(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレキャストコンクリート板を底型枠としてその上部に場所打ちコンクリートが打設形成されてなるハーフプレキャスト合成床スラブであって、
前記プレキャストコンクリート板と前記場所打ちコンクリートとの境界部にボイドとしての空洞が形成され、かつ前記プレキャストコンクリート板の少なくとも前記ボイドに面するボイド下部が火災時に疑似クラックが発生して爆裂を抑制可能な疑似クラック発生部として形成されてなることを特徴とするハーフプレキャスト合成床スラブ。
【請求項２】
請求項１記載のハーフプレキャスト合成床スラブであって、
前記疑似クラック発生部は、前記プレキャストコンクリート板に配合される粗骨材の最大径寸法よりも長い有機繊維が配合されて形成されてなることを特徴とするハーフプレキャスト合成床スラブ。
【請求項３】
請求項１または２記載のハーフプレキャスト合成床スラブであって、
前記ボイドの内部に前記プレキャストコンクリート板から前記場所打ちコンクリートに対する放熱作用をなす良熱伝導部材が設置されてなることを特徴とするハーフプレキャスト合成床スラブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の床の構造に係わり、特にプレキャストコンクリート板を底型枠としてその上部に場所打ちコンクリートが打設形成されてなるハーフプレキャスト合成床スラブに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、プレキャストコンクリート板（以下、ＰＣ板という）を底型枠としてその上部に配筋しコンクリートを打設して形成されるハーフプレキャスト合成床スラブ（以下、ＨＰＣ床という）は、従来より鉄筋コンクリート造の集合住宅建物において広く採用されている。ＰＣ板には鉄筋を配筋したものやＰＣ鋼材を配してプレストレスを導入したものもある。
【０００３】
この種のＨＰＣ床では、ロングスパンなどへの対応のため、たとえば特許文献１に示されるようなボイド（空洞）を設けることにより、大板厚でありながら充分な軽量化を図ることが多い。
その場合、ボイドは単なる空洞とされることもあるが、たとえば特許文献２や特許文献３に示されるように発泡スチロールやスタイロフォーム等の軽量で取り扱いが容易な部材を打ち込むことによってボイドを形成することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１１７９５号公報
【特許文献２】特開２０００−２３０２９３号公報
【特許文献３】特開２００４−１００３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２，３に示されるようにボイドに発泡スチロール等を打ち込んだ場合には、それに起因して火災時に爆裂が生じ易くなるという問題がある。
そのことについて図５〜図７を参照して説明する。
図５はＰＣ板１とその上部に打設形成された場所打ちコンクリート２とからなるＨＰＣ床であって、それらの境界部には発泡スチロールが打ち込まれることによってボイド３が形成されているものである。図示例ではＰＣ板１の全厚が175mmであり、そのうちボイド３の有効内法高さが140mm、ボイド下部の厚さが35mmとなっている。
なお、図示例のＰＣ板１には溶接金網等の鉄筋４が配筋されている他、ＰＣ鋼材５によりプレストレスが導入されている。また、場所打ちコンクリート２には主筋および配力筋からなる床筋６が配筋されている。
【０００６】
このＨＰＣ床ではボイド３内に断熱性の高い発泡スチロールが充填されていることから、ボイド３での断熱性能が他の部分よりも高くなっており、それにより火災時にはボイド下部で急激な温度上昇が生じることが想定される。
そこで、それを確認するために図６に示す３ケースについて熱伝導解析を行った。
CASE-1：ボイド部（コンクリート厚35mm＋発泡スチロール厚140mm）
CASE-2：ボイド下部（コンクリート厚35mmのみ。発泡スチロールなし）
CASE-3：ボイド間のリブ部（コンクリート厚175mm）
なお、いずれの解析においても、コンクリートの含水率は3％と仮定した。また、ボイドに充填する発泡スチロールは図６に示すような熱的性質と物性を有するものとした。
【０００７】
CASE-1とCASE-2の解析結果を図７(ａ)に示す。図中のISO834は火災を想定した加熱温度−時間曲線である。この結果から、加熱表面（加熱面から0mm）の温度上昇については両者で差がないが、断面内部（加熱面から10mm、20mm、30mm）での温度上昇速度はCASE-1（ボイドに発泡スチロールが充填されている場合）の方がCASE-2（ボイドが空洞の場合に相当）に比べて明らかに速いことが分かる。
温度上昇が速いほどコンクリートが急速に熱膨張してそれによる熱応力が顕著に生じて爆裂が発生しやすいと言われており、本解析結果から発泡スチロールによる断熱効果が爆裂発生の要因である可能性が示された。
【０００８】
また、CASE-1とCASE-3の解析結果を図７(ｂ)に示す。この結果から、CASE-3（ボイド間のリブ部）に比べてCASE-1（発泡スチロールを充填したボイド部）の方が温度上昇が明らかに速く、この結果からもボイド部での爆裂の可能性が高いことが分かる。
さらに、図７（ａ）および図７（ｂ）からCASE-2とCASE-3の結果を比較すると、加熱初期におけるコンクリート内部の温度上昇速度はCASE-2の方が若干速いことから、リブ部よりもボイド下部での爆裂の可能性が高いことが分かる。
【０００９】
以上の解析結果から明らかなように、従来のＨＰＣ床においてはボイド内に発泡スチロール等の断熱性の高い材料を充填していることから火災時にはボイド下部において急激な温度上昇が生じて爆裂が生じる懸念があり、爆裂の程度によってはＨＰＣ床としての耐火性能（火災時における遮熱性能や荷重支持性能）が大きく低下することから、そのための対策が必要とされている。
【００１０】
そして、そのための対策としては、断熱性を有するロックウールやけい酸カルシウム板などの耐火被覆材でＰＣ板の表面全体を被覆することによりＰＣ板全体の温度上昇を抑制することが考えられているが、その場合は被覆材の落下を防止するために確実堅固に固定する必要があって工期・工数・工費が増大するばかりでなく、有効天井高が犠牲になるので好ましくない。
【００１１】
上記事情に鑑み、本発明は爆裂が生じ難いハーフプレキャスト合成床スラブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、プレキャストコンクリート板を底型枠としてその上部に場所打ちコンクリートが打設形成されてなるハーフプレキャスト合成床スラブであって、前記プレキャストコンクリート板と前記場所打ちコンクリートとの境界部にボイドとしての空洞が形成され、かつ前記プレキャストコンクリート板の少なくとも前記ボイドに面するボイド下部が火災時に疑似クラックが発生して爆裂を抑制可能な疑似クラック発生部として形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のハーフプレキャスト合成床スラブであって、前記疑似クラック発生部は、前記プレキャストコンクリート板に配合される粗骨材の最大径寸法よりも長い有機繊維が配合されて形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のハーフプレキャスト合成床スラブであって、前記ボイドの内部に前記プレキャストコンクリート板から前記場所打ちコンクリートに対する放熱作用をなす良熱伝導部材が設置されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少なくともボイド下部に疑似クラック発生部を形成しておくことにより、火災時に急激な温度上昇が生じた際はボイド下部に疑似クラックが生じてそこでの熱応力が緩和され、それにより爆裂が有効に抑制されてハーフプレキャスト合成床スラブ（ＨＰＣ床）全体の耐火性能を向上させることができる。
【００１６】
特に、プレキャストコンクリート板（ＰＣ板）に配合される粗骨材の最大径寸法よりも長い有機繊維を配合することで疑似クラック発生部を形成することにより、火災時にはその有機繊維が溶融・消失して形成される微細な空洞が疑似クラックとして確実に機能するものとなり、かつそのような疑似クラック発生部を有するＰＣ板を容易にかつ安価に製作することができる。
【００１７】
また、ボイド内にＰＣ板から場所打ちコンクリートに対する放熱作用をなす良熱伝導部材を設置することにより、その放熱作用によりＰＣ板の温度上昇を抑制し得て爆裂の発生をさらに抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のハーフプレキャスト合成床スラブの実施形態を示す図である。
【図２】同、他の実施形態を示す図である。
【図３】同、他の実施形態を示す図である。
【図４】同、他の実施形態を示す図である。
【図５】従来一般のハーフプレキャスト合成床スラブの一例を示す図である。
【図６】同、火災時における各部の温度上昇を確認するための熱伝導解析モデルを示す図である。
【図７】同、解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に本発明の実施形態であるハーフプレキャスト合成床スラブ（ＨＰＣ床）を示す。これは、基本的には図５に示した従来一般のＨＰＣ床と同様に、プレキャストコンクリート板（ＰＣ板）１の上部に場所打ちコンクリート２を打設形成してなるものである。なお、図示は省略しているが、本実施形態においても図５と同様にＰＣ板１中には溶接金網等の鉄筋を配筋するとともに、場所打ちコンクリート２には床筋を配筋し、さらに必要に応じてＰＣ板１にはＰＣ鋼材によるプレストレスを導入すれば良い。
そして、本実施形態のＨＰＣ床では、ＰＣ板１と場所打ちコンクリート２との間にボイド３を確保しているが、上述した解析結果に基づいて火災時におけるボイド下部での急激な温度上昇を抑制するためにボイド３には発泡スチロール等を充填せずに単なる空洞としており、そのうえでＰＣ板１にはボイド下部（ボイド３に面する範囲）を疑似クラック発生部７として形成してそこでの爆裂を抑制するようにしている。
【００２０】
すなわち、上述したように爆裂の支配要因の一つに急加熱によるコンクリートの急激な熱膨張に起因して生じる熱応力（圧縮応力）が挙げられ、特にそのような急加熱は発泡スチロールを充填したボイド下部において顕著に生じることから、本発明ではボイド３を単に空洞としてそこでの断熱性能を低下させて急激な温度上昇を抑制したうえで、火災時にボイド下部が高温（たとえば200°C以上）になった際にはそこに積極的に疑似クラックを生じさせ熱応力を緩和し、以てそこでの爆裂の発生を抑制することを主眼とする。
【００２１】
具体的には、本発明においてはＰＣ板１の製作時にボイド下部の位置に疑似クラックを生じさせるための材料を配合することでボイド下部を疑似クラック発生部７として形成しておく。
疑似クラックを生じさせる材料としては、たとえば各種の有機繊維（ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリビニルアルコール、パルプ等）が好適が採用可能であり、特に本発明では太さが10〜20μm程度、長さが粗骨材の最大径寸法よりも長い（たとえば20mm以上）有機繊維をボイド下部に配合することで疑似クラック発生部７を形成することが好ましい。
あるいは、有機繊維に限らずそれと同等の熱的性質（融点、揮発点、着火温度、発火温度など）を有する有機材料も採用可能であり、それをたとえば厚さ10〜20μm程度、面積4〜100mm2程度の円形あるいは矩形の平板チップとして配合することでも同様の疑似クラック発生部７を形成することができる。
【００２２】
そのようにして形成される疑似クラック発生部７は、通常時は鉄筋や部材内部の温度上昇を抑制する被覆層として機能して遮熱性能を確保し得ることはもとより、火災時における急激な温度上昇時には有機繊維や有機材料が溶融・消失して疑似クラックとしての微細な空洞が形成され、それにより熱応力が緩和されて爆裂の発生が有効に防止される。
【００２３】
したがってそのような疑似クラック発生部７をボイド下部に形成したことにより、本発明のＨＰＣ床では爆裂の発生を有効に防止でき、耐火性能を大きく向上させることができる。また、疑似クラック発生部７はＰＣ板１の製作時に有機繊維や有機材料を配合するだけで容易にかつ安価に形成できるので、従来のようにＰＣ板１全体を耐火材料により被覆する場合のように面倒な手間を要したりコストが増大することもなく、また床厚が無駄に大きくなって有効天井高が犠牲になることもない。
【００２４】
なお、本発明ではボイド３を単なる空洞としておく必要があり、したがって従来のようにＰＣ板１の製作の際に発泡スチロールを打ち込むことでボイド３を形成するという手法が採用できないから、本発明では場所打ちコンクリート２の施工に際してボイド３の形成位置の上部にたとえば図示例のような略チャンネル状の型枠部材８を装着したうえで場所打ちコンクリート２を打設形成すればよく、それにより従来のように発泡スチロール等を打ち込んでしまうことなく空洞としてのボイド３を支障無くかつ容易に形成することができる。
そして、その型枠部材８をたとえば鋼板等の良熱伝導部材（換言すれば、断熱性の低い部材）により形成すれば、その型枠部材８によってＰＣ板１から場所打ちコンクリート２への熱伝導が促進されてそれによる放熱効果が期待でき、それによりＰＣ板１の温度上昇をさらに抑制し得て爆裂の発生をさらに抑制できる効果が期待できる。
【００２５】
以上で本発明の基本的な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような実施形態が考えられる。
【００２６】
図２に示す実施形態は、図１に示した実施形態を基本としてさらにボイド３内に鋼棒等の良熱伝導部材からなる支柱９を設置したものである。これによれば場所打ちコンクリート２の打設形成に際して型枠部材８を支柱９により安定に支持できるばかりでなく、支柱９および型枠部材８による伝熱作用によりＰＣ板１から場所打ちコンクリート２への放熱効果がさらに高められる効果がある。
【００２７】
図３に示す実施形態は、図１〜図２に示した実施形態におけるチャンネル状の型枠部材８に代えて、矩形断面の中空部材を型枠部材１０として用いてそれをＰＣ板１と場所打ちコンクリート２との間に打ち込んでボイド３を形成するようにしたものであり、この場合も空洞としてのボイド３を支障無く容易に形成することができるし、型枠部材１０として角形鋼管等の良熱伝導部材を用いることでその伝熱作用によりＰＣ板１から場所打ちコンクリート２への放熱効果も充分に期待できる。
【００２８】
図４に示す実施形態は、図３に示す実施形態における角形鋼管からなる型枠部材１０と、図２に示した実施形態における鋼棒からなる支柱９を併用したものであり、それらによる伝熱作用によって放熱効果をさらに高めることができる。
【００２９】
なお、上述の解析から明らかなようにボイド３間のリブ部においては温度上昇が緩慢であってそこでは爆裂が自ずと生じ難いことから、疑似クラック発生部７は上記各実施形態のように少なくともボイド下部に設けることで充分であり、そのためには有機繊維や有機材料をボイド下部にのみ配合すれば良いのであるが、場合によってはボイド下部のみならずＰＣ板１の表面全体、さらにはリブ部も含めたＰＣ板１全体を疑似クラック発生部７とすることも妨げるものではない。
勿論、ＰＣ板に疑似クラック発生部を形成するための配合条件、特に有機繊維や有機材料の種類やその形態、配合量は、ＰＣ板本来の耐熱性能や想定される火災状況を考慮して、ＨＰＣ床全体に所望の耐火性能を保持し得るように最適設定すれば良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  プレキャストコンクリート板（ＰＣ板）
２  場所打ちコンクリート
３  ボイド
４  鉄筋
５  ＰＣ鋼材
６  床筋
７  疑似クラック発生部
８  型枠部材（良熱伝導部材）
９  支柱（良熱伝導部材）
１０  型枠部材（良熱伝導部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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