。
For example, Patent Document 1 is known as a device for mounting a fireproof panel. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes an existing shield tunnel, and a reinforced concrete panel or iron and concrete is provided on the inner surface of a natural ground. The inner wall of the tunnel is constructed by constructing a primary lining body (concrete structure, concrete segment) 2 composed of a composite panel and the like in an annular shape. A
しかし、このように、耐火パネルの取付部材がトンネルの内面側に露出していると、火災時に取付部材が火炎や熱に直接曝され、耐火性の劣化に影響することから、取付部材が表面に露出しないように工夫したものもある。例えば、特許文献2においては、耐火パネルを固定する金属ボルトの頭部を耐火パネル内に埋没して耐火性の目地材で被覆し、金属ボルトの頭部がトンネル内周面に露出しないようにしている。又、特許文献3は、上記のような目地作業を改善したものであり、耐火パネルの取付において取付部材がトンネル内面側に露出しないように、ナット部材がパネル本体に埋設されている。
特許文献3によれば、トンネルの内面側に耐火パネルの取付部材は露出しないが、パネル本体にナット部材を埋設する必要がある。このナット部材の材質や形状については開示されていないが、円筒状で一端に円板状の鍔部を備えた形状から推察すると、金属製であると思われる。一方、耐火パネルのトンネル内面側は、例えば1200℃に1時間曝されても耐火、耐熱性があることが求められており、次のような課題があった。即ち、加熱されたパネル本体の熱はパネル本体で吸収されるが、熱の一部はナット部材及びボルトを介してセグメント側に伝わる。このため、ナット部材は集中して加熱されることになり、パネル本体と埋設されたナット部材との熱膨張の違いにより、膨張するナット部材によりパネル本体に亀裂が生じる可能性があった。又、ナット部材が角張った形状であることから、トンネル内を通過する車両による動風圧の影響により、パネル本体は振動を繰り返し、ナット部材の埋設力が低下する可能性があった。
According to
そこで、発明者らは、ナット部材を熱膨張率がパネル本体と同程度の材料により形成し、また動風圧の影響による振動の影響を受け難くするために、ナット部材の外形形状を曲面状の滑らかな形状にすることにより、上記課題を解決できることに着目した。即ち、ナット部材をセラミックスにより形成することにより、パネル本体との熱膨張率を近似させることができ、ナット部材の存在によりパネル本体に亀裂が生じるという課題を解決することができ、またナット部材が滑らかな曲面からなる部材であることから、振動による損傷を防止することができることに着目した。 Therefore, the inventors formed the nut member with a curved surface in order to form the nut member with a material having the same thermal expansion coefficient as that of the panel main body, and to make the nut member less susceptible to vibration due to the influence of dynamic wind pressure. We focused on the fact that the above problem can be solved by making the shape smooth. That is, by forming the nut member from ceramic, the thermal expansion coefficient with the panel body can be approximated, and the problem that the panel body is cracked due to the presence of the nut member can be solved. Since it is a member which consists of a smooth curved surface, it paid attention that damage by vibration can be prevented.
さらに、トンネル内においては、耐火構造の他に、安全な車両走行を確保することを目的として、トンネル下部の内壁面に視線誘導手段が設けられている。即ち、トンネル内には、視線誘導手段として、トンネル内の照明灯、ヘッドライト等による可視光を反射させるために、例えば琺瑯鋼板が設けられ、この琺瑯鋼板は耐汚損性の点からも用いられている。しかし、琺瑯鋼板は視線誘導及び汚損対策には効果的であるが、耐火性には欠けるものであった。
そこで、発明者らは、耐火特性を得るために必須の耐火パネルに、耐汚損機能及び視線誘導機能の両機能を付加することに着目した。
Further, in the tunnel, in addition to the fireproof structure, a line-of-sight guidance means is provided on the inner wall surface at the lower part of the tunnel for the purpose of ensuring safe vehicle travel. That is, in the tunnel, for example, a steel plate is provided as a line-of-sight guidance means to reflect visible light from an illumination lamp, a headlight, etc. in the tunnel, and this steel plate is also used from the viewpoint of stain resistance. ing. However, the steel sheet is effective for gaze guidance and antifouling, but lacks fire resistance.
Therefore, the inventors have focused on adding both the antifouling function and the line-of-sight guidance function to the fireproof panel essential for obtaining the fireproof characteristics.
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、パネル本体の亀裂の発生を防止することができるとともに、動風圧の影響による振動によりナット部材が損傷するのを防止することができ、さらに耐汚損機能及び視線誘導機能を備えた耐火パネルを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent the occurrence of cracks in the panel body and also prevent the nut member from being damaged by vibration due to the influence of dynamic wind pressure. Furthermore, it aims at obtaining the fireproof panel provided with the antifouling function and the gaze guidance function.
この発明の請求項1に係る耐火パネルは、コンクリート構造物の表面に装着する耐火パネルであって、無機材料からなる耐火原料を型枠に充填固化して形成されたパネル本体と、セラミックスにより外形形状を曲面状に形成され耐火原料の固化により前記パネル本体に埋設されたナット部材と、表面に琺瑯層を有し裏面に固定強化部材を有し前記耐火原料の固化により該固定強化部材が前記パネル本体に埋設されることでパネル本体に結合された琺瑯鋼板と、を備え、
前記固定強化部材が波状の金属メッシュ、棒状のアングル材、チャンネル材の何れかからなり、
前記固定強化部材が波状の金属メッシュの場合は、前記金属メッシュの波の谷の位置が前記ナット部材と平面的に対向する位置で前記金属メッシュの琺瑯鋼板への取付けを行ない、
前記固定強化部材が棒状のアングル材又はチャンネル材の場合には、該固定強化部材と前記ナット部材とを平面的に違えた離れた位置に配置したものである。
A fire-resistant panel according to claim 1 of the present invention is a fire-resistant panel to be mounted on the surface of a concrete structure, and is formed by filling and solidifying a fire-resistant raw material made of an inorganic material into a mold, and a ceramic outer shape. A nut member formed in a curved shape and embedded in the panel main body by solidification of the refractory raw material, and a fixing reinforcing member on the back surface having a flange layer on the front surface, and the fixing reinforcing member by the solidification of the refractory raw material Comprising a steel plate bonded to the panel body by being embedded in the panel body,
The fixed reinforcing member is made of any one of a wavy metal mesh, a rod-shaped angle material, and a channel material,
When the fixed reinforcing member is a corrugated metal mesh, the metal mesh is attached to the steel plate at a position where the wave trough of the metal mesh faces the nut member in a plane,
When the fixing reinforcing member is a rod-shaped angle member or channel member, the fixing reinforcing member and the nut member are arranged at different positions on a plane .
請求項2に係る耐火パネルは、パネル本体が、水硬化反応による無機質材からなる結合体であるものである。
In the fireproof panel according to
請求項3に係る耐火パネルは、ナット部材が、一端が開口するとともに他端が閉鎖した半円筒状であり、軸方向略中央部の外径をD、開口側端部の外径をD1、閉鎖側端部の外径をD2として、D>D1,D2とし、中央部と両端間を凸曲面状に形成したものである。
The fireproof panel according to
請求項4に係る耐火パネルは、ナット部材が、袋ナットであるものである。 In the fireproof panel according to claim 4 , the nut member is a cap nut.
以上のようにこの発明によれば、ナット部材をセラミックスにより形成したので、熱膨張率をパネル本体と近似したものとすることができ、パネル本体とパネル本体に埋設したナット部材との熱膨張率の相違により火災時の加熱によりパネル本体に亀裂等が生じるのを防止することができる。又、ナット部材の外形形状を曲面状に形成したので、振動による損傷を防止することができる。さらに、パネル本体においては、ナット部材の開口側即ちトンネルの内表面側(コンクリートセグメント側)の反対面側に琺瑯層を設けており、この琺瑯層によって通常時の排気ガス等による汚損の清掃が容易となって、耐汚損効果を有し、またこの琺瑯層によって可視光を反射させて視線誘導効果が得られる。しかも、火災時には琺瑯層は損傷を受けるが、背後には耐火性のパネル本体を備えているので、背後のコンクリートセグメントに損傷を及ぼすことはなく、従って、通常時及び火災時において安定、安全な耐火パネルを得ることができる。 As described above, according to the present invention, since the nut member is formed of ceramics, the thermal expansion coefficient can be approximated to that of the panel main body, and the thermal expansion coefficient between the panel main body and the nut member embedded in the panel main body. Due to this difference, it is possible to prevent the panel body from being cracked by heating during a fire. Further, since the outer shape of the nut member is formed into a curved surface, damage due to vibration can be prevented. Further, in the panel body, a soot layer is provided on the opening side of the nut member, that is, on the side opposite to the inner surface side of the tunnel (concrete segment side), and this soot layer cleans dirt due to exhaust gas or the like at normal times. It becomes easy and has an antifouling effect, and a visible line guiding effect is obtained by reflecting visible light by this ridge layer. In addition, the firewood layer is damaged in the event of a fire, but it is equipped with a fireproof panel body in the back, so it will not damage the concrete segments behind it, so it is stable and safe in normal and fire situations. A fireproof panel can be obtained.
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図2(a)〜(c)はこの発明の実施最良形態による曲面状の耐火パネルの製造方法の説明図であり、曲面状の耐火パネルはトンネルの内表面である曲面状のコンクリート構造物の表面(内面)に装着される。曲面状の型枠6にはコンクリート構造物の表面側に開口するとともに、パネル本体内に埋設される複数のナット部材7が取り付けられる。図2(a)において、6は金属製の中空型枠であり、実際には曲面状に形成され、その上部凸曲面側に複数の耐火原料の圧入口6aを有する。型枠6は搬送ローラ8により搬入されるが、図2(b)に示すように型枠6は凹面を下部側にして搬送側面ガイド9により案内されて搬送される。次の原料圧入工程においては、型枠6の上部凸面側の原料圧入口6aから所定の原料素材を混合調合した耐火原料を圧入する。耐火原料は、主成分の骨材と、結合材である水硬性無機質材と、靭性化付与繊維質材とを含む無機質材からなる。骨材としては、コーディエライト等を用い、水硬性無機質材としてはアルミナセメント又は高炉セメント等を用いる。靭性化付与繊維質材は耐アルカリ性の繊維であり、ポリビニルアルコール系繊維等を用いる。そして、これらの各材料を有水下で混練して水硬性混和物を得る。次に、水硬性混和物の圧入中及び圧入後に図2(c)の振動工程においては、型枠6又は搬送側面ガイド9に直接振動を与え、気泡の除去を行い、型枠6内の原料充填を確実に行う。振動を付与するものとしては、コンクリートバイブレータとして一般的に使用されているものを使用する。例えば、特開2000−27440号公報等により知られているもの又は加振機である。次に、圧入された水硬性混和物の粘性が増大する前に水蒸気養生し、水硬性混和物の自硬化後、脱型して、ナット部材7が埋設されたパネル本体を得る。従って、パネル本体は水硬化反応による無機質材からなる結合体である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 2A to 2C are explanatory views of a method of manufacturing a curved fireproof panel according to the best mode of the present invention. The curved fireproof panel is a curved concrete structure which is the inner surface of a tunnel. Mounted on the surface (inner surface). A plurality of
図1(a)は図2(b)のA部拡大展開断面図を示し、型枠6は一方の上側凸曲面側部分(蓋状部分)6bと他方の下側凹曲面側部分(容器状部分)6cとをボルト10により一体化されており、型枠6の一方の上側凸曲面側部分6bの内面側にはナット部材7が固定ボルト11により取り付けられ、型枠6の内部には耐火原料充填空間6dが形成されている。パネル本体の脱型(取り出し)に際しては、ボルト10,11を取り外して型枠6の一方の上側凸曲面側部分6bを除去し、パネル本体に埋設されたナット部材7に吊具を装着し、パネル本体を吊り上げるか又は及び型枠6の他方の下側凹曲面側部分6cを下降させ、パネル本体を取り出す。
FIG. 1 (a) shows an enlarged development sectional view of part A of FIG. 2 (b), and the
原料圧入口6aは図示しない空気孔を有するとともに、図1(a)のB部拡大図である図1(b)に示すように蝶番6eを介して開閉自在な開閉蓋6fが設けられ、また開閉蓋6fを原料圧入口6aにロックするロック部6gが設けられる。
The raw
又、図1(c)は図1(a)のC部拡大図を示し、型枠6の容器状の他方の下側凹曲面側部分6c内に内装材となる琺瑯鋼板12を設ける。内装材が不要なトンネルの中・上部に設置する耐火パネルの場合には、琺瑯鋼板12は不要である。琺瑯鋼板12は、トンネル内の全面に適用してもよいが、高価となるので、トンネル内の下部(車道に近接した側部の部分)に設置し、排気ガス等の汚損に対する清掃が容易に行えるようにしている。又、トンネル内には、視線誘導効果のために、トンネル内の照明灯、ヘッドライトによる可視光を反射させるために、琺瑯鋼板12が適用されている。琺瑯鋼板12はステンレス鋼板12aの内面側にステンレス製の金属メッシュ等の固定強化部材12bを点溶接部12cにより溶接した後、ステンレス鋼板12aの外面側、即ちナット部材7の開口側の反対面側に琺瑯層12dを施す。固定強化部材12bは、琺瑯鋼板12と耐火層との結合力を確保するために設ける。固定強化部材12bとしては、金属メッシュに限らず、棒状のアングル材やチャンネル材等でもよい。金属メッシュを使用した場合には、波状に加工して、結合力を一層強固にする。なお、琺瑯層12dをパネル本体に直接設けることも可能である。又、耐汚損性及び視線誘導効果の向上のために、琺瑯鋼板12を設けたが、琺瑯鋼板12以外のものを用いてもよい。このように、型枠6の他方の下側凹曲面側部分6cの内底面に琺瑯鋼板12を設けた後、一方の上側凸曲面側部分6bに固定ボルト11によりナット部材7を取り付け、一方の上側凸曲面側部分6bを他方の下側凹曲面側部分6cにボルト10により取り付ける。
FIG. 1C is an enlarged view of a portion C of FIG. 1A, and a
図1(d)は図1(a)のD部拡大図、図1(e)はさらにその一部拡大図を示し、型枠6の一方の上側凸曲面側部分6bの内壁面には断面蟻溝状の凹部穴6hが設けられるとともに、一方の上側凸曲面側部分6bの上側から凹部穴6hに貫通するボルト貫通孔6iが設けられ、凹部穴6hには断面台形状のゴムパッキン13を嵌合するとともに、両者の間を接着剤14で接着し、ゴムパッキン13の脱落を防止する。ゴムパッキン13は流動性がある耐火原料がナット部材7内に浸入するのを防止するためのシール部材である。ゴムパッキン13には、例えば、硬度70〜90°のSBR(スチレン・ブタジェン・ラバー)を使用する。ナット部材7はアルミナセラミックス焼結体により外径形状を曲面状に形成する。又、ナット部材7は一端が開口するとともに、他端が閉鎖した半円筒状の袋ナットに形成し、軸方向略中央部の外径をD、開口側端部の外径をD1、閉鎖側端部の外径をD2として、D>D2≧D1とし、中央部と両端間を凸曲面状に形成する。ナット部材7の外周には切欠した回り止め7aを設け、固定ボルト11を型枠6のボルト貫通孔6i及びゴムパッキン13の挿通孔13aに挿通し、ナット部材7に螺合して、ナット部材7を型枠6の一方の上側凸曲面側部分6bの内壁面に取り付け、型枠6の一方の上側凸曲面側部分6bと他方の下側凹曲面側部分6cとをボルト10により接合し、耐火原料充填空間6dに耐火原料を充填固化する。
FIG. 1D is an enlarged view of a portion D in FIG. 1A, and FIG. 1E is a further enlarged view of the portion. A dovetail-shaped
図7に示すように、耐火パネル5は一次覆工体2であるコンクリートセグメントの内面に取り付けられるので、ナット部材7の型枠6に対する取付位置は、基本的にはコンクリートセグメントとの関係で決まる。又、琺瑯鋼板12を設置している場合には、固定強化部材12bの存在によりナット部材7の埋設効果が影響を受けないように、固定強化部材12bとの干渉を避ける必要がある。固定強化部材12bが金属メッシュの場合には、図1(a)に示すように、波状の金属メッシュ12bとの距離が離れた位置、即ち波の谷に対向する部分に取り付ける。又は、図3に示すように金属メッシュ12bのメッシュ線間の中央部分に取り付ける。
図4(a)は上記のようにして製造された耐火パネル15の一例を示し、曲面状に形成されたパネル本体16は、曲率半径が5550mm、幅が1550mm、高さが1150mm、厚さが27mmであり、ナット部材7は二個一組で計6箇所に埋設する。又、図4(b)はシールドトンネル1を水平に切断した場合の一次覆工体(コンクリートセグメント)2に対する耐火パネル15の取付構造を示し、一次覆工体2にもセラミックス製で、かつナット部材7と相似形で大きいナット部材17を埋設し、このナット部材17に固定金具18をボルト19により取り付ける。一方、耐火パネル15の一組のナット部材7間に取付金具20をボルト21により取り付ける。図5(a)は固定金具18の斜視図を示し、コ字状の本体部18aの端部から上下に折曲して突出した係合部18bが設けられるとともに、本体部18aの中央部にボルト19の挿通孔18cが設けられ、この挿通孔18cに挿通したボルト19を一次覆工体2のナット部材17に螺着することにより固定金具18を一次覆工体2に取り付ける。固定金具18の係合部18bは下側の方が長い。
As shown in FIG. 7, since the
FIG. 4A shows an example of the
図5(b)はシールドトンネル1を縦に切断した場合の一次覆工体2に対する耐火パネル15の取付構造を示し、上部側の耐火パネル15に取り付けた取付金具20及び下部側の耐火パネル15に取り付けた取付金具20に固定金具18の上下の係合部18bを挿入するとともに、耐火パネル15と固定金具18の係合部18bとの間に板ばね22を挿入して、金具18,20間を固定する。
FIG. 5B shows a mounting structure of the
一次覆工体2に対する耐火パネル15の取付作業について図6により改めて説明すると、図6において、下部側の耐火パネル15の下部は既に覆工体2側の固定金具18及びたいかパネル15側の取付金具20を介して覆工体2側に固定されている。ここで、下部側の耐火パネル15の上部にボルト21により取り付けた取付金具20に覆工体2に取り付けた固定金具18の下部の係合部18bを挿入し、耐火パネル15と下部の係合部18bとの間に板ばね22を挿入して、金具18,20を固定し、下側の耐火パネル15を固定する。次に、上部側の耐火パネル15の下部に取り付けた取付金具20に覆工体2側の固定金具18の上部の係合部18bを挿入し、耐火パネル15と上部側の係合部18bとの間に板ばね22を挿入して、金具18,20間を固定し、上部の耐火パネル15の下部を固定する。以後、同様にして、覆工体2の内壁に順次、耐火パネル15を取り付ける。
The work of attaching the
以上のように、上記実施最良形態においては、パネル本体16に埋設したナット部材7をセラミックスにより形成したので、熱膨張率を無機質材からなるパネル本体16と近似したものとすることができ、パネル本体16とナット部材7との熱膨張率の相違により火災時の加熱によりパネル本体16に亀裂等が生じるのを防止することができる。又、ナット部材7の外形形状を曲面状に形成したので、振動による損傷を防止することができる。さらに、パネル本体16においては、ナット部材の開口側即ちトンネルの内表面側(コンクリートセグメント側)の反対面側に琺瑯層12dを設けており、この琺瑯層12dによって通常時の排気ガス等による汚損の清掃が容易となって、耐汚損機能を有し、またこの琺瑯層12dによって可視光を反射させて視線誘導効果が得られる。しかも、火災時には琺瑯層12dは損傷を受けるが、背後には耐火性のパネル本体16を備えているので、背後のコンクリートセグメントに損傷を及ぼすことはなく、従って、通常時及び火災時において安定、安全な耐火パネル15を得ることができる。
As described above, in the above-described best embodiment, the
1…シールドトンネル
2…一次覆工体
6…型枠
7…ナット部材
11…固定ボルト
12…琺瑯鋼板
12d…琺瑯層
15…耐火パネル
16…パネル本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
無機材料からなる耐火原料を型枠に充填固化して形成されたパネル本体と、
セラミックスにより外形形状を曲面状に形成され耐火原料の固化により前記パネル本体に埋設されたナット部材と、
表面に琺瑯層を有し裏面に固定強化部材を有し前記耐火原料の固化により該固定強化部材が前記パネル本体に埋設されることでパネル本体に結合された琺瑯鋼板と、を備え、
前記固定強化部材が波状の金属メッシュ、棒状のアングル材、チャンネル材の何れかからなり、
前記固定強化部材が波状の金属メッシュの場合は、前記金属メッシュの波の谷の位置が前記ナット部材と平面的に対向する位置で前記金属メッシュの琺瑯鋼板への取付けを行ない、
前記固定強化部材が棒状のアングル材又はチャンネル材の場合には、該固定強化部材と前記ナット部材とを平面的に違えた離れた位置に配置する
ことを特徴とする耐火パネル。 A fireproof panel to be mounted on the surface of a concrete structure,
A panel body formed by filling and solidifying a refractory raw material made of an inorganic material into a mold,
A nut member formed in a curved shape with ceramics and embedded in the panel body by solidifying the refractory raw material;
A steel plate coupled to the panel body by having a steel layer on the front surface and a fixed reinforcing member on the back surface, and the fixed reinforcing member is embedded in the panel main body by solidifying the refractory raw material,
The fixed reinforcing member is made of any one of a wavy metal mesh, a rod-shaped angle material, and a channel material,
When the fixed reinforcing member is a corrugated metal mesh, the metal mesh is attached to the steel plate at a position where the wave trough of the metal mesh faces the nut member in a plane,
When the fixing reinforcing member is a rod-shaped angle member or channel member, the fixing reinforcing member and the nut member are disposed at different positions in a plan view .
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