(57)【要約】【課題】付着接合界面剥離に対するフェールセーフ機構を有する薄肉・軽量な外装ＰＣ板およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】部材厚みのある湿式表面仕上げ材と、風圧力などに起因する引張力に抗するための補強繊維として曲げ剛性を有する長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを混入して成るコンクリート部材とを一体化した外装ＰＣ板であって、前記コンクリート部材は、先に打設された前記湿式表面仕上げ材の硬化前に、該湿式表面仕上げ材上に打設されたコンクリートの硬化により形成され、該コンクリートの打設時ないし硬化時に前記偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが沈降時に自重によって回転し前記湿式表面仕上げ材と該コンクリートとの付着接合界面を貫入し、該付着接合界面付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成している。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材厚みのある湿式表面仕上げ材と、風圧力などに起因する引張力に抗するための補強繊維として曲げ剛性を有する長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを混入して成るコンクリート部材とを一体化した外装プレキャストコンクリート板であって、
前記コンクリート部材は、先に打設された前記湿式表面仕上げ材の硬化前に、該湿式表面仕上げ材上に打設されたコンクリートの硬化により形成され、該コンクリートの打設時ないし硬化時に前記偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが沈降時に自重によって回転し前記湿式表面仕上げ材と該コンクリートとの付着接合界面を貫入し、該付着接合界面付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成していることを特徴とする外装プレキャストコンクリート板。
【請求項２】
前記湿式表面仕上げ材は、コンクリート、モルタル若しくは着色モルタル目地としたセラミックタイルであることを特徴とする請求項１記載の外装プレキャストコンクリート板。
【請求項３】
前記偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーは、径０．５〜２ｍｍΦ、長さ２０〜６０ｍｍのＳＵＳ材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の外装プレキャストコンクリート板。
【請求項４】
仕上げモルタル・コンクリートを打設し締め固めする部材厚みのある湿式表面仕上げ材の形成工程と、
風圧力などに起因する引張力に抗するための補強繊維として曲げ剛性を有する長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを混入したコンクリートを、前記湿式表面仕上げ材の硬化前に該湿式表面仕上げ材上に打設し、該コンクリートの打設時の流動により該偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが該湿式表面仕上げ材との界面に貫入し、続いて行う締め固めによって流動性の増したセメントペースト内で該偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが前記界面と直交する方向に向き前記湿式表面仕上げ材と該コンクリートとの付着接合界面に貫入し、該付着接合界面付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成するコンクリート部材の形成工程と
を有することを特徴とする外装プレキャストコンクリート板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部材厚みのある湿式表面仕上げ材とコンクリートを一体化させた外装プレキャストコンクリート板（以下、外装ＰＣ板と称する）およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外装ＰＣ板は、風圧力などに耐える構造コンクリート部分が、建物構造駆体への積載荷重低減・運搬性・施工性から、鉄筋補強された軽量骨材コンクリートで形成され、表面仕上げ材が建物外部側に配された多層材料構成となっている。
塗料など塗り材・吹付け材以外で、外装ＰＣ板に意匠性を持たせる部材厚みのある表面仕上げ材としては、石材・セラミックタイルなどの乾式材料類と、モルタルなど湿式材料類に大別できる。
【０００３】
石材・セラミックタイルなどは、鋼製型枠面に乾式材料と必要に応じてアンカー金物などを敷き並ベ、その上からコンクリートを打設し、コンクリートと一体構造としている（例えば、特許文献１参照）。
また、セラミックタイル目地を着色目地とした場合や、硬化遅延材を型枠面に塗布し表面を洗出して骨材を露出する意匠とした場合などでは、コンクリート打設に先んじてモルタルを打設し、コンクリートと一体構造としている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
以上のように製造した意匠性を有する外装ＰＣ板は、建物外周部などに設置され、自身の乾燥収縮・日射・室内外気温変動・雨水などに晒されるので、乾燥収縮率や線膨張係数など材料物性の異なる表面仕上げ材とコンクリートとの付着接合界面付近には、剥離を引き起こすムーブメントが繰り返し作用している。
この界面付近の剥離故障に対する耐久性・信頼性は、表面仕上げ材裏面の蟻足や別に配したアンカー金物類、湿式材料自身の付着性能などに大きく左右されることとなる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９９１５２２号公報（
【０００７】）
【特許文献２】
特開平１０−８２０６０号公報（特許請求の範囲、
【００１１】、図２，図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
セラミックタイル目地を着色目地とした場合や、硬化遅延材を型枠面に塗布し表面を洗出して骨材を露出する意匠とした場合の外部側のモルタル・コンクリートでは、乾式材料の裏面蟻足や機械式アンカー金物のような、付着接合界面剥離時のフェールセーフ機構を持たせることが困難であった。
具体的には、モルタル・コンクリートの打設・コテ押さえ後に、機械的嵌合を意図してモルタル・コンクリート付着面に凹凸を付けた場合や、機械式アンカーを設置した場合は、その作業時間からコンクリート打設迄に仕上げ材側のモルタル・コンクリート付着面がドライアウトしてしまい、かえって付着接合界面の付着強度が不充分になる。
【０００７】
また、乾式材料のように機械式アンカー金物を仕上げ材側のモルタル・コンクリート打設前に設置することも考えられるが、これらは外部に露出するため、アンカーを中空に設置する必要があり、また、モルタル・コンクリート打設後の均し作業が困難となることから、現実的ではない。
よって、信頼性・作業効率ともに高いフェールセーフ機構を付与できないので、湿式材料自身の付着性能が経年後に低下した場合や、想定外に付着性能が不十分であった場合には、表面仕上げ材の付着接合界面の剥離が直接下階への落下事故に至るおそれがあった。
【０００８】
本発明者は斯かる従来の課題を解決するため、付着接合界面剥離時の落下防止機能付与材料・工法について、付着接合界面を貫入させる材料と外装ＰＣ板製作方法を要因とし、落下防止機能付与の作業効率と効果を特性値とした各種の実験・検討を行った。
その検討の結果、外装ＰＣ板の風圧力などに耐える構造コンクリート部分に混入する補強繊維を、付着接合界面にも貫入するように配し、付着接合界面剥離に対するフェールセーフ機構を有する薄肉・軽量ＰＣ板とすることが、作業効率・効果に最も優れるとの知見に至った。
【０００９】
本発明は斯かる知見に基づいて為されたものであり、その目的は、付着接合界面剥離に対するフェールセーフ機構を有する薄肉・軽量な外装ＰＣ板およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、部材厚みのある湿式表面仕上げ材と、風圧力などに起因する引張力に抗するための補強繊維として曲げ剛性を有する長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを混入して成るコンクリート部材とを一体化した外装ＰＣ板であって、前記コンクリート部材は、先に打設された前記湿式表面仕上げ材の硬化前に、該湿式表面仕上げ材上に打設されたコンクリートの硬化により形成され、該コンクリートの打設時ないし硬化時に前記偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが沈降時に自重によって回転し前記湿式表面仕上げ材と該コンクリートとの付着接合界面を貫入し、該付着接合界面付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成していることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の外装ＰＣ板において、前記湿式表面仕上げ材は、コンクリート、モルタル若しくは着色モルタル目地としたセラミックタイルであることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の外装ＰＣ板において、前記偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーは、径０．５〜２ｍｍΦ、長さ２０〜６０ｍｍのＳＵＳ材で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、仕上げモルタル・コンクリートを打設し締め固めする部材厚みのある湿式表面仕上げ材の形成工程と、風圧力などに起因する引張力に抗するための補強繊維として曲げ剛性を有する長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを混入したコンクリートを、前記湿式表面仕上げ材の硬化前に該湿式表面仕上げ材上に打設し、該コンクリートの打設時の流動により該偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが該湿式表面仕上げ材との界面に貫入し、続いて行う締め固めによって流動性の増したセメントペースト内で該偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが前記界面と直交する方向に向き前記湿式表面仕上げ材と該コンクリートとの付着接合界面に貫入し、該付着接合界面付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成するコンクリート部材の形成工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＰＣ板１０を示す。
本実施形態に係るＰＣ板１０は、部材厚みのある湿式表面仕上げ材２０と、風圧力などに起因する引張力に抗するための補強繊維として、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する径０．５〜２ｍｍΦ、長さ２０〜６０ｍｍ、望ましくは径０．５〜１．０ｍｍΦ程度、長さ３０〜４０ｍｍ程度とする偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１を、体積比で１〜３％、スランプ１２±３ｃｍとして混入して成る曲げ剛性を有するコンクリート部材３０とを一体化し、付着接合界面１１付近に長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１により剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成している。
【００１４】
湿式表面仕上げ材２０は、仕上げモルタル・コンクリート２１と、タイル、洗い出し面などの屋外側仕上げ面２２とを有し、付着接合界面１１側の面２３には、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１が貫入し、付着接合界面１１付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成している。
【００１５】
仕上げモルタル・コンクリート２１は、設計者の意図する意匠性を再現すべく、コンクリート・モルタルとして適切な性能を有する骨材を選定した洗出しコンクリートや着色モルタルなど、湿式材料であれば良い。
しかし、仕上げ側の湿式材料の硬化が進むと長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１が界面を貫入し難く、打ち重ねる構造コンクリート３２の付着性も低下するので、作業環境温度２５℃以上で２時間、２５℃未満で１時間、望ましくは３０℃以下の温度環境において、１時間以内で構造コンクリート３２を打ち重ねることが望ましい。
【００１６】
一方、コンクリート部材３０は、先に打設された仕上げモルタル・コンクリート２１の硬化前に、仕上げモルタル・コンクリート２１の面２３上に打設されたコンクリートの硬化により形成された構造コンクリート３２と、補強鉄筋３３とを有し、室内側面３４と反対側に位置する付着接合界面１１側の面３５には、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１が貫入し付着接合界面１１付近に剥離が生じた場合の仕上げ材落下防止機構を形成している。
【００１７】
長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１は、図２に示すように、軸部３１ａの両端に頭部３１ｂ、３１ｃを備えている。そして、一方の頭部３１ｃが他方の頭部３１より大きな形状にして重量を大きくしている。
ここで、仕上げ材落下防止機構は、湿式表面仕上げ材２０上にコンクリート部材３０を形成する際に、図２に示すように、コンクリートの打設時ないし硬化時に長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１の重量の大きな３１ｃ側が、沈降時に自重によって回転し湿式表面仕上げ材２０とコンクリートとの付着接合界面１１を貫入することによって形成される。
【００１８】
なお、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１が、付着接合界面１１を貫入するために、予め打設した仕上げモルタル・コンクリート２１の硬化が進まないうちに、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１を練混ぜたコンクリートを打設する必要がある。
【００１９】
次に、図３により本実施形態に係るＰＣ板１０の製造方法を説明する。
製造手順は概ね次の通りである。
先ず、鋼製型枠４０を準備する。
次に、鋼製型枠４０に仕上げモルタル・コンクリート２１を打設し、締め固めする。その後、仕上げモルタル・コンクリート２１の均しを行う。
【００２０】
次に、ＰＣ板・建物接合用金物（所謂ファスナー）・吊治具などの設置を行う。
次に、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１を混入したコンクリート３６をホッパーなどで打設し、振動バイプレーターなどにより締め固めを行う。
【００２１】
この段階で、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１は、概ね０．０５ｋｇｆ・ｍｍ２以上の曲げ剛性を有するので、コンクリート３６に練混ぜした時点でセメントペーストと骨材の塊から突出し、また、突出した長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１がコンクリート３６の打設時の流動に従って、下部の仕上げモルタル・コンクリート２１との付着接合界面１１に貫入する。
【００２２】
また、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー３１は、振動バイプレーターなどによる締め固めにより、流動性の増したセメントペースト内で、付着接合界面１１と直交する方向に向くことになり、効率的な配向性を持たせることができる。
次に、コンクリート３６の均しを行う。
【００２３】
次に、養生し、脱型する。
以上により、図１に示すＰＣ板１０を得ることができる。
なお、前述したように、特許第２９９１５２２号公報には、ステンレス繊維や鉄鋼繊維を補強繊維として混入する技術が知られており、これらステンレス繊維や鉄鋼繊維を補強繊維とする技術については、特許第２５０６５１７号公報や特開平１１−１８９８４７号公報などに開示されている。
【００２４】
しかし、これら公知文献は、通常のドッグボーン形状金属製ファイバーを用いて強度を高めることを開示するに止まっている。
従って、これらに開示された通常のドッグボーン形状金属製ファイバーでは、構造コンクリートの補強を行う上では十分にその目的を達成することができる。
しかしながら、通常のドッグボーン形状金属製ファイバーでは、図２に示すような挙動を示さず、本発明が目的とする仕上げ材落下防止機構を形成することはできない。
【００２５】
【実施例】
表１に示す調合の骨材洗出しコンクリートと表２に示す構造コンクリートを用い、工場において鋼製型枠に打設し外装ＰＣ板を製造した。
骨材洗出しコンクリートの厚さは３０ｍｍ、構造コンクリートの厚さは８０ｍｍとし、練混ぜた長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーはＳＵＳ４３０である。
【表１】
2004100186.tif 000003
【表２】
2004100186.tif 000004
作業性においては、特に課題は見当たらず、従来の外装ＰＣ板製造と同等の作業効率が得られ、外装ＰＣ板の必要曲げ強度・意匠性も確保することができた。
【００２６】
次いで、完成した外装ＰＣ板について、骨材洗出しコンクリート１０ｃｍ□の付着性試験を実施した。付着接合界面で破壊させるため、断面側からカッターにより切込み目地を入れ、付着面積を８ｃｍ□と小さくした。
インストロン社製万能試験機を用い、接着した鉄板治具を介して試験体付着接合界面に引張力を与えた。付着接合界面が剥離し引張荷重がピークに達したところで、試験体を取り出し確認したところ、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが付着接合界面に貫入しており、骨材洗出しコンとクリートと構造コンクリートを連結した状態であることが確認された。
【００２７】
その後、試験体によって長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーの貫入本数が異なったので、１本を残し切断し、引張載荷を再開した。
表３に使用した長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー毎に、長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーが抜け出す迄のピーク荷重を示す。
【００２８】
表３に示す長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーの仕様では何れも、剥離時の単位面積当たり仕上げ材自重を保持するのに、充分な強度となった。
【表３】
2004100186.tif 000005
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、１種類の長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを混ぜるという簡便な方法により、仕上げ材層の付着接合界面が剥離した場合に落下を防止する機能を有する薄肉・軽量化かつ意匠性に優れるＰＣ板が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るＰＣ板を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に用いた長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバーを示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＰＣ板を製造する方法示す説明図である。
【符号の説明】
１０　ＰＣ板
１１　付着接合界面
２０　部材厚みのある湿式表面仕上げ材
２１　仕上げモルタル・コンクリート
２２　屋外側仕上げ面
２３　付着接合界面１１側の面
３０　コンクリート部材
３１　長さ方向の重心を何れか一方に偏芯する偏芯型ドッグボーン形状金属製ファイバー
３２　構造コンクリート
３３　補強鉄筋
３４　室内側面
３５　付着接合界面１１側の面
３６　コンクリート
４０　鋼製型枠
【図１】
2004100186.tif 000006
【図２】
2004100186.tif 000007
【図３】
2004100186.tif 000008