プレキャストコンクリート

プレキャストコンクリートは、再利用可能な型または「フォーム」にコンクリートをキャストして製造された建設製品であり、制御された環境で硬化され、建設現場に運ばれ、所定の位置に持ち上げられます（「ティルトアップ」）。対照的に、現場打ちコンクリートは現場固有の形状に流し込まれ、現場で硬化されます。プレキャスト石は、混合物に細骨材を使用したプレキャストコンクリートと区別されるため、最終製品は天然に存在する岩や石の外観に近づきます。最近では、発泡スチロールが壁パネルのプレキャストのコアとして使用されています。軽量で断熱性に優れています。

プレキャストは、外壁と内壁に使用されます。制御された環境（通常はプレキャストプラントと呼ばれます）でプレキャストコンクリートを製造することにより、プレキャストコンクリートは適切に硬化し、プラントの従業員によって綿密に監視される機会が与えられます。プレキャストコンクリートシステムを使用すると、現場での鋳造に比べて多くの潜在的な利点があります。プレキャストコンクリートの製造は地上で行うことができるため、プロジェクト全体の安全性に役立ちます。プレキャストプラントでは、建設現場と比較して、材料の品質と仕上がりをより細かく制御できます。プレキャストプラントで使用される型枠は、交換が必要になる前に数百から数千回再利用できるため、型枠の単位あたりのコストを見ると、現場での鋳造よりも安価になることがよくあります。^[1]

建築用途向けのプレキャストコンクリート成形システムには、サイズ、機能、コストが異なるさまざまな種類があります。プレキャスト建築パネルは、建物のファサードの全部または一部、または造園、防音、セキュリティ壁に使用される自立型の壁を覆うためにも使用され、一部はプレストレストコンクリート構造要素にすることができます。雨水排水、上下水道管、トンネルはプレキャストコンクリートユニットを利用しています。

4つのプレキャスト壁パネルタイプ（サンドイッチ、漆喰サンドイッチ、内層、クラッディングパネル）の外観を完成させるために、多くの表面仕上げが利用可能です。標準のセメントは白または灰色ですが、顔料や塗料でさまざまな色を追加できます。骨材の色とサイズも、コンクリート表面の外観と質感に影響を与える可能性があります。プレキャストコンクリートの型の形状と表面は、外観に影響を与えます。型は、木材、鋼、プラスチック、ゴム、またはガラス繊維で作ることができ、それぞれの材料が独特の仕上げを与えます。^[2]

簡単な歴史

古代ローマの建築家はコンクリートを利用し、すぐにその材料を型に流し込み、水道橋、カルバート、トンネルの複雑なネットワークを構築しました。プレキャスト技術の最近の用途には、個々の部品や建築システム全体など、さまざまな建築および構造用途が含まれます。

現代の世界では、プレキャストパネルの建物が1905年にイギリスのリバプールで開拓されました。このプロセスは、サッカーゴールネットのアイデアも発明した創造的な天才である都市エンジニアのジョンアレクサンダーブロディによって発明されました。リバプールのウォルトンにある路面電車の厩舎は1906年に続きました。このアイデアは、英国ではあまり取り上げられませんでした。しかし、それは世界中、特に中央および東ヨーロッパ^[3]とスカンジナビアで採用されました。

米国では、プレキャストコンクリートは2つのサブ産業として進化し、それぞれが主要な協会によって代表されています。プレキャストコンクリート製品業界は、公益事業、地下およびその他のプレストレストでない製品に焦点を当てており、主に全米プレキャストコンクリート協会（NPCA）によって代表されています。プレキャストコンクリート構造物業界は、プレストレストコンクリート要素と、建物、駐車場構造物、橋などの地上構造物で使用される他のプレキャストコンクリート要素に焦点を当てています。この業界は、主にプレキャスト/プレストレストコンクリート研究所（PCI）によって代表されています。

オーストラリアでは、ニューサウスウェールズ政府鉄道が駅や同様の建物にプレキャストコンクリート構造を多用しました。1917年から1932年の間に、彼らは145のそのような建物を建てました。^[4]外装パネルや構造要素を超えて、建物全体をプレキャストコンクリートから組み立てることができます。プレキャスト組立により、最小限の労力で商業店舗やオフィスを迅速に完成させることができます。たとえば、ノースダコタ州ウィリストンのジムブリッジャービルは、ミネソタ州でプレキャストされ、建物のパネルに空気、電気、水道、繊維のユーティリティが事前に取り付けられていました。パネルは800マイル以上バッケン油田に運ばれ、商業ビルは最小限の時間で3人の労働者によって組み立てられました。この建物には、40,000平方フィートを超える店舗やオフィスがあります。事実上、建物全体がミネソタで製造されました。

補強

コンクリートを鉄筋で補強すると、強度と耐久性が向上します。コンクリートは、それ自体で優れた圧縮強度を備えていますが、引張強度とせん断強度が不足しており、長期間荷重をかけたときにひび割れが発生する可能性があります。鋼は、コンクリートに欠けているものを補うために高い張力とせん断強度を提供します。鋼は、変化する環境でコンクリートと同じように動作します。つまり、コンクリートとともに収縮および膨張し、ひび割れを防ぎます。

鉄筋は、コンクリート補強の最も一般的な形式です。それは通常、鋼から作られ、硬化時にコンクリートと結合するためにリブで製造されます。鉄筋は、コンクリート構造物の形状をサポートするために曲げたり組み立てたりするのに十分な汎用性があります。炭素鋼は最も一般的な鉄筋材料です。ただし、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、およびエポキシコーティングは腐食を防ぐことができます。^[5]

プレキャストコンクリート製品

以下は、プレキャスト/プレストレストコンクリートを利用した多数の製品のサンプルです。これは完全なリストではありませんが、プレキャスト/プレストレスト製品の大部分は通常、1つまたは

農産物

プレキャストコンクリート製品は、最も過酷な気象条件に耐えることができ、何十年にもわたる継続的な使用に耐えることができます。製品には、バンカーサイロ、牛飼料バンク、牛グリッド、農業用フェンシング、Hバンク、Jバンク、家畜スラット、家畜給水トラフ、飼料トラフ、コンクリートパネル、スラリーチャネルなどがあります。プレストレストコンクリートパネルは、農業用建物、穀物貯蔵庫、サイレージクランプ、スラリー貯蔵庫、家畜の壁、一般的な擁壁など、さまざまな用途に英国で広く使用されています。パネルは水平に使用でき、RSJのウェビング（Iビーム）の内側または前に配置できます。あるいは、パネルをコンクリートの基礎にキャストして、片持ち梁の擁壁として使用することもできます。

建物と敷地のアメニティ

プレキャストコンクリートの建物のコンポーネントとサイトの設備は、暖炉のマントルピース、クラッディング、トリム製品、アクセサリ、カーテンウォールとして建築的に使用されています。プレキャストコンクリートの構造用途には、基礎、梁、床、壁、その他の構造コンポーネントが含まれます。各構造コンポーネントは、部材がその寿命にわたって受ける引張荷重と圧縮荷重の両方に耐えるように設計およびテストすることが不可欠です。発泡スチロールのコアは現在、構造用のプレキャストコンクリートパネルに組み込まれているため、軽量化され、断熱材として機能します。

立体駐車場は通常、プレキャストコンクリートを使用して建設されます。構造には、多層構造壁パネル、内外柱、構造床、桁、壁パネル、階段、およびスラブであるプレキャスト駐車部品を組み立てることが含まれます。これらのパーツは大きくなる可能性があります。たとえば、ダブルティー構造の床モジュールは、プレキャストコンクリートの吊り上げアンカーシステムを使用して所定の位置に吊り上げる必要があります。^[6]

擁壁

プレキャストコンクリートは、製造業者にさまざまな人工土留めシステムを製造する能力を提供します。製品には、商業用擁壁、住宅用壁、防潮堤、機械的に安定化されたアースパネル、モジュラーブロックシステム、セグメント式擁壁などが含まれます。擁壁には、重力擁壁、半重力擁壁、片持ち擁壁など、5つの異なるタイプがあります。 、カウンターフォート擁壁、およびバットレス擁壁。^[7]

衛生と雨水

衛生および雨水管理製品は、地下設置用に設計された構造物であり、衛生および雨水流出からの汚染物質の処理および除去のために特別に設計されています。これらのプレキャストコンクリート製品には、雨水貯留ボールト、流域、およびマンホールが含まれます。^[8]

ユーティリティ構造

通信、電気、ガス、または蒸気システムの場合、プレキャストコンクリートユーティリティ構造は、ユーティリティ分配の重要な接続と制御を保護します。プレキャストコンクリートは無毒で環境に安全です。製品には、ハンドホール、中空コア製品、街灯柱ベース、メーターボックス、パネルボールト、プルボックス、通信構造、変圧器パッド、変圧器ボールト、トレンチ、ユーティリティビル、ユーティリティボールト、ユーティリティポール、制御環境ボールト（CEV）が含まれます。 、およびその他のユーティリティ構造。

水および廃水製品

プレキャスト水および廃水製品は、汚染されていない液体および土壌製品にさらに加工する目的で、水、油、またはその他の液体を保持または含有します。製品には、エアレーションシステム、配水ボックス、投与タンク、乾燥井戸、グリースインターセプター、浸出ピット、砂油/油水インターセプター、浄化槽、上下水道貯蔵タンク、ウェットウェル、消防貯水池、その他の上下水道が含まれます。製品。

運輸・交通関連商品

プレキャストコンクリート輸送製品は、道路、空港、および鉄道輸送システムの建設、安全性、およびサイト保護に使用されます。製品には、ボックスカルバート、3面カルバート、橋梁システム、鉄道交差点、鉄道タイ、防音壁/バリア、ジャージーバリア、トンネルセグメント、コンクリートバリア、TVCB、中央分離帯、ボラード、およびその他の輸送製品が含まれます。プレキャストコンクリートは、地下道、地表峠、歩行者用地下鉄の作成にも使用できます。プレキャストコンクリートは、一部のゴムタイヤ式地下鉄の鉄道にも使用されています。

モジュラー舗装

モジュラー舗装は、色、形、サイズ、およびテクスチャの虹で利用できます。これらの用途の広いプレキャストコンクリート片は、レンガ、石、または木を模倣するように設計できます。

専門商品

墓地製品

地下の金庫室や霊廟には、自然の力に長期間耐える防水構造が必要です。

危険物の封じ込め

危険物の保管は、短期的であれ長期的であれ、ますます重要な環境問題であり、材料を密閉するだけでなく、自然災害やテロ攻撃に耐えるのに十分な強度のある容器が求められています。

水産物

ウォーターフロントに沿ったプレキャストの用途には、浮きドック、水中インフラストラクチャ、デッキ、手すり、および多くの設備があります。重い重量を念頭に置いて設計された場合、プレキャスト製品は、ほとんどの材料よりもはるかに優れた水の浮力に対抗します。

プレキャストコンクリート構造物

プレストレストコンクリート

プレストレスは、構造部材の強度と性能を向上させるために、製造および/または建設中に構造部材に応力を導入する手法です。この手法は、コンクリート梁、柱、スパンドレル、シングルおよびダブルティー、壁パネル、セグメントブリッジユニット、バルブティーガーダー、Iビームガーダーなどでよく使用されます。多くのプロジェクトでは、生産と寿命の維持を考慮すると、プレストレストコンクリートが全体的なコストを最も低く抑えることがわかっています。^[7]

プレキャストコンクリートサンドイッチ壁（または断熱二重壁）パネル

オリジン

プレキャストコンクリートの二重壁パネルは、ヨーロッパで何十年も使用されています。元の二重壁の設計は、内部の空隙によって分離された鉄筋コンクリートの2つのワイスで構成され、埋め込まれた鋼トラスで一緒に保持されていました。エネルギー使用に関する最近の懸念により、鋼トラスを使用すると、熱性能を低下させる「熱橋」が作成されることが認識されています。また、鋼はコンクリートと同じ熱膨張係数を持たないため、壁がコンクリートに埋め込まれていない鋼を加熱および冷却すると、熱応力が発生して亀裂や剥離が発生する可能性があります。

開発

より良い熱性能を達成するために、断熱材がボイドに追加され、今日の多くのアプリケーションでは、鋼トラスが複合（ガラス繊維、プラスチックなど）接続システムに置き換えられています。この目的のために特別に開発されたこれらのシステムは、熱膨張差の問題も解消します。^[要出典]最高の熱性能は、断熱材が壁セクション全体で連続している場合、つまり、ワイスがパネルの端まで完全に熱的に分離されている場合に達成されます。連続絶縁と最新の複合接続システムを使用して、R-28.2までのR値を達成できます。

特徴

商用アプリケーションのサンドイッチ壁パネルの全体的な厚さは通常8インチですが、それらのデザインは多くの場合、アプリケーションに合わせてカスタマイズされています。典型的な8インチの壁パネルでは、コンクリートのワイスはそれぞれ2〜3 / 8インチの厚さで、3〜1 / 4インチの高R値の断熱フォームを挟んでいます。コンクリートの内部と外部のワイスは、必要な構造的完全性を提供できる何らかの形の接続システムで（断熱材を介して）一緒に保持されます。サンドイッチ壁パネルは、製造システム、持ち上げと取り扱いのストレス、および輸送の制約によって決定される実際的な制限内で、必要な長さと幅に製造することができます。9フィートの明確な高さのパネルが一般的ですが、12フィートまでの高さを見つけることができます。

プレキャストコンクリートサンドイッチ壁パネルの製造プロセスにより、両面に仕上げ面を備えた製造が可能になります。このような仕上げは非常に滑らかで、表面が塗装、染色、または自然のままになります。内面の仕上げは、滑らかさの点で乾式壁に匹敵し、従来の乾式壁構造で一般的なのと同じプライムおよび塗装手順を使用して仕上げることができます。必要に応じて、コンクリート自体に色を付けたり、テクスチャを付けたりする建築仕上げを施すことができます。色とテクスチャは、再利用可能なフォームライナーを使用してレンガ、石、木、またはその他のパタ​​ーンの外観を提供できます。または、最も洗練されたアプリケーションでは、実際のレンガ、石、ガラス、またはその他の材料をコンクリート表面にキャストできます。^[要出典]

窓やドアの開口部は、製造プロセスの一環として製造工場の壁に鋳造されています。多くのアプリケーションでは、電気および電気通信コンジットとボックスは、指定された場所のパネルに直接キャストされます。一部のアプリケーションでは、現場での建設時間を短縮するために、ユーティリティ、配管、さらには加熱コンポーネントがパネルにキャストされています。大工、電気技師、配管工は、壁パネルのユニークな側面のいくつかに最初に慣れたときに、若干の調整を行う必要があります。しかし、彼らはまだ彼らが慣れている方法で彼らの職務のほとんどを実行します。

アプリケーションと利点

プレキャストコンクリートサンドイッチ壁パネルは、学校、オフィスビル、アパート、タウンハウス、マンション、ホテル、モーテル、寮、一軒家など、ほぼすべてのタイプの建物で使用されています。通常、建物の囲いまたは「エンベロープ」の一部と見なされますが、建物の構造システムの一部としても機能するように設計できるため、建物の周囲に梁や柱が不要になります。エネルギー効率と美的多様性に加えて、優れたノイズ減衰、優れた耐久性（腐敗、カビなどに対する耐性）、および迅速な構造も提供します。

優れた断熱特性に加えて、サンドイッチパネルは完了するのに必要な作業段階が少なくて済みます。たとえば、現場で断熱してコンクリートで満たす必要がある二重壁と比較して、サンドイッチパネルははるかに少ない労力と足場を必要とします。^[9]

プレキャストコンクリート市場

プレキャストコンクリート産業は、主に政府が開始したインフラ開発プロジェクトによって支配されています。しかし、これらは、さまざまな有利な属性のために、住宅（低層および高層）および商業用建設にも広く使用されています。効率、耐久性、使いやすさ、費用対効果、および持続可能な特性^{[要出典] [10]}これらの製品のうち、構造物の建設にかかる時間に革命的な変化をもたらしました。建設業界は巨大なエネルギー消費産業であり、プレキャストコンクリート製品は、対応する製品よりもエネルギー効率が高く、今後も続くでしょう。これらの製品が提供する幅広いデザイン、色、構造オプションも、消費者にとって好ましい選択となっています。

規則

米国の多くの州および連邦の輸送プロジェクトでは、プレキャストコンクリートのサプライヤーは、建築プレキャスト協会、全国プレキャストコンクリート協会、またはプレキャストプレストレストコンクリート研究所のいずれかによる認定を受ける必要があります。

も参照してください

• ウィキメディアコモンズのプレキャストコンクリートに関連するメディア
• 1,000ドルの快適な家、毎月のポピュラーサイエンス、1919年2月、39ページ、Googleブックスによるスキャン：ポピュラーサイエンス