(57)【要約】      （修正有）【課題】コンクリート構造物の表面に装着する耐火パネルに係り、パネル本体と埋設されたナット部材との熱膨張率の相違によりパネル本体に亀裂が生じるのを防止するとともに、動風圧によるナット部材の損傷を防止する。【解決手段】無機質材からなるパネル本体１４と、コンクリート構造物の表面側に開口し、パネル本体１４内に埋設されたナット部材７をセラミックスにより形成し、かつナット部材７の外形形状を曲面状に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート構造物の表面に装着する耐火パネルであり、無機質材からなるパネル本体と、コンクリート構造物の表面側に開口し、パネル本体内に埋設された複数のナット部材とを備え、ナット部材をセラミックスにより外形形状を曲面状に形成したことを特徴とする耐火パネル。
【請求項２】
パネル本体は、水硬化反応による無機質材からなる結合体であることを特徴とする請求項１記載の耐火パネル。
【請求項３】
ナット部材は、一端が開口するとともに他端が閉鎖した半円筒状であり、軸方向略中央部の外径をＤ、開口側端部の外径をＤ１、閉鎖側端部の外径をＤ２として、Ｄ＞Ｄ１，Ｄ２とし、中央部と両端間を凸曲面状に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の耐火パネル。
【請求項４】
ナット部材は、袋ナットであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の耐火パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンクリート構造物の表面に装着する耐火パネルに係り、例えばシールドトンネル等のトンネルの覆工内面へ装着する耐火パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、シールドトンネルにおいては、トンネル内面の覆工材としてコンクリート製のセグメントが一般的に用いられている。また、最近は、この種のシールドトンネルを耐火構造とすることが求められており、その耐火構造としては、セグメント内面に直接耐火材料を吹き付け、塗布して耐火構造とするもの、あるいは耐火パネルを装着するものが知られている。
【０００３】
例えば、耐火パネルを装着するものとしては、特許文献１が知られており、これについて説明すると、図８において、１は既設のシールドトンネルであり、地山の内面に鉄筋コンクリートパネル、あるいは鉄とコンクリートとの合成パネル等からなる一次覆工体（コンクリート構造物、コンクリートセグメント）２を環状に構築して、トンネル内壁が構築されている。一次覆工体２内には床スラブ３が打設されており、床スラブ３の上面が自動車走行用の道路床４となる。又、一次覆工体２の内面には耐火パネル５が配設され、耐火パネル５は断熱材とその内側にボルトにより取り付けられた金属板とにより形成されている。２ａ，５ａは一次覆工体２の目地部及び耐火パネル５の目地部である。
【０００４】
しかし、このように、耐火パネルの取付部材がトンネルの内面側に露出していると、火災時に取付部材が火炎や熱に直接曝され、耐火性の劣化に影響することから、取付部材が表面に露出しないように工夫したものもある。例えば、特許文献２においては、耐火パネルを固定する金属ボルトの頭部を耐火パネル内に埋没して耐火性の目地材で被覆し、金属ボルトの頭部がトンネル内周面に露出しないようにしている。又、特許文献３は、上記のような目地作業を改善したものであり、耐火パネルの取付において取付部材がトンネル内面側に露出しないように、ナット部材がパネル本体に埋設されている。
【特許文献１】特開２００２−２０１８９６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１３９５号公報
【特許文献３】特開２００４−２３８８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３によれば、トンネルの内面側に耐火パネルの取付部材は露出しないが、パネル本体にナット部材を埋設する必要がある。このナット部材の材質や形状については開示されていないが、円筒状で一端に円板状の鍔部を備えた形状から推察すると、金属製であると思われる。一方、耐火パネルのトンネル内面側は、例えば１２００℃に１時間曝されても耐火、耐熱性があることが求められており、次のような課題があった。即ち、加熱されたパネル本体の熱はパネル本体で吸収されるが、熱の一部はナット部材及びボルトを介してセグメント側に伝わる。このため、ナット部材は集中して加熱されることになり、パネル本体と埋設されたナット部材との熱膨張の違いにより、膨張するナット部材によりパネル本体に亀裂が生じる可能性があった。又、ナット部材が角張った形状であることから、トンネル内を通過する車両による動風圧の影響により、パネル本体は振動を繰り返し、ナット部材の埋設力が低下する可能性があった。
【０００６】
そこで、発明者らは、ナット部材を熱膨張率がパネル本体と同程度の材料により形成し、また動風圧の影響による振動の影響を受け難くするために、ナット部材の外形形状を曲面状の滑らかな形状にすることにより、上記課題を解決できることに着目した。即ち、ナット部材をセラミックスにより形成することにより、パネル本体との熱膨張率を近似させることができ、ナット部材の存在によりパネル本体に亀裂が生じるという課題を解決することができ、またナット部材が滑らかな曲面からなる部材であることから、振動による損傷を防止することができることに着目した。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、パネル本体の亀裂の発生を防止することができるとともに、動風圧の影響による振動によりナット部材が損傷するのを防止することができる耐火パネルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の請求項１に係る耐火パネルは、コンクリート構造物の表面に装着する耐火パネルであり、無機質材からなるパネル本体と、コンクリート構造物の表面側に開口し、パネル本体内に埋設された複数のナット部材とを備え、ナット部材をセラミックスにより外形形状を曲面状に形成したものである。
請求項２に係るに係る耐火パネルは、パネル本体が、水硬化反応による無機質材からなる結合体であるものである。
請求項３に係る耐火パネルは、ナット部材が、一端が開口するとともに他端が閉鎖した半円筒状であり、軸方向略中央部の外径をＤ、開口側端部の外径をＤ１、閉鎖側端部の外径をＤ２として、Ｄ＞Ｄ１，Ｄ２とし、中央部と両端間を凸曲面状に形成したものである。
【０００９】
請求項４に係る耐火パネルは、ナット部材が、袋ナットであるものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のようにこの発明によれば、ナット部材をセラミックスにより形成したので、熱膨張率をパネル本体と近似したものとすることができ、パネル本体とパネル本体に埋設したナット部材との熱膨張率の相違により火災時の加熱によりパネル本体に亀裂等が生じるのを防止することができる。又、ナット部材の外形形状を曲面状に形成したので、振動による損傷を防止することができる。従って、通常時及び火災時において安定、安全な耐火パネルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図４（ａ）〜（ｃ）はこの発明の実施最良形態による曲面状の耐火パネルの製造方法の説明図であり、曲面状の耐火パネルは曲面状のコンクリート構造物の表面（内面）に装着される。曲面状の型枠６にはコンクリート構造物の表面側に開口するとともに、パネル本体内に埋設される複数のナット部材７が取り付けられる。図４（ａ）において、６は金属製の曲面状の中空型枠であり（図では便宜上直線状に記載している。）、その上部凸面側に複数の耐火原料の圧入口６ａを有する。型枠６は搬送ローラ８に載置されて搬入されるが、図４（ｂ）に示すように型枠６は凹面を下部側にして搬送側面ガイド９により案内されて搬送される。次の原料圧入工程においては、型枠６の上部凸面側の原料圧入口６ａから耐火原料を圧入する。耐火原料は、主成分の骨材と、結合材である水硬性無機質材と、靭性化付与繊維質材とを含む無機質材からなる。骨材としては、コーディエライト等を用い、水硬性無機質材としてはアルミナセメント又は高炉セメント等を用いる。靭性化付与繊維質材は耐アルカリ性の繊維であり、ポリビニルアルコール系繊維等を用いる。そして、これらの各材料を有水下で混練して水硬性混和物を得る。
【００１２】
次に、水硬性混和物を圧入をしながら、又は圧入後に図２（ｃ）の振動工程においては、型枠６又は搬送側面ガイド９に直接振動を与え、気泡の除去を行い、型枠６内の原料充填を確実に行う。振動を付与するものとしては、コンクリートバイブレータとして一般的に使用されているものを使用する。例えば、特開２０００−２７４４０号公報等により知られているもの又は加振機である。次に、圧入された水硬性混和物の粘性が増大する前に水蒸気養生し、水硬性混和物の自硬化後、脱型して、ナット部材７が埋設されたパネル本体を得る。従って、パネル本体は水硬化反応による無機質材からなる結合体である。
【００１３】
図５（ａ）は図４（ｂ）のＡ部拡大展開断面図を示し、型枠６の上部凸面側にはナット部材７が取付ボルト１０により取り付けられ、型枠６の内部には耐火原料充填空間６ｅが形成される。原料圧入口６ａは図示しない空気孔を有するとともに、図５（ａ）のＢ部拡大図である図５（ｂ）に示すように蝶番６ｂを介して開閉自在な蓋６ｃが設けられ、また蓋６ｃを原料圧入口６ａにロックするロック部６ｄが設けられる。又、図５（ｃ）は図５（ａ）のＣ部拡大図を示し、筐体状の型枠６の下枠上に内装材となる琺瑯鋼板１１を設ける。内装材が不要なトンネルの中・上部に設置する耐火パネルの場合には、琺瑯鋼板１１は不要である。琺瑯鋼板１１は、トンネル内の全面に適用してもよいが、高価となるので、トンネル内の下部（車道に近接した側部の部分）に設置し、排気ガス等の汚損に対する清掃が容易に行えるようにしている。又、トンネル内には、視線誘導効果のために、トンネル内の照明灯、ヘッドライトによる可視光を反射させるために、琺瑯鋼板１１が適用されている。
【００１４】
琺瑯鋼板１１はステンレス鋼板１１ａの内面側にステンレス製の金属メッシュ等の固定強化部材１１ｂを点溶接部１１ｃにより溶接した後、ステンレス鋼板１１ａの外面側に琺瑯層１１ｄを施す。固定強化部材１１ｂは、琺瑯鋼板１１と耐火層との結合力を確保するために設ける。固定強化部材１１ｂとしては、金属メッシュに限らず、棒状のアングル材やチャンネル材等でもよい。金属メッシュを使用した場合には、波状に加工して、結合力を一層強固にする。なお、琺瑯層１１ｄをパネル本体に直接設けることも可能である。又、耐汚損性及び視線誘導効果の向上のために、琺瑯鋼板１１を設けたが、琺瑯鋼板１１以外のものを用いてもよい。さらに、琺瑯鋼板１１は必ずしも設けなくても良く、ナット部材７を埋設したパネル本体１４のみによって耐火パネル１３を形成してもよい。
【００１５】
図６（ａ）は図５（ａ）のＤ部拡大図、図６（ｂ）はさらにその一部拡大図を示し、型枠６の上枠の下側には断面台形状の鳩尾状の穴６ｆが設けられるとともに、上枠の上側から穴６ｆに貫通する貫通孔６ｇが設けられ、穴６ｆには断面台形状のゴムパッキン１２を嵌合し、両者の間を接着剤で接着する。ゴムパッキン１２は流動性がある耐火原料がナット部材７内に浸入するのを防止するために設ける。ゴムパッキン１２には、例えば、硬度７０〜９０°のＳＢＲ（スチレン・ブタジェン・ラバー）を使用する。ナット部材７はアルミナセラミックス焼結体により外径形状を曲面状に形成する。又、ナット部材７は一端が開口するとともに、他端が閉鎖した半円筒状の袋ナットに形成し、軸方向略中央部の外径をＤ、開口側端部の外径をＤ１、閉鎖側端部の外径をＤ２として、Ｄ＞Ｄ２≧Ｄ１とし、中央部と両端間を凸曲面状に形成する。ナット部材７の外周には切欠した回り止め７ａを設け、取付ボルト１０を型枠６の貫通孔６ｇ及びゴムパッキン１２の挿通孔１２ａに挿通し、ナット部材７に螺合して、ナット部材７を型枠６に取り付ける。
【００１６】
図８に示すように、耐火パネル５は一次覆工体２であるコンクリートセグメントの内面に取り付けられるので、ナット部材７の型枠６に対する取付位置は、基本的にはコンクリートセグメントとの関係で決まる。又、琺瑯鋼板１１を設置している場合には、固定強化部材１１ｂの存在によりナット部材７の埋設効果が影響を受けないように、固定強化部材１１ｂとの干渉を避ける必要がある。固定強化部材１１ｂが金属メッシュの場合には、図５（ａ）に示すように、波状の金属メッシュ１１ｂとの距離が離れる位置、即ち波の谷に対向する部分に取り付ける。又は、図７に示すように金属メッシュ１１ｂのメッシュ線間の中央部分に取り付ける。
【００１７】
図１（ａ）は上記のようにして製造された耐火パネル１３の一例を示し、曲面状に形成されたパネル本体１４は、曲率半径が５５５０ｍｍ、幅が１５５０ｍｍ、高さが１１５０ｍｍ、厚さが２７ｍｍであり、ナット部材７は二個一組で計６箇所に埋設する。又、図１（ｂ）はシールドトンネル１を水平に切断した場合の一次覆工体（コンクリートセグメント）２に対する耐火パネル１３の取付構造を示し、一次覆工体２にもセラミックス製で、かつナット部材７と相似形で大きいナット部材１５を埋設し、このナット部材１５に固定金具１６をボルト１７により取り付ける。一方、耐火パネル１３の埋設された一組のナット部材７間に取付金具１８をボルト１９により取り付ける。図２（ａ）は固定金具１６の斜視図を示し、コ字状の本体部１６ａの端部から上下に折曲して突出した係合部１６ｂが設けられるとともに、本体部１６ａの中央部にボルト１７の挿通孔１６ｃが設けられており、この挿通孔１６ｃに挿通したボルト１７を一次覆工体２に螺着することにより固定金具１６を一次覆工体２に取り付ける。係合部１６ｂは下側の方が長い。
【００１８】
図２（ｂ）はシールドトンネル１を縦に切断した場合の一次覆工体２に対する耐火パネル１３の取付構造を示し、上部側の耐火パネル１３に取り付けた取付金具１８及び下部側の耐火パネル１３に取り付けた取付金具１８に固定金具１６の上下の係合部１６ｂを挿入するとともに、耐火パネル１３と固定金具１６の係合部１６ｂとの間に板ばね２０を挿入して、金具１６，１８間を固定する。
【００１９】
一次覆工体２に対する耐火パネル１３の取付作業について図３により改めて説明すると、図３において、下部側の耐火パネル１３の下部は既に覆工体２側の固定金具１６及び耐火パネル１３側の取付金具１８を介して覆工体２側に固定されている。ここで、下部側の耐火パネル１３の上部にボルト１９により取り付けた取付金具１８に覆工体２に取り付けた固定金具１６の下部の係合部１６ｂを挿入し、耐火パネル１３と下部の係合部１６ｂとの間に板ばね２０を挿入して、金具１６，１８間を固定し、下側の耐火パネル１３を固定する。次に、上部側の耐火パネル１３の下部に取り付けた取付金具１８に覆工体２側の固定金具１６の上部の係合部１６ｂを挿入し、耐火パネル１３と上部側の係合部１６ｂとの間に板ばね２０を挿入して、金具１６，１８間を固定し、上部の耐火パネル１３の下部を固定する。以後、同様にして、覆工体２の内壁に順次、耐火パネル１３を取り付ける。
【００２０】
以上のように、上記実施最良形態においては、パネル本体１４に埋設したナット部材７をセラミックスにより形成したので、熱膨張率を無機質材からなるパネル本体１４と近似したものとすることができ、パネル本体１４とナット部材７との熱膨張率の相違により火災時の加熱によりパネル本体１４に亀裂等が生じるのを防止することができる。又、ナット部材７の外形形状を曲面状に形成したので、振動による損傷を防止することができる。従って、通常時及び火災時において安定、安全な耐火パネル１３を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施最良形態による耐火パネルの斜視図及び一次覆工体に対する耐火パネルの取付構造の横断平面図である。
【図２】この発明の実施最良形態による固定金具の斜視図及び一次覆工体に対する耐火パネルの取付構造の縦断正面図である。である。
【図３】この発明の実施最良形態による一次覆工体に対する耐火パネルの取付作業の説明図である。
【図４】この発明の実施最良形態による耐火パネルの製造方法の説明図である。
【図５】図４（ｂ）のＡ部拡大展開断面図、図５（ａ）のＢ部拡大図及びＣ部拡大図である。
【図６】図５（ａ）のＤ部拡大図及びその一部拡大図である。
【図７】この発明の実施最良形態によるナット部材の金属メッシュに対する配置関係の説明図である。
【図８】特許文献１に示されたシールドトンネルの斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…シールドトンネル
２…一次覆工体
６…型枠
７…ナット部材
１３…耐火パネル
１４…パネル本体
【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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【図８】
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