JP7477090B2

JP7477090B2 - 建設用パネル

Info

Publication number: JP7477090B2
Application number: JP2021184627A
Authority: JP
Inventors: 厚武藤; 俊一加賀; 慶一中村
Original assignee: Meijo University; SE Corp
Current assignee: Meijo University; SE Corp
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2024-05-01
Anticipated expiration: 2041-11-12
Also published as: JP2023072224A

Description

本発明は、建設用パネルに関するものである。

特許文献１には、繊維を混ぜ込むことによって補強されたコンクリートを用いた耐衝撃構造が開示されている。このものは、格子状に配筋された鉄筋を、板の表面側と裏面側とに配置してコンクリートに埋設し、板状に形成している。

特開２０１４―２０１４８１号公報

ここで、より衝撃に耐え得る構造として、格子状に配筋された鉄筋を複数段重ねてコンクリートに埋設することが考えられる。しかし、繊維を混ぜ込むことによって補強されたコンクリートは、流動性と自己充填性が良好でない。このため、格子状に配筋された鉄筋を複数段重ねたところにこのコンクリートを用いると、鉄筋の間に隙間なくコンクリートが入り込まなくなるおそれがあるため、繊維を混ぜ込んだコンクリートと、格子状に配筋された鉄筋を複数段重ねたものと、を組み合わせることは、避けることが好ましいとされてきた。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、特性が良好な建設用パネルを提供することを解決すべき課題としている。

本発明の建設用パネルは、
セメント、細骨材、水、混和剤、及び繊維補強材を混練してなるモルタルと、
メッシュ状に交差された複数の金属線の交点を溶接して形成した金属メッシュと、
を備え、
複数の前記金属メッシュが重ねられて前記モルタルに埋め込まれている。

この構成によれば、モルタルに含まれる繊維補強材が各金属メッシュに絡みつくことによって各金属メッシュ同士が連結されるので、良好な特性の建設用パネルを得ることができる。

実施例１の一例であり、三点曲げ試験に用いる実施例２の建設用パネルの平面図である。図１における、Ａ－Ａ断面図である。実施例１の一例であり、中央一点載荷の試験に用いる実施例３の建設用パネルの平面図である。図３における、Ｂ－Ｂ断面図である。三点曲げ試験における荷重－変位特性を示すグラフである。中央一点載荷の試験における荷重－変位特性を示すグラフである。

本発明における好ましい実施の形態を説明する。

本発明の建設用パネルの複数の金属メッシュは、密接して重ねられたメッシュ群を形成し得る。この構成によれば、繊維補強材が練り込まれたモルタルによって各金属メッシュ同士が良好に連結するので、良好な特性を得ることができる。ここでいう密接の概念には、厳密に接触した状態に限らず、１ｍｍから３ｍｍ程度離隔した状態も含まれる。

本発明の建設用パネルの金属メッシュ群は、板厚方向の一方側に偏って配置され得る。この構成によれば、パネル内における金属メッシュにおける配置を、パネルにかかる負荷の方向に対応させ易い。

本発明の建設用パネルのメッシュ群は、板厚方向の中央部を挟んで、板厚方向の一方側と他方側とに配置され得る。この構成によれば、圧縮側と伸長側との両方にメッシュ群を配置することによって、より良好な特性にすることができる。

＜実施例１＞
実施例１の建設用パネル１０は、モルタル１１と、複数の金属メッシュ１２を備えている（図１から図４参照）。

［モルタルについて］
モルタル１１は、株式会社エスイー製ＥＳＣＯＮ（登録商標）を用いている。モルタル１１は、セメント、細骨材、水、混和剤、及び繊維補強材を混練してなる。セメントには、シリカヒュームセメントを用いる。シリカヒュームセメントの配合量の割合は、およそ４０から６３（重量％）である。細骨材には、珪砂５号を用いる。細骨材の配合の割合は、およそ３０から４２（重量％）である。水には、上水道水を用いる。水の配合量の割合は、およそ７．４から８．５（重量％）である。混和剤には、例えば、一液型高性能減水剤を用いる。混和剤の配合の割合は、およそ１．１から１．６（重量％）である。

繊維補強材には、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）繊維を用いる。実施例１における繊維補強材には、繊維長１２ｍｍ、直径０．２ｍｍのものを用いた。繊維補強材の配合の割合は、およそ０．９（重量％）である。さらに、配合によっては、石灰石微粉末を混合する。石灰石微粉末には、ブレーン値５０００を用いる。石灰石微粉末の配合の割合は、およそ０から１８（重量％）である。

このような成分のモルタル１１を作製する一例を説明する。先ず、シリカヒュームセメントを主成分とする結合材と、細骨材と、を混合して空練りを５分間行う。配合によっては、石灰石微粉末を混合する。その後、混和剤（一液型高性能減水剤）と、水とをさらに加えて１０分間混練する。その後、繊維補強材をさらに加えて３分間混練する。セメント、細骨材、水、混和剤、及び繊維補強材を上記の範囲内で配合して作製したモルタル１１は、６０／ｍｍ²から１５０／ｍｍ²の間の強度が得られる。

［金属メッシュについて］
金属メッシュ１２は、図１、３に示すように、複数の金属線Ｗを直角に交差させてメッシュ状に並べ、金属線Ｗ同士の交点を電気抵抗溶接によって連結して形成されている。つまり、金属メッシュ１２は、メッシュ状に交差された複数の金属線Ｗの交点を溶接して形成されている。金属線Ｗの直径は、２ｍｍである。金属線Ｗの材質は、ＳＵＳ３０４である。これによって、モルタル１１に亀裂が生じ、金属線Ｗが大気に暴露されても、錆びが生じることを防止することができる。平行に隣合う金属線Ｗの中心軸間の寸法（すなわち、ピッチ）は、２０ｍｍである。

［建設用パネルの作製］
このように構成された金属メッシュ１２を複数重ねた状態で所望の内形を有する型枠内に配置して、この型枠内に上記の範囲内で配合して作製したモルタル１１を流し込み、所望の外形の建設用パネル１０を作製する。建設用パネル１０は、複数の金属メッシュ１２が重ねられて形成されたメッシュ群Ｍがモルタル１１に埋め込まれている。モルタル１１は、型枠内に流し込んだ後、蒸気養生して、所定の強度を発現させる。蒸気養生の温度は、エポキシ樹脂が軟化しない温度（例えば、９５℃）とした。養生時間は、８時間とした。

＜実施例２、３＞
実施例１の手順を用いて、異なる外形の実施例２の建設用パネル１０Ａ、実施例３の建設用パネル１０Ｂを作製する。建設用パネル１０Ａ，１０Ｂは、建設用パネル１０である。実施例２の建設用パネル１０Ａの外形は、図１、２に示すように、長さ４００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ４０ｍｍの直方体形状である。建設用パネル１０Ａは、長辺方向の両端部を下方から支持して、圧子を用いて長辺方向の中央部に下向きに荷重を付与する、所謂、三点曲げ試験に用いる。

建設用パネル１０Ａにおいて、二枚の金属メッシュ１２が密接して配置されている。具体的には、密接する二枚の金属メッシュ１２において、互いに密接する側の金属線Ｗ同士は直交して配置されており、交点において接触している（図２参照）。密接して配置された二枚の金属メッシュ１２は、メッシュ群Ｍ１である。メッシュ群Ｍ１はメッシュ群Ｍである。

建設用パネル１０Ａには、２つのメッシュ群Ｍ１が配置されている。これらメッシュ群Ｍ１は、建設用パネル１０Ａの厚さ方向（板厚方向）の中央部を挟んで、厚さ方向（板厚方向）の一方側と他方側とに配置されている。具体的には、各メッシュ群Ｍ１は、建設用パネル１０Ａの厚さ方向において、表面から７ｍｍ内側に離隔して配置されている。建設用パネル１０Ａの厚さ方向（板厚方向）の中央部には金属メッシュ１２が配置されていない。建設用パネル１０Ａにおける引張鉄筋比は、およそ０．７９％である。

実施例３の建設用パネル１０Ｂの外形は、図３、４に示すように、幅８００ｍｍ×８００ｍｍ、厚さ２０ｍｍの平板状をなしている。建設用パネル１０Ｂは、平板状の外縁部を下方から支持して、圧子を用いて中央部に下向きに荷重を付与する、所謂、中央一点載荷の試験に用いる。

建設用パネル１０Ｂには、１つのメッシュ群Ｍ２が配置されている。メッシュ群Ｍ２は、メッシュ群Ｍである。メッシュ群Ｍ２は、二枚の金属メッシュ１２が密接して配置されている。具体的には、密接する二枚の金属メッシュ１２において、互いに密接する側の金属線Ｗ同士は、平行に配置されており、建設用パネル１０Ｂの厚さ方向（板厚方向）におよそ１ｍｍ離隔している。互いに密接する側の金属線Ｗ同士の位置関係は、本願における密接の定義に含まれる。メッシュ群Ｍ２は、建設用パネル１０Ｂの厚さ方向（板厚方向）の一方側に配置されている。具体的には、メッシュ群Ｍ２は、建設用パネル１０Ｂの厚さ方向において、一方の表面から３ｍｍ内側に離隔するように配置されている。建設用パネル１０Ｂの厚さ方向（板厚方向）の他方側には金属メッシュ１２が配置されていない。建設用パネル１０Ｂにおいて、メッシュ群Ｍ２は、板厚方向の一方側に偏って配置されている。建設用パネル１０Ｂにおける引張鉄筋比は、およそ１．５７％である。

［三点曲げ試験の試験結果］
実施例２の建設用パネル１０Ａを用いて、三点曲げ試験を行った荷重－変位特性を図５に示す。建設用パネル１０Ａは、３つ用意して各々で試験を行った。建設用パネル１０Ａとは別に、比較例１、比較例２、及び比較例３の試験片も３つずつ用意して各々で三点曲げ試験を行った。

比較例１の試験片は、モルタル１１に代えて、繊維補強材を含まない従来のモルタル（配合条件Ｆｃ３０）を用いて２つのメッシュ群Ｍ１を埋め込んだものである。比較例１の試験片の引張鉄筋比は、およそ０．７９％である。比較例２の試験片は、モルタル１１のみ（金属メッシュ１２を埋め込まない）で成形したものである。比較例３の試験片は、モルタル１１を用いて、試験片の長手方向に沿って平行に配置した複数の金属線Ｗを埋め込んだものである。比較例３の試験片の引張鉄筋比は、およそ０．７９％である。つまり、比較例３の試験片の金属線Ｗは、格子状に配置されておらず、且つ互いに溶接もされていない。

実施例２の３つの建設用パネル１０Ａにおける荷重－変位特性は、圧子の下向きの変位量（以下、単に圧子の変位量ともいう）がおよそ２３ｍｍに至るまで荷重が大きく減少することなく増加している。３つの建設用パネル１０Ａの内の１つの荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ２３ｍｍに至ったところで荷重がおよそ８．８ｋＮに到達した後、荷重が急激に減少している。

比較例１の３つの試験片における荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ７ｍｍに至るまで荷重が大きく減少することなく増加している。３つの比較例１の試験片の内の１つの荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ７ｍｍに至ったところで荷重がおよそ５．７ｋＮに到達した後、荷重が急激に減少している。

比較例２の３つの試験片における荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ１ｍｍに至ると直ちに荷重が急激に減少している。図５において、比較例２の３つの試験片における荷重－変位特性は、概ね同様であるため、１つに重なって見えている。

比較例３の３つの試験片における荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ３ｍｍに至るまで荷重が大きく落ち込むことなく増加し、圧子の変位量が３ｍｍを超えると、徐々に荷重が減少している。３つの比較例３の試験片の内の１つの荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ３ｍｍに至ったところで荷重がおよそ６．７ｋＮに到達した後、荷重が徐々に減少している。

三点曲げ試験の試験結果から、建設用パネル１０Ａは、他の比較例の試験片よりも大きい荷重に耐え得ることがわかった。

［中央一点載荷の試験結果］
実施例３の建設用パネル１０Ｂを用いて、中央一点載荷の試験を行った荷重－変位特性を図６に示す。建設用パネル１０Ｂは、２つ用意して各々で試験を行った。建設用パネル１０Ｂは、メッシュ群Ｍ２が下側になるように配置した。建設用パネル１０Ｂとは別に、比較例４、及び比較例５の試験片も２つずつ用意して各々で中央一点載荷の試験を行った。

比較例４の試験片は、モルタル１１のみ（金属メッシュ１２を埋め込まない）で成形したものである。比較例５の試験片は、モルタル１１を用いて、１つの金属メッシュ１２を埋め込んだものである。したがって、比較例５の引張鉄筋比は、建設用パネル１０Ｂの半分のおよそ０．７９％である。

建設用パネル１０Ｂにおける荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ４ｍｍからおよそ１２５ｍｍに至るまで荷重が大きく減少することなく、荷重と変位とが概ね比例するように（すなわち、直線的に）増加している。２つの建設用パネル１０Ｂの内の１つにおいては、圧子の変位量がおよそ１２５ｍｍに至ったところで荷重がおよそ４２ｋＮに到達した後、荷重が急激に減少している。２つの建設用パネル１０Ｂの荷重－変位特性は、概ね同様であった。

比較例４の２つの試験片における荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ１ｍｍに至るまで荷重が増加する。そして、圧子の変位量が１ｍｍを超えると、荷重は一旦減少し、圧子の変位量がおよそ１５ｍｍに至るまで緩やかに増加する。圧子の変位量が１５ｍｍを超えると、荷重は緩やかに減少する。比較例４の２つの試験片の荷重－変位特性は、概ね同様であった。

比較例５の２つの試験片における荷重－変位特性は、圧子の変位量がおよそ４ｍｍからおよそ９０ｍｍに至るまで荷重が大きく減少することなく、荷重と変位とが概ね比例するように（すなわち、直線的に）増加している。２つの試験片の内の１つにおいては、圧子の変位量がおよそ１００ｍｍに至ったところで荷重がおよそ２１ｋＮに到達した後、荷重が急激に減少している。比較例５の２つの試験片の荷重－変位特性は、概ね同様であった。

中央一点載荷の試験結果から、建設用パネル１０Ｂにおける荷重－変位特性は、比較例５における荷重－変位特性よりも、傾きが大きいことがわかった。具体的には、圧子の変位量が４ｍｍから９０ｍｍの間において、建設用パネル１０Ｂの荷重－変位特性の傾きは、比較例５における荷重－変位特性の傾きのおよそ２倍の大きさであることがわかった。つまり、１つの金属メッシュ１２を用いた場合に比べ、メッシュ群Ｍ２を用いた方が、より、大きな荷重に耐え得ることがわかった。

次に、上記実施例における作用効果を説明する。

建設用パネル１０は、セメント、細骨材、水、混和剤、及び繊維補強材を混練してなるモルタル１１と、メッシュ状に交差された複数の金属線Ｗの交点を溶接して形成した金属メッシュ１２と、を備え、複数の金属メッシュ１２が重ねられてモルタル１１に埋め込まれている。この構成によれば、モルタル１１に含まれる繊維補強材が各金属メッシュ１２に絡みつくことによって各金属メッシュ１２同士が連結されるので、良好な特性の建設用パネル１０を得ることができる。

建設用パネル１０の複数の金属メッシュ１２は、密接して重ねられたメッシュ群Ｍを形成している。この構成によれば、繊維補強材が練り込まれたモルタル１１によってメッシュ群Ｍの各金属メッシュ１２同士が良好に連結するので、良好な特性を得ることができる。

建設用パネル１０Ａのメッシュ群Ｍ１は、板厚方向の一方側に偏って配置されている。この構成によれば、パネル内における金属メッシュ１２における配置を、パネルにかかる負荷の方向に対応させ易い。

建設用パネル１０Ｂのメッシュ群Ｍ２は、板厚方向の中央部を挟んで、板厚方向の一方側と他方側とに配置されている。この構成によれば、圧縮側と伸長側との両方にメッシュ群Ｍ２を配置することによって、より良好な特性にすることができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１から３に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）モルタルの各成分の割合は、実施例１に開示されたものに限らない。
（２）金属線の材質や外径は、実施例１に開示されたものに限らない。
（３）メッシュ群における金属メッシュの数は、３つ以上であってもよい。この場合、メッシュ群が建設用パネルにおける厚み方向の中央部に配置されてもよい。
（４）金属メッシュは、金属線同士が厳密に直交していなくてもよい。また、全ての交点において溶接していなくてもよい。
（５）モルタルの強度は、より高い方が好ましい。具体的には、８０／ｍｍ²から１５０／ｍｍ²の間の強度が好ましく、１００／ｍｍ²から１５０／ｍｍ²の間の強度がより好ましい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…建設用パネル
１１…モルタル
１２…金属メッシュ
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２…メッシュ群
Ｗ…金属線

Claims

セメント、細骨材、水、混和剤、及び繊維補強材を混練してなるモルタルと、
メッシュ状に交差された複数の金属線の交点を溶接して形成した金属メッシュと、
を備え、
複数の前記金属メッシュが重ねられて前記モルタルに埋め込まれており、
複数の前記金属メッシュは、密接して重ねられたメッシュ群を形成している建設用パネル。
前記メッシュ群は、板厚方向の一方側に偏って配置されている請求項１に記載の建設用パネル。
前記メッシュ群は、板厚方向の中央部を挟んで、板厚方向の一方側と他方側とに配置されている請求項１又は請求項２に記載の建設用パネル。