JP6485971B2 - 耐荷重性構造のためのフーチング基礎におけるポリウレタンフォーム - Google Patents
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Description
本出願は、2014年1月17日に出願された米国特許仮出願第61/928,453の優先権を主張するものであり、参照することによって本出願に組み込まれるものである。
浅い基礎は、概して、地表面から地表面の3メートル下に、あるい地下凍結線の下に、設置される。浅い基礎の建築は、概して、多くの住宅並びに商用の軽量高床建築現場に利用される。図1では、建築(ビルディング)構造10が浅い基礎12の上に建設される。浅い基礎は、反転したT形状で示されるような、任意の適切な形状であり得る。
この形状はより安定する。
に取り付けられる。例えば、図2において、アンカーボルト22が、柱とコンクリートフーチング24とを接続するために使用される。砂利ベース26は、凍上を防ぐために、コンクリートフーチングの下部に使用され得る。図3において、コンクリートフーチング30は、ファイバーチューブ32の中に注入(打設)され、金属柱アンカー34がコンクリート中に設置され、コンクリートを凝結させる。コンクリートを凝結させた後、地盤より上にある部分のファイバーチューブが除去される。金属柱アンカー34は、柱20とコンクリートフーチング24とを接続する。前記コンクリートフーチングは、概して、地下凍結線36の下、6インチに広がり、未撹乱土壌38の上に置かれる。フーチングの最上部は、概して、少なくとも地上6”である。
地盤に設けられ、底部と側面とを有する穴と、
一般に穴の中央に位置するように、穴の底部に配置され、該穴の上方に伸びてなる柱、
とを含み、
前記穴の幅は前記柱の幅よりも広く、それ故、前記柱の側面と穴の側面との間にギャップ(隙間)が形成されてなり、
前記基礎はさらに該柱の周囲の硬化されたクローズドセルのポリウレタンフォームを含み、前記ポリウレタンフォームは柱と穴の側面とのギャップを埋めてなり、前記ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート及び少なくとも一種の活性化水素含有化合物を含むポリウレタン組成物の硬化した混合物を含む。基礎フーチングシステムは、柱とフォームを含む。
地盤に設けられ、最上部、底部及び側面を有する穴を含み、
前記基礎はさらに硬化したポリウレタンフォームを含み、
前記フォームは前記穴を埋め、そして該穴の最上部より上方に伸びて基礎フーチングを形成し、
前記ポリウレタンフォームは、イソシアネート、及び少なくとも1つの活性化水素含有化合物を含むポリウレタン組成物の硬化した混合物を含み、
さらに前記基礎は、
一般に前記フォームの中央に位置するように、前記フォームの上に設置され取り付けられてなる柱を含む。基礎フーチングシステムは柱とフォームを含む。
典型的なプラスチックは、PVC及びABSである。複合材料の柱の例は、バインダとしてポリエステル又はエポキシ樹脂を備えるファイバーグラス又はカーボンファイバーである。
siの28日後圧縮強度を有する、現場打設コンクリートが、使用される。重荷重のために、12インチ厚を超えるパッドが要求され得る。要求される荷重容量に関してストされたABSフーチングパッド並びに他のパッドもまた使用可能である。
は地盤50に形成される。柱54は穴の底部に設置され、通常、穴52の中央に配置される。ポリウレタン成分を混合し、穴の中に注入する。ポリウレタン成分を反応させ、フォーム56を隆起させる。図6において、柱穴62が地盤60に形成される。フーチングパッド68を穴の底部に配置する。柱64はパッド68の上に設置され、通常、穴62の中央に配置される。ポリウレタン成分を混合し、穴の中に注入する。ポリウレタン成分を反応させ、フォーム66を隆起させる。上述したように、パッドは任意の適切な材料で製造され得、典型的にはコンクリート又はABSなどのポリマーである。
ムは、撥水性及び疎水性であることが非常に重要である。“撥水性”は、液体状態、及び、硬化している間の、イソシアネート混合物及びポリオール組成物を言及する。“疎水性”は、硬化したポリウレタンフォームを言及する。
本発明の組成物は、ポリイソシアネート及び活性水素含有化合物などの従来の材料を利用し、但し、湿潤状態あるいは湿気のある状態では、水不混和性成分をさらに含む。水不混和性成分は、硬化と同時に液状のポリウレタンフォーム組成物の撥水性をもたらす。水不混和性成分は、数多くの材料あるいは材料の混合物のいずれであり得る。好ましくは、水不混和性成分は、低蒸気圧を有する液体であって、ポリウレタン組成物の形成に使用される活性化水素成分又はイソシアネート成分を備える通常の発泡条件下では、実質的に非活性である。ポリウレタン成分の何れかは又は双方と反応する材料は、水不混和性成分の一部又は大部分を含み得る。
の量は、該組成物から生じるポリウレタンフォームの30質量%乃至60質量%の範囲である。
硬化されたフォームがクローズド・セルであることが好ましい。水がフォームを通過できないようにする必要がある。柱が地中内にあり、そしてフォームにより囲われた時、これが特に重要である。
本発明のフォームは界面活性剤、特に疎水性誘発界面活性剤を使用して調製される。典型的には、疎水性誘発界面活性剤は、ポリシロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマーであり、通常、非加水分解性のポリシロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマータイプである。界面活性剤におけるポリオキシアルキレン(又はポリオール)末端は、乳化効果に貢献する。分子のシリコーン末端はバルク表面張力を低下させる。ケイ素とポリエーテル基との間のSi−O結合を含む加水分解性の界面活性剤が水と触れたとき、分子は分裂してシロキサンとグリコール分子とを形成する。これが生じると、個々の分子はもはや適切な界面活性化効果を示さない。よって、ケイ素とポリエーテル鎖との間に水に対して安定なSi−C結合を含む非加水分解タイプの界面活性剤が好ましい。
原則として、例えば、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、水素化ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、及びそれらの混合物といった様々なイソシアネート類が本発明のポリウレタンフォームの製造に使用され得る。イソシアネートプレポリマーもまた使用可能である。ポリマー化MDIは、本発明で使用される好ましいイソシアネートである。
本発明で使用されるポリウレタンフォームの製造に有用なポリオールは、ポリエーテル、ポリエステルポリオール、又はポリアルキルジエンポリオールのいずれか又は組み合わせ、または、過剰の前記ポリオールの反応由来物を単独で、あるいはイソシネート官能性化合物との組合わせであり得る。ポリオールは、ジオール、トリオール、テトラオール、又はより多官能のポリオールであり得る。それらは、単独で、又は組み合わせて使用可能である。有用なポリオールの代表例としては、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリアルキレンポリオール、及びポリプロピレングリコールが挙げられる。それらは、アミンポリオール、スクロースポリオール、グリセロールポリオール、ソルビトールポリオール又は組み合わせであり得る。使用されるポリオールは、脂肪族又は芳香族であり得る。
第三級アミン及び有機スズ化合物が、触媒として好適に使用される。本発明の疎水性のポリウレタンフォームを得る目的において、使用される特定の第三級アミン及び有機スズ化合物は重要ではなく、当業者にとって既知の成分の任意の組み合わせを使用することができる。適切な第三級アミンの例としては、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン及びN,N,N’,N’−テトラメチルブタンジアミンが挙げられる。適切な有機スズ触媒としては、第一スズオクトエート及びジブチルスズジラウレートが挙げられる。
本発明において使用可能な発泡剤の例としては、水、ブタン及びペンタンなどの低沸点アルカン類、アセトン及び液体二酸化炭素が挙げられる。好ましくはないが、ハロゲン化発泡剤(HCFC’s)もまた使用可能である。水は本発明において好ましい発泡剤である。発泡剤は、処方の総質量に基いて、1乃至20質量%にて、より好ましくは1乃至15質量%にて使用される。
本発明のポリウレタンフォームに使用され得るさらなる成分としては、例えば、架橋剤;カーボンブラック及び炭酸カルシウムなどのフィラー;着色染料、抗酸化剤、殺菌剤、殺虫剤、及び抗菌剤、フロー剤、粘度調整剤、フォーム調整剤、可塑剤、水分捕捉剤、接着促進剤、温度安定剤、及び紫外線安定剤が挙げられる。
地盤に設けられ、底部と側面を有する穴と、
該穴の中に、一般に該穴の中心に位置するように配置され、該穴の上方に伸びてなる柱、
とを含む、耐荷重性構造(耐力構造)のための基礎フーチングシステムであって、
該穴の幅は該柱の幅よりも広く、それ故、該柱の側面と該穴の側面との間にギャップが形成されてなり;
前記基礎は、さらに、該柱の周囲の硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームを含み、
前記ポリウレタンフォームは、該柱と該穴の側面とのギャップを埋めてなり、
前記ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート及び少なくとも1つの活性化水素を含有する化合物を含むポリウレタン組成物の硬化した混合物を含み、前記硬化したポリウレタンフォームは、10psiより大きい圧縮強度、30psiより大きい圧縮強度、50psiより大きい圧縮強度、80psiより大きい圧縮強度、あるいは100psiの圧縮強度を有する、フーチングシステム。
地盤に設けられ、最上部、底部及び側面を有する穴を含む、耐荷重性構造(耐力構造)のための基礎フーチングシステムであって;
前記基礎は、さらに、硬化したポリウレタンフォームを含み、
前記フォームは前記穴を埋め、そして該穴の最上部より上方に伸びて基礎フーチングを形成し、
前記ポリウレタンフォームは、イソシアネート、及び少なくとも1つの活性水素を含む化合物を含むポリウレタン組成物の硬化した混合物を含み;
さらに前記基礎は、
一般に前記フォームの中央に位置するように、前記フォームの上に設置され取り付けられてなる柱か、あるいは、
少なくとも一部が前記フォームに埋め込まれてなる柱を含み、
硬化されたポリウレタンフォームは、10psiより大きい圧縮強度、30psiより大きい圧縮強度、50psiより大きい圧縮強度、80psiより大きい圧縮強度、あるいは100psiの圧縮強度を有する、フーチングシステム。
少なくとも2つの穴と少なくとも2つの柱を有し、前記柱は同一の又は異なる直径を有し、各穴は、それぞれの柱の直径と必須のギャップに適合する直径を有する、態様1又は態様2の基礎フーチングシステム。
前記硬化したポリウレタンフォームは、ポリウレタン組成物を混合し、該組成物を穴に注入し、該組成物を発泡させることから製造され、前記ポリウレタンフォームは、前記組成物の混合後、約1乃至10分の間に手で触れるように硬化させる、態様1乃至態様3の基礎フーチングシステム。
前記穴に配置された前記柱の下にフーチングパッドを更に含み、及び/又は、前記柱は穴の底部に配置される、態様1乃至態様4の基礎フーチングシステム。
前記ポリウレタン組成物が疎水性である、態様1乃至態様5の基礎フーチングシステム。
前記ポリウレタンフォームが、少なくとも一種の水不混和性成分を、全組成物の10質量%乃至80質量%の量にて、又は30質量%乃至60質量%の量にて、さらに含む、態様1乃至態様6の基礎フーチングシステム。
前記組成物が、疎水性誘発界面活性剤を、全組成物の0.1質量%乃至5質量%の量でさらに含み、前記界面活性剤が、ポリシロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマーから選択される、態様1乃至態様7の基礎フーチングシステム。
耐荷重性構造(耐力構造)のための基礎フーチングシステムを形成する方法であって、a)地盤に、底部と側面とを有する穴を形成する工程;b)一般に該穴の中心に柱が位置するように、そして、柱の側面と穴の側面にギャップを形成するように、該穴の中に柱を設置する工程;及びc)ギャップ中にポリウレタン組成物を加え、ポリウレタン組成物を反応させ、発泡させ、それによりギャップを埋め、そしてフォームを硬化してクローズドセルのポリウレタンフォームとする工程;を含み、前記ポリウレタンフォーム混合物は、ポリイソシアネート及び少なくとも一つの活性化水素を含有する化合物を含み、前記硬化したポリウレタンフォームは、10psiより大きい圧縮強度、30psiより大きい圧縮強度、50psiより大きい圧縮強度、80psiより大きい圧縮強度、あるいは100psiの圧縮強度を有する、フーチングシステムを形成する方法。
耐荷重性構造(耐力構造)のための基礎フーチングシステムを形成する方法であって、a)地盤に、最上部、底部及び側面とを有する穴を形成する工程;b)ポリウレタン組成物を穴の中に設置し、該ポリウレタン組成物を反応及び発泡させて、穴を埋め、そして、穴の上方に隆起させ、そして硬化させて、硬化したポリウレタンフォームフーチングを形成する工程;を含み、前記ポリウレタンフォーム混合物は、イソシアネート及び少なくとも一つの活性化水素を含有する化合物を含み;さらに、柱を、前記フォームの上に、一般に中央に位置するように取り付ける、あるいは、前記フォームに前記柱を埋め込む工程を含み、前記硬化したポリウレタンフォームは、10psiより大きい圧縮強度、30psiより大きい圧縮強度、50psiより大きい圧縮強度、80psiより大きい圧縮強度、あるいは100psiの圧縮強度を有する、フーチングシステムを形成する方法。
さらに、少なくとも2つの穴を形成する工程、及び、各穴に柱を設置する工程、を含み、前記柱は同一の又は異なる直径を有し、各穴は、それぞれの柱の直径と必須のギャップに適合する直径を有し、そして耐荷重性構造を基礎フーチングシステム上に建てる工程、を含む、態様9又は態様10の方法。
12 浅い基礎
14 建築(ビルディング)構造
16 深い基礎
20 (木材)柱
22 アンカーボルト
24 コンクリートフーチング
26 砂利ベース
30 コンクリートフーチング
32 ファイバーチューブ
34 金属柱アンカー
36 地下凍結線
38 未撹乱土壌
40 地盤
42 (柱)穴
44 柱
46 フォーム
48 ビルディングフロア
50 地盤
52 (柱)穴
54 柱
56 フォーム
60 地盤
62 (柱)穴
64 柱
66 フォーム
68 フーチングパッド
70 地盤
72 柱穴
73 フーチングパッド
74 柱
76 フォーム
80 地盤
82 柱穴
83 フーチングパッド
84 柱
86 フォーム
83 フラットフーチングパッド
100 土壌
102 穴
103 フーチングパッド
104 柱
106 フォーム
110 土壌
114 柱
116 フォーム
117 フーチング形態(フォーム)
118 地表面
120 土壌
123 フーチングパッド
124 柱
126 フォームフーチング
Claims (12)
- 地盤に設けられ、そして底部と側面を有する穴の中央に位置するように配置され、該穴の上方に伸びてなる柱と
該柱を囲んでいる硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームとを含む耐荷重性構造のための基礎フーチングシステムであって、
該穴の幅は該柱の幅よりも広く、それ故、該柱の側面と該穴の側面との間にギャップが形成されてなり、
前記ポリウレタンフォームは、該柱と該穴の側面とのギャップを埋めてなり、
前記ポリウレタンフォームは、ポリイソシアネート、少なくとも1つの活性化水素含有化合物、及びポリシロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマー界面活性剤を含むポリウレタン組成物の硬化した混合物を含み、
前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、10psiより大きい圧縮強度を有する。 - 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、
前記ポリウレタン組成物を混合し、
該ポリウレタン組成物を穴に注入し、
該ポリウレタン組成物を発泡させることから製造され、
前記ポリウレタンフォームは、前記ポリウレタン組成物の混合後、1乃至20分の間に硬化する、
請求項1に記載の基礎フーチングシステム。 - 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、30psiより大きい圧縮強度を有する、請求項1に記載の基礎フーチングシステム。
- 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、50psiより大きい圧縮強度を有する、請求項1に記載の基礎フーチングシステム。
- 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームが疎水性である、請求項1に記載の基礎フーチングシステム。
- 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームが、少なくとも一種の水不混和性成分を、全組成物の10質量%乃至80質量%の量で含む、請求項1に記載の基礎フーチングシステム。
- 前記ポリウレタン組成物が、疎水性誘発界面活性剤を、該ポリウレタン組成物全体の0.1質量%乃至5質量%の量で含む、請求項1に記載の基礎フーチングシステム。
- 地盤に設けられ、そして最上部、底部及び側面を有する穴を埋めるように設けられる硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームと、
前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームの中央に位置するように、前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームの上に設置され取り付けられてなる柱か、あるいは、少なくとも一部が前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームに埋め込まれてなる柱とを含む耐荷重性構造のための基礎フーチングシステムであって、
前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームが、ポリウレタン組成物の硬化した混合物を含み、
該ポリウレタン組成物が、ポリイソシアネート、少なくとも1つの活性化水素含有化合物、及び該ポリウレタン組成物の0.1質量%乃至5質量%の量で含むポリシロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマー界面活性剤を含み、
前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、10psiより大きい圧縮強度を有する、基礎フーチングシステム。 - 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、
前記ポリウレタン組成物を混合し、
該ポリウレタン組成物を前記穴に注入し、そして
該ポリウレタン組成物を発泡させることから製造され、
前記ポリウレタンフォームは、前記ポリウレタン組成物の混合後、1乃至20分の間に硬化する、
請求項8に記載の基礎フーチングシステム。 - 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、30psiより大きい圧縮強度を有する、請求項8に記載の基礎フーチングシステム。
- 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームは、50psiより大きい圧縮強度を有する、請求項8に記載の基礎フーチングシステム。
- 前記硬化したクローズド・セルのポリウレタンフォームが疎水性である、請求項8に記載の基礎フーチングシステム。
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