JP2004143019A

JP2004143019A - セメント硬化材、セメント硬化体、コンクリート打込み型枠およびコンクリート構造物

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Publication number: JP2004143019A
Application number: JP2002312651A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Morita; 森田　武; Takuji Nakamura; 中村　卓司; Isao Tanaka; 田中　勲; Teruyuki Nakatsuji; 中辻　照幸; Shinji Urano; 浦野　真次; Sumio Horiuchi; 堀内　澄夫; Shigeo Numata; 沼田　茂生; Hiroshi Nachi; 名知　博司; Takamasa Kikuchi; 菊地　孝眞; Yutaro Fukase; 深瀬　勇太郎
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】セメント硬化材、セメント硬化体、コンクリート打込み型枠およびコンクリート構造物において、調湿性に優れ、汎用的な建築材料として利用可能で、資源の再生や再利用が可能となるようにする。
【解決手段】セメントマトリックス４と骨材３を混合したセメント混合物にカーボンナノチューブ２を混入して自己調湿型コンクリート１を構成する。自己調湿型コンクリート１を通常のコンクリートなどのように型枠に打設して、硬化させ、現場打ちの構造物や、プレキャスト部材を製造する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント硬化材、セメント硬化体、コンクリート打込み型枠およびコンクリート構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンクリート構造物では、コンクリート中に形成される一般的な毛細管空隙は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍであると言われている。低水セメント比で十分な水和反応が起こるという恵まれた条件下でも、毛細管空隙は、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度であると言われている。
このような大きな毛細管空隙では、コンクリート構造物への水分の出入りが容易となり、コンクリート内の水分が人間にとって快適な湿度を保つように吸収・放散されるような調湿性を得ることはできない。すなわち、従来のコンクリート構造物は、外部からの水分供給量に左右されて、乾燥しすぎたり、じめじめと湿りすぎたりしていた。したがって、その内部で人間が活動するコンクリート構造物では、空調設備を設けるのが一般的である。
【０００３】
このような背景から、人間にとって快適な相対湿度の範囲で水分を吸収、放散するべく設計された、いわゆる調湿建材が知られている。
例えば、特許文献１には、トバモライトを主成分としたオートクレーブ養生軽量気泡コンクリート（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ　Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ、以下、ＡＬＣと略称する）、珪藻土などのケイ酸カルシウム化合物を用いた調湿成形体が記載されている。
また、特許文献２には、ＡＬＣ廃材を用いた調湿建材が記載されている。
また、特許文献３には、ＡＬＣの粒体を炭酸化処理したバテライト形炭酸化カルシウムを用いた多孔質調湿材が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４０４５７公報（第１−３頁）
【特許文献２】
特開２００１−２７０７６６公報（第１−３頁）
【特許文献３】
特開２００１−３５３４１８公報（第１−３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の調湿建材には以下のような問題があった。
特許文献１〜３に記載された調湿材料である珪藻土、トバモライト、バテライト形炭酸化カルシウムなどのケイ酸カルシウム化合物は、いずれも多孔質であって吸湿性を備えているが、天然、人工のいずれであっても、多孔質の空隙の大きさには、かなりのばらつきがあった。その結果、調湿性にもばらつきが生じていた。このため、例えば、人間が快適と感じる相対湿度範囲と言われる５０〜７０％といった狭い湿度範囲に合わせた調湿性を備える調湿建材を構成することは困難であるという問題があった。
さらに、これら調湿建材は、調湿材料を製造して、それらを高圧でプレス成形し、高温焼成処理するなど、特殊な製造装置が必要であった。そのため、建材の種類も、例えばパネル状などに限られるという問題があった。
また、従来の調湿建材はケイ酸カルシウム化合物を含むので、産業廃棄物となり、再生や再利用が難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、調湿性に優れ、汎用的な建築材料として利用可能で、資源の再生や再利用が可能となるセメント硬化材、セメント硬化体、コンクリート打込み型枠およびコンクリート構造物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、セメント硬化材において、セメント、骨材および水を含むセメント混合物に、保水性を有する筒状添加材を混入した構成とする。
この発明によれば、筒状添加材が混入されることにより、セメント硬化材の硬化時に筒状添加材同士あるいは筒状添加材と内部気泡とが連通して、硬化物が多孔質化され、筒状添加材の内径を適宜設定することにより、その内径、すなわち毛細管凝集径に応じた調湿性を備えることができる。その結果、従来のセメント硬化材と同様に流動性を備え、例えば高温環境、炭酸化処理などの処理を施すための装置などを要することなく、適宜の型枠や隙間に、常温で充填、硬化させることができ、かつ硬化後は優れた調湿性を備えるようにすることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のセメント硬化材において、前記筒状添加材がカーボンナノチューブである。
この発明によれば、筒状添加材を環境への悪影響がないカーボンナノチューブとするので、使用後の廃棄、再生が容易であり、さらに、毛細管凝集半径が１ｎｍ〜数十ｎｍのものを安定して製造することができるから、調湿範囲が人間にとって快適な相対湿度範囲になるようにすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のセメント硬化材において、硬化時に、少なくとも硬化表面およびその近傍に配向される合成樹脂繊維を混入させた構成とする。
この発明によれば、合成樹脂繊維が硬化表面およびその近傍に配向されるので、合成樹脂繊維が補強材となり、吸湿乾燥の繰り返しによるひび割れを防止することができるとともに、合成樹脂繊維の種類を適宜選択することにより、表面に装飾性を備えることができ、建材表面に用いる仕上材としても好適となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のセメント硬化材を硬化させて形成したことを特徴とするセメント硬化体とする。
この発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のセメント硬化材を設置場所以外の場所で硬化させるプレキャスト部材として製造されたことを特徴とするセメント硬化体とする。
この発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同様の作用効果が得られるとともに、汎用的な生産設備で製造できて生産性に優れ、設置施工容易なプレキャスト部材として提供することができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、型枠内部にコンクリートを打設して、型枠本体とコンクリートとが一体化されたコンクリート構造物を形成するコンクリート打込み型枠であって、前記型枠本体が請求項５に記載のセメント硬化体からなる。
この発明によれば、コンクリート打込み型枠として、請求項５に記載のセメント硬化体を用いるので、コンクリート構造物の表面が請求項５に記載の発明と同様の作用効果を備えることができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のコンクリート打込み型枠の型枠内面に、所定温度で消失するか透水性となる不透水層が配置され、該不透水層を介して、コンクリートが打設されてなるコンクリート構造物とする。
この発明によれば、所定温度で消失するか透水性となる不透水層により、所定温度より低い平常時は、型枠内外の水分の流通が遮断されるから、硬化時にコンクリート内部に含まれる水分が逃げたり、逆に経時で湿潤したりすることなく保持され、例えば火災などにより所定温度を越えると不透水層が消失または透水性となり、コンクリート内部の水分がコンクリート打込み型枠を通して外部に放散される。その結果、平常時には打設されたコンクリートの含水分がコンクリート打込み型枠の調湿性に影響しないように保持され、火災などの場合には、打設されたコンクリートの含水分がコンクリート打込み型枠側に移動して、コンクリート打込み型枠の温度上昇を抑制するとともに、打設されたコンクリートの爆裂を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なっても同一または相当する部材は同一符号を付し、重複する説明は省略している。また、模式図においては、視認しやすくするために、誇張して表現しており、実際の寸法比は反映されていない。
【００１５】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施形態に係るセメント硬化材およびその硬化物であるセメント硬化体について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る自己調湿型コンクリート１の概略構成を説明するための断面模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ部を拡大した拡大模式図である。図３は、本発明の実施形態に係る自己調湿型コンクリート１を硬化させて形成したコンクリート壁１０の断面模式図である。
【００１６】
自己調湿型コンクリート１（セメント硬化材）の概略構成は、セメントマトリックス４、骨材３、およびカーボンナノチューブ２からなる。
セメントマトリックス４は、例えばポルトランドセメントなどのセメント、水および適宜の混和材、混和剤の混合物であり、周知のように、モルタル、コンクリートなどの母体をなす硬化性の流動体である。セメントマトリックス４は、セメントと水が水和反応を起こすことにより、次第に水が失われて硬化するが、本明細書では、その硬化物も同じくセメントマトリックス４と称する。
【００１７】
骨材３は、例えば砂、砂利、砕石、高炉スラグ材などの、天然または人工の強度部材である。骨材３は、セメントマトリックス４が硬化することにより相互に結合されて一体化され、硬化後の自己調湿型コンクリート１が所定の強度を備えるようにするためのものである。
【００１８】
カーボンナノチューブ２は、グラファイト状の炭素６員環による円筒層が単層または多層に形成された筒状構造を有する炭素の同素体である。その円筒層の内径（以下、特に断らない限りこれをカーボンナノチューブ２の直径と称する。）は、一般に約１ｎｍから数十ｎｍ、長さは数μｍ程度である。本実施形態では、特に優れた調湿性を得られるようにするために、直径が、約４〜６ｎｍのものを採用する。
カーボンナノチューブ２は、グラファイト電極を不活性雰囲気でアーク放電させると生成するが、例えば鉄、ニッケル、コバルト、ロジウム、パラジウムなどの触媒金属に高温で炭素を溶かして冷却したり、ＳｉＣなどの炭化物を加熱してＳｉを蒸発させたりするなどの種々の製造方法が知られている。
カーボンナノチューブ２は、分子構造を正確に制御することにより、ナノメートルオーダーの微細構造を制御して特有の機能を発現させるという、いわゆるナノテクノロジーの代表的な研究開発の対象であるが、現状でも上記のような直径の制御の如きは容易である。また、近い将来、量産技術が実用化されることが有望視されている。
【００１９】
カーボンナノチューブ２の混入量は、その筒状構造の内部容積が、自己調湿型コンクリート１の単位質量当たり、０．１ｃｍ^３／ｇ以上であることが好ましい。このような割合でカーボンナノチューブ２を混入させることにより、図１（ｂ）に模式的に示したように、セメントマトリックス４内にランダムに分散するカーボンナノチューブ２が互いに接してそれぞれの内部を連通させたり、セメントマトリックス４内に含まれるエントレインドエア５（連行空気）などの微細空隙に貫入したりして、複雑に連通した連通路、すなわち空隙のネットワークが形成されている。
そのため、自己調湿型コンクリート１を硬化させて、コンクリート壁１０（セメント硬化体）を形成する場合、コンクリート壁１０の表面１ａにはチューブ開口２ａがランダムに露出し、コンクリート壁１０は、カーボンナノチューブ２によって形成される連通路によって多孔質化される。このとき、比表面積は調湿作用のひとつの目安となるが、より優れた調湿性を得るには、自己調湿型コンクリート１の比表面積は１０ｍ^２／ｇ以上であるようにすることが望ましい。
【００２０】
次に、このような硬化した自己調湿型コンクリート１の作用について説明する。
図２（ａ）は、硬化した自己調湿型コンクリート１の調湿作用について説明するための、相対湿度と水分の吸着量との関係を模式的に示すグラフである。横軸は、測定環境の相対湿度を表し、単位は％である。縦軸は、水分の吸着量の重量比を表し、単位は％である。ただし、０％から軸の上側方向に増大する相対表示で表している。相対湿度の範囲Ｂ（５０％〜７０％）は、一般に人間が快適と感じる相対湿度の範囲を表している。
【００２１】
曲線６は、従来の土壁の調湿特性を示している。その右上がりの曲線から理解されるように、吸着量は相対湿度の上昇とともに緩やかに増大する傾向にあるが、吸着量そのものは少ない。このような特性では、空気中の水蒸気が十分に吸収されないので、高湿度環境を快適とすることができない。
この理由は、土壁は、微細な土粒子が密に詰まっており多孔質でないからである。
【００２２】
曲線７は、従来の多孔質構造を備えた調湿建材の一例を示している。低湿から高湿ヘ向かってほぼＳ字状の曲線となり、低湿側、高湿側それぞれで飽和する領域が見られる。しかし低湿側での吸着量は比較的多く、相対湿度０％の環境でも多くの水分が内部に残存している。この特性では、全体に吸着量が多く、空気中の水分を過度に吸着する建材となっている。
この理由は、細孔が比較的大きいため、高湿度では多量の水分を吸着するものの、表面からの蒸発量と建材内部に吸着された水分の移動量のバランスがとれていないことによると考えられる。
また建材内部の水分が放散されにくいと、例えば火災が起きた場合、建材内部の水蒸気が急に膨張して、いわゆる爆裂を起こすという問題がある。
【００２３】
曲線８は、自己調湿型コンクリート１の調湿特性を示している。低湿から高湿ヘ向かってほぼＳ字状の曲線となっているが、ほとんどの範囲で曲線７よりも吸着量が少なくなっている。そして、相対湿度４０％〜９０％の範囲で吸湿量の変化が激しくなっており、特に相対湿度５０％〜７０％（範囲Ｂ）では、ほぼ直線的な変化を示している。
このような特性によれば、例えば、環境の相対湿度が上昇すれば、吸着量がほぼ比例して大きくなり除湿する。逆に環境の相対湿度が下降すれば、吸着量がほぼ比例して小さくなり、過剰な水分を放散して加湿する。したがって、自己調湿型コンクリート１の吸湿能力を絶対湿度に対して適宜量としておけば、環境の湿度変動が自律的に抑制されるものである。
【００２４】
このような特性が得られる理由を、図２（ｂ）を参照して説明する。
図２（ｂ）は、相対湿度ＲＨと毛細管凝縮半径ｒとの関係を表したものである。横軸は相対湿度を表し、単位は％である。縦軸は毛細管凝縮半径ｒを表し、単位はｎｍである。なお、縦軸が対数目盛の片対数グラフとなっている。
毛細管凝縮半径ｒは下記の式（１）により計算できる。式（１）は、液体の表面曲率半径と液体の蒸気圧との関係を表すケルヴィン（Ｋｅｌｖｉｎ）の式を変形したものである。
【数１】

ここで、各変数および定数は、以下のとおりである。かっこ内の数字は、図２（ｂ）を描くのに用いた具体的な定数である。なお、Ｐ／Ｐ_０は、液体が水蒸気の場合は相対湿度に相当する。
ｒ_０：細孔半径
ｔ：多分子層吸着厚み
γ：液体の表面張力（７２．７６×１０^−３Ｎ／ｍ）
Ｍ：液体の分子量（１８）
θ：接触角（≒０°）
ρ：液体の密度（１．００２８５ｇ／ｃｍ^３）
Ｒ：気体定数（８．３１４Ｊ／ｍｏｌ／Ｋ）
Ｔ：絶対温度（２９３Ｋ）
Ｐ／Ｐ_０：水平表面上の液体の蒸気（Ｐ_０）に対する毛細管上の液体の蒸気圧Ｐの比
【００２５】
折れ線９は、相対湿度３０％〜７０％の範囲でほぼ直線となり、相対湿度７０％以上では右上がりの急峻な曲線となっている。
折れ線９より、相対湿度を５０％〜７０％（範囲Ｂ）にするには、毛細管凝縮半径ｒを、１．６ｎｍ〜３．１ｎｍ（範囲Ｃ）にすればよいことが分かる。すなわち、カーボンナノチューブ２の直径を３．２ｎｍ〜６．２ｎｍにすればよい。
【００２６】
このように湿度の自立的な調整が可能となったカーボンナノチューブ２によって、コンクリート壁１０が多孔質化されているため、コンクリート壁１０の外部の相対湿度に応じて、表面１ａから矢印のように水蒸気を吸着、放散することが可能となっている（図３参照）。
【００２７】
カーボンナノチューブ２は、所定の水蒸気圧を保つように水蒸気を搬送する機能を有する。一方、エントレインドエア５などの径の大きな空隙は、カーボンナノチューブ２が吸着した水分を内部で保持し、カーボンナノチューブ２からの蒸発が激しくなると水分を補給するという、言わばバッファーとしてふるまう保湿スペースの機能を備えるものである。
このようにして、硬化した自己調湿型コンクリート１は、カーボンナノチューブ２によりその外部の水蒸気圧が人間にとって快適な相対湿度となる所定範囲に制御された状態で、その内部には水分が保持されるという自己調湿性と保水性を兼ね備えた材料となる。したがって、優れた調湿建材を構成することができるという利点がある。
【００２８】
また、自己調湿型コンクリート１は、従来のコンクリートなどのセメント混合物と全く同様に打設して硬化させることができるので、コンクリートなどを利用するすべての建築施工において汎用的に応用することできる。したがって、従来の調湿建材のように、高温でのプレスや特殊処理を必要とする製造装置を用いることなく容易に製造、施工することが可能となる利点がある。
【００２９】
また、コンクリート壁１０などのように、自己調湿型コンクリート１を硬化させて建材を形成する場合には、コンクリートに十分な強度特性が発現した後、通常の使用状態で履歴しない温度、例えば日照などの自然な加熱によってそれ以上は上昇しないと考えられるような温度である５０℃程度において十分乾燥させておくと、より効果的に調湿機能を発揮することができる。
このようにすれば、通常の温度範囲では十分乾燥しているため、室内の余分な水分を多量に吸湿することができる。一方、火災などにより異常に加熱された場合を考えると、まだ、コンクリート壁１０内に放散可能な水分を保水している状態であるから、加熱によりその水分が放散され、コンクリート壁１０の温度を下げる効果が得られる。
【００３０】
また、カーボンナノチューブ２は、炭素の同素体であり、長さもきわめて短いので、環境に放出されても無害である。そこで、従来の調湿建材とは異なり、硬化した自己調湿型コンクリート１、自己調湿型コンクリート１を用いた建材、構造物は、既存のあらゆる再生方法、再利用方法の適用が可能である。例えば、コンクリート殻として、路盤材などに使用する方法、加熱すりもみ法などにより粗骨材、細骨材、セメント原料となる微粉などに分別して回収し利用する方法、パネル、建材、部材そのものをそのままの形で他の建物に再利用する方法などが可能である。
したがって、地球環境の保全にも寄与し得る調湿建材となり得るものである。
【００３１】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図４（ａ）は、本実施形態の変形例に係る仕上材１１を説明するための概略模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ−Ｄ断面模式図である。
仕上材１１は、自己調湿型コンクリート１に補強繊維１２（合成繊維樹脂）を混合したセメント硬化材である。
補強繊維１２は、自己調湿型コンクリート１が硬化したとき、セメント硬化体の靭性を向上させたり、表面強度などを補強して乾燥時のひび割れ抵抗性を高めたりするものである。補強繊維１２としては、例えば、ポリプロピレン樹脂などの合成樹脂繊維が採用できる。
また特に、補強繊維１２を熱可塑性の合成樹脂として、火災などによる熱を受けた場合、所定温度で溶融、分解または揮発するような材質とすることが好ましい。
【００３２】
補強繊維１２の混入率は、０．０５体積％〜２．０体積％程度とすることが望ましい。
混入の仕方は、ランダムに分散するようにすればよいが、ひび割れを効果的に防止するためには、表面および表面近傍に確実に配向されることが好ましい。そのため厚肉の部材では、その表面と内部とで混入量を変えてもよい。
【００３３】
また、仕上材１１の硬化のさせ方は、設置場所の現場で組み立てられた型枠に打設してもよいし、現場以外で硬化させて、パネル状、ブロック状などのプレキャスト部材としてもよい。
また、図５（ａ）に示したように、仕上材１１を、例えばコンクリート製などの構造部材あるいは区画部材であるパネル本体１３ａの表面に吹き付けたり、いったん薄板にしてから固定したりして、複合部材である壁面パネル１３として用いてもよい。
【００３４】
このような仕上材１１によれば、硬化後にすぐれた調湿性を備えるとともに、吸湿、乾燥を繰り返してもひび割れしにくい。その結果、長期にわたって美観が維持できるから、壁体などの表面を覆う仕上用建材として好適である。特に、例えば１０ｍｍ程度といった比較的薄肉の仕上用建材として用いる場合、仕上材１１の流動方向に補強繊維１２の長手方向が揃いやすいため、補強繊維１２の配向方向は平面方向が支配的となって、ひび割れ強度が顕著に向上できるという利点がある。
また、補強繊維１２に用いる材料は、色、太さなどを変えることにより、仕上材１１の表面の外観を容易に変えることができるという利点もある。
【００３５】
特に、壁面パネル１３のようにして使用すれば、強度はパネル本体１３ａが担うので、仕上材１１は、調湿性と、ひび割れ強度や外観などの補強繊維１２の機能を備えていればよく、骨材は減らすか、場合によってはなくしてもよい。このようにすれば、仕上材１１は、図示左側の室内に対して調湿建材として作用するとともに、図示右側のパネル本体１３ａに対しては、パネル本体１３ａ内の水分が室内に移動するのを制御することができる。
【００３６】
さらに、室内で火災が発生したときには、仕上材１１に保水されていた水分が激しく蒸発し、その潜熱により壁面パネル１３の温度上昇を抑制することができる。
この場合、特に補強繊維１２として、所定温度で溶融、分解または揮発するような材質とすれば、より優れた耐火被覆材とすることができる。
まず、仕上材１１内に水分が保持されている場合は上記のような温度上昇の抑制作用を有する。そして、所定温度に達すると、補強繊維１２が溶融、分解または揮発して消失し、火災のエネルギーが消費される。さらに、仕上材１１内で補強繊維１２が占めていた場所に空隙が生じる。すると、それまで、室内側への移動が規制されていたパネル本体１３ａ内の水分が、それらの空隙を通して、容易に室内側に移動し（図５（ｂ）参照）、壁面パネル１３の温度上昇の抑制作用が継続されるものである。しかも、パネル本体１３ａ内に含まれる水分が効率的に逃されることによって、コンクリート爆裂が起こるのを防ぐことができるという利点もある。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係るコンクリート打込み型枠およびそれを用いたコンクリート構造物について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るコンクリート打込み型枠２１および壁体２０の概略構成を説明するための平面概略図である。
壁体２０（コンクリート構造物）の概略構成は、コンクリート打込み型枠２１、２１と現場打ちコンクリート２３とからなる。
【００３８】
コンクリート打込み型枠２１は、プレキャスト版を対向して立設することにより、その間にコンクリートを打設する空隙を設けたコンクリート型枠である。プレキャスト版は、自己調湿型コンクリート１と必要に応じて補強繊維１２とを混合して、硬化させることにより形成する。コンクリート打込み型枠２１は、現場打ちコンクリート２３の打設後、その表面が壁体２０の外表面となるので、外観について予め配慮されたプレキャスト版として製作される。補強繊維１２を混合する場合は、ひび割れ強度、装飾性などを考慮して適宜の材質を選択する。
【００３９】
コンクリート打込み型枠２１の内面側には、その全面を覆う不透水シート２４（不透水層）が配置されるとともに、適宜間隔でアンカー２２が埋め込まれている。
不透水シート２４は、所定温度以上では、熱により溶融、分解または揮発して、全体が消失したり、消失して貫通穴が空いたりして、不透水性が失われるような合成樹脂シートである。所定温度は、具体的には、５００℃以下、より好ましくは、３５０℃以下の温度で消失することが望ましい。このような不透水シート２４の材質としては、例えば、厚さ２００μｍ以下のポリプロピレンフィルムなどが好適に採用できる。
アンカー２２は、現場打ちコンクリート２３内部に埋め込まれてコンクリート打込み型枠２１と現場打ちコンクリート２３を一体化させるものであれば、どのような構造のアンカーであってもよい。
現場打ちコンクリート２３は、コンクリート打込み型枠２１、２１間の空隙に打設されたコンクリートである。コンクリートは、構造物を構築するためのどのようなコンクリートでもよい。また、図示していないが、鉄筋が配されていてもよいことは言うまでもない。
【００４０】
このような壁体２０は、まず所定の形状にコンクリート打込み型枠２１、２１を組立て、不透水シート２４を配置して、アンカー２２を埋め込む。そして、コンクリート打込み型枠２１、２１間に現場打ちコンクリート２３を打設して、所定期間養生することにより製造することができる。
なお、不透水シート２４を配置する代わりに、コンクリート打込み型枠２１の内面に合成樹脂を吹付け塗布する工法により不透水層を形成してもよい。そうすれば、コンクリート打込み型枠２１の内面が曲面や凹凸を備える場合でも容易に施工ができるという利点がある。
また、アンカーの代わりにコンクリート打込み型枠２１側にコッターを形成しておいてもよい。
【００４１】
次に、壁体２０の作用について説明する。
図７は、壁体２０の作用を説明するための平面模式図である。
コンクリート打込み型枠２１は、自己調湿型コンクリート１からなるので、調湿作用を有している。すなわち、室内の湿度が所定範囲を保つように、水分が吸着、放散される。
一方、現場打ちコンクリート２３は、一般に硬化後に２％〜４％程度の含水率があるが、コンクリート打込み型枠２１との間が不透水シート２４によって仕切られているため（図７右側参照）、平常時は、この水分がコンクリート打込み型枠２１に移動することはない。すなわち、コンクリート打込み型枠２１内に過大な水分が供給されてコンクリート打込み型枠２１の吸湿特性が阻害されることがない。
【００４２】
ところが、火災などによりコンクリート打込み型枠２１が加熱されると、コンクリート打込み型枠２１からの水分の蒸発が活発となり、その潜熱により温度上昇が抑制される。コンクリート打込み型枠２１内に保持した水分がなくなると、温度が上昇してゆく。所定温度に達すると、不透水シート２４が消失し、不透水シート２４の位置に空隙２４ａが発生する。そのため、現場打ちコンクリート２３内で加熱されて蒸発した水蒸気がコンクリート打込み型枠２１側に移動する（図７左側参照）。
【００４３】
その結果、コンクリート打込み型枠２１の温度上昇が抑制されるとともに、現場打ちコンクリート２３の爆裂が防止される。
コンクリート打込み型枠２１内に、所定温度で消失する補強繊維１２が混合されている場合には、補強繊維１２が消失することにより、コンクリート打込み型枠２１内に空隙が増加し、現場打ちコンクリート２３からの水分の移動がより容易となるという利点がある。
【００４４】
このようなコンクリート打込み型枠２１および壁体２０によれば、通常時には、優れた調湿性を有する。そして、火災などの加熱時には、被加熱面側の温度上昇が抑制されるとともに、所定温度以上では、現場打ちコンクリート２３内の水分を、コンクリート打込み型枠２１を通して外部に速やかに逃すことができる。その結果、コンクリート打込み型枠２１の温度上昇を抑制するとともに、現場打ちコンクリート２３の爆裂を防ぐことができるから、優れた耐火被覆を有するコンクリート構造物とすることができる。しかも、これらをコンクリート打込み型枠２１に現場打ちコンクリート２３を打設するだけ、という容易かつ迅速な製造方法により構築することができる。
【００４５】
なお、上記の第２の実施形態において、コンクリート打込み型枠２１を厚くするなどして吸湿性能を向上することができる場合は、現場打ちコンクリート２３内に保持されている水分がコンクリート打込み型枠２１の吸湿作用の妨げとならないので、不透水シート２４を設けなくてもよい。
【００４６】
なお、上記のすべての実施形態を通じて、セメント硬化材、セメント硬化体の例として、自己調湿型コンクリート１のように、骨材３を混合したコンクリートの例を挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、骨材３を含まない構成のセメントペーストや、モルタルなど他のセメント混合物にカーボンナノチューブ２を混合したセメント硬化材、セメント硬化体であってもよい。
【００４７】
また、上記の説明では、筒状添加材として、カーボンナノチューブの例で説明したが、適切な調湿性を得るための所定範囲の内径を有し、空隙などを介して細孔のネットワークを形成することができる筒状の中空部材であれば、カーボンナノチューブに限るものではない。
【００４８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のセメント硬化材、セメント硬化体、コンクリート打込み型枠およびコンクリート構造物によれば、調湿性に優れ、汎用的な建築材料として利用可能で、資源の再生や再利用が可能な優れた調湿建材を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセメント硬化材の概略構成を説明するための断面模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るセメント硬化体の作用を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るセメント硬化体の作用を説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る変形例を説明するための概略模式図および断面模式図である。
【図５】同じく別の変形例を説明するための断面模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るコンクリート打込み型枠およびコンクリート構造物の概略構成を説明するための平面概略図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るコンクリート構造物の作用を説明するための平面模式図である。
【符号の説明】
１　自己調湿型コンクリート（セメント硬化材）
２　カーボンナノチューブ（筒状添加材）
３　骨材
４　セメントマトリックス
５　エントレインドエア
１０　コンクリート壁（セメント硬化体）
１１　仕上材（セメント硬化材）
１２　補強繊維（合成樹脂繊維）
１３　壁面パネル（セメント硬化体）
２０　壁体（コンクリート構造物）
２１　コンクリート打込み型枠
２４　不透水シート（不透水層）

Claims

セメント、骨材および水を含むセメント混合物に、保水性を有する筒状添加材を混入したことを特徴とするセメント硬化材。
前記筒状添加材がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載のセメント硬化材。
硬化時に、少なくとも硬化表面およびその近傍に配向される合成樹脂繊維を混入させたことを特徴とする請求項１または２に記載のセメント硬化材。
請求項１〜３のいずれかに記載のセメント硬化材を硬化させて形成したことを特徴とするセメント硬化体。
請求項１〜３のいずれかに記載のセメント硬化材を設置場所以外の場所で硬化させるプレキャスト部材として製造されたことを特徴とするセメント硬化体。
型枠内部にコンクリートを打設して、型枠本体とコンクリートとが一体化されたコンクリート構造物を形成するコンクリート打込み型枠であって、
前記型枠本体が請求項５に記載のセメント硬化体からなることを特徴とするコンクリート打込み型枠。
請求項６に記載のコンクリート打込み型枠の型枠内面に、所定温度で消失するか透水性となる不透水層が配置され、該不透水層を介して、コンクリートが打設されてなるコンクリート構造物。