JP5097619B2 - 有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート躯体の火災時における爆裂を防止するように形成した、有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板（以下、繊維ＰＰＣ板と称する）
に関するものである。

従来、Ｗ／Ｃ（水セメント比）＝３０％以下のコンクリートを用いた柱が、火災時に爆裂を起こすことが知られている。これを防止するために、例えば、有機繊維を混入したコンクリートを使用する工法が知られている（特許文献１参照）。この工法によるコンクリート構造体は、潜熱作用発現材料を高強度コンクリートに混入させたものであり、４５０℃までの加熱で溶融・気化する際に熱を吸収する潜熱作用で、高温環境下に晒されるコンクリート体の時間に対する温度上昇を鈍化させるものである。
特開２００５−１９４１８７号公報

しかし、前記有機繊維を混入させたコンクリートでは、コンクリート強度の低下が生じる、コンクリートの流動性が低下して、コンクリートの打設性が低下するなど、有機繊維の混入量の増加に伴ってコンクリートの各種性能低下が大きくなるという課題がある。更に、コンクリートの爆裂作用については、上記潜熱により防止するというものと、コンクリート中の水蒸気圧の上昇が爆裂の原因で、この水蒸気圧を緩和させることで防止するというものがある。斯かる爆裂のメカニズムにおいて、実際の爆裂の勢いを見ると、水蒸気圧による急激な膨張圧によるものであると考えられ、これに対応して、いかに水蒸気圧の膨張を抑えるかに課題がある。本発明に係る繊維ＰＰＣ板は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る繊維ＰＰＣ板の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、コンクリート体は、その長手方向に沿って併設して埋設された緊張材でプレストレスが与えられた平板状のコンクリート体と、そのコンクリート体の内部において長手方向に沿って併設された複数の中空孔と、前記コンクリート体の片側平面と前記中空孔との間に混入された有機繊維と、で構成されていることである。

前記有機繊維の混入量は、０．０５体積％以上で多くても０．２体積％であることであり、また、複数の中空孔は、コンクリート体の断面積において占める割合が、１０％〜６５％であることを含むものである。

本発明の有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板によれば、前記有機繊維が熱によって溶融して多数の空洞が発生し、その空洞とこれに連通する中空孔とがコンクリート体の火災時における蒸気圧を逃してこれの圧力を緩和し、コンクリートの爆裂を防止する。更に、コンクリート体のプレストレスが、内部圧力により生じる引張力に抵抗して爆裂を防止する。
また、前記有機繊維の混入量は、多くても０．２体積％なので、少ない量で爆裂を防ぐと共に、コンクリートの強度等や各種性能を低下させないものである。

本発明に係る有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、コンクリート体は１ａ、その長手方向に沿って併設して埋設された緊張材（ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼撚り線）２でプレストレスが与えられた平板状のコンクリート体１ａと、そのコンクリート体１ａの内部において長手方向に沿って併設された複数の中空孔３と、前記コンクリート体１ａの片側平面１ｂと前記中空孔３との間に混入された有機繊維４とで構成されている。

前記有機繊維４は、例えば、ポリプロピレン、ビニロン等である。そして、その有機繊維４の混入量は、０．０５体積％以上で多くても０．２体積％である。これには、強度試験を行った。コンクリート供試体は、φ１００ｍｍ×２００ｍｍの円柱体で、ＪＩＳＡ１１０８の試験方法に沿って行う。その結果が、下記の表１のとおりである。

この強度試験により、有機繊維４の混入量は、０．２体積％までが実用範囲と判断される。

また、コンクリート体１ａの曲げ試験は、図１（Ａ）に示す断面形状で、厚さが９０ｍｍで、曲げスパン４．６ｍ、コンクリート片側表面１ｂから中空孔３までの厚さ（かぶり厚）＝５ｃｍ以下、中空孔同士の離間距離＝５ｃｍ以下、水セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３２％〜４０％、コンクリート体１ａの断面積に占める複数の中空孔３の割合は１０％〜６５％で、中央に１点加力の単純曲げ試験である。この結果、図２に示すように、試験体Ｃの有機繊維混入量が０．２体積％程度までの範囲まで実用に供することができる。

更に、耐火試験では、試験方法をＲＡＢＴ１２００℃−６０分に準じた。なお、コンクリート体１ａの片側平面１ｂに火炎を当てて、１２００℃に達するには、加熱開始から６．５分で到達した。その結果、試験体Ｂ，試験体Ｃにおいて、いずれにも爆裂は生じない。

このように、中空孔を設けたコンクリート体にプレストレスを導入し、耐火用の片側表面と中空孔との間に有機繊維を最小限にして混入させ、火災時の爆裂を防止するようにしたものである。

本発明に係る有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板１の断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。 同本発明の有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板の試験体における単純曲げ試験結果を示す図である。

符号の説明

１ 繊維ＰＰＣ板、 １ａ コンクリート体、
１ｂ 片側表面、
２ 緊張材、
３ 中空孔、
４ 有機繊維。

Claims (3)

1. コンクリート体は、
   その長手方向に沿って併設して埋設された緊張材でプレストレスが与えられたコンクリート体と、
   その平板状のコンクリート体の内部において長手方向に沿って併設された複数の中空孔と、
   前記コンクリート体の片側平面と前記中空孔との間に混入された有機繊維と、
   で構成されていること、
   を特徴とする有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板。
2. 有機繊維の混入量は、０．０５体積％以上で多くても０．２体積％であること、
   を特徴とする請求項１に記載の有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板。
3. 複数の中空孔は、コンクリート体の断面積において占める割合が、１０％〜６５％であること、
   を特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の有機繊維混入プレキャストプレストレストコンクリート板。

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