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| タイトル： | 公開特許公報(A)_ＡＬＣ水平部材の劣化判定方法 |
| 出願番号： | 2011034321 |
| 年次： | 2012 |
| IPC分類： | G01N 17/00,G01N 33/38 |
特許情報キャッシュ
田口 尚 JP 2012173081 公開特許公報(A) 20120910 2011034321 20110221 ＡＬＣ水平部材の劣化判定方法 住友金属鉱山シポレックス株式会社 399117730 山本 正緒 100083910 辻川 典範 100136825 田口 尚 G01N 17/00 20060101AFI20120814BHJP G01N 33/38 20060101ALI20120814BHJP JPG01N17/00G01N33/38 2 1 ＯＬ 7 2G050 2G050AA02 2G050BA12 2G050CA10 2G050EA04 2G050EB01 本発明は、建築物の部材のうち床や屋根のように水平ないし水平に近い角度で傾斜している軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）製の水平部材について、実際の使用段階において最も重要な問題である耐久性が維持されているか否かを確認するために行われるＡＬＣ水平部材の劣化判定方法に関する。 ＡＬＣパネルは、珪石等の珪酸質原料とセメントや生石灰等の石灰質原料を主原料として製造されている。即ち、これら主原料の微粉末に水とアルミニウム粉末等の添加物を加えてスラリー状とし、補強用の鉄筋を配置した型枠内に流し込み、アルミニウム粉末の反応により発泡させると共に石灰質原料の反応により半硬化させ、所定寸法に切断成形した後、オートクレーブによる高温高圧水蒸気養生を行って製造される。 このようにして製造されるＡＬＣパネルは、絶乾かさ比重が０.５程度と軽量でありながら、内部に鉄筋が配置されることによって優れた強度を保持し、しかも耐火性、断熱性、施工性に優れている。従って、このような特性を備えたＡＬＣパネルは、外壁材などの建築材料として広く使用されている。また、ＡＬＣパネルは普通コンクリートと比べると軽いが強度が低いため、載荷荷重の小さい屋根やスパンの短い床などを構成する水平部材として使用されることもある。 屋根や床などをＡＬＣパネルで構成する場合の一般的な施工方法は、図１に示すように、鉄骨梁１の間にＡＬＣ水平部材２を架け渡して両端支持の状態で敷設し、ＡＬＣ水平部材２が隣り合う長辺目地４内に鉄筋３を配置した後、モルタルを充填することで隣接するＡＬＣ水平部材２、２を一体化させる。尚、鉄筋３は取付金物（図示せず）を介して鉄骨梁１に溶接固定され、これによりＡＬＣ水平部材２の建物躯体への固定がなされている。 建築物の床や屋根は安全性が確保されなければならないが、一般的に床や屋根を構成するＡＬＣ水平部材は重量物や人が乗るため、永年継続的に使用することによって劣化が認められる。このＡＬＣ水平部材の劣化現象の一つにパネルの撓みが増幅する現象があり、この現象は長期固定荷重によるクリープ撓みと過積載によるひび割れに起因する撓みの増大が主な原因である。このような経年使用による撓みの増大は居住者や利用者の不安感を招くことにつながるため、ＡＬＣ水平部材の劣化の程度を判断し、その劣化の程度に応じて対応策を採ることが求められている。 経年使用されたＡＬＣパネルの劣化の程度を判定する方法としては、特許文献１に記載されているように、ＡＬＣパネルの一部を採取し、採取した試料の吸着時と脱着時の水蒸気吸着等温線を得て、得られた水蒸気吸着等温線の持つヒステリシスの大きさを劣化履歴とする方法がある。しかし、この方法は破壊試験であるため、ＡＬＣ水平部材に適用すると床や屋根に傷が付くという問題がある。 また、建築物の床や屋根からＡＬＣ水平部材を取り外して強度試験を行うことも考えられる。しかしながら、建築物の床や屋根からＡＬＣ水平部材を取り外すことは容易ではないため、ＡＬＣ水平部材の取り外しと再取り付けに非常に多くの手間とコストを必要とするという欠点がある。特開２００７−１７１１２５号公報 本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、建築物の床や屋根を構成するＡＬＣ水平部材の経年使用による劣化の程度を、非破壊で且つ簡便に判定できる方法を提供することを目的とする。 上記目的を達成するため、本発明が提供するＡＬＣ水平部材の劣化判定方法は、建築物のＡＬＣパネルからなるＡＬＣ水平部材の経年使用による劣化を判定する方法であって、該ＡＬＣ水平部材の中央で２種類の異なる荷重による撓みを測定した後、得られた２種類の異なる荷重による撓みから該ＡＬＣ水平部材のパネル剛性を算出し、そのパネル剛性から該ＡＬＣ水平部材のヤング係数を求めてクリープ係数を算出し、得られた該ＡＬＣ水平部材のクリープ係数を長期撓みの算定によるクリープ係数と比較することを特徴とする。 また、上記本発明によるＡＬＣ水平部材の劣化判定方法において、前記ＡＬＣ水平部材のパネル剛性は、ＡＬＣ水平部材が荷重の１／３を負担しているとの条件に基づいて算出することを特徴とする。 本発明によれば、建築物の部材のうち床や屋根を構成しているＡＬＣ水平部材について、ＡＬＣ水平部材を取り外す必要のない簡便な方法で且つ非破壊で、経年使用による劣化の程度を判定することができる。従って、経年使用したＡＬＣ水平部材の劣化を判断し、その程度に応じて必要な耐久性を維持するための対応策を採ることができる。ＡＬＣ水平部材による床や屋根の施工方法を説明するための概略の斜視図である。ＡＬＣ水平部材の撓みの測定を説明するための概略の側面図である。撓み測定試験に用いたＡＬＣ水平部材の斜視図であって、（ａ）は目地内にモルタルを充填して一体化された３枚のＡＬＣ水平部材を示し、（ｂ）は単一枚のＡＬＣ水平部材を示す。撓み測定試験で得られた荷重と撓みの関係を示すグラフである。実施例で用いたＡＬＣ水平部材を示す概略の断面図である。 本発明による経年使用した（経年後とも表記する）ＡＬＣ水平部材の劣化を判定する方法では、（１）ＡＬＣ水平部材の中央で２種類の異なる荷重による撓みをそれぞれ測定し、（２）得られた２種類の異なる荷重による撓みからＡＬＣ水平部材のパネル剛性を算出し、（３）そのパネル剛性から経年後のＡＬＣ水平部材のヤング係数を求めてクリープ係数を算出する。その後、（４）得られた経年使用したＡＬＣ水平部材のクリープ係数を、長期撓みの算定により予め求めたクリープ係数と比較することによって劣化の程度を判定する。 上記本発明方法を具体的に説明すると、図２に示すように、まず経年後のＡＬＣ水平部材２の上面中央に荷重Ａを載せ、このときのＡＬＣ水平部材２の鉛直方向への撓み５をＡＬＣ水平部材２の両端から緊張させた水糸を用いて測定する。次に、上記荷重Ａとは異なる荷重ＢをＡＬＣ水平部材２の上面中央に載せ、このときのＡＬＣ水平部材２の鉛直方向への撓み５を上記と同様に測定する。 上記のごとく荷重Ａを載せたときの撓みδａは、経年後の初期撓み（δｃ）と、パネル自重（等分布荷重）による撓み（δ０）と、荷重Ａ(集中荷重)による撓み（δ１）の合計に相当する。また、上記荷重Ｂを載せたときの撓みδｂは、上記撓みδａに更に荷重Ｂ（集中荷重）による撓み（δ２）が加わった値に相当する。 また、ＡＬＣ水平部材に掛かる荷重について検討するため撓み測定試験を実施した。即ち、図３（ａ）のように目地内にモルタルを充填して一体化された３枚のＡＬＣ水平部材２のうち中央に位置するＡＬＣ水平部材２ａにのみ荷重を載せたときの撓みと、図３（ｂ）のように上記と同一の単一枚のＡＬＣ水平部材２ｂに同様に荷重を載せたときの撓みをそれぞれ測定した。 図４に、３枚のＡＬＣ水平部材をモルタル目地で一体化した場合（３枚モルタル目地と表示）と、単一枚のＡＬＣ水平部材の場合（単一枚と表示）における荷重と撓みの関係を示す。この結果から、ＡＬＣ水平部材に載せた荷重は両側のＡＬＣ水平部材にも分配されるため、そのＡＬＣ水平部材は荷重の１／３のみを負担していることが判る。 従って、荷重Ａを載せたときの撓みδａと荷重Ｂを載せたときの撓みδｂは、下記の数式１及び数式２で表すことができる。但し、下記数式１〜２において、δｃは経年後の初期撓み、δ０はＡＬＣ水平部材のパネル自重による撓み、δ１は荷重Ａによる撓み、δ２は荷重Ｂによる撓み、ＥＩ’は経年後のパネル剛性、ＷはＡＬＣ水平部材のパネル自重、Ｌは支持スパン、Ｐ１は荷重Ａの１／３の荷重、Ｐ２は荷重Ｂの１／３の荷重である。下記数式１と数式２から、経年後のパネル剛性ＥＩ’を求めることができる。［数式１］ δａ＝δｃ＋δ０＋δ１ ＝δｃ＋(５ＷＬ４／(３８４ＥＩ’))＋(Ｐ１Ｌ３／(４８ＥＩ’))［数式２］ δｂ＝δｃ＋δ０＋δ１＋δ２ ＝δｃ＋(５ＷＬ４／(３８４ＥＩ’))＋(Ｐ１Ｌ３／(４８ＥＩ’))＋(Ｐ２Ｌ３／(４８ＥＩ’)) 次に、経年後の剛性ＥＩ’を表す下記数式３と偏心距離ｅを表す下記数式４から、ヤング係数比ｎ’を求める。但し、下記数式３〜４において、Ｅｓは補強鉄筋のヤング係数（Ｎ／ｍ２）、Ｂはパネル幅（ｍ）、Ｄはパネル厚（ｍ）、ｅは偏心距離（ｍ）、ａｔは引張側補強鉄筋の断面積（ｍ２）、ａｃは圧縮側補強鉄筋の断面積（ｍ２）、ｄは圧縮縁から引張側補強鉄筋までの距離（ｍ）、ｄｃは圧縮縁から圧縮側補強鉄筋までの距離（ｍ）である。 ［数式３］ ＥＩ’＝Ｅｓ｛ＢＤ／ｎ’（Ｄ２／１２＋ｅ２）＋ａｔ（ｄ−Ｄ／２−ｅ）２＋ａｃ（Ｄ／２−ｄｃ＋ｅ）２｝ ［数式４］ ｅ＝｛ａｔ（ｄ−Ｄ／２）−ａｃ（Ｄ／２−ｄｃ）｝／（ＢＤ／ｎ’＋ａｔ＋ａｃ） 上記数式３〜４から求めたヤング係数比ｎ’を用いて、経年後のＡＬＣ水平部材のヤング係数Ｅ’（Ｎ／ｃｍ２）とクリープ係数φを算出する。即ち、経年後のＡＬＣ水平部材のヤング係数Ｅ’は、Ｅ’＝Ｅｓ／ｎ’により計算することができる。また、経年後のＡＬＣ水平部材のヤング係数Ｅ’は、Ｅ’＝Ｅ／（１＋φ）で表すことができるから、既知であるＡＬＣ水平部材の製造時のヤング係数Ｅを用いて、クリープ係数φをφ＝（Ｅ−Ｅ’）／Ｅ’として算出することができる。 上記のごとく求めた経年後のクリープ係数φを予め長期撓みの算定によって求められたクリープ係数の想定値と比較することにより、経年後のクリープ係数φがクリープ係数の想定値より小さければＡＬＣ水平部材は適切に使用されていると判断することができる。 竣工から２５年経過した建築物の床を構成するＡＬＣパネルの水平部材について、本発明方法により劣化の程度を判断した。対象のＡＬＣ水平部材は寸法が１００×６００×２６５０ｍｍ、長期設計荷重が１,０００Ｎ／ｍ２である。また、図５に示すように、このＡＬＣ水平部材２は、直径５.５ｍｍの補強鉄筋（主筋）６が引張側に５本及び圧縮側に２本配置されていて、製造当初のパネル剛性（ＥＩ）は１２０,９４５Ｎｍ２となっている。 先ず、図２に示すように、経年後のＡＬＣ水平部材２の上面中央に測定者Ａ（体重７２ｋｇ）が位置し、このときのＡＬＣ水平部材２の鉛直方向への撓み５をＡＬＣ水平部材２の両端から緊張させた水糸を用いて測定した。次に、測定者Ｂ（体重６０ｋｇ）も測定者Ａと同時に上面中央に載り、そのときの撓みを同様に測定した。上記の撓み測定の結果、測定者Ａのみが中央に位置したときの撓み（δａ）は８.４×１０−３ｍであり、測定者Ａと測定者Ｂが同時に位置したときの撓み（δｂ）は９.６×１０−３ｍであった。 次に、上記した数式１と数式２により、経年後のパネル剛性ＥＩ’並びに経年後の初期撓みδｃを計算により求めた。即ち、パネル自重Ｗは６３７×０.６＝３８２Ｎ／ｍ、支持スパンＬは２.６１ｍ、測定者Ａによる荷重Ｐ１は７２／３ｋｇ、測定者Ｂによる荷重Ｐ２は６０／３ｋｇであるから、計算により初期撓みδｃは３.１５×１０−３ｍ及び経年後のパネル剛性ＥＩ’は６０,５００Ｎ・ｍ２と求められた。 尚、製造当初のパネル剛性ＥＩは１２０,９４５Ｎｍ２であることから、剛性低下の割合α＝ＥＩ’／ＥＩは０.５０となる。従って、撓み倍率＝１／αは２.００であった。ＡＬＣ水平部材のクリープを考慮した長期撓みの算定では、ＡＬＣ素材の撓み倍率を１.５６と想定しているため、上記撓み倍率２.００は想定値以上であり、ＡＬＣ水平部材は過積載などによる影響から劣化が進行していると推定できる。 また、対象のＡＬＣ水平部材が長期設計荷重１,０００Ｎ／ｍ２の条件下で使用された場合、初期撓み（δｃ）も含めた撓み（δ）を下記数式５により求めた。ここでＷ１はパネル自重であって３８２Ｎ／ｍ、Ｗ２は設計荷重であって１,０００×０.６Ｎ／ｍであるから、撓み（δ）は１２.９６×１０−３ｍとなり、撓み率（δ／Ｌ）は１／２０１となる。 ［数式５］ δ＝初期撓みδｃ＋パネル自重による撓みδ０＋設計荷重による撓みδ* ＝（３.１５×１０−３）＋（５Ｗ１Ｌ４／３８４ＥＩ’）＋（５Ｗ２Ｌ４／３８４ＥＩ’） 次に、経年後の剛性ＥＩ’を表す上記数式３と、偏心距離ｅを表す上記数式４から、ヤング係数比ｎ’を求め、次に経年後のＡＬＣ水平部材のヤング係数Ｅ’（Ｎ／ｍ２）と、クリープ係数φを算定した。但し、上記数式３及び４において、Ｅｓは補強鉄筋のヤング係数で２０５×１０９Ｎ／ｍ２、Ｂはパネル幅で０.６ｍ、Ｄはパネル厚で０.１ｍである。また、ｅは偏心距離で３.４×１０−３ｍ、ａｔは引張側補強鉄筋の断面積で１.１８８×１０−４ｍ２、ａｃは圧縮側補強鉄筋の断面積で０.４７５×１０−４ｍ２、ｄは圧縮縁から引張側補強鉄筋までの距離で８.２×１０−２ｍ、ｄｃは圧縮縁から圧縮側補強鉄筋までの距離で１.８×１０−２ｍである。 経年後のパネル剛性ＥＩ’は既に６０,５００Ｎ・ｍ２と求められているから、上記数式３と４によりＡＬＣ水平部材と補強鉄筋のヤング係数比ｎ’を算出すると３７１.７となる。従って、経年後のＡＬＣ水平部材のヤング係数Ｅ’はＥ’＝Ｅｓ／ｎ’＝０.５５×１０９Ｎ／ｍ２と計算される。また、ＡＬＣ水平部材の製造時のヤング係数Ｅは１.７５×１０９Ｎ／ｍ２であることから、クリープ係数φはＥ’＝Ｅ／（１＋φ）より、φ＝（Ｅ−Ｅ’）／Ｅ’＝２.１８となる。 ＡＬＣ水平部材のクリープを考慮した長期撓みの算定では、ＡＬＣ水平部材のクリープ係数を０.７８と想定している。従って、上記クリープ係数２.１８を上記クリープ係数の想定値と比較すると、上記クリープ係数の想定値以上の値であることから、本実施例の経年使用したＡＬＣ水平部材は取り替えなどの改修が必要であると推定することができる。 １ 鉄筋梁 ２ ＡＬＣ水平部材 ３ 鉄筋 ４ 長辺目地 ５ 撓み ６ 補強鉄筋 建築物のＡＬＣパネルからなるＡＬＣ水平部材の経年使用による劣化を判定する方法であって、該ＡＬＣ水平部材の中央で２種類の異なる荷重による撓みを測定した後、得られた２種類の異なる荷重による撓みから該ＡＬＣ水平部材のパネル剛性を算出し、そのパネル剛性から該ＡＬＣ水平部材のヤング係数を求めてクリープ係数を算出し、得られた該ＡＬＣ水平部材のクリープ係数を長期撓みの算定によるクリープ係数と比較することを特徴とするＡＬＣ水平部材の劣化判定方法。 前記ＡＬＣ水平部材のパネル剛性は、ＡＬＣ水平部材が荷重の１／３を負担しているとの条件に基づいて算出することを特徴とする、請求項１に記載のＡＬＣ水平部材の劣化判定方法。 【課題】 建築物の床や屋根を構成するＡＬＣ水平部材の経年使用による劣化の程度を、非破壊で且つ簡便に判定できる方法を提供する。【解決手段】 ＡＬＣ水平部材２の中央で２種類の異なる荷重による撓みを測定した後、得られた２種類の異なる荷重による撓みからＡＬＣ水平部材２のパネル剛性を算出し、そのパネル剛性からＡＬＣ水平部材２のヤング係数を求めてクリープ係数を算出し、得られたクリープ係数を長期撓みの算定によるクリープ係数と比較して、経年使用されたＡＬＣ水平部材２の劣化を判定する。【選択図】 図１