JP3224338U

JP3224338U - 断熱機能を有するモルタル構造体及び不燃性心材

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Publication number: JP3224338U
Application number: JP2019003676U
Authority: JP
Inventors: 洋一湊; 正利中山
Original assignee: 株式会社Ｍｘエンジニアリング
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2029-09-27

Abstract

【課題】強度が強く、不燃性の断熱層を効率よく形成するモルタル構造物を提供する。【解決手段】壁下地１２表面にモルタル層１６を形成し、硬化する前に、セルがハニカム状、格子状又は三角状に形成された不燃性心材２４を、その貫通するセル開口の一方をモルタル層で塞ぐように配置し、不燃性心材をモルタル層の硬化によって固着させ、不燃性心材のセル空間に、セルの他方の開口側からエアロモルタル２２（エアロジェルを含むモルタル）を充填する。壁下地表面にセルがハニカム状、格子状又は三角状に形成された不燃性心材を、その貫通するセル開口の一方を壁下地表面で塞ぐように配置し、不燃性心材をボルトとナット、釘、ネジくぎ又は金具により固定し、不燃性心材のセル空間に、セルの他方の開口側からエアロモルタルを充填する。不燃性心材のセル空間にエアロモルタルを充填し、不燃性心材を金具により壁に固定する。モルタルは、吹付け、またはこて４２を用いて塗る。【選択図】図１

Description

本考案は、断熱機能を有するモルタル構造体に関する。

従来、戸建て住宅などの外周壁の断熱材として、硬質ウレタンフォームが多く用いられている。
特許文献１には、発泡樹脂成型体であって、表裏両面のうち少なくとも片面に、コンクリート層又はモルタル層が打設又は塗りによって固着されるものが提案されている。

特許文献２には、上部板と下部板と、それらの間に挿入され、ブロック形状を維持しており、内部に粒子物質を充填することができる空間が形成された支持体と、その内部に充填された耐熱性騒音吸収粒子からなるする衝撃および騒音吸収体を含み、耐熱性騒音吸収粒子は、断熱性能に優れた砂、粘土、炭酸カルシウム複合粉末、石膏、エチレンー酢酸ビニル樹脂又はシリコン樹脂の中で選択されたいずれか一つ又は二つ以上が混合されてなるものが提案されている。

特許文献３には、セルがハニカム状に形成され、建物の壁に形成される断熱層を構成する心材であって、該心材が不燃材で形成されるとともに、そのセル空間内に無機発泡体粒子を含有する無機系断熱材を滞留させるべく用いられることを特徴とする不燃性心材が提案されている。

特許文献４には、床下外周部に断熱材を埋設し外気に対して閉鎖した床下空間を形成するコンクリート基礎部、内壁材の外側に貼設した断熱ボードと外壁材との間に地上から屋根部まで連通する外壁通気層を形成した外壁構造体、外側屋根材と断熱ボードとの間に前記外壁通気層と連通する屋根通気層を形成し、屋根通気層の最上部に棟換気部を形成した屋根構造体、家屋内全室を循環する空気巡回式空調装置からなる高気密高断熱性家屋において、居住室に対角線上に給気口と排気口を設けた高気密高断熱性家屋が開示されている。

特許文献５には、チタンやアルミや銅などの耐食性金属もしくはこれらの金属と他の金属とのクラッド薄板の端部を先端を内側に巻き込む態様に折曲げのうえ端間溶接加工で箱型とした面板の裏側に、通常モルタルや炭素繊維強化モルタルなどの耐火性、遮音性、断熱性、強度、剛性付与用セメント系充填材を充填し、建物取り付け治具を該充填材に埋立させたことを特徴とする外装用金属パネルが開示されている。

特許文献６には、人工軽量骨材と天然軽量骨材とを混合し、これら混合骨材を常温硬化性樹脂を用いて調整してなる軽量樹脂モルタル組成物が開示されている。

特許文献７には、住宅基礎の上に設置された少なくとも１階の住宅本体を含み、前記住宅本体が壁、床スラブ、ドア及び窓を備える完全組立、全体打設複合型住宅が提案されている。

特許文献８には、コルゲートロックウール断熱材を使用した外断熱工法であって、圧縮強度が１８ＫＰａ（ＪＩＳＫ７２２０）以上であるコルゲートロックウールからなる断熱材を接着剤で外壁面に固定し、コルゲートロックウール断熱材の表面に水溶性セルロースを混合した下地モルタルを塗布し、この下地モルタルが湿潤状態の間にガラスメッシュ材を下地モルタル内部に伏せ込むと共に上塗りモルタルを塗布してガラスメッシュをモルタル層内に埋設し、モルタル層の上に塗布型の外壁仕上化粧塗装をおこなうコルゲートロックウール断熱材を使用した外断熱工法が開示されている。

特許第５９７５７１０号公報特許第４１１１９７１号公報特開２００１−０４９７５６号公報特許３０２５８３２号公報特開平０７−１３３６４６号公報特許２７３７８８７号公報特許５９６９１４１号公報特開２０１７−１０６２５０号公報

多くの先行技術が示すように、モルタルを用いた断熱工法にあっては、強度が強く、不燃性の断熱層を効率よく形成する施工方法が求められる。特に、従来戸建て住宅の外壁断熱に用いられる硬質ウレタンフォームは、可燃性である。

一般に、強度と断熱性とは、トレードオフの関係になりやすく、強度を求めると断熱性が低くなる傾向にあり、断熱性を求めるともろくなる、強度が弱くなる傾向にある。

本考案は、このような実情に鑑みてなされたものであり、強度、断熱性、効率性を有する断熱層を形成する施工方法を提供するものである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本考案者は、エアロモルタル（エアロジェルを含有するモルタル）を用い、ハニカム状、格子状又は三角状の不燃性心材を用いたモルタル断熱工法を構築することに想到した。
ここで、エアロジェルは、米国ASPEN AEROGELS（登録商標）社が開発し、日本においては、株式会社エアロジェル・ジャパン（登録商標）が販売する二酸化珪素（シリカ製品原料）をベースにゾルゲル法により製造される断熱性能を有する材料である。その95パーセントが空気で構成されており、ナノサイズ球体に空気を閉じ込めて対流を防ぐ。

すなわち、本考案は、壁下地表面にモルタル層を形成するモルタル層形成ステップと、該モルタル層が硬化する前に、セルがハニカム状、格子状又は三角状に形成された不燃性心材を、その貫通するセル開口の一方を前記モルタル層で塞ぐように配置する不燃性心材配置ステップと、前記不燃性心材を前記モルタル層の硬化によって固着させる不燃性心材固着ステップと、前記不燃性心材のセル空間に、前記セルの他方の開口側からエアロモルタル（エアロジェルを含むモルタル）を充填するエアロモルタル充填ステップとからなる。これにより、強度、断熱性、効率性を兼ね備える断熱工法を提供することが可能となる。

また、壁下地表面にセルがハニカム状、格子状又は三角状に形成された不燃性心材を、その貫通するセル開口の一方を前記壁下地表面で塞ぐように配置する不燃性心材配置ステップと、前記不燃性心材をボルトとナット、釘、ネジくぎ又は金具により固定する不燃性心材固定ステップと、前記不燃性心材のセル空間に、前記セルの他方の開口側からエアロモルタル（エアロジェルを含むモルタル）を充填するエアロモルタル充填ステップとからなるモルタル断熱工法とすることができる。これにより、強度、断熱性、効率性を兼ね備える断熱工法を提供することが可能となる。

さらに、セルがハニカム状、格子状又は三角状に形成された不燃性心材のセル空間に、エアロモルタル（エアロジェルを含むモルタル）充填するエアロモルタル充填ステップと、前記不燃性心材をボルトとナット、釘、ネジくぎ又は金具により壁に固定する不燃性心材固定ステップとからなるモルタル断熱工法とすることができる。これにより、強度、断熱性、効率性を兼ね備える断熱工法を提供することが可能となる。

ハニカム状、格子状又は三角状に形成された金属製のセルを多数有する不燃性心材と、当該多数のセルの内部に配置されたエアロモルタル（エアロジェルを含むモルタル）とからなるモルタル構造体を提供できる。これにより、建築現場での吹き付け作業、左官作業をせずに断熱工法を施すことができる。

前記不燃性心材は、壁に固定するための固定金具をさらに有することを特徴とする。これにより、壁への取り付けを確かなものとする。

以上、説明したように、本考案によれば、強度、断熱性、効率性を兼ね備える断熱工法が提供される。

本考案の実施形態１：モルタル層形成→心材配置→心材固着→エアロモルタル充填、のモルタル断熱工法を示す図である。本考案の実施形態２：心材配置→心材固定→エアロモルタル充填、のモルタル断熱工法を示す図である。本考案の実施形態３：エアロモルタル充填→心材固定、のモルタル断熱工法を示すフロー図である。不燃性心材のセル形状についての実施例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本考案のモルタル構造物を製造するための最良の形態を詳細に説明する。図１から図４までは、本考案の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

≪エアロモルタルについて≫
横浜市金沢区の富士川建材工業が販売する超軽量断熱モルタル「エアロモルタル」は、従来の有機系断熱材と同様に断熱性能を有する超軽量、不燃性、無機系断熱材である。上述したようにエアロジェルを用いたものである。
エアロジェルは、アモルファス・シリカ（非晶質二酸化ケイ素）を材料とするものであり、２０〜８０ナノメートルの多孔構造を持つ。空隙率は９０パーセント以上である。低密度である（軽い）。透湿性が高い。不燃。熱伝導率λは、０．０１４〜０．０２１Ｗ／ｍ・Ｋである。
このエアロジェルを用いて製造されたエアロモルタルは、比重が０．３ｇ／ｃｍ³（従来の軽量モルタルは、０．９ｇ／ｃｍ³）である。熱伝導率は０．０２７〜０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋ（従来の軽量モルタルは、０．２１Ｗ／ｍ・Ｋ。従来の断熱工法に用いられる硬質ウレタンフォームは、０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋ）である。透湿抵抗は、０．５８〜１．０７×１０³ｍ²・Ｓ・Ｐａ（従来の軽量モルタルは、１．１５×１０³ｍ²・Ｓ・Ｐａ）である。圧縮強度が、２．５Ｎ／ｍｍ²（従来の軽量モルタルは、８．９Ｎ／ｍｍ²）である。不燃性が、３．３ＭＪ／ｍ²２０分間（従来の軽量モルタルは、２０ＭＪ／ｍ²２０分間）である。
以上の数値は、富士川建材工業株式会社の資料に基づく。

≪実施形態１：モルタル層形成→心材配置→心材固着→エアロモルタル充填≫
図１は、実施形態１のモルタル断熱工法の概要を示す図である。実施形態１のモルタル断熱工法は、４つのステップからなる。
第１のステップは、壁下地表面にモルタル層を形成するモルタル層形成ステップである。ここで、壁は、戸建て住宅などの外壁である。下地は、モルタルを塗る又は吹き付けるのに適した表面にすべく平滑になるように、必要な表面処理を施すことである。モルタル層の形成は、たとえば吹付けポンプを用いた吹付けによりすることができる。こてを使ってモルタルを塗る作業をおこなってもよい。
モルタルは、エアロモルタルとすることができる。

次に心材を配置する。心材は、不燃性心材である。不燃性心材は、たとえば、鉄、真鍮、ステンレスなどの金属により構成される。図１に描いたのは、セルがハニカム状のものであり、施工する壁に平行な断面が、六角形の繰り返しとなっている。不燃性心材は、六角柱の中空のセルが繰り返した形状を有しており、一つ一つのセルは、その両側において、開口している。貫通するセル開口の一方を前記モルタル層で塞ぐように配置する。このとき、前記モルタル層が硬化する前に配置する。
その後、モルタル層の硬化を待つ。これにより不燃性心材２４がモルタル層に固着する。ひいては、壁下地１２に固着する。不燃性心材の厚さ（セルの長さ）は、たとえば、３０ミリメートル、４０ミリメートル、５０ミリメートル、６０ミリメートル、７０ミリメートルなどの所定の長さのものを用意することができる。寒冷地か否か、外気に直接触れる部分か否かなどにより、不燃性心材の厚さを選んで施工する。
なお、図１（図２、図３も同様）では、不燃性心材を構成するハニカム状の部分のみを描いてあるが、実際に建築現場で必要となる断熱材料の形状は多くの場合、矩形（長方形）である。したがって、図１（図２、図３）で描いた不燃性心材をさらに同一材料の矩形枠で囲み、当該矩形枠とハニカム状の部分との間にもエアロモルタルを充填する。

次に、不燃性心材２４を構成する一つ一つのセル空間に、固着させた側とは反対側の開口側からエアロモルタルを充填する。この充填は、たとえば、吹付けポンプ４１を用いて行うことができる（図１(a)参照）。エアロモルタルの吹付けは、１５ミリメートル程度の厚さになるところで、一旦やめて硬化するのを待ち、次の塗りを１５ミリメートル程度行う。これを繰り返す。セル空間がほぼエアロモルタルで埋まってからは、コテを用いた左官作業でエアロモルタルを塗ることができる（図１(b)参照）。

≪実施形態２：心材配置→心材固定→エアロモルタル充填≫
図２は、壁１２に固定金具付き不燃性心材２５を配置し、それを壁に固定してから、エアロモルタルをセル内に充填する実施形態（実施形態２）について説明する図である。
壁１２に固定金具付き不燃性心材２５を固定するための固定金具２６、２７は、ボルト、ナット又は釘やネジくぎを用いるものであってもよい。また、壁１２側に受け側の金具を設けて、それに差し込んで固定する金具であってもよい。
実施形態２では、壁１２に固定金具付き不燃性心材２５を配置し、それを固定する。その後、不燃性心材２５のセル空間にエアロモルタルを充填する。充填の仕方は、吹付けポンプやコテによる左官作業によることができるのは、実施形態１と同様である。また、１５ミリメートル程度の厚さを塗ってから、硬化するのを待ち、次の１５ミリメートルの厚さを塗ることを繰り返すのも、実施形態１と同様である。
実施形態２では、壁１２に下地のモルタル層を塗らずに施工することが可能である。壁にモルタル層の下地を設けることも可能であるが、その場合には、固定金具２６、２７を受ける壁側の受け部分が確保されることが必要である。

≪実施形態３：エアロモルタル充填→心材固定≫
工場又は作業場で、固定金具付き不燃性心材２５にエアロモルタル充填作業を行い（図３(a)参照）、しかる後に、エアロモルタルが充填された固定金具付き不燃性心材を建築現場にて、壁に固定する（図３(b)参照）。
この場合、工場では、複数のノズルからエアロモルタルを吹き付けるように構成することができる。たとえば、不燃性心材を構成する複数のセルの数だけ、多数のノズルを準備することができる。１５ミリメートルほどの厚さになったところで吹き付けを一旦ストップして、硬化するのを待ち、その後また１５ミリメートルほど吹き付けることは、実施形態１、実施形態２と同様である。
不燃性心材を水平に置くことで、重力の影響（吹き付け作業の際に、下に垂れる問題）がなくなる。したがって、固定金具付き不燃性心材２５のセル一つ一つへのエアロモルタルの充填が均一になされることが期待できる。

≪不燃性心材のセル形状についての実施例≫
図４は、不燃性心材２４のセル形状についての実施例を示す図である。同一の多角形の繰り返しにより平面充填を実現するには、三角形、四角形、六角形の三つしかありえないことが知られている。
上述の図１から図３までを参照した説明では、ハニカム状、すなわち六角形の形状を前提として説明した。六角形のハニカム形状は、衝撃吸収に優れた形状であることが知られている。三角形のくりかえし形状の場合は、強度が強い。また、四角形の繰り返し（格子状）は、加工のしやすさの点で有利である。
したがって、不燃性心材２４のセル形状、固定金具付き不燃性心材２５のセル形状は、その目的に応じて、三角形（図４(a)参照）、四角形（図４(b)参照）、六角形（図４(c)参照）のいずれかを選定することができる。

以上、本考案のモルタル構造体について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本考案はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態におけるの構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

戸建て住宅などの建築現場における断熱材として利用できる。また、戸建て住宅向けの建材を製造販売する建材製造業においても利用可能である。

１２壁下地
１６モルタル層
２２エアモルタル
２４不燃性心材
２４ａセル
２５固定金具付き不燃性心材
２５ａセル
２６，２７固定金具
４１，４１ａ，４１ｂ吹付けポンプ
４２コテ

Claims

ハニカム状、格子状又は三角状に多数のセルを形成してなる不燃性心材と、
前記不燃性心材を形成するセルが構成する空間の一つ一つを塞ぐエアロモルタル層と
からなり、断熱効果を有するモルタル構造物。
ハニカム状、格子状又は三角状に形成された金属製のセルを多数有する不燃性心材と、
前記不燃性心材の多数のセルの内部に配置されたエアロモルタル層と
からなり、断熱効果を有するモルタル構造体。
請求項１又は請求項２に記載した断熱効果を有するモルタル構造物であって、
前記不燃性心材は、
ボルトとナット、釘、ネジくぎ又は金具により建築物の外壁などに固定するための固定金具を有することを特徴とするモルタル構造物。
請求項３のモルタル構造物を建築現場にて形成すべく、
ハニカム状、格子状又は三角状に形成された金属製のセルを多数有する不燃性心材であって、
壁に適合する大きさを有する不燃性心材。
請求項４に記載した不燃性心材であって、
壁に固定するための固定金具をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の不燃性心材。