JP2019064891A - 湿式断熱モルタル材料、及び断熱モルタル構造 - Google Patents
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Abstract
Description
多くの住宅家屋等を既存建造物として考える時、省エネ対策の重要な施策である既存建造物の省エネ化、即ち断熱改修がなかなか進まない現状がある。この断熱改修が進まない大きな要因として、
・大規模な改修が必要となる。
・施工日数が長い。
・多大な費用がかかる。
などの一般的な理由が挙げられ、施工時に相当な“負荷”が既存家屋自体や既存家屋の居住者等にかかるため、改修を断念せざると得ない状況が作り出されている。
また、都市部から離れた過疎地等において、転居後の住宅が未居住のまま放置されて老朽化するケースも比較的多く、都市部においても、老朽化した家屋が隣接密集化しているケースも比較的多い。これらの住宅の最も懸念される問題は火災であり、特に後者の場合には、火災が発生した際に消火する活動の場を確保すること自体が困難であるため、その危険性は極めて大きい。
これらの既設家屋を含め、建て直しを行うより簡易に断熱改修が可能であれば、多くの既存住宅が断熱改修の対象となるが、前述の一般的な理由以外にも以下のような問題があった。例えば多くの既設家屋は、十分な外壁強度を備えているが、備えていない欠陥住宅や仮設住宅、簡易住宅等では、
・特に外壁や屋根等に高荷重の断熱被覆層を形成すると、その荷重が既存家屋自体に作用してしまうため、老朽化した既存家屋では倒壊を生ずる恐れがあった。
・既存家屋が密集する地域では、施工する作業場の確保が困難という問題があった。
・工事の施工日数が長い、或いは多大な費用がかかると、既存家屋の居住者の生活に負担を与える。
などの理由が挙げられる。
また、湿式の断熱性能があるモルタルも、実用化されているが、その多くは建築で使用されている樹脂系(例えば発泡スチロールλ=0.040)及び繊維系(例えば木材λ=0.14)の断熱材より性能が悪く(高性能でもλ=0.18程度)、シンダーコンクリートやスラブの一部に使用するなど、補助的に使用されることが多い。
これらの乾式断熱材は、高い断熱性を有する(熱伝導率λ=0.034程度)ものの、施工性の低さから、揚げ床をつくるために打つシンダーコンクリートやスラブの一部に使用するなど、補助的に使用されることが多い。
なお、断熱改修が求められる既存家屋としては、鉄筋住宅から木造住宅まで様々なものがあるが、前述のように被災地にて設置された仮設住宅等やプレハブ住宅等では、本来が数年程度の居住を見込んで建てられたものであるから、例えば防火性や断熱性等を有しないものも多かった。
特に本発明に容量割合で主成分として用いるシリカ系エアロジェルは、極めて軽量であるため、その製造工程でも、その施工(塗着)工程でも、各種の操作に生ずる負担を軽減できる。この極めて軽量という特性は、現場作業者として、比較的腕力が低い高齢者や女性等でも容易に取り扱いや各種の作業を行うことができる。また、塗着を行うために用いる様々な装置等に対する負担も軽減でき、容易に且つ確実に作業を行うことができる。
繊維は、ビニロン、アクリル、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン、カーボン、アラミド、ガラス、セルロース、パルプ、麻、羊毛等が挙げられるが、汎用性を考慮するとビニロンを好適に用いることができる。この繊維を湿式断熱モルタル製造時に配合する場合の配合比率は1〜5Wt%が好ましい。1Wt%未満であると硬化物の曲げ強度低下や乾燥収縮ひび割れが発生する場合があり、5Wt%を超えると施工性が低下する場合がある。なお、後述する調製実験例3に示すようにポリプロピレン繊維を用いることにより強度の向上及び断熱性の向上も確認されている。特に繊維長12mmのものがよかった。
或いはけい砂、石灰砂、炭酸カルシウム、消石灰、高炉スラグ、フライアッシュ、粘土鉱物、ドロマイトプラスター等の無機質混和材を使用することもできる。湿式断熱モルタルの強度や施工性の調整はこれらの無機質混和材によっても調整ができる。
混練物である湿式材料の密度は、前述のように0.5〜0.3g/cm3であるため、一般的な軽量セメントモルタルに比べて半分(1/2)以下であり、仮に工場で水を加えた場合の現場への搬送も容易である。
また、混練物の密度は0.5〜0.3g/cm3であり、絶乾燥密度が0.4〜0.1g/cm3であるから、塗着する作業も容易に行うことができ、形成される断熱モルタル層(構造)も極めて軽量であり、優れた断熱性能や不燃性、腐食対抗性を備えるものである。
また、塗着方法についても、公知のどのような手法や装置を用いてもよく、特に限定するものではない。
例えば左官的手法にて前述のように調製した湿式材料を家屋等に塗着する場合には、それ自体の方法としては、例えば一般的な軽量セメントモルタルと同様に行うことができるが、塗着する湿式材料自体がより軽量であるため、作業者の労力も著しく軽減されるものとなる。
また、搬送ホース等を連絡して吹付けガン等で湿式材料を塗布する場合にも、混練物の密度が0.5〜0.3g/cm3であるため、出力の低いコンプレッサーでも使用でき、或いは高所の塗着も容易に行うことができる。
表1に示した湿式断熱モルタル材料A,Bは、シリカ系エアロジェル(2種)を40.2Wt%、普通ポルトランドセメントを56.5Wt%、ビニロン繊維を1.7Wt%、セルロース系増粘剤を0.6Wt%、粘土鉱物を1Wt%を工場内でリボン式ミキサーによりプレミックスし、温度20℃、相対湿度65%の試験室内で前記粉体混合物に対して、125Wt%加水し、練混ぜ機(JIS R 5201)にて混練りした。この湿式断熱モルタル材料A,Bの練り上がり密度、圧縮強度、熱伝導率を測定した。
シリカ系エアロジェル(A):嵩比重0.065〜0.075 粒径1.2〜4.0mm (CABOT社製 商品名:Lumira Aerogel LA1000)
シリカ系エアロジェル(B):嵩比重0.080〜0.090 粒径0.1〜1.2mm (CABOT社製 商品名:Cabot Aerogel Particles P200)
セメント:普通ポルトランドセメント (住友大阪セメント社製)
繊維:ビニロン繊維 (クラレ社製 商品名:RMS702−6)
増粘剤:セルロース系増粘剤 (信越化学社製 商品名:FK−59)
無機質混和材:粘土鉱物(昭和鉱業社製 商品名:コレマサイド)
これらのように施工された断熱モルタル1の性状については、以降の施工実験例1〜3に示した。
図3は、鉄筋コンクリート壁の室内側、室外(バルコニー)側に湿式材料を塗着した例を示すものであって、同図(a)は室内側の内壁面(RC壁5の内面)や床スラブ6に断熱モルタル1を施工し、同図(b)は室外(バルコニー)側の外壁面のみに断熱モルタル1を施工し、同図(c)は室内側の内壁面(RC壁5の内面)や床スラブ6及び室外(バルコニー)側の外壁面(RC壁5の外面)に断熱モルタル1を施工した状態を示している。
これらのように施工された断熱モルタル1の性状については、現在も経過観察中(約半年経過で全く問題なし)ではあるが、腐食対抗性を付与できるものと期待している。
前記表1に示した湿式断熱モルタル材料Bの施工を、図1(a)に示すように行った。
木造住宅の基礎立上り部分(6m2)に吸水調整材を塗布し、乾燥後、湿式断熱モルタル材料を一度目に15mm程度塗付け、塗着表面の水分が引いた後、二度目に15mm程度塗付け、総塗り厚さが30mm程度になるよう施工した。
断熱モルタルの施工後は、特に異常は見られず、7ヶ月経過後もひび割れ等の事実は全く認められなかった。
前記表1に示した湿式断熱モルタル材料Bの施工を、図1(a)に示すように行った。
木造住宅の基礎立上り部分(6m2)に吸水調整材を塗布し、乾燥後、湿式断熱モルタル材料を一度目に15mm程度塗付け、塗着表面の水分が引いた後、同じ湿式断熱モルタル材料を二度目に15mm程度塗付け、総塗り厚さが30mm程度になるよう施工した。
断熱モルタルの施工後は、特に異常は見られず、7ヶ月経過後もひび割れ等の事実は全く認められなかった。
前記表1に示した湿式断熱モルタル材料Bの施工を、図1(c)に示すように行った。
木造住宅の基礎立上り部分(12m2)及び基礎スラブ部分(18m2)に吸水調整材を塗布し、乾燥後、湿式断熱モルタル材料を施工したが、基礎立上り部分には一度目に25mm程度塗付け、塗着表面の水分が引いた後、二度目に25mm程度塗付け、総塗り厚さが50mm程度になるよう施工した。一方、基礎スラブ部分には一度で18mm程度塗付けた。
断熱モルタルの施工後は、基礎立上り部分にも基礎スラブ部分にも特に異常は見られず、7ヶ月経過後もひび割れ等の事実は全く認められなかった。
絶乾燥密度は105℃の乾燥機で恒量になるまで試験体を乾燥し、これを絶乾状態とした。絶乾燥密度の求め方は、試験体の寸法(縦横・厚み)をノギスで測定し体積を求め、絶乾状態の試験体質量を試験体の体積で除して求めた。
試験はJIS A 1412−2「熱絶縁材の熱抵抗及び熱伝導率の測定方法−第2部:熱流計法(HFM法)」に従って行った。
試験は一般財団法人建材試験センターが定めた「防耐火性能試験・評価業務方法書」の不燃性試験・評価方法に基づく発熱性試験に従って行った。
試験はJIS A 1324(建築材料の透湿性測定方法)の5.2カップ法に従って行った。
表3に示す配合組成の湿式断熱モルタル材料5種を調製し、その絶乾燥密度、圧縮強度、曲げ強度、熱伝導率を測定し、結果を表3に併記した。
なお、湿式断熱モルタル材料5種は、エアロジェルの調合割合(Wt%)を変え、その他の成分として、普通ポルトランドセメント、白色セメント、消石灰、炭酸カルシウム、スラグを配合したものである。
シリカ系エアロジェル(A):既載
普通ポルトランドセメント (住友大阪セメント社製)
白色セメント (太平洋セメント社製 商品名:ホワイトセメント)
消石灰 (宮田石灰社製 商品名:特選消石灰)
炭酸カルシウム (旭鉱末社製 Sタンカル)
スラグ (デイ・シイ社製 商品名:セラメント)
表4に示す配合組成の湿式断熱モルタル材料6種を調製し、その絶乾燥密度、圧縮強度、曲げ強度、熱伝導率を測定し、結果を表4に併記した。
なお、湿式断熱モルタル材料6種は、ポリプロピレン繊維2種の調合量を変え、その他の成分として、エアロジェル、普通ポルトランドセメント、白色セメント、消石灰、炭酸カルシウム、スラグを配合したものである。
ポリプロピレン繊維以外の成分は全て既載
ポリプロピレン繊維2種(テザック社製 商品名:TSファイバー)
ポリプロピレン繊維を混入しない配合組成のモルタル材料では、絶乾燥密度が低下すると強度が低下する知見が得られているが、このポリプロピレン繊維混入においては、絶乾燥密度が低下する傾向であったが、逆に強度(=圧縮強度及び曲げ強度)が向上し、断熱性の向上(=熱伝導率の低下)も確認された。
2 基礎
3 土台
4 柱
5 RC壁
6 床スラブ
Claims (3)
- 容量割合でシリカ系エアロジェルを主とし、セメント、及び水からなる混練物の密度が0.5〜0.3g/cm3、絶乾燥密度が0.4〜0.1g/cm3であることを特徴とする湿式断熱モルタル材料。
- 重量分率でシリカ系エアロジェル35〜50Wt%、セメント45〜60Wt%を含むことを特徴とする請求項1に記載の湿式断熱モルタル材料。
- 請求項1又は2に記載の湿式断熱モルタル材料を塗着対象に塗着してなることを特徴とする断熱モルタル構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017194370A JP7107517B2 (ja) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | 湿式断熱モルタル材料、及び断熱モルタル構造 |
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