JP4701857B2 - 防水床スラブおよび床スラブの防水方法 - Google Patents

Description

本発明は、防水床スラブおよび床スラブの防水方法に関し、特に、構造体としての機能と防水性能とを確保した上で、コストを抑えることができる防水床スラブおよび床スラブの防水方法に関する。

従来より、屋上などの雨水に曝される床スラブを駐車場や歩行用として利用する場合には、鉄筋コンクリート製の床スラブの上に防水層を設け、この防水層の上に防水層を傷めないためのアスファルト等の押えコンクリート層を設けた防水床スラブが採用されている（例えば、特許文献１参照）。このような防水床スラブによれば、床スラブと押えコンクリート層との間に防水層が設けられるため、押えコンクリート層に雨水等が降り注がれても、防水層によって床スラブ側へと浸水することを防止できる。
特開平５−１２５８０１号公報

しかしながら、このような防水床スラブでは、床スラブと押えコンクリート層との間に介在する防水層によって、床スラブと押えコンクリート層とが縁切りされているため、押えコンクリート層は構造体として機能せず、あくまで、防水層を押さえるためのものとして機能する。このため、床スラブを支持する柱や梁では、床スラブの荷重に加えて、押えコンクリート層の荷重も考慮して設計とする必要があり、梁せいが大きくなる等してコスト高になるという問題がある。

本発明の目的は、構造体としての機能と防水性能とを確保した上で、構成部材の使用量を減少させて、コストを抑えることができる防水床スラブおよび床スラブの防水方法を提供することにある。

本発明は、防水加工が施された防水床スラブであって、コンクリート製の下層と、この下層の上側となるコンクリート製の上層と、前記下層と前記上層との間に設けられる防水層とを備え、前記下層と前記上層との間でシアー筋又は前記防水層を介してせん断力が伝達されるように構成され、前記下層と前記上層とは、床スラブの躯体であることを特徴とする。

本発明によれば、下層と上層との間に防水層を設けたので、上層の上に雨水等が降り注いでも、下層側へ雨水等が流れ込むことを防止できる。また、下層と上層とが床スラブの躯体となるように構成することにより、従来のような防水層を押えるための押えコンクリートが不要となって、下層および上層を構成する材料の使用量を減少させて、コストを抑えることができる。

ここで、前記防水層は、前記下層の上面に配置される非透水性のプレート、および、前記プレートの上下面からそれぞれ突出し、前記上層および前記下層のいずれにも埋設されるシアー筋を有する複数のせん断補強部材と、前記せん断補強部材のプレート間に跨って、前記下層の上面を覆うように配置された非透水性材料からなる防水層本体とを備える構成としてもよい。

このような構成によれば、下層と上層との間に防水層を設けたので、上層の上に雨水等が降り注いでも、下層側へ雨水等が流れ込むことを防止できる。また、下層と上層との間にせん断補強部材を設け、このせん断補強部材のシアー筋を上層および下層に埋設する構成としたので、下層と上層との間でせん断応力を伝達させることができ、防水床スラブに十分な耐力を付与できる。このため、下層に加えて上層も構造体として機能することにより、従来のような防水層を押えるための押えコンクリートが不要となり、下層および上層を構成する材料の使用量を減少させて、コストを抑えることができる。

ここで、前記せん断補強部材は、建物躯体を構成する互いに平行な２つの梁に沿って当該梁の近傍にそれぞれ設置されていてもよい。また、前記シアー筋は、前記プレートに接合されたシアー筋本体と、前記シアー筋本体の先端側から外側へ張り出した頭部とを備える構成としてもよい。また、複数の前記せん断補強部材が互いに連結されることによりユニット化されていてもよい。また、前記防水層本体は、アスファルト、樹脂製シート、およびウレタンゴム系塗膜の少なくともいずれかを含んで構成されていてもよい。

また、前記防水床スラブにおいて、上面に凹凸部が形成されたコンクリート製の下層と、前記下層の上側に設けられるとともに、その下面に、前記下層の凹凸部に嵌合する凹凸部が形成された上層と、前記下層および前記上層の凹凸部の嵌合面に沿って設けられた防水層とを備える構成としてもよい。この際、前記上層側の凹凸部および前記下層側の凹凸部は、正方形あるいは前記建物躯体を構成する互いに平行な２つの梁に沿って延びるように、当該梁の近傍に形成されることが好ましい。

本発明によれば、下層と上層との間に防水層を設けたので、上層の上に雨水等が降り注いでも、下層側へ雨水等が流れ込むことを防止できる。また、下層と上層との間に互いに嵌合する上層側の凹凸部および下層側の凹凸部を形成したので、下層と上層との間でせん断応力を伝達でき、防水床スラブに十分な耐力を付与できる。このため、前述したように、下層に加えて上層も構造体として機能するため、コストを抑えることができる。

また、本発明は、床スラブの防水方法であって、コンクリート製の下層と、この下層の上側となるコンクリート製の上層とを前記床スラブの躯体として構築するとともに、前記下層と前記上層との間に防水層を設け、前記下層と前記上層との間でシアー筋又は前記防水層を介してせん断力が伝達されるように構成することを特徴とする。

本発明の防水床スラブによれば、構造体としての機能と防水性能とを確保した上で、構成部材の使用量を減少させて、コストを抑えることができるという効果がある。また、スラブの中央は、曲げ応力の最も小さい位置であり、この中央付近に防水層を配置することは、防水層には引張応力を受けにくいという利点がある。つまり、本発明は、防水層の強制変形を抑える点でも優れている。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る防水床スラブ１について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る防水床スラブ１を示す平面図である。防水床スラブ１は、例えばショッピングセンター等の、直下階に居室があって、上面が雨水に曝される駐車場フロア等に設けられている。図１に示すように、防水床スラブ１は、平面視矩形状に形成され、４本の柱４間に掛け渡された大梁２と、大梁２間に掛け渡された複数の小梁３とにより支持されている。本実施形態では、防水床スラブ１は、例えば７００ｃｍ×９００ｃｍの矩形状に形成され、９００ｃｍの大梁２間に３００ｃｍ間隔で長さ７００ｃｍの２本の小梁３が設けられている。

図２は、図１における大梁２と小梁３とで囲まれたＡ部の要部を拡大して示すII−IIの縦断面図である。図２に示すように、防水床スラブ１は、下層１０と、上層２０と、下層１０および上層２０の間に配置された防水層３０と、下層１０の下側に配置されたデッキスラブ４０とを備えている。下層１０は、デッキスラブ４０を型枠として利用することにより構成された現場打ちの鉄筋コンクリート層である。また、上層２０は、防水層３０を覆うように構成された現場打ちの鉄筋コンクリート層である。なお、デッキスラブ４０を用いた場合には、鉄筋コンクリートのスラブ筋が負担する引張り応力をデッキスラブ４０が負担することができるので、上層２０及び下層１０を無筋のコンクリート層とすることが可能となる。また、この場合、ひび割れ防止のために、上層２０に溶接金網（メッシュ筋）を埋設させてもよい。

防水層３０は、下層１０と上層２０との間に設けられた複数のせん断補強部材５０と、これらのせん断補強部材５０間に設けられた防水層本体６０とを備えている。図３は、せん断補強部材５０を示す斜視図である。図３に示すように、各せん断補強部材５０は、平面視矩形状で例えば金属製のプレート５２と、プレート５２の上下面からそれぞれ略垂直に突出するシアー筋５４とを備えている。このようなシアー筋５４には、鉄筋やスタッドボルト等の金属製のものを用いることができ、その形状や寸法等は特に限定されない。

各シアー筋５４は、根元部分がプレート５２に溶接等により接合された円柱状の本体部５４Ａと、本体部５４Ａの先端部分から外側へ張り出すように形成された頭部５４Ｂとを備えている。プレート５２の上面から突出するシアー筋５４が上層２０内に埋設され、プレート５２の下面から突出するシアー筋５４が下層１０内に埋設される。このため、下層１０と上層２０との間でシアー筋５４を介してせん断応力を伝達することができ、防水床スラブ１の構造耐力を十分に確保できる。また、防水床スラブ１に対して、下層１０と上層２０との間を剥離させようとする力が作用したとしても、各シアー筋５４の先端側に設けられた頭部５４Ｂにより、この力に対して抵抗することができる。

図４は、図１のＡ部に設けられた防水層３０の一部を示す平面図である。図４に示すように、本実施形態では、せん断補強部材５０は、大梁２側（図４中左側）と小梁３側（図４中右側）のそれぞれに２列ずつ配置されている。また、これらのせん断補強部材５０は、２列×５個を１つ単位としてユニット化されて、せん断補強ユニット７０を構成している。このようなせん断補強ユニット７０が大梁２側と小梁３側のそれぞれの側に複数並べて配置される。図２に示すように、各せん断補強ユニット７０は、２列×５個（合計１０個）のせん断補強部材５０と、隣接するせん断補強部材５０間で、プレート５２の裏面から突出するシアー筋５４同士を連結するつなぎ筋５６と、各プレート５２の下面からそれぞれ突出する脚部５８とを備えている。脚部５８は、デッキスラブ４０の上側にせん断補強ユニット７０を配置するための部材であり、下層１０の厚さに応じて適宜な寸法のものが使用される。

また、図２に示すように、防水層本体６０は、隣接するせん断補強部材５０のプレート５２の上面間を跨るような寸法で形成され、接着剤等を介してプレート５２の上面および下層１０の上面に貼付されている。つまり、下層１０の上面は、防水層本体６０やプレート５２により覆われている。本実施形態では、例えば、図４に示すように、防水層本体６０は、隣接する２列×２個の合計４個の各プレート５２の間や、２列のせん断補強部材５０の間、隣接するせん断補強ユニット７０の間、各せん断補強ユニット７０の端部側等に互いに重なり合うようにして隙間なく配置されている。防水層本体６０を互いに重なり合うように貼付することにより、防水層３０による防水効果を確実なものにすることができる。

防水層本体６０としては、例えば、本実施形態では、樹脂製シートを用いたエチレン酢酸ビニル樹脂系シート防水工法（例えば、厚さ３〜６ｍｍ）が採用されている。この工法によれば、下層１０を構成する現場打ちコンクリートが完全に硬化する前で、その表面が湿潤していても、ポリマーセメントペースト等でシートを貼付するため、下層１０のコンクリートが完全に硬化する前に施工ができ施工期間を短縮できる。その上、このシートは、上層２０のコンクリートへの耐圧性も十分に備えており損傷等のおそれもないという利点もある。なお、エチレン酢酸ビニル樹脂系シート防水工法の他に、アスファルト防水工法（例えば、厚さ５〜１０ｍｍ）や、ウレタンゴム系塗膜防水工法（例えば、厚さ３〜５ｍｍ）等を採用してもよい。アスファルト防水工法は、当該防水層本体６０が上層２０のコンクリートによって被覆されて保護されるため、安価で簡単であるという利点がある。また、ウレタン系塗膜防水工法は、本せん断補強部材５０のような役物が多い場合でも施工が簡単であるという利点がある。なお、防水層本体６０の厚みとしては、施工性やコスト等を考慮すれば、１．０ｍｍ〜１５．０ｍｍの範囲であることが好ましい。

次に、このような防水床スラブ１の施工手順について説明する。
まず、デッキスラブ４０を配置し、このデッキスラブ４０の上の所定位置にせん断補強ユニット７０を配置する。次に、デッキスラブ４０を型枠として利用することにより、せん断補強部材５０のプレート５２の高さ位置までコンクリートを打設して、鉄筋コンクリート製の下層１０を構築する。次に、下層１０の表面およびプレート５２の表面に、接着剤等を介して、防水層本体６０同士が重なり合うように貼付して防水層３０を構成する。次に、上側のシアー筋５４間につなぎ筋（図示略）を施してから、シアー筋５４を埋設する高さ位置までコンクリートを打設して、鉄筋コンクリート製の上層２０を構築する。以上のようにして、鉄筋コンクリート製の下層１０および上層２０の間に防水層３０が設けられた防水床スラブ１を施工する。なお、本実施形態では、上層２０内に埋設されるシアー筋５４間につなぎ筋を設けたが、特に設けなくてもよい。

次に、防水床スラブ１の設計条件について説明する。
本実施形態では、防水床スラブ１は、下層１０や上層２０に埋設されたシアー筋５４によってせん断応力を負担できるように設計されている。具体的には、防水床スラブ１は、単位幅ｂ：１００ｃｍ、スパン長さ（大梁２および小梁３間の長さ）Ｌ：３００ｃｍ、下層１０の厚さ８ｃｍおよび上層の厚さ６ｃｍで合計の厚さｈ：１４ｃｍの寸法で形成されている。このような防水床スラブ１に対して、固定荷重：５００ｋｇ／ｍ^２と積載荷重：４００ｋｇ／ｍ^２の合計荷重Ｑ：９００ｋｇ／ｍ^２が掛かったと仮定すると、下層１０と上層２０との接合部分に発生するせん断応力Ｔは、安全率１．５を加味すれば、下記式（１）で表すことができる。
Ｔ＝１．５×Ｑ×１×Ｌ／２／（ｂ・ｈ）
＝１．５×９００ｋｇ／ｍ^２×１ｍ×３ｍ／２／（１００ｃｍ×１４ｃｍ）
＝１．４５ｋｇ／ｃｍ^２ …（１）

次に、下層１０と上層２０にシアー筋５４を埋設した場合のせん断強度を計算する。本実施形態では、シアー筋５４に直径φ１６ｍｍで、耐力９．５ｔｏｎ／本のスタッドボルトが複数本使用されている。短期許容応力度をこの耐力の６０％とし、長期許容応力度を短期許容応力度の１．５倍とすれば、シアー筋５４の長期許容応力度は、９．５ｔｏｎ／本×０．６／１．５＝３．８ｔｏｎ／本となる。

ところで、本実施形態では、図４に示すように、せん断補強部材５０は、図中左右側の端縁に２列に配置されている。これらの列間の距離は４０ｃｍである。また、端部側に配置されたせん断補強部材５０は、そのシアー筋５４が図中左右側の端部から３０ｃｍの位置に配置されている。また、各列において、隣接するせん断補強部材５０間の距離は６０ｃｍである。隣接するシアー筋５４間の面積が４０ｃｍ×６０ｃｍとなるため、各シアー筋５４のせん断強度Ｘは、３．８ｔｏｎ／（４０ｃｍ×６０ｃｍ）＝１．５８ｋｇ／ｃｍ^２となる。従って、シアー筋５４のせん断強度が、下層１０および上層２０の接合部分で生ずるせん断応力Ｔよりも大きいため、十分な耐力を有している。

本実施形態の防水床スラブ１が鉄筋の降伏応力の荷重を受けた場合に構造体として機能することを実験により確認したので、以下説明する。
図５（Ａ）は防水床スラブを模した試験体２００の一例（後述する試験体ＮＯ．３）を示す断面図であり、（Ｂ）はその平面図である。同図に示すように、本実験ではデッキスラブに使用することを想定して、単位幅６０ｃｍ、スパン長さ（試験体の両支持端８３間の距離）３００ｃｍの平板状に構築された防水床スラブ２００を試験体とした。また、試験体の構成は、下層のコンクリート１０の厚さ８ｃｍ、上層のコンクリート２０の厚さ６ｃｍの合計の厚さ１４ｃｍとし、上層のコンクリート２０及び下層のコンクリート１０の間に、防水層の種類により異なるが、概ね５ｍｍ程度の厚さの防水層３０を設けた。また、下層のコンクリート１０には、下端筋８０として縦横方向に２００ｍｍ間隔でＤ１３及びＤ１０の鉄筋を交互に埋設し、上層のコンクリート２０には、上端筋として縦横１５０ｍｍ間隔、鉄筋径６ｍｍの溶接金網（いわゆるメッシュ筋）８１を埋設した。コンクリートは先打ち（下層の）コンクリート１０、後打ち（上層の）コンクリート２０ともに呼び強度２１Ｎ／ｍｍ^２のコンクリートを用いた。なお、上記実施形態におけるつなぎ筋５６及び脚部５８は構造体としての強度に関係しないため、本実験では省略している。

図６は、本実施形態で用いた防水床スラブの各試験体の構成を示す表である。図６に示すように、試験体ＮＯ．１では、図５に示す防水層３０及びせん断力伝達用のスタッド８２Ａ，８２Ｂを設置せず、上層及び下層のコンクリート１０、２０を一体打ちとした。試験体ＮＯ．２では、両支持端８３付近にスタッド８２Ｂを１個ずつ設け、防水層３０としてエチレン酢酸ビニル樹脂製の防水シートを用い、試験体ＮＯ．３では、両支持端８３付近にスタッド８２Ａ，８２Ｂを２個ずつ設け、防水層３０としてエチレン酢酸ビニル樹脂製の防水シートを用い、試験体ＮＯ．４では、両支持端８３付近にスタッド８２Ａ，８２Ｂを２個ずつ設け、防水層３０としてアスファルト防水を用いた。このような試験体ＮＯ．１〜４について載荷試験を行った。なお、スタッド８２Ａ、８２Ｂとしてφ１６ｍｍのものが用いられ、上層と下層のコンクリート１０、２０を跨ぐように設置した。ＮＯ．２及びＮＯ．３に用いたエチレン酢酸ビニル樹脂製の防水シートはその表裏面に起毛を有し、上層２０及び下層１０を構成するコンクリートはその内部に起毛が入り込んだ状態で硬化している。

次に、スタッドの配置について説明する。
本実験で用いた試験体２００はスパン長さＬ３００ｃｍであり、用いたスタッド８２Ａ、８２Ｂはφ１６ｍｍであるので、上記の設計条件で想定した防水床スラブ１００に関する値をそのまま用いることができる。このため、スタッドを４０ｃｍ×６０ｃｍ間隔で配置すれば、設計上の固定荷重及び積載荷重を支持することができる。

ここで、試験体２００は幅６０ｃｍであるので、支持端より長手方向に４０ｃｍの間隔をあけて配置することで、４０ｃｍ×６０ｃｍ間隔で配置することができる。そこで、図５に示すように、ＮＯ．３及びＮＯ．４では、せん断力の大きくなる試験体２００の両支持端８３より３００ｍｍ及び７００ｍｍに、ＮＯ．２では、床スラブの両支持端８３より３００ｍｍの位置に設けることとした。

次に、単純支持三等分載荷による設計荷重時の荷重ＰＰ、降伏曲げモーメントに達する時の荷重Ｐｙ、ひび割れ時の荷重Ｐｃｒを算出する。
単純支持三等分載荷によるスパン中央部の曲げモーメントＭｐｐは、スパン長をＬ、点荷重をＰＰとすると、Ｍｐｐ＝１／６×ＰＰ×Ｌとなる。よって、本実験の試験体２００ではスパン長Ｌ＝３ｍであるので、ＰＰ＝Ｍｐｐ×２となる。設計用積載荷重ｗｐ＝５ｋＮ／ｍ^２（＝５００ｋｇｆ／ｍ^２）とすると、単位長さ１ｍあたりの中央曲げモーメントは、Ｍｐ＝１／８×ｗｐ×Ｌ^２＝１／８×５×３^２＝５．６２ｋＮ・ｍとなる。本実験に用いる試験体２００は幅０．６ｍであるため、設計荷重時の荷重ＰＰは式（２）に示すように６．７４ｋＮとなる。
ＰＰ＝５．６２×２×０．６＝６．７４ …（２）

また、鉄筋降伏曲げモーメントＭｙは次のように算出される。Ｍｙ＝７／８×ｄ×ｆｔ×Ａｓ＝７／８×（０．１４−０．０３５）×３０×Ａｓ＝２．７５６×Ａｓ［Ｎ・ｍ］となる。なお、ｄは引張り鉄筋位置、ｆｔは鉄筋の許容応力度、Ａｓは単位幅あたりの鉄筋断面積の合計である。ここで、下端筋８０はＤ１３、Ｄ１０を交互に２００ｍｍ間隔で配筋しており、Ａｓ＝４．９３ｃｍ^２であるので、単位幅あたりの鉄筋降伏曲げモーメントはＭｙ＝２．７５６×４．９３＝１３．５９ｋＮ・ｍとなる。ここで、単位幅あたりの自重による曲げモーメントはＭｗ＝１／８×ｗｄ×Ｌ^２＝１／８×３．３６×３^２＝３．７８ｋＮ・ｍである。本実験に用いる試験体２００は幅０．６ｍであり、鉄筋が降伏曲げモーメントに達する時の荷重Ｐｙは式（３）に示すように１１．７６ｋＮとなる。
Ｐｙ＝（１３．５９−３．７８）×２×０．６＝１１．７６ …（３）
また、試験体幅０．６ｍのひび割れモーメントは、曲げ強度を２７．９ｋｇｆ／ｃｍ^２と仮定すると、Ｍｃｒ＝５．４７ｋＮ・ｍとなる。このため、ひび割れ時の荷重Ｐｃｒは式（４）に示すように６．４ｋＮとなる。
Ｐｃｒ＝（５．４７−３．７８×０．６）×２＝６．４ …（４）

試験体ＮＯ．１〜４に対して、単純支持三等分載荷を行い、中央たわみ変形、ひび割れ状況、スパン中央の下端筋８０の鉄筋歪みを観測しながら、荷重とたわみの関係を調べた。また、実験により得られた試験体ＮＯ．２〜４のひび割れ荷重等を式（２）〜（４）の値及び試験体ＮＯ．１の値と比較することでＮＯ．２〜４が曲げ強度を有するか検討する。なお、試験体ＮＯ．２は、載荷実験後に防水性能について実験を行うため、たわみが２０ｍｍに到達した時点で加力を止めている。

以下、実験結果について説明する。
図７は、各試験体の荷重―たわみ曲線を示す図であり、図８は、各試験体のひび割れ荷重Ｐｃｒ［ｋＮ］、たわみ２０ｍｍまでの最大耐力Ｐｍａｘ［ｋＮ］、荷重５ｋＮ時のたわみ［ｍｍ］を示す表である。図７及び図８に示すように、各試験体のひび割れ荷重Ｐｃｒ［ｋＮ］は、ＮＯ．２及びＮＯ．３はそれぞれ１０．１ｋＮ、１０．３ｋＮと略等しい値となり、ＮＯ．１のひび割れ荷重１０．１ｋＮ及び式（４）で算出した設計上のひび割れ荷重を大きく超えている。また、図７に示すように、ＮＯ．１は１６ｋＮ程度で鉄筋が降伏を起こしており、ＮＯ．２及びＮＯ．３はそれ以上の荷重で降伏している。このように、ＮＯ．２及びＮＯ．３は式（３）により算出した設計上の鉄筋の降伏応力以上の荷重に対しても耐力を有している。また、図８に示すように、たわみ２０ｍｍまでの最大耐力はＮＯ．１では１６．１３ｋＮであるのに対し、ＮＯ．２及びＮＯ．３は１７．８７ｋＮと、ＮＯ．１の値を超えている。また、荷重５ｋＮ時のたわみ［ｍｍ］は微小な荷重に対する変形の程度を示す値であるが、ＮＯ．１が０．６８ｍｍ程度であるのに対して、ＮＯ．２及びＮＯ．３はそれぞれ０．５８、０．６４と略等しい値となっている。このように、構造計算により得られた式（２）〜（４）の値及び比較対象のＮＯ．１に対して、ＮＯ．２、ＮＯ．３は同等またはそれ以上の優れた曲げ性能を有することがわかる。

また、ＮＯ．２とＮＯ．３を比較すると、スタッドを片側１列（ＮＯ．２）あるいは片側２列（ＮＯ．３）としているが、全測定項目において略等しい値であり、特に本数による影響はないことがわかる。これは起毛を有するエチレン酢酸ビニル樹脂のシートを防水層３０として用いたため、上層及び下層のコンクリート１０、２０と防水層３０とが堅く付着するので、防水層３０を介して上層及び下層のコンクリート１０，２０の間でせん断力の伝達がおこり、スタッド８２Ａ，８２Ｂが負担するせん断力が減少したため、スタッド８２Ｂ片側１列でもそのせん断力を負担できるためであると考えられる。

試験体ＮＯ．４は防水層３０としてアスファルト防水を用いており、試験のための加力を行う前より、試験体２００側面の上層及び下層のコンクリート１０、２０と防水層３０との間にわずかな界面剥離が確認された。これはアスファルト防水のコンクリートとの接着力が不足したため生じたものである。
また、ＮＯ．４は式（４）の設計上のひび割れ荷重と略等しい６．１ｋＮで曲げひび割れが発生した。また、荷重が大きくなるにつれて、スタッド８２Ａ，８２Ｂによるせん断伝達効果があらわれたが、最大耐力は１３．５６ｋＮと他の試験体よりも２割程度小さい値であった。しかし、この値は式（３）の鉄筋降伏曲げモーメント時の荷重１１．７６ｋＮを超えており、スタッド８２Ａ、８２Ｂの配置によって必要なせん断強度は確保されていることがわかる。

以上の実験結果により、本実施形態における防水床スラブは、スタッド８２Ａ、８２Ｂを設けることにより、スタッド８２Ａ、８２Ｂを介してせん断力を互いに伝達することができるため、曲げ変形に対して構造躯体として必要な曲げ強度を有することが確認された。これにより防水床スラブ２００は、防水性を備えるとともに躯体としての機能を備えることが確認された。

また、この曲げ強度は防水層３０と上層及び下層のコンクリート１０、２０とのせん断強度によって異なり、エチレン酢酸ビニルからなる防水層３０を設けた場合には、防水層３０と上層及び下層のコンクリート１０、２０との付着力が非常に強く、防水層３０を介してせん断力を伝達することができる。このため、通常の一体打ちの床スラブと同等またはそれ以上の曲げ強度を有することが確認された。また、アスファルト防水からなる防水層３０を有する防水床スラブ１００は、防水層３０と上層及び下層を構成するコンクリート１０、２０との付着力が低いものの、スタッド８２Ａ，８２Ｂによりせん断力を伝達できるため、設計上必要な曲げ強度は確保できることが確認された。

なお、大変形を受けた防水床スラブの防水性能を確認するため、試験体ＮＯ．２については中央部の変形が２０ｍｍ（スパン比１／１５０）に到達するまで載荷した後、２４時間の水はり実験を行った。その結果、水漏れは確認されなかった。このことから、エチレン酢酸ビニルからなる防水シートを用いた防水床スラブは、スパン比１／１５０程度の大変形を受けても防水性能が損なわれないことが確認された。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１)上記設計条件を満足するような寸法や形状等のせん断補強部材５０を有する防水床スラブ１を構成することにより、下層１０と上層２０との間でせん断応力を伝達させることができ、防水床スラブ１に十分な耐力を付与できる。このように下層１０に加えて上層２０も構造体として機能するため、従来のように防水層を押えるための押えコンクリートが不要となり、下層１０および上層２０を構成する材料の使用量を減少させて、コストを抑えることができる。

(２)下層１０と上層２０との間に防水層３０を設けたので、上層２０の上に雨水等が降り注いでも、下層１０側へ雨水等が流れ込むことを防止できる。

(３)下層１０および上層２０の内部に防水層３０を埋設するような構成としたので、防水層３０の耐久劣化を抑えることができる。また、せん断補強部材５０の縦断面中央付近に防水層本体を配置するようにしたので、防水床スラブ１に曲げモーメントが作用しても、縦断面中央付近には殆ど曲げ応力が作用しないから、曲げ応力による防水層本体の損傷を抑えることができる。さらに、エチレン酢酸ビニル樹脂等の伸縮性を有する材料を防水層に用いることで、防水床スラブがスパン比１／１５０程度の大変形を受けたとしても、亀裂等が生じず防水性を維持することができる。

(４)シアー筋５４にスタッドボルトを用いることにより、せん断補強部材５０を簡単に作成することができる。また、シアー筋５４に頭部５４Ｂを設けたので、下層１０と上層２０との間を剥離させようとする力を抑えることができる。

(５)プレート５２の上面を覆うように防水層本体６０を貼付したので、せん断応力はシアー筋５４のみに作用し、プレート５２の表面が損傷しにくい。

(６)せん断補強部材５０を複数まとめてユニット化したせん断補強ユニット７０を構成したので、せん断補強部材５０の位置決めが容易となり、施工性が向上する。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る防水床スラブ１００について説明する。なお、前記第１実施形態と同一または相当する構成部品には、同じ符号を付して、その説明を省略または簡略化する。
図９は、図１におけるＡ部を拡大して示すＶ−Ｖの縦断面図である。また、図１０は、図９のＢ部を拡大して示す縦断面図である。図９に示すように、防水床スラブ１００は、下層１０と、上層２０と、下層１０および上層２０の間に配置された防水層３０とを備えている。防水層３０には、例えば鋼製のデッキスラブが用いられている。下層１０および上層２０は、それぞれデッキスラブである防水層３０を型枠として利用することにより構成された現場打ちの鉄筋コンクリート層である。防水層３０は、矩形板状に形成され、大梁２側および小梁３側となる位置に、これらの梁２，３に沿って延びる凹状溝３０１がそれぞれ形成されている。このように防水層３０に凹状溝３０１が形成されているため、下層１０および上層２０には、互いに嵌合するように隣接した凹凸部としての溝形コッター１０１，２０１がそれぞれ形成される。

図１０に示すように、溝形コッター１０１，２０１は、その立上り部１０１Ａ，２０１Ａが略垂直な縦断面矩形状にそれぞれ形成されている。このため、防水床スラブ１００に大きな荷重が掛かった場合でも、略垂直な立上り部１０１Ａ，２０１Ａ同士が係合して、溝形コッター１０１，２０１同士が噛合するように機能することにより、下層１０と上層２０との接合部分がずれ難くなっている。また、凹状溝３０１の入隅部分および出隅部分には面取り加工がなされており、溝形コッター１０１，２０１には、立上り部１０１Ａ，２０１Ａに対して４５度の角度となる面取り部１０１Ｂ，２０１Ｂが形成されている。このような面取り部１０１Ｂ，２０１Ｂが形成されていることにより、面取りしない場合に比べて、溝形コッター１０１，２０１の入隅、出隅部分での損傷が抑えられている。

次に、このような防水床スラブ１００の施工手順について説明する。
まず、下層１０用の配筋を施した後、型枠を設置してコンクリートを打設し、このコンクリートが硬化する前に、このコンクリートの上に防水層３０であるデッキスラブを設置する。このようにして溝形コッター２０１を有する下層１０を構築する。次に、防水層３０の上側に配筋を施してから、防水層３０を型枠としてコンクリートを打設することにより、凹状溝３０１によって形成された溝形コッター２０１を有する上層２０を構築する。以上のようにして、鉄筋コンクリート製の下層１０および上層２０の間に防水層３０が設けられるとともに、互いに嵌合するような溝形コッター１０１，２０１が形成された防水床スラブ１００を施工する。

次に、防水床スラブ１００の設計条件について説明する。
本実施形態では、防水床スラブ１００は、下層１０と上層２０との接合部分で、溝形コッター１０１，２０１同士がせん断応力を負担できる強度で設計されている。具体的には、前述したように、下層１０と上層２０との接合部分に発生するせん断応力Ｔは、上記式（１）よりＴ＝１．４５ｋｇ／ｃｍ２である。

次に、下層１０と上層２０との接合部分におけるせん断強度を計算する。
ところで、防水床スラブ１００に大きな荷重が掛かって下層１０と上層２０との接合部分が破壊されるケースとしては、一般的に、以下の２つのケースが考えられる。すなわち、溝形コッター１０１，２０１の立上り部１０１Ａ，２０１Ａが支圧破壊される場合と、図６に示す、溝形コッター２０１の根元部分２０１Ｃがせん断破壊される場合である。なお、溝形コッター１０１，２０１は、幅９ｃｍで、立上り部の長さ１．５ｃｍ、単位長さ１００ｃｍである。

まず、溝形コッター１０１，２０１の立上り部１０１Ａ，２０１Ａが支圧破壊される場合について、そのせん断強度を計算する。立上り部１０１Ａ，２０１Ａによる支圧面積Ｓは、防水床スラブ１の１／２スパン１５０ｃｍ、単位長さ１００ｃｍあたり、Ｓ＝溝形コッターの列数×溝形コッターの
単位長さ×立上り部の長さ＝３×１００ｃｍ×１．５ｃｍ＝４５０ｃｍ^２である。従って、単位面積（１ｍ^２）あたりの支圧面積は、４５０ｃｍ^２／（１５０ｃｍ×１００ｃｍ）＝０．０３ｃｍ^２／ｃｍ^２である。設計用の圧縮応力度を１／２Ｆｃ＝１５０ｋｇ／ｃｍ^２とすると、支圧によるせん断強度は、１５０ｋｇ／ｃｍ^２×０．０３ｃｍ^２／ｃｍ^２＝４．５０ｋｇ／ｃｍ^２となる。

次に、溝形コッター２０１の根元部分２０１Ｃがせん断破壊される場合について、そのせん断強度を計算する。防水層３０の上面に対する溝形コッターの面積比は、溝形コッターの幅×溝形コッターの数／１／２スパン＝９〜１０ｃｍ×３／１５０ｃｍ＝０．１８〜０．２である。コンクリート設計用せん断応力度を１／１５Ｆｃ＝２０ｋｇ／ｃｍ^２とすると、根元部分２０１Ｃのせん断破壊によるせん断強度は、２０ｋｇ／ｃｍ^２×（０．１８〜０．２０）＝３．６〜４．０ｋｇ／ｃｍ^２となる。

以上の結果より、上記いずれのケースにおいても、せん断強度が、下層１０と上層２０との接合部分に発生するせん断応力Ｔ＝１．４５ｋｇ／ｃｍ^２よりも大きくなる、本実施形態で言えば、少なくとも２倍以上の安全率を備えるように設計されており、下層１０と上層２０との接合部分での破壊が防止されている。

本実施形態によれば、第１実施形態の(１)〜(３)と同様の効果に加え、以下のような効果を奏することができる。
(７)防水層３０の凹状溝３０１の入隅、出隅部分に面取り加工を施して、溝形コッター１０１，２０１の入隅、出隅部分に面取り部１０１Ｂ，２０１Ｂを形成したので、防水床スラブ１００にせん断応力が掛かった場合であっても、防水層３０の入隅、出隅部分の損傷を抑えることができる。

なお、本発明は、前記各実施形態には限定されない。例えば、前記第１実施形態では、大梁２および小梁３のそれぞれの側に２列ずつせん断補強部材５０を配置したが、前述した設計条件を満たすのであれば、その列数や寸法、設置位置等は特に限定されない。同様に、前記第２実施形態では、溝形コッターを３列ずつ形成したが、前述した設計条件を満たすのであれば、その列数や形状、寸法、位置等は特に限定されない。

また、前記第１実施形態では、下層１０および上層２０を現場打ちの鉄筋コンクリート製としたが、上層２０についてはつなぎ筋を設けないコンクリート製としてもよい。また、前記各実施形態で、下層１０を現場打ちの鉄筋コンクリート製としたが、例えば、プレキャストコンクリート等を採用してもよい。また、前記第１実施形態では、下層１０の下側にデッキスラブ４０を設け、このデッキスラブ４０を型枠として利用したが、デッキスラブではなくて、一般的な型枠を用いて下層１０を構成してもよい。

また、前記第１実施形態では、せん断補強部材５０のシアー筋５４には、シアー筋本体の先端側が張り出した頭部５４Ｂを形成したが、下層１０と上層２０との間を剥離させようとする力が小さい場合には、特に頭部５４Ｂを形成しなくてもよい。また、前記第１実施形態では、下層１０および上層２０に埋設されるシアー筋５４をそれぞれ備える構成としたが、いずれか一方の層に埋設されるシアー筋５４のみを備える構成としてもよい。この場合には、例えばプレート５２を、いずれかの層１０，２０へと突出する突出部分を有する形状に加工する等して、下層１０と上層２０との間でせん断応力を伝達できればよい。

本発明の第１実施形態に係る防水床スラブを示す平面図である。 図１における大梁と小梁とで囲まれたＡ部の要部を拡大して示すII−IIの縦断面図である。 せん断補強部材を示す斜視図である。 図１のＡ部に設けられた防水層３０の一部を示す平面図である。 （Ａ）は試験体として用いた防水床スラブを示す断面図、（Ｂ）は平面図である。 各試験体の条件を示す表である。 各試験体の荷重―たわみ曲線を示す図である。 各試験体のひび割れ荷重、たわみ２０ｍｍまでの最大耐力Ｐｍａｘ、荷重５ｋＮ時のたわみを示す表である。 図１におけるＡ部を拡大して示すＶ−Ｖの縦断面図である。 図５のＢ部を拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

１ 防水床スラブ ２ 大梁
３ 小梁 ４ 柱
１０ 下層 ２０ 上層
３０ 防水層 ４０ デッキスラブ
５０ せん断補強部材 ５２ プレート
５４、８２Ａ、８２Ｂ シアー筋（スタッド）
５４Ａ 本体部（シアー筋本体） ５４Ｂ 頭部
５６ つなぎ筋 ５８ 脚部
６０ 防水層本体 ７０ せん断補強ユニット
８０ 下端筋 ８１ 上端筋
８３ 支持端 １００ 防水床スラブ
１０１，２０１ 溝形コッター（凹凸部）
１０１Ａ，２０１Ａ 立上り部 １０１Ｂ，２０１Ｂ 面取り部
２００ 防水床スラブ（試験体） ２０１Ｃ 根元部分
３０１ 凹状溝

Claims (8)

1. 防水加工が施された防水床スラブであって、
   コンクリート製の下層と、
   この下層の上側となるコンクリート製の上層と、
   前記下層と前記上層との間に設けられる防水層とを備え、
   前記下層と前記上層との間でシアー筋又は前記防水層を介してせん断力が伝達されるように構成され、
   前記下層と前記上層とは、床スラブの躯体であることを特徴とする防水床スラブ。
2. 請求項１に記載の防水床スラブにおいて、
   前記防水層は、前記下層の上面に配置される非透水性のプレート、および、前記プレートの上下面からそれぞれ突出し、前記上層および前記下層の少なくともいずれかに埋設されるシアー筋を有する複数のせん断補強部材と、
   前記せん断補強部材のプレート間に跨って、前記下層の上面を覆うように配置された非透水性材料からなる防水層本体とを備えることを特徴とする防水床スラブ。
3. 請求項２に記載の防水床スラブにおいて、
   前記せん断補強部材は、建物躯体を構成する互いに平行な２つの梁に沿って当該梁の近傍にそれぞれ設置されていることを特徴とする防水床スラブ。
4. 請求項２または３に記載の防水床スラブにおいて、
   前記シアー筋は、前記プレートに接合されたシアー筋本体と、前記シアー筋本体の先端側から外側へ張り出した頭部とを備えることを特徴とする防水床スラブ。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の防水床スラブにおいて、
   複数の前記せん断補強部材が互いに連結されることによりユニット化されていることを特徴とする防水床スラブ。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載の防水床スラブにおいて、
   前記防水層本体は、アスファルト、樹脂製シート、およびウレタンゴム系塗膜の少なくともいずれかを含んで構成されていることを特徴とする防水床スラブ。
7. 請求項１に記載の防水床スラブにおいて、
   前記下層の上面には、凹凸部が形成され、
   前記上層の下面には、前記下層の凹凸部に嵌合する凹凸部が形成され、
   前記防水層は、前記下層および前記上層の凹凸部の嵌合面に沿って設けられていることを特徴とする防水床スラブ。
8. 床スラブの防水方法であって、
   コンクリート製の下層と、この下層の上側となるコンクリート製の上層とを前記床スラブの躯体として構築するとともに、前記下層と前記上層との間に防水層を設け、前記下層と前記上層との間でシアー筋又は前記防水層を介してせん断力が伝達されるように構成することを特徴とする床スラブの防水方法。

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