(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023072224
(43)【公開日】2023-05-24
(54)【発明の名称】建設用パネル
(51)【国際特許分類】
E04C 2/26 20060101AFI20230517BHJP
C04B 28/02 20060101ALI20230517BHJP
【FI】
E04C2/26 S
C04B28/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021184627
(22)【出願日】2021-11-12
(71)【出願人】
【識別番号】599002043
【氏名又は名称】学校法人 名城大学
(71)【出願人】
【識別番号】591135691
【氏名又は名称】日本コンクリート株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】390029012
【氏名又は名称】株式会社エスイー
(74)【代理人】
【識別番号】110000497
【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】武藤 厚
(72)【発明者】
【氏名】加賀 俊一
(72)【発明者】
【氏名】中村 慶一
【テーマコード(参考)】
2E162
4G112
【Fターム(参考)】
2E162AA03
2E162CA01
2E162FA00
2E162FD06
4G112PA19
4G112PA24
4G112PC12
(57)【要約】
【課題】良好な特性の建設用パネルを提供する。
【解決手段】建設用パネル10は、セメント、細骨材、水、及び消泡剤、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。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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建設用パネル。
【請求項2】
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請求項1に記載の建設用パネル。
【請求項3】
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2に記載の建設用パネル。
【請求項4】
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2又は請求項3に記載の建設用パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建設用パネルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【0007】
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。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】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3】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5】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。
【
図6】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。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明における好ましい実施の形態を説明する。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
<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)。
【0014】
[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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
[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。
【0018】
[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。
【0019】
<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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
[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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
[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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
次に、上記実施例における作用効果を説明する。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【符号の説明】
【0043】
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